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発明の名称 シミュレーション装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−1748(P2007−1748A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−186171(P2005−186171)
出願日 平成17年6月27日(2005.6.27)
代理人 【識別番号】100091306
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 友一
発明者 樋口 重雄 / 田中 宏一 / 山本 智裕
要約 課題
移動式クレーンの好適な配置位置を計画するための情報を得る。

解決手段
建造物が存在するエリアに物品を搬入出する際に、使用する移動式クレーンの配置位置を求めるためのシミュレーション装置10であって、建造物の設置データ、物品の寸法形状データ、物品の搬入出位置、移動式クレーンの仕様データが入力可能とされた入力部16と、入力部16に入力されたデータに基づいて、移動式クレーンの配置位置を設定するクレーン位置設定部24と、移動式クレーンの動作領域を算出する動作領域算出部25と、動作領域算出部25で算出された移動式クレーンの動作領域に対する建造物占有領域の干渉率を算出する干渉率算出部26とを具備している。
特許請求の範囲
【請求項1】
建造物が存在するエリアに物品を搬入出する際に、使用する移動式クレーンの配置位置を求めるためのシミュレーション装置であって、
前記建造物の設置データ、前記物品の寸法形状データ、前記物品の搬入出位置、前記移動式クレーンの仕様データが入力可能とされた入力部と、
前記入力部に入力されたデータに基づいて前記移動式クレーンの配置位置を設定するクレーン位置設定部と、
クレーン位置設定部で設定された移動式クレーンの配置位置における前記移動式クレーンの動作領域を算出する動作領域算出部と、
前記動作領域算出部で算出された移動式クレーンの動作領域に対する前記建造物占有領域の干渉率を算出する干渉率算出部と、
を具備したことを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項2】
前記建造物に関するCADデータが前記入力部を介してCADデータ格納部に格納可能とされ、前記クレーン位置設定部及び干渉率算出部ではCADデータ格納部に格納された前記CADデータに基づいて前記移動式クレーンの配置位置を設定し、前記干渉率を算出するようにされたことを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション装置。
【請求項3】
前記建造物に高電圧電気設備が含まれている場合に、前記干渉率算出部では当該高電圧電気設備に対して前記移動式クレーンが接近できない禁止領域を前記建造物占有領域に加算することによって前記干渉率を算出するようにされたことを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明はシミュレーション装置に係り、特に建造物が存在するエリアに物品を搬入出する際に、使用する移動式クレーンの配置位置を求めるためのシミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般ビル、発電所、変電所、各種産業プラントなどの建造物では補修工事、改造工事、増設工事が頻繁に行われる。これらの諸工事では機器や材料などの物品を建造物内又は建造物近傍に搬入したり、建造物内又は建造物近傍から搬出したりする作業が発生する。このような建造物が存在するエリアに対する物品の搬入出作業には移動式クレーンが汎用されている。
【0003】
移動式クレーンによる物品の搬入出作業では、伸縮、起伏及び旋回が自在なブームとこのブームの先端に吊り下げた物品(吊荷)を建造物に衝突させずに、移動式クレーンを安全かつ効率よく操作することが求められる。
特許文献1にはクレーンの運転パターンの決定方法が開示されている。この特許文献1に記載された方法によれば、ジブクレーンやクライミングクレーンの自動運転時に安全かつ効率的な運転パターンをグラフィック画面上で決定することができ、クレーンと建造物との干渉を回避した効率的な運転を可能にする。
【特許文献1】特開平5−85696号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この特許文献1に記載された方法は定置式のクレーンを前提とした技術である。一方、移動式クレーンの場合には、錯綜した工事現場内のどの場所に当該クレーンを配置するかが先決事項となる。従来は移動式クレーンの運転員や現場監督が工事現場の状況を勘案して、当該クレーンの配置位置をいわば直感で決定していた。しかしながら、このような感覚的な方法は信頼性に乏しく、移動式クレーンの配置が不適当であるために当該クレーン(吊荷を含む)と建造物との干渉が多くなり、不安全で効率の悪い作業が強いられるという事態が頻繁に発生していた。
【0005】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を改善し、移動式クレーンの好適な配置位置を計画するための情報を得ることができ、移動式クレーンと建造物との干渉を回避した効率的な運転に資することができるシミュレーション装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記目的を達成するために、本発明に係るシミュレーション装置は、建造物が存在するエリアに物品を搬入出する際に、使用する移動式クレーンの配置位置を求めるためのシミュレーション装置であって、前記建造物の設置データ、前記物品の寸法形状データ、前記物品の搬入出位置、前記移動式クレーンの仕様データが入力可能とされた入力部と、前記入力部に入力されたデータに基づいて前記移動式クレーンの配置位置を設定するクレーン位置設定部と、クレーン位置設定部で設定された移動式クレーンの配置位置における前記移動式クレーンの動作領域を算出する動作領域算出部と、前記動作領域算出部で算出された移動式クレーンの動作領域に対する前記建造物占有領域の干渉率を算出する干渉率算出部と、を具備したことを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係る上記構成のシミュレーション装置は、前記建造物に関するCADデータが前記入力部を介してCADデータ格納部に格納可能とされ、前記クレーン位置設定部及び干渉率算出部ではCADデータ格納部に格納された前記CADデータに基づいて前記移動式クレーンの配置位置を設定し、前記干渉率を算出するようにされたことを特徴とする。また、前記建造物に高電圧電気設備が含まれている場合に、前記干渉率算出部では当該高電圧電気設備に対して前記移動式クレーンが接近できない禁止領域を前記建造物占有領域に加算することによって前記干渉率を算出するようにされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係るシミュレーション装置によれば、入力部に入力された建造物の設置データ、物品の寸法形状データ、物品の搬入出位置、移動式クレーンの仕様データに基づいて、移動式クレーンの配置位置を設定する。そして、移動式クレーンの動作領域に対する建造物占有領域の干渉率を算出する。算出された干渉率はクレーン操作のし易さと危険度を判断する情報として特に役立つ。
このため、本発明に係るシミュレーション装置によれば、移動式クレーンの好適な配置位置を計画するための情報を得ることができ、移動式クレーンと建造物との干渉を回避した効率的な運転に資することができる。
【0009】
また、入力部を介して格納した建造物のCADデータに基づいて所定の演算を行うようにされているので建造物の設置データの入力に要する手間を大幅に削減することができる。さらに、建造物に高電圧電気設備が含まれている場合に、干渉率算出部では当該高電圧電気設備に対して移動式クレーンが接近できない禁止領域を建造物占有領域に加算することによって干渉率を算出するようにされている。このため、高電圧電気設備に移動式クレーンが接近することによって発生する感電事故などのトラブルを未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
図1は本発明に係るシミュレーション装置の実施形態を示すブロック図である。当シミュレーション装置10は、各種処理を行うコンピュータ本体12と、このコンピュータ本体12に入出力制御部14を介して接続した入力部16及び出力部18とによって構成される。コンピュータ本体12は、移動式クレーンによる物品の搬入出計画のシミュレーションをするための処理部20と各種のデータを格納する格納部30とからなる。
【0011】
処理部20は入力データ処理部22、禁止領域処理部23、クレーン位置設定部24、動作領域算出部25、干渉率算出部26及び作業方案作成部27からなる。また、格納部30はCADデータ格納部32、禁止領域格納部34、動作領域格納部36及び作業方案格納部38からなる。入力部16からは建造物のCADデータが入力制御部14を介してコンピュータ本体12に取り込まれる。この建造物のCADデータは入力データ処理部22を介してCADデータ格納部32に格納される。
【0012】
図2はシミュレーション装置10による処理手順を示したフローチャートである。まず、S100ではCADデータ格納部32に格納された建造物のCAD図面が読み込まれる。S120ではCAD図面に表示された建造物の中に高電圧電気設備が含まれている場合に、操作員は当該高電圧電気設備をマウスによって指定する。或いはCADデータに基づいてCAD図面中に高電圧電気設備を自動的に表示させることもできる。
【0013】
禁止領域処理部23では指定された高電圧電気設備に対して移動式クレーンが接近できない禁止領域を設定する(S130)。すなわち、高電圧電気設備においては、クレーンのブームや通電性の吊荷が接近しただけでも電気的な短絡や漏電が発生し、感電事故や高電圧電気設備の故障が起きる場合がある。このため、高電圧電気設備の周囲にはクレーンのブームや通電性の吊荷などの移動式クレーン及びその附帯物が接近してはならない禁止領域がある。図3は禁止領域の一例を示した説明図である。図3(1)は高電圧電気設備40が直方体の場合であり、この高電圧電気設備40の周囲に二点鎖線で示した禁止領域42がある。図3(2)は高電圧電気設備44が線状の場合であり、高電圧電気設備44を中心とした円筒状の禁止領域46がある。したがって、S130ではこのような禁止領域を設定するとともに、その設定結果が禁止領域格納部34に格納される。
【0014】
S140では入力部16から搬入出の対象となる物品の寸法・形状データが入力される。S150では入力部16から当物品の搬入出の始点位置と終点位置が入力される。S160では入力部16から使用する移動式クレーンの仕様データが入力される。移動式クレーンの仕様データとしては型式、ブームの最大作業半径、最小作業半径、ブームの最小起伏角度、ブームの最大起伏角度、アウトリガーを広げた時の占有平面寸法などが入力される。なお、移動式クレーンに関するベースデータを入力部16から予め入力して格納部30に格納しておき、搬入出の対象となる物品に応じて使用する移動式クレーンの仕様データをコンピュータ本体12側で自動的に選定するようにしてもよい。
【0015】
S170ではクレーン位置設定部24によって、移動式クレーンの配置候補位置が複数、設定される。この移動式クレーンの配置候補位置の設定は前記したCAD図面及び入力部16から入力された物品の搬入出の始点位置と終点位置や移動式クレーンの仕様データに基づいて行われる。図4は位置設定の設定状況を例示した平面図である。図中、Xで示した帯状のエリアは移動式クレーンを配置可能な指定エリアであり、Y1,Y2は建造物である。また、点Aは物品搬入の始点位置であり、点Bは物品搬入の終点位置である。前記したように移動式クレーンの最大作業半径が入力部16で入力されるので、始点Aを中心とした最大作業半径Rの円を描く。同様に終点Bを中心とした最大作業半径Rの円を描く。この2つの円が重なった部分で、かつエリアXに属しているハッチングを施したエリアZが移動式クレーンのブームの旋回中心を配置するのに適したエリアである。すなわち、このエリアZ内に移動式クレーンのブームの旋回中心を配置させると、物品搬入の始点Aと終点Bの両点が移動式クレーンの最大作業半径R内に属することになり、始点Aにおける物品の吊り上げから終点Bへの吊り下ろしまでの一連の操作をブームの旋回、起伏、伸縮の3動作の組み合わせだけで実行することができる。クレーン位置設定部24では、上記のエリアZを特定するとともに、移動式クレーンの配置候補位置としてエリアZ内の複数の位置z〜zを設定する。
【0016】
S180では動作領域算出部25によって、移動式クレーンのブームの旋回中心が例えば位置zである場合の当該移動式クレーンの動作領域が算出される。図5は移動式クレーンの最大動作領域を平面的に示した説明図である。移動式クレーン48はアウトリガー50を広げることによってブームの旋回中心が位置zとなるように定置される。ブームを右旋回させる場合の平面的な最大動作領域は位置zと始点Aを結んだ線aと位置zと終点Bを結んだ線bと位置zを中心に最大作業半径Rで描いた円弧cと位置zを中心に最小作業半径rで描いた円弧dで囲まれた略扇状の領域である。そして、ブームの先端に吊り下げた物品52がブームの動作領域からはみ出す寸法を算入すると、移動式クレーン48を動作させることによって物品52の外側部が平面的に移動可能な最大範囲は斜線を施した領域になる。
【0017】
図6は移動式クレーンの動作領域を側面的に示した説明図である。ブームの最小起伏角度、ブームの最大起伏角度及びブームの先端に吊り下げた物品52の寸法から、ブーム及び物品52が側面的に移動可能な最大範囲は斜線を施した領域になる。したがって、動作領域算出部25では図6で斜線を施した領域を図5に示された物品52の最大旋回範囲で掃引、積分することによって、移動式クレーン48の動作領域を体積として算出することができる。
【0018】
S190では干渉率算出部26によって、動作領域算出部25で算出された移動式クレーンの動作領域に対する建造物占有領域の干渉率を算出する。図7は移動式クレーンの動作領域と建造物占有領域が干渉している状況を平面的に例示した説明図であり、図8は同様の状況を図7の矢視D−D面で側面的に例示した説明図である。図7及び図8において斜線を施した部分は図5及び図6で説明した移動式クレーン48の動作領域を示しており、この動作領域に対して建造物Y1の占有領域が干渉している。したがって、干渉率算出部26ではこの二つの領域が干渉している部分の体積を算出し、この体積を移動式クレーン48の動作領域で除算することによって、移動式クレーン48の動作領域に対する建造物Y1の占有領域の干渉率を算出することができる。
【0019】
なお、建造物Y1が高電圧電気設備である場合には、前記した禁止領域格納部34から当該建造物Y1に対する禁止領域のデータを読み込み、この禁止領域を建造物Y1の占有領域に加算することによって干渉率を算出する。図7及び図8において建造物Y1の外周に禁止領域を付加した状態を二点鎖線で示す。高電圧電気設備では実際の占有領域に禁止領域が加算されることによって、移動式クレーンの動作領域に対して干渉している部分の体積が増加する。したがって、高電圧電気設備の場合には見掛けよりも干渉率が大きく算定される。
【0020】
S200では作業方案作成部27によって、移動式クレーンによって物品を搬入出する際の作業方案が作成される。例えば図7に示したように始点Aで物品を吊り上げた後に、ブームを起立させて吊り点を点A1とし、次にブームを右旋回させて吊り点を点B1とし、次にブームを倒しつつ物品を繰り下げて終点Bに着地させる搬入ルートが作業方案作成部27によって作成される。このような搬入ルートを3次元の連続図として出力することによって、シミュレーション装置10の利用者は、建造物Y1を回避した安全度の高い物品の搬入ルートを視覚で知ることができる。なお、建造物Y1を回避しつつ始点Aと終点Bを結ぶ搬入ルートは何通りも考えられるので、作業方案作成部27は代表的な搬入ルートを複数、示すこともできる。この作業方案作成部27で作成された作業方案は作業方案格納部38にその都度、格納される。
【0021】
以上の手順によって、移動式クレーン48のブームの旋回中心が位置zである場合の一連の処理が終了する。次に、S210では移動式クレーン48の位置を変更するか否かの判定がなされる。図4で示したように、本実施形態の例では移動式クレーンの配置候補位置として8点の位置z〜zが設定されているので、S210ではYESと判定され、S170に戻る。そして、移動式クレーン48のブームの旋回中心が位置zである場合について、S170〜S200の処理が上記と同様に行われる。以降、ブームの旋回中心が位置z〜zである場合についても同様の処理が繰り返される。
【0022】
移動式クレーン48のブームの旋回中心が例えば図4で示した位置zである場合について説明する。図9はこの場合の移動式クレーンの最大動作領域を平面に示した説明図である。ブームを右旋回させた場合には建造物Y1が障害となり搬入が不可能であることは明白なので、この場合の移動式クレーンの動作は始点Aで物品を吊り上げたブームを左旋回させて終点Bまで搬入する方法が採用され、移動式クレーン48を動作させることによって物品が平面的に移動可能な最大範囲は斜線を施した領域になる。このため、移動式クレーンの動作領域は建造物Y2の占有領域との間で干渉する部分が発生する。
【0023】
移動式クレーンの配置候補位置であるブームの旋回中心が位置z〜zの全ての場合についてS170〜S200の処理が終了すると、S220に移行する。このS220ではそれまでの処理結果で対象物品を安全に搬入出できる解が得られない場合に条件変更が必要との信号が出される。又はシミュレーション装置10の利用者の意向に基づいて条件変更が必要との信号が出される場合もある。この場合、シミュレーション装置10の利用者は例えば移動式クレーンの仕様、又は物品の搬入始点や終点を入力部16を介して指定し直す。その結果、処理手順がS160又はS150に戻り、以下上記と同様の処理が繰り返される。シミュレーション装置10の利用者は最初の入力段階で移動式クレーンの仕様データ、又は物品の搬入始点や終点を複数、入力しておき、S220からS160又はS150への流れを自動的に行わせるようにしてもよい。
【0024】
S220で条件変更が不要であるとの判定がなされると、S230でそれまでの処理結果が出力部18から出力され、処理が終了する。図10は出力結果の一例を示した説明図である。この出力結果はクレーン位置設定部24によって設定されたブーム旋回中心の複数の位置z〜z毎に、物品を搬入する際のブーム旋回方向、旋回角度、干渉する建造物の記号、クレーンの動作領域に対する建造物占有領域の干渉率、評価などを記載したものである。建造物Y2が高電圧電気設備である場合に、当該建造物Y2の記号を○で囲んである。
【0025】
ブーム旋回角度の大小は移動式クレーンによる搬入動作の大小を図る目安となり、旋回角度が小さいほどシンプルで効率のよい搬入動作ができる。干渉する建造物の記号は建造物の重要度や危険度を判断する情報として役立つ。特に建造物が高電圧電気設備である場合には、目視では確認できない禁止領域があるのでクレーンの操作ミスによる事故発生の危険度が高い。干渉率はクレーン操作のし易さと危険度を判断する情報として特に役立つ。干渉率が例えば10%以下であれば、クレーン操作が容易であり、事故発生の危険度も低い。逆に干渉率が例えば40%以上であれば、クレーン操作に困難を伴い事故発生の危険度が高くなる。
【0026】
評価欄には上記の観点から位置zでブームを右旋回させる場合が、旋回角度が小さく、動作領域内に高電圧電気設備が存在せず、かつ干渉率も比較的小さい理由で2重丸印の最善案として推奨されている。また、次善案として位置zでブームを左旋回させる場合が、干渉率が最小であるとの理由により1重丸印で推奨されている。利用者はこのような出力結果に基づき、最善案や次善案を選択した場合の作業方案を作業方案格納部38から取り出して出力し、移動式クレーンの好適な配置位置を事前に検討することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明に係るシミュレーション装置の実施形態を示すブロック図である。
【図2】シミュレーション装置10による処理手順を示したフローチャートである。
【図3】禁止領域の一例を示した説明図である。
【図4】位置設定の設定状況を例示した平面図である。
【図5】移動式クレーンの最大動作領域を平面的に示した説明図である。
【図6】移動式クレーンの動作領域を側面的に示した説明図である。
【図7】移動式クレーンの動作領域と建造物占有領域が干渉している状況を平面的に例示した説明図である。
【図8】図7の矢視D−D面で側面的に例示した説明図である。
【図9】移動式クレーンが別位置に配置された場合の最大動作領域を平面に示した説明図である。
【図10】出力結果の一例を示した説明図である。
【符号の説明】
【0028】
10………シミュレーション装置、12………コンピュータ本体、14………入出力制御部、16………入力部、18………出力部、20………処理部、22………入力データ処理部、23………禁止領域処理部、24………クレーン位置設定部、25………動作領域算出部、26………干渉率算出部、27………作業方案作成部、30………格納部、32………CADデータ格納部、34………禁止領域格納部、36………動作領域格納部、38………作業方案格納部、40,44………高電圧電気設備、42,46………禁止領域、48………移動式クレーン、50………アウトリガー、52………物品、A………始点、B………終点、X………移動式クレーンを配置可能なエリア、Y1,Y2………建造物、z〜z………移動式クレーンの配置候補位置。




 

 


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