JPS6254751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、清掃工場におけるごみ運搬用クレ
ーンの自動運転装置に関する。

清掃工場においては、収集したごみを処理装置
に供給する前に、一時貯溜するピツトが必要であ
る。ごみ貯蔵ピツトの規模は、数百トン分のもの
から数千トンのものまである。ごみ貯蔵ピツトに
貯溜されたごみを、どのような順序でごみ処理装
置―例えば焼却炉の投入ホツパーまで運搬するか
は、クレーンを自動運転する場合に重大な問題と
なる。

貯蔵ピツトから、処理装置、例えば焼却炉への
ごみ運搬は、普通バケツトクレーンが使用され
る。従来、クレーンの運転は、クレーン操作室内
の操作員により、遠隔手動操作でなされていた。

クレーン操作室は、ごみ貯蔵ピツトの上方にあ
り、ガラス窓によつてピツトと隔離されている。
クレーン操作室は、極めて高所である事、狭い空
間である事などのため、操作員には過度の精神的
疲労を強いる場合が多い。実際、プラントが24時
間連続運転される場合、深夜時には１人で操作を
続ける必要がある。この時の、孤独感、不安感は
特に深刻である。

最近になつて、これらの問題を解決するため、
クレーンの自動運転化が試みられるようになつて
きた。

クレーン操作を自動運転化するとすれば、以下
のようになる。

焼却炉の投入ホツパー内のごみレベルが下つて
下限に至ると、レベルスイツチにより、ごみ投入
要求信号が発信される。この信号が、クレーン自
動運転回路の起動信号となり、クレーンは稼動し
始める。

クレーンは、貯蔵ピツト内の或るつかみ位置へ
縦行、横行に走行し、停止し、バケツトを下げて
ごみのつかみ動作を行う。つかみ動作を完了すれ
ば、バケツトを巻上げ、投入要求信号を発した投
入ホツパーへ移動し、ごみを投入する。

このように、クレーン操作は、投入ホツパーの
要求信号によつて、クレーンのつかみ位置への移
動動作、ごみのつかみ動作、ホツパー位置への移
動動作、ごみ投入動作等一連の動作を一連に行わ
なくてはならない。

これらの動作の中で最も重要なことは、ピツト
内でのごみつかみ位置の決定方法である。ピツト
内のごみには高低があり、高い所からごみをつか
んでゆくのが望ましいからである。

ごみつかみ位置の選択に関し、すでにいくつか
の方法が試みられている。

ひとつの方法は、貯蔵ピツトを予め平面的に横
方向（Ｘ）個、縦方向（Ｙ）個のマトリツクス状
に分け、これら個々のブロツクをあらかじめ設定
した順序に従つてブロツク毎につかみ動作を行う
方法である。

第３図はこのようなマトリツクス状ブロツク分
けを例示する。この方法は、均等にごみつかみを
するだけであるから、ごみ高さの検出手段を必要
としない。しかし、この方法はピツト内のごみ
が、平担である時にしか有効でない。しかし、ピ
ツト３内は、平担でない事が多い。

ごみは第１図に示すように、ごみ搬入車４によ
つて清掃工場へ持ち込まれ、ごみピツト３内へ投
入される。したがつて投入口近傍がその他の部分
に比較して高い山になる。反対側の壁面近くは低
い窪みになる。その他の部分でも、高低があつ
て、均一な高さではない。このようにごみ貯蔵ピ
ツト内には凹凸が多いが、バケツトは山の部分に
降すのが良い。傾斜面にバケツトを降すと、バケ
ツトの下端の片側が先にごみに接触し、もち上げ
られるから、バケツトが転倒する事がある。そう
でなくてもバケツトが傾むくと、正常なごみつか
み動作ができないし、ロープの切損事故の原因と
もなる。

従つて、ピツトをＸ，Ｙのマトリツク状に分割
し、これを順番にごみつかみをしてゆくのでは、
良好なつかみ動作をする事ができない。

いまひとつの方法は、バケツトの吊下げワイヤ
ロープの巻下げ長さによつて、ごみの堆積状態を
検出する事により、山と谷を知り、山の部分から
ごみつかみ動作をしてゆく方法である。

一番最初は、Ｘ，Ｙ個のブロツク毎に決められ
た順番でつかみ動作をし、ピツト内を一巡する。
ワイヤロープの巻下げ長さはクレーンからごみ面
までの長さに対応するので、各ブロツクのごみ高
さを検出できる。これを記憶装置に記憶させ、ピ
ツト内のごみ堆積分布を認識する。次回のつかみ
動作からは、堆積分布の凸部（山）から順につか
み位置を決めてめくのである。

この方法は、堆積高さの分布を知つて行うから
都合が良い筈である。しかし、いくつか不満足な
点がある。

まず、ピツト内の全面の堆積分布を認識するた
めには、全ブロツクでつかみ動作を少なくとも１
回実行しなければならない。つかみ動作は、短い
時間で繰返し行われるものではないから、堆積分
布の認識のために長時間を要する。この間、ごみ
堆積分布が変つてはならない。

しかし、ごみのピツトへの持込みは、昼間、常
時行われているのが普通である。一旦つかみ動作
を行つて堆積分布を認識しても、その後ごみピツ
トへの投入動作があれば、堆積分布が変つてしま
う。新たなごみの持込みのない時にしか役に立た
ない。

本発明は、上記のような欠点を克服し、クレー
ンの自動運転をより確実にしようとするものであ
る。

このため本発明は、光学的距離測定装置を用い
て、ごみ貯蔵ピツト上のごみ高さを直接測定し、
高低を認識するようにした。

すなわち、ピツト上方に１台或は複数台の光学
的距離測定装置を設置し、この装置とごみとの距
離を光学的に測定して、各位置でのごみ層高を知
り、常に最も高い部分からごみをつかんでゆくよ
うにしたのである。

最も高い山の部分からごみをつかむから、つか
み動作の際バケツトが転倒したりする事がない。
また、ピツト内のごみ堆積分布が平均化する方向
へ変化し、安定したクレーン自動運転が可能とな
る。

本発明は、いまひとつ別の作業にも使う事がで
きる。

ごみ貯蔵ピツト内のクレーンは、ごみを焼却炉
の投入ホツパーへ運搬する事の他、ごみの積み替
え作業、撹拌作業を行う。すなわち、不均一なご
み分布を均すため、高所のごみを低所へ積み替え
たり、撹拌したりする。

従来、手動操作で行われていた積み替え、撹拌
作業も、本発明によればごみの堆積状況が分るの
で、自動化する事ができる。

本発明に使用する光学的距離測定装置は、公知
の自動フオーカス方式のカメラに応用されている
光学的距離検出器を用いる。

距離検出器の機構、作用は、特開昭51―
83524、特開昭52―11954、特開昭50―39543等に
詳しく述べられ、公知であるから、簡単に説明す
る。

距離検出器は、測距モジユールと、これに２方
向から光線束を与える固定ミラー、可動ミラー、
可動ミラーの駆動機構、可動ミラーの回転角発信
器等よりなる。

測距モジユールは、２組のシリコン受光素子ア
レイと、受光素子アレイ上に光線束を集光する２
組の同等なレンズと、各レンズに固定、可動ミラ
ーの反射光を入射するためのプリズム等を含んで
いる。

受光素子アレイの各対応点の出力の差を演算す
る差動増幅器、これらの差を総和する加算器、こ
の値の最小値を検出するピーク検出器等がひとつ
のモノリシツク基板上に形成されたLSIが測距モ
ジユール内に収容されている。

固定ミラーと可動ミラーとは基線長Ｂだけ隔て
て設けられ、両者で反射された２本の光線束は、
夫々対応受光素子アレイ上に像を結ぶ。２つの像
が受光素子アレイ上の対応位置にあれば、受光素
子の対応点の出力差の和は最小となる。ピーク検
出器が最小値を検出した時、固定ミラーと可動ミ
ラーとの光線束の延長上に対象物体がある筈であ
る。

そこで可動ミラーの回転角を測れば距離検出器
と対象物との距離がわかる。可動ミラーの無限遠
位置よりの回転角をθとすると距離Ｌは Ｌ＝Ｂ／tan2θ で求められる。

可動ミラーは、無限遠位置から始動し、至近距
離まで掃引し、ピーク電圧を検出しその最大のピ
ーク（実際は受光素子の個々の出力差の絶対値の
総和に負号をつけたものを計算するから）を捜
す。自動フオーカス式カメラの場合は、復帰する
時にレンズの焦点が定められ、シヤツターが開く
わけである。

本発明では、距離検出操作だけを行い、撮影は
不要であるから、往復の可動ミラー運動のうち、
いずれか一方だけを利用すればよい。１回の検出
に要する時間は多くても100ｍsecであるから、時
間遅れは、殆んど問題にならない。

以下、実施例を示す図面によつて説明する。

第１図に於てごみ貯蔵ピツト３の上方には、ご
み供給クレーン２が設けられ、ごみ搬入車４がご
み貯蔵ピツト３へ、ごみを送り込んでいる。運搬
用クレーン２は、ごみをつかみ上げて、ごみ投入
ホツパー１へ投入する。第２図に示すように、ご
み堆積分布にはムラがある。

第４図に示すように、ごみ貯蔵ピツトの上方に
光学的距離測定装置７を１或は複数基設置する。
光学的距離測定装置は、貯蔵ごみの表面までの距
離を測定する。

設置された光学的距越測定装置７は、垂直下方
に向けるだけでなく、第５図に示すように、ピツ
ト平面を順時二次元的に走査させる。走査線９ま
での距離と、光学的距離測定装置７の鉛直線より
のズレの角とによつて、ごみ表面までの鉛直距離
が計算できる。

１台の光学的距離測定装置である程度の面積を
カバーできるが、斜め方向に遠い位置の高さまで
正確に捕える事ができない。このばあい２台以上
の光学的距離測定装置７を設置しなければならな
い。

このようにして、各光学的距離測定装置が走査
線９に沿つて一巡すれば、ごみ貯蔵ピツト３内の
ごみ堆積分布が明らかになる。そこで、これを分
布記憶回路に記憶させる。同時に分布をテレビ画
面上に表示してもよい。第６図のように等高線表
示する事もできる。

第７図によつて、光学的距離測定装置をより詳
しく説明する。

前述した固定・可動ミラーの組合せによつてな
る距離検出器２０は、ごみ表面までの距離を測定
する。距離検出器の走査駆動装置２１は、距離検
出器を縦横に首をふつてごみ平面上を走査させる
ものである。駆動装置の制御回路２２は走査線の
軌跡を指示する。

同期装置２３は、距離検出器２０の距離測定操
作が終了したので、次の地点へ走査位置を進める
よう制御回路２２へ指示する。同時に、走査位置
の角度のズレの情報をごみ堆積高さ演算装置２４
へ伝える。演算装置２４は、距離Ｌと、検出器２
０の鉛直線よりのズレの角Θとから、ごみの堆積
高さを演算する。

この結果は次々と、ごみ堆積高さ分布記憶装置
２５に入力され記憶される。記憶された情報は、
分布判別装置２６を経て、信号分配器２７で表示
器と、クレーン制御装置とへ分けられる。

表示器制御装置２８は、テレビ画面等の表示器
２９の上にごみの高低を、等高線表示し、或は色
分け表示させる。表示器はモニター用である。

一方、クレーン自動運転回路３０は、分布判別
回路２６で決定されたごみの最大のピークへと、
クレーンを移動させる。最大のごみ山の上に停止
したクレーンは、自動的にバケツトを降し、ごみ
をつかみ、バケツトを閉じて吊り上げる。この
後、クレーンは始動して、焼却炉等処理装置の投
入ホツパー１へ移動し、ここで、ごみを投下す
る。

クレーンの縦、横方向の位置検出はシンクロ式
検出器か、近接スイツチを利用した方式で行う。

以上の構成においてその作用を説明する。

投入ホツパー内のごみが下落してゆくと、投入
ホツパーのレベル下限発信用レベルスイツチが動
作する。これがクレーン自動運転回路に、開始指
令を与える。

クレーンはごみ堆積分布判別装置２６からの信
号に従つて自動的に、最大高さのごみつかみ位置
へ移動する。縦行、横行及びバケツト吊下げ動作
は、順時か或は複合動作として行われる。

バケツトを降してゆく吊下げ動作時には、バケ
ツトが着床する直前に、分布判別装置２６の信号
により、吊り下げ速度を減速する。そして着床信
号により吊下げ動作を停止する。これは、同一速
度で着床させると、ロープが緩みすぎたりする
が、途中で減速するとロープが緩まず、電動機制
御が容易だからである。

着床したバケツトはごみつかみ動作を行う。続
いて、巻上げ動作を行い、投入指令を発信した投
入ホツパーの位置へ自動的に移動する。ここでク
レーンは、ごみをホツパーに投入し、その後決め
られた待機位置に移動して待機する。

以上が、ピツトからホツパーへごみを運搬投入
する作業である。

次に本発明のクレーン自動運転装置によつて、
ごみの積み替え作業を自動運転する場合を説明す
る。

前述のように、搬入車よりピツト内にごみが投
入されると、片寄つて堆積し易い。これは、クレ
ーンで取り除いて低くし、過度に低い地点はごみ
を追加して高くする必要がある。

分布判別装置２６でごみ層の高い地点Ａと、低
い地点Ｂとが検出されるから、クレーン自動運転
回路は、クレーンがＡ点へ移動し、ごみつかみ動
作をし、Ｂ点へ移動して、ごみを落す作業を指令
する。こうして、自動的にクレーンによつて積み
替え作業が実行される。

また、ごみ堆積分布記憶装置の出力をグラフイ
ツクデイスプレー装置のCRT上に等高線の形で
表示し、ライトペンを使つてＡ点のごみをＢ点に
運搬するよう指示することも可能である。

さて、清掃工場の場合、かかせない作業のひと
つとして、ごみの均一化を図るためのごみの撹拌
混合作業がある。

ごみの撹拌混合作業は、決められたプログラム
に従つて行う場合が多い。本発明によれば、ごみ
堆積分布が分るので、この分布信号を補正信号と
して利用することができる。分布密度の高い場所
を優先的に撹拌混合するようにすれば、ピット全
体の堆積状態を迅速に平均化させる事ができる。

このようにして、本発明は、投入作業、積み替
え作業、撹拌作業などのクレーン運転を自動化す
る。しかし、これら作業は同等の順位にあるので
はなく、投入作業が優先する。投入作業の必要の
ないときのみ、積み替え作業、撹拌作業が行われ
る。積み替え作業中でも、投入ホツパーからの要
求信号が発信すれば、積み替え作業を中止し、直
ちにごみ投入作業に移る。

以上の説明の、ごみ堆積高さ演算装置２４、堆
積高さ分布記憶装置２５、分布判別装置２６、自
動運転回路３０、表示器制御装置２８等はマイク
ロコンピユーター、ミニコンピユーター、シーケ
ンサー等の組合せにより構成する事ができる。

本発明によれば、ごみピツト上の高所にあり狭
い空間内に仕切られたクレーン操作室での孤独な
作業を免れる事ができる。又、ごみピツトから投
入ホツパーへのごみの投入作業だけでなくピツト
内ごみの高所から低所への積み替え作業や、ごみ
分布密度の高い場所から優先してごみを撹拌混合
する作業を含む全また、ごみピツトから投入ホツ
パーへのごみの投入作業並びに該ごみ投入作業を
必要としない間に行なうピツト内ごみの積み替え
作業やピツト内ごみの撹拌作業を含む全てのクレ
ーン操作を完全に自動化するから、24時間連続運
転であつても、クレーン操作室に常時操作員を配
置する必要がない。操作員の負担を肉体的、精神
的に大いに軽減することができる。

このように頗る有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は清掃工場のごみ貯蔵ピツト付近の断面
図。第２図は第１図の―断面図。第３図はご
み貯蔵ピツト付近の平面図。第４図は光学的距離
測定装置を設置したごみ貯蔵ピツトの断面図。第
５図はピツト平面上の走査線の例を示す平面図。
第６図はピツト平面の等高線図。第７図は本発明
の装置の系統図。 １……ごみ投入ホツパー、２……ごみ供給クレ
ーン、３……ごみ貯蔵ピツト、４……ごみ搬入
車、７……光学的距離測定装置、９……走査線、
２０……距離検出器、２１……距離検出器の走査
駆動装置、２２……駆動装置の制御回路、２３…
…同期装置、２４……ごみ堆積高さの演算装置、
２５……ごみ堆積高さの分布記憶装置、２６……
分布判別装置、２７……信号分配器、２８……表
示器制御装置、２９……表示器、３０……クレー
ン自動運転回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 検出器２０と走査駆動装置２１と制御回路２
   ２と同期装置２３とから成り、縦、横に移動可能
   なごみ供給クレーン２を備えたごみ貯蔵ピツト３
   の上方に設けられて走査しながらごみ層までの距
   離を測定する光学的距離測定装置７と；該光学的
   距離測定装置７の距離信号からごみ堆積高さを算
   出する演算装置２４と；ごみ堆積高さを記憶する
   分布記憶装置２５と；ピツト内でのごみ層の高低
   を判別する分布判別装置２６と、投入ホツパーの
   要求信号によりごみ層の高い地点へクレーン２を
   移動してごみつかみ動作をさせ、ごみを投入ホツ
   パー１へ運搬投入すると共に、前記ホツパー１へ
   のごみの投入作業の休止時には、前記分布判別装
   置２６からの信号にもとづいてピツト内ごみの高
   所から低所への積み替えと、ごみ分布密度の高い
   場所から優先してごみを撹拌混合することの何れ
   か一方又は両方を行なうクレーン自動運転回路３
   ０とより構成した清掃工場におけるごみ供給クレ
   ーンの自動運転装置。