CN112399959A - 起重机及起重机的控制方法 - Google Patents

Abstract

提供在以货物作为基准对促动器进行控制时能够抑制货物的摆动并且使其沿着目标轨道移动的起重机及起重机的控制方法。具备对货物(W)的加速度进行检测的加速度传感器(22)，将目标速度信号Vd变换为货物(W)的目标位置坐标p(n+1)，根据回转角度θz(n)、起伏角度θx(n)及伸缩长度lb(n)，计算臂(9)的当前位置坐标q(n)，根据已经计算出的单位时间t前的货物(W)的位置、臂(9)的当前位置坐标(n)、以及加速度传感器(22)所检测出的当前的货物(W)的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)，计算钢缆的弹簧常数kf(n)，根据加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)和弹簧常数kf(n)、以及货物(W)的目标位置坐标(n+1)，计算臂(9)的目标位置坐标q(n+1)，生成促动器的动作信号Md。

Description

起重机及起重机的控制方法

技术领域

本发明涉及起重机及起重机的控制方法。

背景技术

以往，在移动式起重机等中，提出了各促动器被远程操作的起重机。在这样的起重机中，起重机与远程操作终端的相对性的位置关系根据作业状况而变化。因此，工作人员需要总是一边考虑与起重机的相对性的位置关系一边对远程操作终端的操作工具进行操作。于是，已知一种远程操作终端及起重机，无论起重机与远程操作终端的相对性的位置关系如何，都使远程操作终端的操作工具的操作方向与起重机的动作方向一致，能够容易而且简单地进行起重机的操作。例如专利文献1。

专利文献1中记载的远程操作装置(远程操作终端)将直行性好的激光等作为基准信号向起重机发射。起重机侧的控制装置31通过接收来自远程操作装置的基准信号来确定远程操作装置的方向，并使起重机的坐标系与远程操作装置的坐标系一致。由此，起重机通过来自远程操作装置的以货物作为基准的操作指令信号而被操作。也就是说，在起重机中，各促动器基于与货物的移动方向和移动速度相关的指令被控制，因此不用意识各促动器的动作速度、动作量、动作定时等就能够直观地进行操作。

远程操作装置基于操作部的操作指令信号，将与操作速度相关的速度信号和与操作方向相关的方向信号向起重机发送。因此，起重机有时在来自远程操作装置的速度信号以阶跃函数的方式被输入的移动开始时或停止时不连续的加速度施加于货物而发生摆动。另外，起重机设为臂的前端总是处于货物的铅直上方，将来自远程操作装置的速度信号和方向信号作为臂的前端的速度信号和方向信号来进行控制，因此无法抑制由于钢缆的影响而发生货物的位置偏差或摆动。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010-228905号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于，提供在以货物作为基准对促动器进行控制时，能够抑制货物的摆动并且使其沿着目标轨道移动的起重机及起重机的控制方法。

用于解决课题的手段

本发明想要解决的课题如上所述，接下来说明用于解决该课题的手段。

即，第1发明是一种起重机，该起重机基于与从臂由钢缆悬挂的货物的移动方向和快慢相关的目标速度信号，对所述臂的促动器进行控制，所述起重机具备：所述臂的回转角度检测机构；所述臂的起伏角度检测机构；所述臂的伸缩长度检测机构；以及加速度检测机构，对吊具或者货物的加速度进行检测；所述起重机进行以下处理：按每单位时间，将所述目标速度信号变换为货物相对于基准位置的目标位置，所述单位时间为规定的单位时间；按每所述单位时间，根据所述回转角度检测机构所检测出的回转角度、所述起伏角度检测机构所检测出的起伏角度以及所述伸缩长度检测机构所检测出的伸缩长度，计算臂前端相对于所述基准位置的当前位置；按每所述单位时间，根据已经计算出的所述单位时间前的货物的位置、所述臂前端的当前位置、以及所述加速度检测机构按每所述单位时间检测出的当前的吊具或者货物的加速度，计算钢缆的弹簧常数；按每所述单位时间，根据所述当前的吊具或者货物的加速度、所述钢缆的弹簧常数、以及所述货物的目标位置，计算所述货物处于目标位置时的臂前端的目标位置；以及按每所述单位时间，基于所述臂前端的目标位置生成所述促动器的动作信号。

第2发明是一种起重机，所述臂前端的目标位置与所述货物的目标位置的关系根据所述货物的加速度、所述货物的重量、所述钢缆的弹簧常数和所述货物的目标位置，由式(1)表现，所述起重机根据已经计算出的规定的单位时间前的货物的位置、所述臂前端的当前位置和所述当前的吊具或者货物的加速度，使用式(1)，按每所述单位时间计算钢缆的弹簧常数，并且根据所述当前的吊具或者货物的加速度、所述钢缆的弹簧常数和所述货物的目标位置，使用式(1)，按每所述单位时间计算所述货物处于目标位置时的臂前端的目标位置。

[数1]

f：钢缆的张力，kf：弹簧常数，m：货物的质量，q：臂的前端的当前位置或者目标位置，p：货物的当前位置或者目标位置，g：重力加速度

第3发明是一种起重机的控制方法，其为基于与从臂由钢缆悬挂的货物的移动方向和快慢相关的目标速度信号，对所述臂的促动器进行控制的控制方法，所述起重机的控制方法包括：目标轨道计算工序，按每单位时间，将所述目标速度信号变换为货物相对于基准位置的目标位置，所述单位时间为规定的单位时间；臂位置计算工序，按每所述单位时间，根据已经计算出的规定的单位时间前的货物的位置、臂前端相对于基准位置的当前位置、以及所述加速度检测机构按每所述单位时间检测出的当前的吊具或者货物的加速度，计算钢缆的弹簧常数，按每所述单位时间，根据所述当前的吊具或者货物的加速度、所述钢缆的弹簧常数、以及所述货物的目标位置，计算所述货物处于目标位置时的臂前端的目标位置；以及动作信号生成工序，按每所述单位时间，基于所述臂前端的目标位置生成所述促动器的动作信号。

发明效果

本发明具有如下所示的效果。

在第1发明及第3发明中，根据当前的吊具或者货物的加速度、所述钢缆的弹簧常数、以及所述货物的目标位置，计算所述货物处于目标位置时的臂前端的目标位置，因此臂被控制使得以货物作为基准对起重机进行操作并且货物基于吊具或货物被施加的加速度沿着目标轨道移动。由此，在以货物作为基准对促动器进行控制时，能够抑制货物的摆动并且使其沿着目标轨道移动。

在第2发明中，通过检测吊具或者货物的加速度，计算式(1)的钢缆的弹簧常数，根据吊具或者货物的加速度、臂前端的当前位置和货物的目标位置，计算基于货物的加速度的臂前端的目标位置。由此，在以货物作为基准对促动器进行控制时，能够利用简易的计测装置抑制货物的摆动并且使其沿着目标轨道移动。

附图说明

图1是表示起重机的整体结构的侧视图。

图2是表示起重机的控制结构的框图。

图3是表示远程操作终端的概略结构的平面图。

图4是表示远程操作终端的控制结构的框图。

图5是表示起升载荷移动操作工具被操作的远程操作终端的图。

图6是表示起重机的控制装置的控制结构的框图。

图7是表示起重机的逆动力学模型的图。

图8是对表示起重机的控制方法的控制工序的流程图进行表现的图。

图9是对表示目标轨道计算工序的流程图进行表现的图。

图10是对表示臂位置计算工序的流程图进行表现的图。

图11是对表示动作信号生成工序的流程图进行表现的图。

具体实施方式

以下使用图1至图4，作为本发明的一个实施方式所涉及的作业车辆，关于作为移动式起重机(复杂地形起重机)的起重机1进行说明。此外，在本实施方式中，作为作业车辆关于起重机(复杂地形起重机)进行说明，但也可以是全地形起重机、汽车起重机、装载型汽车起重机、高空作业车等。

如图1所示，起重机1是能够在非特定的场所移动的移动式起重机。起重机1具有车辆2、作为作业装置的起重机装置6。

车辆2用于搬运起重机装置6。车辆2具有多个车轮3，以发动机4作为动力源行驶。车辆2上设有外伸支腿5。外伸支腿5由在车辆2的宽度方向两侧能够通过液压延伸的突出梁、以及在与地面垂直的方向上能够延伸的液压式的千斤顶油缸构成。车辆2通过使外伸支腿5在车辆2的宽度方向上延伸并且使千斤顶油缸触地，能够扩大起重机1的可作业范围。

起重机装置6是通过钢缆起吊货物W的作业装置。起重机装置6具备回转台7、臂9、起重杆9a、主带钩滑轮10、副带钩滑轮11、起伏用液压油缸12、主卷扬机13、主钢缆14、副卷扬机15、副钢缆16、驾驶舱17、控制装置31及操作终端32等。

回转台7是用于使起重机装置6回转的回转台。回转台7经由圆环状的轴承设于车辆2的框架上。回转台7以圆环状的轴承的中心作为旋转中心而旋转自如地构成。在回转台7，设置有对周边进行监视的多个回转台相机7a。另外，回转台7设置有作为促动器的液压式的回转用液压马达8。回转台7被构成为能够通过回转用液压马达8向一方向和另一方向回转。

如图1所示，作为促动器的回转用液压马达8通过作为电磁比例切换阀的回转用阀23(参照图3)而被旋转操作。回转用阀23能够将向回转用液压马达8供给的工作油的流量控制为任意的流量。也就是说，回转台7构成为：能够经由被回转用阀23旋转操作的回转用液压马达8控制为任意的回转速度。在回转台7，设置有作为对回转台7的回转角度θz(角度)和回转速度θz进行检测的回转角度检测机构的回转用传感器27(参照图3)。

臂9是将钢缆支承为能够起吊货物W的状态的可动支柱。臂9由多个臂部件构成。臂9的基臂部件的基端在回转台7的大致中央以能够摆动的方式被设置。臂9构成为：通过由作为促动器的未图示的伸缩用液压油缸使各臂部件移动，从而在轴向上伸缩自如。另外，在臂9设置了起重杆9a。

作为促动器的未图示的伸缩用液压油缸通过作为电磁比例切换阀的伸缩用阀24(参照图3)而被伸缩操作。伸缩用阀24能够将向伸缩用液压油缸供给的工作油的流量控制为任意的流量。在臂9，设置有作为对臂9的长度进行检测的伸缩长度检测机构的伸缩用传感器28、以及对以臂9的前端作为中心的方位进行检测的方位传感器29。

作为检测装置的臂相机9b是对货物W及货物W周边的地上物体进行摄影的图像取得机构。臂相机9b被设置在臂9的前端部。臂相机9b构成为：能够从货物W的铅直上方对货物W及起重机1周边的地上物体、地形进行摄影。

主带钩滑轮10和副带钩滑轮11是吊挂货物W的部件。在主带钩滑轮10中，设置有供主钢缆14卷绕的多个钩轮、以及吊挂货物W的主钩10a。在副带钩滑轮11中，设置有吊挂货物W的副钩11a。在主带钩滑轮10和副带钩滑轮11，设置有对三轴方向的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)进行检测的加速度传感器22。加速度传感器22能够间接地对施加于搬运中的货物W的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)进行检测。加速度传感器22构成为能够以有线或者无线向控制装置31发送检测值。此外，加速度传感器22也可以是直接设置于主带钩滑轮10或者副带钩滑轮11所吊挂的货物W的结构。

起伏用液压油缸12是使臂9起立及倒伏并保持臂9的姿态的促动器。起伏用液压油缸12的油缸部的端部与回转台7摆动自如地连结，其杆部的端部与臂9的基臂部件摆动自如地连结。起伏用液压油缸12通过作为电磁比例切换阀的起伏用阀25(参照图3)而被伸缩操作。起伏用阀25能够将向起伏用液压油缸12供给的工作油的流量控制为任意的流量。在臂9，设置有作为对起伏角度θx进行检测的起伏角度检测机构的起伏用传感器30(参照图3)。

主卷扬机13和副卷扬机15是进行主钢缆14和副钢缆16的转入(提升)及转出(下降)的促动器。主卷扬机13被构成为：供主钢缆14卷绕的主卷筒通过作为促动器的未图示的主用液压马达被旋转，副卷扬机15被构成为：供副钢缆16卷绕的副卷筒通过作为促动器的未图示的副用液压马达被旋转。

主用液压马达通过作为电磁比例切换阀的主用阀26m(参照图3)而被旋转操作。主卷扬机13构成为：通过主用阀26m对主用液压马达进行控制，能够操作为任意的转入及转出速度。同样，副卷扬机15构成为：通过作为电磁比例切换阀的副用阀26s(参照图3)对副用液压马达进行控制，能够操作为任意的转入及转出速度。在主卷扬机13和副卷扬机15，设置有对主钢缆14和副钢缆16的转出量l分别进行检测的卷绕用传感器34(参照图3)。

驾驶舱17是覆盖操控席的壳体。驾驶舱17被搭载于回转台7。在驾驶舱17设有未图示的操控席。在操控席，设置有用于对车辆2进行行驶操作的操作工具、用于对起重机装置6进行操作的回转操作工具18、起伏操作工具19、伸缩操作工具20、主卷筒操作工具21m、副卷筒操作工具21s、操作终端32等(参照图3)。回转操作工具18能够对回转用液压马达8进行操作。起伏操作工具19能够对起伏用液压油缸12进行操作。伸缩操作工具20能够对伸缩用液压油缸进行操作。主卷筒操作工具21m能够对主用液压马达进行操作。副卷筒操作工具21s能够对副用液压马达进行操作。

如图2所示，控制装置31经由各操作阀对起重机装置6的促动器进行控制。控制装置31被设置在驾驶舱17内。控制装置31在实体上既可以是CPU、ROM、RAM、HDD等由总线连接而成的结构，或者也可以是由单片的LSI等构成的结构。控制装置31为了对各促动器、切换阀、传感器等的动作进行控制而存放了各种程序、数据。

控制装置31与臂相机9b、回转操作工具18、起伏操作工具19、伸缩操作工具20、主卷筒操作工具21m及副卷筒操作工具21s连接，能够取得来自臂相机9b的影像i2，并取得回转操作工具18、起伏操作工具19、主卷筒操作工具21m及副卷筒操作工具21s各自的操作量。

控制装置31能够取得来自操作终端32的控制信号，并发送来自起重机装置6的控制信息、来自回转台相机7b的影像i1、来自臂相机9b的影像i2等。

控制装置31与操作终端32的终端侧控制装置41(参照附图)连接，能够取得来自操作终端32的控制信号。

控制装置31与回转用阀23、伸缩用阀24、起伏用阀25、主用阀26m及副用阀26s连接，能够向回转用阀23、起伏用阀25、主用阀26m及副用阀26s传递动作信号Md。

控制装置31与加速度传感器22、回转用传感器27、伸缩用传感器28、方位传感器29、起伏用传感器30及卷绕用传感器34连接，能够取得回转台7的回转角度θz、臂9的伸缩长度Lb及起伏角度θx、主带钩滑轮10或者副带钩滑轮11的三轴的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)、主钢缆14或者副钢缆16(以下简称为“钢缆”)的转出量l(n)及方位。

控制装置31基于回转操作工具18、起伏操作工具19、主卷筒操作工具21m及副卷筒操作工具21s的操作量，生成与各操作工具对应的动作信号Md。

像这样构成的起重机1通过使车辆2行驶，能够使起重机装置6移动到任意的位置。另外，起重机1通过起伏操作工具19的操作利用起伏用液压油缸12使臂9起立至任意的起伏角度θx，通过伸缩操作工具20的操作使臂9延伸至任意的臂9长度，从而能够扩大起重机装置6的扬程、作业半径。另外，起重机1通过副卷筒操作工具21s等吊起货物W，通过回转操作工具18的操作使回转台7回转，从而能够搬运货物W。

如图3和图4所示，操作终端32是输入与要使货物W移动的方向和快慢相关的目标速度信号Vd的终端。操作终端32具备壳体33、被设置在壳体33的操作面上的起升载荷移动操作工具35、终端侧回转操作工具36、终端侧伸缩操作工具37、终端侧主卷筒操作工具38m、终端侧副卷筒操作工具38s、终端侧起伏操作工具39、终端侧显示装置40及终端侧控制装置41(参照图2、图4)等。操作终端32将通过起升载荷移动操作工具35或者各种操作工具的操作而生成的货物W的目标速度信号Vd向起重机1(起重机装置6)的控制装置31发送。

如图3所示，壳体33是操作终端32的主要的结构部件。壳体33构成为操控者能够用手保持的大小的壳体。在壳体33中，在操作面上设置有起升载荷移动操作工具35、终端侧回转操作工具36、终端侧伸缩操作工具37、终端侧主卷筒操作工具38m、终端侧副卷筒操作工具38s、终端侧起伏操作工具39及终端侧显示装置40。

如图3和图4所示，起升载荷移动操作工具35是输入关于水平面上货物W的移动方向和快慢的指示的操作工具。起升载荷移动操作工具35由从壳体33的操作面大致垂直地起立的操作杆、以及对操作杆的倾倒方向及倾倒量进行检测的未图示的传感器构成。起升载荷移动操作工具35构成为操作杆能够向任意的方向进行倾倒操作。起升载荷移动操作工具35构成为：将关于以朝向操作面的上方向(以下简称为“上方向”)作为臂9的延伸方向由未图示的传感器检测出的操作杆的倾倒方向及其倾倒量的操作信号，向终端侧控制装置41传递。

终端侧回转操作工具36是被输入关于起重机装置6的回转方向和快慢的指示的操作工具。终端侧伸缩操作工具37是输入关于臂9的伸缩和快慢的指示的操作工具。终端侧主卷筒操作工具38m(终端侧副卷筒操作工具38s)是输入关于主卷扬机13的旋转方向和快慢的指示的操作工具。终端侧起伏操作工具39是输入关于臂9的起伏和快慢的指示的操作工具。各操作工具由从壳体33的操作面大致垂直起立的操作杆、以及对操作杆的倾倒方向及倾倒量进行检测的未图示的传感器构成。各操作工具构成为能够向一侧及另一侧倾倒。

终端侧显示装置40显示起重机1的姿态信息、货物W的信息等各种信息。终端侧显示装置40由液晶画面等的图像显示装置构成。终端侧显示装置40被设置在壳体33的操作面上。在终端侧显示装置40上，以臂9的延伸方向作为朝向终端侧显示装置40的上方向来显示其方位。

如图4所示，作为控制部的终端侧控制装置41对操作终端32进行控制。终端侧控制装置41被设置在操作终端32的壳体33内。终端侧控制装置41在实体上既可以是CPU、ROM、RAM、HDD等由总线连接而成的结构，或者也可以是由单片的LSI等构成的结构。终端侧控制装置41为了对起升载荷移动操作工具35、终端侧回转操作工具36、终端侧伸缩操作工具37、终端侧主卷筒操作工具38m、终端侧副卷筒操作工具38s、终端侧起伏操作工具39及终端侧显示装置40等的动作进行控制而存放了各种程序、数据。

终端侧控制装置41与起升载荷移动操作工具35、终端侧回转操作工具36、终端侧伸缩操作工具37、终端侧主卷筒操作工具38m、终端侧副卷筒操作工具38s及终端侧起伏操作工具39连接，能够取得由各操作工具的操作杆的倾倒方向及倾倒量构成的操作信号。

终端侧控制装置41能够根据从终端侧回转操作工具36、终端侧伸缩操作工具37、终端侧主卷筒操作工具38m、终端侧副卷筒操作工具38s及终端侧起伏操作工具39的各传感器取得的各操作杆的操作信号，按每单位时间t生成货物W的目标速度信号Vd。另外，终端侧控制装置41与起重机装置6的控制装置31通过有线或者无线而连接，能够将生成的货物W的目标速度信号Vd向起重机装置6的控制装置31发送。在本实施方式中，将相当于从起升载荷移动操作工具35被进行了倾倒操作起第n次的计算周期的单位时间t，设为单位时间t(n)，将从第n次起1周期后的单位时间t设为单位时间t(n+1)。

接下来，使用图5说明操作终端32对起重机装置6的控制。

如图5所示，在臂9的前端朝向北的状态下，操作终端32的起升载荷移动操作工具35相对于上方向朝向左方向在倾倒角度θ2＝45°的方向上以任意的倾倒量被进行了倾倒操作的情况下，终端侧控制装置41从起升载荷移动操作工具35的未图示的传感器，取得关于向西北的倾倒方向和倾倒量的操作信号，其中，西北是从作为臂9的延伸方向的北偏倾倒角度θ2＝45°的方向。进而，终端侧控制装置41根据所取得的操作信号，按每单位时间t计算使货物W朝向西北以与倾倒量相应的快慢移动的目标速度信号Vd。操作终端32将计算出的目标速度信号Vd按每单位时间t向起重机装置6的控制装置31发送。

控制装置31如果按每单位时间t从操作终端32接收到目标速度信号Vd，则基于方位传感器29所取得的臂9的前端的方位，计算货物W的目标轨道信号Pd。进而，控制装置31根据目标轨道信号Pd计算作为货物W的目标位置的货物W的目标位置坐标p(n+1)。控制装置31生成使货物W移动到目标位置坐标p(n+1)的回转用阀23、伸缩用阀24、起伏用阀25、主用阀26m及副用阀26s的动作信号Md(参照图7)。起重机1使货物W朝向作为起升载荷移动操作工具35的倾倒方向的西北以与倾倒量相应的快慢移动。此时，起重机1通过动作信号Md，对回转用油压马达8、缩用液压油缸、起伏用液压油缸12及主用油压马达等进行控制。

通过像这样构成，起重机1从操作终端32以臂9的延伸方向作为基准，按每单位时间t取得基于起升载荷移动操作工具35的操作方向的移动方向和快慢的目标速度信号Vd，决定货物W的目标位置坐标p(n+1)，因此操控者不会丧失对起重机装置6的动作方向相对于起升载荷移动操作工具35的操作方向的认识。也就是说，起升载荷移动操作工具35的操作方向与货物W的移动方向基于作为共通的基准的臂9的延伸方向被计算。由此，能够容易而且简单地进行起重机装置6的操作。此外，在本实施方式中，操作终端32被设置在驾驶舱17的内部，但也可以设置终端侧无线机并构成为能够从驾驶舱17的外部远程操作的远程操作终端。

接下来，使用图6至图11，关于起重机装置6的控制装置31中的用于生成动作信号Md的计算货物W的目标轨道信号Pd及臂9的前端的目标位置坐标q(n+1)的控制工序的第一实施方式进行说明。控制装置31具有目标轨道计算部31a、臂位置计算部31b、动作信号生成部31c。

如图6所示，目标轨道计算部31a是控制装置31的一部分，将货物W的目标速度信号Vd变换为货物W的目标轨道信号Pd。目标轨道计算部31a能够从操作终端32的终端侧控制装置42按每单位时间t取得由货物W的移动方向及快慢构成的货物W的目标速度信号Vd。另外，目标轨道计算部31a能够对所取得的目标速度信号Vd进行积分来计算货物W的目标位置信息。另外，目标轨道计算部31a构成为：对货物W的目标位置信息适用低通滤波器Lp，按每单位时间t变换为作为货物W的目标位置信息的目标轨道信号Pd。

低通滤波器Lp使规定的频率以上的频率衰减。目标轨道计算部31a通过对目标轨道信号Pd适用低通滤波器Lp，防止由于微分操作而引起的奇异点(急剧的位置变动)的发生。在本实施方式中，低通滤波器Lp对应于计算弹簧常数kf(n)时的四阶微分，因此使用了四次的低通滤波器Lp，但能够适用与所期望的特性相应的次数的低通滤波器Lp。式(2)中的a、b是系数。

[数2]

如图7所示，决定起重机1的逆动力学模型。逆动力学模型在XYZ坐标系中被定义，将作为基准位置的原点O作为起重机1的回转中心。q例如表示当前位置坐标q(n)，p例如表示货物W的当前位置坐标p(n)。lb例如表示臂9的伸缩长度lb(n)，θx例如表示起伏角度θx(n)，θz例如表示回转角度θz(n)。l例如表示钢缆的转出量l(n)，f表示钢缆的张力f。

如图6和图7所示，臂位置计算部31b是控制装置31的一部分，根据臂9的姿态信息和货物W的目标轨道信号Pd，计算臂9的前端的位置坐标。臂位置计算部31b能够从目标轨道计算部31a取得目标轨道信号Pd。臂位置计算部31b能够从回转用传感器27取得回转台7的回转角度θz(n)，从伸缩用传感器28取得伸缩长度lb(n)，从起伏用传感器30取得起伏角度θx(n)，从卷绕用传感器34取得主钢缆14或者副钢缆16(以下简称为“钢缆”)的转出量l(n)，从加速度传感器22取得三轴的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)。

臂位置计算部31b能够根据所取得的回转角度θz(n)、伸缩长度lb(n)、起伏角度θx(n)，计算作为臂9的前端的当前位置的臂9的前端(钢缆的转出位置)的当前位置坐标q(n)(以下简称为“臂9的当前位置坐标q(n)”)。另外，臂位置计算部31b在起重机装置6的停止状态(n＝1)下，能够根据所计算出的臂9的当前位置坐标q(1)和所取得的钢缆的转出量l(1)计算货物W的当前位置坐标p(1)，根据货物W的当前位置坐标p(1)、经过单位时间t后(n＝2)的单位时间t(2)的加速度Gx(2)、Gy(2)、Gz(2)、以及臂9的当前位置坐标q(2)，使用式(1)计算钢缆的弹簧常数kf(2)。也就是说，臂位置计算部31b能够根据已经计算出的经过单位时间t(n－1)时的货物W的当前位置坐标p(n－1)、作为当前时间的单位时间t(n)的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)、以及臂9的当前位置坐标q(n)，使用式(1)计算钢缆的弹簧常数kf(n)。

另外，臂位置计算部31b构成为：按每单位时间t根据货物W的三轴的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)、钢缆的弹簧常数kf(n)、以及货物W的目标位置坐标p(n+1)，使用式(1)计算货物W的目标位置坐标p(n+1)处的臂9的目标位置坐标q(n+1)。

动作信号生成部31c是控制装置31的一部分，根据经过单位时间t(n+1)后的臂9的目标位置坐标q(n+1)生成各促动器的动作信号Md。动作信号生成部31c能够从臂位置计算部31b取得经过单位时间t(n+1)后的臂9的目标位置坐标q(n+1)。动作信号生成部31c构成为生成回转用阀23、伸缩用阀24、起伏用阀25、主用阀26m或者副用阀26s的动作信号Md。

以下使用图8至图11，具体地对控制装置31中的用于生成动作信号Md的计算货物W的目标轨道信号Pd及臂9的前端的目标位置坐标q(n+1)的控制工序进行说明。

如图8所示，在步骤S100中，控制装置31开始起重机1的控制方法中的目标轨道计算工序A，使步骤向步骤S110转移(参照图9)。然后，如果目标轨道计算工序A结束，则使步骤向步骤S200转移(参照图8)。

在步骤200中，控制装置31开始起重机1的控制方法中的臂位置计算工序B，使步骤向步骤S210转移(参照图10)。然后，如果臂位置计算工序B结束，则使步骤向步骤S300转移(参照图8)。

在步骤300中，控制装置31开始起重机1的控制方法中的动作信号生成工序C，使步骤向步骤S310转移(参照图11)。然后，如果动作信号生成工序C结束，则使步骤向步骤S100转移(参照图8)。

如图9所示，在步骤S110中，控制装置31的目标轨道计算部31a从操作终端32取得例如以阶跃函数的方式被输入的货物W的目标速度信号Vd，并使步骤向步骤S120转移。

在步骤S120中，目标轨道计算部31a对所取得的货物W的目标速度信号Vd进行积分来计算货物W的位置信息，并使步骤向步骤S130转移。

在步骤S130中，目标轨道计算部31a对计算出的货物W的位置信息适用由式(2)的传递函数G(s)表示的低通滤波器Lp来按每单位时间t计算目标轨道信号Pd，结束目标轨道计算工序A并使步骤向步骤S200转移(参照图8)。

如图10所示，在步骤S210中，控制装置31的臂位置计算部31b从加速度传感器22取得三轴的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)，并使步骤向步骤S220转移。

在步骤S220中，臂位置计算部31b根据取得的回转台7的回转角度θz(n)、伸缩长度lb(n)及臂9的起伏角度θx(n)，计算臂9的当前位置坐标q(n)，使步骤向步骤S230转移。

在步骤S230中，臂位置计算部31b根据已经计算出的经过单位时间t(n－1)时的货物W的当前位置坐标p(n－1)、所取得的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)、以及臂9的当前位置坐标q(n)，使用式(1)计算钢缆的弹簧常数kf(n)，并使步骤向步骤S240转移。

在步骤S240中，臂位置计算部31b以货物W的当前位置坐标p(n)作为基准，根据目标轨道信号Pd计算作为经过单位时间t后的货物的目标位置的货物W的目标位置坐标p(n+1)，使步骤向步骤S250转移。

在步骤S250中，臂位置计算部31b根据货物W的三轴的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)、钢缆的弹簧常数kf(n)、以及货物W的目标位置坐标p(n+1)，计算货物W的目标位置坐标p(n+1)处的臂9的目标位置坐标q(n+1)，结束臂位置计算工序B并使步骤向步骤S300转移(参照图8)。

如图11所示，在步骤S310中，控制装置31的动作信号生成部31c根据臂9的目标位置坐标q(n+1)计算经过单位时间t后的回转台7的回转角度θz(n+1)、伸缩长度Lb(n+1)、起伏角度θx(n+1)及钢缆的转出量l(n+1)，并使步骤向步骤S320转移。

在步骤S320中，动作信号生成部31c根据计算出的回转台7的回转角度θz(n+1)、伸缩长度Lb(n+1)、起伏角度θx(n+1)、钢缆的转出量l(n+1)，分别生成回转用阀23、伸缩用阀24、起伏用阀25、主用阀26m或者副用阀26s的动作信号Md，结束动作信号生成工序C并使步骤向步骤S100转移(参照图8)。

控制装置31通过按每单位时间t反复进行目标轨道计算工序A、臂位置计算工序B和动作信号生成工序C，顺次使用单位时间t(n+1)的单位时间t前计算出的货物W的当前位置坐标p(n)，计算单位时间t后的臂9的目标位置坐标q(n+2)。控制装置31通过基于臂9的目标位置坐标q(n+2)生成动作信号Md的前馈控制对各促动器进行控制。

通过像这样构成，起重机1基于从操作终端32任意输入的货物W的目标速度信号Vd计算目标轨道信号Pd，因此不限定于规定的速度模式。另外，起重机1以货物W作为基准来生成臂9的控制信号，并且适用基于操控者所料想的目标轨道生成臂9的控制信号的前馈控制。因此，起重机1中，相对于操作信号的响应延迟小，抑制了由于响应延迟引起的货物W的摆动。另外，起重机1构筑逆动力学模型，根据货物W的三轴的加速度Gx(n)、Gy(n)、Gz(n)、已经计算出的单位时间t前的货物W的当前位置坐标p(n－1)、以及根据目标轨道信号Pd计算出的货物W的目标位置坐标p(n+1)，计算臂9的目标位置坐标q(n+1)，因此不会产生由于加减速等引起的过渡状态的误差。进而，起重机1不需要对货物W的当前位置坐标进行检测，因此仅将加速度传感器22设置于货物W或者主带钩滑轮10和副带钩滑轮11即可。由此，起重机1在以货物W作为基准对促动器进行控制时，能够抑制货物W的摆动并且使其沿着目标轨道移动。

上述实施方式不过示出了代表性的方式，能够在不脱离一个实施方式的主旨的范围内进行各种变形来实施。显然，还能够以其他各种方式实施，本发明的范围由权利要求书的记载示出，还包含与权利要求书的记载等同的含义及范围内的全部变更。

工业实用性

本发明能够用于起重机及起重机的控制方法。

附图标记说明

1 起重机

6 起重机装置

9 臂

22 加速度传感器

27 回转用传感器

28 伸缩用传感器

30 起伏用传感器

43 卷绕用传感器

O 原点(基准位置)

Vd 目标速度信号

p(n) 货物的当前位置坐标

p(n+1) 货物的目标位置坐标

q(n) 臂的当前位置坐标

q(n+1) 臂的目标位置坐标。

Claims (3)

1.一种起重机，该起重机基于与从臂由钢缆悬挂的货物的移动方向和快慢相关的目标速度信号，对所述臂的促动器进行控制，所述起重机具备：

所述臂的回转角度检测机构；

所述臂的起伏角度检测机构；

所述臂的伸缩长度检测机构；以及

加速度检测机构，对吊具或者货物的加速度进行检测，

所述起重机进行以下处理：

按每单位时间，将所述目标速度信号变换为货物相对于基准位置的目标位置，所述单位时间为规定的单位时间；

按每所述单位时间，根据所述回转角度检测机构所检测出的回转角度、所述起伏角度检测机构所检测出的起伏角度以及所述伸缩长度检测机构所检测出的伸缩长度，计算臂前端相对于所述基准位置的当前位置；

按每所述单位时间，根据已经计算出的所述单位时间前的货物的位置、所述臂前端的当前位置、以及所述加速度检测机构按每所述单位时间检测出的当前的吊具或者货物的加速度，计算钢缆的弹簧常数；

按每所述单位时间，根据所述当前的吊具或者货物的加速度、所述钢缆的弹簧常数、以及所述货物的目标位置，计算所述货物处于目标位置时的臂前端的目标位置；以及

按每所述单位时间，基于所述臂前端的目标位置生成所述促动器的动作信号。

2.如权利要求1所述的起重机，

所述臂前端的目标位置与所述货物的目标位置的关系根据所述货物的加速度、所述货物的重量、所述钢缆的弹簧常数和所述货物的目标位置，由式(1)表现，所述起重机根据已经计算出的规定的单位时间前的货物的位置、所述臂前端的当前位置和所述当前的吊具或者货物的加速度，使用式(1)，按每所述单位时间计算钢缆的弹簧常数，并且根据所述当前的吊具或者货物的加速度、所述钢缆的弹簧常数和所述货物的目标位置，使用式(1)，按每所述单位时间计算所述货物处于目标位置时的臂前端的目标位置，

[数1]

f：钢缆的张力，kf：弹簧常数，m：货物的质量，q：臂的前端的当前位置或者目标位置，p：货物的当前位置或者目标位置，g：重力加速度。

3.一种起重机的控制方法，其为基于与从臂由钢缆悬挂的货物的移动方向和快慢相关的目标速度信号，对所述臂的促动器进行控制的控制方法，所述起重机的控制方法包括：

目标轨道计算工序，按每单位时间，将所述目标速度信号变换为货物相对于基准位置的目标位置，所述单位时间为规定的单位时间；

臂位置计算工序，按每所述单位时间，根据已经计算出的规定的单位时间前的货物的位置、臂前端相对于基准位置的当前位置、以及所述加速度检测机构按每所述单位时间检测出的当前的吊具或者货物的加速度，计算钢缆的弹簧常数，按每所述单位时间，根据所述当前的吊具或者货物的加速度、所述钢缆的弹簧常数、以及所述货物的目标位置，计算所述货物处于目标位置时的臂前端的目标位置；以及

动作信号生成工序，按每所述单位时间，基于所述臂前端的目标位置生成所述促动器的动作信号。

Images