CN1139646A - 起吊物的止摆装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种集装箱起重机等用的，能同时进行起吊物止摆控制与构架振动减振控制的起吊物止摆装置。由小车位置检测器与小车速度检测器检出小车位置与速度，由图像传感器检出起吊物的摆动位移与速度，并用构架振动检测器检出构架的位移与速度，由控制装置输入这些检出信号，根据控制论算出最佳小车速度并发出小车速度指令。根据该指令驱动小车驱动装置而使起吊物在抑制起吊物摆动与构架振动的状态下稳定地搬运到规定位置上。

Description

起吊物的止摆装置
本发明系关于集装箱等起吊物的止摆装置。
图4中示出了过去的集装箱类起吊件的止摆装置。图中，1为起重机构架，2是在构架上横向运动(在图中的左右方向移动)的起重小车，3是横向驱动小车2的小车驱动装置，4是牵引小车2的驱动缆绳，5是由小车驱动装置3驱动转动并卷绕驱动缆绳4的横向行走卷筒，6是所搬运的起吊物。
先对起吊物的摆动加以说明，在图4状态下使小车2从左向右横向运动时，若小车2加速，起吊物6就会在惯性力作用下向图中的左侧即后方摆动，而小车2在移动一定距离后减速时，起吊物6的惯性力与加速时相反，使起吊物6向图中的右侧即向前方摆动。
真对起吊件6的这种摆动，在过去的止摆装置中是用安装在小车2下面上的图像传感器9来识别吊具7上的记号(标志)8的移动位置并检测出起吊物6的摆动位移与摆动速度，借助于设在小车驱动装置3上的小车位置检出器10与小车速度检出器11检测出小车2的位置及速度，同时把这样检测出的起吊物摆动状态量(摆动位移与摆动速度)及小车横向移动的运动状态量(小车位置与小车速度)输入控制装置12中，根据这些运动状态量算出小车速度并向小车驱动装置3输出小车速度指令。
结果，就按照此小车速度指令来驱动驱动装置3，实现起吊物6的止摆控制。图5所示的是这种处理的方框图。
在以上所述的过去的起吊物止摆装置中，虽然能从起吊物摆动运动状态量与小车横向移动的运动状态量算出小车速度而进行起吊物6的止摆控制，但对于伴随小车2的横向移动而产生的构架1的振动则不能进行减振控制。
由于小车2的横向移动，不仅起吊物6会发生摆动，构架1也会发生振动、在说明此构架11发生的振动时，对于使小车2从图4左向右横向移动的情况下，小车驱动装置3在把右侧的驱动缆绳4缠绕起来的方向上驱动横行卷筒5，把小车2拉向右方，这样，由于停止状态下的小车2的惯性力的作用，使右侧的驱动缆绳4张力增大，在另一方，左侧驱动缆绳4的张力则借助缆绳张紧装置13的作用而保持张力一定，于是在左右驱动缆绳4上就会产生张力差。此张力差会经横行卷筒5而作用在固定在枢架1上的小车驱动装置3上，把构件1拉向张力大的右侧，使之向右扭歪，激励起构架1的固有振动而产生振动。
在使小车停止的情况下，横行卷筒5的转动速度虽然降低了，但小车在惯性力作用下继续向右横向运动，于是使右侧驱动缆绳4的张力变小。而左侧驱动缆绳4的张力则由缆绳张紧装置13的作用而保持一定，由此而产生与上述加速时相反的张力差，由于此张力差，构架1被拉向张力大的左侧，向左方扭歪，激起构架1的固有振动，于是振动就发生了。
这样，在过去的起吊物止摆装置中，由于它不能对构架1的振动进行减振控制，因而存在下列问题。
(1)构架1振动的固有振动周期短，因此振动位移虽小，加速度却很大，会给小车的操作者带来不愉快的感觉。
(2)由于小车2横向运动加减速时间，使得构架的振动增幅，造成了构架疲劳强度上的问题。
鉴于上述的现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种用于集装箱起重机等的止摆装置，它能对起吊物进行止摆控制，同时也能对构架的振动进行减振控制。
为了达到上述目的，本发明的起重机起吊物的止摆装置是利用设在起重机上的小车驱动装置使小车横向运动，利用悬挂在从小车上垂下的吊缆上的吊具抓住起吊物，移动小车以搬运起吊物，其特征在于，它具有检出小车横向移动的运动状态量的小车检测器，检测出起吊物摆动运动状态量的图像传感器，检测起重机构架振动运动状态量的构架振动检测器，以及根据上述小车检测器、图像传感器及构架振动检测器的检出信号算出小车速度并向小车驱动装置发出速度指令的控制装置。
上述检测小车横向移动运动状态量的小车检则器可以是由检测位置的小车位置检测器及检测速度的小车速度检测器构成的。
而检测上述起吊物摆动运动状态量的图像传感器则是能检测出起吊物摆动位移与起吊物摆动速度的装置。
检测出上述起重机构架振动运动状态量的构架运动检测器由加速度计，速度推断器及位移推断器构成，是一种可检测出构架速度与构架位移的装置。
在使用上述结构的本发明的起吊物止摆装置时，通过小车检测器(小车位置检测器，小车速度检测器)检测出小车横向移动的运动状态量(小车位置，小车速度)，用图像传感器检测出起吊物摆动运动状态量(起吊物摆动位移与摆动速度)，再由构架振动检测器(加速度计、速度推断器、位置推断器)检测出起重机构架振动的运动状态量(构架的位移与速度)。然后在控制装置中对输入的这些检出运动状态量按控制理论算出最佳的小车速度，并输出小车速度指令，结果是，按照控制装置发出的小车速度指令来驱动小车驱动装置，控制小车的横向移动，在抑制起吊物摆动及构架振动的状态下，把起吊物稳定地搬运到规定位置上。
图1是本发明实施例的止摆装置的斜视说明图。
图2是本发明实施例的止摆装置的方框图。
图3是本发明实施例的止摆装置的流程图。
图4是过去的起吊物止摆装置的斜视说明图。
图5是本发明实施例的止摆装置的方框图。
下面，参照图1-图3通过本发明的一个实施例具体地说明起吊物止摆装置。图1是本发明实施例的起吊物止摆装置的斜视说明图。图2是其处理方框图，图3是处理流程图，在图1-图3中与图4中所示的过去例子相同的部件则赋予同一符号，并省略对它的重复的详细说明。
在本发明的起吊物的止摆装置中，除了过去的起吊物止摆装置对起吊物摆动运动状态量与小车横向移动运动状态量进行检测外，还检测构架振动的运动状态量，并把这些运动状态量全部输入控制装置以同时对起吊物的摆动及构架的振动进行控制。
图1中，9是设在小车2下面的图像传感器，配置在能识别设在吊具7上面标记(标志)8的位置上以检测出起吊物的摆动位移与速度。10是检测小车位置的小车位置检测器，11是检测小车速度的小车速度检测器，两者均附设在小车驱动装置3上、20是配置在构件1上的检测构件振动位移与速度的构架振动检测器。
此构架振动检测器20，如图2所示，是加速度计20a，速度推断器20b及位移推断器20c的组合装置，速度推断器20b与位移推断器20c为例如积分器与滤波器组合而成的装置，用以从加速度计20a输入加速度信号而推断出速度，并从该推断速度推断出位移。
由各检测器检出的起吊物摆动运动状态量(摆动位移与摆动速度)、小车横向移动的运动状态量(小车位置与速度)及构架振动的运动状态量(构架的位移与构架的速度)则输出至控制装置21中。
控制装置21输入来自上述各检测器的检测信号(6种)，并进行如图2方框图与图3的流程图中所示的处理，输出小车速度指令，同时进行对起吊物6的止摆控制与构架1的减振控制。
即，控制装置21首先借助运动状态量输入部22输入来自各检测器的检测信号(6种)，并把这些检测信号输出至小车速度运算部23中，在小车速度运算部23中，用下面(式1)所示的算式算出小车速度，并将其输出给小车速度指令输出部24中。小车速度指令输出部24把小车速度指令输出给小车驱动装置3，以驱动小车2。
〔式1〕
U＝K1·X1＋K2·V1＋K3·X2＋K4·V2＋K5·X3＋K6·V3
式中：
U1小车速度指令。
X1：摆动位移。
X2：小车位置。
X3：构架的位移。
K1-K6：常数。
V1：摆动速度。
V2：小车速度。
V3：构架的速度。
上式中的常数K1-K6是根据例如最佳控制论使起吊物6摆动量迅速收敛，小车2快速达到目标值，构架1的振动迅速收敛而设定的量佳增益值。
进而，构架1的减振是借助上式中的“K5·X3＋K6·V3”计算出的小车速度指令成分而实现的，在构架1向例如图1中的左方变位时，使小车2向右移动以使右侧缆绳张力增大，并使构架1上向右方的力发生作用那样算出小车速度指令成分。
若使用如上所述实施例的止摆装置，除了过去的运动状态量的检测之外，由于还检测构架振动的运动状态量而追加新的控制要素，故能够同时最佳地对起吊物的止摆与构架振动的减振实行控制，因而能在抑制起吊物6的摆动与构架1的振动的状态下把起吊物稳定地搬运到规定的位置上，而且能减轻由于构架振动给小车操纵者带来的不快感。此外，还能防止构架振动增大对构架疲劳强度带来的不良影响，改善构架的安全性。
如上述实施例具体说明的那样，本发明的起吊物止摆装置包括：检测小车横向移动的运动状态量的小车检测器，检测起吊物摆动运动状态量的图像传感器、检测起重机构架振动运动量的构架检测器以及根据来自上述小车检测器，图像传感器及构架振动检测器的检测信号算出小车速度并向小车驱动装置发出速度指令的控制装置构成的，故能对起吊物的止摆与构架的减振同时进行控制。因而能把起吊物稳定地搬送至规定的位置上，并能减轻由于构架振动给小车操作者带来的不快感。另外，由于能防止构架振动的增大造成的对构架疲劳强度的恶劣影响而改善构架的安全性，在产业上有极大的好处。

Claims (4)

1.一种起重机起吊物的止摆装置，它是利用设在起重机上的小车驱动装置使小车横向运动，用悬挂在从小车上垂下的吊缆上的吊具抓住起吊物，移动小车以搬运起吊物，其特征在于，它具有：检出小车横向移动的运动状态量的小车检测器；检出起吊物摆动运动状态量的图像传感器；检测起重机构架振动运动状态量的构架振动检测器；以及根据从上述小车检测器、图像传感器及构架振动检测器来的检测信号算出小车速度并向小车驱动装置发出速度指令的控制装置。
2.如权利要求1中所述的起吊物止摆装置，其特征在于，检出上述小车横向移动的运动状态量的小车检测器是由检出上述小车位置的小车位置检测器，及检出上述小车速度的小车速度检测器构成的。
3.如权利要求1中所述的起吊物止摆装置，其特征在于，利用检测出上述起吊物摆动运动状态量的图像传感器来检测出起吊物对摆动位移与起吊物的摆动速度。
4.如权利要求1中所述的起吊物止摆装置，其特征在于，检出上述起重机构架振动的运动状态量的构架振动检测器由加速度计、速度推断器及位移推断器构成，用以检测出上述构架的速度与上述构架的位移。
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