JP2000095477A - クレーン自動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来はサイクルタイム，位置決め精度及び振
れ止め機能というクレーンの３つの評価基準を同時に満
たすことが困難であり、たとえ可能であってもクレーン
の自動制御装置のコストが高騰し、現実的ではなかっ
た。 【解決手段】 吊荷24の重量とアクチュエータ12の能力
とに応じて補正したワイヤ長に基づく振れ周期の一周期
に同期してクレーンを停止状態から起動して所定速度に
まで定加速度で加速し、クレーンを最大移動速度でまた
は定速移動すべき距離を吊荷の振れ周期の一周期で移動
する速度で定速移動させ、補正したワイヤ長に基づく振
れ周期の一周期でクレーンを定速移動状態から所定速度
にまで定減速度で減速し、この定速移動により停止目標
位置へ接近し、クレーン自体の機械的動作遅れ及びアク
チュエータ12の動作遅れの時間を考慮してクレーンを定
速移動状態から更に減速させることにより停止目標位置
に停止させる速度パターンを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクレーンを移動させ
る際の移動速度を制御するための自動制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】クレーンの操作は危険を伴うために熟練
オペレータが不足しており、自動化のニーズが高まって
いる。クレーンの自動化においては以下のような重要な
評価基準がある。

【０００３】Ａ）サイクルタイム クレーンの自動制御装置の運搬効率を決定するため、短
縮する必要が有る。 Ｂ）位置決め精度 クレーの自動制御装置の実用性を決定するため、精度を
向上させる必要がある。 Ｃ）振れ止め機能 吊荷の運搬途中で吊荷が振れる可能性があるため、振れ
止め機能が必要である。

【０００４】以上の３つの評価基準は、位置決め精度を
向上させたり、振れ止め機能を働かせたりするとサイク
ルタイムが長くなるという矛盾する関係にある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な矛盾した関係はクレーン移動の際の速度パターンを工
夫することにより、即ち最適な移動の速度パターンで目
的地までクレーンを移動させることにより、サイクルタ
イムの短縮と位置決め精度の向上と荷振れの抑制とを調
和させて制御することが可能になる。しかし、従来の技
術では上述の３つの評価基準を同時に満たすことが困難
であり、たとえ可能であっても非常に複雑な演算及び制
御が必要になるためにクレーンの自動制御装置のコスト
が高騰し、現実的ではないと言う問題が有った。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、位置決め精度がよく、荷振れが生じないよ
うなクレーンの移動の速度パターンをサイクルタイムも
可能な限り短縮されるように生成することにより、汎用
性、実用性、簡便性を有し、更にローコストで実現可能
なクレーン制御装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るク
レーン自動制御装置は、クレーンの移動速度を表わす速
度パターンに従って駆動装置を駆動することにより、吊
荷を吊下するワイヤを有するクレーンを停止状態から起
動して所定速度にまで定加速度で加速するクレーン自動
制御装置であって、ワイヤ長を検出するワイヤ長検出手
段と、該ワイヤ長検出手段が検出したワイヤ長を、吊荷
の重量と前記駆動装置の能力とに応じて補正する補正手
段と、該補正手段により補正されたワイヤ長に基づく振
れ周期の一周期に同期してクレーンを停止状態から起動
して所定速度にまで定加速度で加速する速度パターンを
生成する速度パターン生成手段とを備えたことを特徴と
する。

【０００８】このような請求項１の発明に係るクレーン
自動制御装置では、クレーンが停止状態から起動して定
速移動に移るまでの加速区間において、吊荷の重量と駆
動装置の能力とに応じてワイヤ長が補正され、この補正
されたワイヤ長に基づく振れ周期の一周期に同期して起
動されて定加速度で所定速度にまで加速されるため、吊
荷に振れが生じないような加速時の速度パターンを生成
することが可能になる。

【０００９】請求項２の発明に係るクレーン自動制御装
置は、クレーンの移動速度を表わす速度パターンに従っ
て駆動装置を駆動することにより、吊荷を吊下するワイ
ヤを有するクレーンを停止状態から起動して加速した後
に定速移動させ、その後に減速させるクレーン自動制御
装置であって、ワイヤ長を検出するワイヤ長検出手段
と、該ワイヤ長検出手段が検出したワイヤ長を、吊荷の
重量と前記駆動装置の能力とに応じて補正する補正手段
と、該補正手段により補正されたワイヤ長に基づく振れ
周期の一周期に所定加速度で加速した場合の移動距離
と、前記振れ周期の一周期に所定減速度で第１の所定速
度まで減速した場合の移動距離と、減速後に前記第１の
所定速度で所定の停止目標位置まで定速移動した場合の
移動距離とをクレーンの全移動距離から差し引いて前記
定速移動すべき距離を計算する計算手段と、該計算手段
が計算した定速移動すべき距離と、前記振れ周期の一周
期にわたって第２の所定速度で定速移動した場合の距離
とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果
が、定速移動すべき距離が前記第２の所定速度で移動し
た場合の距離以上である場合はクレーンを前記第２の所
定速度で定速移動させる速度パターンを生成し、それ以
外の場合は前記定速移動すべき距離を前記振れ周期の一
周期で移動する速度で定速移動させる速度パターンを生
成する速度パターン生成手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１０】このような請求項２の発明に係るクレーン
自動制御装置では、定速移動すべき距離が十分にある場
合には第２の所定速度、たとえばクレーンの最大移動速
度で移動させることによりサイクルタイムが短縮され、
定速移動すべき距離が十分でない場合にはその距離を吊
荷の振れ周期と同じ時間において定速移動させることに
より吊荷の振れを減衰させること、即ち吊荷に振れが生
じないようなクレーンの速度パターンを生成することが
可能になる。

【００１１】請求項３の発明に係るクレーン自動制御装
置は、クレーンの移動速度を表わす速度パターンに従っ
て駆動装置を駆動することにより、吊荷を吊下するワイ
ヤを有するクレーンを定速移動状態から所定速度にまで
減速させるクレーン自動制御装置であって、ワイヤ長を
検出するワイヤ長検出手段と、該ワイヤ長検出手段が検
出したワイヤ長を、吊荷の重量と前記駆動装置の能力と
に応じて補正する補正手段と、該補正手段により補正さ
れたワイヤ長に基づく振れ周期の一周期に同期してクレ
ーンを定速移動状態から所定速度にまで定減速度で減速
する速度パターンを生成する速度パターン生成手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１２】このような請求項３の発明に係るクレーン
自動制御装置では、定速移動している状態から所定の速
度にまで減速する減速区間において、吊荷の重量と駆動
装置の能力とに応じてワイヤ長が補正され、この補正さ
れたワイヤ長に基づく振れ周期の一周期に同期して定減
速度で減速されるため、吊荷に振れが生じないような減
速時の速度パターンを生成することが可能になる。

【００１３】請求項４の発明に係るクレーン自動制御装
置は、クレーンの移動速度を表わす速度パターンに従っ
て駆動装置を駆動することにより、吊荷を吊下するワイ
ヤを有するクレーンを定速移動状態から所定の停止目標
位置に停止させるクレーン自動制御装置であって、クレ
ーンの位置を検出する位置検出手段と、クレーンの移動
速度を検出する速度検出手段と、前記駆動装置に速度パ
ターンが与えられた時点からそれに対応してクレーンが
動作するまでの時間と、クレーンが定速移動状態から定
減速度で減速して前記停止目標位置に停止するまでの時
間とに基づいたタイミングで減速を開始させることによ
り前記停止目標位置に停止させる速度パターンを生成す
る速度パターン生成手段と、前記速度検出手段がクレー
ンの停止を検出した時点において前記位置検出手段によ
る検出位置が前記停止目標位置を中心とする所定範囲外
であった場合に、所定の微小移動速度でクレーンを移動
させて前記停止目標位置に停止させる速度パターンを生
成する微小移動速度パターン生成手段とを備えたことを
特徴とする。

【００１４】このような請求項４の発明に係るクレーン
自動制御装置では、クレーン自体の機械的動作遅れ及び
アクチュエータの動作遅れ等の時間と、定速移動状態か
ら定減速度で減速して停止目標位置に停止するまでの時
間とに基づいて停止するための減速を開始するタイミン
グが決定された速度パターンが生成されるので、再度の
位置決め制御の必要性が少なくなる。また、停止目標位
置を中心とする所定範囲外に停止した場合には、所定の
微小移動速度でクレーンが再度移動されて停止目標位置
に停止するような速度パターンが生成されるので、必要
な場合にのみ再移動が行なわれてサイクルタイムを短縮
したクレーンの速度パターンを生成することが可能にな
る。

【００１５】請求項５の発明に係るクレーン自動制御装
置は、クレーンの移動速度を表わす速度パターンに従っ
て駆動装置を駆動することにより、吊荷を吊下するワイ
ヤを有するクレーンを停止状態から起動して第１の所定
速度にまで定加速度で加速した後に定速移動させ、その
後に第２の所定速度にまで減速させ、前記第２の所定速
度での定速移動状態から所定の停止目標位置に停止させ
るクレーン自動制御装置であって、ワイヤ長を検出する
ワイヤ長検出手段と、該ワイヤ長検出手段が検出したワ
イヤ長を、吊荷の重量と前記駆動装置の能力とに応じて
補正する補正手段と、該補正手段により補正されたワイ
ヤ長に基づく振れ周期の一周期に所定加速度で加速した
場合の移動距離と、前記振れ周期の一周期に所定減速度
で前記第２の所定速度まで減速した場合の移動距離と、
減速後に前記第２の所定速度で所定の停止目標位置まで
定速移動した場合の移動距離とをクレーンの全移動距離
から差し引いて前記定速移動すべき距離を計算する計算
手段と、該計算手段が計算した定速移動すべき距離と、
前記振れ周期の一周期にわたって第３の所定速度で定速
移動した場合の距離とを比較する比較手段と、クレーン
の位置を検出する位置検出手段と、クレーンの移動速度
を検出する速度検出手段と、吊荷の振れを検出する荷振
れ検出手段と、前記補正されたワイヤ長に基づく振れ周
期の一周期に同期してクレーンを停止状態から起動して
前記第１の所定速度にまで定加速度で加速する速度パタ
ーンを生成し、前記比較手段による比較結果が、定速移
動すべき距離が前記第３の所定速度で移動した場合の距
離以上である場合はクレーンを前記第３の所定速度で定
速移動させる速度パターンを生成し、それ以外の場合は
前記定速移動すべき距離を前記振れ周期の一周期で移動
する速度で定速移動させる速度パターンを生成し、前記
補正されたワイヤ長に基づく振れ周期の一周期に同期し
てクレーンを定速移動状態から前記第２の所定速度にま
で定減速度で減速する速度パターンを生成し、前記駆動
装置に速度パターンが与えられた時点からそれに対応し
てクレーンが動作するまでの時間と、クレーンが前記第
２の所定速度での定速移動状態から定減速度で減速して
前記停止目標位置に停止するまでの時間とに基づいて減
速を開始させるべきタイミングを決定することにより前
記停止目標位置に停止させる速度パターンを生成する速
度パターン生成手段と、吊荷の振れ周期の一周期にわた
って吊荷の振れの有無を前記荷振れ検出手段により監視
し、所定以上の振れが検出された場合はクレーンを吊荷
の振れに対応した所定のタイミングにおいて第４の所定
速度で移動させることにより振れ止めを行なう速度パタ
ーンを生成する振れ止め速度パターン生成手段と、前記
速度検出手段がクレーンの停止を検出した時点において
前記位置検出手段による検出位置が前記停止目標位置を
中心とする所定範囲外であった場合に、所定の微小移動
速度でクレーンを移動させて前記停止目標位置に停止さ
せる速度パターンを生成する微小移動速度パターン生成
手段とを備えたことを特徴とする。

【００１６】このような請求項５の発明に係るクレーン
自動制御装置では、上述の請求項１乃至４の特徴を併せ
持つと共に、停止した時点で所定以上の振れがある場合
は振れ止めが行なわれるので、サイクルタイムが短縮さ
れ、位置決め精度がよく、荷振れが生じないようなクレ
ーンの移動パターンが生成される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて詳述する。

【００１８】図１は本発明が適用されるクレーンの模式
図である。このクレーンは一対のレールＲ上を図上で左
右方向に移動（走行）する主台枠MFと、この主台枠MF上
に設置された一対のレールｒ上を図上で奥行き方法に移
動（横行）する副台枠SFと、副台枠SF上に固定されてい
てワイヤ22を上げ下げする巻き上げ装置21とを主要な構
成要素としている。ワイヤ22の先端にはフック23が取り
付けられており、吊荷24を吊ることが可能である。

【００１９】巻き上げ装置21は主台枠MFの移動により図
上で左右方向に移動するとともに、副台枠SFが主台枠MF
上をその移動方向に対して直交する図上で奥行き方向に
移動することが可能である。ところで、クレーンを制御
する場合の「クレーンの位置」とは一般的にはワイヤ22
の位置であり、主台枠MFの移動によりワイヤ22が移動す
ることを「走行」と言い、副台枠SFの移動によりワイヤ
22が「走行」方向とは直交する方向に移動することを
「横行」という。

【００２０】図２は本発明の制御装置10を含むクレーン
の制御系のブロック図である。センサ11はクレーンの位
置、具体的には主台枠MFの位置及び副台枠SFの位置から
ワイヤ22の位置を検出する位置センサ，主台枠MF及び副
台枠SFそれぞれの移動速度を検出する速度センサ，ワイ
ヤ22の振れの状態を検出する振れセンサ等を含む。

【００２１】本発明の制御装置10はプログラマブルコン
トローラ１を介してセンサ11の検出信号及び外部から与
えられる停止目標位置に停止するための走行制御命令を
入力し、後述するようなクレーンの移動の速度パターン
を生成してプログラマブルコントローラ１に与える。プ
ログラマブルコントローラ１は制御装置10から与えられ
るクレーンの移動の速度パターンに従ってアクチュエー
タ (駆動装置）12を駆動制御することによりクレーンを
移動（走行及び横行）させる。

【００２２】図３は上述の制御装置10、即ち本発明に係
るクレーン自動制御装置の構成例を示すブロック図であ
る。

【００２３】走行情報入力部2Aにはクレーンの走行状態
を示す種々の情報が、横行情報入力部2Bにはクレーンの
横行状態を示す種々の情報がそれぞれセンサ11から入力
される。

【００２４】走行情報入力部2Aからは、微小走行速度パ
ターン生成手段として機能する走行微小位置決め用の第
１走行ファジィ推論部3Aに走行偏差の信号が入力され、
走行振れ止め速度パターン生成手段として機能する走行
振れ止め用の第２走行ファジィ推論部4Aに走行方向振れ
角速度及び走行方向振れ角加速度の信号が入力され、走
行演算部5Aにはワイヤ22の長さ（以下、ワイヤ長と言
う），走行位置，走行制御命令，走行精度設定及びモー
ド設定の信号が入力される。また、走行演算部5Aからは
第２走行ファジィ推論部4Aに走行ステータス及び走行方
向の信号が、第２走行ファジィ推論部4Aから第１走行フ
ァジィ推論部3Aには走行ステータス及び走行振れ止め完
了の信号がそれぞれ入力される。

【００２５】なお、走行演算部5Aは走行移動の速度を表
わす速度パターンを生成する速度パターン生成手段とし
て、吊荷24の重量とアクチュエータ12の能力とに応じて
ワイヤ長を補正する補正手段として、走行時において停
止状態から加速した後の定速移動時の速度を決定する際
の比較手段として、更にその際の計算手段としても機能
する。

【００２６】一方、横行情報入力部2Bからは、微小横行
速度パターン生成手段として機能する横行微小位置決め
用の第１横行ファジィ推論部3Bに横行偏差の信号が入力
され、横行振れ止め速度パターン生成手段として機能す
る横行振れ止め用の第２横行ファジィ推論部4Bに横行方
向振れ角速度及び横行方向振れ角加速度の信号が入力さ
れ、横行演算部5Bにはワイヤ長，横行位置，横行制御命
令，横行精度設定及びモード設定の信号が入力される。
また、横行演算部5Bからは第２横行ファジィ推論部4Bに
横行ステータス及び横行方向の信号が、第２横行ファジ
ィ推論部4Bから第１横行ファジィ推論部3Bには横行ステ
ータス及び横行振れ止め完了の信号がそれぞれ入力され
る。

【００２７】なお、横行演算部5Bは横行移動の速度を表
わす速度パターンを生成する速度パターン生成手段とし
て、吊荷24の重量とアクチュエータ12の能力とに応じて
ワイヤ長を補正する補正手段として、横行時において停
止状態から加速した後の定速移動時の速度を決定する際
の比較手段として、更にその際の計算手段としても機能
する。

【００２８】なお、走行演算部5Aと横行演算部5Bとの間
では、走行情報の信号と横行情報の信号とが相互に入出
力される。

【００２９】第１走行ファジィ推論部3Aの出力及び走行
演算部5Aの出力の内のパターン出力の信号は走行出力合
成部6Aに直接入力され、第２走行ファジィ推論部4Aの振
れ止め出力の信号は走行振れ止め出力遅延部7Aにより所
定時間遅延された後に走行出力合成部6Aに入力される。
走行出力合成部6Aはこれらの入力信号を合成して走行出
力として出力する。また、走行演算部5Aの出力の内のス
テータス信号はプログラマブルコントローラ１に入力さ
れる。

【００３０】一方、第１横行ファジィ推論部3Bの出力及
び横行演算部5Bの出力の内のパターン出力の信号は横行
出力合成部6Bに直接入力され、第２横行ファジィ推論部
4Bの振れ止め出力の信号は横行振れ止め出力遅延部7Bに
より所定時間遅延された後に横行出力合成部6Bに入力さ
れる。横行出力合成部6Bはこれらの入力信号を合成して
横行出力として出力する。また、横行演算部5Bの出力の
内のステータス信号はプログラマブルコントローラ１に
入力される。

【００３１】プログラマブルコントローラ１には、上述
の走行出力合成部6Aにより合成された走行出力及び走行
演算部5Aから出力されるステータス信号と、横行出力合
成部6Bにより合成された横行出力及び横行演算部5Bから
出力されるステータス信号とが入力される。そして、プ
ログラマブルコントローラ１はこれらの入力信号に基づ
いてアクチュエータ12を駆動することによりクレーンを
走行させ、また横行させる。

【００３２】なお、図３及び以上の記述から明らかな如
く、走行用の制御系と横行用の制御系とは基本的には同
一構成であり、それらの動作及び制御も基本的には同一
であるので、以下においては走行制御に関してのみ説明
を行なう。横行制御に関しては、走行制御に関与する各
要素の符号の「Ａ」を「Ｂ」に置き換え、「走行」を
「横行」に置き換えることにより、走行時の制御と同様
に説明可能である。

【００３３】以上のような構成の本発明のクレーン自動
制御装置により図４のタイミングチャートに示されてい
るような、Ａ乃至Ｆの各区間に分割された速度パターン
が走行演算部5Aにより生成されてプログラマブルコント
ローラ１に与えられ、プログラマブルコントローラ１が
与えられた速度パターンに従ってアクチュエータ12を駆
動することによりクレーンの走行制御が行なわれる。

【００３４】最初のＡ区間はクレーンが停止状態から起
動して移動し始める加速区間である。ここで重要なこと
は、吊荷24の重量とアクチュエータ12の能力とを考慮し
てワイヤ長を補正することにより、吊荷24に振れが生じ
ないような加速時の速度パターンを生成することであ
る。

【００３５】Ａ区間における加速率はその時点の吊荷24
の振れ周期（重力加速度を実質的に一定と見なせばワイ
ヤ長のみで決定される）と吊荷24の重量とによって決定
される。ここで、振れ周期T0は下記式（１）により与え
られる。 T0＝２π（Ｌ／ｇ）^1/2 …（１） 但し、Ｌ：ワイヤ長（センサ11による検出値） ｇ：重力加速度

【００３６】ところで、理論的には、クレーンを振れ周
期に等しい期間だけ加速した場合には吊荷24に振れが生
じない加速時の速度パターンが得られるが、実際にはク
レーン本体を駆動するアクチュエータ12（インバータな
ど）の能力の面からクレーン制御装置の速度指令に従っ
て加速できない場合があり、更には吊荷24の重量（特
に、非常に重い荷の場合）によっては空荷時と実荷時と
で重心が変化するため、ワイヤ長を修正することにより
加速率を決定する。

【００３７】具体的には、吊荷24のワイヤ長Ｌを補正係
数αで補正することにより下記式（３）により与えられ
る補正ワイヤ長Laを使用し、それによって振れ周期T0も
補正ワイヤ長Laに基づいて補正された下記式（２）によ
り与えられる補正振れ周期Taを使用する。

【００３８】Ta＝２π（La／ｇ）^1/2 …（２） La＝Ｌ（１＋α） …（３） 但し、Ｌ：ワイヤ長 ｇ：重力加速度 α：ワイヤ長補正係数

【００３９】ここで、ワイヤ長の補正係数αは吊荷24の
形状及び重量とアクチュエータ12の最大加速率Tiとによ
って決定し、下記式（４）により与えられる。

【００４０】α＝ｆ（Ｗ，Ti，Ｌ） …（４） 但し、Ｗ：荷物の重量 Ti：アクチュエータの最大加速率

【００４１】具体的には走行演算部5Aにおいてファジィ
演算によりたとえば下記式（５）及び（６）のようにし
てワイヤ長補正係数を決定する。 If アクチュエータの最大加速率Tiが振れ周期Ｔ0 より
小さい、尚かつ、荷物の重量ＷがあるしきいちW0以上で
あれば、α＝３ …（５） else α＝０ …（６）

【００４２】以上のことから、式（５）が成立する場合
には、Ta＝２T0になり、式（６）が成立する場合にはワ
イヤ長の補正は行なわれないことになり、Ta＝T0にな
る。

【００４３】従って、走行演算部5Aは、Ａ区間において
は図４に示されているように、クレーンが停止している
状態から次のＢ区間での定速移動速度Vbにまで、上述の
ようにして決定された補正振れ周期Taの一周期の時間に
おいて加速するように加速率を決定し、速度パターンを
生成する。

【００４４】次のＢ区間は定速移動区間である。ここで
重要なことは、吊荷24の残荷振れを抑制して移動速度を
最大限に大きくすることにより、サイクルタイムを短く
するようなパターンを生成することである。

【００４５】Ｂ区間においては、移動量に応じて下記ケ
ースｉまたはケースiiのいずれかで移動速度Vbが決定さ
れる。 ケースｉ: Vb＝Vmax 但し、Vmaxはクレーンの最大移動速度

【００４６】即ち、このケースｉは十分なクレーンの移
動量、具体的には少なくとも吊荷24の振れ周期より長時
間にわたって最大移動速度Vmaxで移動することが可能な
移動量があり、移動速度Vbを最大移動速度Vmaxとするこ
とが出来る場合である。但し、この区間Ｂにおける移動
時間Tbはクレーンの最大移動速度Vmaxと実際の移動量と
によって決定され、下記式（７）及び（８）によって与
えられる。

【００４７】 Tb＝（Ｓ−Ta＊Vmax−Tb＊Vd）／Vmax …（７） Tb＞T0 …（８） 但し、Ｓ：クレーンの移動量 Td: 区間Ｄの時間 Vd: 区間Ｄの速度

【００４８】ケースii：移動速度Vbを最高移動速度Vmax
にまで上昇できない場合即ち、上記式（８）が満たされ
ない場合、具体的には最大移動速度Vmaxで移動した場合
の移動時間が吊荷24の振れ周期より短い場合である。こ
の場合には、走行演算部5Aは、吊荷24の残荷振れを更に
減衰させるために、移動時間Tbを補正振れ周期Taに固定
することにより移動速度Vbを下記式（９）によって決定
し、速度パターンを生成する。 Vb＝（Ｓ−Ta＊Vmax−Td＊Vd）／T0 …（９）

【００４９】次のＣ区間は減速区間である。クレーンが
Ｂ区間を定速Vbで時間Tbだけ移動するとやがてこの減速
区間であるＣ区間に入る。このＣ区間においては、加速
区間Ａと同様の考え方で次のＤ区間での移動速度である
クリープ速度Vdまで減速する。具体的には、走行演算部
5Aは、Ｂ区間での定速移動速度Vbからクリープ速度Vdま
での減速をＡ区間の移動時間、即ち補正振れ周期Taの一
周期の時間において減速するように減速率を決定して速
度パターンを生成する。従って、このＣ区間での移動時
間TcはTaと等しい。

【００５０】但し、減速を開始する位置、即ちＣ区間の
開始時点は残り距離Dsからである。この残り距離Dsは図
４に示されているＣ区間とＤ区間の面積として下記式
（１０）で与えられる。

【００５１】 Ds＝（Ta＊(Vb-Vd))／２＋Vd＊（Tc＋Td） …（１０）

【００５２】このＣ区間においては、Ａ区間と基本的に
同様の考え方により減速時の吊荷24の振れを抑制してい
る。

【００５３】次のＤ区間は１回目の位置決め区間であ
り、クリープ速度Vdで移動する。上述の減速区間である
Ｃ区間においてクレーンの移動速度がクリープ速度Vdに
まで低下すると減速が停止され、その後はクリープ速度
Vdで目標位置の直近の位置まで定速移動する。このＤ区
間における移動時間Tdはクレーン自体の機械的動作遅れ
及びアクチュエータ12の動作遅れ等の時間等を考慮し、
理論速度と実速度との差をも吸収するために、パラメー
タとして予め設定しておく。また、クリープ速度Vdその
ものもクレーンのパラメータとして予め設定しておく。
従って、走行演算部5Aは、クレーンの滑り具合などを考
慮して目標値まで残り距離が所定距離になると、ブレー
キを作動させてクレーンを停止させるような速度パター
ンを生成する。

【００５４】以上のＤ区間においては、クレーンの機械
動作遅れ時間を考慮して減速を行なって停止するように
しているので、１回目の位置決めの精度が向上し、この
ため２回目の微小位置決めをなるべく行なわずに済むよ
うにしている。これにより、サイクルタイムを短くする
ことが可能になる。

【００５５】次のＥ区間は振れ状況を監視するための区
間である。上述のＤ区間でブレーキを作動させた際に荷
振れが生じる可能性があるため、センサ11により振れ周
期の一周期Taにわたって振れ状況を監視する。そして、
振れが大きい場合には、走行振れ止め用の第２ファジィ
推論部4Aが振れ止めのための速度パターンを生成して振
れ止め制御を行ない、その後に次の微小位置決めの区間
であるＦ区間に入る。一方、振れが小さい場合は振れ止
め制御は行なわずにそのまま次の微小位置決めの区間で
あるＦ区間に入る。

【００５６】従ってこのＥ区間の時間Teは振れ周期の一
周期Taまたはそれに振れ止めに要する時間Tuを加えた時
間になる。なお、本実施の形態においてはＥ区間での振
れ止め制御にはファジィ振れ止め方式を使用している。

【００５７】次のＦ区間は微小位置決めの区間であり、
２回目の位置決めが行なわれる。これまでのＤ区間での
ブレーキ動作及びＥ区間での振れ止め制御等はいずれも
クレーンの停止位置精度に対して悪影響を与えるため、
位置決めの精度を高レベルで保証するためにはこのＦ区
間における微小位置決めを行なう必要が有る。

【００５８】但し、このＦ区間では、センサ11により検
出された実際の停止位置が停止精度の許容範囲内になっ
ている場合には微小位置決めを起動せずにそのままクレ
ーンの移動を終了する。一方、センサ11により検出され
た実際の停止位置が停止精度の許容範囲外である場合
は、第１ファジィ推論部3Aが微小位置決めのための微小
移動速度Vfでの速度パターンを生成して位置決めを再度
行なう。この微小移動速度Vfはクレーンのパラメータと
して予め設定しておく。更に、微小位置決めが終了した
後の１秒間（パラメータとして設定可能）を監視期間Tw
とし、この期間においても位置決めの精度を再度監視
し、クレーンの滑りなどよる位置外れがあった場合には
微小位置決めの再起動を行なう。

【００５９】上述のような微小位置決めのためのＦ区間
を設けることによって、全般的な位置決め精度を高いレ
ベルで保証することが可能になる。なお、本実施の形態
においてはＦ区間での位置決め制御には推論方式による
振れ止め制御を採用している。

【００６０】上述の説明はクレーンの走行時の制御につ
いてであるが、横行時の制御についても、第１，第２フ
ァジィ推論部3B，4B，横行演算部5B等の横行用の構成要
素により同様に横行用の速度パターンが生成され、クレ
ーンの横行移動が制御されることは言うまでもない。

【００６１】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明のクレー
ン自動制御装置によれば、クレーンが停止状態から起動
して定速移動に移るまでの加速区間において、吊荷に振
れが生じないように加速される。

【００６２】また、本発明のクレーン自動制御装置によ
れば、定速移動可能な距離が十分にある場合にはクレー
ンの最大移動速度で移動することが可能になり、定速移
動可能な距離が十分でない場合には吊荷の振れ周期と同
じ時間だけ定速移動させることにより吊荷の振れを減衰
させることが可能になる。

【００６３】また、本発明のクレーン自動制御装置によ
れば、定速移動している状態から所定の速度にまで減速
する減速区間において、吊荷に振れが生じないように減
速される。

【００６４】また本発明のクレーン自動制御装置によれ
ば、クレーン自体の機械的動作遅れ及び前記アクチュエ
ータの動作遅れの時間を考慮して停止のための制御が行
なわれるので、再度の位置決め制御の必要性が少なくな
る。

【００６５】更に本発明のクレーン自動制御装置によれ
ば、クレーンが停止状態から起動して定速移動に移るま
での加速区間において、吊荷に振れが生じないように加
速され、定速移動可能な距離が十分にある場合にはクレ
ーンの最大移動速度で移動することが可能になり、定速
移動可能な距離が十分でない場合には吊荷の振れ周期と
同じ時間だけ定速移動させることにより吊荷の振れを減
衰させることが可能になり、定速移動している状態から
所定の速度にまで減速する減速区間において、吊荷に振
れが生じないように減速され、クレーン自体の機械的動
作遅れ及び前記アクチュエータの動作遅れの時間を考慮
して停止のための制御が行なわれるので、再度の位置決
め制御の必要性が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるクレーンの模式図である。

【図２】本発明に係るクレーン制御装置を含むクレーン
の制御系のブロック図である。

【図３】本発明に係るクレーン自動制御装置の構成例を
示すブロック図である。

【図４】本発明に係るクレーン自動制御装置により生成
されるクレーンの移動の速度パターンを示すタイミング
チャートである。

【符号の説明】

3A 第１走行ファジィ推論部（走行微小位置決め用） 3B 第１横行ファジィ推論部（横行微小位置決め用） 4A 第２走行ファジィ推論部（走行振れ止め用） 4B 第２横行ファジィ推論部（横行振れ止め用） 5A 走行演算部 5B 横行演算部 10 制御装置 11 センサ 12 アクチュエータ 22 ワイヤ 24 吊荷

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１２月１６日（１９９９．１２．
１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】Ａ）サイクルタイム クレーンの自動制御装置の運搬効率を決定するため、短
縮する必要が有る。 Ｂ）位置決め精度 クレーンの自動制御装置の実用性を決定するため、精度
を向上させる必要がある。 Ｃ）振れ止め機能 吊荷の運搬途中で吊荷が振れる可能性があるため、振れ
止め機能が必要である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】削除

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】削除

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】削除

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】削除

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】請求項３の発明に係るクレーン自動制御装
置は、クレーンの移動速度を表わす速度パターンに従っ
て駆動装置を駆動することにより、吊荷を吊下するワイ
ヤを有するクレーンを停止状態から起動して第１の所定
速度にまで定加速度で加速した後に定速移動させ、その
後に第２の所定速度にまで減速させ、前記第２の所定速
度での定速移動状態から所定の停止目標位置に停止させ
るクレーン自動制御装置であって、ワイヤ長を検出する
ワイヤ長検出手段と、該ワイヤ長検出手段が検出したワ
イヤ長を、吊荷の重量と前記駆動装置の能力とに応じて
補正する補正手段と、該補正手段により補正されたワイ
ヤ長に基づく振れ周期の一周期に所定加速度で加速した
場合の移動距離と、前記振れ周期の一周期に所定減速度
で前記第２の所定速度まで減速した場合の移動距離と、
減速後に前記第２の所定速度で所定の停止目標位置まで
定速移動した場合の移動距離とをクレーンの全移動距離
から差し引いて前記定速移動すべき距離を計算する計算
手段と、該計算手段が計算した定速移動すべき距離と、
前記振れ周期の一周期にわたって第３の所定速度で定速
移動した場合の距離とを比較する比較手段と、クレーン
の位置を検出する位置検出手段と、クレーンの移動速度
を検出する速度検出手段と、吊荷の振れを検出する荷振
れ検出手段と、前記補正されたワイヤ長に基づく振れ周
期の一周期に同期してクレーンを停止状態から起動して
前記第１の所定速度にまで定加速度で加速する速度パタ
ーンを生成し、前記比較手段による比較結果が、定速移
動すべき距離が前記第３の所定速度で移動した場合の距
離以上である場合はクレーンを前記第３の所定速度で定
速移動させる速度パターンを生成し、それ以外の場合は
前記定速移動すべき距離を前記振れ周期の一周期で移動
する速度で定速移動させる速度パターンを生成し、前記
補正されたワイヤ長に基づく振れ周期の一周期に同期し
てクレーンを定速移動状態から前記第２の所定速度にま
で定減速度で減速する速度パターンを生成し、前記駆動
装置に速度パターンが与えられた時点からそれに対応し
てクレーンが動作するまでの時間と、クレーンが前記第
２の所定速度での定速移動状態から定減速度で減速して
前記停止目標位置に停止するまでの時間とに基づいて減
速を開始させるべきタイミングを決定することにより前
記停止目標位置に停止させる速度パターンを生成する速
度パターン生成手段と、吊荷の振れ周期の一周期にわた
って吊荷の振れの有無を前記荷振れ検出手段により監視
し、所定以上の振れが検出された場合はクレーンを吊荷
の振れに対応した所定のタイミングにおいて第４の所定
速度で移動させることにより振れ止めを行なう速度パタ
ーンを生成する振れ止め速度パターン生成手段と、前記
速度検出手段がクレーンの停止を検出した時点において
前記位置検出手段による検出位置が前記停止目標位置を
中心とする所定範囲外であった場合に、所定の微小移動
速度でクレーンを移動させて前記停止目標位置に停止さ
せる速度パターンを生成する微小移動速度パターン生成
手段とを備えたことを特徴とする。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】このような請求項３の発明に係るクレーン
自動制御装置では、上述の請求項１乃至２の特徴を併せ
持つと共に、停止した時点で所定以上の振れがある場合
は振れ止めが行なわれるので、サイクルタイムが短縮さ
れ、位置決め精度がよく、荷振れが生じないようなクレ
ーンの移動パターンが生成される。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】削除

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６４

【補正方法】削除

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F204 AA02 BA02 CA01 CA03 DB06 DB09 DD02 DD12 DD19 EA03 EA10 EA11 EA17 EB08 5H004 GB17 HA08 HB07 HB08 HB11 JA02 JA04 JA13 JA22 JB08 KA66 KD03 KD18 LA18 LB06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クレーンの移動速度を表わす速度パター
   ンに従って駆動装置を駆動することにより、吊荷を吊下
   するワイヤを有するクレーンを停止状態から起動して所
   定速度にまで定加速度で加速するクレーン自動制御装置
   において、 ワイヤ長を検出するワイヤ長検出手段と、 該ワイヤ長検出手段が検出したワイヤ長を、吊荷の重量
   と前記駆動装置の能力とに応じて補正する補正手段と、 該補正手段により補正されたワイヤ長に基づく振れ周期
   の一周期に同期してクレーンを停止状態から起動して所
   定速度にまで定加速度で加速する速度パターンを生成す
   る速度パターン生成手段とを備えたことを特徴とするク
   レーン自動制御装置。
2. 【請求項２】 クレーンの移動速度を表わす速度パター
   ンに従って駆動装置を駆動することにより、吊荷を吊下
   するワイヤを有するクレーンを停止状態から起動して加
   速した後に定速移動させ、その後に減速させるクレーン
   自動制御装置において、 ワイヤ長を検出するワイヤ長検出手段と、 該ワイヤ長検出手段が検出したワイヤ長を、吊荷の重量
   と前記駆動装置の能力とに応じて補正する補正手段と、 該補正手段により補正されたワイヤ長に基づく振れ周期
   の一周期に所定加速度で加速した場合の移動距離と、前
   記振れ周期の一周期に所定減速度で第１の所定速度まで
   減速した場合の移動距離と、減速後に前記第１の所定速
   度で所定の停止目標位置まで定速移動した場合の移動距
   離とをクレーンの全移動距離から差し引いて前記定速移
   動すべき距離を計算する計算手段と、 該計算手段が計算した定速移動すべき距離と、前記振れ
   周期の一周期にわたって第２の所定速度で定速移動した
   場合の距離とを比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果が、定速移動すべき距離が
   前記第２の所定速度で移動した場合の距離以上である場
   合はクレーンを前記第２の所定速度で定速移動させる速
   度パターンを生成し、それ以外の場合は前記定速移動す
   べき距離を前記振れ周期の一周期で移動する速度で定速
   移動させる速度パターンを生成する速度パターン生成手
   段とを備えたことを特徴とするクレーン自動制御装置。
3. 【請求項３】 クレーンの移動速度を表わす速度パター
   ンに従って駆動装置を駆動することにより、吊荷を吊下
   するワイヤを有するクレーンを定速移動状態から所定速
   度にまで減速させるクレーン自動制御装置において、 ワイヤ長を検出するワイヤ長検出手段と、 該ワイヤ長検出手段が検出したワイヤ長を、吊荷の重量
   と前記駆動装置の能力とに応じて補正する補正手段と、 該補正手段により補正されたワイヤ長に基づく振れ周期
   の一周期に同期してクレーンを定速移動状態から所定速
   度にまで定減速度で減速する速度パターンを生成する速
   度パターン生成手段とを備えたことを特徴とするクレー
   ン自動制御装置。
4. 【請求項４】 クレーンの移動速度を表わす速度パター
   ンに従って駆動装置を駆動することにより、吊荷を吊下
   するワイヤを有するクレーンを定速移動状態から所定の
   停止目標位置に停止させるクレーン自動制御装置におい
   て、 クレーンの位置を検出する位置検出手段と、 クレーンの移動速度を検出する速度検出手段と、 前記駆動装置に速度パターンが与えられた時点からそれ
   に対応してクレーンが動作するまでの時間と、クレーン
   が定速移動状態から定減速度で減速して前記停止目標位
   置に停止するまでの時間とに基づいたタイミングで減速
   を開始させることにより前記停止目標位置に停止させる
   速度パターンを生成する速度パターン生成手段と、 前記速度検出手段がクレーンの停止を検出した時点にお
   いて前記位置検出手段による検出位置が前記停止目標位
   置を中心とする所定範囲外であった場合に、所定の微小
   移動速度でクレーンを移動させて前記停止目標位置に停
   止させる速度パターンを生成する微小移動速度パターン
   生成手段とを備えたことを特徴とするクレーン自動制御
   装置。
5. 【請求項５】 クレーンの移動速度を表わす速度パター
   ンに従って駆動装置を駆動することにより、吊荷を吊下
   するワイヤを有するクレーンを停止状態から起動して第
   １の所定速度にまで定加速度で加速した後に定速移動さ
   せ、その後に第２の所定速度にまで減速させ、前記第２
   の所定速度での定速移動状態から所定の停止目標位置に
   停止させるクレーン自動制御装置において、 ワイヤ長を検出するワイヤ長検出手段と、 該ワイヤ長検出手段が検出したワイヤ長を、吊荷の重量
   と前記駆動装置の能力とに応じて補正する補正手段と、 該補正手段により補正されたワイヤ長に基づく振れ周期
   の一周期に所定加速度で加速した場合の移動距離と、前
   記振れ周期の一周期に所定減速度で前記第２の所定速度
   まで減速した場合の移動距離と、減速後に前記第２の所
   定速度で所定の停止目標位置まで定速移動した場合の移
   動距離とをクレーンの全移動距離から差し引いて前記定
   速移動すべき距離を計算する計算手段と、 該計算手段が計算した定速移動すべき距離と、前記振れ
   周期の一周期にわたって第３の所定速度で定速移動した
   場合の距離とを比較する比較手段と、 クレーンの位置を検出する位置検出手段と、 クレーンの移動速度を検出する速度検出手段と、 吊荷の振れを検出する荷振れ検出手段と、 前記補正されたワイヤ長に基づく振れ周期の一周期に同
   期してクレーンを停止状態から起動して前記第１の所定
   速度にまで定加速度で加速する速度パターンを生成し、 前記比較手段による比較結果が、定速移動すべき距離が
   前記第３の所定速度で移動した場合の距離以上である場
   合はクレーンを前記第３の所定速度で定速移動させる速
   度パターンを生成し、それ以外の場合は前記定速移動す
   べき距離を前記振れ周期の一周期で移動する速度で定速
   移動させる速度パターンを生成し、 前記補正されたワイヤ長に基づく振れ周期の一周期に同
   期してクレーンを定速移動状態から前記第２の所定速度
   にまで定減速度で減速する速度パターンを生成し、 前記駆動装置に速度パターンが与えられた時点からそれ
   に対応してクレーンが動作するまでの時間と、クレーン
   が前記第２の所定速度での定速移動状態から定減速度で
   減速して前記停止目標位置に停止するまでの時間とに基
   づいて減速を開始させるべきタイミングを決定すること
   により前記停止目標位置に停止させる速度パターンを生
   成する速度パターン生成手段と、 吊荷の振れ周期の一周期にわたって吊荷の振れの有無を
   前記荷振れ検出手段により監視し、所定以上の振れが検
   出された場合はクレーンを吊荷の振れに対応した所定の
   タイミングにおいて第４の所定速度で移動させることに
   より振れ止めを行なう速度パターンを生成する振れ止め
   速度パターン生成手段と、 前記速度検出手段がクレーンの停止を検出した時点にお
   いて前記位置検出手段による検出位置が前記停止目標位
   置を中心とする所定範囲外であった場合に、所定の微小
   移動速度でクレーンを移動させて前記停止目標位置に停
   止させる速度パターンを生成する微小移動速度パターン
   生成手段とを備えたことを特徴とするクレーン自動制御
   装置。