JP2002137888A - Crane device and cargo suspension control device for use therewith - Google Patents

Crane device and cargo suspension control device for use therewith

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JP2002137888A
JP2002137888A JP2000336805A JP2000336805A JP2002137888A JP 2002137888 A JP2002137888 A JP 2002137888A JP 2000336805 A JP2000336805 A JP 2000336805A JP 2000336805 A JP2000336805 A JP 2000336805A JP 2002137888 A JP2002137888 A JP 2002137888A
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JP
Japan
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calculation unit
unit
shake
suspension
container
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Application number
JP2000336805A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Okada
利幸 岡田
Tatsumi Onaka
辰美 尾中
Hideji Miyake
秀治 三宅
Osamu Murakami
修 村上
Toshiaki Morii
俊明 森井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cargo suspension control device for use with a crane device capable of surely and quickly damping the oscillation of a container suspended. SOLUTION: The suspension control device for an attitude control element whose attitude is controlled by six telescopic actuators 21 on a traversing truck and which has a second horizontal support plate for suspending a container- gripping plate via wire includes: a position/attitude command part 35 for directing the position and attitude of the second horizontal support plate; a force computing part 33 for computing the force generated at each actuator; an output computing part 39 for computing, based on these forces, each axial force working on the second horizontal support plate and torque about each axis; an oscillation computing part 40 for computing the amount and angle of oscillation about each axis based on these outputs; a gain part 44 where the outputs are multiplied by gains matching the mass and suspended height of the container; and a phase adjusting part 45 where the outputs are adjusted to a phase matching the mass and suspended height of the container and are then fed back to a position/attitude command.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、クレーン装置およ
びクレーン装置における荷物の吊持制御装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crane device and a suspension control device for cargo in the crane device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、コンテナの積み下ろしを行うクレ
ーン装置は、所定方向に走行する門型のクレーン本体の
水平ブームに横行台車を設けるとともに、この横行台車
に、コンテナを吊持するためのスプレッダを、4本の吊
持用ワイヤにて吊り下げたものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a crane apparatus for loading and unloading containers has a horizontal carriage provided on a horizontal boom of a portal crane body traveling in a predetermined direction, and a spreader for suspending the container is provided on the horizontal carriage. , Suspended by four suspension wires.

【0003】また、コンテナを吊持するスプレッダは、
4本のワイヤを介して吊り下げられているため、コンテ
ナは、クレーン本体の走行および横行台車の横行に伴っ
て揺れるため、その積み下ろし作業に支障が生じること
がある。
[0003] Spreaders for suspending containers are:
Since the container is suspended via the four wires, the container swings with the traveling of the crane body and the traversing of the traversing trolley, which may hinder the unloading operation.

【0004】上記コンテナの振れを減衰させる方法とし
ては、コンテナの振れを画像を用いて検出するととも
に、この検出された振れ量に基づき、横行台車を操作す
るか、各ワイヤのウインチ装置を操作するか、または吊
持用ワイヤとは別に設けられた振止め用の補助ワイヤを
用いて、振れが抑制されていた。
As a method for attenuating the shake of the container, the shake of the container is detected by using an image, and based on the detected shake amount, the trolley is operated or the winch device of each wire is operated. Alternatively, the run-out has been suppressed by using an auxiliary wire for vibration prevention provided separately from the wire for suspension.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、横行
台車に、コンテナを4本のワイヤにて吊り下げるクレー
ン装置においては、コンテナの姿勢等の位置決めが困難
であった。
As described above, in a crane apparatus in which a container is hung on a traversing carriage by four wires, it has been difficult to determine the position of the container and the like.

【0006】また、コンテナの振れを抑制するために、
コンテナの振れ量を画像を用いて検出するものについて
は、天候の影響を受け、例えば霧などが発生した場合に
は検出し得ないという問題があり、また補助ワイヤを使
用する場合には、コンテナの振れを迅速且つ容易に減衰
させることができないという問題がある。
Further, in order to suppress the runout of the container,
In the case of detecting the amount of shake of the container using an image, there is a problem that it is not possible to detect when the fog occurs due to the influence of the weather, for example. There is a problem that the runout cannot be quickly and easily attenuated.

【0007】そこで、本発明は、コンテナなどの荷物の
位置決めが容易なクレーン装置および荷物を吊持した
際、その振れを、確実に且つ迅速、容易に減衰し得るク
レーン装置における荷物の吊持制御装置を提供すること
を目的とする。
Accordingly, the present invention provides a crane device for easily positioning a load such as a container and a load control for the crane device which can reliably and quickly attenuate the swing when the load is hung. It is intended to provide a device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のクレーン装置は、水平部材に移動自在に設
けられた移動体に、姿勢制御体を設けるとともに、この
姿勢制御体に、4本の索体を介して荷物の把持具を吊持
させ、かつ上記姿勢制御体を、移動体側に保持された第
1支持板体と、この第1支持板体に複数本の伸縮式アク
チュエータを介して設けられた第2支持板体とから構成
するとともに、この第2支持板体に上記4本の索体を巻
き取るための巻取装置を配置したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a crane device of the present invention is provided with a posture control body on a movable body movably provided on a horizontal member, and the posture control body includes: A first support plate that holds a gripper for luggage via four cords and holds the attitude control body on the moving body side, and a plurality of telescopic actuators mounted on the first support plate; And a winding device for winding the four ropes around the second support plate.

【0009】この構成によると、移動体に、複数本の伸
縮式アクチュエータと、これらのアクチュエータにより
支持されるとともに荷物の把持具を吊持する第2水平支
持板体とから構成されてなる姿勢制御体を設けたので、
各伸縮式アクチュエータの伸縮動作により、把持具によ
り吊持された荷物を、容易に且つ迅速に、任意の姿勢に
することができる。
According to this structure, the movable body has a plurality of telescoping actuators and the second horizontal support plate that is supported by these actuators and suspends the gripper of the load. Because we have a body,
The luggage suspended by the gripper can be easily and quickly brought to an arbitrary posture by the telescopic operation of each telescopic actuator.

【0010】また、本発明のクレーン装置における荷物
の吊持制御装置は、吊持用水平部材に移動自在に設けら
れた移動台車に、複数本の伸縮式アクチュエータと、こ
の伸縮式アクチュエータにより姿勢が制御されるととも
に荷物の把持具を索体を介して吊持する吊持用板体とか
らなる姿勢制御体が設けられたクレーン装置の上記姿勢
制御体を制御するための吊持制御装置であって、操作装
置からの操作信号を入力して、姿勢制御体における吊持
用板体の位置および姿勢指令を求める位置・姿勢指令部
と、この位置・姿勢指令部からの各指令を入力して上記
姿勢制御体における各伸縮式アクチュエータの伸縮量を
求めるとともにこの伸縮量を各伸縮式アクチュエータの
制御部に受け渡すアクチュエータ伸縮量演算部と、上記
把持具を吊持する索体の繰出し量を検出して吊持用板体
に対する把持具までの鉛直距離を求める吊持距離演算部
と、上記各伸縮式アクチュエータにおける発生力を求め
る力演算部と、この力演算部からの力を入力して吊持用
板体に作用する三次元座標における各座標軸力および各
座標軸回りの回転力を求める出力演算部と、この出力演
算部からの各軸力および各回転力を入力して各座標軸で
の振れ量および各座標軸回りでの振れ角を求める振れ演
算部と、上記振れ演算部からの振れ量、振れ角および上
記吊持距離演算部からの鉛直距離の2階微分値を入力し
て荷物の質量を演算する質量演算部と、上記振れ演算部
からの振れ量および振れ角の信号を入力するとともに、
この入力信号に上記質量演算部からの質量および吊持距
離演算部からの鉛直距離に応じたゲインを掛けるゲイン
部と、このゲイン部からの信号を入力するとともに、こ
の入力信号の位相を、上記質量演算部からの質量および
吊持距離演算部からの鉛直距離に応じて調節した後、こ
の位相が調節された信号を、上記位置・姿勢指令部から
の信号にフィードバックさせる位相調節部とを具備させ
たものであり、また上記構成において、振れ演算部から
の振れ量および振れ角を入力して荷物の重心位置を演算
する重心位置演算部を具備させるとともに、この重心位
置演算部にて求められた重心位置をゲイン部および位相
調節部に入力して、ゲインおよび位相の調節を行うよう
にしたものであり、さらに上記各構成において、振れ演
算部とゲイン部との間に、ノイズを除去するフィルタ部
を設けたものである。
[0010] In the crane suspension control device of the present invention, the luggage control device comprises a plurality of telescopic actuators mounted on a movable carriage movably provided on the horizontal member for suspension, and a posture of the telescopic actuators. A suspension control device for controlling the posture control body of the crane apparatus provided with a posture control body which is controlled and comprises a suspension plate body for suspending a baggage holding tool via a cord. A position / posture command unit for obtaining a position and posture command of the suspension plate in the posture control unit by inputting an operation signal from the operation device, and inputting each command from the position / posture command unit. An actuator expansion / contraction amount calculation unit that determines the expansion / contraction amount of each telescopic actuator in the attitude control body and transfers the expansion / contraction amount to a control unit of each telescopic actuator, and suspends the gripping tool. A suspending distance calculating unit for detecting a vertical distance of the body to the gripper with respect to the suspending plate body by detecting an extension amount of the body, a force calculating unit for calculating a generated force in each of the telescopic actuators, An output operation unit for obtaining each coordinate axial force and a rotational force around each coordinate axis in three-dimensional coordinates acting on the suspension plate by inputting a force, and inputting each axial force and each rotational force from this output operation unit. A shake calculation unit for obtaining a shake amount on each coordinate axis and a shake angle around each coordinate axis, and a second order differential value of a shake amount, a shake angle from the shake calculation unit, and a vertical distance from the hanging distance calculation unit. A mass calculator for calculating the mass of the baggage by inputting, and a signal of a shake amount and a shake angle from the shake calculator are input,
A gain section that multiplies the input signal by a gain according to the mass from the mass calculation section and the vertical distance from the hanging distance calculation section, and a signal from the gain section, and the phase of the input signal is After adjusting according to the mass from the mass calculating unit and the vertical distance from the hanging distance calculating unit, the phase-adjusted signal is fed back to the signal from the position / posture command unit. In the above-described configuration, the apparatus further includes a center-of-gravity position calculating unit that calculates the center of gravity of the baggage by inputting the shake amount and the shake angle from the shake calculating unit. The position of the center of gravity is input to the gain unit and the phase adjustment unit to adjust the gain and the phase, and in each of the above configurations, the shake calculation unit and the gain unit During, it is provided with a filter unit for removing noise.

【0011】上記の構成によると、複数本の伸縮式アク
チュエータと、これらのアクチュエータにより支持され
るとともに荷物の把持具を吊持する第2水平支持板体と
から構成された荷物吊持用の姿勢制御体を制御する吊持
制御装置を、第2水平支持板体の位置および姿勢を制御
する位置・姿勢指令部の他に、各アクチュエータに発生
する力に基づき、三次元座標における各座標軸力および
各座標軸回りの回転力を求める出力演算部、この出力演
算部からの出力に基づき、各座標軸方向での振れ量およ
び各座標軸回りの振れ角を求める振れ演算部を設けると
ともに、この振れ演算部からの振れ量および振れ角に、
荷物の質量および荷物までの鉛直距離に応じたゲインを
掛けるゲイン部、およびこのゲインが掛けられた信号
に、同様に、荷物の質量および荷物までの鉛直距離に応
じて位相を調節する位相調節部を設けたので、例えば補
助ワイヤを使用する場合に比べて、荷物の振れを容易に
且つ迅速に減衰させることができるとともに、例えば荷
物の撮影画像を使用する場合に比べて、気候などの外部
の影響を受けることなく、確実にコンテナの振れを減衰
させることができる。
[0011] According to the above construction, the posture for hanging the load, which is constituted by the plurality of telescopic actuators and the second horizontal support plate supported by these actuators and suspending the gripper of the load. The suspension control device that controls the control body, in addition to the position / posture command unit that controls the position and posture of the second horizontal support plate, based on the force generated in each actuator, the coordinate axis force in three-dimensional coordinates and An output calculation unit for determining a rotational force around each coordinate axis, and a shake calculation unit for determining a shake amount in each coordinate axis direction and a shake angle around each coordinate axis based on an output from the output calculation unit. The amount and runout angle of
A gain section for multiplying the gain according to the mass of the load and the vertical distance to the load, and a phase adjuster for adjusting the phase of the signal multiplied by the gain, similarly according to the weight of the load and the vertical distance to the load Provided, it is possible to easily and quickly attenuate the luggage of the luggage as compared with, for example, the case of using the auxiliary wire. Without being affected, the run-out of the container can be reliably attenuated.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
クレーン装置およびクレーン装置における荷物の吊持制
御装置を、図1〜図9に基づき説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a crane apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.

【0013】本実施の形態においては、荷物としてコン
テナ(勿論、コンテナ以外のものにも適用し得る)の場
合について説明し、したがってクレーン装置としては、
コンテナの積み下ろしを行うために長い水平ブームを有
する門型の走行クレーン装置として説明する。
In the present embodiment, a description will be given of a case in which a container is a baggage (of course, the present invention can also be applied to a container other than a container).
It is described as a portal-type traveling crane device having a long horizontal boom for loading and unloading containers.

【0014】まず、このクレーン装置を、図1および図
2に基づき説明する。このクレーン装置は、所定方向に
走行するクレーン本体(図示せず)と、このクレーン本
体に且つその走行方向と直交する方向で設けられた水平
ブーム(吊持用水平部材)1と、この水平ブーム1に沿
って移動自在(横行自在)に設けられた横行台車(移動
台車)2と、この横行台車2に姿勢制御体3を介して吊
持されるコンテナWの把持装置(スプレッダともいう)
4とから構成されている。
First, the crane device will be described with reference to FIGS. The crane device includes a crane body (not shown) traveling in a predetermined direction, a horizontal boom (horizontal member for suspension) 1 provided on the crane body and in a direction orthogonal to the traveling direction, and the horizontal boom. 1 and a holding device (also referred to as a spreader) for a container W suspended on the trolley 2 via a posture control body 3.
And 4.

【0015】上記横行台車2は、ブーム1の両側のフラ
ンジ部1aに移動自在に案内される案内車輪11がそれ
ぞれ上端部に取り付けられた4本の支柱部12の下端部
に第1水平支持板体13が設けられた構造にされてお
り、この第1水平支持板体13に姿勢制御体3が設けら
れている。
The traversing carriage 2 has a first horizontal support plate at the lower end of four pillars 12 having guide wheels 11 movably guided to flanges 1a on both sides of the boom 1 attached to upper ends thereof. The first horizontal support plate 13 is provided with a posture control body 3.

【0016】そして、図3に示すように、把持装置4
は、姿勢制御体3側の第2水平支持板体(後述する)の
4隅に配置された2個で1組の吊持用滑車14と、把持
装置4側の把持用板体(把持具)5の上面の4隅に設け
られた各支持用滑車6とに亘って巻装された4本の吊持
用ワイヤ(索体の一例で、ロープであってもよい)7に
より吊持されている。なお、上記各吊持用ワイヤ7の一
端部は水平ブーム1の一端部側に固定され、また他端部
は水平ブーム7の他端部に配置された案内滑車8を介し
て他端寄りに設けられた巻取装置9の巻取用ドラム10
に連結されている。
Then, as shown in FIG.
Are two sets of suspension pulleys 14 arranged at four corners of a second horizontal support plate (described later) on the attitude control body 3 side, and a gripping plate body (gripping tool) on the gripping device 4 side. 4) suspended by four suspending wires (one example of a cord, which may be a rope) 7 wound around each of the supporting pulleys 6 provided at the four corners of the upper surface of 5. ing. One end of each suspension wire 7 is fixed to one end of the horizontal boom 1, and the other end is near the other end via a guide pulley 8 arranged at the other end of the horizontal boom 7. Winding drum 10 of winding device 9 provided
It is connected to.

【0017】このようなワイヤ掛けにより、把持用板体
5の高さに影響を与えることなく、すなわち吊持してい
るコンテナの吊り高さに影響を与えることなく把持装置
4を水平ブーム1に沿って移動させることができる。な
お、把持装置4を吊持している横行台車2は、例えば水
平ブーム1の長手方向に沿って無端状に巻回されたワイ
ヤ(図示せず)に接続されるとともに、このワイヤに連
結された駆動装置(図示せず)により水平ブーム1に沿
って横行し得るように構成されている。
By such wire hooking, the gripping device 4 can be attached to the horizontal boom 1 without affecting the height of the gripping plate 5, that is, without affecting the hanging height of the container being hung. Can be moved along. The traversing carriage 2 that holds the gripping device 4 is connected to, for example, an endlessly wound wire (not shown) along the longitudinal direction of the horizontal boom 1 and is connected to the wire. It is configured to be able to traverse along the horizontal boom 1 by a driving device (not shown).

【0018】上記姿勢制御体3は、パラレルリンク機構
を使用したものであり、図4および図5に示すように、
2本で1組とされ、全部で3組すなわち合計6本の伸縮
式アクチュエータ(以下、単にアクチュエータといい、
具体的には油圧シリンダが使用される)21と、これら
各アクチュエータ21の上端部に連結されたエンドエフ
ェクタである第2水平支持板体(吊持用板体)22とか
ら構成されている。
The attitude control body 3 uses a parallel link mechanism, and as shown in FIGS. 4 and 5,
Two sets constitute one set, and a total of three sets, that is, a total of six extendable actuators (hereinafter simply referred to as actuators,
Specifically, a hydraulic cylinder is used) 21 and a second horizontal support plate (suspension plate) 22 which is an end effector connected to the upper end of each of the actuators 21.

【0019】上記3組のアクチュエータ21の各基端部
21aは正三角形の各頂点に対応して配置され、またこ
れら各基端部21aはそれぞれ球面継手(連結部材の一
例で、この他、ユニバーサルジョイントなども使用でき
る)23を介して第1水平支持板体13側に連結支持さ
れるとともに、各アクチュエータ21の先端部21b
は、第2水平支持板体22側に、かつ正三角形の各頂点
に対応するように、上記と同様の球面継手24を介して
連結されている。
The bases 21a of the three sets of actuators 21 are arranged corresponding to the vertices of an equilateral triangle, and the bases 21a are spherical joints (an example of a connecting member, and other universal joints). Joints and the like can also be used) 23 and are connected to and supported by the first horizontal support plate 13 side.
Are connected to the second horizontal support plate 22 via a spherical joint 24 similar to the above so as to correspond to each vertex of the equilateral triangle.

【0020】上記第1水平支持板体13側において、そ
れぞれ基端部21aが組にされたアクチュエータ21の
先端部21bでの連結位置は、基端部21aで隣接する
他方の組の一方のアクチュエータ21の先端部21bと
組になるような位置とされる。なお、以下の説明におい
て、第1水平支持板体13をベースと、第2水平支持板
体22をエンドエフェクタという場合があり、また姿勢
制御体3については、パラレルリンク体とも呼ばれてい
る。
On the first horizontal support plate 13 side, the connecting position at the distal end portion 21b of the actuator 21 whose base end portion 21a is grouped is one of the actuators of the other set adjacent to the base end portion 21a. 21 so as to form a pair with the front end 21b of the base 21. In the following description, the first horizontal support plate 13 may be referred to as a base and the second horizontal support plate 22 may be referred to as an end effector, and the attitude control body 3 is also referred to as a parallel link body.

【0021】そして、クレーン装置側には、上記各アク
チュエータ21の伸縮量を制御して、第2水平支持板体
22の位置および姿勢を制御するための吊持制御装置が
具備されており、この吊持制御装置には、上記姿勢制御
体3を介して吊持されたコンテナの振止めを行い得る振
止め機能が具備されている。
On the crane device side, a suspension control device for controlling the amount of expansion and contraction of each actuator 21 to control the position and posture of the second horizontal support plate 22 is provided. The suspension control device is provided with an anti-vibration function capable of performing anti-vibration of the container suspended via the attitude control body 3.

【0022】図6に示すように、この吊持制御装置25
は、各アクチュエータ21の伸縮量(具体的には、油圧
シリンダ装置のロッド部の出退量または変位量)を検出
するための変位検出器31と、各アクチュエータ21の
ピストン側およびロッド側の油圧室に発生する圧力を検
出する圧力検出器32(32A,32B)と、これら両
圧力検出器32からの検出圧力を入力して各アクチュエ
ータ21にて発生している力を求める力演算部(ピスト
ン側の油圧力により発生している力とロッド側の油圧力
により発生している力との差が求められる)33と、上
記姿勢制御体3の三次元座標における座標軸の位置
(x,y,zの各軸についての正負2方向)および座標
軸回りの姿勢(x,y,zの各軸回りの回転角α,β,
γについての正負2方向)を操作するための操作装置3
4と、この操作装置34にて与えられた操作信号(操作
指令)を入力して第2水平支持板体(以下、エンドエフ
ェクタと称して説明する)22の位置指令(x,y,
z)および姿勢指令(α,β,γ)を出力する位置・姿
勢指令部35と、この位置・姿勢指令部35からの各指
令を入力して各アクチュエータ21の伸縮量を求めると
ともに各アクチュエータ21の駆動制御部(PID制御
部)26に出力するアクチュエータ伸縮量演算部(アク
チュエータ長変換部ともいい、以下、伸縮量演算部とい
う)36と、コンテナの吊り高さ(例えば、エンドエフ
ェクタと把持用板体との鉛直距離)を巻取ドラム10に
設けられたドラムの回転量検出器(図示しないが、エン
コーダなどが用いられる)から入力される回転量に基づ
き求める吊持距離演算部37と、この吊持距離演算部3
7からの吊り高さを入力してその2階微分値を求める2
階微分演算部38と、上記各アクチュエータ21の力演
算部33からの力を入力して姿勢制御体3に発生してい
る三次元座標軸方向(x,y,z)での成分軸力
(fx,fy,fz)および三次元座標軸回りでのトルク
(回転力)(tx,ty,tz)を求める出力演算部(出
力変換部ともいう)39と、この出力演算部39からの
各軸力および各トルクを入力して各軸方向での振れ量
(δx,δy,δz)および振れ角(δα,δβ,δγ)
(以下、振れ量と振れ角とを、併せて振れ量等という場
合もある)を求める振れ演算部(振れ変換部)40と、
この振れ演算部40からの振れ量等および2階微分演算
部38からの吊り高さの2階微分値を入力してコンテナ
の質量を求める質量演算部41と、上記振れ演算部40
からの振れ量等を入力してコンテナの重心位置を求める
重心位置演算部42と、上記振れ演算部40にて得られ
た振れ量等の信号を入力して、この信号に乗っている機
械部の振動、検出器の取付部での剛性、電気的、外乱な
どの周波数が高いノイズ分を除去するためのフィルタ部
(具体的には、ローパスフィルタが用いられる)43
と、このフィルタ部43を通過した振れ量等の信号を入
力するとともに、上記吊持距離演算部37からの吊り高
さおよび上記質量演算部41からの荷物の質量並びに重
心位置演算部42からの重心位置を入力して、それぞれ
の検出値に応じた最適なゲインを上記信号に掛けるゲイ
ン部44と、このゲイン部44からの振れ量等の信号を
入力するとともに、上記吊持距離演算部37からの吊り
高さおよび上記質量演算部41からの荷物の質量並びに
重心位置演算部42からの重心位置を入力して、それぞ
れの検出値に応じた最適な位相を求めて上記信号の位相
を調節する位相調節部45と、この位相調節部45にて
位相が調節された振れ量等の各信号を、上記位置・姿勢
指令部35からの指令値に減算させてフィードバックさ
せる減算部46とが具備されている。
As shown in FIG. 6, the suspension control device 25
Is a displacement detector 31 for detecting the amount of expansion and contraction of each actuator 21 (specifically, the amount of displacement or displacement of the rod portion of the hydraulic cylinder device), and the hydraulic pressure on the piston side and rod side of each actuator 21 A pressure detector 32 (32A, 32B) for detecting the pressure generated in the chamber, and a force calculation unit (piston) for inputting the detected pressure from both pressure detectors 32 and obtaining the force generated in each actuator 21 The difference between the force generated by the hydraulic pressure on the rod side and the force generated by the hydraulic pressure on the rod side is obtained) 33, and the position of the coordinate axes (x, y, (two positive and negative directions with respect to each axis of z) and postures around the coordinate axes (rotation angles α, β,
operating device 3 for operating two positive and negative directions for γ)
4 and an operation signal (operation instruction) given by the operation device 34 to input a position instruction (x, y, and x) of a second horizontal support plate (hereinafter referred to as an end effector) 22.
z) and a position / posture command unit 35 that outputs posture commands (α, β, γ), and inputs each command from the position / posture command unit 35 to determine the amount of expansion / contraction of each actuator 21 and And an actuator expansion / contraction amount calculation unit (also referred to as an actuator length conversion unit, hereinafter referred to as an expansion / contraction amount calculation unit) 36 that is output to a drive control unit (PID control unit) 26, and a hanging height of the container (for example, an end effector and a gripping unit). A hanging distance calculating unit 37 for calculating a vertical distance from the plate body based on a rotation amount input from a rotation amount detector (not shown, but using an encoder or the like) of the drum provided on the winding drum 10; This hanging distance calculation unit 3
Input the suspension height from 7 and find its second derivative 2
The component axial force (f, in the three-dimensional coordinate axis direction (x, y, z)) generated in the attitude control body 3 by inputting the forces from the force differential calculating unit 38 and the force calculating units 33 of the actuators 21 x, f y, the torque (rotational force at f z) and the three-dimensional coordinate around) (t x, t y, also referred to as output calculation unit (output conversion section for obtaining a t z)) and 39, the output calculation unit 39 Input each axial force and each torque, and shake amount (δ x , δ y , δ z ) and shake angle (δα, δβ, δγ) in each axis direction
(Hereinafter, the shake amount and the shake angle may be collectively referred to as a shake amount, etc.)
A mass calculator 41 for inputting a shake amount from the shake calculator 40 and a second-order differential value of the suspension height from the second-order differential calculator 38 to obtain the mass of the container;
Position calculating unit 42 for obtaining the position of the center of gravity of the container by inputting the amount of shake from the robot, and the mechanical unit which receives the signal such as the amount of shake obtained by the shake calculating unit 40 and rides this signal. Filter (specifically, a low-pass filter is used) 43 for removing high-frequency noise components such as vibration of the sensor, rigidity at the mounting portion of the detector, electrical and disturbance, etc.
And a signal such as the amount of shake that has passed through the filter unit 43 is input, and the suspension height from the suspension distance calculation unit 37, the mass of the baggage from the mass calculation unit 41, and the signal from the center of gravity calculation unit 42 A gain unit 44 for inputting the position of the center of gravity and multiplying the signal by an optimum gain corresponding to each detected value, and a signal such as the amount of shake from the gain unit 44 are input. And the weight of the load from the mass calculator 41 and the position of the center of gravity from the center-of-gravity position calculator 42 are input to obtain the optimum phase according to each detected value to adjust the phase of the signal. And a subtraction unit 46 that subtracts each signal such as the amount of shake whose phase has been adjusted by the phase adjustment unit 45 from the command value from the position / posture command unit 35 and feeds back the signal. It is provided.

【0023】ここで、上記指令部、各演算部等にて行わ
れる処理内容について、詳しく説明する。まず、位置・
姿勢指令部35での処理について説明する。
Here, the details of the processing performed by the above-mentioned command section, each arithmetic section and the like will be described in detail. First, position
The processing in the posture command unit 35 will be described.

【0024】この位置・姿勢指令部35では、操作装置
34にて入力された操作信号に基づき、伸縮量演算部3
6に出力すべきエンドエフェクタ22の位置および姿勢
指令が求められる。
The position / orientation command unit 35 calculates the expansion / contraction amount based on the operation signal input by the operation device 34.
6, a position and orientation command of the end effector 22 to be output is obtained.

【0025】すなわち、操作者が、操作装置34に設け
られた、三次元座標(x,y,z)の各座標軸について
正負2方向に操作する計6個の操作ボタンおよびx,
y,zの各座標軸回りについて正負2方向に操作する計
6個の操作ボタンにより、コンテナに対する移動の指示
をエンドエフェクタ22に対して行う。例えば、x軸の
正方向の操作ボタンを押すと、その押している時間に応
じて操作量(ベクトルX;後述する)が求められ、この
操作量が伸縮量演算部36に出力される。
That is, a total of six operation buttons, x and y, provided by the operator on the operation device 34 for operating the coordinate axes of the three-dimensional coordinates (x, y, z) in two positive and negative directions.
The movement of the container is instructed to the end effector 22 by a total of six operation buttons operated in the positive and negative directions about each of the y and z coordinate axes. For example, when an operation button in the positive direction of the x-axis is pressed, an operation amount (vector X; described later) is obtained in accordance with the pressed time, and this operation amount is output to the expansion / contraction amount calculation unit 36.

【0026】次に、伸縮量演算部36においては、位置
・姿勢指令部35にて求められた操作量が入力され、こ
の操作量に応じたアクチュエータ21の伸縮量が求めら
れる。
Next, the operation amount obtained by the position / posture command unit 35 is input to the expansion / contraction amount calculation unit 36, and the expansion / contraction amount of the actuator 21 according to this operation amount is obtained.

【0027】ところで、姿勢制御体3のエンドエフェク
タ22の位置および姿勢と、アクチュエータ21の伸縮
量との関係は、下記(1)式および(2)式にて表され
る。なお、以下の説明においては、ベクトルを表す記号
として*(アスタリスク)または太文字を使用する。
The relationship between the position and attitude of the end effector 22 of the attitude control body 3 and the amount of expansion and contraction of the actuator 21 is expressed by the following equations (1) and (2). In the following description, * (asterisk) or bold characters is used as a symbol representing a vector.

【0028】下記(1)式はアクチュエータ21の伸縮
量siを示している。 (1)式中、エンドエフェクタ22の三次元座標軸上で
の位置を*p={x,y,z}Tで、三次元座標軸にお
ける各軸回りの回転姿勢を*ω={α,β,γ}T で、
これらの位置および姿勢を一緒にした操作量を*X=
{p,ω}T ={x,y,z,α,β,γ}T で表し、
またアクチュエータ21の第1水平支持板体13との連
結部(球面継手部)のベース側座標系(第1水平支持板
体側座標系)上での座標を*ai[i(=1〜6の値)
はアクチュエータの番号を示す]で、アクチュエータ2
1のエンドエフェクタ側座標系(第2水平支持板体側座
標系)での座標(ローカル座標)を*Biで表し、また
エンドエフェクタ側の座標系からベース座標系に変換す
る回転行列をRで表すもものとし、かつアクチュエータ
21の伸縮量*sについては{s1,s2,・・・s6T
で表される。
The following equation (1) indicates the amount of expansion / contraction s i of the actuator 21. In the equation (1), the position of the end effector 22 on the three-dimensional coordinate axis is represented by * p = {x, y, z} T , and the rotational attitude about each axis on the three-dimensional coordinate axis is represented by * ω = {α, β, γ} T ,
The operation amount obtained by combining these positions and postures is * X =
{P, ω} T = {x, y, z, α, β, γ} T
Also, the coordinates of the connecting portion (spherical joint portion) of the actuator 21 with the first horizontal support plate 13 on the base side coordinate system (first horizontal support plate side coordinate system) are represented by * a i [i (= 1 to 6). The value of the)
Indicates the number of the actuator].
Represents coordinates in the first end effector side coordinate system (second horizontal support plate side coordinate system) (local coordinates) * in B b i, also a rotation matrix for converting the coordinate system of the end effector side to the base coordinate system R And the amount of expansion / contraction * s of the actuator 21 is represented by {s 1 , s 2 ,... S 6 } T
It is represented by

【0029】[0029]

【数1】 例えば、x軸の正方向に操作が行われた場合、その操作
ボタンを押している間、位置・姿勢指令部35では、*
Xのxが所定割合で増加される(例えば、0.01秒当
たり、0.05mmの割合で移動される)。勿論、負方
向の操作ボタンが押されると、その値が減じられる。
(Equation 1) For example, when an operation is performed in the positive direction of the x-axis, while the operation button is being pressed, the position / posture command unit 35 outputs *
X of X is increased at a predetermined rate (for example, moved at a rate of 0.05 mm per 0.01 second). Of course, when the operation button in the negative direction is pressed, the value is reduced.

【0030】そして、この操作量(*X)が伸縮量演算
部36に入力されて、上記(2)式に基づき、各アクチ
ュエータ21における伸縮量(si)が求められる。次
に、出力演算部39について説明する。
The operation amount (* X) is input to the expansion / contraction amount calculating section 36, and the expansion / contraction amount (s i ) of each actuator 21 is obtained based on the above equation (2). Next, the output operation unit 39 will be described.

【0031】出力演算部39においては、下記(3)式
に基づき各アクチュエータ21にて発生している力(f
x,fy,fz)およびトルク(tx,ty,tz)が求めら
れる。但し、(3)式中、JTはヤコビ行列の転置行列
であり、また*Fは、{ fx,fy,fz ,tx,ty
zTを表している。
In the output calculating section 39, the force (f) generated in each actuator 21 based on the following equation (3)
x, f y, f z) and the torque (t x, t y, t z) is obtained. However, (3) where, J T denotes a transposed matrix of the Jacobian matrix, also * F is, {f x, f y, f z, t x, t y,
tzT.

【0032】[0032]

【数2】 次に、質量演算部41においては下記の演算処理が行わ
れる。
(Equation 2) Next, the mass calculation unit 41 performs the following calculation processing.

【0033】すなわち、コンテナの質量は各ワイヤ張力
の鉛直成分の和であり、姿勢制御体3の出力における鉛
直成分fzであるが、巻き上げ操作が行われた際に、巻
き上げ時の加速度の影響が含まれている。したがって、
下記(4)式により、巻き上げ加速度(sの2階微分
値)を考慮してその影響が取り除かれる。但し、(4)
式中、gは重力加速度、mはコンテナの質量である。
That is, the mass of the container is the sum of the vertical components of the respective wire tensions, and is the vertical component f z in the output of the attitude control unit 3. However, when the winding operation is performed, the effect of the acceleration at the time of winding is performed. It is included. Therefore,
According to the following equation (4), the effect is removed in consideration of the hoisting acceleration (second-order differential value of s). However, (4)
Where g is the gravitational acceleration and m is the mass of the container.

【0034】[0034]

【数3】 次に、重心位置演算部42における演算処理について説
明する。
(Equation 3) Next, calculation processing in the center-of-gravity position calculation unit 42 will be described.

【0035】図7に示すように、吊り下げ時のコンテナ
Wの重心位置Gの変化は、殆ど、長手方向にて発生する
ため、姿勢制御体3に作用するx軸回りのトルクをtx
およびその鉛直成分をfzとするとともに、コンテナW
の中心位置Cから重心位置Gまでの距離をhとすると、
下記(5)式が成立する。
As shown in FIG. 7, since the change in the position of the center of gravity G of the container W at the time of suspension mostly occurs in the longitudinal direction, the torque acting on the attitude control body 3 around the x-axis is t x
And its vertical component as f z, and the container W
Let h be the distance from the center position C to the center of gravity G of
The following equation (5) holds.

【0036】[0036]

【数4】 次に、振れ演算部40での振れ量等を求める処理につい
て説明する。
(Equation 4) Next, a description will be given of a process of obtaining a shake amount or the like in the shake calculation unit 40.

【0037】コンテナWにおける走行方向(y軸方向)
の振れについては、図7に示すように、ワイヤが平行と
なるため、単振り子と同様に姿勢制御体3に作用するy
方向の力として検出され、横行方向(x軸方向)につい
ては、図8に示すように、ワイヤが平行でないため、姿
勢制御体3に作用するx方向の力とy軸回りのトルクと
して検出され、スキュー方向(z軸方向)については、
図9に示すように、姿勢制御体3に作用するz軸回りの
トルクとして検出される。
Traveling direction in container W (y-axis direction)
As shown in FIG. 7, since the wires are parallel to each other, y acts on the posture control body 3 in the same manner as the simple pendulum.
In the transverse direction (x-axis direction), since the wires are not parallel as shown in FIG. 8, the force is detected as the x-direction force acting on the attitude control body 3 and the torque around the y-axis. , The skew direction (z-axis direction)
As shown in FIG. 9, it is detected as a torque acting on the attitude control body 3 around the z-axis.

【0038】したがって、コンテナWの各軸方向の振れ
量を(δx,δy,δz)、各軸回りの振れ角を(δα,
δβ,δγ)とすると、姿勢制御体3の出力*Fは、
{ fx,fy,fz , tx,ty,tzTおよび振れ変
換行列Aにより、下記(6)式にて表すことができる。
Therefore, the amount of deflection of the container W in each axis direction is (δ x , δ y , δ z ), and the deflection angle around each axis is (δα,
δβ, δγ), the output * F of the attitude control body 3 is
The {f x, f y, f z, t x, t y, t z} T and shake the transformation matrix A, can be represented by the following equation (6).

【0039】[0039]

【数5】 また、変換行列Aは、係数cを用いて下記(7)式にて
表すことができる。
(Equation 5) The transformation matrix A can be expressed by the following equation (7) using the coefficient c.

【0040】[0040]

【数6】 次に、荷物すなわちコンテナの吊持制御について説明す
る。
(Equation 6) Next, suspension control of a load, that is, a container will be described.

【0041】操作者が、操作装置34の操作ボタンによ
り、コンテナWを移動させたい方向に、すなわちx,
y,zの各軸方向での正負方向および x,y,zの各
軸回りの正負方向を入力すると、その操作信号に応じ
て、位置・姿勢指令部35で操作量(*X)が求められ
る。
The operator presses the operation button of the operation device 34 in the direction in which the container W is to be moved, that is, x,
When a positive / negative direction in each of the y and z axes and a positive / negative direction around each of the x, y and z axes are input, an operation amount (* X) is obtained by the position / posture command unit 35 according to the operation signal. Can be

【0042】この操作量(*X)が伸縮量演算部36に
入力されて、各アクチュエータ21での伸縮量(変位
量)が求められ、そしてこの伸縮量がアクチュエータ2
1の駆動制御部26に入力されて、エンドエフェクタ2
2の位置および姿勢についてPID制御が行われ、コン
テナWが所定位置に移動されることになる。なお、各ア
クチュエータ21の伸縮量については、変位検出器31
からの検出信号が駆動制御部26にフィードバックされ
ている。
The operation amount (* X) is input to the expansion / contraction amount calculating section 36, and the expansion / contraction amount (displacement amount) of each actuator 21 is obtained.
1 to the end effector 2
The PID control is performed for the position and orientation of No. 2 and the container W is moved to a predetermined position. The amount of expansion and contraction of each actuator 21 is determined by the displacement detector 31.
Are fed back to the drive control unit 26.

【0043】ところで、コンテナの移動操作時におい
て、コンテナWに振れが発生した場合、この吊持制御装
置25の有する振れ抑止機能により振れが減衰される。
以下、この振れ抑止機能について説明する。
When the container W is shaken during the operation of moving the container, the shake is attenuated by the shake suppression function of the suspension control device 25.
Hereinafter, the shake suppression function will be described.

【0044】コンテナWに振れが発生した場合、その振
れに基づきエンドエフェクタ22に作用する力およびト
ルクが変化するため、これらの力およびトルクが求めら
れる。
When a vibration occurs in the container W, the force and torque acting on the end effector 22 change based on the vibration, and thus these forces and torque are obtained.

【0045】すなわち、各アクチュエータ21にて発生
する力は、それぞれの力演算部33にて求められ、この
求められた力が出力演算部39に入力されて、上述した
ように、(3)式に示すようにヤコビ行列JTを用い
て、エンドエフェクタ22に作用する各軸方向(x,
y,z)での成分軸力(fx,fy,fz)および各軸回
りのトルク(tx,ty,tz)が求められる。
That is, the forces generated by the actuators 21 are obtained by the respective force calculation units 33, and the obtained forces are input to the output calculation unit 39, and as described above, the equation (3) is used. using Jacobian matrix J T as shown in, the axial direction acting on the end effector 22 (x,
y, components axial force in z) (f x, f y , f z) and the axis of the torque (t x, t y, t z) is obtained.

【0046】これらの各出力が振れ演算部40に入力さ
れて、上述したように、(6)式に基づき各軸方向での
振れ量(δx,δy,δz)および各軸回りでの振れ角
(δα,δβ,δγ)が求められる。
Each of these outputs is input to the shake calculating unit 40, and as described above, the shake amounts (δ x , δ y , δ z ) in the respective axis directions and the respective axes are calculated based on the equation (6). Are obtained (δα, δβ, δγ).

【0047】そして、これらの振れ量等の信号は、フィ
ルタ部43に入力されて、ここで、高い周波数のノイズ
分が除去される。次に、このノイズが除去された振れ量
等の信号は位相調節部45に入力されて、ここで、質量
演算部41からの質量、重心位置演算部42からの重心
位置、および吊持距離演算部37からのコンテナの吊り
高さに応じた最適なゲイン*K={ kx,ky,kz
x,ky,kz }が求められる。
The signals such as the amount of shake are input to the filter unit 43, where high-frequency noise components are removed. Next, the signal of the shake amount or the like from which the noise has been removed is input to the phase adjustment unit 45, where the mass from the mass calculation unit 41, the center of gravity position from the center of gravity calculation unit 42, and the suspension distance calculation are calculated. Optimal gain * K = {k x , k y , k z , according to the hanging height of the container from the section 37
k x , k y , k z } are obtained.

【0048】すなわち、質量が大きい場合ゲインが小さ
く設定され、または吊り高さが長い(大きい)場合に
は、振れ周期が長く、応答が遅くなるため、ゲインが大
きく設定される。
That is, when the mass is large, the gain is set small, or when the suspension height is long (large), the swing cycle is long and the response is slow, so that the gain is set large.

【0049】そして、上記ゲインが信号に掛けられて位
相調節部45に入力される。位相調節部45において
も、やはり、質量演算部41からの質量、重心位置演算
部42からの重心位置、および吊持距離演算部37から
のコンテナの吊り高さに応じて、振れの減衰が最適とな
る位相(振れ周期)に調節される。
Then, the signal is multiplied by the gain and input to the phase adjusting section 45. Also in the phase adjustment unit 45, the attenuation of the run-out is optimal according to the mass from the mass calculation unit 41, the center of gravity from the center of gravity calculation unit 42, and the hanging height of the container from the suspension distance calculation unit 37. (Vibration cycle).

【0050】すなわち、質量が大きい場合、または吊り
高さが長い(大きい)場合には、振れ周期が長いため、
位相のずれ(進める位相量)が大きく設定される。そし
て、この位相調節された信号が位置・姿勢指令部35か
らの信号に、減算部46にて減算されて、コンテナの振
れが確実に且つ迅速に減衰される。
That is, when the mass is large or the suspension height is long (large), the swing cycle is long,
A large phase shift (advancing phase amount) is set. Then, the phase-adjusted signal is subtracted from the signal from the position / posture command unit 35 by the subtraction unit 46, and the vibration of the container is reliably and quickly attenuated.

【0051】ここで、位相調節の制御について説明す
る。例えば、クレーン装置において、荷物の振れを止め
る方法としては、荷物の振れを検出して、横行台車の変
位にフィードバックさせる方法があるが、単に、検出し
た振れ量をフィードバックさせるだけでは、振れを減衰
させることはできない。
Here, the control of the phase adjustment will be described. For example, in a crane device, as a method of stopping the deflection of the load, there is a method of detecting the deflection of the load and feeding it back to the displacement of the traversing cart, but simply feeding back the detected deflection amount attenuates the deflection. I can't let that happen.

【0052】そこで、振れの1階微分値をフィードバッ
クすることが考えられる。すなわち、検出された振れ量
より位相が90度進んだ量(信号)をフィードバックさ
せれば、その振れを減衰させることができる。
Therefore, it is conceivable to feed back the first-order differential value of the shake. That is, by feeding back an amount (signal) whose phase is advanced by 90 degrees from the detected shake amount, the shake can be attenuated.

【0053】しかし、一般に、検出された振れを微分す
ると、ノイズ成分が増幅されて、横行台車の挙動が振動
的となり不安定になる場合がある。このため、ノイズを
カットするフィルタを挿入することが考えられるが、ノ
イズフィルタは位相を遅らせる性質を持つため、振れの
フィードバック制御の性能を低下させてしまうことにな
る。
However, in general, when the detected shake is differentiated, the noise component is amplified, and the behavior of the traversing carriage may become oscillating and unstable. For this reason, it is conceivable to insert a filter that cuts noise. However, since the noise filter has a property of delaying the phase, the performance of the feedback control of the shake is reduced.

【0054】したがって、位相調節部45においては、
フィルタ部43にて位相が遅れた信号を、反転させて1
80度進め、90度から位相を差し引いた量を遅らせる
ことにより、全体として、90度位相が進んだ信号を得
るようにしている。
Therefore, in the phase adjusting section 45,
The signal whose phase is delayed by the filter unit 43 is inverted to 1
By delaying an amount obtained by subtracting the phase from 90 degrees by proceeding by 80 degrees, a signal whose phase is advanced by 90 degrees is obtained as a whole.

【0055】すなわち、位置・姿勢指令部35からの信
号に、検出されたコンテナの振れ量等の信号をその位相
が90度進むように調節してフィードバックさせるよう
にしたので、コンテナの振れを確実に且つ迅速に減衰さ
せることができる。
In other words, the signal from the position / posture instructing section 35 is fed back by adjusting the detected signal such as the amount of shake of the container so that the phase is advanced by 90 degrees, so that the shake of the container is ensured. And quickly decay.

【0056】なお、振れ周期は、吊り高さ、吊持用ワイ
ヤの本数または吊り方、コンテナの質量、重心位置など
により変化するが、計測値を使用するのが好ましく、ま
たフィルタ部での遅れ時間についても、振れの周波数に
よっても変化するが、やはり計測値を使用するのが好ま
しい。
The run-out period varies depending on the height of the suspension, the number of suspension wires or the manner of suspension, the mass of the container, the position of the center of gravity, and the like. However, it is preferable to use the measured value, and the delay in the filter section. The time also changes depending on the frequency of the shake, but it is also preferable to use the measured value.

【0057】また、伸縮式アクチュエータ21に対する
指令には、エンドエフェクタ22に作用するトルクにつ
いても検出するとともに、振れ角についての信号をフィ
ードバックさせるようにしているので、コンテナの鉛直
軸心回りの振れ、すなわちねじれに対しても減衰させる
ことができる。
The command to the telescopic actuator 21 also detects the torque acting on the end effector 22 and feeds back a signal about the deflection angle. That is, it is possible to attenuate even torsion.

【0058】上述したように、クレーン装置の横行台車
に、複数本の伸縮式アクチュエータと、これらのアクチ
ュエータにより支持されるとともにコンテナの把持具を
吊持する第2水平支持板体とから構成されてなる姿勢制
御体を設けたので、各伸縮式アクチュエータの伸縮動作
により、把持具により吊持されたコンテナを、容易に且
つ迅速に、任意の姿勢にすることができる。
As described above, the trolley of the crane device comprises a plurality of telescoping actuators and the second horizontal support plate which is supported by these actuators and suspends the container gripper. Since the posture control body is provided, the container suspended by the gripper can be easily and quickly brought into an arbitrary posture by the expansion and contraction operation of each telescopic actuator.

【0059】また、上述したように、複数本の伸縮式ア
クチュエータと、これらのアクチュエータにより支持さ
れるとともにコンテナの把持具を吊持する第2水平支持
板体とから構成されてなる姿勢制御体を制御する吊持制
御装置を、第2水平支持板体の位置および姿勢を制御す
る位置・姿勢指令部の他に、各アクチュエータに発生す
る力に基づき、三次元座標における各軸力および各軸回
りのトルクを求める出力演算部、この出力演算部からの
出力に基づき各軸方向での振れ量および各軸回りの振れ
角を求める振れ演算部を設けるとともに、この振れ演算
部からの振れ量および振れ角に、コンテナの質量および
コンテナまでの吊り高さに応じたゲインを掛けるゲイン
部、並びにこのゲインが掛けられた信号に、同様に、コ
ンテナの質量およびコンテナまでの吊り高さに応じて位
相を調節する位相調節部を設けたので、従来の補助ワイ
ヤを使用する場合に比べて、コンテナの振れを容易に且
つ迅速に減衰させることができるとともに、従来のコン
テナの撮影画像を使用した場合に比べて、天候などの外
部の影響を受けることなく、確実にコンテナの振れを減
衰させることができる。
Further, as described above, the attitude control body constituted by the plurality of telescopic actuators and the second horizontal support plate supported by these actuators and suspending the holding tool of the container is provided. In addition to the position / posture command unit that controls the position and posture of the second horizontal support plate, the control unit controls the suspension control device to control each axial force in the three-dimensional coordinates and around each axis based on the force generated in each actuator. An output calculation unit for obtaining the torque of the shaft, a shake calculation unit for obtaining a shake amount in each axis direction and a shake angle around each axis based on an output from the output calculation unit, and a shake amount and a shake from the shake calculation unit. The gain section multiplies the corner by a gain according to the mass of the container and the hanging height to the container, and the signal multiplied by the gain is similarly applied to the mass and the container of the container. Since the phase adjuster that adjusts the phase according to the hanging height to the container is provided, the runout of the container can be attenuated easily and quickly compared to the case where the conventional auxiliary wire is used. As compared with the case where the captured image of the container is used, the shake of the container can be reliably attenuated without being affected by external factors such as weather.

【0060】また、コンテナの重心位置を求める重心位
置演算部を設けるとともに、この重心位置を、ゲイン部
および位相調節部に入力するようにしたので、より、確
実にコンテナの振れを減衰させることができる。
In addition, a center-of-gravity position calculating unit for obtaining the center-of-gravity position of the container is provided, and the center-of-gravity position is input to the gain unit and the phase adjusting unit, so that the vibration of the container can be more reliably attenuated. it can.

【0061】さらに、振れ演算部とゲイン部との間に、
ノイズを除去するフィルタ部を設けたので、さらに確実
にコンテナの振れを減衰させることができる。ところ
で、上記実施の形態に係る姿勢制御体においては、荷物
を直接吊持するエンドエフェクタである第2水平支持板
体を、伸縮式アクチュエータより上方に位置させるよう
にしたが、水平支持板体の位置を上下逆に配置させても
よい。すなわち、図10および図11に示すように、こ
の姿勢制御体3′においては、第1水平支持板体13の
下面に各伸縮式アクチュエータ21の基端部21aを連
結して吊持させるとともにその下端側の先端部21bに
第2水平支持板体22を連結保持させてもよい。このよ
うな構成とすることにより、横行台車(移動台車)2′
の高さを低くして、コンパクトにすることができる。
Further, between the shake calculating section and the gain section,
Since the filter unit for removing noise is provided, the shake of the container can be more reliably attenuated. By the way, in the attitude control body according to the above-described embodiment, the second horizontal support plate, which is an end effector that directly hangs the load, is positioned above the telescopic actuator. The position may be arranged upside down. That is, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, in this attitude control body 3 ′, the base end 21 a of each extendable actuator 21 is connected to and hung from the lower surface of the first horizontal support plate 13, and The second horizontal support plate 22 may be connected and held to the lower end portion 21b. With such a configuration, the traversing trolley (moving trolley) 2 ′
Can be made smaller to make it more compact.

【0062】また、上記実施の形態においては、姿勢制
御体を、6本の伸縮式アクチュエータにより構成した
が、例えば8本の伸縮式アクチュエータにより構成して
もよい。
In the above embodiment, the attitude control body is constituted by six telescopic actuators, but may be constituted by, for example, eight telescopic actuators.

【0063】この場合、図12および図13に示すよう
に、姿勢制御体51を構成する伸縮式アクチュエータ5
2の基端部52aは、矩形状に形成された第1水平支持
板体53の4隅部に一対づつ連結支持されるとともに、
各アクチュエータ52の先端部52bは、矩形状に形成
されたエンドエフェクタ側の第2水平支持板体54の各
辺の中央に連結されることになる。
In this case, as shown in FIGS. 12 and 13, the telescopic actuator 5 constituting the attitude control body 51 is used.
The two base ends 52a are connected and supported one by one at four corners of a first horizontal support plate 53 formed in a rectangular shape,
The tip 52b of each actuator 52 is connected to the center of each side of the second horizontal support plate 54 on the end effector side formed in a rectangular shape.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上のように本発明のクレーン装置の構
成によると、移動体に、複数本の伸縮式アクチュエータ
と、これらのアクチュエータにより支持されるとともに
荷物の把持具を吊持する第2水平支持板体とから構成さ
れてなる姿勢制御体を設けたので、各伸縮式アクチュエ
ータの伸縮動作により、把持具により吊持された荷物
を、容易に且つ迅速に、任意の姿勢にすることができ
る。
As described above, according to the construction of the crane apparatus of the present invention, the movable body is provided with a plurality of telescopic actuators and the second horizontal plane supported by these actuators and suspending the baggage holder. Since the posture control body composed of the support plate is provided, the luggage suspended by the gripping tool can be easily and quickly brought into an arbitrary posture by the expansion and contraction operation of each telescopic actuator. .

【0065】また、本発明のクレーン装置における荷物
の吊持制御装置の構成によると、第2水平支持板体の位
置および姿勢を制御する位置・姿勢指令部の他に、各伸
縮式アクチュエータに発生する力に基づき、三次元座標
における各座標軸力および各座標軸回りの回転力を求め
る出力演算部、この出力演算部からの出力に基づき各座
標軸方向での振れ量および各軸回りの振れ角を求める振
れ演算部を設けるとともに、この振れ演算部からの振れ
量および振れ角に、荷物の質量および荷物までの鉛直距
離に応じたゲインを掛けるゲイン部、およびこのゲイン
が掛けられた信号に、荷物の質量および荷物までの鉛直
距離に応じて位相を調節する位相調節部を設けたので、
従来の補助ワイヤを使用する場合に比べて、荷物の振れ
を容易に且つ迅速に減衰させることができるとともに、
従来の荷物の撮影画像を使用した場合に比べて、気候な
どの外部の影響を受けることなく、確実に荷物の振れを
減衰させることができる。
Further, according to the structure of the apparatus for controlling the suspension of the load in the crane apparatus of the present invention, in addition to the position / posture command section for controlling the position and the posture of the second horizontal support plate, it is generated for each telescopic actuator. An output calculating unit for calculating the coordinate axial force and the rotational force around each coordinate axis in the three-dimensional coordinates based on the force to be applied, and determining the amount of shake in each coordinate axis direction and the shake angle around each axis based on the output from the output arithmetic unit A shake calculation unit is provided, a gain unit that multiplies the shake amount and the shake angle from the shake calculation unit by a gain according to the mass of the load and the vertical distance to the load, and a signal obtained by multiplying the gain by the gain Because a phase adjustment unit that adjusts the phase according to the mass and the vertical distance to the load is provided,
Compared to the case where a conventional auxiliary wire is used, the swing of the load can be easily and quickly attenuated,
Compared to the case of using the photographed image of the conventional luggage, the swing of the luggage can be reliably attenuated without being affected by external factors such as climate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態におけるクレーン装置の要
部側面図である。
FIG. 1 is a side view of a main part of a crane device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同クレーン装置の要部正面図である。FIG. 2 is a front view of a main part of the crane device.

【図3】同クレーン装置におけるワイヤ掛けを示す斜視
図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a wire hook in the crane device.

【図4】同クレーン装置における姿勢制御体の概略構成
を示す側面図である。
FIG. 4 is a side view showing a schematic configuration of a posture control body in the crane device.

【図5】同クレーン装置における姿勢制御体の概略構成
を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of a posture control body in the crane device.

【図6】同クレーン装置の吊持制御装置の概略構成を示
すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a suspension control device of the crane device.

【図7】同クレーン装置におけるコンテナの振れ状態を
説明する概略側面図である。
FIG. 7 is a schematic side view illustrating a swing state of a container in the crane device.

【図8】同クレーン装置におけるコンテナの振れ状態を
説明する概略正面図である。
FIG. 8 is a schematic front view illustrating a swing state of a container in the crane device.

【図9】同クレーン装置におけるコンテナの振れ状態を
説明する概略平面図である。
FIG. 9 is a schematic plan view illustrating a swing state of a container in the crane device.

【図10】同実施の形態の変形例に係る姿勢制御体の概
略構成を示す側面図である。
FIG. 10 is a side view showing a schematic configuration of a posture control body according to a modification of the embodiment.

【図11】同実施の形態の変形例に係る姿勢制御体の概
略構成を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing a schematic configuration of a posture control body according to a modification of the embodiment.

【図12】本発明の他の実施の形態における姿勢制御体
の概略構成を示す側面図である。
FIG. 12 is a side view showing a schematic configuration of a posture control body according to another embodiment of the present invention.

【図13】本発明の他の実施の形態における姿勢制御体
の概略構成を示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view showing a schematic configuration of a posture control body according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水平ブーム 2 横行台車 3 姿勢制御体 4 把持装置 5 把持用板体 7 吊持用ワイヤ 13 第1水平支持板体 21 伸縮式アクチュエータ 22 第2水平支持板体 26 駆動制御部 31 変位検出器 32 圧力検出器 33 力演算部 34 操作装置 35 位置・姿勢指令部 36 アクチュエータ伸縮量演算部 37 吊持距離演算部 38 2階微分演算部 39 出力演算部 40 振れ演算部 41 質量演算部 42 重心位置演算部 43 フィルタ部 44 ゲイン部 45 位相調節部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Horizontal boom 2 Traversing carriage 3 Attitude control body 4 Grasping device 5 Grasping plate 7 Hanging wire 13 First horizontal support plate 21 Telescopic actuator 22 Second horizontal support plate 26 Drive control unit 31 Displacement detector 32 Pressure detector 33 Force calculation unit 34 Operating device 35 Position / posture command unit 36 Actuator expansion / contraction amount calculation unit 37 Hanging distance calculation unit 38 Second-order differentiation calculation unit 39 Output calculation unit 40 Shake calculation unit 41 Mass calculation unit 42 Center of gravity calculation Unit 43 filter unit 44 gain unit 45 phase adjustment unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 秀治 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 村上 修 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 森井 俊明 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 Fターム(参考) 3F004 EA24 KB01 3F203 AA06 CA02 CC02 DA08 EC08 3F204 BA04 DA02 EA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shuji Miyake 1-7-89 Minami Kohoku, Suminoe-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Hitachi Zosen Corporation (72) Inventor Osamu Murakami 1-chome, Minami-Kohoku, Suminoe-ku, Osaka-shi, Osaka No. 7-89 Hitachi Zosen Corporation (72) Inventor Toshiaki Morii 1-89 Minami Kohoku, Suminoe-ku, Osaka City, Osaka Prefecture F-term in Hitachi Zosen Corporation 3F004 EA24 KB01 3F203 AA06 CA02 CC02 DA08 EC08 3F204 BA04 DA02 EA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水平部材に移動自在に設けられた移動体
に、姿勢制御体を設けるとともに、この姿勢制御体に、
4本の索体を介して荷物の把持具を吊持させ、 かつ上記姿勢制御体を、移動体側に保持された第1支持
板体と、この第1支持板体に複数本の伸縮式アクチュエ
ータを介して設けられた第2支持板体とから構成すると
ともに、この第2支持板体に上記4本の索体を巻き取る
ための巻取装置を配置したことを特徴とするクレーン装
置。
An attitude control body is provided on a movable body movably provided on a horizontal member.
A first support plate that holds a baggage holding tool via four ropes and holds the attitude control body on the moving body side; and a plurality of telescopic actuators mounted on the first support plate. And a second support plate provided through the first support plate, and a winding device for winding the four ropes is disposed on the second support plate.
【請求項2】吊持用水平部材に移動自在に設けられた移
動台車に、複数本の伸縮式アクチュエータと、この伸縮
式アクチュエータにより姿勢が制御されるとともに荷物
の把持具を索体を介して吊持する吊持用板体とからなる
姿勢制御体が設けられたクレーン装置の上記姿勢制御体
を制御するための吊持制御装置であって、 操作装置からの操作信号を入力して、姿勢制御体におけ
る吊持用板体の位置および姿勢指令を求める位置・姿勢
指令部と、 この位置・姿勢指令部からの各指令を入力して上記姿勢
制御体における各伸縮式アクチュエータの伸縮量を求め
るとともにこの伸縮量を各伸縮式アクチュエータの制御
部に受け渡すアクチュエータ伸縮量演算部と、 上記把持具を吊持する索体の繰出し量を検出して吊持用
板体に対する把持具までの鉛直距離を求める吊持距離演
算部と、 上記各伸縮式アクチュエータにおける発生力を求める力
演算部と、 この力演算部からの力を入力して吊持用板体に作用する
三次元座標における各座標軸力および各座標軸回りの回
転力を求める出力演算部と、 この出力演算部からの各軸力および各回転力を入力して
各座標軸での振れ量および各座標軸回りでの振れ角を求
める振れ演算部と、 上記振れ演算部からの振れ量、振れ角および上記吊持距
離演算部からの鉛直距離の2階微分値を入力して荷物の
質量を演算する質量演算部と、 上記振れ演算部からの振れ量および振れ角の信号を入力
するとともに、この入力信号に上記質量演算部からの質
量および吊持距離演算部からの鉛直距離に応じたゲイン
を掛けるゲイン部と、 このゲイン部からの信号を入力するとともに、この入力
信号の位相を、上記質量演算部からの質量および吊持距
離演算部からの鉛直距離に応じて調節した後、この位相
が調節された信号を、上記位置・姿勢指令部からの信号
にフィードバックさせる位相調節部とを具備させたこと
を特徴とするクレーン装置における荷物の吊持制御装
置。
2. A plurality of telescopic actuators, a posture of which is controlled by the telescopic actuators, and a luggage grasping tool attached to a movable carriage movably provided on the horizontal member for suspension via a cord. A suspension control device for controlling the posture control body of a crane device provided with a posture control body comprising a suspension plate body to be suspended, comprising: an operation signal input from an operation device; A position / posture command unit for obtaining a position and posture command of the suspension plate body in the control body; and inputting each command from the position / posture command unit to obtain an expansion / contraction amount of each telescopic actuator in the posture control body. And an actuator expansion / contraction amount calculation unit that transfers the expansion / contraction amount to the control unit of each telescopic actuator. A suspension distance calculation unit for obtaining a direct distance, a force calculation unit for obtaining a force generated in each of the telescopic actuators, and a force in the three-dimensional coordinates acting on the plate for suspension by inputting a force from the force calculation unit. An output calculation unit for calculating the coordinate axial force and the rotational force around each coordinate axis; and a shake for obtaining the shake amount on each coordinate axis and the shake angle around each coordinate axis by inputting each axial force and each rotational force from the output calculation unit. A calculation unit; a mass calculation unit that calculates the mass of the baggage by inputting a shake amount and a shake angle from the shake calculation unit and a second-order differential value of the vertical distance from the hanging distance calculation unit; And a gain unit for multiplying the input signal by a gain according to the mass from the mass calculation unit and the vertical distance from the suspension distance calculation unit, and a gain unit from the gain unit. Turn on signal At the same time, after adjusting the phase of this input signal according to the mass from the mass calculation unit and the vertical distance from the suspension distance calculation unit, the signal whose phase has been adjusted is transmitted from the position / posture command unit. And a phase adjuster for feeding back the signal to the crane device.
【請求項3】振れ演算部からの振れ量および振れ角を入
力して荷物の重心位置を演算する重心位置演算部を具備
するとともに、この重心位置演算部にて求められた重心
位置をゲイン部および位相調節部に入力して、ゲインお
よび位相の調節を行うことを特徴とする請求項2に記載
のクレーン装置における荷物の吊持制御装置。
3. A center of gravity calculation unit for calculating the position of the center of gravity of the baggage by inputting a shake amount and a shake angle from the shake calculation unit, and a gain unit for calculating the position of the center of gravity determined by the center of gravity calculation unit. 3. The apparatus according to claim 2, wherein the gain and the phase are adjusted by inputting the gain and the phase to the phase adjuster. 4.
【請求項4】振れ演算部とゲイン部との間に、ノイズを
除去するフィルタ部を設けたことを特徴とする請求項2
または3に記載のクレーン装置における荷物の吊持制御
装置。
4. A filter unit for removing noise is provided between the shake calculating unit and the gain unit.
Or the suspension control device for cargo in the crane device according to item 3.
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