JP2002241079A - クレーンの積み付け制御方法および積み付け制御装置 - Google Patents

クレーンの積み付け制御方法および積み付け制御装置

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JP2002241079A
JP2002241079A JP2001036015A JP2001036015A JP2002241079A JP 2002241079 A JP2002241079 A JP 2002241079A JP 2001036015 A JP2001036015 A JP 2001036015A JP 2001036015 A JP2001036015 A JP 2001036015A JP 2002241079 A JP2002241079 A JP 2002241079A
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hanging
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displacement
crane
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Koji Uchida
浩二 内田
Noriaki Miyata
紀明 宮田
Kanji Obata
寛治 小幡
Tadaaki Monzen
唯明 門前
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    • B66C13/46Position indicators for suspended loads or for crane elements

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吊ロープのトロリ位置が機体変形、動揺で変
動する場合および、吊ロープ系が単振子と見なせない場
合にも高い精度で着床させることが可能であり、かつ着
床に要する時間を短縮することが可能なクレーンの積み
付け制御方法および積み付け制御装置を提供すること。 【解決手段】 吊具の水平位置の周期的変位を予測し、
周期的変位の振幅が最大になる時点で、前記吊具または
該吊具に把持された吊荷(吊コンテナCa)が積み付け
目標位置(対象コンテナCb)上に着床するように前記
吊具の降下速度を制御し、吊具または吊荷の着床を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、クレーンの積み
付け制御方法および積み付け制御装置に関し、より詳細
には、クレーンの吊具を目標とする位置へ位置決めし、
着床し、または吊具に把持された吊荷を目標とする位置
へ位置決めして積み付けるクレーンの積み付け制御方法
および積み付け制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】コンテナの段積みを行う荷役用のクレー
ン(コンテナトランスファークレーン。以後はトランス
ファークレーンと称す)がその典型である、吊具あるい
は、吊具に把持された吊荷をあらかじめ定められた目標
に対して位置決めし、吊具または吊荷を着床、積み付け
するクレーンは、クレーン機体の梁に沿って水平方向に
移動するトロリ(横行トロリ)を有し、吊荷を支持する
吊具が横行トロリより吊ロープによって吊り下げられ、
トロリ上またはクレーン上の適宜場所に搭載された巻上
装置によって吊ロープを巻き上げ、繰り出しすることに
より、吊具が昇降する。
【0003】吊具あるいは、吊具に把持された吊荷をあ
らかじめ定められた目標に対して位置決めし、吊具また
は吊荷を着床、積み付けする場合、着床、積み付けされ
た時に、吊具あるいは吊荷と目標位置に水平ずれがない
ように制御する必要がある。この種の着床制御を行う技
術としては、特開平10−120362号公報に示され
ているようなものがある。
【0004】特開平10−120362号公報に示され
ている着床制御装置は、吊荷の水平方向の刻々の振れ量
を検出器によって計測し、振れ量の時間変化によって演
算した吊荷の振れ速度を用いて、吊荷の水平運動が単振
子における正弦波的運動であるとの仮定のもとで将来の
水平位置を予測演算する。そのようにして演算した吊具
の将来位置が、目標位置に合致すると予測されるタイミ
ングに合わせて吊具の下降速度を制御し、吊荷が正しく
目標位置に到達するよう制御を行うものである。
【0005】前記した、特開平10−120362号公
報に示されている着床制御装置は吊荷の将来の水平位置
を予測するモデルとして、吊点が固定されている単振子
を想定している。また、特開平10−120362号公
報に示されている着床制御においては、着床制御を行っ
ている間、トロリは一定の位置にあり、吊荷の水平方向
位置制御には関与しないものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
10−120362号公報に示されている着床制御にお
けるロープと吊荷からなる系を単振子モデルで近似する
方法は、クレーン機体の剛性が十分に高く、トロリ上の
ロープ吊点が実質的に固定されていると見なされる場合
には問題ないが、クレーン機体の剛性が低く、トロリ上
のロープ支持点を固定点と見なせない場合には、吊荷と
ロープ系の運動を単純な単振子モデルで近似すると、将
来の吊荷位置予測値に大きい誤差を生じ、着床時の吊荷
と下方の荷の水平方向相対位置に許容できないズレを生
ずる。対象のクレーンが高い脚を持つ門型クレーンであ
る場合やタイヤ走行式クレーンの場合には、脚構造の変
形や、タイヤ変形によって生ずるトロリ位置の変化が大
きく無視できない。
【0007】さらに、吊荷を支持するロープには、傾斜
を付けて配置した補助ロープ等を付加して吊荷に水平方
向の力を与えて振れ止めの効果を得るように構成してい
るものがあり、単純な単振子のモデルを想定した場合、
吊荷の位置予測に大きい誤差を生ずる場合がある。
【0008】また、特開平10−120362号公報に
示されている着床制御においては、トロリ位置、即ち吊
荷を支持するロープ支点位置を固定したまま、吊荷の水
平方向位置が目標位置に対して許容範囲になる時点に合
致するよう吊荷の降下タイミングを制御しているが、ト
ロリ位置と着床の目標となる地上のコンテナ位置の間に
大きい水平方向偏差がある場合には、トロリの位置補正
を併せて行う必要がある。しかし、トロリ位置補正に伴
う新たな吊具の水平運動が発生し、前記した吊具の将来
位置予測に影響を与えることとなり、結果として着床制
御に要する時間が長くなる場合がある。
【0009】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、機体の構造の剛性が低いクレー
ンやタイヤ走行クレーンの様に、吊ロープのトロリ位置
が機体変形、動揺で変動する場合および、吊ロープ系が
単振子と見なせない場合にも高い精度で着床させること
が可能であり、かつ着床に要する時間を短縮することが
可能な着床、積み付け制御を実現することを目的として
おり、高効率のクレーン自動化と、クレーン運転者の労
力軽減を通じて荷役効率の向上を図ることができる着
床、積み付け制御方法および積み付け制御装置を提供す
るものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に係るクレーンの積み付け制御方法は、
水平方向に移動するトロリと、前記トロリより吊ロープ
によって吊り下げられ、巻上装置による前記吊ロープの
巻き上げ、繰り出しにより昇降する吊具とを有するクレ
ーンの積み付け制御方法において、前記吊具の水平位置
の周期的変位を予測し、前記周期的変位の振幅が最大に
なる時点で、前記吊具または該吊具に把持された吊荷が
積み付け目標位置上に着床するように前記吊具の降下速
度を制御し、吊具または吊荷の着床を行うことを特徴と
する。
【0011】この発明によれば、吊具にコンテナを吊下
げた状態での吊具の横振れを予測し、吊具の水平位置の
周期的変位の振幅が最大になる時点、すなわち、吊具の
振れ速度がゼロになる吊具横振れ最大時点で着床を行
う。
【0012】また、請求項2に係るクレーンの積み付け
制御方法は、水平方向に移動するトロリと、前記トロリ
より吊ロープによって吊り下げられ、巻上装置による前
記吊ロープの巻き上げ、繰り出しにより昇降する吊具と
を有するクレーンの積み付け制御方法において、前記吊
具の水平位置の周期的変位を予測し、前記周期的変位の
最大振幅相当分だけ、積み付け目標位置に対して偏倚し
た位置をトロリ停止位置として前記トロリを位置決め停
止させる吊荷位置制御工程と、前記予測による吊具の水
平位置の周期的変位の振幅が最大になる時点で、前記吊
具または該吊具に把持された吊荷が積み付け目標位置上
に着床するように前記吊具の降下速度を制御し、吊具ま
たは吊荷の着床を行う吊荷降下速度制御工程と、を有し
ていることを特徴とする。
【0013】この発明によれば、吊具にコンテナを吊下
げた状態での吊具の横振れを予測し、吊具の水平位置の
周期的変位の振幅が最大になる時点、すなわち、吊具の
振れ速度がゼロになる吊具横振れ最大時点で着床を行
う。また、予測される着床時の前記吊具の横振れ量だけ
目標コンテナに対して偏倚した位置をトロリ停止位置と
してトロリを位置決め停止させることにより、上下のコ
ンテナの水平ずれが許容値内に収まる。
【0014】また、請求項3に係るクレーンの積み付け
制御方法は、請求項1または2に記載のクレーンの積み
付け制御方法において、トロリの移動位置、トロリの移
動速度、吊具水平位置変位量、吊具水平位置変位速度、
トロリ速度指令、吊具の巻き高さ、吊荷重等を検出また
は算出し、これらのうちの少なくとも一つあるいは組合
わせに対して、クレーンの構造、トロリ駆動機械および
制御、吊ロープ等の吊荷の水平位置変位に関与する要素
のうちの少なくとも一つあるいは組合わせより成るシミ
ュレーションモデルによって前記吊具の水平位置変位を
予測演算することを特徴とする。
【0015】この発明によれば、吊具の水平位置変位の
予測演算を、クレーンの構造、トロリ駆動機械および制
御、吊ロープ等の吊荷の水平位置変位に関与する要素の
うちの少なくとも一つあるいは組合わせより成るシミュ
レーションモデルによって行うので、上下のコンテナの
水平ずれを許容値内におさめた適切な着床を、クレーン
運転者の労力を要することなく、効率よく行える。
【0016】また、請求項4に係るクレーンの積み付け
制御装置は、水平方向に移動するトロリと、前記トロリ
より吊りロープによって吊り下げられ、巻上装置による
前記吊ロープの巻き上げ、繰り出しにより昇降する吊具
とを有するクレーンの積み付け制御装置において、前記
吊具の水平位置の周期的変位を予測し、前記周期的変位
の振幅が最大になる時点で、前記吊具または該吊具に把
持された吊荷が積み付け目標位置上に着床するよう、前
記吊具の降下速度を制御し、吊具または吊荷の着床を行
うことを特徴とする。
【0017】この発明によれば、吊具にコンテナを吊下
げた状態での吊具の横振れを予測し、吊具の振れ速度が
ゼロになる吊具横振れ最大時点で着床が行われるから、
横振れがなくなることを待つことなく適切な着床が行わ
れる。
【0018】また、請求項5に係るクレーンの積み付け
制御装置は、水平方向に移動するトロリと、前記トロリ
より吊ロープによって吊り下げられ、巻上装置による前
記吊ロープの巻き上げ、繰り出しにより昇降する吊具と
を有するクレーンの積み付け制御装置において、前記吊
具の水平位置の周期的変位を予測し、前記周期的変位の
最大振幅相当分だけ、積み付け目標位置に対して偏倚し
た位置をトロリ停止位置として前記トロリを位置決め停
止させる吊荷位置制御手段と、前記予測による吊具の水
平位置の周期的変位の振幅が最大になる時点で、前記吊
具または該吊具に把持された吊荷が積み付け目標位置上
に着床するように前記吊具の降下速度を制御し、吊具ま
たは該吊具に把持された吊荷の着床を行う吊荷降下速度
制御手段と、を有していることを特徴とする。
【0019】この発明によれば、吊具にコンテナを吊下
げた状態での吊具の横振れを予測し、吊具の水平位置の
周期的変位の振幅が最大になる時点、すなわち、吊具の
振れ速度がゼロになる吊具横振れ最大時点で着床を行
う。また、予測される着床時の前記吊具の横振れ量だけ
目標コンテナに対して偏倚した位置をトロリ停止位置と
してトロリを位置決め停止させることにより、上下のコ
ンテナの水平ずれが許容値内に収まる。
【0020】また、請求項6に係るクレーンの積み付け
制御装置は、請求項4または5に記載のクレーンの積み
付け制御装置において、トロリの移動位置、トロリの移
動速度、吊具水平位置変位量、吊具水平位置変位速度、
トロリ速度指令、吊具の巻き高さ、吊荷重等を検出また
は算出し、これらのうちの少なくとも一つあるいは組合
わせに対して、クレーンの構造、トロリ駆動機械および
制御、吊ロープ等吊荷の水平位置変位に関与する要素の
うち少なくとも一つあるいは組合わせより成るシミュレ
ーションモデルによって前記吊具の水平位置変位を予測
演算する予測演算手段を備えたことを特徴とする。
【0021】この発明によれば、吊具の水平位置変位の
予測演算を、クレーンの構造、トロリ駆動機械および制
御、吊ロープ等の吊荷の水平位置変位に関与する要素の
うちの少なくとも一つあるいは組合わせより成るシミュ
レーションモデルによって行うので、上下のコンテナの
水平ずれを許容値内におさめた適切な着床を、クレーン
運転者の労力を要することなく、効率よく行える。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるクレーン
の積み付け制御方法および積み付け制御装置について、
〔本発明の概略〕、〔本実施の形態〕の順に、添付の図
を参照して詳細に説明する。
【0023】〔本発明の概略〕本発明のクレーンの積み
付け制御方法および積み付け制御装置は、水平方向に移
動するトロリと、トロリより吊ロープによって吊り下げ
られ、巻上装置による吊ロープの巻き上げ、繰り出しに
より昇降する吊具とを有しており、吊具または吊荷の着
床を行う際に、吊具の水平位置の周期的変位を予測し、
周期的変位の振幅が最大になる時点で、吊具または該吊
具に把持された吊荷が積み付け目標位置上に着床するよ
うに吊具の降下速度を制御するものである。
【0024】ここで、本発明の実施の形態に先立って、
コンテナヤードにおいてトランスファークレーンによ
り、コンテナヤード地上の所定位置に積み付けられたコ
ンテナ(以後対象コンテナと呼ぶ)上に吊具に把持され
たコンテナ(以後吊コンテナまたは吊荷と呼ぶ)を積み
付ける場合を例に取って、本発明の概略を説明する。
【0025】トランスファークレーンは、水平方向に移
動するトロリと、該トロリより吊りロープによって吊り
下げられ、トロリに搭載された巻上装置による吊りロー
プの巻き上げ、繰り出しにより昇降する吊具とを有す
る。
【0026】以下の説明は、吊具を所定位置に積み込ま
れたコンテナ上に着床する運転においても、また吊コン
テナをコンテナ積み付け場所の所定位置に積み付ける運
転にも適用できる。さらに、以下の説明において吊具に
関する記述は、特記しない限り吊具がコンテナあるいは
吊荷を把持している場合、把持していない場合にかかわ
らず適用されるものとする。同様に、吊コンテナまたは
吊荷に関する記述は、特記しない限り吊具がコンテナあ
るいは吊荷を把持していない場合にも適用されるものと
する。
【0027】この発明によるクレーンの積み付け制御方
法においては、吊コンテナの現在の水平位置変位(横振
れ)と水平位置変位速度(横振れ速度)、トロリ位置、
同移動速度、吊コンテナ高さ、同下降速度等を刻々計測
し、それら計測値に対して該クレーンの構造(走行タイ
ヤを含む)、トロリ駆動機械装置の挙動、および吊りロ
ープ(振れ止め補助ロープを含む)の挙動等の吊コンテ
ナの水平位置変位に関与する要素の動的挙動をモデル化
したシミュレーションモデルによって吊コンテナの将来
の水平位置予測演算を行う。
【0028】前述した吊コンテナの水平方向位置変位と
水平方向位置変位速度等の計測値によって行う前記予測
演算により、吊コンテナの水平方向位置変位が、あらか
じめ設定した振幅へ到達するに要する現時点からの所要
時間を演算する。併せて、積み付け目標振幅における吊
コンテナと対象コンテナの水平位置ズレを予測演算し、
それが許容以上であれば、水平位置ズレを減少させるよ
うにトロリ位置を移動させる。トロリの移動方向、移動
速度、加速度等は、前記クレーンの構造(走行タイヤを
含む)、トロリ駆動機械装置の挙動、および吊りロープ
(振れ止め補助ロープを含む)等の動的挙動のモデルに
よって演算する。
【0029】一方、刻々の吊コンテナの対象コンテナへ
の高さ方向位置ズレと吊コンテナ降下速度を計測し、そ
れら計測値に基いて吊コンテナが対象コンテナ上に着床
する時間を予測する予測演算手段を持ち、前記積み付け
目標振幅への到達に要する現時点からの所要時間予測値
と吊コンテナが対象コンテナ上に着床する予測時間が一
致するように、吊コンテナの降下速度と同速度を変化さ
せるタイミングを制御する。
【0030】上述した吊コンテナの水平位置予測演算の
結果は周期的な水平運動であるが、周期的な水平位置変
位のどのような振幅状態において対象コンテナ上に着床
させるかは着床時の吊コンテナと対象コンテナ間の相対
位置ズレ精度に関係する。通常は振幅0の時点か振幅最
大の時点において吊コンテナと対象コンテナの水平位置
が合致するように着床制御を行う。
【0031】図1は吊コンテナを対象コンテナ上に両者
の水平位置を合致させて着床する制御を行うにあたり、
水平位置の合致の検知を振幅0で行う場合と、振幅最大
で行う場合を説明する図であって、曲線51は吊コンテ
ナの振動的な水平運動の振幅の変化を示す。同図の52
は現在時刻を示し、53は当該水平運動の振幅が最大と
なる時点に対応し、54は同振幅最小の時点に対応す
る。また、S51は現時点から最小振幅になるまでの時
間を、S52は現時点から最大振幅になるまでの時間を
それぞれ示している。
【0032】同図のS53は吊コンテナの水平運動振幅
が0である場合の対象コンテナ位置と吊コンテナ位置の
ズレを示し、S54は同最大振幅である場合に対応する
対象コンテナ位置と吊コンテナ位置のズレを示す。すな
わち、水平位置合致を検知する振幅を0に設定した場合
にはS53相当分の吊ロープ支持点位置の調整を必要と
し、同最大振幅に設定した場合にはS54相当分の吊ロ
ープ支持点位置の調整を必要とすることを示す。
【0033】以上に記述したクレーンの積み付け制御方
法および積み付け制御装置の動作を図2および図3を参
照して説明する。本発明のクレーンの積み付け制御方法
および積み付け制御装置は、 1)現在の計測データとクレーン挙動の動的モデルによ
る吊コンテナの水平方向位置の予測演算 2)あらかじめ設定した積み付け目標振幅において吊コ
ンテナと対象コンテナの水平方向位置ズレを許容値内と
するトロリ位置制御 3)現在の吊コンテナ高さ位置と降下速度から着床時刻
の予測演算 4)吊コンテナ水平位置予測から、積み付け目標振幅到
達時点で、吊コンテナを対象コンテナ上に着床させるた
めの吊コンテナ下降タイミングと速度の制御と言う4種
類の演算および制御要素から構成される。
【0034】上述1)の吊コンテナ水平位置予測および
3)の着床時刻予測は、刻々の計測データにより常時行
われる。同2)および4)の制御は吊コンテナが対象コ
ンテナに向かって降下中の適当時期に行われ、2)を行
った後4)を行う。
【0035】図2は上述の要素2)の動作の説明であ
る。図2では積み付け目標振幅を最大振幅とした場合を
とって、トロリの位置制御の動作を示すものである。同
図においてS61は吊コンテナの水平方向位置の周期的
変位の振幅の最大値であり、前記した吊コンテナ水平方
向位置予測演算により得たものである。同図のS62は
振動的でない吊コンテナと対象コンテナの水平位置ズレ
である。従って必要なトロリ移動量はS61とS62の
差である。
【0036】ところで、トロリを前記移動量移動する
と、吊コンテナには新たな振れ(水平位置変位)が発生
し、それに伴い新たな位置ズレを発生する。トロリ位置
制御要素は、内部にクレーンの動的挙動モデルおよびト
ロリ移動制御のモデルが組み込まれており、これらモデ
ルによりトロリ移動に伴う吊コンテナ水平位置予測のシ
ミュレーションを行い、新たな吊コンテナの振れを予測
に対してトロリが適切な位置に移動するよう、トロリ駆
動制御に対する速度設定を補正する。
【0037】図3は吊コンテナの降下タイミング、降下
速度を制御して、吊コンテナを対象コンテナに対して許
容水平位置ズレΔDで着床させる制御の動作を説明する
ものである。なお同図は、最大振幅において吊コンテナ
を対象コンテナに着床する時点における水平位置の合致
検知を行う場合を示す。
【0038】同図のTsは現在時点の吊コンテナ高さ位
置計測値、降下速度計測値から予測した、吊コンテナが
対象コンテナ上へ着床するまでの時間である。Ts後の
時刻では前記の吊コンテナ水平位置予測演算データによ
って、吊コンテナの水平位置変動は最大振幅にならな
い。従って吊コンテナが着床するまでに遅延させる時間
ΔTを設定し、この時間ΔTだけ着床時刻を遅延させる
ことで許容着床タイミング誤差ΔAの間に着床するよう
に降下速度を設定し、巻き上装置に出力する演算を行
う。
【0039】なお、許容着床タイミング誤差ΔAは、吊
コンテナを対象コンテナ上に積み付ける場合の許容水平
方向ズレΔDと吊コンテナの振動的な水平方向位置変化
状態から決定されるものである。
【0040】吊コンテナの水平位置予測演算、最大振幅
への到達時間演算および着床所要時間演算は吊コンテナ
位置、同移動速度、吊コンテナ高さ方向位置および降下
速度の計測値およびクレーンの動的挙動モデルによって
刻々行われており、その結果により吊コンテナ降下タイ
ミングと同速度を変化させる制御を行うことにより、吊
コンテナを対象コンテナ上に許容の水平位置ズレ内で積
み付ける制御を実現する。
【0041】この制御によれば、クレーン機体の変形
や、振れ止め用補助ロープ等影響を反映した高精度の積
み付けが可能になり、且つトロリ位置の制御によって吊
コンテナと対象コンテナの位置合わせを行うことによ
り、吊ロープの振動周期に影響されずに積み付けに要す
る時間を短縮できる。
【0042】また、このコンテナクレーンの積み付け制
御において、吊コンテナの水平位置変位の最大振幅に対
して吊コンテナを対象コンテナに着床する時点における
水平位置の合致検知を行うこととすると、着床時の上下
コンテナの水平位置精度をさらに高めることができる。
【0043】すなわち、吊コンテナの水平運動は正弦波
に近い運動であるから、最大振幅の位相付近において、
水平方向速度が0か0に近い。このため、吊コンテナの
水平方向位置予測演算の誤差、着床までの巻き下げ時間
予測演算の誤差、または巻き下げ制御の誤差等により生
ずる最大振幅に達するタイミングと吊コンテナの着床タ
イミングの間に生ずる誤差の影響は、両コンテナの水平
位置合致検知を最大振幅で行う場合に最小になる。すな
わち、吊コンテナの水平位置変位の振幅の最大値におい
て両コンテナの水平位置合致を検知するようにすると、
他の振幅にした場合より吊コンテナと対象コンテナ間の
水平方向位置ズレを減少させることができる。
【0044】以上に記述した、吊コンテナの水平位置予
測演算、吊コンテナ水平位置変位振幅が最大となる時間
演算、着床所要時間が最大振幅への到達時間と等しくす
る吊コンテナ降下タイミングと降下速度の制御および、
トロリ位置を移動して最大振幅において吊コンテナと対
象コンテナの水平位置を合致させる制御は、これらのう
ちの少なくとも一つあるいは組合わせによって行うこと
ができる。
【0045】上述の説明は、クレーン梁上をトロリが水
平移動する場合を例に行ったが、吊荷のロープ支持点が
クレーン機体上に固定されており、クレーン機体が移動
する形態のクレーンについても採用できることは言うま
でもない。この場合は、移動するトロリに代わってクレ
ーン機体が移動することにより、トロリが移動する場合
と同様な効果を発揮することができる。
【0046】また、上述の説明は、コンテナ荷役クレー
ンへの適用を例に取って説明したが、他の荷物を荷役す
るクレーンにおいても、荷物を積み付ける位置が与えら
れ、吊荷と既に積まれた荷との位置関係を計測できる様
に配置された場合にも同様に適用できる。
【0047】〔実施の形態〕次に、この発明による積み
付け制御方法および積み付け制御装置をトランスファー
クレーンに適用した場合を一実施の形態として説明す
る。図4は、本実施の形態のトランスファークレーンの
全体構成図である。このトランスファークレーンは、コ
ンテナを段積みするタイヤ式橋形クレーンであり、タイ
ヤ式走行装置11によって無軌道面上を走行する門形の
クレーン走行機体10を有している。クレーン走行機体
10の水平な上部梁12には上部梁12に沿って水平方
向に移動する横行トロリ13が設けられている。
【0048】横行トロリ13には巻上装置14が搭載さ
れており、巻上装置14が巻き上げ、繰り出しを行う吊
りロープ15によってコンテナ用の吊具(スプレッダ)
16が吊り下げられている。吊具16は吊り荷であるコ
ンテナCaを係脱可能に保持することができる。
【0049】図5、図6は、上述のトランスファークレ
ーンの駆動制御系およびこの発明によるクレーンの位置
制御装置の一つの実施の形態を示されている。トランス
ファークレーンは、横行トロリ13を横行駆動するトロ
リ台車横行モータ20およびこのモータに連結されたロ
ータリエンコーダ等により構成されたトロリ位置検出器
24と、巻上装置14を駆動する巻きモータ22および
このモータに連結されたロータリエンコーダ等により構
成された巻高さ検出器26とを有している。
【0050】また、トランスファークレーンには横行ト
ロリ13と吊具16との水平面方向の相対位置(横振
れ)を検出する吊具位置検出装置25が設けられてい
る。吊具位置検出装置25は、横行トロリ13に固定配
置されて吊具16に設けられた撮像ターゲットである吊
具目標マーカ25Bを撮影するCCDカメラ25Aを含
み(図4参照)、CCDカメラ25Aの撮像データ(吊
具目標マーカ検出画像信号)より横行トロリ13に対す
る吊具16の水平面方向の相対位置(横振れ)を検出す
る。
【0051】トロリ台車横行モータ20、巻きモータ2
2は、各々、トロリモータ駆動装置21、巻きモータ駆
動装置23による電力制御により駆動制御され、これら
駆動装置21、23は、クレーン制御装置30より各
々、トロリ速度指令信号、巻下げ速度指令信号を与えら
れる。
【0052】クレーン制御装置30は、吊具16の横振
れを予測演算する予測計算器31と、吊荷位置制御器3
2と、着床時間計算器33と、巻下げ遅延時間決定器3
4と、巻下げ速度決定器35とを有している。
【0053】予測計算器31は、トロリ位置検出器24
により検出されるトロリ位置、このトロリ位置の信号を
微分器36によって微分することにより得られるトロリ
速度、吊具位置検出装置25により検出される吊具16
(吊コンテナ)の振れ変位、振れ変位の信号を微分器3
7によって微分することにより得られる振れ速度、吊荷
位置制御器32が出力するトロリ速度指令を入力し、こ
れを変数として吊具16にコンテナCaを吊下げた状態
での吊具16の水平位置変化(横振れ)を予測演算す
る。
【0054】ここで、図7を参照して、予測計算器31
の構成例を具体的に説明する。図7において31と付番
した破線で囲まれた部分が図5および図6に記載された
予測計算器31の内部構成を示す。図7に示す予測計算
器31の入力信号および出力信号は図5および図6に示
す同計算器31のそれに対応する。
【0055】また、図7において、予測計算器31はシ
ミュレーション初期値設定部31−1、トランスファー
クレーン構造、トロリ駆動、吊ロープ系モデル31−2
(以後クレーン挙動モデルと呼ぶ)、シミュレーション
結果の振れピーク振幅検出部31−3(以後振れピーク
検出部と呼ぶ)および吊具位置制御モデル31−4から
構成される。
【0056】クレーン挙動モデル31−2はトロリ速度
設定に対応して、各種検出器より入力されたトロリ位
置、同速度、吊具水平変位(振れ)、同変位速度(振れ
速度)等の計測値を初期値として吊荷の水平方向変位等
をシミュレーションによって演算するため、クレーンの
構造、機械装置、吊ロープ等の挙動をモデル化したもの
である。
【0057】吊具位置制御モデル31−4はクレーン制
御装置30に含まれる吊荷位置制御器32の挙動をシミ
ュレーションするモデルであり、同モデル31−4に含
まれるゲイン定数K1およびK2は図5のK1(38)
およびK2(39)に等しい。
【0058】クレーン挙動モデル31−2と吊具位置制
御モデル31−4とを組み合わせて、前記トロリ位置等
の検出信号を初期値としてトロリ速度を制御する場合に
吊荷(コンテナ)の位置変位、同位置変位の速度および
トロリ位置の予測シミュレーションを行う。この予測シ
ミュレーションの結果は、前記初期値を得た時点から以
降の必要な時間、少なくとも予測吊荷(コンテナ)位置
が最大振幅に達するまでの期間の予測吊荷(コンテナ)
位置の時系列データである。また、他のシミュレーショ
ン結果は、前記した期間のトロリ位置変化である。
【0059】振れピーク検出部31−3は前記シミュレ
ーションの結果である予測吊荷(コンテナ)位置の時系
列データから最大振幅を検出し、出力する。この出力と
シミュレーション結果であるトロリ位置の差を取り、ク
レーン制御装置30に含まれる吊荷位置制御器32に対
する吊荷(コンテナ)位置目標値とする。即ちシミュレ
ーション結果によるトロリ位置予測値に、同じくシミュ
レーションによって得られた最大振幅値相当分ずらした
値を吊荷位置制御器32の設定値とする。
【0060】このような操作は、図2において、必要ト
ロリ移動量を(S62−S61)のように演算している
ことに相当し、吊荷位置制御器32は、トロリ上の吊ロ
ープ支持点の位置を最大振幅相当分ズレた位置に移動す
るよう制御する。
【0061】吊荷位置制御器32は、上述の吊荷位置目
標値と、吊具位置検出装置25により検出される吊具1
6(吊荷)の振れ変位および振れ速度を入力し、位置決
め制御ゲイン設定器38による位置決め制御ゲインK1
のもとに、横行トロリ(吊荷)13の移動完了の停止位
置が上述の吊荷位置目標値に一致するように、吊荷位置
決め制御演算を行い、振れ止め制御設定器39による振
れ止め制御ゲインK2のもとに、振れ速度が小さくなる
よう、振れ止め制御演算を行い、トロリ速度指令をトロ
リモータ駆動装置21へ出力する。
【0062】着床時間計算器33は、巻高さ検出器26
によって検出される巻高さと、これを微分器40によっ
て微分することにより得られる巻下げ速度より、吊荷位
置制御完了時点より着床時までの時間(着床時間)Ts
を計算する。
【0063】巻下げ遅延時間決定器34は、予測計算器
31より予測吊具位置の時系列データを入力すると共
に、着床時間計算器33より着床時間Tsを入力し、こ
れらデータより、図3に示されているように、吊コンテ
ナCaの水平方向位置変位(横振れ)が最大振幅になる
時点で吊コンテナCaが対象コンテナCb上に着床する
よう吊荷下降遅延時間ΔTを決定する。
【0064】巻下げ速度決定器35は、吊荷降下遅延時
間ΔTに基づいて降下速度(減速特性)を決定し、巻下
げ速度指令を巻きモータ駆動装置23へ出力する。減速
特性は吊荷降下遅延時間ΔTに相関する減速係数によっ
て設定され、巻下げ速度制御工程では、着床時の規定降
下速度(ゼロに近い極低速)まで減速を行う。
【0065】つぎに、上述の構成によるクレーン制御装
置30によって行うコンテナの段積み作業について説明
する。まず、吊具16に吊りコンテナCaを吊下げた状
態での吊具16の水平方向位置変位(横振れ)を予測計
算器31によって予測演算する。次いで吊荷位置制御工
程として、予測される着床時の吊具16の水平方向位置
変位(横振れ量)S51だけ目標コンテナCbに対して
偏倚した位置を吊荷位置目標値(トロリ停止位置)とし
て吊荷位置制御器32によって横行トロリ13を位置決
め停止させる。また、この吊荷位置制御区間では、位置
決め制御に併せて振れ止め制御も行われる。
【0066】吊荷位置制御が完了し、横行トロリ13が
停止すると、つぎに、巻下げ速度制御工程が開始され
る。巻下げ速度制御工程では、吊具16の降下速度の減
速制御が行われ、吊荷位置制御完了時点(図3の現在時
刻)より、着床時間計算器33によって計算された着床
時間Tsと巻下げ遅延時間決定器34によって決定され
た巻下げ遅延時間ΔTが経過した後、規定の着床降下速
度にて吊りコンテナCaが目標コンテナCb上に着床す
る。
【0067】この着床タイミングは、吊荷降下遅延時間
ΔTをもって着床時における吊具16の水平方向位置変
位(横振れ)が最大振幅になる時点で、吊具16の吊り
コンテナCaが目標コンテナ上に着床する。着床時、上
下コンテナ水平位置合致検出を最大振幅で行う場合は、
吊具16の横振れが最大になる時点での横振れ速度はゼ
ロであるから、吊りコンテナCaは横振れ速度ゼロをも
って着床する。これにより、着床時の横振れがなくなる
ことを待つことなく、上下のコンテナの水平ずれを許容
値内におさめた適切な着床がクレーン運転者の労力を要
することなく、効率よく行われる。
【0068】なお、上述の実施の形態では、トロリ位
置、トロリ速度、振れ変位、振れ速度、トロリ速度指令
によって吊具16の横振れを予測演算したが、この予測
演算は、更に、巻高さの情報や吊荷重の情報も加味し
て、より一層、精度の高い予測演算を行うこともでき
る。
【0069】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明によるクレーンの積み付け制御方法および積み付け制
御装置によれば、吊具にコンテナを吊下げた状態での吊
具の横振れを予測し、吊具の振れ速度がゼロになる吊具
横振れ最大時点で着床が行われるから、横振れがなくな
ることを待つことなく適切な着床が行われる。また、予
測される着床時の前記吊具の横振れ量だけ目標コンテナ
に対して偏倚した位置をトロリ停止位置としてトロリを
位置決め停止させることにより、上下のコンテナの水平
ずれを許容値内におさめた適切な着床を、クレーン運転
者の労力を要することなく、効率よく行うことができ、
コンテナの段積みの自動化を図ることができる。
【0070】換言すれば、この発明によれば、機体の構
造の剛性が低いクレーンやタイヤ走行クレーンの様に、
吊ロープのトロリ位置が機体変形、動揺で変動する場合
および、吊ロープ系が単振子と見なせない場合にも高い
精度で着床させることが可能であり、かつ着床に要する
時間を短縮することが可能な着床、積み付け制御を実現
することができる。したがって、高効率のクレーン自動
化と、クレーン運転者の労力軽減を通じて荷役効率の向
上を図ることができる着床、積み付け制御方法および積
み付け制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による積み付け制御装置に関する着床
時の水平位置合致検出を説明図である。
【図2】この発明による積み付け制御装置に関する吊荷
位置目標の演算についての説明図である。
【図3】この発明による積み付け制御装置に関する吊荷
下降速度および下降タイミング制御についての説明図で
ある。
【図4】この発明による積み付け制御装置が適用される
コンテナクレーンの全体構成を示す斜視図である。
【図5】この発明による積み付け制御装置の吊具位置制
御系のブロック図である。
【図6】この発明による積み付け制御装置の吊荷巻下げ
速度制御系のブロック図である。
【図7】この発明による積み付け制御装置における、予
測計算器の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
10 クレーン走行機体 13 横行トロリ 14 巻上装置 15 吊りロープ 16 吊具 20 トロリ台車横行モータ 22 巻きモータ 24 トロリ位置検出器 25 吊具位置検出器 26 巻高さ検出器 30 クレーン制御装置 31 予測計算器 32 吊荷位置制御器 33 着床時間計算器 34 巻下げ遅延時間決定器 35 巻下げ速度決定器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年8月29日(2001.8.2
9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
フロントページの続き (72)発明者 小幡 寛治 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱 重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 門前 唯明 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱 重工業株式会社広島研究所内 Fターム(参考) 3F204 AA03 BA04 CA01 DA02 DA08 DB02 DB03 DD01 DD12 DD19

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水平方向に移動するトロリと、前記トロ
    リより吊ロープによって吊り下げられ、巻上装置による
    前記吊ロープの巻き上げ、繰り出しにより昇降する吊具
    とを有するクレーンの積み付け制御方法において、 前記吊具の水平位置の周期的変位を予測し、前記周期的
    変位の振幅が最大になる時点で、前記吊具または該吊具
    に把持された吊荷が積み付け目標位置上に着床するよう
    に前記吊具の降下速度を制御し、吊具または吊荷の着床
    を行うことを特徴とするクレーンの積み付け制御方法。
  2. 【請求項2】 水平方向に移動するトロリと、前記トロ
    リより吊ロープによって吊り下げられ、巻上装置による
    前記吊ロープの巻き上げ、繰り出しにより昇降する吊具
    とを有するクレーンの積み付け制御方法において、 前記吊具の水平位置の周期的変位を予測し、前記周期的
    変位の最大振幅相当分だけ、積み付け目標位置に対して
    偏倚した位置をトロリ停止位置として前記トロリを位置
    決め停止させる吊荷位置制御工程と、 前記予測による吊具の水平位置の周期的変位の振幅が最
    大になる時点で、前記吊具または該吊具に把持された吊
    荷が積み付け目標位置上に着床するように前記吊具の降
    下速度を制御し、吊具または吊荷の着床を行う吊荷降下
    速度制御工程と、 を有していることを特徴とするクレーンの積み付け制御
    方法。
  3. 【請求項3】 トロリの移動位置、トロリの移動速度、
    吊具水平位置変位量、吊具水平位置変位速度、トロリ速
    度指令、吊具の巻き高さ、吊荷重等を検出または算出
    し、 これらのうちの少なくとも一つあるいは組合わせに対し
    て、クレーンの構造、トロリ駆動機械および制御、吊ロ
    ープ等の吊荷の水平位置変位に関与する要素のうちの少
    なくとも一つあるいは組合わせより成るシミュレーショ
    ンモデルによって前記吊具の水平位置変位を予測演算す
    ることを特徴とする請求項1または2に記載のクレーン
    の積み付け制御方法。
  4. 【請求項4】 水平方向に移動するトロリと、前記トロ
    リより吊りロープによって吊り下げられ、巻上装置によ
    る前記吊ロープの巻き上げ、繰り出しにより昇降する吊
    具とを有するクレーンの積み付け制御装置において、 前記吊具の水平位置の周期的変位を予測し、前記周期的
    変位の振幅が最大になる時点で、前記吊具または該吊具
    に把持された吊荷が積み付け目標位置上に着床するよ
    う、前記吊具の降下速度を制御し、吊具または吊荷の着
    床を行うことを特徴とするクレーンの積み付け制御装
    置。
  5. 【請求項5】 水平方向に移動するトロリと、前記トロ
    リより吊ロープによって吊り下げられ、巻上装置による
    前記吊ロープの巻き上げ、繰り出しにより昇降する吊具
    とを有するクレーンの積み付け制御装置において、 前記吊具の水平位置の周期的変位を予測し、前記周期的
    変位の最大振幅相当分だけ、積み付け目標位置に対して
    偏倚した位置をトロリ停止位置として前記トロリを位置
    決め停止させる吊荷位置制御手段と、 前記予測による吊具の水平位置の周期的変位の振幅が最
    大になる時点で、前記吊具または該吊具に把持された吊
    荷が積み付け目標位置上に着床するように前記吊具の降
    下速度を制御し、吊具または該吊具に把持された吊荷の
    着床を行う吊荷降下速度制御手段と、 を有していることを特徴とするクレーンの積み付け制御
    装置。
  6. 【請求項6】 トロリの移動位置、トロリの移動速度、
    吊具水平位置変位量、吊具水平位置変位速度、トロリ速
    度指令、吊具の巻き高さ、吊荷重等を検出または算出
    し、 これらのうちの少なくとも一つあるいは組合わせに対し
    て、クレーンの構造、トロリ駆動機械および制御、吊ロ
    ープ等吊荷の水平位置変位に関与する要素のうち少なく
    とも一つあるいは組合わせより成るシミュレーションモ
    デルによって前記吊具の水平位置変位を予測演算する予
    測演算手段を備えたことを特徴とする請求項4または5
    に記載のクレーンの積み付け制御装置。
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