JP2005187209A - クレーンの手動運転時振れ止め制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】事前に運転パターンが決められていない手動運転の際に、走行体の加減速に伴う吊荷の振れを確実に止めることができ、オペレータに熟練が要求されず且つその負担を大幅に軽減し得、又、適用範囲を広げられるクレーンの手動運転時振れ止め制御方法を提供する。
【解決手段】オペレータのコントローラ操作により加速指令が出力された時点で、吊荷の振れが加速完了時に消失するよう加速を二段階で行うための第一段加速開始時から第二段加速開始時までの加速時間Ｔ１を演算して二段階加速を行った後、等速運転に移行し、コントローラ操作により停止指令が出力された時点で、吊荷の振れが減速完了時に消失するよう減速を二段階で行うための第一段減速開始時から第二段減速開始時までの減速時間Ｔ２を演算して二段階減速を行って停止する二段階加減速による振れ止め機能を、オペレータが任意に無効にできるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、クレーンの手動運転時振れ止め制御方法に関するものである。

一般に、図１０に示す如く、吊荷１がワイヤロープ２を介して巻上げ下げ可能に吊り下げられた走行体３を走行させ、吊荷１の搬送を行うようにしたクレーン４においては、走行体３の加減速時に吊荷１が慣性の作用によって振れを生じてしまい、荷役作業に支障を来たす虞があるため、各種の振れ止め制御が提案されているが、その中で二段階加減速によるクレーン４の振れ止め制御が知られており、既に実用化されている。

前記二段階加減速によるクレーン４の振れ止め制御は、走行体３が走行する際に生じる振れを、ロープ長Ｌ、振れ角θの単振り子でモデル化し、その周期性を利用することにより、第一段目の加速（減速）で生じた振動成分を第二段目の加速（減速）で相殺するようにしたものである。

図１１は二段階加減速によるクレーン４の振れ止め制御を行った場合の走行体３の速度変化を、横軸に時間、縦軸に速度を取って示す線図、図１２は従来のクレーン４の自動運転時における振れ止め制御の手順を図１１の線図と対応させて示すフローチャートであり、従来においては、先ず、図１１のＩで示すポイント即ち吊荷１が吊り下げられた走行体３の停止状態から、その時点でのロープ長Ｌに基づいて、加速開始時に生じる吊荷１の振れが加速完了時に消失するよう加速を二段階で行うための第一段加速開始時から第二段加速開始時までの加速時間Ｔ１と、減速開始時に生じる吊荷１の振れが減速完了時に消失するよう減速を二段階で行うための第一段減速開始時から第二段減速開始時までの減速時間Ｔ２と、予め設定されている停止地点で走行体３を停止させるための減速開始タイミングとを演算し（図１２のステップＳ１参照）、続いて、自動運転作業指令を出力し（図１２のステップＳ２参照）、前記加速時間Ｔ１に基づいて走行体３の二段階加速を行った（図１２のステップＳ３参照）後、図１２のＩＩで示すポイントで等速運転に移行し（図１２のステップＳ４参照）、図１１のＩＩＩで示すポイント即ち前記減速開始タイミングに到達した時点で、前記減速時間Ｔ２に基づいて二段階減速を行い（図１２のステップＳ５参照）、図１１のＩＶで示すポイントで走行体３を停止させる（図１２のステップＳ６’参照）ようにしたものである。

尚、前述の如きクレーン４の振れ止め制御に関連するものとしては、例えば、特許文献１，２がある。
特開平５−２７０７８６号公報 特開平９−３０１６７７号公報

ところで、例えば、ゴミ焼却設備においては、ゴミ運搬車からゴミピット内に投入されて山になったゴミを所望の場所に運搬してゴミの高さを均一にしたり、或いはゴミの質を均一にするためのばら撒き作業を、走行体３から開閉自在なグラブバケットを吊荷１として吊り下げてなるバケットクレーン等によって行っているが、この時、オペレータの判断による手動運転を行う必要がある。

ここで、仮にグラブバケットを振らせながら巻上げ作業を行うと、巻上げドラムにワイヤロープ２が乱巻されるという不具合が発生する虞があり、慎重な振れ止め操作が要求される。

しかしながら、図１２に示されるような従来の振れ止め制御方法では、事前に運転パターンが決められている自動運転を行うことしかできず、前述の如きオペレータの判断による手動運転には適用できないため、振れ止め操作はオペレータが行わざるを得ず、熟練を要すると共に、オペレータの負担が大きくなるという欠点を有しており、又、自動運転しか行えないことから、適用範囲がきわめて狭く限定されてしまうという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、事前に運転パターンが決められていない手動運転の際に、走行体の加減速に伴う吊荷の振れを確実に止めることができ、オペレータに熟練が要求されず且つその負担を大幅に軽減し得、又、適用範囲を広げることができるクレーンの手動運転時振れ止め制御方法を提供しようとするものである。

本発明は、吊荷が吊り下げられた走行体の停止状態からオペレータのコントローラ操作により加速指令が出力された時点で、加速開始時に生じる吊荷の振れが加速完了時に消失するよう加速を二段階で行うための第一段加速開始時から第二段加速開始時までの加速時間を演算し、該加速時間に基づいて走行体の二段階加速を行った後、等速運転に移行し、オペレータのコントローラ操作により停止指令が出力された時点で、減速開始時に生じる吊荷の振れが減速完了時に消失するよう減速を二段階で行うための第一段減速開始時から第二段減速開始時までの減速時間を演算し、該減速時間に基づいて二段階減速を行い走行体を停止させるようにした二段階加減速による振れ止め機能を、オペレータが任意に無効にできるようにしたことを特徴とするクレーンの手動運転時振れ止め制御方法、に係るものである。

また、二段階加速中にオペレータによるコントローラ操作が行われた場合は、振れ止め機能を無効とし、二段階加速を中止することができる。

また、二段階減速中にオペレータによるコントローラ操作が行われた場合は、振れ止め機能を無効とし、二段階減速を中止することができる。

また、二段階加減速による振れ止め機能を解除できるようにした手動解除装置を備え、二段階加速中はオペレータによるコントローラ操作を無効とし、手動解除装置を無効とした場合は振れ止め機能を無効にして、二段階加速を中止することができる。

また、二段階減速中はオペレータによるコントローラ操作を無効とし、手動解除装置を無効にした場合は振れ止め機能を無効にして、二段階減速を中止することができる。

また、前記手動解除装置はコントローラに備えられる切替スイッチとすることができる。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

吊荷が吊り下げられた走行体は、任意の地点からオペレータのコントローラ操作による加速指令の出力により、演算された加速時間に基づいて二段階加速が行われ、振れを生じることなく等速運転に移行し、オペレータのコントローラ操作による停止指令の出力により、演算された減速時間に基づいて二段階減速が行われ、振れを生じることなく所望の地点で停止する。

この結果、事前に運転パターンが決められていない手動運転にあまり慣れていないオペレータであっても、吊荷の振れ止めを全く意識せずに走行体を加減速させて任意の地点から所望の地点へ移動させ停止させることが可能となり、オペレータの負担が少なくて済み、又、例えば、走行体の停止地点がさまざまに変化するゴミ焼却設備におけるばら撒き作業等にも適用可能となる。

前記クレーンの手動運転時振れ止め制御方法においては、二段階加速中にオペレータによるコントローラ操作が行われた場合、振れ止め機能を無効とし、二段階加速を中止するようにしたり、二段階減速中にオペレータによるコントローラ操作が行われた場合、振れ止め機能を無効とし、二段階減速を中止することは望ましく、このようにすると、振れ止め運転途中で任意の操作に移行することもでき、手動運転の自由度を更に広げることが可能となる。

また、二段階加減速による振れ止め機能を解除できるようにした手動解除装置を備え、二段階加速中はオペレータによるコントローラ操作を無効とし、手動解除装置を無効とした場合は振れ止め機能を無効にして、二段階加速を中止するようにしたり、二段階減速中はオペレータによるコントローラ操作を無効とし、手動解除装置を無効にした場合は振れ止め機能を無効にして、二段階減速を中止することは望ましく、このようにすると、振れ止め運転途中ではコントローラ操作が無効であるために、コントローラを不意に動かして振れ止めを解除してしまうことが防止でき、また、等速運転時にはコントローラの操作で更なる二段階加速、二段階減速を行うことができるので手動運転の自由度を更に広げることが可能となる。

また、前記コントローラに切替スイッチによる手動解除装置を備えると、運転の操作性を高めることができる。

本発明のクレーンの手動運転時振れ止め制御方法によれば、事前に運転パターンが決められていない手動運転の際に、走行体の加減速に伴う吊荷の振れを確実に止めることができ、オペレータに熟練が要求されず且つその負担を大幅に軽減し得、又、適用範囲を広げることができるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明にかかるクレーンの手動運転時における振れ止め制御を実施する形態の一例の手順を図１１の線図と対応させて示すフローチャートであって、先ず、吊荷１が吊り下げられた走行体３の停止状態（図１１のＩで示すポイントに対応）から、図１のステップＳ２Ａに示す如くオペレータのコントローラ操作により加速指令が出力された時点で、その時点でのロープ長Ｌに基づいて、図１のステップＳ１Ａに示す如く加速開始時に生じる吊荷１の振れが加速完了時に消失するよう加速を二段階で行うための第一段加速開始時から第二段加速開始時までの加速時間Ｔ１を演算し、該加速時間Ｔ１に基づいて図１のステップＳ３に示す如く走行体３の二段階加速を行った後、図１のステップＳ４に示す如く等速運転に移行し（図１１のＩＩで示すポイントに対応）、図１のステップＳ２Ｃに示す如くオペレータのコントローラ操作により停止指令が出力された時点（図１１のＩＩＩで示すポイントに対応）で、その時点でのロープ長Ｌに基づいて、図１のステップＳ１Ｂに示す如く減速開始時に生じる吊荷１の振れが減速完了時に消失するよう減速を二段階で行うための第一段減速開始時から第二段減速開始時までの減速時間Ｔ２を演算し、該減速時間Ｔ２に基づいて図１のステップＳ５に示す如く二段階減速を行い、図１のステップＳ６に示す如く走行体３を停止させる（図１１のＩＶで示すポイントに対応）ようにしたものである。

本図示例においては、図１のステップＳ３からステップＳ４の間、即ち加速が開始され等速運転に移行するまでの間（図１１のＩで示すポイントからＩＩで示すポイントの間に対応）に、図１のステップＳ２Ｂに示す如くオペレータによるコントローラ操作が行われたか否かの判定を行い、二段階加速中にオペレータによるコントローラ操作が行われた場合は、図１のステップＳ７に示す如く振れ止め機能を無効とする切替えを行って二段階加速を中止する一方、図１のステップＳ５からステップＳ６の間、即ち減速が開始され停止するまでの間（図１１のＩＩＩで示すポイントからＩＶで示すポイントの間に対応）に、図１のステップＳ２Ｄに示す如くオペレータによるコントローラ操作が行われたか否かの判定を行い、二段階減速中にオペレータによるコントローラ操作が行われた場合は、図１のステップＳ７に示す如く振れ止め機能を無効とする切替えを行って二段階減速を中止するようにしてある。

即ち、上記形態では、二段階加速中又は二段階減速中にコントローラによる加速又は減速の操作が行われると、振れ止め機能が自動的に解除されるように制御回路の切替えが行われるようになっている。

次に、上記図示例の作用を説明する。

吊荷１が吊り下げられた走行体３は、任意の地点（図１１のＩで示すポイントに対応）から、図１のステップＳ２Ａに示すオペレータのコントローラ操作による加速指令の出力により、図１のステップＳ１Ａで演算された加速時間Ｔ１に基づいて図１のステップＳ３に示す如く二段階加速が行われ、振れを生じることなく図１のステップＳ４に示す如く等速運転に移行し（図１１のＩＩで示すポイントに対応）、図１のステップＳ２Ｃに示すオペレータのコントローラ操作による停止指令の出力（図１１のＩＩＩで示すポイントに対応）により、図１のステップＳ１Ｂで演算された減速時間Ｔ２に基づいて図１のステップＳ５に示す如く二段階減速が行われ、振れを生じることなく図１のステップＳ６に示す如く所望の地点で停止する（図１１のＩＶで示すポイントに対応）。

この結果、事前に運転パターンが決められていない手動運転にあまり慣れていないオペレータであっても、吊荷１の振れ止めを全く意識せずに走行体３を加減速させて任意の地点から所望の地点へ移動させ停止させることが可能となり、オペレータの負担が少なくて済み、又、例えば、走行体３の停止地点がさまざまに変化するゴミ焼却設備におけるばら撒き作業等にも適用可能となる。

又、上記においては、図１のステップＳ３からステップＳ４の間、即ち加速が開始され等速運転に移行するまでの間（図１１のＩで示すポイントからＩＩで示すポイントの間に対応）に、図１のステップＳ２Ｂに示す如くオペレータによるコントローラ操作が行われたか否かの判定を行い、二段階加速中にオペレータによるコントローラ操作が行われた場合、図１のステップＳ７に示す如く振れ止め機能を無効とし、二段階加速を中止する一方、図１のステップＳ５からステップＳ６の間、即ち減速が開始され停止するまでの間（図１１のＩＩＩで示すポイントからＩＶで示すポイントの間に対応）に、図１のステップＳ２Ｄに示す如くオペレータによるコントローラ操作が行われたか否かの判定を行い、二段階減速中にオペレータによるコントローラ操作が行われた場合、図１のステップＳ７に示す如く振れ止め機能を無効とし、二段階減速を中止するようにしてあるため、振れ止め運転途中で任意の操作に移行することもでき、手動運転の自由度を更に広げることが可能となる。

図２〜図９は本発明にかかるクレーンの手動運転時における振れ止め制御を実施する形態の他の例を示したもので、二段階加減速による振れ止め機能をオペレータが任意に解除できるようにした手動解除装置を備えた場合を示している。

即ち、図３では、台座５に対して傾動可能に備えた操作レバー６によってクレーンの走行方向等を指令するようにしたコントローラ７において、前記操作レバー６の先端に、矢印方向に出没が可能な切替スイッチ８ａからなる手動解除装置８を設けている。前記切替スイッチ８ａは図３に示す飛び出した状態（Ａ）では振れ止めが有効となっており、この状態から切替スイッチ８ａを（Ｂ）のように押込むと振れ止めが解除されて無効の状態に保持されるようになっている。切替スイッチ８ａから手を放すと、切替スイッチ８ａが飛び出して振れ止めが有効の状態（Ａ）に復帰するようになっている。

一方、図４では、クレーンの走行方向等を指令するための操作ボタン９を備えているコントローラ１０において、矢印方向に回転が可能な切替スイッチ８ｂからなる手動解除装置８を設けた場合を示している。切替スイッチ８ｂは振れ止めが有効の状態（Ａ）と無効の状態（Ｂ）とに切替えられるようになっている。

図３、図４の手動解除装置８を備えて行う加速時の操作の流れを図５に示している。即ち、前記切替スイッチ８ａ，８ｂを振れ止め有効（Ａ）の状態にてクレーンをスタートさせると、振れ止め加速中がランプ等によって表示され、この振れ止め加速中は前記コントローラ７，１０の操作レバー６及び操作ボタン９による操作は無効となる。従って、２段階加速が行われることにより、振れ止めが成功し目標速度での等速運転が行われる。このように、振れ止め加速中は、前記コントローラ７，１０による操作は無効であるが、振れ止め加速中に切替スイッチ８ａ，８ｂを振れ止め無効（Ｂ）の状態に切替えると、振れ止めは無効になるのコントローラ７，１０による通常の手動モードでの操作が可能になる。

又、図６に示すように、前記切替スイッチ８ａを振れ止め無効（Ｂ）にした状態でクレーンをスタートさせると、前記コントローラ７，１０による通常手動モードの操作となる。

次に、等速運転時における操作の流れを図７に示している。即ち、切替スイッチ８ａが振れ止め有効（Ａ）の状態で等速運転している状態からオペレータがコントローラ７，１０の操作で減速・停止を指令すると、振れ止め減速中をランプ等で表示し、図８に破線１１で示すように二段階減速が行われ、前記コントローラ７，１０による操作は無効となる。従って二段階減速による振れ止めが成功してクレーンの停止又は目標速度での等速運転が行われる。

又、前記切替スイッチ８ａが振れ止め有効（Ａ）の状態で等速運転している状態からオペレータがコントローラ７，１０の操作で加速操作を指令すると、図５の加速時の振れ止め有効（Ａ）のクレーンスタートの状態に戻り、図８に破線１２で示すように二段階加速が行われて、前記コントローラ７，１０による操作は無効となる。従って二段階加速による振れ止めが成功してクレーンの目標速度での等速運転が行われる。

又、図９に示す如く、二段階減速が行われた後に等速運転している状態においても、オペレータがコントローラ７，１０の操作で減速又は加速操作を指令した場合には、この時点において破線１１で示す二段階減速、或いは破線１２で示す二段階加速を行うことができ、このときコントローラ７，１０による操作は無効となる。

次に、上記手動解除装置８を備えた形態における作用を図２を参照して説明する。

図１のステップＳ３からステップＳ４の間、即ち加速が開始され等速運転に移行するまでの間（図１１のＩで示すポイントからＩＩで示すポイントの間に対応）は、図２に示す如く、コントローラ７，１０による操作は無効（Ｘ）になっていて振れ止め機能が作用している。更に、この間は手動解除装置８を無効（Ｂ）にする操作が行われたか否かがステップＳ２Ｅで判定されており、二段階加速中に手動解除装置８を無効（Ｂ）にする操作が行われた場合には図２のステップＳ７に示す如く振れ止め機能を無効とし、二段階加速を中止するように制御される。一方、図１のステップＳ５からステップＳ６の間、即ち減速が開始され停止するまでの間（図１１のＩＩＩで示すポイントからＩＶで示すポイントの間に対応）にも、図２に示す如く、コントローラ７，１０による操作は無効（Ｘ）になっていて振れ止め機能が作用しており、更にこの間は手動解除装置８を無効（Ｂ）に切替える操作が行われたか否かがステップＳ２Ｈで判断されており、二段階加速中に手動解除装置８を無効（Ｂ）にする操作が行われた場合には図２のステップＳ７に示す如く振れ止め機能を無効とし、二段階加速を中止すように制御される。手動解除装置８を無効（Ｂ）にした場合は、振れ止め運転途中で任意の手動操作に移行することができ、手動運転の自由度を更に広げることが可能となる。

更に、図１に示すステップＳ４の等速運転後のステップＳ２Ｃに示すように、オペレータのコントローラ７，１０の操作により停止指令を出力するようにしていることに代えて、図２に示す如く、コントローラ７，１０による加速操作の有無を判断するステップＳ２Ｆと、コントローラ７，１０による減速操作の有無を判断するステップＳ２Ｇを備えて、前記ステップＳ４の等速運転後において、図８、図９に示ように振れ止めによる二段階減速１１又は二段階加速１２を行えるようにしている。

この結果、事前に運転パターンが決められていない手動運転にあまり慣れていないオペレータであっても、吊荷１の振れ止めを全く意識せずに走行体３を加減速させて任意の地点から所望の地点へ移動して停止させることが可能となり、オペレータに熟練が要求されず且つその負担を大幅に軽減し得、又、適用範囲を広げることができ、例えば、走行体３の停止地点がさまざまに変化するゴミ焼却設備におけるばら撒き作業等にも適用可能となる。

尚、本発明のクレーンの手動運転時振れ止め制御方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明にかかるクレーンの手動運転時における振れ止め制御を実施する形態の一例の手順を図１１の線図と対応させて示すフローチャートである。 本発明にかかるクレーンの手動運転時における振れ止め制御を実施する形態の他の例の手順を図１１の線図と対応させて示すフローチャートである。 台座に対して傾動可能な操作レバーを備えたコントローラの例を示す斜視図である。 操作ボタンを備えたコントローラの例を示す正面図である。 手動解除装置を備えて行われる加速時の操作の流れを示すブロック図である。 切替スイッチを振れ止め無効にした状態でクレーンをスタートさせたときに通常手動モードの操作となることを示すブロック図である。 手動解除装置を備えて行われる等速運転時における操作の流れを示すブロック図である。 二段階加速の後に等速運転している状態から減速・停止或いは加速を指令した場合における制御を示す線図である。 二段階減速の後に等速運転している状態から減速・停止或いは加速を指令した場合における制御を示す線図である。 吊荷が巻上げ下げ可能に吊り下げられた走行体を有するクレーンの概略図である。 二段階加減速によるクレーンの振れ止め制御を行った場合の走行体の速度変化を、横軸に時間、縦軸に速度を取って示す線図である。 従来のクレーンの自動運転時における振れ止め制御の手順を図１１の線図と対応させて示すフローチャートである。

符号の説明

１ 吊荷
２ ワイヤロープ
３ 走行体
４ クレーン
７，１０ コントローラ
８ 手動解除装置
８ａ，８ｂ 切替スイッチ
Ｔ１ 加速時間
Ｔ２ 減速時間

Claims (6)

1. 吊荷が吊り下げられた走行体の停止状態からオペレータのコントローラ操作により加速指令が出力された時点で、加速開始時に生じる吊荷の振れが加速完了時に消失するよう加速を二段階で行うための第一段加速開始時から第二段加速開始時までの加速時間を演算し、該加速時間に基づいて走行体の二段階加速を行った後、等速運転に移行し、オペレータのコントローラ操作により停止指令が出力された時点で、減速開始時に生じる吊荷の振れが減速完了時に消失するよう減速を二段階で行うための第一段減速開始時から第二段減速開始時までの減速時間を演算し、該減速時間に基づいて二段階減速を行い走行体を停止させるようにした二段階加減速による振れ止め機能を、オペレータが任意に無効にできるようにしたことを特徴とするクレーンの手動運転時振れ止め制御方法。
2. 二段階加速中にオペレータによるコントローラ操作が行われた場合、振れ止め機能を無効とし、二段階加速を中止するようにした請求項１記載のクレーンの手動運転時振れ止め制御方法。
3. 二段階減速中にオペレータによるコントローラ操作が行われた場合、振れ止め機能を無効とし、二段階減速を中止するようにした請求項１又は２記載のクレーンの手動運転時振れ止め制御方法。
4. 二段階加減速による振れ止め機能を解除できるようにした手動解除装置を備え、二段階加速中はオペレータによるコントローラ操作を無効とし、手動解除装置を無効とした場合は振れ止め機能を無効にして、二段階加速を中止するようにした請求項１記載のクレーンの手動運転時振れ止め制御方法。
5. 二段階減速中はオペレータによるコントローラ操作を無効とし、手動解除装置を無効にした場合は振れ止め機能を無効にして、二段階減速を中止するようにした請求項４記載のクレーンの手動運転時振れ止め制御方法。
6. 前記手動解除装置がコントローラに備えられる切替スイッチである請求項４又は５記載のクレーンの手動運転時振れ止め制御方法。
   

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