JP2007254082A - Method for automatically loading-exchanging hanging load hung to hanging load rope by crane or bagger by hanging load oscillation damping device and track setting device - Google Patents

Method for automatically loading-exchanging hanging load hung to hanging load rope by crane or bagger by hanging load oscillation damping device and track setting device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform loading-exchanging of so called teach-in operation for a crane or a bagger, especially a port movement crane in a method for loading-exchanging a hanging load hung to a hanging load rope of the crane or the bagger attached with a turning device, a derricking device and a winding up device. <P>SOLUTION: A control device of computer control having the track setting device, an obstacle monitoring device and status control device with front control is provided. A working space is determined by selecting two points, one of the two points is determined as a target point by designating a direction using a manual lever, and a target speed is specified for the turning device and the derricking device by a manual lever signal. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、吊り荷の揺動を減衰するコンピューター制御のコントロール装置及び軌道設定装置を有し、クレーン又はバガーの吊り荷ロープに吊り下げられている吊り荷を自動的に積み替える方法に関するものである。   The present invention relates to a method of automatically reloading a suspended load suspended on a suspended rope of a crane or a bagger, having a computer-controlled control device and a trajectory setting device for damping swinging of the suspended load. is there.

本発明は、ロープに吊された吊り荷の動きを少なくとも3つの自由度で許容するクレーンやバガーでの吊り荷揺動減衰装置を含んでいる。この種のクレーン又はバガーは車台に搭載可能な旋回装置を有しており、その旋回装置がクレーン又はバガーを回転させる役割をする。さらに、クレーンジブを水平にしたり傾けたりするための傾斜装置が備えられている。そして、クレーン又はバガーには、ロープに吊り下げられている吊り荷を上昇ないし下降するための巻き上げ装置が含まれる。この種のクレーン又はバガーは種々の形態で使用されている。ここでの例として、港湾移動クレーン、船上クレーン、沿岸クレーン、キャタピラクレーン、あるいはロープバガーが挙げられる。   The present invention includes a suspended load swing damping device in a crane or a bagger that allows movement of a suspended load suspended from a rope with at least three degrees of freedom. This type of crane or bagger has a turning device that can be mounted on a chassis, and the turning device serves to rotate the crane or bagger. Furthermore, a tilting device for leveling or tilting the crane jib is provided. The crane or bagger includes a hoisting device for raising or lowering the suspended load suspended from the rope. This type of crane or bagger is used in various forms. Examples here are harbor moving cranes, shipboard cranes, coastal cranes, caterpillar cranes, or rope buggers.

この種のクレーン又はバガーを使ってロープに吊されている吊り荷を積み替えるときに、一方ではクレーン又はバガーの動き自体、しかし又、例えば風のような外部的な障害要因に帰する揺動が発生する。そして既に、吊り荷クレーンでの振り子揺動を抑えるために過去に努力がなされている。   When transshipping a suspended load suspended on a rope using this type of crane or bagger, on the one hand the movement of the crane or bagger itself, but also rocking due to external disturbance factors such as wind Will occur. Already, efforts have been made in the past to suppress pendulum swings in suspended cranes.

例えば、特許文献1は、水平面で移動可能なロープ吊り下げ点にロープを使って吊り下げられた吊り荷の振り子運動を、少なくとも1つの水平座標で自動的に抑えるための配置について記載しており、その座標系でロープ吊り下げ点の速度が、吊り荷ロープの垂直に対する操作角度から導き出される量に関係して、制御回路により水平面で調整される。   For example, Patent Document 1 describes an arrangement for automatically suppressing a pendulum motion of a suspended load suspended by a rope at a rope suspension point movable on a horizontal plane with at least one horizontal coordinate. The speed of the rope suspension point in the coordinate system is adjusted in the horizontal plane by the control circuit in relation to the amount derived from the operating angle with respect to the vertical of the suspended load rope.

特許文献2は、ロープを使ってクレーンのトロリーに吊り下げられている吊り荷の振り子揺動を抑える配置を示しており、その駆動には回転数装置及び経路コントロール装置が備えられ、トロリーの動き及び吊り荷の揺動が目標地点で丁度ゼロになるように、揺動時間を考慮してトロリーの走る経路の前半の間でトロリーを加速し、この経路の後半部分の間に減速する制御配置が付いている。   Patent Document 2 shows an arrangement that suppresses pendulum swinging of a suspended load that is suspended from a crane trolley using a rope, and is provided with a rotation speed device and a path control device for driving the trolley. And a control arrangement that accelerates the trolley during the first half of the trolley travel path and decelerates during the second half of this path in consideration of the swing time so that the swing of the suspended load is exactly zero at the target point. Is attached.

特許文献3では、加速する又はブレーキをかける時間の間に、吊り下げられている吊り荷の加速のとき又はブレーキ時に発生する揺動を抑制して、吊り荷キャリアの動きを自動的に制御するための巻き上げ装置に取り付ける装置が公開されている。基礎となる考えは簡単な数学的な振り子に基づいている。トロリー質量及び吊り荷質量が、動きを計算するために算入されていない。トロリー駆動又はブリッジ駆動でのクーロン速度比例摩擦は考慮されない。   In Patent Document 3, during the time of acceleration or braking, the movement of the suspended load carrier is automatically controlled by suppressing the swing that occurs when the suspended load is accelerated or braked. A device to be attached to a hoisting device is disclosed. The underlying idea is based on a simple mathematical pendulum. Trolley mass and suspended mass are not included to calculate motion. Coulomb speed proportional friction in trolley drive or bridge drive is not considered.

荷重体をできるだけ早く定位置から目的地に運ぶことを可能にするために、特許文献4は、惰性走行する間に同じ速度で走行トロリー及び吊り荷キャリアを移動しそして最短時間で揺動減衰を達成するように、コンピューターを使って走行トロリー駆動モーターの回転数を制御することを提案している。特許文献4で公開されているコンピューターは、走行トロリーと荷重体により形成され減衰していない2質量揺動系に適用される微分方程式を解くためのコンピュータープログラムに従って作動するが、そのときトロリー駆動又はブリッジ駆動でのクーロン速度比例摩擦は考慮されない。   In order to make it possible to carry the load body from the fixed position to the destination as soon as possible, Patent Document 4 moves the traveling trolley and the suspended carrier at the same speed during inertial traveling, and swings and attenuates in the shortest time. To achieve this, it is proposed to use a computer to control the speed of the trolley drive motor. The computer disclosed in Patent Document 4 operates according to a computer program for solving a differential equation applied to a two-mass oscillation system formed by a traveling trolley and a load body and not damped. Coulomb speed proportional friction in bridge drive is not considered.

特許文献5で公開された方法では、出発点と目的点の間で全経路の半分を残した後に揺動の振幅が常に丁度ゼロであるように、経路上で目的点間の速度を選ぶ。   In the method disclosed in Patent Document 5, the speed between the target points is selected on the path so that the amplitude of the oscillation is always zero after leaving half of the entire path between the start point and the target point.

特許文献6で公開された吊り荷振り子揺動を減衰する方法は、通常の速度'位置コントロールを含んでいる。   The method for attenuating the swinging pendulum swing disclosed in US Pat.

特許文献7は、振り子運動する吊り荷を調整制御する方法を取り扱っており、そのとき第一制御回路において、吊り荷の理論的位置と実際の位置間の偏差をうみ出す。これを導き出し、修正係数を乗じそして可動キャリアの理論的位置に加える。第二制御回路において可動キャリアの理論的位置を実際の位置と比較し、定数を掛けそして可動キャリアの理論的速度に加える。   Patent Document 7 deals with a method for adjusting and controlling a suspended load that moves in a pendulum. At that time, the first control circuit generates a deviation between a theoretical position and an actual position of the suspended load. This is derived, multiplied by a correction factor and added to the theoretical position of the movable carrier. In the second control circuit, the theoretical position of the movable carrier is compared with the actual position, multiplied by a constant and added to the theoretical velocity of the movable carrier.

特許文献8は、ロープに吊り下げられている吊り荷を巻き上げる巻き上げ装置の電気走行駆動装置を制御する方法を取り扱っており、力学に基づいて説明される方程式が、クレーントロリーの目標速度変化をうみ出して速度及び電流コントロール装置に与える。さらに位置コントロール装置に関するコンピューター装置を荷重用にも拡張することができる。   Patent Document 8 deals with a method of controlling an electric traveling drive device of a hoisting device that winds up a suspended load suspended from a rope, and an equation explained based on dynamics causes a change in a target speed of a crane trolley. And give to speed and current control device. Further, the computer device related to the position control device can be extended to load.

特許文献1、特許文献6及び特許文献7で公開された制御方法は、吊り荷の振り子運動を減衰するためにロープ角度センサーを必要とする。特許文献8による拡張実施例においても、同様にこのセンサーが必要である。このロープ角度センサーが著しくコスト高の原因となるので、このセンサーがなくても吊り荷の振り子運動を打ち消すことができれば利点がある。   The control methods disclosed in Patent Literature 1, Patent Literature 6 and Patent Literature 7 require a rope angle sensor to attenuate the pendulum motion of the suspended load. This sensor is also required in the extended embodiment according to US Pat. Since this rope angle sensor causes a significant increase in cost, it would be advantageous if the pendulum movement of the suspended load could be canceled without this sensor.

基本バージョンでの特許文献8の方法は、同様に少なくともクレーントロリーの速度を必要とする。特許文献2でも吊り荷振り子運動減衰のために多数のセンサーが必要である。そして特許文献2では、少なくともクレーントロリーの回転数と位置測定を行わなければならない。   The method of U.S. Pat. No. 6,053,836 in the basic version likewise requires at least the speed of a crane trolley. Even in Patent Document 2, a large number of sensors are required for damping the suspended pendulum motion. In Patent Document 2, at least the rotational speed and position of the crane trolley must be measured.

特許文献5も、追加のセンサーとして少なくともトロリー又はブリッジの位置を必要とする。   Patent Document 5 also requires at least the position of a trolley or a bridge as an additional sensor.

この方法の代替として、例えば特許文献3及び特許文献4で公開された別の取り組みが提案しているのは、吊り荷の振り子運動を抑制するために、システムの根底となる微分方程式を解き、これに基づいてシステムに対する制御方法を調べることであり、そのとき特許文献3の場合にはロープ長さ、特許文献4の場合にはロープ長さと吊り荷質量を測定する。しかしながらこのシステムでは、粘着摩擦及び速度に比例する摩擦のクレーンシステムでは無視すべきでない摩擦の影響が考慮されない。また特許文献8も摩擦項及び減衰項を考慮していない。   As an alternative to this method, for example, another approach published in Patent Document 3 and Patent Document 4 proposes to solve the differential equation underlying the system in order to suppress the pendulum movement of the suspended load, Based on this, the control method for the system is examined. At that time, in the case of Patent Document 3, the rope length is measured, and in the case of Patent Document 4, the rope length and the suspended load mass are measured. However, this system does not take into account the effects of friction that should not be ignored in crane systems with sticky friction and friction proportional to speed. Also, Patent Document 8 does not consider the friction term and the attenuation term.

吊り荷ロープに吊り下げられている吊り荷を積み替えするためのものであって、吊り荷を少なくとも3つの運動自由度に亘って動かすことができるクレーン又はバガーを、移動の間にアクティブに出現する吊り荷の振り子運動を減衰することができ、そして吊り荷を正確に規定の軌道に案内することができるように更に改善するために、既に申請者は自己の特許文献9において、吊り荷の振り子運動を減衰するためにクレーン又はバガーにコンピューター制御のコントロール装置を設けることを提案しており、その装置は軌道設定モジュール(以下においては短く軌道設定装置と言う)、求心力打ち消し装置、そして少なくとも旋回装置用の軸コントロール装置、起伏装置用の軸コントロール装置、巻き上げ装置用の軸コントロール装置を有している。   A crane or bagger for transferring a suspended load suspended from a suspended rope, which can move the suspended load over at least three degrees of freedom of movement, appears actively during the movement. In order to be able to dampen the pendulum movement of the suspended load and to further improve it so that the suspended load can be accurately guided to a defined trajectory, the applicant has already described in his document US Pat. It has been proposed to provide a computer-controlled control device on the crane or bagger to damp the movement, which includes a trajectory setting module (hereinafter referred to as trajectory setting device for short), a centripetal force canceling device, and at least a pivoting device. Axis control device for hoisting, shaft control device for hoisting device, shaft control device for hoisting device To have.

吊り荷を積み替えるときには、クレーン又はバガー例えば港湾移動クレーンを使って、二つの目標点をできるだけ迅速にそして正確な位置に結ぶことが不可欠である。目標点の1つは荷下ろしすべき対象にあり、他の点は積み込む対象にある。十分に自動化された吊り荷の積み替えは、いわゆるティーチイン運転と呼ばれる。
独国特許出願公開第1278079号明細書 独国特許出願公開第2022745号明細書 独国特許出願公開第3210450号明細書 独国特許出願公開第3228302号明細書 独国特許出願公開第3710492号明細書 独国特許出願公開第3933527号明細書 独国特許出願公開第69119913号明細書 独国特許出願公開第4402563号明細書 独国特許出願公開第10064182号明細書
When transshipping suspended loads, it is essential to connect the two target points as quickly and accurately as possible using a crane or bagger, for example a port mobile crane. One of the target points is an object to be unloaded, and the other point is an object to be loaded. Fully automated transshipment of suspended loads is called so-called teach-in operation.
German Patent Application Publication No. 1278079 German Patent Application No. 20222745 German Patent Application No. 3210450 German Patent Application No. 3228302 German Patent Application No. 3710492 German Patent Application Publication No. 3933527 German Patent Application Publication No. 69119913 German Patent Application Publication No. 4402563 German Patent Application Publication No. 10064182

本発明の課題は、クレーン又はバガー特に港湾移動クレーン用のいわゆるティーチイン運転の積み替えの方法を得ることである。   The object of the present invention is to obtain a method of transshipment of so-called teach-in operation for cranes or baggers, in particular harbor mobile cranes.

解決手段は、請求項1に記載の発明の特徴の組み合わせから得られる。   The solution is obtained from a combination of features of the invention as defined in claim 1.

本発明の特別な構成は、従属請求項に記載の発明から得られる。   Special features of the invention result from the invention as defined in the dependent claims.

全自動の軌道設定装置は、港湾移動クレーン用のアクティブな吊り荷振り子運動減衰システムに組み込まれている。そのとき、作業空間にある2点を何回も往き来するというクレーン運転者に対する要求が、全自動運転の開発のための出発点としての役割をしている。図1で示すように、この二つの点は運転者により定義される。手動レバーにより前もって決めた方向に従って、二つの点のうちの1つを目標点として規定する。目標は、目標点をできるだけ迅速にそして正確な位置で結び、そして吊り荷揺動を最小にすることである。さらに手動レバー信号により、旋回装置及び起伏装置に対する目標速度を規定する。それによりクレーン運転者は、全自動運転でも港湾移動クレーンに関してコントロールを維持する。特定の定角軌道に結びつけられることなく吊り荷が全作業空間で自由に動けるので、作業空間にある障害を迂回することができる。そのときアクティブの吊り荷振り子運動減衰システムが、上記特許文献9に記載されているように、吊り荷揺動を最小化するために働く。作業空間を離れることが必要なら、クレーン運転者は該当するボタンを操作しなければならない。この運転モードいわゆるティーチイン運転により高い積み替え能力が発揮され、そしてクレーン運転者に対する要求が最小化される。その他に全自動運転状態にあるクレーンは、手動レバー信号をクレーン制御のために利用しそして吊り荷揺動の最小化のためにアクティブの吊り荷振り子運動減衰が働く半自動運転にあるときと類似して働く。それにより、クレーンの動的な挙動がクレーン運転者にとって計算可能で慣れたままに留まる。   The fully automatic trajectory setting device is incorporated into an active suspended pendulum motion damping system for harbor mobile cranes. At that time, the demand for the crane operator to come and go between the two points in the work space as a starting point for the development of fully automatic operation. As shown in FIG. 1, these two points are defined by the driver. One of the two points is defined as the target point according to the direction determined in advance by the manual lever. The goal is to connect the target points as quickly and accurately as possible, and minimize suspended swings. Furthermore, the target speed for the turning device and the hoisting device is defined by a manual lever signal. This allows the crane operator to maintain control over the harbor moving crane even in fully automatic operation. Since suspended loads can move freely in the entire work space without being tied to a specific fixed-angle track, obstacles in the work space can be bypassed. At that time, the active suspended load pendulum motion damping system works to minimize suspended load swinging as described in US Pat. If it is necessary to leave the workspace, the crane operator must operate the appropriate button. This mode of operation, so-called teach-in operation, provides a high transshipment capability and minimizes the demands on the crane operator. Other cranes in fully automatic operation are similar to those in semi-automatic operation where manual lever signals are used for crane control and active suspended pendulum motion damping is used to minimize suspended swings. Work. Thereby, the dynamic behavior of the crane remains computable and familiar to the crane operator.

本発明の更なる詳細と利点を、以下において図を使って説明する。   Further details and advantages of the invention will be explained below using the figures.

クレーンのコントロールは、下方においた揺動減衰装置(特許文献9)により実現される。旋回装置及び起伏装置のための部分構造は、基本的に定角軌道発生装置、トラブル監視装置、そして前制御付きの状態制御装置でできている(図2参照)。全自動運転では、手動レバー信号ψ'Dzielとr'AlZielだけでなく作業空間におけるスタート/目標点も利用される。この情報を使って、吊り荷速度用の変容参考信号が回転方向及びラジアル方向で計算される。軌道設定装置では参考信号から目標定角軌道をつくりだし、それが旋回装置及び起伏装置用の軸コントロール装置で前制御して油圧駆動用に該当する制御電圧に変換される。 Control of the crane is realized by a swing damping device (Patent Document 9) placed below. The partial structure for the swivel device and the hoisting device is basically made up of a constant angle trajectory generator, a trouble monitoring device, and a state control device with pre-control (see FIG. 2). In fully automatic operation, not only the manual lever signals ψ ' Dziel and r' AlZiel but also the start / target points in the workspace are used. Using this information, a transformation reference signal for the suspended load speed is calculated in the rotational and radial directions. In the trajectory setting device, a target constant angle trajectory is created from the reference signal, which is pre-controlled by a shaft control device for a turning device and a hoisting device, and converted into a control voltage corresponding to hydraulic drive.

図1で示すように、作業空間においてクレーン運転者により決められた二つの点がψD- -r Al平面に投射される。それを使って吊り荷の目標位置を要素ψD-ZielとrAl-Zielに分けることができる。図2は、旋回装置と起伏装置用の軸コントロール装置において、この要素を考慮していることを示している。手動レバーの各操作に従いクレーン運転者の右ないし左にある目標位置を目標点として規定し、さきほど挙げた要素に分ける。 As shown in FIG. 1, two points determined by the crane operator in the work space are projected onto the ψ D- -r Al plane. Using it, the target position of the suspended load can be divided into elements ψ D-Ziel and r Al-Ziel . FIG. 2 shows that this factor is taken into account in the axis control device for the swivel device and the hoisting device. The target position on the right or left of the crane operator is defined as the target point according to each operation of the manual lever, and is divided into the elements mentioned above.

−旋回装置用の全自動軌道設定装置の構造と機能方法−
全自動軌道設定装置のベースとなる考えは、目標位置ψD-Zielまでに残っている回転範囲及び必要なブレーキ距離に従って減少された手動レバー信号を変容させることである。クレーン運転者による手動レバーの操作時に、まず軌道プランナー内で設けられたランプを使って加速する。残っている回転範囲が減速のために必要な回転角より大きいなら、前もって与えられた最高速度で動くステップとなる。他方で、回転範囲が相当して小さい場合は、加速ステップが直接にブレーキステップに繋がる。図3で示しているように、まず残っている範囲を目標位置と実際位置間の差異により決める必要がある。減速を始めなければならない正しいタイミングを見つけるために、必要なブレーキ距離が算入される。回転方向に従って、残っている回転範囲及びブレーキ距離間の差異がまさに正しい減速タイミングに対してマイナス又はプラスになる。目標位置への移動時における港湾移動クレーンの挙動を改善するために、簡略化された手動レバー信号ψ' Dzielredは減速時点に達したときに初めてゼロにセットされるのではなく、適切な照合表を介してこのタイミングに近接時に既に減少される。
-Structure and function of fully automatic trajectory setting device for swivel device-
The idea underlying the fully automatic trajectory setting device is to transform the reduced manual lever signal according to the rotation range remaining up to the target position ψ D-Ziel and the required brake distance. When the crane operator operates the manual lever, it first accelerates using the ramp provided in the track planner. If the remaining rotation range is larger than the rotation angle required for deceleration, it is a step that moves at the maximum speed given in advance. On the other hand, if the rotational range is considerably small, the acceleration step directly leads to the brake step. As shown in FIG. 3, the remaining range must first be determined by the difference between the target position and the actual position. In order to find the correct timing to start deceleration, the required braking distance is counted. Depending on the direction of rotation, the difference between the remaining rotation range and the braking distance will be negative or positive for the correct deceleration timing. In order to improve the behavior of the harbor moving crane when moving to the target position, the simplified manual lever signal ψ ' Dzielred is not set to zero for the first time when the deceleration point is reached, but a suitable reference table This timing is already reduced when approaching.

図4で示しているように、まずブロック“手動レバー信号の変化”において、減少された手動レバー信号ψ' Dzielredの正負符号を使って回転方向が決められる。ロープ長さ変化に対して全自動軌道設定装置を強力なものにするために、本来の減速タイミングに達する前に既にクレーンにブレーキをかける。そのとき位置偏差とブレーキ距離間の差異を、照合表を介して0と1の間の係数に変換する。目標角度に達するためにブレーキを掛け始めなければならない回転角である減速タイミングまでの隔たりが25°以上である場合には、減少された手動レバー信号は1で判定され、そして軌道設定装置内で目標定角軌道に変換される。隔たりが小さくなると手動レバー信号は非線形で減少する。信号diffがマイナスになると、減少手動レバー信号をウエイト付けする係数はゼロになり、それにより減速タイミングに達する。 As shown in FIG. 4, first, in the block “change in manual lever signal”, the direction of rotation is determined using the sign of the reduced manual lever signal ψ Dzielred . In order to make the fully automatic trajectory setting device powerful against the rope length change, the crane is already braked before the actual deceleration timing is reached. At that time, the difference between the position deviation and the brake distance is converted into a coefficient between 0 and 1 through a collation table. If the distance to the deceleration timing, which is the rotation angle that must be applied to reach the target angle, is greater than 25 °, the reduced manual lever signal is determined as 1 and within the trajectory setting device It is converted to the target constant angle trajectory. As the distance decreases, the manual lever signal decreases non-linearly. When the signal diff becomes negative, the coefficient for weighting the reduced manual lever signal becomes zero, thereby reaching the deceleration timing.

旋回装置用の状態コントロール装置は位置との繋がりを有していない、すなわち回転角ψDがフィードバックされないので、位置偏差をフィードバックするPコントロール装置を設けている。しかしながら、Pコントロール装置の設定量は、目標点を通り過ぎたときのみスイッチが入れられる(図5参照)。それにより、t→∞に対してのみ目標角度の達成が保証される。Pコントロール装置の増幅は、手動レバー信号の絶対値によりウエイト付けされている固定の係数PFactorを使って決められる。手動レバー信号は、−1〜1で規準化されている。それによりPコントロール装置がシステムの力学に適合する。 State control device for a pivoting device has no connection with the position, that is, the rotation angle [psi D is not fed back, there is provided a P control device for feeding back positional deviation. However, the set amount of the P control device is switched on only when it passes the target point (see FIG. 5). Thereby, the achievement of the target angle is guaranteed only for t → ∞. The amplification of the P control device is determined using a fixed factor P Factor that is weighted by the absolute value of the manual lever signal. The manual lever signal is normalized by −1 to 1. This allows the P-control device to adapt to the dynamics of the system.

ブレーキ距離を計算するために基礎は、コントロールされた部分システム、旋回装置の状態空間モデルを一般的な解が形成する。状態方程式の解は、均一解と部分解の二つの部分に分かれる。そのとき部分解は旋回装置に対して、方程式(1)で示した関係により近似することができる。ブレーキ距離の第一部分ψDbrems1は、測定した回転速度ψDと最大加速度ψ'' D-maxを考慮することにより計算される。 The basis for calculating the brake distance is a general solution that forms the state space model of the controlled sub-system, swivel. The solution of the equation of state is divided into two parts: a uniform solution and a partial solution. At that time, the partial decomposition can be approximated to the swivel device by the relationship shown in the equation (1). The first part of the brake distance ψ Dbrems1 is calculated by taking into account the measured rotational speed ψ D and the maximum acceleration ψ D-max .

Figure 2007254082
Figure 2007254082

ブレーキ距離の第二部分ψDbrems2は、コントロールされた部分システム、旋回装置の均一解を計算することから得られる。 The second part of the brake distance ψ Dbrems2 is obtained from calculating the uniform solution of the controlled partial system, swivel.

−コントロールされた部分システム、旋回装置の均一解−
旋回装置用に設けられた接線方向の吊り荷揺動減衰装置は、クレーンで回転方向に打ち消す動きをもたらす。極の位置により決まる状態コントロールの運動は、旋回装置で必要なブレーキ距離に著しい影響を及ぼす。コントロールされたシステムを操作するときに得られる旋回角度を決めるために、このシステムの均一解を計算する。方程式(2)で示す均一解を使って、初期状態を測定することにより全ての状態を決められる。
-Controlled partial system, uniform solution of swivel device-
The tangential suspended load swing damping device provided for the swivel device causes the crane to counteract the rotational direction. The state control movement, which is determined by the position of the poles, has a significant effect on the braking distance required for the swivel device. In order to determine the turning angle obtained when operating the controlled system, a uniform solution of this system is calculated. Using the uniform solution shown in Equation (2), all states can be determined by measuring the initial state.

Figure 2007254082
Figure 2007254082

そのときA R はコントロールされたシステムのシステムマトリックスである。四つの状態、すなわち旋回角度、旋回角速度、接線ロープ角度、接線ロープ角速度、及び油圧循環のプロポーショナルバルブの制御電圧を入力として使って、下記に対する入力ベクトルと状態ベクトルが得られる。 If this happens A R is the system matrix of the controlled system. Using the four states, ie, the turning angle, turning angle speed, tangential rope angle, tangential rope angle speed, and hydraulic circulation proportional valve control voltage, as input, the following input and state vectors are obtained.

Figure 2007254082
Figure 2007254082

この定義を使えば、旋回装置の状態空間は次のようになる。
a=lA*cos(ψA)/lS及びb=KVD*2*π/iD*VMD*TDを使って
Using this definition, the state space of the swivel device is
Using a = l A * cos (ψ A ) / l S and b = K VD * 2 * π / i D * V MD * T D

Figure 2007254082
Figure 2007254082

そのとき、lAはジブ長さ、lSはフリーの振り子長さ、iDは変換割合、VMDは油圧モーターの吸引容量、TDは油圧駆動の減速時間、KVDはポンプの移送電流と制御電圧間の比例常数、ψAはジブの傾斜角度である。システムの出力は吊り荷の荷下ろしである。それにより出力マトリックスC Dは下記により得られる。 At that time, l A is the jib length, l S is the free pendulum length, i D is the conversion ratio, V MD is the suction capacity of the hydraulic motor, T D is the deceleration time of the hydraulic drive, and K VD is the pump transfer current Is a proportional constant between the control voltage and ψ A is the tilt angle of the jib. The output of the system is the unloading of suspended loads. Whereby the output matrix C D is obtained by the following.

Figure 2007254082
Figure 2007254082

コントロールされたシステムを操作するときに得られる旋回角度を計算するために、方程式(2)を第一状態(ψD)に対して解く必要がある。そのためにまずコントロールされたシステムのシステムマトリックスを、前もって決めた極により要素を決めるフィードバックマトリックスK=[0 k2 k3 k4]を使って計算する。(方程式(6))。四つの極の内の1つにゼロが与えられており、それにより旋回装置の状態コントロール装置は位置との繋がりを有していないので、フィードバックマトリックスの第一増幅はゼロである。 In order to calculate the turning angle obtained when operating the controlled system, equation (2) needs to be solved for the first state (ψ D ). To do this, the system matrix of the controlled system is first calculated using a feedback matrix K = [0 k 2 k 3 k 4 ], whose elements are determined by predetermined poles. (Equation (6)). The first amplification of the feedback matrix is zero because one of the four poles is given zero, so that the swivel state control device has no connection to the position.

Figure 2007254082
Figure 2007254082

そして転移マトリックスΦ=e AR(t-t0)を計算しt→∞に対する限界値を考慮すると、下記の第一行の要素が得られる。 Then, when the transition matrix Φ = e A R (t−t0) is calculated and the limit value for t → ∞ is taken into consideration, the following first row elements are obtained.

Figure 2007254082
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コントロールされた部分システム、旋回装置の残るゼロではない3つの極は、l1,l2,l3により記号化される。 The remaining three non-zero poles of the controlled partial system, swivel, are symbolized by l 1 , l 2 , l 3 .

方程式(2)及び転移マトリックスの要素を使って、回転角度に対するコントロールされたシステムの均一解が決められる。方程式(8)で関係を示している。   Using equation (2) and the elements of the transition matrix, a uniform solution of the controlled system for the angle of rotation is determined. Equation (8) shows the relationship.

Figure 2007254082
Figure 2007254082

この計算により、全自動軌道設定装置での旋回装置コントロールの動的特性を考慮することが可能である。回転角度ψDhomは動的に計算され、ブレーキ距離の追加部分ψDbrems2として解釈される。それにより、目標点への正しい移動を導く定角軌道をつくりだすことが可能である。 This calculation makes it possible to take into account the dynamic characteristics of the swivel control in the fully automatic trajectory setting device. The rotation angle ψ Dhom is calculated dynamically and interpreted as an additional part of the brake distance ψ Dbrems2 . As a result, it is possible to create a constant-angle trajectory that leads to the correct movement to the target point.

−起伏装置用の全自動軌道設定装置の構造と機能方法−
旋回装置コントロールとは対照的に、起伏装置ではジブの傾斜角度ψAはフィードバックされる。それにより、位置接続のある状態コントロール装置を付けることにより、t→∞に対する規定位置に到達することが保証され、そして全自動軌道設定装置が本質的に簡略化される(図6を参照)。旋回装置軌道設定装置に類似してブロック“手動レバー信号の変化”において、目標位置に到達するために起伏装置の動きを正しいタイミングまで減速するように減少手動レバー信号r'ALZielredを合わせる。全自動運転においてつくられたラジアル方向の変容目標速度の経過は、図2で示されるように軌道設定装置において目標定角軌道r Alrefに変換される。
-Structure and function method of fully automatic trajectory setting device for hoisting device-
In contrast to the swivel control, the undulation device feeds back the tilt angle ψ A of the jib. Thereby, by attaching a state control device with a position connection, it is guaranteed that the prescribed position for t → ∞ is reached, and the fully automatic trajectory setting device is essentially simplified (see FIG. 6). Similar to the swivel trajectory setting device, in the block “change in manual lever signal”, the reduced manual lever signal r ′ ALZielred is adjusted to decelerate the movement of the hoisting device to the correct timing in order to reach the target position. The change in the radial target speed in the fully automatic operation is converted into a target constant-angle trajectory r Alref in the trajectory setting device as shown in FIG.

そのとき減速時点tVerzogerungは、目標半径と必要なブレーキ経路に対する偏差間の差異の符号を、方向に従って評価することにより得られる(図7を参照)。位置決め精度を向上し過剰揺動を最小化するために、加えていわゆる接近徐行範囲が導入される。この範囲において最大速度の5%が規定される。タイミングtKriechは、図6に記載されたパラメーターdKriech-WWを使って決められる。位置偏差とブレーキ距離の差異によりパラメーターを加減することにより、符号を方向に従う評価を使ってタイミングtKriechを得る。 The deceleration point t Verzogerung is then obtained by evaluating the sign of the difference between the target radius and the deviation with respect to the required brake path according to the direction (see FIG. 7). In addition, a so-called approach slowing range is introduced in order to improve the positioning accuracy and minimize over-swing. In this range, 5% of the maximum speed is specified. The timing t Kriech is determined using the parameter d Kriech-WW described in FIG. By adjusting the parameter according to the difference between the position deviation and the brake distance, the timing t Kriech is obtained using the evaluation according to the sign direction.

減速接近タイミングtKriechは、いつ減少手動レバー信号を規定の最高速度から最高速度の5%に変化させるかを決める基準の役割をする。それにより図8で概略的に示した変容手動レバー信号の経過を得る。 The deceleration approach timing t Kriech serves as a reference for determining when the reduced manual lever signal is changed from the specified maximum speed to 5% of the maximum speed. Thereby, the course of the transformation manual lever signal schematically shown in FIG. 8 is obtained.

起伏装置のブレーキ距離は、ラジアル方向でジブの実際の速度及び最高加速度を算入して以下のように決められる。   The braking distance of the hoisting device is determined as follows, including the actual speed and maximum acceleration of the jib in the radial direction.

Figure 2007254082
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起伏装置の軸コントロール装置は位置が決まっているので、システムの均一解の形式でコントロールされたシステムの力学を考慮すること、及びPコントロール装置を介してフィードバックされる位置偏差は不可欠ではない。   Since the axis control device of the hoisting device is fixed in position, it is not essential to consider the dynamics of the controlled system in the form of a uniform solution of the system and the position deviation fed back via the P control device.

クレーンの投影図である。It is a projection drawing of a crane. 旋回装置及び起伏装置のための部分構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the partial structure for a turning apparatus and a raising / lowering apparatus. 全自動旋回装置軌道設定装置の構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a fully automatic turning apparatus track | orbit setting apparatus. 旋回装置用のレバー信号変容の構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the lever signal transformation for turning apparatuses. 方向により決まるP循環を示すブロック図である。It is a block diagram which shows P circulation decided by a direction. 全自動起伏装置軌道設定装置の構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a fully automatic hoisting device track setting device. 起伏装置用のレバー信号変容の構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the lever signal transformation for hoisting devices. つくられた目標速度の経過例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of progress of the created target speed.

Claims (6)

クレーン又はバガーを旋回させるための旋回装置と、
ジブを水平にしたり傾けたりするための起伏装置と、
ロープに吊り下げられている吊り荷を上昇ないし下降させるための巻き上げ装置と、
吊り荷の振り子運動を減衰するために軌道設定装置、障害監視装置及び前制御付き状態コントロール装置を有するコンピューター制御のコントロール装置とを備え、
クレーン又はバガーの吊り荷ロープに吊られている吊り荷を積み替える方法であって、
二つの点を選択することによる作業空間を決定するステップと、
手動レバーを使って方向を指定することにより、二つの点の1つを目標点として決定するステップと、
手動レバー信号により旋回装置及び起伏装置用に目標速度を規定するステップとを含む
ことを特徴とする方法。
A turning device for turning a crane or a bagger;
A hoisting device for leveling or tilting the jib,
A hoisting device for raising or lowering a suspended load suspended from a rope;
A computer-controlled control device having a trajectory setting device, a fault monitoring device and a state control device with a pre-control to attenuate the pendulum movement of the suspended load;
A method of transshipping a suspended load suspended from a suspended load rope of a crane or a bagger,
Determining a workspace by selecting two points;
Determining one of the two points as a target point by specifying the direction using a manual lever;
Defining a target speed for the swivel device and the hoisting device by means of a manual lever signal.
手動レバー信号だけでなく作業空間におけるスタート又は目標点も判読し、
この情報に基づいて変容した吊り荷速度用の参考信号を、回転方向及びラジアル方向で計算し、
そのとき軌道設定装置で参考信号から目標定角軌道をつくりだし、
旋回装置と起伏装置用の軸コントロール装置内で、駆動装置用に対応する制御電圧に変換する
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
Read not only the manual lever signal but also the start or target point in the workspace,
Based on this information, the reference signal for the suspended load speed is calculated in the rotation direction and radial direction,
At that time, the trajectory setting device creates a target constant angle trajectory from the reference signal,
2. A method according to claim 1, characterized in that in the shaft control device for the swivel device and the hoisting device, the control voltage is converted to a corresponding control voltage for the drive device.
吊り荷の目標位置を、それぞれ旋回装置ないし起伏装置用の軸コントロール装置で考慮される要素に分割できる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the target position of the suspended load can be divided into elements which are taken into account respectively by the pivot control or the shaft control device for the hoisting device.
全自動の軌道設定装置において、減少手動レバー信号を、目標位置までに残る回転範囲及び必要なブレーキ距離に従って変容させる
ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
4. A method according to claim 3, characterized in that, in a fully automatic trajectory setting device, the reduced manual lever signal is transformed according to the range of rotation remaining up to the target position and the required brake distance.
全自動の軌道設定装置において、目標位置に到達するために起伏装置の動きを減速するように、減少手動レバー信号を適合させる
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の方法。
5. A method according to claim 3 or 4, characterized in that in a fully automatic trajectory setting device, the reduced manual lever signal is adapted to slow down the movement of the hoisting device to reach the target position.
減速時に安全範囲として、起伏装置を最高速度から最高速度よりも若干遅くするいわゆる減速接近範囲を設けている
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
6. The method according to claim 5, wherein a so-called deceleration approach range in which the hoisting device is slightly slower than the maximum speed is provided as a safety range during deceleration.
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