JP2010235249A - Control device of crane, and crane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クレーンの制御装置及びクレーンに関するものである。 The present invention relates to a crane control device and a crane.
従来、ブームやジブを備えたクレーンでは、吊り荷を巻上げる際にブームの先端が吊り荷の重心を通る鉛直線上に位置していないと、地切り時に荷振れが生じるという問題があった。 Conventionally, a crane equipped with a boom and a jib has a problem that, when hoisting a suspended load, if the tip of the boom is not located on a vertical line passing through the center of gravity of the suspended load, the swinging of the load occurs when the ground is cut.
このような地切り時の荷振れを防止するために、例えば特許文献1では、フックブロックの横振れを検出する横振検出装置を設け、ブームの伸縮、起伏、旋回を制御して吊り荷の真上に移動させるブームの姿勢制御装置が開示されている。
In order to prevent such a load swing at the time of earth cutting, for example, in
しかし、吊り荷の真上にブームの先端を移動させた場合でも、ワイヤを巻上げるとブームやジブに撓みが生じてブームの先端が前方にずれるため、地切り時に撓みの分だけ荷振れが生じていた(図9(a)参照)。 However, even if the tip of the boom is moved directly above the suspended load, if the wire is wound up, the boom or jib will bend and the tip of the boom will be displaced forward. It occurred (see FIG. 9A).
この問題を解決するため、例えば特許文献2では、記憶手段に記憶された荷重と撓みの相関に基づいて、ブーム先端の時々刻々の前方変位量を演算し、その変位量を零にするためのブームの必要起こし量を算出するブーム起こし量算出手段を有する制御装置が開示されている。
In order to solve this problem, for example, in
この構成によれば、ブーム先端が吊り荷の真上に位置するように制御されながら、ワイヤ張力が一定勾配で上昇され、吊荷負荷相当以上になった時点で吊り荷が地切りされる。 According to this configuration, while controlling the tip of the boom to be positioned immediately above the suspended load, the wire tension is increased at a constant gradient, and the suspended load is grounded when it becomes equal to or greater than the suspended load.
しかしながら、上記した特許文献2は、実際にブームの撓みを計測するものではないため、記憶した荷重と撓みの相関からのずれが生じると正確に吊り荷の位置を認識できずに荷振れが生じてしまうという問題があった。
However, since the above-mentioned
そこで、本発明は、吊り荷の位置を正確に認識して荷振れを抑制できるクレーンの制御装置と、このクレーンの制御装置を備えるクレーンと、を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a crane control device that can accurately recognize the position of a suspended load and suppress the swing of the load, and a crane including the crane control device.
前記目的を達成するために、本発明のクレーンの制御装置は、起伏自在のブームと、前記ブームの先端からワイヤによって吊り下げられるフックと、を備えるクレーンの制御装置であって、前記ブームの姿勢を検出するブーム姿勢検出手段と、前記ワイヤの前記ブームの先端からの振れ角を検出する振れ角検出手段と、前記ワイヤの張力を検出するワイヤ張力検出手段と、計測された前記ワイヤの張力に基づき開始指令手段から指示を受けて前記ワイヤを緊張させるだけの所定の緊張張力を与えるウインチ制御手段と、を備えており、吊り荷を地切りする際又は着地する際には、緊張張力を与えた状態で計測された前記ブームの姿勢及び前記ワイヤの振れ角に基づいて前記ブームの先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段を備えている。 In order to achieve the above object, a crane control apparatus according to the present invention is a crane control apparatus comprising a boom that can be raised and lowered, and a hook that is suspended from a tip of the boom by a wire, and the attitude of the boom. A boom posture detecting means for detecting the wire, a swing angle detecting means for detecting a swing angle of the wire from the tip of the boom, a wire tension detecting means for detecting the tension of the wire, and a measured tension of the wire. Winch control means for receiving a command from the start command means and applying a predetermined tension tension for tensioning the wire, and when tensioning or landing a suspended load, the tension tension is applied. And a movement control means for moving the tip of the boom directly above the suspended load based on the attitude of the boom and the deflection angle of the wire measured in the state
このように、本発明のクレーンの制御装置は、ブーム姿勢検出手段と、ワイヤの振れ角検出手段と、ワイヤ張力検出手段と、計測されたワイヤの張力に基づき開始指令手段から指示を受けてワイヤを緊張させるだけの所定の緊張張力を与えるウインチ制御手段と、を備えており、吊り荷を地切りする際又は着地する際には、緊張張力を与えた状態で計測されたブームの姿勢及びワイヤの振れ角に基づいてブームの先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段を備えている。 As described above, the crane control apparatus according to the present invention receives instructions from the start command means based on the boom posture detection means, the wire deflection angle detection means, the wire tension detection means, and the measured wire tension. A winch control means for providing a predetermined tension tension for tensioning the boom, and when the suspended load is grounded or landed, the posture of the boom and the wire measured with the tension tension applied Movement control means for moving the tip of the boom directly above the suspended load on the basis of the swing angle.
したがって、ワイヤが緩まずに緊張した状態で吊り荷の位置を正確に計測できるようになる。このため、荷振れを抑制することで、安全かつ迅速に作業することができる。 Therefore, the position of the suspended load can be accurately measured in a state where the wire is tensioned without being loosened. For this reason, it is possible to work safely and quickly by suppressing the swing of the load.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図2を用いて本実施例のクレーンの制御装置Sを備えるクレーンとしてラフテレーンクレーン1の機械的な構成を説明する。なお、以下の実施例1,2では、ラフテレーンクレーン1を例にして説明するが、これに限定されるものではなく、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載型トラッククレーンなどブームを備えるクレーンであれば本発明を適用できる。
First, the mechanical configuration of the
本実施例のラフテレーンクレーン1は、図2に示すように、走行機能を有する車両の本体部分となる車体10と、車体10の四隅に設けられたアウトリガ11,・・・と、車体10に水平旋回可能に取り付けられた旋回台12と、旋回台12に立設されたブラケット13に取り付けられたブーム14と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
アウトリガ11は、ラフテレーンクレーン1の転倒を防止するものであり、車体10のフロント側とリヤ側の左右に設けられ、油圧によって張出・接地がおこなわれる。
The
また、旋回台12は、旋回駆動制御手段42(図4参照)によって制御される旋回用モータの動力を伝達されるピニオンギヤを有しており、このピニオンギヤが車体10に設けた円形状のギヤに噛み合うことで旋回軸を中心に回動する。
Further, the
さらに、ブーム14は、基端ブーム141と複数段の中間ブーム142,・・・と先端ブーム143とによって入れ子式に構成されており、伸縮駆動制御手段44(図4参照)によって制御される伸縮シリンダ(不図示)によって伸縮できるようになっている。
Further, the
このうち基端ブーム141は、その付け根においてブラケット13に水平に設置された支持軸に回動自在に取り付けられており、上下に起伏できるようになっている。
Among these, the
また、ブラケット13と基端ブーム141の先端近傍との間には、起伏駆動制御手段43(図4参照)によって制御される起伏シリンダ(不図示)が架け渡されており、この起伏シリンダを伸縮することでブーム14全体を起伏することができる。
Further, a hoisting cylinder (not shown) controlled by hoisting drive control means 43 (see FIG. 4) is bridged between the
さらに、先端ブーム143の先端には回転自在のシーブ15が取付けられており、このシーブ15には先端にフック17が取付けられたワイヤ16が掛けられている。加えて、ワイヤ16の末端はウインチ駆動制御手段41によって制御されるウインチ(不図示)に巻き回されている。
Further, a
そして、本実施例のクレーンの制御装置Sでは、シーブ15とフック17との間に、ワイヤ16の振れ角を検出するための振れ角検出手段2が取付けられている。
In the crane control apparatus S of the present embodiment, the deflection angle detecting means 2 for detecting the deflection angle of the
この振れ角検出手段2は、図3に示すように、シーブ15の回転軸であるシーブ軸15aを回転軸として回動自在に取付けられる上側ブラケット21と、この上側ブラケット21にシーブ軸15aと直交する方向に設けた横回転軸23と、この横回転軸23を回転軸として回動自在に取付けられる下側ブラケット22と、横回転軸23を回転軸として回動自在に取付けられてワイヤ16を挟む主挟みシーブ24と、この主挟みシーブ24に隣接してワイヤ16を挟む補挟みシーブ25と、ワイヤ16が掛けられるシーブ26,27と、を備えている。
As shown in FIG. 3, the deflection angle detection means 2 includes an
そして、上側ブラケット21には、ブーム14の起伏方向の振角を検出する縦方向振角検出手段28が、シーブ軸15aの端部に接触するように取付けられている。この縦方向振角検出手段28は、先端ブーム143のシーブ軸15aを回転中心とするワイヤ16の振れ角(回転角)を計測する。
The
さらに、下側ブラケット22には、ブーム14の起伏方向と直交する方向の振角を検出する横方向振角検出手段29が横回転軸23の端部に接触するように取付けられている。この横方向振角検出手段29は、シーブ軸15aに直交する横回転軸23を回転中心とするワイヤ16の振れ角(回転角)を計測する。
Further, a lateral swing angle detecting means 29 for detecting a swing angle in a direction perpendicular to the undulation direction of the
そして、ワイヤ16は、シーブ15に掛けられた後、主挟みシーブ24と補挟みシーブ25との間を保持された状態で通過し、シーブ26に掛けられてフック17に掛けられ、再度シーブ27に掛けられ、フック17に掛けられた後に、下側ブラケット22に設けた索端止め(不図示)に接続される。
Then, after the
したがって、ワイヤ16に所定の張力を与えて張った状態にすると、フック17が位置する方向にワイヤ16が振れ、ワイヤ16から主挟みシーブ24、補挟みシーブ25、シーブ26,27を介して反力を受けた振れ角検出手段2は、縦方向及び横方向に回転する。
Therefore, when the
このようにして、縦方向振角検出手段28は縦方向の振れ角を検出し、横方向振角検出手段29は横方向の振れ角を検出して、それぞれコントローラ5の入力ポート51に計測値を通知する。
In this way, the vertical direction swing angle detecting means 28 detects the vertical direction swing angle, and the horizontal direction swing angle detecting means 29 detects the horizontal direction swing angle, and the measured values are respectively input to the
次に、本実施例のクレーンの制御装置Sを用いた移動制御について、撓みのない状態で吊り荷の上にブーム14の先端を移動させるブーム先端移動制御と、撓みを生じさせた状態で吊り荷の上にブーム14の先端を移動させる地切制御と、に分けて説明する。
Next, with regard to the movement control using the crane control device S of the present embodiment, the boom tip movement control for moving the tip of the
はじめに、ブーム先端移動制御について説明する。まず、ブーム先端移動制御を実行する制御系の構成について図4を用いて説明する。 First, boom tip movement control will be described. First, the configuration of a control system that performs boom tip movement control will be described with reference to FIG.
図4に示すように、本実施例のクレーンの制御装置Sは、ブーム姿勢検出手段としてのブーム起伏角検出手段31、ブーム長さ検出手段32、ブーム旋回角検出手段33などや、ワイヤ移動量検出手段34、ワイヤ張力検出手段35、開始指令手段36、振れ角検出手段2としての縦方向振角検出手段28及び横方向振角検出手段29などを備えている。 As shown in FIG. 4, the crane control apparatus S of the present embodiment includes a boom undulation angle detection means 31, a boom length detection means 32, a boom turning angle detection means 33 as a boom posture detection means, and a wire movement amount. A detection means 34, a wire tension detection means 35, a start command means 36, a vertical direction swing angle detection means 28 and a lateral direction swing angle detection means 29 as the swing angle detection means 2 are provided.
また、本実施例のクレーンの制御装置Sは、駆動制御手段として、ウインチ駆動制御手段41、旋回駆動制御手段42、起伏駆動制御手段43、伸縮駆動制御手段44などを備えている。 Further, the crane control apparatus S of this embodiment includes a winch drive control means 41, a turning drive control means 42, a undulation drive control means 43, an expansion / contraction drive control means 44, and the like as drive control means.
そして、本実施例のクレーンの制御装置Sは、CPUやメモリなどで構成される処理部50、入力ポート51(図1参照)、出力ポート52(図1参照)などを有するコントローラ5において実行される演算・指令処理手段として、ウインチ制御手段53と、移動制御手段54と、ブーム先端位置算出手段55と、ワイヤ長算出手段56と、目標ブーム先端位置算出手段57と、を備えている。
The crane control device S according to the present embodiment is executed in the
ウインチ制御手段53は、所定の緊張張力を演算・指令する手段であり、開始指令手段36からの開始信号の入力と、ワイヤ張力検出手段35からのワイヤ張力の入力と、によって、ウインチ駆動制御手段41に巻上・巻下量を出力する。 The winch control means 53 is a means for calculating and commanding a predetermined tension tension, and the winch drive control means is based on the input of the start signal from the start command means 36 and the input of the wire tension from the wire tension detection means 35. The amount of winding / unwinding is output to 41.
ブーム先端位置算出手段55は、ブーム起伏角検出手段31からの起伏角の入力と、ブーム長さ検出手段32からのブーム長さの入力と、ブーム旋回角検出手段33からの旋回角の入力とによって、ブーム移動量算出手段541に車両座標系から見た現在のブーム先端位置を出力する。なお、車両座標系の座標原点は、計算の簡単のために旋回台の回転軸上に位置することが好ましい。 The boom tip position calculation means 55 receives the undulation angle input from the boom undulation angle detection means 31, the boom length input from the boom length detection means 32, and the rotation angle input from the boom turning angle detection means 33. Thus, the current boom tip position viewed from the vehicle coordinate system is output to the boom movement amount calculation means 541. In addition, it is preferable that the coordinate origin of a vehicle coordinate system is located on the rotating shaft of a turntable for easy calculation.
ワイヤ長算出手段56は、ブーム先端位置算出手段55からのブーム先端位置の入力と、ワイヤ移動量検出手段34からのワイヤ移動量の入力と、によって、目標ブーム先端位置算出手段57に先端ブーム143の先端からフック17までのワイヤ長を出力する。
The wire length calculation means 56 sends the
目標ブーム先端位置算出手段57は、ワイヤ長算出手段56からのワイヤ長の入力と、ブーム旋回角検出手段33からの旋回角の入力と、縦方向振角検出手段28からの縦方向振角の入力と、横方向振角検出手段29からの横方向振角の入力と、によって、ブーム移動量算出手段541に目標ブーム先端位置を出力する。
The target boom tip position calculating means 57 inputs the wire length from the wire length calculating means 56, inputs the turning angle from the boom turning
移動制御手段54は、目標ブーム先端位置までのブーム先端移動量を演算するブーム移動量算出手段541と、演算された目標ブーム先端位置までのブーム先端移動量を機械的な信号値に変換する制御信号算出手段542と、によって構成されている。 The movement control means 54 is a boom movement amount calculation means 541 that calculates the movement amount of the boom tip to the target boom tip position, and a control that converts the calculated movement amount of the boom tip to the target boom tip position into a mechanical signal value. And signal calculation means 542.
ブーム移動量算出手段541は、ブーム先端位置算出手段55からの現在のブーム先端位置の入力と、目標ブーム先端位置算出手段57からの目標ブーム先端位置の入力と、によって、制御信号算出手段542に現在のブーム先端位置から目標ブーム先端位置へ移動するためのブーム先端移動量を出力する。
The boom movement
制御信号算出手段542は、ブーム移動量算出手段541からのブーム移動量の入力によって、移動量をウインチ駆動制御手段41、旋回駆動制御手段42、起伏駆動制御手段43、伸縮駆動制御手段44のそれぞれに振り分けて駆動制御信号を出力する。 The control signal calculation means 542 controls the movement amounts of the winch drive control means 41, the turning drive control means 42, the undulation drive control means 43, and the expansion / contraction drive control means 44 according to the input of the boom movement amount from the boom movement amount calculation means 541. And drive control signals are output.
つづいて、ブーム先端移動制御の流れについて図4,5を用いて説明する。 Next, the flow of boom tip movement control will be described with reference to FIGS.
まず、玉掛者がフック17をワイヤ16に掛け(ステップS110)、ブーム先端移動制御を開始するためにオペレータが開始指令手段36をONにする(ステップS120)。
First, the slinger hooks the
そうすると、ウインチ制御手段53は、ウインチ駆動制御手段41に指令してワイヤ16をごく少量の所定巻上量だけ巻上げ(ステップS131)、ワイヤ張力検出手段35でワイヤ張力を検出する(ステップS132)。
Then, the winch control means 53 commands the winch drive control means 41 to wind up the
そして、ワイヤ張力が所定の緊張張力に達していれば(ステップS133のYES)、ステップS141に進み、達していなければステップS131〜S133を繰り返す。 If the wire tension has reached the predetermined tension tension (YES in step S133), the process proceeds to step S141, and if not, steps S131 to S133 are repeated.
ここで、所定の緊張張力は、ワイヤ16とフック17の重量に相当する張力や、これに所定の余裕を加えた張力として設定できる。したがって、ワイヤ長さに応じて設定を変えることが好ましい。
Here, the predetermined tension tension can be set as a tension corresponding to the weight of the
ワイヤ張力が所定の緊張張力に達すると(ステップS133のYES)、ワイヤ16は緩んでおらず、直線状になっていると判断できるため、ブーム姿勢としてのブーム起伏角、ブーム長さ及びブーム旋回角を計測する(ステップS141)。
When the wire tension reaches a predetermined tension tension (YES in step S133), it can be determined that the
そうすると、ブーム先端位置算出手段55は、計測されたブーム姿勢から現在のブーム先端位置を計算する(ステップS142,処理(b))。 Then, the boom tip position calculation means 55 calculates the current boom tip position from the measured boom posture (step S142, process (b)).
次に、ワイヤ長算出手段56は、ブーム先端からフックまでのワイヤ長を計算し、この計算されたワイヤ長と計測された振角とによって目標ブーム先端位置算出手段57は目標ブーム先端位置を計算する(ステップS143,処理(c))。ここで、この目標ブーム先端位置としては、ブーム先端の移動量が最小となるように、移動開始時点のブーム14の先端位置から水平移動で到達できる位置とすることが好ましい。
Next, the wire length calculation means 56 calculates the wire length from the boom tip to the hook, and the target boom tip position calculation means 57 calculates the target boom tip position based on the calculated wire length and the measured swing angle. (Step S143, process (c)). Here, the target boom tip position is preferably a position that can be reached by horizontal movement from the tip position of the
つづいて、ブーム移動量算出手段541は、現在のブーム先端位置を目標ブーム先端位置に移動するためのブーム先端移動量を計算する(ステップS144)。 Subsequently, the boom movement amount calculation means 541 calculates the boom tip movement amount for moving the current boom tip position to the target boom tip position (step S144).
そうすると、制御信号算出手段542は、計算されたブーム先端移動量を、各駆動制御手段に振り分けて駆動制御信号を出力し(ステップS145)、ワイヤ張力を緊張張力に維持しつつ、各アクチュエータを駆動してブーム先端を移動させる(ステップS146)。 Then, the control signal calculation means 542 distributes the calculated boom tip movement amount to each drive control means and outputs a drive control signal (step S145), and drives each actuator while maintaining the wire tension at the tension tension. Then, the boom tip is moved (step S146).
そして、ステップS141〜S146までの計測、計算、移動という一連の処理を繰り返し、ブーム先端が吊り荷の直上まで達すれば(ステップS147のYES)、ブーム先端移動制御処理を終了する。 Then, a series of processes of measurement, calculation and movement from step S141 to S146 are repeated, and when the boom tip reaches just above the suspended load (YES in step S147), the boom tip movement control process is terminated.
つづいて、ブーム先端移動制御の作用について、図6を用いて説明する。 Next, the operation of the boom tip movement control will be described with reference to FIG.
このように、本実施例のクレーンの制御装置Sは、吊り荷を地切りする際には、緊張張力を与えた状態で計測されたブーム14の姿勢及びワイヤ16の振れ角に基づいてブーム14の先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段54を備えている。
As described above, the crane control device S according to the present embodiment, when the suspended load is grounded, is based on the posture of the
したがって、ワイヤ16が緩まずに緊張した状態で吊り荷の位置を正確に計測できるようになり、荷振れを抑制することができる。このため、安全かつ迅速に作業することができる。
Therefore, the position of the suspended load can be accurately measured in a state where the
つまり、ワイヤ16が緩んだ状態では、ブーム先端から見た吊り荷の方向とフック17の方向とが一致しないため、この状態を解消すべくワイヤ16に所定の緊張張力を与えて緊張させる。
That is, when the
そして、ワイヤ16が緊張してフック17の方向と吊り荷の方向とが一致した状態で、ブーム先端BTPからの縦方向の振角θ1及び横方向の振角θ2を検出することで吊り荷の位置を正確に計測できるようになる。
Then, in a state where the
さらに、移動制御手段54は、この緊張張力を維持するようにウインチ駆動制御手段41を制御しながら、ブーム14の先端が吊り荷の直上BTP'に位置するようにブーム14を略水平に移動させる。
Furthermore, the movement control means 54 moves the
このように移動させると、ブーム14の先端と吊り荷との距離は短くなるから、短くなった分だけワイヤ16を巻上げることで、ワイヤ張力を所定の緊張張力に維持した状態で移動させる。
When moved in this manner, the distance between the tip of the
したがって、ブーム14には、ワイヤ16から所定の緊張張力のみが作用し、撓みのほとんどない状態でブーム14の先端を吊り荷の直上のBTP'に正確に位置させることができる。
Therefore, only a predetermined tension tension acts on the
次に、地切制御について説明する。まず、地切制御を実行する制御系の構成について図7を用いて説明する。なお、入力系統と出力系統については前記したブーム先端移動制御と同様であるから説明を省略する。 Next, the ground cutting control will be described. First, the configuration of a control system that executes the ground cutting control will be described with reference to FIG. Since the input system and the output system are the same as the boom tip movement control described above, description thereof is omitted.
本実施例のクレーンの制御装置Sは、コントローラ5において実行される演算・指令処理手段として、ウインチ制御手段53と、移動制御手段54と、ブーム先端位置算出手段55と、ワイヤ長算出手段56と、ワイヤ伸び算出手段58と、ブーム撓み量算出手段59と、ワイヤ伸び速度算出手段60と、を備えている。
The crane control apparatus S according to the present embodiment includes a winch control means 53, a movement control means 54, a boom tip position calculation means 55, and a wire length calculation means 56 as calculation / command processing means executed by the
ワイヤ伸び算出手段58は、ワイヤ張力検出手段35からのワイヤ張力の入力と、ワイヤ長算出手段56からのワイヤ長の入力と、によって、ワイヤ伸び速度算出手段60と、ブーム撓み量算出手段59と、にワイヤ16の伸量を出力する。
The wire
ブーム撓み量算出手段59は、ワイヤ伸び算出手段58からのワイヤ伸びを考慮したワイヤ長の入力と、ブーム先端位置算出手段55からの現在のブーム先端位置の入力と、縦方向振角検出手段28からの縦方向振角の入力と、横方向振角検出手段29からの横方向振角の入力と、によって、ブーム先端の撓み量の変化を計算し、旋回方向成分、作業半径方向成分、高さ方向成分の3つの座標系での変化量(ΔS,ΔR,ΔZ)としてブーム移動量算出手段541に出力する。
The boom deflection
ワイヤ伸び速度算出手段60は、ワイヤ伸び算出手段58からのワイヤ伸びの入力によって、FF制御量の算出及び制御終了判定(図8のステップS239)に用いるワイヤ伸び速度(ワイヤ張力の変化と同じとみてよい)を計算して制御信号算出手段542に出力する。 The wire elongation speed calculation means 60 is the same as the wire elongation speed (change in wire tension) used for the calculation of the FF control amount and the control end determination (step S239 in FIG. 8) by the input of the wire elongation from the wire elongation calculation means 58 May be calculated) and output to the control signal calculation means 542.
つづいて、地切制御の流れについて図7,8を用いて説明する。なお、この地切制御は、便宜上は上記したブーム先端移動制御と別々に説明するが、ブーム先端移動制御に連続して自動的に実行されることが好ましい。 Next, the flow of ground cutting control will be described with reference to FIGS. Note that this ground cutting control will be described separately from the above-described boom tip movement control for the sake of convenience, but it is preferable that it is automatically executed continuously after the boom tip movement control.
この地切制御の前提として、あらかじめブーム先端移動制御終了後のクレーン状態、すなわちワイヤ16が緊張する程度の軽いワイヤ張力が作用し、吊り荷の重心とブーム先端位置が鉛直線上に位置する状態を作っておく。 As a premise of this earth cutting control, the crane state after the end of the boom tip movement control, that is, the state where the center of gravity of the suspended load and the position of the boom tip are located on the vertical line is applied. Make it.
そして、地切制御を開始するためにオペレータが開始指令手段37をONにする(ステップS210)。 Then, the operator turns on the start command means 37 to start the ground cutting control (step S210).
まず、ブーム14の先端が吊り荷の直上にある基準姿勢としてのブーム姿勢を計測し(ステップS221)、ブーム先端位置算出手段55は、計測されたブーム姿勢から基準位置としてのブーム14の現在の先端位置を計算する(ステップS222)。
First, the boom posture as a reference posture in which the tip of the
次に、ウインチ制御手段53は、ウインチ駆動制御手段41に指令してワイヤ16をごく少量の所定巻上量だけ巻上げる(ステップS231)。そうすると、ブーム14にごく少量の所定撓み量だけ撓みが生じる。
Next, the winch control means 53 instructs the winch drive control means 41 to wind up the
つづいて、ワイヤ移動量とワイヤ張力とブーム起伏角とブーム長さとを計測して(ステップS232)、巻上げによって撓みが増加した状態のワイヤ長及びワイヤ伸びを計算する(ステップS233)。 Subsequently, the wire movement amount, the wire tension, the boom undulation angle, and the boom length are measured (step S232), and the wire length and the wire elongation in a state where the deflection is increased by winding are calculated (step S233).
そして、ブーム撓み量算出手段59は、ブーム撓み量の変化を計算して、ブーム移動量算出手段541に各座標系での変化量(ΔS,ΔR,ΔZ)として出力する(ステップS234)。 Then, the boom deflection amount calculation means 59 calculates a change in the boom deflection amount and outputs it to the boom movement amount calculation means 541 as a change amount (ΔS, ΔR, ΔZ) in each coordinate system (step S234).
つづいて、ブーム移動量算出手段541は、現在のブーム先端位置を目標ブーム先端位置に移動するためのブーム先端移動量を計算する(ステップS235)。 Subsequently, the boom movement amount calculation means 541 calculates a boom tip movement amount for moving the current boom tip position to the target boom tip position (step S235).
そうすると、制御信号算出手段542は、計算されたブーム先端移動量を、各駆動制御手段に振り分けて駆動制御信号を出力し(ステップS236)、各駆動制御手段を駆動してブーム先端を移動させる(ステップS237)。すなわち、ブーム移動量を起伏方向の撓み補正角とウインチ方向の撓み補正変位に振り分けてブーム先端を移動させる(図9(b)参照)。 Then, the control signal calculation means 542 distributes the calculated boom tip movement amount to each drive control means and outputs a drive control signal (step S236), and drives each drive control means to move the boom tip (step S236). Step S237). That is, the boom movement amount is divided into a deflection correction angle in the undulation direction and a deflection correction displacement in the winch direction, and the tip of the boom is moved (see FIG. 9B).
具体的には、この制御信号の計算では、目標起伏角、目標ワイヤ長、目標旋回角と、実測起伏角、実測ワイヤ長、実測旋回角と、の偏差から得られるFB(フィードバック)制御量に、FF(フィードフォワード)制御量を加算して得られる制御指令を各駆動制御手段に与える。このFF制御量は、ワイヤ伸び算出手段58から得られるワイヤ伸びの変化率に振角の大きさに比例するゲインを乗じて得ることができる。 Specifically, in the calculation of the control signal, an FB (feedback) control amount obtained from a deviation between the target undulation angle, the target wire length, the target turning angle, and the measured undulation angle, the measured wire length, and the measured turning angle is calculated. , A control command obtained by adding the FF (feed forward) control amount is given to each drive control means. This FF control amount can be obtained by multiplying the rate of change of wire elongation obtained from the wire elongation calculation means 58 by a gain proportional to the magnitude of the swing angle.
そして、ステップS221〜S237までの計測、巻上、移動という一連の処理の後、ワイヤ張力の変化が零になるかどうかを判定し(ステップS238,239)、零でなければ(ステップS239のNO)、一連の処理を繰り返す。 Then, after a series of processes of measurement, winding, and movement from step S221 to S237, it is determined whether or not the change in wire tension becomes zero (steps S238 and 239), and if not zero (NO in step S239) ), A series of processing is repeated.
他方、ワイヤ張力の変化が零になれば(ステップS239のYES)、地切制御処理を終了する。なお、ワイヤ張力でなく撓み量の変化量の速度変化が零となることを条件に上記の繰り返し処理を終了してもよい。 On the other hand, if the change in wire tension becomes zero (YES in step S239), the ground cutting control process is terminated. Note that the above iterative process may be ended on condition that the speed change of the change amount of the deflection amount is not zero but the wire tension.
つづいて、地切制御の作用について図9を用いて説明する。 Next, the operation of the ground cutting control will be described with reference to FIG.
このように、本実施例のクレーンの制御装置Sは、吊り荷を地切りする際に、ブーム14の先端が吊り荷の直上の基準位置にある状態で計測されたブーム14の基準姿勢と、ワイヤ16を巻き上げてブーム14の撓みが増加した状態で計測されたワイヤ16の振れ角と、に基づいてブーム14の基準姿勢からの撓み量の増加量を演算するブーム撓み量算出手段59を備えている。
Thus, the crane control apparatus S of the present embodiment, when the suspended load is grounded, the reference posture of the
そして、移動制御手段54は、演算された撓み量の増加量を打ち消すようにブーム14の先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、ブーム14の撓み量を徐々に増加させて吊り荷を地切りする。
And the movement control means 54 repeats the cancellation movement process which moves the front-end | tip of the
このため、ブーム14の撓み量を計測に基づいて正確に演算して、この撓み量を打ち消すようにブーム14を移動させることで、地切りの際の荷振れを抑制できる。
For this reason, the deflection amount of the
つまり、ウインチ駆動制御手段41によってワイヤ16を少量だけ巻上げると撓みが生じるが(図9(a)参照)、この撓みを打ち消すようにブーム14を移動させる打消移動処理を繰り返すことで(図9(b)参照)、ブーム14に徐々に撓みを生じさせて収束させる。
That is, when the
具体的には、ブーム14の起伏とワイヤ16の巻上によって撓みに対応した打消移動をさせることで、ブーム14の伸縮とワイヤ16の巻上で打消移動をさせる場合に比べて、迅速に処理をおこなうことができる。
Specifically, by performing a canceling movement corresponding to the bending by raising and lowering the
このように、ブーム14に徐々に撓みが生じていくと、最終的に吊り荷の重量に相当する張力が生じた時点で撓みが最大となり、同時に吊り荷が地切りされることになる。
As described above, when the
そして、地切りの時点では、ブーム14の先端は吊り荷の重心の直上に位置しているため、地切りと同時に吊り荷がブーム14の先端の直下に移動しようとして生じる荷振れが発生しなくなる。
At the time of ground cutting, the tip of the
次に、本実施の形態のクレーンの制御装置Sの効果について以下に列挙して説明する。 Next, effects of the crane control apparatus S of the present embodiment will be listed and described below.
(1)このように、実施例のクレーンの制御装置Sは、起伏自在のブーム14と、ブーム14の先端からワイヤ16によって吊り下げられるフック17と、を備えるクレーンの制御装置Sである。
(1) As described above, the crane control device S according to the embodiment is a crane control device S including the
そして、ブーム14の姿勢を検出するブーム姿勢検出手段と、ワイヤ16のブーム14の先端からの振れ角を検出する振れ角検出手段2と、ワイヤ16の張力を検出するワイヤ張力検出手段35と、計測されたワイヤ16の張力に基づき開始指令手段36から指示を受けてワイヤ16を緊張させるだけの所定の緊張張力を与えるウインチ制御手段53と、を備えており、吊り荷を地切りする際又は着地する際には、緊張張力を与えた状態で計測されたブーム14の姿勢及びワイヤ16の振れ角に基づいてブーム14の先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段54を備えている。
A boom posture detecting means for detecting the posture of the
したがって、ワイヤ16が緩まずに緊張した状態で吊り荷の位置を正確に計測できるようになり、荷振れを抑制することができる。このため、安全かつ迅速に作業することができる。
Therefore, the position of the suspended load can be accurately measured in a state where the
加えて、この状態ではワイヤ16には吊り荷の荷重は作用しておらず、ブーム14に撓みが生じていない状態となっているため、撓み量を考慮せずに後の処理工程である地切制御の開始位置となる基準位置に正確に位置させることができる。
In addition, in this state, the load of the suspended load does not act on the
さらに、オペレータが開始指令手段36をONにすれば、自動的にブーム先端移動制御が実行されるため、オペレータの目視できない位置に吊り荷があってもブーム14を移動させることができる。
Further, when the operator turns on the start command means 36, the boom tip movement control is automatically executed, so that the
(2)また、吊り荷を地切りする際に、ブーム14の先端が吊り荷の直上の基準位置にある状態で計測されたブーム14の基準姿勢と、ワイヤ16を巻き上げてブーム14の撓みが増加した状態で計測されたワイヤ16の振れ角と、に基づいてブーム14の基準姿勢からの撓み量の増加量を演算するブーム撓み量算出手段59を備えており、移動制御手段54は、演算された撓み量の増加量を打ち消すようにブーム14の先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、ブーム14の撓み量を徐々に増加させて吊り荷を地切りする。
(2) Further, when the suspended load is grounded, the
このため、ブーム14の撓み量を計測に基づいて正確に演算して、この撓み量を打ち消すようにブーム14を移動させることで、地切りの際の荷振れを抑制できる。
For this reason, the deflection of the
加えて、この地切制御では、図9(b)に示すように、ブーム14の起伏とワイヤ16の巻上によって撓みに対応した打消移動をさせることで、ブーム14の伸縮とワイヤ16の巻上で打消移動をさせる場合に比べて、迅速に処理をおこなうことができる。
In addition, in this earth cutting control, as shown in FIG. 9B, the
(3)ワイヤ16の張力を計測するワイヤ張力検出手段35を備えており、ブーム撓み量算出手段59は計測された張力を用いて計算されるワイヤ16の伸量に基づいてブーム14の撓み量を演算するため、より正確に撓み量を演算することができる。
(3) Wire
つまり、吊り荷の荷重が作用すると、ブーム14が撓むだけでなく、ワイヤ16にも伸びが生じるため、これを考慮しないと吊り荷の正確な位置が把握できなくなる。特に、地切りの直前には張力が大きくなるため、この伸量を無視すると吊り荷位置の認定に誤差を生じて荷振れが生じてしまう。
In other words, when the load of the suspended load acts, not only the
そこで、このワイヤ16の伸量を考慮して吊り荷の位置を認定することで、正確な撓み量を計算して地切りの際の荷振れを抑制できる。
Therefore, by certifying the position of the suspended load in consideration of the amount of extension of the
(4)また、本実施例のラフテレーンクレーン1は、上記したようなクレーンの制御装置Sを備えているため、吊り荷を地切りする際や着地する際に、荷振れが生じることのない安全なラフテレーンクレーン1になる。
(4) Moreover, since the
以下、クレーンの制御装置Sを用いて、吊り荷を着地させる場合の荷降制御について説明する。なお、前記実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。 Hereinafter, unloading control when landing a suspended load using the crane control device S will be described. The description of the same or equivalent parts as described in the above embodiment will be given with the same reference numerals.
まず、構成については前記実施1の地切制御を実行する構成と略同様であるから説明を省略する。また、荷降制御の流れについても、地切制御で説明した図8のステップS231が巻き下げになる点以外は、前記実施例と略同様であるから説明を省略する。 First, since the configuration is substantially the same as the configuration for executing the ground cutting control of the first embodiment, the description thereof is omitted. Also, the flow of unloading control is substantially the same as that of the above embodiment except that step S231 in FIG.
次に、作用について説明する。 Next, the operation will be described.
このように、本実施例のクレーンの制御装置Sは、吊り荷を着地する際に、吊り荷を着地させてブーム14の先端が吊り荷の直上の基準位置にある状態で計測されたブーム14の基準姿勢と、ワイヤ16を巻き下げてブーム14に撓みが減少した状態で計測されたワイヤ16の振れ角と、に基づいてブーム14の基準姿勢からの撓み量の減少量を演算するブーム撓み量算出手段59を備えている。
As described above, when the crane control apparatus S of the present embodiment lands the suspended load, the
そして、移動制御手段54は、演算された撓み量の減少量を打ち消すようにブーム14の先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、ブーム14の撓み量及びワイヤ16の張力を徐々に減少させてワイヤ16の張力を略零にする。
And the movement control means 54 repeats the cancellation movement process which moves the front-end | tip of the
このため、ブーム14の撓み量を計測に基づいて正確に演算して、この撓み量を打ち消すようにブーム14を移動させることで、着地の際のフック17の振れを抑制できる。
For this reason, the deflection amount of the
つまり、ウインチ駆動制御手段41によってワイヤ16を少量だけ巻下げると撓みが減少するが、この撓みの減少を打ち消すようにブーム14を移動させる打消移動処理を繰り返すことで、ブーム14から徐々に撓みをとって収束させる。
In other words, when the
このように、ブーム14から徐々に撓みをとっていくと、最終的に張力が略零になった時点で撓みが最小となり、同時に吊り荷が完全に着地することになる。
As described above, when the bending is gradually taken out from the
そして、張力が略零の完全な着地の時点では、ブーム14の先端は吊り荷の重心の直上に位置しているため、着地してフック17を外すのと同時にフック17がブーム14の先端の直下に移動しようとして生じるフック17の振れが発生しなくなる。
Since the tip of the
次に、効果について説明する。 Next, the effect will be described.
(1)本実施例のクレーンの制御装置Sは、吊り荷を着地する際に、吊り荷を着地させてブーム14の先端が吊り荷の直上の基準位置にある状態で計測されたブーム14の基準姿勢と、ワイヤ16を巻き下げてブーム14に撓みが減少した状態で計測されたワイヤ16の振れ角と、に基づいてブーム14の基準姿勢からの撓み量の減少量を演算するブーム撓み量算出手段59を備えており、移動制御手段54は、演算された撓み量の減少量を打ち消すようにブーム14の先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、ブーム14の撓み量を徐々に減少させる。
(1) When the crane control apparatus S of the present embodiment lands a suspended load, the
したがって、ブーム14の撓み量を計測に基づいて正確に演算して、この撓み量を打ち消すようにブーム14を移動させることで、着地の際のフック17の振れを抑制できる。このため、安全かつ迅速に作業することができる。
Therefore, the deflection of the
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。 Other configurations and operational effects are substantially the same as those in the above-described embodiment, and thus the description thereof is omitted.
以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes that do not depart from the gist of the present invention are not limited to the present invention. included.
例えば、前記実施例では、吊り荷を地切りする際に所定の緊張張力を与えてブーム14の先端を吊り荷の直上に移動させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、着地させる際にも所定の緊張張力を与えてブーム14の先端を吊り荷の直上に移動させることもできる。
For example, in the above-described embodiment, a case has been described in which a predetermined tension tension is applied when the suspended load is grounded, and the tip of the
また、前記実施例では、地切制御においてブーム14を旋回させない場合について説明したが、これに限定されるものではなく、横撓みが生じていればブーム14を旋回させて吊り荷の直上に移動させることもできる。
In the above-described embodiment, the case where the
S クレーンの制御装置
1 ラフテレーンクレーン(クレーン)
12 旋回台
14 ブーム
15 シーブ
15a シーブ軸
16 ワイヤ
17 フック
2 振れ角検出手段
28 縦方向振角検出手段
29 横方向振角検出手段
31 ブーム起伏角検出手段
32 ブーム長検出手段
33 ブーム旋回角検出手段
34 ワイヤ長検出手段
35 ワイヤ張力検出手段
41 ウインチ駆動制御手段
42 旋回駆動制御手段
43 起伏駆動制御手段
44 伸縮駆動制御手段
5 コントローラ
53 ウインチ制御手段
54 移動制御手段
55 ブーム先端位置算出手段
56 ワイヤ長算出手段
57 目標ブーム先端位置算出手段
58 ワイヤ伸び算出手段
59 ブーム撓み量算出手段
60 ワイヤ伸び速度算出手段
S
12
Claims (5)
前記ブームの姿勢を検出するブーム姿勢検出手段と、前記ワイヤの前記ブームの先端からの振れ角を検出する振れ角検出手段と、前記ワイヤの張力を検出するワイヤ張力検出手段と、計測された前記ワイヤの張力に基づき開始指令手段から指示を受けて前記ワイヤを緊張させるだけの所定の緊張張力を与えるウインチ制御手段と、を備えており、
吊り荷を地切りする際又は着地する際には、緊張張力を与えた状態で計測された前記ブームの姿勢及び前記ワイヤの振れ角に基づいて前記ブームの先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段を備えることを特徴とするクレーンの制御装置。 A crane control device comprising a hoistable boom and a hook suspended by a wire from the tip of the boom,
The boom posture detecting means for detecting the posture of the boom, the swing angle detecting means for detecting the swing angle of the wire from the tip of the boom, the wire tension detecting means for detecting the tension of the wire, and the measured Winch control means for giving a predetermined tension tension to receive the instruction from the start command means based on the tension of the wire and to tension the wire; and
When moving or landing a suspended load, the movement of moving the tip of the boom directly above the suspended load based on the posture of the boom and the deflection angle of the wire measured in a tensioned state. A crane control apparatus comprising a control means.
前記移動制御手段は、演算された撓み量の増加量を打ち消すように前記ブームの先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、前記ブームの撓み量を徐々に増加させて吊り荷を地切りすることを特徴とする請求項1に記載のクレーンの制御装置。 When the suspended load is grounded, the boom is measured in a state in which the tip of the boom is at a reference position immediately above the suspended load, and in a state where the boom is wound up by winding the wire. A boom deflection amount calculating means for calculating an increase amount of the deflection amount from the reference posture of the boom based on a deflection angle of the wire,
The movement control means repeats a cancellation movement process for moving the tip of the boom directly above the suspended load so as to cancel the calculated increase amount of the deflection amount, and gradually increases the boom deflection amount to The crane control device according to claim 1, wherein the crane is grounded.
前記移動制御手段は、演算された撓み量の減少量を打ち消すように前記ブームの先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、前記ブームの撓み量を徐々に減少させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のクレーンの制御装置。 When landing a suspended load, the boom's reference posture measured when the suspended load is landed and the tip of the boom is at a reference position immediately above the suspended load, and the wire is lowered to bend to the boom. A deflection amount calculation means for calculating a deflection amount of the deflection amount from the reference posture of the boom based on a swing angle of the wire measured in a state where
The movement control means repeats a canceling movement process for moving the tip of the boom directly above the suspended load so as to cancel the calculated decrease amount of the bending amount, and gradually decreases the bending amount of the boom. The crane control apparatus according to claim 1 or 2.
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