JP2012193022A - クレーンの振れ止め制御方法及び振れ止め制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トロリーが移動する際の吊り荷の振れ角に関する運動方程式に基づいてトロリーの加減速時の速度パターンを求め、この速度パターンに従ってトロリーを駆動することにより吊り荷の振れ止めを行う制御方法に関する。前記運動方程式をトロリー加速度について解くことにより数式2に示す加減速度を求め、この加減速度に応じた速度パターンに従ってトロリーを駆動し、トロリーの加減速が終了した時点の吊り荷の振れ角が零となるように制御する。
【選択図】図1
Description
特許文献2に係る従来技術では、トロリーを加減速する途中で速度が変化するような速度パターンを作成するために、複雑な加速度補正演算が必要であるという問題があった。
また、一般に、クレーンの吊り荷を単振り子に見立てて振れ止め制御を行う場合には、予め設定される基準の振れ周期によって吊り荷の振れ状態が変化してしまい、振れ周期を最適値に設定することが困難である。
また、本発明の他の目的は、トロリーの適切な減速開始距離を演算し、トロリーの目標位置と移動量との位置偏差が減速開始距離に等しくなった時点でトロリーの減速を開始することにより、高精度な位置決めを可能にすることにある。
ここで、前記基準振れ周期は、トロリーが加減速を開始してから終了するまでホイストが一定速度で動作しているものとして、吊り荷の振れ角が零となる条件から求めることが望ましい。
更に、本発明の振れ止め制御方法では、トロリーの加減速時における最適な基準振れ周期を、トロリーの加減速時間、トロリーの加減速開始時または終了時のロープ長、ホイスト速度等を用いて求めることが望ましい。
ここで、軌跡演算手段は、吊り荷の起点位置から終点位置に至るまでのトロリー及びホイストの移動軌跡を演算し、トロリー目標位置及びホイスト目標位置を出力する。また、ホイスト速度パターン演算手段は、ホイスト目標位置及びホイスト現在位置に基づいてホイスト速度指令及びホイスト位置指令を出力し、トロリー速度パターン演算手段は、トロリー目標位置、トロリー現在位置、トロリー加減速度及び減速開始距離に基づいてトロリー速度指令及びトロリー位置指令を出力する。
更に、減速開始距離演算手段は、トロリー減速度、トロリー減速開始時及び減速終了時のロープ長、ホイスト速度、吊り荷の基準振れ周期、トロリー減速時間、トロリー減速開始時間及び減速終了時間等を用いて、トロリーの減速開始距離を演算する。
そして、トロリーを目標位置に移動させる際に振れ止め制御を行う一方で、トロリー速度パターン演算手段は、トロリーの目標位置と移動量との位置偏差が減速開始距離と一致したときにトロリーの減速を開始するような速度パターンを演算するものである。
また、トロリーの目標位置と移動量との位置偏差が減速開始距離に等しくなった時点からトロリーの減速を開始することにより、位置決め精度も向上する。
まず、図1は、本実施形態に係る振れ止め制御装置を含むクレーンの駆動制御システムのブロック図であり、例えばCPUとその実行プログラムによって実現されるものである。
位置検出手段4は、適宜なセンサを用いてトロリー現在位置Xtd及びホイスト現在位置Xhdを検出し、軌跡演算手段1に出力している。
更に、障害物位置Lzは、トロリーの移動方向に沿った水平方向の位置Lte及びホイストの移動方向に沿った垂直方向の位置Lheを含んでいる。
加減速開始時ロープ長Lr1は、トロリーの加減速を開始するときのロープ長であり、加速開始時ロープ長La1及び減速開始時ロープ長Ld1を含む。また、加減速終了時ロープ長Lr2は、トロリーの加減速を終了するときのロープ長であり、加速終了時ロープ長La2及び減速終了時ロープ長Ld2を含む。
図1の軌跡演算手段1は、前述した入力情報を用いて、図2に示す如く、起点S(クレーン起点位置Ls)からA点,B点,C点,D点を順次通過して終点E(クレーン終点位置Le)に至る移動軌跡を演算し、トロリー及びホイストは互いの位置を参照しながら各点に到達するたびにトロリー目標位置Xts及びホイスト目標位置Xhsを次の点に切り替える。図2において、Zは障害物位置を示す。
ここで、起点Sは巻き上げのためにホイストが起動する位置、A点はトロリーが起動する位置、B点はホイストが停止する位置、C点は巻き下げのためにホイストが起動する位置、D点はトロリーが停止する位置、終点Eはホイストが停止する位置に相当する。
なお、図3は、図2の移動軌跡を設定した場合のトロリー及びホイストの起動・停止タイミング並びに各タイミングにおける目標位置と、トロリー速度及びホイスト速度との関係を示している。
なお、減速開始距離演算手段5の機能については後述する。
トロリー駆動装置110はトロリー速度指令及びトロリー位置指令に従ってトロリー100を駆動し、かつ、ホイスト駆動装置210はホイスト速度指令及びホイスト位置指令に従ってホイスト200を駆動することにより、トロリー100及びホイスト200は、図2に示した移動軌跡に従って駆動されることになる。
なお、数式4,数式5において、nは整数である。
すなわち、減速開始距離演算手段5は、トロリー減速度αkd、トロリー減速開始時のロープ長Ld1、トロリー減速終了時のロープ長Ld2、ホイスト速度Vh、吊り荷の基準振れ周期TS、トロリー減速時間Ttd、トロリー減速開始時間t1、トロリー減速終了時間t2、トロリーの減速の周期ω0、減速開始からの時間tを用いて、数式6により減速開始距離Xsdを演算する。なお、減速開始距離演算手段5には、ロープ長加減速時間Tlaも入力されている。
なお、実際にはホイスト速度Vhは一様に定まるものではないため、図6に示すように、トロリー速度Vtとホイスト速度Vhとの関係を9つのパターンに分けて数式6の演算を行い、減速開始距離Xsdを求めることが望ましい。前述した図5のパターンは、図6におけるパターン7に相当している。
2 トロリー速度パターン演算手段
3 ホイスト速度パターン演算手段
4 位置検出手段
5 減速開始距離演算手段
6 ロープ長検出手段
7 基準振れ周期演算手段
8 加減速演算手段
100:トロリー
110:トロリー駆動装置
101:軌道
200:ホイスト
210:ホイスト駆動装置
300:ロープ
400:吊り荷
Claims (4)
- ロープによって吊り下げられた吊り荷を巻き上げまたは巻き下げるホイストと、前記ホイストを支持して軌道上を移動するトロリーと、を備えたクレーンの制御方法であって、 前記トロリーが移動する際の吊り荷の振れ角に関する数式1の運動方程式に基づいて前記トロリーの加減速時の速度パターンを求め、この速度パターンに従ってトロリーを駆動することにより吊り荷の振れ止めを行う振れ止め制御方法において、
数式1をトロリー加速度について解くことにより数式2に示す加減速度を求め、この加減速度に応じた速度パターンに従ってトロリーを駆動し、トロリーの加減速が終了した時点の吊り荷の振れ角が零となるように制御することを特徴とするクレーンの振れ止め制御方法。
- 請求項1に記載したクレーンの振れ止め制御方法において、
前記トロリーが加減速を開始してから終了するまで前記ホイストが一定速度で動作しているものとして、前記数式1における振れ角θが零となる条件から、前記基準振れ周期を求めることを特徴とするクレーンの振れ止め制御方法。 - 請求項2に記載したクレーンの振れ止め制御方法において、
前記トロリーの加速時には、前記トロリーの加速時間をTta、前記トロリーの加速開始時のロープ長をLa1、ホイスト速度をVhとして、前記トロリーの加速終了時のロープ長La2を数式3により表すと共に、前記トロリー加速時の最適な前記基準振れ周期を数式4により求め、
前記トロリーの減速時には、前記トロリーの加速時間をTtd、前記トロリーの減速開始時のロープ長をLd1、ホイスト速度をVhとして、前記トロリーの減速終了時のロープ長をLd2として、前記トロリー減速時の最適な前記基準振れ周期を数式5により求めることを特徴とするクレーンの振れ止め制御方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載した振れ止め制御方法を実施するためのクレーンの振れ止め制御装置であって、
トロリー及びホイストの起点位置、トロリー及びホイストの終点位置、トロリー速度設定値、ホイスト速度設定値が少なくとも入力され、これらの入力情報からトロリー及びホイストの移動軌跡を演算してトロリー目標位置及びホイスト目標位置を出力する軌跡演算手段と、
前記ホイスト目標位置及びホイスト現在位置に基づいてホイスト速度指令及びホイスト位置指令を出力するホイスト速度パターン演算手段と、
前記トロリー目標位置、トロリー現在位置、トロリー加減速度及び減速開始距離に基づいてトロリー速度指令及びトロリー位置指令を出力するトロリー速度パターン演算手段と、
トロリー減速度αkd、トロリー減速開始時のロープ長Ld1、トロリー減速終了時のロープ長Ld2、ホイスト速度Vh、吊り荷の基準振れ周期TS、トロリー減速時間Ttd、トロリー減速開始時間t1、トロリー減速終了時間t2、トロリーの減速の周期ω0、減速開始からの時間tを用いて、数式6により減速開始距離Xsdを演算する減速開始距離演算手段と、を備え、
前記移動軌跡に沿って前記トロリーを前記目標位置に移動させる際に請求項1〜3のいずれかに記載された振れ止め制御を行うと共に、前記トロリー速度パターン演算手段は、前記トロリーの目標位置と移動量との位置偏差が前記減速開始距離Xsdと一致したときに前記トロリーの減速を開始する速度パターンを演算することを特徴とするクレーンの振れ止め制御装置。
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