JP2017052601A - クレーンの振れ止め制御装置、及びクレーンの振れ止め制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、より高精度の振れ止めを可能とする振れ止め制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】振れ止め制御装置８は、基準パターン生成部８１０が、予め定められた仮のロープ長Ｌから求められる吊り荷１２の振れ周期Ｔ1に基づき、吊り荷１２が目標位置に到達したときに吊り荷１２の振れが止まる、トロリー２の水平方向の加速度または速度のパターンである基準パターンを生成する。また、補償量算出部８２０が、仮のロープ長Ｌと吊り荷１２の搬送時のロープ長（Ｌ−ΔＬ）との差による加速度への影響を補償する補償量Δd2Ｘ/dt2を算出する。そして、速度パターン生成部８３０が、基準パターンを補償量Δd2Ｘ/dt2で補償した補償結果に基づき、速度パターンを生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、クレーンの振れ止め制御装置、及びクレーンの振れ止め制御方法に関する。

従来、クレーンの振れ止め制御の技術としては、例えば、特許文献１〜４に記載の技術がある。この特許文献１に記載の技術では、吊りロープで吊り荷を懸垂して目標位置まで搬送すると共に、吊り荷が目標位置に到達したときに吊り荷の振れが止まるように、トロリーの水平方向の速度パターンを生成し、生成した速度パターンをクレーンに出力するようになっている。その際、速度パターンの算出は、吊り荷の振れ周期を用いて行われる。これにより、横行・走行の終了時に、吊り荷の残留振れを抑制するようになっている。
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、クレーンの搬送能率を向上させるために、横行・走行中に吊りロープのロープ長の変更を行うようにすると、横行・走行の終了時に、吊り荷の残留振れが発生するという問題があった。この問題を解決するため、特許文献２〜４に記載の技術では、吊り荷の搬送経路を区分して設定した各区間毎に、吊りロープの代表値や最適値を求めて吊り荷の振れ周期を算出するようになっている。

特開平６−３０５６８６号公報 特開平７−２５７８７６号公報 特開平１１−３５２７７号公報 特開２０１１−１９３０２２号公報

しかしながら、吊り荷の振れ周期は、吊りロープのロープ長の変化にともない次々と変化する。それゆえ、上記特許文献１、２、３に記載の技術では、代表値や最適値等の１つの数値を吊りロープのロープ長として、吊り荷の振れ周期を算出するようになっているため、横行または走行の終了時に、吊り荷に残留振れが発生する可能性があった。
本発明は、上記のような点に着目し、より高精度の振れ止めを可能とするクレーンの振れ止め制御装置、及びクレーンの振れ止め制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、吊りロープのロープ長を変更しながら、吊りロープで吊り荷を懸垂して目標位置まで搬送すると共に、吊り荷が目標位置に到達したときに吊り荷の振れを止まらせるトロリーの水平方向の速度パターンを生成するクレーンの振れ止め制御装置であって、予め定められた仮のロープ長から求められる吊り荷の振れ周期に基づき、吊り荷が目標位置に到達したときに吊り荷の振れが止まる、トロリーの水平方向の加速度または速度のパターンである基準パターンを生成する基準パターン生成部と、仮のロープ長と吊り荷の搬送時のロープ長との差による加速度または速度への影響を補償する補償量を算出する補償量算出部と、基準パターンを補償量で補償した補償結果に基づき、速度パターンを生成する速度パターン生成部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、仮のロープ長から求められる吊り荷の振れ周期に基づくトロリーの水平方向への加速度または速度のパターンである基準パターンを、仮のロープ長と吊り荷の搬送時のロープ長との差によるトロリーの水平方向への加速度または速度への影響を補償する補償量で補償し、補償結果を基に速度パターンを生成する。それゆえ、ロープ長の変化にあわせて基準パターンをより適切に補償することができ、例えば、代表値や最適値等を用いて速度パターンを生成する方法に比べ、残留振れをより適切に抑制することができ、より高精度の振れ止めを行うことができる。

クレーンの概略構成を表す概念図である。 基準パターン及びトロリー速度を表すグラフである。 速度パターン演算処理を表すフローチャートである。 補償量及び補償後の加速度を表すグラフである。 クレーンの動作を表すシーケンス図である。 実施例を表すグラフである。 比較例を表すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本実施形態は、本発明を、吊りロープ１１のロープ長を変更しながら、吊りロープ１１で吊り荷１２を懸垂して目標位置まで搬送すると共に、吊り荷１２が目標位置に到達したときに吊り荷１２の振れを止まらせるトロリー２の水平方向の速度パターンを生成するクレーン１の振れ止め制御装置８に適用したものである。なお、本実施形態では、理解の容易のため、クレーン１の水平方向への運動、つまり、横行・走行のうち、横行にのみ着目し、トロリー２の水平方向の速度パターンとして、横行時の速度パターンを生成する。
また、本実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、及び配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（構成）
図１に示すように、本実施形態のクレーン１は、トロリー２と、ホイスト３と、ロープ長検出装置４と、トロリー位置検出装置５と、移動条件入力装置６と、ホイスト制御装置７と、振れ止め制御装置８と、トロリー制御装置９とを備える。
トロリー２は、ガーダ１０上に配置され、吊りロープ１１で吊り荷１２を懸垂する。また、トロリー２は、走行用モータ２１０で駆動され、ガーダ１０に沿って走行する。
ホイスト３は、トロリー２に搭載されている。ホイスト３は、巻上用モータ３１０で駆動され、吊りロープ１１の巻き上げ及び巻き下げ、つまり、ロープ長の変更を行う。
ロープ長検出装置４は、吊りロープ１１のロープ長を検出する。そして、ロープ長検出装置４は、検出結果をホイスト制御装置７に出力する。
トロリー位置検出装置５は、ガーダ１０に沿った方向のトロリー２の位置を検出する。そして、トロリー位置検出装置５は、検出結果をトロリー制御装置９に出力する。

移動条件入力装置６は、クレーン１のオペレータの操作により、横行時の吊り荷１２の始点と終点（目標位置）、及び横行中の吊りロープ１１のロープ長の目標パターンが入力される。そして、移動条件入力装置６は、入力された情報（以下、「移動条件」とも呼ぶ）をホイスト制御装置７と振れ止め制御装置８とトロリー制御装置９とに出力する。
なお、本実施形態では、クレーン１のオペレータが、移動条件を入力する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、移動条件入力装置６が、各種センサの検出結果を基に、移動条件を自動的に入力する構成としてもよい。

ホイスト制御装置７は、振れ止め制御装置８からトロリー制御装置９に速度パターンが入力されると、横行を開始すると判定し、ロープ長検出装置４が出力した検出結果（ロープ長の実際値）と、移動条件入力装置６が出力した移動条件（ロープ長の目標パターン）とを同一とするモータ速度指令を生成する。そして、ホイスト制御装置７は、生成したモータ速度指令を巻上用モータ３１０に出力する。これにより、巻上用モータ３１０は、横行の実行中、つまりクレーン１による吊り荷１２の搬送中に、モータ速度指令に従って回転速度を制御し、吊りロープ１１の長さをロープ長の目標パターンどおりに変化させる。

振れ止め制御装置８は、吊りロープ１１のロープ長を変更しながら、吊りロープ１１で吊り荷１２を懸垂して目標位置まで搬送すると共に、吊り荷１２が目標位置に到達したときに吊り荷１２の振れを止まらせるトロリー２の水平方向の速度パターンを搬送開始前に生成する。具体的には、振れ止め制御装置８は、基準パターン生成部８１０と、補償量算出部８２０と、速度パターン生成部８３０と、速度パターン補償部８４０とを備える。
基準パターン生成部８１０は、予め定められた仮のロープ長Ｌから求められる吊り荷１２の振れ周期Ｔ₁に基づき、吊り荷１２が目標位置に到達したときに吊り荷１２の振れが止まる、トロリー２の水平方向の加速度のパターン（以下、「基準パターン」とも呼ぶ）を生成する。仮のロープ長Ｌとしては、例えば、横行開始時のロープ長を採用できる。

基準パターンは、図２（ａ）に示すように、加速区間Ｉと、一定速度区間IIと、減速区間IIIとから構成され、加速区間Ｉは、走り始め部Ａと、等速連結部Ｂとからなる。
走り始め部Ａでは、基準パターン生成部８１０は、トロリー２の加速度d²Ｘ/dt²を振れ周期Ｔ₁時間だけ一定の勾配で「０」から直線的に増大させる。すなわち、走り始め部Ａではd²Ｘ/dt²＝αｔ（α＞０）と設定する。これにより、トロリー速度ｖは、下記（４）式のように、二次関数的に増大するので、図２（ｂ）に示すように緩和曲線を描く。
ｖ＝（１/２）αｔ² ………（４）
ここで、Ｘはトロリーの水平方向（ガーダ１０に沿った方向）への移動距離である。

等速連結部Ｂでは、基準パターン生成部８１０は、トロリー２の加速度d²Ｘ/dt²を、振れ周期Ｔ₁時間だけ走り始め部Ａと同じ勾配で、αＴ₁から「０」に直線的に減少させる。すなわち、等速連結部Ｂではd²Ｘ/dt²＝−αｔ＋２αＴ₁と設定する。これにより、トロリー速度ｖは、下記（５）式のように、二次関数的に減少するので、図２（ｂ）に示すように、走り始め部Ａの緩和曲線と連続した二次関数の緩和曲線を描く。
ｖ＝−（１/２）αｔ²＋２αＴ₁ｔ−αＴ₁ ²………（５）
この結果、加速区間Ｉでは、トロリー２の急激な速度切替を防止できる。それゆえ、トロリー２は、滑らかに走行し、車輪のスリップや駆動系のガタ等の発生を抑制できる。

また、一定速度区間IIでは、基準パターン生成部８１０は、トロリー２の加速度d²Ｘ/dt²を「０」に保持し、トロリー速度ｖを最大速度ｖmaxに維持する。一定速度区間IIの区間長は、横行を開始してからの経過時間が振れ周期Ｔ₁の整数Ｎ倍の時間とする。
また、減速区間IIIでは、基準パターン生成部８１０は、加速区間Ｉの加速度のパターンを一定速度区間IIの中間点Ｑを中心に負側に反転させた加速度のパターンとする。
なお、基準パターンの生成方法としては、他の構成を採用することもでき、仮のロープ長Ｌから求められる吊り荷１２の振れ周期Ｔ₁に基づくものであればよい。例えば、特許文献１〜４に記載された加速度のパターンの生成方法を採用してもよい。

また、補償量算出部８２０、速度パターン生成部８３０、及び速度パターン補償部８４０は、速度パターン演算処理を実行する。速度パターン演算処理では、補償量算出部８２０等は、移動条件入力装置６が出力した移動条件を基に、仮のロープ長Ｌと吊り荷１２の搬送時のロープ長（L−ΔＬ）との差による加速度への影響を補償する補償量Δd²Ｘ/dt²を算出し、算出した補償量Δd²Ｘ/dt²で基準パターンを補償した補償結果に基づき、トロリー２の速度パターンを生成する。速度パターン演算処理の詳細については後述する。
トロリー制御装置９は、振れ止め制御装置８から速度パターンが入力されると、横行を開始すると判定し、入力された速度パターンと、トロリー位置検出装置５が出力した検出結果（トロリー２の位置）とを基に、モータ速度指令を生成する。そして、トロリー制御装置９は、生成したモータ速度指令を走行用モータ２１０に出力する。これにより、走行用モータ２１０は、横行の実行中に、モータ速度指令に従って回転速度を制御し、トロリー２を速度パターンどおり、つまり、補償後の加速度パターンどおりに制御する。

（速度パターン演算処理）
次に、図３を参照し、補償量算出部８２０、速度パターン生成部８３０、及び速度パターン補償部８４０が実行する速度パターン演算処理について説明する。
図３に示すように、まず、ステップＳ１０１に移行して、補償量算出部８２０は、横行の開始時（搬送の開始時）からの経過時間ｔを設定する。経過時間ｔは、初期値を０［sec］とし、その後、このステップを実行するたびに０．１［sec］ずつ大きくする。
続いてステップＳ１０２に移行して、補償量算出部８２０は、ステップＳ１０１で設定した経過時間ｔにおける、吊りロープ１１の振れ角θsの角加速度d²θs/dt²を算出する。振れ角θsとは、吊りロープ１１のロープ長の変化を考慮しない場合の吊りロープ１１の振れ角である。具体的には、補償量算出部８２０は、基準パターン生成部８１０で生成した加速度パターンから、経過時間ｔにおける加速度d²Ｘ/dｔ²を取得し、取得した加速度d²Ｘ/dｔ²に基づき、下記（９）式に従って、振れ角θsの角加速度d²θs/dt²を算出する。下記（９）式は、吊りロープ１１のロープ長の変化を考慮しない場合の吊りロープ１１の振れ角θsの角加速度d²θs/dt²に関する第１の運動方程式である。
d²θs/dt²＝−（d²X/dt²）/Ｌ−ｇ/Ｌ・θs ………（９）
ここで、ｇは重力加速度である。

続いてステップＳ１０３に移行して、補償量算出部８２０は、ステップＳ１０１で設定した経過時間ｔにおける、吊りロープ１１の振れ角θの角加速度d²θ/dt²を算出する。振れ角θとは、吊りロープ１１のロープ長の変化を考慮した場合の吊りロープ１１の振れ角である。具体的には、補償量算出部８２０は、基準パターン生成部８１０で生成した加速度パターンから、経過時間ｔにおける加速度d²Ｘ/dｔ²を取得する。続いて、補償量算出部８２０は、移動条件（横行中の吊りロープ１１のロープ長の目標パターン）に基づき、経過時間ｔにおけるロープ長の変化速度dＬ/dtとロープ長（L−ΔＬ）とを算出する。
続いて、補償量算出部８２０は、取得した加速度d²Ｘ/dｔ²と、変化速度dＬ/dtと、ロープ長（L−ΔＬ）とに基づき、下記（１０）式に従って、振れ角θの角加速度d²θ/dt²を算出する。下記（１０）式は、吊りロープ１１のロープ長の変化を考慮した場合の吊りロープ１１の振れ角θの角加速度d²θ/dt²に関する第２の運動方程式である。
d²θ/dt²＝−d²Ｘ/dt²／（Ｌ−ΔＬ）−２dＬ/dt・dθ/dt（Ｌ−ΔＬ）−ｇ/（Ｌ−ΔＬ）・θ ………（１０）

続いてステップＳ１０４に移行して、補償量算出部８２０は、ステップＳ１０２で算出した振れ角θの角加速度d²θs/dt²と、ステップＳ１０３で算出した振れ角θsの角加速度Δd²θ/dt²とに基づき、下記（１１）式に従って補償量Δd²Ｘ/dt²を算出する。
Δd²Ｘ/dt²＝（d²θ/dt²−d²θs/dt²）×（Ｌ−ΔＬ） ………（１１）
続いてステップＳ１０５に移行して、速度パターン生成部８３０は、基準パターン生成部８１０で生成した加速度パターンから、経過時間ｔにおける加速度d²Ｘ/dｔ²を取得する。続いて、速度パターン生成部８３０は、取得した加速度d²Ｘ/dt²に、ステップＳ１０４で算出した補償量Δd²Ｘ/dt²を加算し、補償後の加速度d²Ｘa/dt²を算出する。
d²Ｘa/dt²＝d²Ｘ/dt²＋Δd²Ｘ/dt² ………（１２）

続いてステップＳ１０６に移行して、速度パターン生成部８３０は、ステップＳ１０１で設定した経過時間ｔが、基準パターン生成部８１０で生成した基準パターンでトロリー２を移動させた場合に吊り荷１２の目標位置への到着にかかる到着時間Ｔe以上であるかを判定する。そして、速度パターン生成部８３０は、到着時間Ｔe以上であると判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に移行する。一方、速度パターン生成部８３０は、到着時間Ｔe未満であると判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。
これにより、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６のフローを繰り返し実行し、図４（ａ）に示すように、ステップＳ１０１で設定した経過時間ｔそれぞれに対し、補償量Δd²Ｘ/dt²を算出し、図４（ｂ）に示すように、補償後の加速度d²Ｘa/dt²を算出する。そして、算出した加速度d²Ｘa/dt²に基づき、補償後の加速度パターンを算出（生成）する。

続いてステップＳ１０７に移行して、補償量算出部８２０は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６で算出した補償後の加速度パターン（加速度d²Ｘa/dt²）を時間積分し、トロリー２の水平方向の速度パターンを算出する。続いて、補償量算出部８２０は、算出した速度パターン（速度dＸa/dt）を時間積分し、トロリー２の総移動距離Ｘaを算出する。
ここで、算出した速度パターンには、トロリー２が水平方向、つまり、ガーダ１０に沿った方向に一定速度で移動する一定速度区間が含まれる。
続いてステップＳ１０８に移行して、補償量算出部８２０は、移動条件入力装置６が出力した移動条件に基づき、横行時の吊り荷１２の始点と終点（目標位置）との距離（以下、「目標総移動距離」とも呼ぶ）と、ステップＳ１０７で算出したトロリー２の総移動距離Ｘaとが同一であるか否かを判定する。そして、補償量算出部８２０は、同一であると判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９に移行する。一方、補償量算出部８２０は、同一でないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１０９では、補償量算出部８２０は、ステップＳ１０７で算出した速度パターンをトロリー制御装置９に出力した後、この演算処理を終了する。
一方、ステップＳ１１０では、速度パターン補償部８４０は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６で算出した補償後の加速度パターン（補償結果）に従ってトロリー２を水平方向へ移動させた場合の吊り荷１２の位置と目標位置との間のずれ量が「０」となるように、ステップＳ１０７で生成した速度パターンに含まれる一定速度区間の時間長を変化させる。
なお、本実施形態では、目標位置とのずれ量が「０」となるように速度パターンを補償する例を示したが、ずれ量が低減するように速度パターンを補償するものであればよい。
続いてステップＳ１１１に移行して、補償量算出部８２０は、ステップＳ１１０で補償した速度パターンをトロリー制御装置９に出力した後、この演算処理を終了する。

（動作その他）
次に、図５を参照し、クレーン１の動作について説明する。
まず、クレーン１のオペレータが、搬送対象となる吊り荷（例えばコイル）１２を選択し、図５に示すように、横行時の吊り荷１２の始点と終点（目標位置）、及び横行中の吊りロープ１１のロープ長の目標パターン（移動条件）を選択する（ステップＳ２０１）。続いて、オペレータが、移動条件入力装置６を操作し、選択した移動条件を入力する（ステップＳ２０２）。すると、移動条件入力装置６が、入力された移動条件をホイスト制御装置７と振れ止め制御装置８とトロリー制御装置９とに出力する（ステップＳ２０３）。

続いて、振れ止め制御装置８の基準パターン生成部８１０が、図２（ａ）に示すように、仮のロープ長Ｌ（例えば、横行開始時のロープ長）から求められる吊り荷１２の振れ周期Ｔ₁に基づき、基準パターンを生成する（ステップＳ２０４）。続いて、振れ止め制御装置８の補償量算出部８２０、速度パターン生成部８３０、及び速度パターン補償部８４０が、速度パターン演算処理を実行し、図４（ａ）に示すように、移動条件入力装置６が出力した移動条件を基に、仮のロープ長Ｌと吊り荷１２の搬送時のロープ長（L−ΔＬ）との差による加速度への影響を補償する補償量Δd²Ｘ/dt²を算出する。そして、図４（ｂ）に示すように、算出した補償量Δd²Ｘ/dt²で基準パターンを補償し、補償後の加速度Δd²Ｘa/dt²に基づき、トロリー２の速度パターンを生成する（ステップＳ２０５）。

ここで、生成された速度パターンに基づくトロリー２の総移動距離Ｘaと、横行時の吊り荷１２の始点と終点（目標位置）との距離（目標総移動距離）とが同一であったとする。即ち、速度パターンに補償の必要がなかったとする。すると、速度パターン生成部８３０が、生成された速度パターンをトロリー制御装置９に出力する（ステップＳ２０６）。
続いて、トロリー制御装置９が、出力された速度パターンと、トロリー位置検出装置５が出力したトロリー２の位置とを基にモータ速度指令を生成する。そして、トロリー制御装置９が、生成したモータ速度指令を走行用モータ２１０に出力する（ステップＳ２０７）。これにより、走行用モータ２１０が、モータ速度指令に従って、回転速度を制御し、トロリー２を速度パターンどおり、つまり、補償後の加速度パターンどおりに制御する。

また同時に、ホイスト制御装置７が、移動条件入力装置６が出力した移動条件（ロープ長の目標パターン）と、ロープ長検出装置４が出力した検出結果（ロープ長の実際値）とを同一とするモータ速度指令を生成する。そして、ホイスト制御装置７が、生成したモータ速度指令を巻上用モータ３１０に出力する（ステップＳ２０８）。これにより、巻上用モータ３１０が、モータ速度指令に従って回転速度を制御し、トロリー２の水平方向への移動と同時に、吊りロープ１１の長さをロープ長の目標パターンどおりに変化させる。
これにより、本実施形態のクレーン１によれば、吊りロープ１１のロープ長を変更しながら、吊りロープ１１で吊り荷１２を懸垂して目標位置まで搬送すると共に、吊り荷１２が目標位置に到達したときに吊り荷１２の振れを止まらせることができる。また、ロープ長の変化にあわせて基準パターンをより適切に補償でき、残留振れをより適切に抑制でき、より高精度の振れ止めを行うことができる。それゆえ、吊り荷１２の巻き下ろしを行いながら、横行を行うことが可能になり、クレーン１の搬送能率を向上することができる。

一方、トロリー２の総移動距離Ｘaと、横行時の吊り荷１２の始点と終点（目標位置）との距離（目標総移動距離）とが同一でなかったとする。即ち、速度パターンに補償の必要があったとする。すると、速度パターン生成部８３０が、生成した速度パターンに含まれる一定速度区間の時間長を、補償後の加速度パターン（補償結果）に従ってトロリー２を水平方向へ移動させた場合の吊り荷１２の位置と目標位置との間のずれ量が「０」となるように変化させる。そして、補償した速度パターンをトロリー制御装置９に出力する。
これにより、本実施形態によれば、吊り荷１２をより適切な位置で停止できる。

（本実施形態の効果）
本実施形態に係る発明は、次のような効果を奏する。
（１）本実施形態に係る振れ止め制御装置８では、基準パターン生成部８１０は、予め定められた仮のロープ長Ｌから求められる吊り荷１２の振れ周期Ｔ₁に基づき、吊り荷１２が目標位置に到達したときに吊り荷１２の振れが止まる、トロリー２の水平方向の加速度または速度のパターンである基準パターンを生成する。また、補償量算出部８２０は、仮のロープ長Ｌと吊り荷１２の搬送時のロープ長（Ｌ−ΔＬ）との差による加速度への影響を補償する補償量Δd²Ｘ/dt²を算出する。そして、速度パターン生成部８３０は、基準パターンを補償量Δd²Ｘ/dt²で補償した補償結果に基づき、速度パターンを生成する。

このような構成によれば、仮のロープ長Ｌから求められる吊り荷１２の振れ周期Ｔ1に基づくトロリー２の水平方向への加速度のパターンである基準パターンを、仮のロープ長Ｌと吊り荷１２の搬送時のロープ長（Ｌ−ΔＬ）との差によるトロリー２の水平方向への加速度への影響を補償する補償量Δd²Ｘ/dt²で補償し、補償結果を基に速度パターンを生成する。それゆえ、代表値や最適値等を用いることなく速度パターンを生成する。それゆえ、ロープ長の変化にあわせて基準パターンをより適切に補償することができ、例えば、代表値や最適値等を用いて速度パターンを生成する方法に比べ、残留振れをより適切に抑制することができ、より高精度の振れ止めを行うことができる。

（２）本実施形態に係る振れ止め制御装置８では、補償量算出部８２０は、予め定めた前記搬送の開始時からの経過時間ｔそれぞれに対し、吊りロープ１１のロープ長の変化を考慮しない場合の吊りロープ１１の振れ角θsの角加速度d²θs/dt²に関する第１の運動方程式に基づき角加速度d²θs/dt²を算出し、吊りロープ１１のロープ長の変化を考慮した場合の吊りロープ１１の振れ角θの角加速度d²θ/dt²に関する第２の運動方程式に基づき角加速度d²θ/dt²を算出し、算出した角加速度d²θs/dt²と角加速度d²θ/dt²との差に基づき、補償量Δd²Ｘ/dt²を算出する。
このような構成によれば、補償量Δd²Ｘ/dt²を適切に算出することができる。

（３）本実施形態に係る振れ止め制御装置８では、第１の運動方程式は、下記（１３）式であり、
d²θs/dt²＝−（d²X/dt²）/Ｌ−ｇ/Ｌ・θs ………（１３）
第２の運動方程式は、下記（１４）式であり、
d²θ/dt²＝−d²Ｘ/dt²／（Ｌ−ΔＬ）−２dＬ/dt・dθ/dt（Ｌ−ΔＬ）−ｇ/（Ｌ−ΔＬ）・θ ………（１４）
補償量算出部８２０は、経過時間ｔそれぞれに対し、上記（１３）式に従って角加速度d²θs/dt²を算出し、上記（１４）式に従って角加速度d²θ/dt²を算出し、算出した角加速度d²θs/dt²と角加速度d²θ/dt²との差に基づき、下記（１５）式に従って、補償量Δd²Ｘ/dt²を算出する。
Δd²Ｘ/dt²＝（d²θ/dt²−d²θs/dt²）×（Ｌ−ΔＬ） ………（１５）
このような構成によれば、補償量Δd²Ｘ/dt²を比較的容易な計算で算出できる。

（４）本実施形態に係る振れ止め制御装置８では、速度パターン補償部８４０が、補償結果に従ってトロリー２を水平方向へ移動させた場合の吊り荷１２の位置と目標位置との間のずれ量が低減するように、速度パターン生成部８３０で生成した速度パターンに含まれる一定速度区間の時間長を変化させる。
このような構成によれば、吊り荷１２をより適切な位置で停止できる。

（５）本実施形態に係る振れ止め制御方法では、予め定められた仮のロープ長Ｌから求められる吊り荷１２の振れ周期Ｔ₁に基づき、吊り荷１２が目標位置に到達したときに吊り荷１２の振れが止まる、トロリー２の水平方向の加速度のパターンである基準パターンを算出し、仮のロープ長Ｌと吊り荷１２の搬送時のロープ長（Ｌ−ΔＬ）との差による加速度への影響を補償する補償量Δd²Ｘ/dt²を算出し、基準パターンを補償量Δd²Ｘ/dt²で補償した補償結果に基づき、速度パターンを生成する。
このような構成によれば、仮のロープ長Ｌから求められる吊り荷１２の振れ周期Ｔ1に基づくトロリー２の水平方向への加速度のパターンである基準パターンを、仮のロープ長Ｌと吊り荷１２の搬送時のロープ長（Ｌ−ΔＬ）との差によるトロリー２の水平方向への加速度への影響を補償する補償量Δd²Ｘ/dt²で補償し、補償結果を基に速度パターンを生成する。それゆえ、代表値や最適値等を用いることなく速度パターンを生成する。それゆえ、ロープ長の変化にあわせて基準パターンをより適切に補償することができ、例えば、代表値や最適値等を用いて速度パターンを生成する方法に比べ、残留振れをより適切に抑制することができ、より高精度の振れ止めを行うことができる。

（変形例）
（１）なお、本実施形態では、クレーン１の横行にのみ着目し、振れ止め制御装置８が、トロリー２の水平方向の速度パターンとして、横行時の速度パターンを生成する例を示したが、水平方向の速度パターンであればよく、走行時の速度パターンを生成する構成としてもよいし、横行時の速度パターンと走行時の速度パターンとの両方を生成する構成としてもよい。横行時の速度パターンと走行時の速度パターンとの両方を生成する場合、これらの速度パターンの時間長にずれがあるか否かを判定する。そして、ずれがあると判定した場合には、時間長のずれが「０」となるように、時間長の短い速度パターンの速度変化率（加速度）を低減する。これにより、横行と走行とを同時に終了することができる。

（２）また、本実施形態では、トロリー２の横行時の加速度、つまり、水平方向の加速度のパターンを基準パターンとする例を示したが、他の構成を採用することもできる。トロリー２の水平方向の速度のパターンを基準パターンとしてもよい。
（３）また、本実施形態では、仮のロープ長Ｌとして、吊り荷１２が横行時の始点にあるときのロープ長、つまり、１つの数値を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、複数の数値を用いる構成としてもよい。この場合、例えば、吊り荷１２の搬送経路を区分して設定した各区間毎に、仮のロープ長を設定する構成としてもよい。

（実施例）
以下、図６、図７を参照し、本実施形態の実施例及び比較例を説明する。
本実施例では、横行時の吊り荷１２の始点と終点（目標位置）とを、平面視で４５［ｍ］離れた位置に設定した。また、吊りロープ１１のロープ長の目標パターンを、１０［ｍ］→６［ｍ］→１０［ｍ］の順に変更するパターンに設定した。吊りロープ１１の巻上げ速度及び巻き下げ速度を０．３［ｍ/ｓ］に設定した。そして、本実施形態の振れ止め制御装置８を用い、これらの数値を基に、図６（ａ）（ｃ）（ｄ）に示すように、基準パターン、補償量Δd²Ｘ/dt²、及び補償後の加速度パターンを算出した。続いて、算出した補償後の加速度パターン（補償結果）に基づき、速度パターンを生成した。
そして、生成した速度パターンを用いて、クレーン１の横行を行った場合をシミュレーションした。シミュレーション結果を図６（ｅ）（ｆ）に示す。これら図６（ｅ）（ｆ）より、横行の終了時に、振れ角、振れ角速度が「０」になることが確認できた。

（比較例）
比較例では、横行時の吊り荷１２の始点と終点（目標位置）とを、平面視で４５［ｍ］離れた位置に設定した。また、吊りロープ１１のロープ長の目標パターンを、１０［ｍ］→７［ｍ］→１０［ｍ］の順に変更するパターンに設定した。吊りロープ１１の巻上げ速度及び巻き下げ速度を０．３［ｍ/ｓ］に設定した。そして、これらの数値を基に、図７（ａ）に示すように、基準パターンを算出し、算出した基準パターンに基づき速度パターンを生成した。そして、生成した速度パターンを用いてクレーン１の横行を行った場合をシミュレーションした。シミュレーション結果を図７（ｃ）（ｄ）に示す。このように、比較例では、横行の終了時に、振れ角、振れ角速度が「０」にならなかった。

１ クレーン
２ トロリー
２１０ 走行用モータ
３ ホイスト
３１０ 巻上用モータ
４ ロープ長検出装置
５ トロリー位置検出装置
６ 移動条件入力装置
７ ホイスト制御装置
８ 止め制御装置
８１０ 基準パターン生成部
８２０ 補償量算出部
８３０ 速度パターン生成部
８４０ 速度パターン補償部
９ トロリー制御装置
１０ ガーダ
１１ 吊りロープ
１２ 吊り荷

Claims (5)

1. 吊りロープのロープ長を変更しながら、前記吊りロープで吊り荷を懸垂して目標位置まで搬送すると共に、前記吊り荷が目標位置に到達したときに前記吊り荷の振れを止まらせるトロリーの水平方向の速度パターンを生成するクレーンの振れ止め制御装置であって、
   予め定められた仮のロープ長から求められる前記吊り荷の振れ周期に基づき、前記吊り荷が前記目標位置に到達したときに前記吊り荷の振れが止まる、前記トロリーの水平方向の加速度または速度のパターンである基準パターンを生成する基準パターン生成部と、
   前記仮のロープ長と前記吊り荷の搬送時のロープ長との差による前記加速度または速度への影響を補償する補償量を算出する補償量算出部と、
   前記基準パターンを前記補償量で補償した補償結果に基づき、前記速度パターンを生成する速度パターン生成部と、を備えたことを特徴とするクレーンの振れ止め制御装置。
2. 前記補償量算出部は、予め定めた前記搬送の開始時からの経過時間それぞれに対し、前記吊りロープのロープ長の変化を考慮しない場合の吊りロープの振れ角の角加速度に関する第１の運動方程式に基づき第１の角加速度を算出し、前記吊りロープのロープ長の変化を考慮した場合の吊りロープの振れ角の角加速度に関する第２の運動方程式に基づき第２の角加速度を算出し、前記第１の角加速度と前記第２の角加速度との差に基づき、前記補償量を算出することを特徴とする請求項１に記載のクレーンの振れ止め制御装置。
3. 前記第１の運動方程式は、下記（１）式であり、
   d²θs/dt²＝−（d²X/dt²）/Ｌ−ｇ/Ｌ・θs ………（１）
   （θs：吊りロープのロープ長の変化を考慮しない場合の吊りロープの振れ角、Ｘ：トロリーの水平方向への移動距離、Ｌ：仮のロープ長、ｇ：重力加速度）
   前記第２の運動方程式は、下記（２）式であり、
   d²θ/dt²＝−d²Ｘ/dt²／（Ｌ−ΔＬ）−２dＬ/dt・dθ/dt（Ｌ−ΔＬ）−ｇ/（Ｌ−ΔＬ）・θ ………（２）
   （θ：吊りロープのロープ長の変化を考慮した場合の吊りロープの振れ角、（Ｌ−ΔＬ）：吊り荷の搬送時のロープ長）
   前記補償量算出部は、前記経過時間それぞれに対し、前記（１）式に従って角加速度d²θs/dt²を算出し、前記（２）式に従って角加速度d²θ/dt²を算出し、前記角加速度d²θs/dt²と前記角加速度d²θ/dt²との差に基づき、下記（３）式に従って前記補償量Δd²Ｘ/dt²を算出することを特徴とする請求項２に記載のクレーンの振れ止め制御装置。
   Δd²Ｘ/dt²＝（d²θ/dt²−d²θs/dt²）×（Ｌ−ΔＬ） ………（３）
4. 前記速度パターンは、前記トロリーが一定速度で移動する一定速度区間を含み、
   前記補償結果に従って前記トロリーを水平方向へ移動させた場合の前記吊り荷の位置と前記目標位置との間のずれ量が低減するように、前記速度パターン生成部で生成した速度パターンに含まれる前記一定速度区間の時間長を変化させる速度パターン補償部を更に備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のクレーンの振れ止め制御装置。
5. 吊りロープのロープ長を変更しながら、前記吊りロープで吊り荷を懸垂して目標位置まで搬送すると共に、前記吊り荷が目標位置に到達したときに前記吊り荷の振れを止まらせるトロリーの水平方向の速度パターンを生成するクレーンの振れ止め制御方法であって、
   予め定められた仮のロープ長から求められる前記吊り荷の振れ周期に基づき、前記吊り荷が前記目標位置に到達したときに前記吊り荷の振れが止まる、前記トロリーの水平方向の加速度または速度のパターンである基準パターンを算出し、前記仮のロープ長と前記吊り荷の搬送時のロープ長との差による前記加速度または速度への影響を補償する補償量を算出し、前記基準パターンを前記補償量で補償した補償結果に基づき、前記速度パターンを生成することを特徴とするクレーンの振れ止め制御方法。

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