JP2017165539A - Control device of crane - Google Patents

Control device of crane Download PDF

Info

Publication number
JP2017165539A
JP2017165539A JP2016051847A JP2016051847A JP2017165539A JP 2017165539 A JP2017165539 A JP 2017165539A JP 2016051847 A JP2016051847 A JP 2016051847A JP 2016051847 A JP2016051847 A JP 2016051847A JP 2017165539 A JP2017165539 A JP 2017165539A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
hoisting
motor
load
traversing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016051847A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6653080B2 (en
Inventor
金子 貴之
Takayuki Kaneko
貴之 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2016051847A priority Critical patent/JP6653080B2/en
Priority to CN201710073383.9A priority patent/CN107200273B/en
Publication of JP2017165539A publication Critical patent/JP2017165539A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6653080B2 publication Critical patent/JP6653080B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/18Control systems or devices
    • B66C13/22Control systems or devices for electric drives
    • B66C13/23Circuits for controlling the lowering of the load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of a crane which can avoid a collision with an obstacle by simultaneously performing a hoist motion and a traverse motion, and moving a suspended cargo along an arbitrary trajectory.SOLUTION: In a control device having a hoist device 60 for driving a hoist mechanism 12 by an electric motor 14, and a traverse device 50 for driving a traverse mechanism 11 by an electric motor 13, and moving a suspended cargo along an arbitrary moving trajectory by controlling the electric motors 13, 14, the control device comprises: trajectory creation means 24 for creating a moving trajectory; electric motor control means 17 for controlling rotation positions and speeds of the electric motor 13, 14 on the basis of the moving trajectory; load estimation means 28 for estimating a load of the suspended cargo from a state amount of the electric motor 14; and speed calculation means 32 for calculating operable maximum speed command values of the electric motors 13, 14 from the estimated load, mechanical loss torque and acceleration torque. The trajectory creation means 24 recalculates the moving trajectory on the basis of the operable maximum speed command value during an operation of a crane.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電動機により駆動される巻上げ装置と横行装置とを備えたクレーンの制御装置に関するものである。   The present invention relates to a crane control device including a hoisting device driven by an electric motor and a traversing device.

図6は、特許文献1に記載された従来のクレーンの制御装置を示している。
図6において、速度指令値変換回路102は、速度指令器101または後述する速度演算回路113の出力に基づき、誘導電動機203に対する速度指令値Nを指令する。単一積分器103は、予め定めた加速勾配(増加値/単位時間)または減速勾配(減少値/単位時間)により、速度指令値Nに達する(N=N)まで増加または減少させる速度設定値Nを出力する。
速度調節器104は、速度設定値Nと速度検出器107による速度検出値nとの偏差を零にするようなトルク指令値τを出力する。また、磁束指令値演算器105は、速度検出値nから磁束指令値φを演算して出力する。
FIG. 6 shows a conventional crane control apparatus described in Patent Document 1. In FIG.
In FIG. 6, the speed command value conversion circuit 102 commands a speed command value N # for the induction motor 203 based on the output of the speed command device 101 or a speed calculation circuit 113 described later. The single integrator 103 increases or decreases until reaching the speed command value N # (N * = N # ) by a predetermined acceleration gradient (increase value / unit time) or deceleration gradient (decrease value / unit time). Outputs the speed set value N * .
The speed adjuster 104 outputs a torque command value τ * that makes the deviation between the speed set value N * and the speed detected value n by the speed detector 107 zero. The magnetic flux command value calculator 105 calculates and outputs a magnetic flux command value φ * from the speed detection value n.

ベクトル演算器106では、トルク指令値τ及び磁束指令値φから、インバータ202をベクトル制御する制御信号を出力する。これにより、交流電源201の電力がインバータ202により所望の電圧及び周波数の交流電力に変換されて誘導電動機203に供給され、電動機203の可変速制御が行われる。 The vector calculator 106 outputs a control signal for vector control of the inverter 202 from the torque command value τ * and the magnetic flux command value φ * . As a result, the power of the AC power supply 201 is converted into AC power having a desired voltage and frequency by the inverter 202 and supplied to the induction motor 203, and variable speed control of the motor 203 is performed.

図7は、速度指令値Nと速度設定値Nとの関係を示すタイムチャートである。
図7において、時刻Tで正転方向の速度指令値Nが発せられると、時刻T〜Tの期間は、単一積分器103に設定された加速勾配に基づいて速度設定値Nを正転方向に増加させ、時刻TでN=Nとなる。時刻Tから速度指令値Nが零となる時刻Tまでの期間は、単一積分器103がN(=N)を出力し、時刻T〜Tの期間は、単一積分器103に設定された減速勾配に基づいて速度設定値Nの正転方向の値を減少させ、時刻TでN=0となる。
FIG. 7 is a time chart showing the relationship between the speed command value N # and the speed set value N * .
7, when the speed command value N # of forward direction is issued at time T 0, the time T 0 period through T 1, the speed setting value based on the acceleration gradient is set to a single integrator 103 N * increased in the forward direction, and N * = N # at time T 1. Period from time T 1 to time T 2, the speed command value N # is zero, a single integrator 103 outputs a N * (= N #), the period of time T 2, through T 3 are single integrator 103 reduces the forward direction of the value of the speed setpoint N * on the basis of the deceleration gradient is set to, the N * = 0 at time T 3.

時刻Tから、速度指令値Nが逆転方向の値となる時刻Tまでの期間は、単一積分器103がN(=0)を出力し、時刻T〜Tの期間は、減速勾配に基づいて速度設定値Nの逆転方向の値を増加させ、時刻TでN=Nとなる。時刻Tから速度指令値Nが零になる時刻Tまでの期間は、単一積分器103がN(=N)を出力し、時刻T〜Tの期間は、加速勾配に基づいて速度設定値Nの逆転方向の値を減少させ、時刻TでN=0となる。 From time T 3, the period until the time T 4 the speed command value N # is a value in the reverse direction, a single integrator 103 outputs a N * (= 0), the period of time T 4 through T 5 is increases the value of the reverse rotation direction of the speed setpoint N * on the basis of the deceleration gradient, and N * = N # at time T 5. Period from time T 5 to time T 6 to the speed command value N # becomes zero, a single integrator 103 outputs a N * (= N #), the period of time T 6 through T 7 are accelerated gradient reducing the value of the reverse rotation direction of the speed setpoint N * on the basis of, the N * = 0 at time T 7.

図8は、図6に示した制御装置により、誘導電動機203の負荷204として、減速機を介して巻上機204b及び荷重m(その重さもmとする)を駆動するシステムの動作説明図である。また、図9は上記システムの全体構成図であり、204aは減速機を示す。   FIG. 8 is an operation explanatory diagram of a system in which the hoisting machine 204b and the load m (whose weight is also assumed to be m) are driven as the load 204 of the induction motor 203 through the speed reducer by the control device shown in FIG. is there. FIG. 9 is an overall configuration diagram of the above system, and 204a indicates a reduction gear.

図8において、(a)は巻上機の状態、(b)は巻上機を昇降させる誘導電動機203の速度、(c)は巻上機の昇降に伴う誘導電動機203の出力トルクを示している。
時刻T以前では、荷重mは地上にある。このとき、誘導電動機203は停止しており(速度=0)、ブレーキにより制動されている。巻上機204bは時刻Tから巻上げを開始するが、図8(a)の左端は時刻Tの巻上機の状態であり、ブレーキを開放した後、時刻T〜Tの期間に単一積分器103に設定された加速勾配で巻上機204bの巻上げ速度vを増加させる。
In FIG. 8, (a) shows the state of the hoisting machine, (b) shows the speed of the induction motor 203 that raises and lowers the hoisting machine, and (c) shows the output torque of the induction motor 203 that accompanies the raising and lowering of the hoisting machine. Yes.
Prior to time T 0 , load m is on the ground. At this time, the induction motor 203 is stopped (speed = 0) and is braked by the brake. Hoist 204b starts winding from the time T 0, but the left end in FIG. 8 (a) is a state of the hoisting machine of the time T 0, after opening the brake, the period from time T 0 through T 1 The hoisting speed v of the hoisting machine 204b is increased with the acceleration gradient set in the single integrator 103.

時刻Tにおいて、速度指令値Nと速度設定値Nとが一致し、時刻T〜Tの期間は巻上げ速度vが一定である。時刻T〜Tの期間は、単一積分器103に設定された減速勾配で巻上げ速度vを減少させる。時刻T〜Tの期間は、誘導電動機203が停止しており、ブレーキによって制動されている。この期間は、図8(a)の中央に示すように、荷重mは空中に停止している。 At time T 1, the speed command value N # and the speed setting value N * matches the period of time T 1 through T 2 is a winding speed v is constant. During the period from time T 2 to time T 3 , the winding speed v is decreased with the deceleration gradient set in the single integrator 103. In the period from time T 3 to T 4 , the induction motor 203 is stopped and is braked by the brake. During this period, as shown in the center of FIG. 8A, the load m is stopped in the air.

次に、時刻T〜Tの期間は、単一積分器103に設定された減速勾配で巻上機204bの巻下げ速度vを増加させる。時刻Tにおいて、速度指令値Nと速度設定値Nとが一致し、時刻T〜Tの期間は巻下げ速度vが一定になる。 Next, during the period of time T 4 to T 5, the lowering speed v of the hoisting machine 204 b is increased with the deceleration gradient set in the single integrator 103. At time T 5, the speed command value N # and the speed setting value N * matches the period of time T 5 through T 6 is lowering the speed v is constant.

時刻T〜Tの期間は、単一積分器103に設定された加速勾配で巻下げ速度vを減少させる。時刻T以降の期間では、荷重mは地上にある。このとき、誘導電動機203は停止しており、ブレーキにより制動されている。図8(a)の右端は、時刻Tにおける巻上機204bの状態を示している。
図8(c)は、上述した一連の動作における、巻上機204bの一定走行に必要な誘導電動機203の出力トルク(図示のτ)と、巻上機204bの加速または減速に必要な誘導電動機203の出力トルク(図示のτ±τ)とを示している。
During the period from time T 6 to T 7, the lowering speed v is decreased with the acceleration gradient set in the single integrator 103. In the time T 7 after the period, load m is located on the ground. At this time, the induction motor 203 is stopped and is braked by a brake. Right end in FIG. 8 (a) shows the state of the hoisting machine 204b at time T 7.
FIG. 8 (c) shows the output torque (τ 0 in the drawing) required for constant travel of the hoisting machine 204b and the induction required for acceleration or deceleration of the hoisting machine 204b in the series of operations described above. The output torque of the electric motor 203 (τ 0 ± τ 1 shown in the figure) is shown.

次に、図6の加速度演算回路108、加速トルク演算回路110、トルク設定回路109、荷重推定回路111、トルク演算回路112、速度演算回路113、及び速度指令値変換回路102により、吊り荷の荷重mに対して運転可能な誘導電動機203の最大回転速度を演算する方法について説明する。   Next, the load of the suspended load is obtained by the acceleration calculation circuit 108, acceleration torque calculation circuit 110, torque setting circuit 109, load estimation circuit 111, torque calculation circuit 112, speed calculation circuit 113, and speed command value conversion circuit 102 shown in FIG. A method of calculating the maximum rotation speed of the induction motor 203 that can be operated with respect to m will be described.

図9において、誘導電動機203が回転速度n[r/min]で回転する時、減速機204aを介して巻上機204bが回転し、荷重mは速度v[m/min]で上昇、下降する。速度設定値Nが増加または減少している加減速時において、速度調節器104から出力されるトルク指令値τ、走行トルクτ、及び加減速必要トルクτの間には、数式1の関係がある。
[数式1]
τ=τ+τ
数式1における走行トルクτは、数式2の右辺に示す2つの成分に分解される。
[数式2]
τ=τ01+τ02
ここで、τ01:荷重mに対する走行トルク,τ02:機械損補償トルク
In FIG. 9, when the induction motor 203 rotates at the rotation speed n [r / min], the hoisting machine 204b rotates through the speed reducer 204a, and the load m increases and decreases at the speed v [m / min]. . During acceleration / deceleration when the speed set value N * is increasing or decreasing, the torque command value τ * , the running torque τ 0 , and the acceleration / deceleration required torque τ 1 output from the speed regulator 104 are expressed by Equation 1 There is a relationship.
[Formula 1]
τ * = τ 0 + τ 1
The running torque τ 0 in Equation 1 is decomposed into two components shown on the right side of Equation 2.
[Formula 2]
τ 0 = τ 01 + τ 02
Here, τ 01 : Running torque with respect to load m, τ 02 : Mechanical loss compensation torque

また、加減速必要トルクτは、数式3の右辺に示す2つの成分に分解される。
[数式3]
τ=τ11+τ12
ここで、
τ11:荷重mに対する加減速必要トルク,
τ12:電動機203及び巻上機204bに対する加減速必要トルク
Further, the acceleration / deceleration necessary torque τ 1 is decomposed into two components shown on the right side of Expression 3.
[Formula 3]
τ 1 = τ 11 + τ 12
here,
τ 11 : Acceleration / deceleration required torque for load m,
τ 12 : Necessary acceleration / deceleration torque for the electric motor 203 and the hoisting machine 204b

上記τ01,τ11,τ12のそれぞれは、このシステムの機械仕様から数式4〜数式6によって表すことができる。
[数式4]
τ01=mv/(2πn) [kgfm]
[数式5]
τ11=(mv/2π)・(1/375)・Δn [kgfm]
[数式6]
τ12=(GD/375)・Δn [kgfm]
Each of the τ 01 , τ 11 , and τ 12 can be expressed by Equations 4 to 6 from the mechanical specifications of the system.
[Formula 4]
τ 01 = mv / (2πn) [kgfm]
[Formula 5]
τ 11 = (mv 2 / 2π 2 n 2 ) · (1/375) · Δn [kgfm]
[Formula 6]
τ 12 = (GD 2/375 ) · Δn [kgfm]

このシステムの機械損補償トルクτ02は、減速機204aの効率に基づくものが大部分を占めるので、下記の数式7によって得られる値をトルク設定回路109に予めプリセットする。
[数式7]
τ02={減速機定格出力×(1−減速機効率)/電動機定格出力}×電動機定格トルク [kgfm]
Since the mechanical loss compensation torque τ 02 of this system is mostly based on the efficiency of the speed reducer 204a, a value obtained by the following Equation 7 is preset in the torque setting circuit 109 in advance.
[Formula 7]
τ 02 = {Speed reducer rated output × (1−Speed reducer efficiency) / Motor rated output} × Motor rated torque [kgfm]

なお、図10に示すように、機械損補償トルクτ02は誘導電動機203の回転方向によって極性が異なるので、トルク設定回路109には速度検出値nを取り込み、極性を持った機械損補償トルクτ02を出力する。 As shown in FIG. 10, since the polarity of the mechanical loss compensation torque τ 02 differs depending on the rotation direction of the induction motor 203, the torque setting circuit 109 takes in the detected speed value n and the mechanical loss compensation torque τ having polarity. 02 is output.

数式6に示した加減速必要トルクτ12は、予め設定可能な電動機軸換算全はずみ車効果GDと、後述の加速度演算回路108により得られる加速度Δnとを、加速トルク演算回路110により乗算して求める。
加速度演算回路110では、数式8の演算を行う。
[数式8]
Δn=(n−n(k−1))/T [r/min/s]
ここで、
:今回の電動機速度検出値[r/min],
(k−1):前回の電動機速度検出値[r/min], T:検出周期[s]
The acceleration / deceleration required torque τ 12 shown in Equation 6 is obtained by multiplying the acceleration shaft calculation circuit 110 by a preset motor shaft conversion total flywheel effect GD 2 and an acceleration Δn obtained by an acceleration calculation circuit 108 described later. Ask.
The acceleration calculation circuit 110 performs the calculation of Expression 8.
[Formula 8]
Δn = (n k −n (k−1) ) / T s [r / min / s]
here,
nk : current motor speed detection value [r / min],
n (k−1) : previous motor speed detection value [r / min], T s : detection cycle [s]

なお、速度調節器104により速度設定値Nと速度検出値nとの偏差が常に零になるように制御されているので、数式8の加速度Δnには、単一積分器103に設定されている値を用いることもできる。 Since the speed controller 104 controls the deviation between the speed set value N * and the speed detection value n to be always zero, the acceleration Δn in Equation 8 is set to the single integrator 103. Some values can also be used.

トルク設定回路109から出力される機械損補償トルクτ02と加速トルク演算回路110から出力される加減速必要トルクτ12とを、前記数式1〜数式3に代入することにより、数式9が得られる。
[数式9]
τ01+τ11=τ−τ02−τ12
By substituting the mechanical loss compensation torque τ 02 output from the torque setting circuit 109 and the acceleration / deceleration required torque τ 12 output from the acceleration torque calculation circuit 110 into the expressions 1 to 3, Expression 9 is obtained. .
[Formula 9]
τ 01 + τ 11 = τ * −τ 02 −τ 12

すなわち、前記数式4,数式5,数式9には、数式4+数式5=数式9の関係があるので、この関係式に基づいて、荷重推定回路111は荷重mを演算する。
また、トルク演算回路112では、荷重推定回路111から出力される荷重mと数式4とに基づいて走行トルクτ01を演算し、同様に数式5から加減速必要トルクτ11を演算する。
That is, since Equation 4, Equation 5, and Equation 9 have the relationship of Equation 4 + Equation 5 = Equation 9, the load estimation circuit 111 calculates the load m based on this relationship.
The torque calculation circuit 112 calculates the running torque τ 01 based on the load m output from the load estimation circuit 111 and Formula 4, and similarly calculates the acceleration / deceleration required torque τ 11 from Formula 5.

次に、速度演算回路113による運転可能最大速度指令値N の演算について説明する。
まず、加速トルク演算回路110の演算値τ12と、トルク設定回路109による設定値τ02と、トルク演算回路112の演算値τ01,τ11と、巻上機204bの加減速に必要な誘導電動機203の出力トルクの最大値τM1との間には、数式10の関係がある。
[数式10]
τM1=|τ01+τ02|+|τ11+τ12
Next, calculation of the operable maximum speed command value N 0 # by the speed calculation circuit 113 will be described.
First, the calculated value τ 12 of the acceleration torque calculating circuit 110, the set value τ 02 of the torque setting circuit 109, the calculated values τ 01 and τ 11 of the torque calculating circuit 112, and the induction necessary for acceleration / deceleration of the hoisting machine 204b. There is a relationship of Formula 10 with the maximum value τ M1 of the output torque of the electric motor 203.
[Formula 10]
τ M1 = | τ 01 + τ 02 | + | τ 11 + τ 12 |

次いで、図11(第1象限のみを図示)に示す誘導電動機203の短時間運転許容トルク−回転速度の特性図における、τM1に対応する電動機203の速度値N01 を、数式11によって求める。
[数式11]
01 =(τ/τM1)・N
ここで、
:電動機203の定格速度,
τ:電動機203の定格速度における短時間運転許容トルク
Next, the speed value N 01 # of the motor 203 corresponding to τ M1 in the short-time allowable torque-rotation speed characteristic diagram of the induction motor 203 shown in FIG. 11 (only the first quadrant is shown) is obtained by Expression 11. .
[Formula 11]
N 01 # = (τ A / τ M1 ) · N B
here,
N B : Rated speed of the electric motor 203,
τ A : Short-time operation allowable torque at the rated speed of the electric motor 203

また、昇降距離の長いシステムに適用する場合には、巻上機204bを定速で昇降させる時間も長くなることから、巻上機204bの定速運転に必要な誘導電動機203の出力トルクの最大値τM2は、数式12によって求められる。
[数式12]
τM2=|τ01+τ02
In addition, when applied to a system with a long lifting distance, the time required to move the hoisting machine 204b up and down at a constant speed also increases, so that the maximum output torque of the induction motor 203 necessary for constant speed operation of the hoisting machine 204b is increased. The value τ M2 is obtained by Equation 12.
[Formula 12]
τ M2 = | τ 01 + τ 02 |

また、図12(第1象限のみを図示)に示す誘導電動機203の連続運転許容トルク−回転速度の特性図における、τM2に対応する電動機203の速度値N02 を、数式13によって求める。
[数式13]
02 =(τ/τM2)・N
ここで、
:電動機203の定格速度,
τ:電動機203の定格速度における連続運転許容トルク
Further, the speed value N 02 # of the electric motor 203 corresponding to τ M2 in the characteristic graph of the continuous operation allowable torque-rotational speed of the induction motor 203 shown in FIG. 12 (only the first quadrant is shown) is obtained by Expression 13.
[Formula 13]
N 02 # = (τ B / τ M2 ) · N B
here,
N B : Rated speed of the electric motor 203,
τ B : Permissible continuous operation torque at the rated speed of the electric motor 203

すなわち、速度演算回路113では、前記N01 またはN02 の何れか小さい方を誘導電動機203の運転可能最大速度指令値N として出力する。または、このシステムの動作モードに合わせて、該当する前記N01 またはN02 の何れか一方を選択し、運転可能最大速度指令値N として出力する。
更に、速度指令値変換回路102では、速度指令器101による指令値Nまたは速度演算回路113による演算値N の何れか大きい方を新たな速度指令値Nとして、単一積分器103に出力する。
That is, the speed calculation circuit 113 outputs the smaller one of the N 01 # and N 02 # as the operable maximum speed command value N 0 # of the induction motor 203. Alternatively, according to the operation mode of this system, one of the corresponding N 01 # or N 02 # is selected and output as the maximum operable speed command value N 0 # .
Further, in the speed command value conversion circuit 102, the single integrator 103 is set with the larger one of the command value N # from the speed commander 101 or the calculated value N 0 # from the speed calculation circuit 113 as a new speed command value N #. Output to.

つまり、図6の従来技術では、荷重推定回路111により推定した荷重、誘導電動機203の短時間及び連続の許容トルク−速度特性等に基づいて誘導電動機203の運転可能最大速度を算出し、この最大速度に従って誘導電動機203を運転する。このため、クレーンに設けられた巻上げ装置を駆動するシステムにこの制御装置を適用した場合、巻上げ装置を軽荷重で昇降させる際には高速で昇降させることによりクレーンの運転効率を改善することができる。   That is, in the prior art of FIG. 6, the maximum operable speed of the induction motor 203 is calculated based on the load estimated by the load estimation circuit 111, the short-time and continuous allowable torque-speed characteristics of the induction motor 203, and the maximum The induction motor 203 is operated according to the speed. For this reason, when this control device is applied to a system for driving a hoisting device provided in a crane, when the hoisting device is moved up and down with a light load, the operation efficiency of the crane can be improved by moving it up and down at a high speed. .

特開2001−157479号公報(段落[0002]〜[0038]、図8〜図10等)JP 2001-157479 A (paragraphs [0002] to [0038], FIGS. 8 to 10 and the like)

図6に示した従来技術では、クレーンの運転効率を改善する方法として、軽負荷時における巻上機の速度を変更している。
ここで、図13は、巻上げ装置と横行装置とを備えたクレーンの全体構成図であり、1はトロリー、2はガーター、3は巻上げ装置、4は横行装置、5は吊り荷である。
In the prior art shown in FIG. 6, the speed of the hoisting machine at light load is changed as a method for improving the operation efficiency of the crane.
Here, FIG. 13 is an overall configuration diagram of a crane including a hoisting device and a traversing device, where 1 is a trolley, 2 is a garter, 3 is a hoisting device, 4 is a traversing device, and 5 is a suspended load.

図13において、吊り荷5の任意の移動軌跡を指定して巻上げ装置3及び横行装置4を制御する場合、例えば図14に示すように、吊り荷5を始点のA点からG点へ移動させる巻上げ動作と、G点からH点へ移動させる横行動作と、H点から終点のF点へ移動させる巻下げ動作とを連続的に行うことが考えられる。この時、巻上げ装置3及び横行装置4の速度パターンは図15に示すようになり、各動作は時間軸に沿って互いに独立している。
従って、このクレーンの制御に従来技術を適用する場合には、巻上げ速度、巻下げ速度、横行速度をそれぞれ制御すれば良いため、特に問題は生じない。
In FIG. 13, when an arbitrary movement locus of the suspended load 5 is specified and the hoisting device 3 and the traversing device 4 are controlled, for example, as shown in FIG. 14, the suspended load 5 is moved from the starting point A to the point G. It is conceivable to continuously perform a winding operation, a traversing operation for moving from point G to point H, and a lowering operation for moving from point H to the end point F. At this time, the speed patterns of the hoisting device 3 and the traversing device 4 are as shown in FIG. 15, and each operation is independent of each other along the time axis.
Therefore, when the conventional technique is applied to the control of the crane, there is no particular problem because the hoisting speed, the lowering speed, and the traversing speed may be controlled.

しかしながら、図16に示すように、吊り荷5をA点からB点へ移動させる巻上げ動作と、B点からC点へ巻上げながら横行させる動作と、C点からD点へ移動させる横行動作と、D点からE点へ巻下げながら横行させる動作と、E点からF点へ移動させる巻下げ動作とを連続的に行う場合には、図17に示すように、B点からC点への移動時、D点からE点への移動時に、巻上げ動作と横行動作とが同時に行われることになる。
吊り荷5がC点及びE点を通過するためには、巻上げ装置3及び横行装置4の速度を用いてD点及びE点の位置を設定するか、あるいは、D点及びE点を通過するような巻上げ装置3及び横行装置4の速度を設定する必要がある。
However, as shown in FIG. 16, a hoisting operation for moving the suspended load 5 from point A to point B, an operation for traversing while hoisting from point B to point C, a traversing operation for moving from point C to point D, In the case of continuously performing the operation of traversing while lowering from the D point to the E point and the lowering operation of moving from the E point to the F point, the movement from the B point to the C point as shown in FIG. At the time of movement from the point D to the point E, the winding operation and the traversing operation are performed simultaneously.
In order for the suspended load 5 to pass through the points C and E, the positions of the points D and E are set using the speeds of the hoisting device 3 and the traversing device 4, or the points D and E are passed. It is necessary to set the speeds of the hoisting device 3 and the traversing device 4.

ここで、従来技術では、巻上げ装置3の動作の途中で吊り荷5の荷重mによって巻上げ速度が変更されるため、上記のように巻上げ動作と横行動作とが同時に行われるような自動運転を実現する場合、D点及びE点を通過させるのが困難になるという問題があった。
また、図16におけるB点からE点に至る移動軌跡は、その内側に存在する障害物に対する衝突を回避するように設定したものである。このため、吊り荷の推定荷重に応じて巻上げ速度を変更した場合に、速度変更に伴う移動軌跡の変化によって障害物に衝突するリスクが増加してはならないが、従来技術ではそのリスクを回避することが困難であった。
Here, in the prior art, since the hoisting speed is changed by the load m of the suspended load 5 during the operation of the hoisting device 3, an automatic operation in which the hoisting operation and the traversing operation are simultaneously performed as described above is realized. In this case, there is a problem that it becomes difficult to pass the point D and the point E.
In addition, the movement trajectory from point B to point E in FIG. 16 is set so as to avoid a collision with an obstacle existing inside. For this reason, when the hoisting speed is changed according to the estimated load of the suspended load, the risk of colliding with an obstacle should not increase due to the change of the movement trajectory accompanying the speed change, but the prior art avoids that risk It was difficult.

そこで、本発明の解決課題は、巻上げ動作と横行動作とが同時に行われるような場合でも、吊り荷を任意の軌跡に沿って確実に移動させ、しかも障害物に衝突するおそれのないクレーンの制御装置を提供することにある。   Therefore, a problem to be solved by the present invention is to control a crane that reliably moves a suspended load along an arbitrary trajectory and does not collide with an obstacle even when a hoisting operation and a traversing operation are performed simultaneously. To provide an apparatus.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、巻上げ用電動機により巻上げ機構を駆動する巻上げ装置と、横行用電動機により横行機構を駆動する横行装置と、を備えたクレーンの制御装置であって、前記巻上げ用電動機及び前記横行用電動機を制御して前記巻上げ機構及び前記横行機構を駆動することにより吊り荷を所定の移動軌跡に沿って移動させるための制御装置において、
前記吊り荷が任意の目標地点を通過するように、前記吊り荷の移動軌跡を生成する軌跡生成手段と、
前記移動軌跡に基づいて前記各電動機の回転位置及び速度をそれぞれ制御する電動機制御手段と、
前記巻上げ用電動機の状態量から前記吊り荷の荷重を推定する荷重推定手段と、
前記荷重推定手段により推定した前記吊り荷の荷重と機械損失トルクと加速トルクとから、前記各電動機の運転可能最大速度指令値をそれぞれ演算する速度演算手段と、を備え、
前記軌跡生成手段は、前記クレーンの動作中に、前記運転可能最大速度指令値に基づいて前記移動軌跡を再計算するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is a crane control device comprising: a hoisting device that drives a hoisting mechanism with a hoisting motor; and a traverse device that drives the traversing mechanism with a traversing motor. A controller for controlling the hoisting motor and the traversing motor to drive the hoisting mechanism and the traversing mechanism to move a suspended load along a predetermined movement trajectory,
Locus generating means for generating a movement locus of the suspended load such that the suspended load passes through an arbitrary target point;
Electric motor control means for controlling the rotational position and speed of each electric motor based on the movement trajectory,
Load estimating means for estimating the load of the suspended load from the state quantity of the hoisting motor;
Speed calculating means for calculating the maximum operable speed command value of each electric motor from the load of the suspended load estimated by the load estimating means, mechanical loss torque and acceleration torque, and
The locus generation means recalculates the movement locus based on the maximum operable speed command value during the operation of the crane.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載したクレーンの制御装置において、
前記巻上げ装置と前記横行装置とは同時に動作可能であり、前記軌跡生成手段は、前記移動軌跡の始点及び終点を少なくとも含むパラメータと、前記巻上げ用電動機及び前記横行用電動機の速度とに基づいて、前記移動軌跡を再計算するものである。
The invention according to claim 2 is the crane control apparatus according to claim 1,
The hoisting device and the traversing device are operable simultaneously, and the trajectory generating means is based on parameters including at least a starting point and an end point of the moving trajectory, and the speeds of the hoisting motor and the traversing motor, The movement trajectory is recalculated.

請求項3に係る発明は、巻上げ用電動機により巻上げ機構を駆動する巻上げ装置と、横行用電動機により横行機構を駆動する横行装置と、を備えたクレーンの制御装置であって、前記巻上げ用電動機及び前記横行用電動機を制御して前記巻上げ機構及び前記横行機構を駆動することにより吊り荷を所定の移動軌跡に沿って移動させるための制御装置において、
前記吊り荷が任意の目標地点を通過するように、前記吊り荷の移動軌跡を生成する軌跡生成手段と、
前記移動軌跡に基づいて前記各電動機の回転位置及び速度をそれぞれ制御する電動機制御手段と、
前記巻上げ用電動機の状態量から前記吊り荷の荷重を推定する荷重推定手段と、
前記荷重推定手段により推定した前記吊り荷の荷重と機械損失トルクと加速トルクとから、前記各電動機の運転可能最大速度指令値をそれぞれ演算する速度演算手段と、を備え、
前記軌跡生成手段は、前記運転可能最大速度指令値に基づいて各電動機に対する逐次位置指令を修正するものである。
The invention according to claim 3 is a crane control device comprising: a hoisting device that drives a hoisting mechanism with a hoisting motor; and a traverse device that drives the traversing mechanism with a traversing motor, the hoisting motor and In the control device for moving the suspended load along a predetermined movement trajectory by controlling the electric motor for traversing and driving the hoisting mechanism and the traversing mechanism,
Locus generating means for generating a movement locus of the suspended load such that the suspended load passes through an arbitrary target point;
Electric motor control means for controlling the rotational position and speed of each electric motor based on the movement trajectory,
Load estimating means for estimating the load of the suspended load from the state quantity of the hoisting motor;
Speed calculating means for calculating the maximum operable speed command value of each electric motor from the load of the suspended load estimated by the load estimating means, mechanical loss torque and acceleration torque, and
The locus generation means corrects the sequential position command for each electric motor based on the maximum operable speed command value.

請求項4に係る発明は、巻上げ用電動機により巻上げ機構を駆動する巻上げ装置と、横行用電動機により横行機構を駆動する横行装置と、を備えたクレーンの制御装置であって、前記巻上げ用電動機及び前記横行用電動機を制御して前記巻上げ機構及び前記横行機構を駆動することにより吊り荷を所定の移動軌跡に沿って移動させるための制御装置において、
前記吊り荷が任意の目標地点を通過するように、前記吊り荷の移動軌跡を生成する軌跡生成手段と、
前記移動軌跡に基づいて前記各電動機の回転位置及び速度をそれぞれ制御する電動機制御手段と、
前記巻上げ用電動機の状態量から前記吊り荷の荷重を推定する荷重推定手段と、
前記荷重推定手段により推定した前記吊り荷の荷重と前記巻上げ装置の機械損失トルクと加速トルクから前記巻上げ用電動機の最大速度を演算する巻上げ最大速度演算手段と、
前記吊り荷の目標地点までの横行距離と加減速時間とに基づいて前記横行用電動機の最大速度を演算する横行最大速度演算手段と、を備え、
前記巻上げ装置の速度が前記巻上げ用電動機の最大速度を超えず、かつ、前記横行装置用の速度が前記横行用電動機の最大速度を超えない条件で前記巻上げ用電動機と前記横行用電動機との速度比が一定となるように前記各電動機の運転可能最大速度指令値をそれぞれ演算し、
前記軌跡生成手段は、前記各運転可能最大速度指令値に基づいて各電動機に対する逐次位置指令を修正するものである。
The invention according to claim 4 is a crane control device comprising: a hoisting device that drives a hoisting mechanism with a hoisting motor; and a traverse device that drives the traversing mechanism with a traversing motor, the hoisting motor and In the control device for moving the suspended load along a predetermined movement trajectory by controlling the electric motor for traversing and driving the hoisting mechanism and the traversing mechanism,
Locus generating means for generating a movement locus of the suspended load such that the suspended load passes through an arbitrary target point;
Electric motor control means for controlling the rotational position and speed of each electric motor based on the movement trajectory,
Load estimating means for estimating the load of the suspended load from the state quantity of the hoisting motor;
Hoisting maximum speed calculating means for calculating the maximum speed of the hoisting motor from the load of the suspended load estimated by the load estimating means, the mechanical loss torque of the hoisting device, and the acceleration torque;
A traverse maximum speed calculating means for calculating the maximum speed of the traverse motor based on the traverse distance to the target point of the suspended load and the acceleration / deceleration time;
The speeds of the hoisting motor and the traversing motor are such that the speed of the hoisting device does not exceed the maximum speed of the hoisting motor and the speed for the traversing device does not exceed the maximum speed of the traversing motor. Calculate the maximum speed command value that can be operated for each electric motor so that the ratio is constant,
The trajectory generating means corrects the sequential position command for each electric motor based on each operable maximum speed command value.

請求項1に係る発明によれば、軌跡生成手段が、巻上げ装置及び横行装置に対する運転可能最大速度指令値を用いて移動軌跡を再計算することにより、吊り荷が軽荷重の場合には巻上げ装置及び横行装置を高速で動作させながら、吊り荷が予め設定した目標地点を通過するように制御することができる。   According to the first aspect of the invention, the trajectory generating means recalculates the movement trajectory using the maximum operable speed command value for the hoisting device and the traversing device, so that the hoisting device is used when the suspended load is light. And while operating the traversing device at a high speed, the suspended load can be controlled to pass through a preset target point.

請求項2に係る発明によれば、軌跡生成手段が、移動軌跡の始点及び終点等のパラメータと巻上げ用電動機及び横行用電動機の速度に基づいて移動軌跡を生成することができる。   According to the second aspect of the present invention, the trajectory generating means can generate the moving trajectory based on parameters such as the starting point and end point of the moving trajectory and the speeds of the hoisting motor and the traversing motor.

請求項3に係る発明によれば、巻上げ用電動機と横行用電動機の速度比が一定になるように運転可能最大速度指令値を演算して吊り荷の逐次移動量を修正することにより、吊り荷が軽荷重の場合には、高速で巻上げ装置及び横行装置を動作させつつ、事前に設定した目標地点を吊り荷が通過するように動作することができる。   According to the invention of claim 3, the maximum loadable speed command value is calculated so that the speed ratio between the hoisting motor and the traversing motor is constant, and the amount of sequential movement of the suspended load is corrected, thereby When the load is light, the hoisting device and the traversing device can be operated at a high speed so that the suspended load passes through a preset target point.

請求項4に係る発明によれば、巻上げ最大速度を得た際に、クレーンの目標地点までの横行距離と加減速時間との関係で実現し得る横行最大速度を求めた上で、それらを満たしつつ速度比が変わらないように巻上げ運転可能最大速度指令値及び横行運転可能最大速度指令値を変更するため、横行距離等の条件に関わらず、事前に設定した目標地点を吊り荷が通過するように動作させることができる。   According to the invention of claim 4, when obtaining the maximum hoisting speed, the traverse maximum speed that can be realized in relation to the traverse distance to the target point of the crane and the acceleration / deceleration time is obtained, and these are satisfied. In order to change the maximum speed command value for hoisting operation and the maximum speed for traversing operation so that the speed ratio does not change, the suspended load will pass through the target point set in advance regardless of the conditions such as the traversing distance. Can be operated.

本発明の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention. 本発明の実施形態における吊り荷の移動軌跡の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the movement locus | trajectory of a suspended load in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における速度判定修正手段の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the speed determination correction means in embodiment of this invention. 横行・巻上げ動作における速度及びトルクの一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the speed and torque in traversing and winding operation. 巻上げ運転可能最大速度指令値及び横行運転可能最大速度指令値を決定する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which determines the hoisting operation possible maximum speed command value and the traverse driving possible maximum speed command value. 従来技術を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a prior art. 速度指令値と速度設定値との関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the relationship between a speed command value and a speed setting value. 誘導電動機により巻上機及び荷重を駆動するシステムの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the system which drives a winding machine and a load with an induction motor. 誘導電動機により巻上機及び荷重を駆動するシステムの全体構成図である。It is a whole lineblock diagram of a system which drives a hoisting machine and a load with an induction motor. 誘導電動機の回転速度と機械損補償トルクとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the rotational speed of an induction motor and a mechanical loss compensation torque. 誘導電動機の回転速度と短時間運転許容トルクとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the rotational speed of an induction motor and a short time driving | operation allowable torque. 誘導電動機の回転速度と連続運転許容トルクとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the rotational speed of an induction motor and continuous driving | operation allowable torque. 巻上げ装置及び横行装置を有するクレーンの説明図である。It is explanatory drawing of the crane which has a winding apparatus and a traversing apparatus. 吊り荷の移動軌跡を示す図である。It is a figure which shows the movement locus | trajectory of a suspended load. 巻上げ装置速度及び横行装置速度を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows a winding apparatus speed and a traverse apparatus speed. 吊り荷の移動軌跡を示す図である。It is a figure which shows the movement locus | trajectory of a suspended load. 巻上げ装置速度と横行装置速度との関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the relationship between a winding apparatus speed and a traverse apparatus speed.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図1は、この実施形態に係る制御装置のブロック図である。
図1において、11は吊り荷を水平方向に移動させるトロリーを駆動するための横行機構、12はクレーンの吊り荷を上下方向に移動させるロープの巻上げ機構、13,14は横行機構11及び巻上げ機構12をそれぞれ駆動する横行用電動機及び巻上げ用電動機、15,16は各電動機13,14の回転角や速度をそれぞれ検出するロータリーエンコーダやレゾルバ等の位置検出手段である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a control device according to this embodiment.
In FIG. 1, 11 is a traversing mechanism for driving a trolley for moving a suspended load in the horizontal direction, 12 is a rope hoisting mechanism for moving the crane's suspended load in the vertical direction, and 13 and 14 are a traversing mechanism 11 and a hoisting mechanism. Reference numerals 12 and 16 denote position detecting means such as a rotary encoder and a resolver for detecting the rotation angle and speed of each of the motors 13 and 14, respectively.

ここで、横行機構11は変速機及びドラム等を備え、ドラムにてロープを送り出してトロリーを横行動作させるものである。また、巻上げ機構12は変速機及びドラム等を備え、ドラムにてロープを巻き取りまたは繰り出して吊り荷を上下動させるものである。
なお、50は横行機構11及び横行用電動機13からなる横行装置、60は巻上げ機構12及び巻上げ用電動機14からなる巻上げ装置を示す。
Here, the traversing mechanism 11 includes a transmission, a drum, and the like, and feeds a rope with the drum to traverse the trolley. The hoisting mechanism 12 includes a transmission, a drum, and the like, and winds or feeds a rope with the drum to move the suspended load up and down.
Reference numeral 50 denotes a traversing device including the traversing mechanism 11 and the traversing electric motor 13, and 60 denotes a hoisting device including the hoisting mechanism 12 and the hoisting electric motor 14.

次に、17は、各電動機13,14を制御するための電動機制御手段である。
この電動機制御手段17において、18,19は、速度指令値n ,t [rad/s]を入力として電動機13,14をそれぞれ可変速駆動するインバータ、20,21は、電動機13,14の検出位置(吊り荷の位置に相当)p,p[rad]をフィードバックして逐次位置指令p ,p [rad]に追従するように速度指令値n ,n [rad/s]をそれぞれ出力する位置制御手段である。インバータ18,19には、交流電源22に接続されたコンバータ23から直流電力が供給されており、吊り荷の巻下げ時に発生するエネルギーは、コンバータ23を介して交流電源22に回生可能である
なお、速度や位置に関する記号において、添字tは横行方向の値を示し、添え字hは巻上げ方向の値を示す。
Next, reference numeral 17 denotes electric motor control means for controlling the electric motors 13 and 14.
In this motor control unit 17, 18 and 19, the speed command value n t *, t h * [ rad / s] inverter to each variable speed drive electric motor 13 and 14 as inputs, 20 and 21, the electric motor 13, detection position 14 (suspension corresponding to the position of the load) p t, p h sequential position command and feedback the [rad] p t *, p h * speed command value so as to follow the [rad] n t *, n Position control means for outputting h * [rad / s]. The inverters 18 and 19 are supplied with DC power from the converter 23 connected to the AC power source 22, and the energy generated when the suspended load is lowered can be regenerated to the AC power source 22 via the converter 23. In the symbols relating to speed and position, the subscript t indicates a value in the traverse direction, and the subscript h indicates a value in the winding direction.

また、24は吊り荷の移動軌跡を生成する軌跡生成手段である。
この軌跡生成手段24は、吊り荷の巻上げ・巻下げ方向とトロリーの移動による横行方向との2次元座標系において、吊り荷移動の終点の座標E(x,y)[m]、移動開始点から終点との間に位置する障害物の座標Z(x,y)[m]、横行開始時の最低高さYAmin[m]、横行終了時の最低高さYDmin[m]、吊り荷の加重が定格値である時の電動機13,14の速度指令値N ,N [rad/s]、運転可能最大速度指令値N ##,N ##[rad/s]、加速度指令値Δn ,Δn [rad/s]を入力とし、位置p,p[rad]に応じて逐次位置指令p ,p [rad]を出力する。
Reference numeral 24 denotes a trajectory generating means for generating the trajectory of the suspended load.
This trajectory generating means 24 is a coordinate E (x E , y E ) [m] of the end point of the suspended load movement in the two-dimensional coordinate system of the hoisting / lowering direction of the suspended load and the transverse direction by the movement of the trolley. The coordinates Z (x Z , y Z ) [m] of the obstacle located between the start point and the end point, the minimum height Y Amin [m] at the start of traversing, and the minimum height Y Dmin [m] at the end of traversing ], The speed command values N t * and N h * [rad / s] of the motors 13 and 14 when the weight of the suspended load is the rated value, the maximum operable speed command values N t ## and N h ## [ rad / s], an acceleration command value [Delta] n t *, as input Δn h * [rad / s 2 ], the position p t, p h [successive position command in accordance with rad] p t *, p h * [rad] Is output.

次に、巻上げ用インバータ19から出力される巻上げ速度n及びトルク指令τ等に基づいて、軌跡生成手段24に与える運転可能最大速度指令値N ##,N ##を演算する構成について説明する。
加速度演算手段25は、巻上げ用電動機14の巻上げ速度n[rad/s]から巻上げ加速度Δn[rad/s]を演算する。巻上げ加速トルク演算手段26は、巻上げ加速度Δnから吊り荷の荷重を除いた巻上げ装置60を加減速するのに必要な巻上げ加減速必要トルクτh12[N・m]を演算する。
Next, the maximum operable speed command values N t ## and N h ## given to the trajectory generating means 24 are calculated based on the winding speed n h and the torque command τ * output from the winding inverter 19. Will be described.
The acceleration calculation means 25 calculates the winding acceleration Δn h [rad / s 2 ] from the winding speed n h [rad / s] of the winding motor 14. Winding accelerating torque calculating means 26 calculates the h12 [N · m] of winding deceleration required torque τ required for the acceleration [Delta] n h winder excluding load suspended load from 60 winding accelerated or decelerated.

また、巻上げトルク設定手段27は、巻上げ速度nから、予め設定した巻上げ機械損補償トルクτh02[N・m]を符号判定して出力する。荷重推定手段28は、インバータ19から出力される巻上げ用電動機14のトルク指令τ、巻上げ速度n、巻上げ加速度Δn、巻上げ加減速必要トルクτh12、巻上げ機械損補償トルクτh02から、吊り荷の荷重mを推定して出力する。
巻上げトルク演算手段29は、巻上げ加速度Δn及び荷重mから、荷重mに対する巻上げ加減速必要トルクτh11及び巻上げ走行トルクτh01を演算する。
Further, the hoisting torque setting means 27 determines the sign of the hoisting mechanical loss compensation torque τ h02 [N · m] set in advance from the hoisting speed n h and outputs it. The load estimation means 28 suspends from the torque command τ * of the hoisting motor 14 output from the inverter 19, the hoisting speed n h , the hoisting acceleration Δn h , the hoisting acceleration / deceleration necessary torque τ h12 , and the hoisting mechanical loss compensation torque τ h02 . Estimate and output the load m of the load.
The hoisting torque calculating means 29 calculates hoisting acceleration / deceleration necessary torque τ h11 and hoisting running torque τ h01 with respect to the load m from the hoisting acceleration Δn h and the load m.

横行加速トルク演算手段30は、横行加速度指令Δn から吊り荷の荷重を除いた横行装置50を加減速するのに必要な横行加減速必要トルクτt12を演算する。
横行トルク演算手段31は、横行加速度指令Δn 及び荷重mから、荷重mに対する吊り荷横行加減速必要トルクτt11を演算する。
The traverse acceleration torque calculating means 30 calculates a traverse acceleration / deceleration necessary torque τ t12 necessary for accelerating / decelerating the traverse device 50 excluding the load of the suspended load from the traverse acceleration command Δn t * .
The traverse torque calculating means 31 calculates the suspended load traverse acceleration / deceleration required torque τ t11 with respect to the load m from the traverse acceleration command Δn t * and the load m.

また、32は、巻上げ速度演算手段33、横行速度演算手段34、及び速度判定修正手段35を備えた速度演算手段である。
巻上げ速度演算手段33は、巻上げ加減速必要トルクτh12、巻上げ機械損補償トルクτh02、巻上げ走行トルクτh01、吊り荷加減速必要トルクτh11から、巻上げ最大速度指令値N を演算する。横行速度演算手段34は、横行加減速必要トルクτt12、吊り荷横行加減速必要トルクτt11、及び、外部から設定される横行機械損補償トルクτt02から、横行最大速度指令値N を演算する。
また、速度判定修正手段35は、巻上げ最大速度指令値N 、横行最大速度指令値N 、及び、吊り荷の重量が定格値である時の速度指令値N ,N を、巻上げ速度と横行速度との比を一定に保ちつつ補正することにより運転可能最大速度指令値N ##,N ##を演算し、軌跡生成手段24に向けて出力する。
Reference numeral 32 denotes a speed calculation means including a winding speed calculation means 33, a traverse speed calculation means 34, and a speed determination correction means 35.
The hoisting speed calculation means 33 calculates the hoisting maximum speed command value N h # from the hoisting acceleration / deceleration necessary torque τh 12 , hoisting mechanical loss compensation torque τ h02 , hoisting running torque τ h01 , and suspended load acceleration / deceleration necessary torque τ h11. . The traverse speed calculation means 34 calculates the traverse maximum speed command value N t # from the traverse acceleration / deceleration necessary torque τ t12 , the suspended load traverse acceleration / deceleration necessary torque τ t11 , and the traverse mechanical loss compensation torque τ t02 set from the outside. Calculate.
Further, the speed judgment correcting means 35 is configured to use the maximum hoist speed command value N h # , the traverse maximum speed command value N t # , and the speed command values N t * and N h * when the weight of the suspended load is the rated value . Is corrected while keeping the ratio between the hoisting speed and the traverse speed constant, and the maximum operable speed command values N t ## and N h ## are calculated and output to the trajectory generating means 24.

次に、この実施形態におけるクレーン制御装置の動作について説明する。
電動機制御手段17には、位置検出手段15,16から電動機13,14の速度等の状態量が入力される。位置制御手段20,21は、軌跡生成手段24から入力される逐次位置指令p ,p に対してインバータ18,19から出力される位置p,pがそれぞれ一致するようにフィードバック制御等を行い、速度指令n ,n を出力する。インバータ18,19では、電動機13,14の速度n,nが速度指令n ,n にそれぞれ追従するよう電圧や電流を制御し、電動機13,14のトルクや磁束を制御する。
Next, the operation of the crane control device in this embodiment will be described.
The motor control means 17 receives state quantities such as the speeds of the motors 13 and 14 from the position detection means 15 and 16. Position control means 20, 21, feedback as sequential position command p t * is input from the trajectory generating unit 24, p h * position p t which is output from the inverter 18 and 19 against, p h coincide respectively Control is performed to output speed commands n t * and n h * . The inverters 18 and 19 control the voltage and current so that the speeds n t and n h of the motors 13 and 14 follow the speed commands n t * and n h * , respectively, and control the torque and magnetic flux of the motors 13 and 14. .

次いで、軌跡生成手段24の動作について説明する。
軌跡生成手段24は、まず、現時点の吊り荷の位置を始点Oとして、移動の終点の座標E(x,y)、移動開始点から終点に至る経路に存在する障害物の座標Z(x,y)、吊り荷の重量が定格値である時の速度指令値N ,N を入力として、巻上げ方向をy軸、横行方向をx軸として吊り荷が通過する位置を算出することにより、移動軌跡を求める。
図2は、吊り荷の移動軌跡の一例である。図2におけるO,A,B,C,D,Eは、図16、図17におけるA,B,C,D,E,Fをそれぞれ置き換えたものと同等である。
Next, the operation of the trajectory generation unit 24 will be described.
First, the trajectory generating unit 24 uses the current suspended load position as the starting point O, the coordinate E (x E , y E ) of the end point of the movement, and the coordinate Z ( x Z , y Z ), the speed command values N t * and N h * when the weight of the suspended load is the rated value, and the position where the suspended load passes with the hoisting direction as the y-axis and the transverse direction as the x-axis To calculate the movement trajectory.
FIG. 2 is an example of the trajectory of the suspended load. O, A, B, C, D, and E in FIG. 2 are equivalent to those obtained by replacing A, B, C, D, E, and F in FIGS.

ここで、速度指令値N ,N の比(速度比)であるαは、数式14で表される。
[数式14]
α=N /N
Here, α, which is the ratio (speed ratio) between the speed command values N t * and N h * , is expressed by Equation 14.
[Formula 14]
α = N h * / N t *

開始点であるO点からA点までは、巻上げ動作のみであり、A点の位置は横行開始時の最低高さYAminにより数式15で求められる。
[数式15]
A=(X,Y)=(0,YAmin
From the O point to the A point, which is the starting point, only the winding operation is performed, and the position of the A point is obtained by Equation 15 using the minimum height Y Amin at the start of traversing .
[Formula 15]
A = (X A , Y A ) = (0, Y Amin )

A点からB点までは、巻上げ動作と横行動作とが同時に行われる。この間の吊り荷の位置は、数式16により求められる。
[数式16]
y=αx+YAmin
From the point A to the point B, the winding operation and the traversing operation are performed simultaneously. The position of the suspended load during this time is obtained by Expression 16.
[Formula 16]
y = αx + Y Amin

また、B点は数式17によって求めることができる。
[数式17]
B=(X,Y
ここで、X=(Y−YAmin), Y=Y
Further, the point B can be obtained by Expression 17.
[Formula 17]
B = (X B , Y B )
Here, X B = (Y Z -Y Amin), Y B = Y Z

B点からC点までは、吊り荷高さが一定の状態で、横行動作のみである。C点の位置は、D点における横行終了時の最低高さYDminと速度比αと終点の座標Eとを用いて、数式18により求めることができる。
[数式18]
C=(X,Y
ここで、X=X−(Y−YDmin)/α, Y=Y
From point B to point C, only the traversing operation is performed with the suspended load height being constant. The position of the point C can be obtained by Equation 18 using the minimum height Y Dmin at the end of the traversal at the point D, the speed ratio α, and the coordinates E of the end point.
[Formula 18]
C = (X C , Y C )
Here, X C = X E - ( Y Z -Y Dmin) / α, Y C = Y Z

C点からD点までは、巻下げ動作と横行動作とが同時に行われる。この間における吊り荷の位置は、数式19により求められる。
[数式19]
y=−α(x−X)+YDmin
また、D点の位置は、数式20によって求めることができる。
[数式20]
D=(X,Y)=(X,YDmin
From the point C to the point D, the lowering operation and the traversing operation are performed simultaneously. The position of the suspended load during this time is obtained by Expression 19.
[Formula 19]
y = −α (x−X E ) + Y Dmin
Further, the position of the point D can be obtained by Expression 20.
[Formula 20]
D = (X D , Y D ) = (X E , Y Dmin )

更に、D点からE点までは、横行動作はなく巻下げ動作のみである。E点は外部から入力された座標であり、数式21によって表される。
[数式21]
E=(X,Y
なお、実際の移動軌跡は、加減速を伴うために理想的にはならず、外側に膨らむ。このため、吊り荷は障害物の位置Zの外側を通過することになり、特に問題はない。
Furthermore, from point D to point E, there is no traversing motion and only a lowering motion. Point E is a coordinate input from the outside, and is expressed by Equation 21.
[Formula 21]
E = (X E , Y E )
The actual movement trajectory is not ideal because it accompanies acceleration / deceleration, and swells outward. For this reason, the suspended load passes outside the position Z of the obstacle, and there is no particular problem.

図1における加速度演算手段25の動作は、図6における加速度演算回路108と同様であり、電動機制御手段17内のインバータ19から出力された巻上げ速度nから、数式22により巻上げ加速度Δnを求める。
[数式22]
Δn=(n[k]−n[k−1])/T [rad/s
加速度演算手段25は、マイコンやプログラマブルコントローラ等の演算装置によって実現されるため、離散値計算されるものであり、kはサンプリング番号、Tはサンプリング周期[s]である。
The operation of the acceleration calculating means 25 in FIG. 1 is the same as that of the acceleration calculating circuit 108 in FIG. 6, and the hoisting acceleration Δn h is obtained from the hoisting speed n h output from the inverter 19 in the electric motor control means 17 by Equation 22. .
[Formula 22]
Δn h = (n h [k] −n h [k−1]) / T s [rad / s 2 ]
Since the acceleration calculation means 25 is realized by a calculation device such as a microcomputer or a programmable controller, it calculates discrete values, k is a sampling number, and T s is a sampling period [s].

巻上げ加速トルク演算手段26の動作は、図6における加速トルク演算回路110と同様であり、数式23により巻上げ加減速必要トルクτh12が求められる。
[数式23]
τh12=Jhm・Δn [N・m]
ここで、Jhmは予め設定可能な電動機や減速機、ドラム、吊り具等の機構を、電動機軸に換算した慣性モーメント[kg・m]である。
The operation of the hoisting acceleration torque calculating means 26 is the same as that of the acceleration torque calculating circuit 110 in FIG. 6, and the hoisting acceleration / deceleration necessary torque τ h12 is obtained by Expression 23.
[Formula 23]
τ h12 = J hm · Δn h [N · m]
Here, J hm is a moment of inertia [kg · m 2 ] obtained by converting a presettable mechanism such as an electric motor, a speed reducer, a drum, and a lifting tool into the electric motor shaft.

巻上げトルク設定手段27の動作は、図6におけるトルク設定回路109と同様であり、数式24により巻上げ機械損補償トルクτh02を設定する。
[数式24]
τh02={減速機定格出力×(1−減速機効率)/電動機定格出力}×電動機定格トルク
従来技術と同様に、巻上げ機械損補償トルクτh02は電動機14の回転方向によって極性が異なるため、巻上げ速度n[rad/s]に基づいて巻上げ機械損補償トルクτh02の極性を変更し、出力する。
The operation of the hoisting torque setting means 27 is the same as that of the torque setting circuit 109 in FIG. 6, and the hoisting mechanical loss compensation torque τ h02 is set by Expression 24.
[Formula 24]
τ h02 = { Speed reducer rated output × (1− Speed reducer efficiency) / Motor rated output} × Motor rated torque As in the prior art, the hoisting mechanical loss compensation torque τ h02 differs depending on the rotation direction of the motor 14. Based on the winding speed n h [rad / s], the polarity of the winding mechanical loss compensation torque τ h02 is changed and output.

荷重推定手段28の動作は、図6における荷重推定回路111と同様であり、数式25、数式26、数式27の関係から吊り荷の荷重mを推定する。
[数式25]
τh01=(V/N)mg [N・m]
ここで、
g:重力加速度,
:巻上げ時の吊り荷の定格速度[m/s],
:巻上げ用電動機14の定格速度[rad/s]
[数式26]
τh11=(V /N )・m・Δn [N・m]
ここで、(V /N )・mは、電動機軸換算で荷重の慣性モーメントに相当する。
[数式27]
τh01+τh11=τ −τh02−τh12 [N・m]
The operation of the load estimator 28 is the same as that of the load estimator circuit 111 in FIG. 6, and estimates the load m of the suspended load from the relationship of Equation 25, Equation 26, and Equation 27.
[Formula 25]
τ h01 = (V h / N h ) mg [N · m]
here,
g: gravity acceleration,
V h : Rated speed [m / s] of the suspended load at the time of winding,
N h : Rated speed of the hoisting motor 14 [rad / s]
[Formula 26]
τ h11 = (V h 2 / N h 2 ) · m · Δn h [N · m]
Here, (V h 2 / N h 2 ) · m corresponds to the moment of inertia of the load in terms of the motor shaft.
[Formula 27]
τ h01 + τ h11 = τ h * −τ h02 −τ h12 [N · m]

巻上げトルク演算手段29の動作は、図6におけるトルク演算回路112と同様である。すなわち、荷重推定手段28により推定した荷重m及び数式25から巻上げ走行トルクτh01が求まり、同様に荷重m及び数式26から巻上げ加減速必要トルクτh11が求まる。 The operation of the winding torque calculation means 29 is the same as that of the torque calculation circuit 112 in FIG. That is, the hoisting running torque τ h01 is obtained from the load m estimated by the load estimating means 28 and the mathematical expression 25, and similarly the hoisting acceleration / deceleration necessary torque τ h11 is obtained from the load m and the mathematical expression 26.

巻上げ速度演算手段33の動作は、図6における速度演算回路113と同様である。
ここで、τh12,τh02,τh01,τh11と、巻上げ機構12の加減速に必要な巻上げ用電動機14の出力トルク最大値τhM1との間には、数式28の関係がある。
[数式28]
τhM1=|τh01+τh02|+|τh11+τh12
巻上げ用電動機14の短時間運転許容トルク−回転速度特性が前述した図11に示す通りであるとし、出力トルク最大値τhM1に対応する電動機14の短時間運転における最大速度指令値Nh01 を求める。
なお、この速度値N01 は数式29によって表される。
[数式29]
h01 =(τhA/τhM1)・NhB
ここで、
hB:電動機14の定格速度,
τhA:電動機14の定格速度における短時間運転許容トルク
The operation of the winding speed calculation means 33 is the same as that of the speed calculation circuit 113 in FIG.
Here, τ h12 , τ h02 , τ h01 , τ h11 and the output torque maximum value τ hM1 of the hoisting motor 14 necessary for acceleration / deceleration of the hoisting mechanism 12 have a relationship of Equation 28.
[Formula 28]
τ hM1 = | τ h01 + τ h02 | + | τ h11 + τ h12 |
Assuming that the short-time operation allowable torque-rotational speed characteristics of the hoisting motor 14 are as shown in FIG. 11 described above, the maximum speed command value N h01 # in the short-time operation of the motor 14 corresponding to the output torque maximum value τ hM1 is Ask.
The speed value N 01 # is expressed by Equation 29.
[Formula 29]
N h01 # = (τ hA / τ hM1 ) · N hB
here,
N hB : Rated speed of the motor 14
τ hA : Short-time operation allowable torque at the rated speed of the motor 14

また、連続運転に必要な電動機14の出力トルク最大値τhM2は、数式30によって表される。
[数式30]
τhM2=|τh01+τh02| [N・m]
Further, the output torque maximum value τ hM2 of the electric motor 14 necessary for the continuous operation is expressed by Expression 30.
[Formula 30]
τ hM2 = | τ h01 + τ h02 | [N · m]

このとき、従来技術と同様に、図12の連続運転許容トルク−回転速度特性における前記τhM2に対応する電動機14の最大速度値Nh02 を求める。
この連続運転時における最大速度値Nh02 は、数式31によって表される。
[数式31]
h02 =(τhB/τhM2)・NhB [rad/s]
ここで、
τhB:電動機14の定格速度の連続運転許容トルク
At this time, the maximum speed value N h02 # of the electric motor 14 corresponding to the τ hM2 in the continuous operation allowable torque-rotational speed characteristic of FIG.
The maximum speed value N h02 # during this continuous operation is expressed by Equation 31.
[Formula 31]
N h02 # = (τ hB / τ hM2 ) · N hB [rad / s]
here,
τ hB : Permissible torque for continuous operation at the rated speed of the motor 14

巻上げ速度演算手段33は、図6の速度演算回路113と同様に、N01 とNh02 とを比較し、低い方の速度を巻上げ最大速度指令値N として出力する。 The winding speed calculation means 33 compares N 01 # and N h02 # as in the speed calculation circuit 113 of FIG. 6 and outputs the lower speed as the winding maximum speed command value N h # .

横行加速トルク演算手段30は、数式32により横行加減速必要トルクτt12を演算する。
[数式32]
τt12=Jtm・Δn [N・m]
ここで、Jtmは、吊り荷の荷重mを除いた、予め設定可能な電動機や減速機、ドラム、吊具等の機構を電動機軸に換算した慣性モーメント[kg・m]である。
The traverse acceleration torque calculating means 30 calculates the traverse acceleration / deceleration necessary torque τ t12 using Equation 32
[Formula 32]
τ t12 = J tm · Δn t * [N · m]
Here, J tm is an inertia moment [kg · m 2 ] obtained by converting a presettable mechanism such as an electric motor, a reduction gear, a drum, and a lifting tool to the electric motor shaft, excluding the load m of the suspended load.

横行トルク演算手段31は、数式33により、吊り荷の荷重m及び横行加速度指令Δn を用いて吊り荷横行加減速必要トルクτt11を演算する。
[数式33]
τt11=V /N ・m・Δn [N・m]
ここで、
tB:トロリーの定格速度[m/s],
tB:電動機13の定格速度[rad/s]
なお、V /N ・mは、吊り荷の荷重mを電動機軸の等価慣性モーメントに変換する式である。
The traverse torque calculation means 31 calculates the necessary load traverse acceleration / deceleration torque τ t11 using the load m of the load and the traverse acceleration command Δn t * according to Equation 33.
[Formula 33]
τ t11 = V t 2 / N t 2 · m · Δn t * [N · m]
here,
V tB : Rated speed of trolley [m / s],
N tB : Rated speed of motor 13 [rad / s]
V t 2 / N t 2 · m is an expression for converting the load m of the suspended load into the equivalent moment of inertia of the motor shaft.

次に、横行速度演算手段34について説明する。
横行速度演算手段34は、横行加減速必要トルクτt12、吊り荷横行加減速必要トルクτt11、及び、外部から設定される横行機械損補償トルクτt02を入力として、吊り荷を含んだトロリーの横行加減速に必要な電動機13の出力トルクの最大値τtM1を数式34によって演算する。
[数式34]
τtM1=τt02+τt11+τt12
Next, the traverse speed calculation means 34 will be described.
The traverse speed calculating means 34 receives the traverse acceleration / deceleration necessary torque τ t12 , the traverse load necessary acceleration / deceleration necessary torque τ t11 , and the traverse mechanical loss compensation torque τ t02 set from the outside, and inputs the traverse speed of the trolley including the suspended load. The maximum value τ tM1 of the output torque of the electric motor 13 necessary for the transverse acceleration / deceleration is calculated by Equation 34.
[Formula 34]
τ tM1 = τ t02 + τ t11 + τ t12

更に、巻上げ動作と同様に、図11の短時間運転許容トルク−回転速度特性図において、前記τtM1に対応する電動機13の最大速度指令値N を求める。
なお、この速度値N は、数式35によって表される。
[数式35]
=(τtA/τtM1)・NtB
ここで、
τtA:電動機13の定格速度の短時間運転許容トルク
Further, similarly to the hoisting operation, the maximum speed command value N t # of the motor 13 corresponding to the τ tM1 is obtained in the short-time operation allowable torque-rotational speed characteristic diagram of FIG.
The speed value N t # is expressed by Equation 35.
[Formula 35]
N t # = (τ tA / τ tM1 ) · N tB
here,
τ tA : short-time operation allowable torque at the rated speed of the motor 13

なお、連続運転に必要な電動機13の出力トルクの最大値τtM2は、数式36に示すように、横行機械損補償トルクτt02相当の値となる。
[数式36]
τhM2-=τh02 [N・m]
Note that the maximum value τ tM2 of the output torque of the electric motor 13 necessary for the continuous operation is a value corresponding to the traverse mechanical loss compensation torque τ t02 as shown in Expression 36.
[Formula 36]
τ hM2 − = τ h02 [N · m]

次に、図1における速度判定修正手段35について説明する。
速度判定修正手段35では、図3に示すように、横行時及び巻上げ時の最大速度指令値N ,N 、並びに、定格時の速度指令値N ,N を入力として、それぞれの増速率γ,γを算出する(ステップS1)。速度を変化させつつ図2の移動軌跡におけるB点及びD点を通過するためには、数式14に示した速度比αを一定に保つ必要がある。
そこで、増速率γ,γの大小関係を比較し(ステップS2)、小さい方の増速率に合わせるように最大速度指令値N ,N を修正し、運転可能最大速度指令値N ##,N ##として出力する(ステップS3,S4)。
速度判定修正手段35から運転可能最大速度指令値N ##,N ##が確定出力されると、軌跡生成手段24では、逐次位置指令p ,p を運転可能最大速度指令値N ##,N ##まで加速するように修正する。
Next, the speed determination correction means 35 in FIG. 1 will be described.
As shown in FIG. 3, the speed determination correction means 35 receives the maximum speed command values N t # and N h # at the time of traversing and winding, and the speed command values N t * and N h * at the time of rating as inputs. Then, the respective acceleration rates γ t and γ h are calculated (step S1). In order to pass through the points B and D in the movement trajectory of FIG. 2 while changing the speed, it is necessary to keep the speed ratio α shown in Equation 14 constant.
Therefore, the magnitude relationships between the acceleration rates γ t and γ h are compared (step S2), the maximum speed command values N t # and N h # are corrected to match the smaller acceleration rate, and the maximum operable speed command value is set. Output as N t ## and N h ## (steps S3 and S4).
When the maximum drivable speed command values N t ## and N h ## are fixedly output from the speed determination correction means 35, the trajectory generating means 24 sequentially outputs the position commands p t * and ph * to the maximum drivable speed command. Correction is made to accelerate to values N t ## and N h ## .

図4は、横行・巻上げ動作における速度及びトルク波形の一例を示している。
巻上げ装置60及び横行装置50の速度において、破線は定格速度のまま運転した速度波形である。また、実線は、本実施形態を適用した場合の速度波形であり、巻上げ動作の加速時に吊り荷の荷重を推定し、運転可能最大速度指令値N ##,N ##が確定される。
巻上げ動作時の逐次位置指令p は、加速度を継続しつつ速度がN ##となるように再計算され、横行動作時の逐次位置指令p も、速度がN ##となるように再計算される。この結果、吊り荷の軌跡を変更することなく、吊り荷の荷重mに応じて適切な速度で巻上げ装置60及び横行装置50を効率的に動作させることができる。
FIG. 4 shows an example of the speed and torque waveforms in the traversing / winding operation.
In the speeds of the hoisting device 60 and the traversing device 50, the broken line is the speed waveform operated at the rated speed. A solid line is a speed waveform when the present embodiment is applied. The load of the suspended load is estimated at the acceleration of the hoisting operation, and the maximum operable speed command values N t ## and N h ## are determined. .
The sequential position command p h * at the time of the winding operation is recalculated so that the speed becomes N h ## while continuing the acceleration, and the sequential position command p t * at the time of the traverse operation is also the speed of N t ## Recalculated to be As a result, the hoisting device 60 and the traversing device 50 can be efficiently operated at an appropriate speed according to the load m of the suspended load without changing the trajectory of the suspended load.

上述した実施形態では、速度比αが定格速度と同等になるように、運転可能最大速度指令値を設定しているが、移動軌跡を変更可能な条件によっては、N ##=N ,N ##=N とすることも可能である。
また、電動機周りにおける回転系の物理量を、吊り荷側の直動系の物理量に置き換えて構成しても構わない。
In the above-described embodiment, the maximum operable speed command value is set so that the speed ratio α is equal to the rated speed. However, depending on the conditions under which the movement locus can be changed, N t ## = N t # , N h ## = N h # .
Further, the physical quantity of the rotating system around the electric motor may be replaced with the physical quantity of the direct acting system on the suspended load side.

なお、巻上げ速度上限値は、主に吊り荷の荷重によって支配されるのに対し、横行速度上限値は、主に横行距離と加減速時間とによって支配される。
一般に、横行時の加減速時間は、吊り荷の振れを抑制するようにロープ長等に基づいて設定する必要がある。このため、横行速度を大きくするほど加減速距離が長くなり、これが横行距離より長くなってしまうような横行速度は設定するわけにはいかない。このような状況においても速度比αを一定に保って事前に設定した目標地点を通過させるためには、荷重推定によって最大速度を得た際に、図5に示す手順により、巻上げ及び横行運転可能最大速度指令値を決定すると良い。
The hoisting speed upper limit value is mainly governed by the load of the suspended load, whereas the traverse speed upper limit value is governed mainly by the traversing distance and the acceleration / deceleration time.
In general, the acceleration / deceleration time during traversing needs to be set based on the rope length or the like so as to suppress the swing of the suspended load. For this reason, the acceleration / deceleration distance becomes longer as the traverse speed is increased, and it is not possible to set a traverse speed at which this distance becomes longer than the traverse distance. Even in such a situation, in order to pass the target point set in advance while keeping the speed ratio α constant, when the maximum speed is obtained by load estimation, the hoisting and traversing operation can be performed according to the procedure shown in FIG. The maximum speed command value should be determined.

ここでは、荷重推定によって得られる最大速度を、第1の巻上げ最大速度とする(ステップS11)。その後,横行距離及び加減速時間から、横行の加減速距離が目標地点までの横行距離以下にとどまるように横行最大速度を算出する(ステップS12)。
次に、上記横行最大速度に速度比αを乗じた値を、第2の巻上げ最大速度として得る(ステップS13)。そして、第1の巻上げ最大速度と第2の巻上げ最大速度とを比較し、小さい方の値をもって巻上げ運転可能最大速度指令値を決定する(ステップS14)。
最後に、決定した巻上げ運転可能最大速度指令値を速度比αにより除した値をもって、横行運転可能最大速度指令値を決定する(ステップS15)。
Here, the maximum speed obtained by load estimation is set as the first maximum winding speed (step S11). Thereafter, the traverse maximum speed is calculated from the traverse distance and the acceleration / deceleration time so that the traverse acceleration / deceleration distance stays below the traverse distance to the target point (step S12).
Next, a value obtained by multiplying the traverse maximum speed by the speed ratio α is obtained as a second hoisting maximum speed (step S13). Then, the first hoisting maximum speed is compared with the second hoisting maximum speed, and the hoisting operation possible maximum speed command value is determined with the smaller value (step S14).
Finally, a traverse operation maximum speed command value is determined by a value obtained by dividing the determined hoist operation maximum speed command value by the speed ratio α (step S15).

このように、決定した巻上げ運転可能最大速度指令値及び横行運転可能最大速度指令値を用いて、軌跡生成手段24が吊り荷に対する逐次位置指令p ,p を更新していくことにより、横行距離等の条件に関わらず、事前に設定した目標位置を吊り荷が通過するように動作させることができる。 Thus, it determined winding with drivable maximum speed command value and the traverse operation is possible up to a speed command value, the sequential position command p t * for the suspended load trajectory generating unit 24, by going to update the p h * Regardless of conditions such as the traversing distance, the suspended load can be operated so as to pass through a preset target position.

1:トロリー
2:ガーター
3:巻上げ装置
4:横行装置
5:吊り荷
11:横行機構
12:巻上げ機構
13:横行用電動機
14:巻上げ用電動機
15,16:位置検出手段
17:電動機制御手段
18,19:インバータ
20,21:位置制御手段
22:交流電源
23:コンバータ
24:軌跡生成手段
25:加速度演算手段
26:巻上げ加速トルク演算手段
27:巻上げトルク設定手段
28:荷重推定手段
29:巻上げトルク演算手段
30:横行加速トルク演算手段
31:横行トルク演算手段
32:速度演算手段
33:巻上げ速度演算手段
34:横行速度演算手段
35:速度判定修正手段
50:横行装置
60:巻上げ装置
1: trolley 2: garter 3: hoisting device 4: traversing device 5: suspended load 11: traversing mechanism 12: hoisting mechanism 13: traversing electric motor 14: hoisting electric motor 15, 16: position detecting means 17: electric motor control means 18, 19: Inverter 20, 21: Position control means 22: AC power supply 23: Converter 24: Trajectory generation means 25: Acceleration calculation means 26: Hoisting acceleration torque calculating means 27: Hoisting torque setting means 28: Load estimating means 29: Hoisting torque calculation Means 30: Traverse acceleration torque calculation means 31: Traverse torque calculation means 32: Speed calculation means 33: Winding speed calculation means 34: Traverse speed calculation means 35: Speed determination correction means 50: Traverse device 60: Hoisting device

請求項4に係る発明は、巻上げ用電動機により巻上げ機構を駆動する巻上げ装置と、横行用電動機により横行機構を駆動する横行装置と、を備えたクレーンの制御装置であって、前記巻上げ用電動機及び前記横行用電動機を制御して前記巻上げ機構及び前記横行機構を駆動することにより吊り荷を所定の移動軌跡に沿って移動させるための制御装置において、
前記吊り荷が任意の目標地点を通過するように、前記吊り荷の移動軌跡を生成する軌跡生成手段と、
前記移動軌跡に基づいて前記各電動機の回転位置及び速度をそれぞれ制御する電動機制御手段と、
前記巻上げ用電動機の状態量から前記吊り荷の荷重を推定する荷重推定手段と、
前記荷重推定手段により推定した前記吊り荷の荷重と前記巻上げ装置の機械損失トルクと加速トルクから前記巻上げ用電動機の最大速度を演算する巻上げ最大速度演算手段と、
前記吊り荷の目標地点までの横行距離と加減速時間とに基づいて前記横行用電動機の最大速度を演算する横行最大速度演算手段と、を備え、
前記巻上げ装置の速度が前記巻上げ用電動機の最大速度を超えず、かつ、前記横行装置の速度が前記横行用電動機の最大速度を超えない条件で前記巻上げ用電動機と前記横行用電動機との速度比が一定となるように前記各電動機の運転可能最大速度指令値をそれぞれ演算し、
前記軌跡生成手段は、前記各運転可能最大速度指令値に基づいて各電動機に対する逐次位置指令を修正するものである。
The invention according to claim 4 is a crane control device comprising: a hoisting device that drives a hoisting mechanism with a hoisting motor; and a traverse device that drives the traversing mechanism with a traversing motor, the hoisting motor and In the control device for moving the suspended load along a predetermined movement trajectory by controlling the electric motor for traversing and driving the hoisting mechanism and the traversing mechanism,
Locus generating means for generating a movement locus of the suspended load such that the suspended load passes through an arbitrary target point;
Electric motor control means for controlling the rotational position and speed of each electric motor based on the movement trajectory,
Load estimating means for estimating the load of the suspended load from the state quantity of the hoisting motor;
The maximum speed calculating means winding for calculating the maximum speed of the motor for winding said from the mechanical loss torque and acceleration torque of the hoisting device and the load of the suspended load estimated by the load estimation means,
A traverse maximum speed calculating means for calculating the maximum speed of the traverse motor based on the traverse distance to the target point of the suspended load and the acceleration / deceleration time;
Speed between the speed of the hoisting apparatus does not exceed the maximum speed of the motor for winding said, and the velocity of transverse equipment is said hoist electric motor under a condition that does not exceed the maximum speed of the transverse electric motor the transverse electric motor Calculate the maximum speed command value that can be operated for each electric motor so that the ratio is constant,
The trajectory generating means corrects the sequential position command for each electric motor based on each operable maximum speed command value.

Claims (4)

巻上げ用電動機により巻上げ機構を駆動する巻上げ装置と、横行用電動機により横行機構を駆動する横行装置と、を備えたクレーンの制御装置であって、前記巻上げ用電動機及び前記横行用電動機を制御して前記巻上げ機構及び前記横行機構を駆動することにより吊り荷を所定の移動軌跡に沿って移動させるための制御装置において、
前記吊り荷が任意の目標地点を通過するように、前記吊り荷の移動軌跡を生成する軌跡生成手段と、
前記移動軌跡に基づいて前記各電動機の回転位置及び速度をそれぞれ制御する電動機制御手段と、
前記巻上げ用電動機の状態量から前記吊り荷の荷重を推定する荷重推定手段と、
前記荷重推定手段により推定した前記吊り荷の荷重と機械損失トルクと加速トルクとから、前記各電動機の運転可能最大速度指令値をそれぞれ演算する速度演算手段と、
を備え、
前記軌跡生成手段は、
前記クレーンの動作中に、前記運転可能最大速度指令値に基づいて前記移動軌跡を再計算することを特徴とするクレーンの制御装置。
A crane control device comprising: a hoisting device that drives a hoisting mechanism with a hoisting motor; and a traversing device that drives a traversing mechanism with a traversing motor, the control device controlling the hoisting motor and the traversing motor. In the control device for moving the suspended load along a predetermined movement locus by driving the winding mechanism and the traversing mechanism,
Locus generating means for generating a movement locus of the suspended load such that the suspended load passes through an arbitrary target point;
Electric motor control means for controlling the rotational position and speed of each electric motor based on the movement trajectory,
Load estimating means for estimating the load of the suspended load from the state quantity of the hoisting motor;
Speed calculating means for calculating the maximum operable speed command value of each electric motor from the load of the suspended load estimated by the load estimating means, mechanical loss torque and acceleration torque,
With
The trajectory generating means includes
A crane control apparatus that recalculates the movement trajectory based on the maximum operable speed command value during operation of the crane.
請求項1に記載したクレーンの制御装置において、
前記巻上げ装置と前記横行装置とは同時に動作可能であり、
前記軌跡生成手段は、前記移動軌跡の始点及び終点を少なくとも含むパラメータと、前記巻上げ用電動機及び前記横行用電動機の速度と、に基づいて、前記移動軌跡を再計算することを特徴とするクレーンの制御装置。
In the crane control apparatus according to claim 1,
The hoisting device and the traversing device are operable simultaneously,
The trajectory generating means recalculates the travel trajectory based on parameters including at least a start point and an end point of the travel trajectory, and speeds of the hoisting motor and the traverse motor. Control device.
巻上げ用電動機により巻上げ機構を駆動する巻上げ装置と、横行用電動機により横行機構を駆動する横行装置と、を備えたクレーンの制御装置であって、前記巻上げ用電動機及び前記横行用電動機を制御して前記巻上げ機構及び前記横行機構を駆動することにより吊り荷を所定の移動軌跡に沿って移動させるための制御装置において、
前記吊り荷が任意の目標地点を通過するように、前記吊り荷の移動軌跡を生成する軌跡生成手段と、
前記移動軌跡に基づいて前記各電動機の回転位置及び速度をそれぞれ制御する電動機制御手段と、
前記巻上げ用電動機の状態量から前記吊り荷の荷重を推定する荷重推定手段と、
前記荷重推定手段により推定した前記吊り荷の荷重と機械損失トルクと加速トルクとから、前記各電動機の運転可能最大速度指令値をそれぞれ演算する速度演算手段と、
を備え、
前記軌跡生成手段は、
前記運転可能最大速度指令値に基づいて前記各電動機に対する逐次位置指令を修正することを特徴とするクレーンの制御装置。
A crane control device comprising: a hoisting device that drives a hoisting mechanism with a hoisting motor; and a traversing device that drives a traversing mechanism with a traversing motor, the control device controlling the hoisting motor and the traversing motor. In the control device for moving the suspended load along a predetermined movement locus by driving the winding mechanism and the traversing mechanism,
Locus generating means for generating a movement locus of the suspended load such that the suspended load passes through an arbitrary target point;
Electric motor control means for controlling the rotational position and speed of each electric motor based on the movement trajectory,
Load estimating means for estimating the load of the suspended load from the state quantity of the hoisting motor;
Speed calculating means for calculating the maximum operable speed command value of each electric motor from the load of the suspended load estimated by the load estimating means, mechanical loss torque and acceleration torque,
With
The trajectory generating means includes
A crane control apparatus that corrects a sequential position command for each electric motor based on the maximum operable speed command value.
巻上げ用電動機により巻上げ機構を駆動する巻上げ装置と、横行用電動機により横行機構を駆動する横行装置と、を備えたクレーンの制御装置であって、前記巻上げ用電動機及び前記横行用電動機を制御して前記巻上げ機構及び前記横行機構を駆動することにより吊り荷を所定の移動軌跡に沿って移動させるための制御装置において、
前記吊り荷が任意の目標地点を通過するように、前記吊り荷の移動軌跡を生成する軌跡生成手段と、
前記移動軌跡に基づいて前記各電動機の回転位置及び速度をそれぞれ制御する電動機制御手段と、
前記巻上げ用電動機の状態量から前記吊り荷の荷重を推定する荷重推定手段と、
前記荷重推定手段により推定した前記吊り荷の荷重と前記巻上げ装置の機械損失トルクと加速トルクから前記巻上げ用電動機の速度上限値を演算する巻上げ速度上限値演算手段と、
前記吊り荷の目標地点までの横行距離と加減速時間とに基づいて前記横行用電動機の速度上限値を演算する横行速度上限値演算手段と、
を備え、
前記巻上げ装置の最大速度が前記巻上げ用電動機の速度上限値を超えず、かつ、前記横行装置用の最大速度が前記横行用電動機の速度上限値を超えない条件で前記巻上げ用電動機と前記横行用電動機との速度比が一定となるように前記各電動機の最大速度をそれぞれ演算し、
前記軌跡生成手段は、前記各最大速度に基づいて各電動機に対する逐次位置指令を修正することを特徴とするクレーンの制御装置。
A crane control device comprising: a hoisting device that drives a hoisting mechanism with a hoisting motor; and a traversing device that drives a traversing mechanism with a traversing motor, the control device controlling the hoisting motor and the traversing motor. In the control device for moving the suspended load along a predetermined movement locus by driving the winding mechanism and the traversing mechanism,
Locus generating means for generating a movement locus of the suspended load such that the suspended load passes through an arbitrary target point;
Electric motor control means for controlling the rotational position and speed of each electric motor based on the movement trajectory,
Load estimating means for estimating the load of the suspended load from the state quantity of the hoisting motor;
Hoisting speed upper limit calculating means for calculating the upper speed limit of the hoisting motor from the load of the suspended load estimated by the load estimating means, the mechanical loss torque of the hoisting device, and the acceleration torque;
A traverse speed upper limit calculating means for calculating an upper limit speed of the traverse motor based on the traverse distance to the target point of the suspended load and the acceleration / deceleration time;
With
The hoisting motor and the traverse motor are operated under the condition that the maximum speed of the hoisting device does not exceed the upper speed limit of the hoisting motor and the maximum speed for the traversing device does not exceed the upper speed limit of the traverse motor. Calculate the maximum speed of each motor so that the speed ratio with the motor is constant,
The crane control device, wherein the trajectory generating means corrects a sequential position command for each electric motor based on each maximum speed.
JP2016051847A 2016-03-16 2016-03-16 Crane control device Active JP6653080B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016051847A JP6653080B2 (en) 2016-03-16 2016-03-16 Crane control device
CN201710073383.9A CN107200273B (en) 2016-03-16 2017-02-10 The control device of crane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016051847A JP6653080B2 (en) 2016-03-16 2016-03-16 Crane control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017165539A true JP2017165539A (en) 2017-09-21
JP6653080B2 JP6653080B2 (en) 2020-02-26

Family

ID=59904848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016051847A Active JP6653080B2 (en) 2016-03-16 2016-03-16 Crane control device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6653080B2 (en)
CN (1) CN107200273B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114275681A (en) * 2021-11-15 2022-04-05 中联重科股份有限公司 Control method and device for crane, controller and crane

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7059605B2 (en) * 2017-12-08 2022-04-26 富士電機株式会社 Crane operation control device
JP7020092B2 (en) * 2017-12-08 2022-02-16 富士電機株式会社 Crane operation control device
CN108382998B (en) * 2018-03-26 2019-07-05 上海振华重工(集团)股份有限公司 The autocontrol method and device of Lift-on/Lift-off System

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01281294A (en) * 1988-05-07 1989-11-13 Nippon Steel Corp Method for controlling stop of rocking of suspended crane
US5443566A (en) * 1994-05-23 1995-08-22 General Electric Company Electronic antisway control
JPH08319090A (en) * 1995-05-22 1996-12-03 Taisei Corp Cable crane
JPH10167666A (en) * 1996-12-10 1998-06-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Material handling route setting method for crane and device therefor
JP2001157479A (en) * 1999-09-13 2001-06-08 Fuji Electric Co Ltd Controller for induction motor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2890393B2 (en) * 1993-10-13 1999-05-10 株式会社安川電機 Crane steady rest control method
JP2000166291A (en) * 1998-11-24 2000-06-16 Toshiba Corp Crane-controlling device
CN101139069A (en) * 2007-06-29 2008-03-12 大连华锐股份有限公司 Multiple hanging points crane electric control method
CN101665220B (en) * 2009-09-25 2012-02-01 四川建设机械(集团)股份有限公司 Variable-frequency speed-regulating control system of crane
CN101665216B (en) * 2009-09-29 2012-02-08 三一集团有限公司 Control method of move track of container crane, system and device
CN103640980B (en) * 2013-11-19 2015-09-23 中联重科股份有限公司 The method of controlling security of tower machine, device, system and tower machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01281294A (en) * 1988-05-07 1989-11-13 Nippon Steel Corp Method for controlling stop of rocking of suspended crane
US5443566A (en) * 1994-05-23 1995-08-22 General Electric Company Electronic antisway control
JPH08319090A (en) * 1995-05-22 1996-12-03 Taisei Corp Cable crane
JPH10167666A (en) * 1996-12-10 1998-06-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Material handling route setting method for crane and device therefor
JP2001157479A (en) * 1999-09-13 2001-06-08 Fuji Electric Co Ltd Controller for induction motor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114275681A (en) * 2021-11-15 2022-04-05 中联重科股份有限公司 Control method and device for crane, controller and crane
CN114275681B (en) * 2021-11-15 2022-08-26 中联重科股份有限公司 Control method and device for crane, controller and crane

Also Published As

Publication number Publication date
JP6653080B2 (en) 2020-02-26
CN107200273B (en) 2018-10-09
CN107200273A (en) 2017-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6653080B2 (en) Crane control device
JP5307394B2 (en) Elevator control device
JP5309242B1 (en) Synchronous motor control device for controlling a synchronous motor to stop the synchronous motor during power regeneration and power failure
JP2011176906A (en) Method and unit for controlling motor
JP5404606B2 (en) Elevator control system
JP2018131283A (en) Winch control device and crane
JP4682996B2 (en) Transport device
JP5121200B2 (en) Control device for permanent magnet motor
JP2019099368A (en) Operation control device of crane
CN103378792B (en) The control device of permanent magnet type synchronous motor
JP5554336B2 (en) Elevator control device
JP6008048B2 (en) Elevator control device
JPH07300294A (en) Bracing control method for crane
JP5310846B2 (en) Elevator control device
JP2011195286A (en) Control device of elevator
JP5659620B2 (en) Control device for power converter
JP6352201B2 (en) Crane equipment
KR102088183B1 (en) Motor control device and elevator using the same
JP5328892B2 (en) Elevator door control device
JPS6181375A (en) Controller for alternating current elevator
JP3612953B2 (en) Induction motor control device
JP2001157479A (en) Controller for induction motor
JP2005132541A (en) Method of controlling motor for driving lift
JPH10236769A (en) Control method for crane
JP4568998B2 (en) Induction motor control device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170131

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191121

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200109

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6653080

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250