JP2637264B2 - クレーン自動振れ止め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、建設作業全般及びその他の分野において、
クレーン及びそれに類する装置を用いた荷役、揚重等の
作業におけるクレーン自動振れ止め装置に関する。

［従来の技術］ かかる作業を行う場合、従来はオペレータが押しボタ
ンやレバー等のスイッチにより、走行、横行、旋回、巻
き上げ下げ、起伏等の操作を行っていた。

しかし、ロープを介して荷を揚重するため、発進、走
行、旋回および停止時には荷振れが生じる。これを抑止
するために、振れを減衰する機構を設けているが、受動
的な機構であるため効果が少なく、位置決めの精度も悪
くなる。したがって、オペレータは２段発進や後記のイ
ンチング等の専門技能で振れ止めを行いながら、操作を
行っている。

そのため、このような専門的技能を修得していないオ
ペレータは、振れ止めや位置決めを行うことができず、
安全で正確な揚重荷役等の作業を行うことができない。

実開昭47−12655号公報にはタイヤにより所定のパタ
ーンに従ってオン・オフする制御回路により振れ止めを
行う技術が開示されている。しかしながら、かかる公知
技術では、タイマのオン・オフでは外乱などで所定のパ
ターンからはずれた場合は制御ができず、また走行速度
や加速度によって振れ止めや位置決めができないことが
ある。

［発明が解決しようとする課題］ したがって本発明の目的は、専門的な操作を自動化し
てオペレータが振れ止めを意識することなく揚重荷役作
業を行うことができるクレーン自動振れ止め装置を提供
するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、走行するトロリーに吊下げられた荷
の触れを防止するクレーン自動振れ止め装置において、
トロリー（Ｔ）に荷（Ｗ）の振角（θ）と角速度（Δ
θ）とトロリー位置（Ｐ）とを検出するセンサ（３）を
設け、移動スイッチ（４）のオンで制御される第１の制
御回路（１）と移動スイッチ（４）のオフで制御される
第２の制御回路（２）とを設け、その第１の制御回路
（１）は荷（Ｗ）の振れ角（θ）が移動方向で角速度
（Δθ）が零又は移動方向の場合にオンしそして荷
（Ｗ）の振れ角（θ）が零又は反移動方向に小で角速度
（Δθ）が移動方向に大のときにオンし、それ以外のと
きはオフとなり、第２の制御回路（２）は荷（Ｗ）の振
れ角（θ）が目標位置（Ｅ）に向う方向に大で角速度
（Δθ）が零又は目標位置（Ｅ）に向う方向のとき、荷
（Ｗ）の振れ角（θ）が目標位置（Ｅ）に向う方向に小
で角速度（Δθ）が目標位置（Ｅ）に向う方向のときお
よび荷（Ｗ）の振れ角（θ）が零又は目標位置（Ｅ）か
ら遠ざかる方向に小で角速度（Δθ）が目標位置に向う
方向に大のときにオンし、それ以外のときはオフとなる
機能を有している。

［好ましい実施の態様］ 第１および第２の制御回路はファジィ推論により制御
するようにするのが好ましく、センサとしてはカメラ等
により、荷の振れ角と角速度とトロリーの位置とを検出
するのが好ましい。

［作用効果の説明］ この第１の制御回路はトロリーの発進および移動時の
制御を行うものである。移動スイッチをオンにした場
合、トロリーと荷とが同じ位置（垂直方向に同じ位置）
にあるのが好ましいが、荷はどうしても振れてしまう。
第１の制御装置は荷が移動方向に振れているときはオン
となり、荷をトロリーが追いかけるので、振れを少なく
することができる。また振れ角が零が反移動方向に小の
ときは、角速度が移動方向の大の場合は荷が移動方向に
振れようとしているので、やはりオンで構わない。それ
以外のときはオフとして、荷が移動方向に振れるのを待
って移動をする。したがって荷の振れを少なくすること
ができる。

停止に際して目標位置において、移動スイッチをオフ
とするものとする。すると慣性力や時間遅れによりトロ
リーは目標位置を通り過ぎてしまう。そのためにトロリ
ーは目標位置に向って移動しなければならない。そのと
きに第２の制御装置は荷が目標位置に向って振れるとき
にオンとなるので、目標位置に近付きながら振れ止めを
することになる。そしてトロリーが荷に追いついたとき
すなわち振れ角が零のとき又は荷の振れが最大のときす
なわち彎曲点で角速度が零のときオフとなるので、振れ
角は小さくなる。このようにして目標位置に向ってスイ
ッチイング作動が繰返されて荷は目標位置に停止する。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明は、能動的なものであればその内容を問わず、
クレーンの種類もロープを介して荷を揚重するものであ
れば実施でき、走行や旋回等の機構の差を問うものはな
い。以下、ファジィ制御を応用した実施例を説明する。

例えば走行型クレーンにおいては、一般に、走行、横
行及び巻き上げ下げという３自由度の移動機構を備えて
いるが、これらは独立して本発明を実施することができ
るので、以下横行を例として説明する。

一般に、スイッチのオン・オフで操作を行うクレーン
においては、発進時、停止時及び外乱等によって荷振れ
が生じる。これらの荷振れを止めるのに、本発明におい
ては、次の２つの制御回路で行っている。

（第１の操作） この第１の操作は第４図に示す第１の
制御回路１で行うものであり、発進および移動時の制御
である。第1a図においてトロリーＴの移動方向が矢印方
向であるものとし、荷Ｗは振れＶを生じている。その際
に振れＶが移動方向のときにトロリーＴを移動させれば
第1b図に示すように振れＶは小さくなる。すなわち第2a
図、第2b図に示されているように、荷Ｗがトロリーの移
動方向に振れているときに、第2c図に示すように荷を追
いかける方向にタイミングよくトロリーＴを発進させる
と、第2d図に示すように振れＶを減少させることができ
る。１回で振れＶを抑止できない場合は、振れＶを抑止
するタイミングでトロリーＴを一旦停止させ、再び前記
の発進操作を行う。

（第２操作） この第２の操作は第４図に示す第２の制
御回路２で行うものであり、停止時の制御である。第1c
図に示すように荷Ｗが左右に振れながら第１の操作によ
り移動して第1d図の目標位置ＥでトロリーＴを停止させ
るものとする。その際に、目標位置Ｅで第４図の移動ス
イッチ４をオフにするが、時間遅れや慣性力によりトロ
リーＴは目標位置Ｅからはずれてしまう。

そこで第3a図に示すように目標位置Ｅからはずれて停
止したときに（第１図、第２図ではトロリーＴは図面の
右方に移動しているので、目標位置Ｅの右方にずれた位
置となるが、第３図では説明のために左方にずれたもの
とする）、目標位置Ｅすなわち移動スイッチをオフとし
た点に対して遠ざからない方向すなわち図面では右方に
荷Ｗが振れたときにその荷Ｗを追いかける方向にトロリ
ーＴを動かす（第3b図）。そして第3c図のようにトロリ
ーＴは荷Ｗを追いかけて、荷Ｗの位置にトロリーＴが追
いつくか、又は荷Ｗの振れＶが最大になったとき、すな
わち彎曲点（角速度零の点）でトロリーＴを停止させ
る。いわわゆるインチング操作を繰り返すことにより振
れ止めして目標位置Ｅに荷Ｗを停止させる（第3d図）。

本発明を実施する装置は第４図に示すように、前記第
１の操作を自動的に行う第１の制御回路１と、第２の操
作を自動的に行う第２の制御回路２とが設けられ、両回
路１、２には、オペレータが操作を選択する移動スイッ
チ４と、トロリーＴとが接続され、また、荷の状態値を
入力するカメラ等のセンサ３が接続されている。

前記第１の制御回路１は、第５図に示すように、セン
サ３で検出した荷Ｗの振角θと、角速度Δθ及びトロリ
ーＴの位置Ｐとを入力し、トロリー５のオン・オフと移
動方向の指令をファジィ推論により行う。

ファジィ推論のアルゴリズムは、オペレータの操作方
向を具現化したもので、制御則は、 （ａ） もし、荷Ｗの振角θが例えば右に大きく、角速
度Δθも右に大きいならば、トロリーＴへの指令は、右
にオン（ON）である。

（ｂ） もし、荷Ｗの振角θが例えば右に小さく、角速
度Δθが左に大きいならば、トロリーＴへの指令は、オ
フ（OFF）であり、まとめて示す次の第１表のようにな
る。

また、制御則の中で、「大きい」、「小さい」という
区分は、ファジィ信号として第6a図に示す振角に関する
ファジィ集合と、第6b図に示す角速度に関するファジィ
集合のメンバシップ関数で表わす。

実際の推論時には、入力値（θ、Δθ）がそれぞれの
５個のファジィ集合のいずれかにあてはまっている度合
を求め、その度合で制御則自体の重みを求め、一番重み
のある制御則に基づく値をトロリーＴへの出力値とす
る。

この第１表は第１の制御回路１に記憶されており、例
えば角速度Δθが左に大（LB）の場合、荷の振角θは右
に大（RB）の場合はトロリー指令は停止（OFF）となる
か、その他の場合は左動である。また角速度Δθが右に
小（RS）である場合は、荷の振角θが右又は零のときは
停止、右のときは大小いずれでも右動となる。なお、こ
の第１表は一例である。必ずしもこれに限るものではな
く、トロリーの仕様等で変更される。

また、トロリーＴの移動方向が、オペレータの求める
方向と逆の場合には、トロリーＴを停止したままにする
ことにより、トロリーＴが逆方向に移動しないようにす
る。

第２の制御回路２は前記の第２の操作で記載した通り
の制御を行うものであり、振れ角θと角速度（Δθ）と
トロリーＴの位置とを入力値としてトロリーＴのオン・
オフと移動方向の指令とをファジイ推論により行うもの
である。その制御の態様は第２表に示す通りである。

そのファジィ推論のアルゴリズムには、第２表に示す
制御則と、第7a図に示す振角に関するファジィ集合のメ
ンバシップ関数と、第7b図に示す角速度のファジィ集合
のメンバシップ関数とを用いる。

ただし、ファジィ推論によって求まったトロリーＴの
移動方向が、目標位置Ｇから離れる方向にONとなった場
合は、その操作を行わず、また、振れＶに追いつく前に
大きく目標位置Ｇから離れるようになった場合は、トロ
リーＴを停止する。

この第２表は第２の制御回路２に記憶されており、例
えば荷の振角θが左に大（LB）の場合、角速度Δθが左
に大又は小或いは零の場合（LB、LS、ZR）第２の制御回
路はトロリーを左動させ、角速度Δθが右に大又は小の
ときは停止したままである。また例えば角速度Δθが右
に小（RS）の場合、荷の振角θが左又は零のときは停止
であり、右に大又は小のときは右動する。この第２表は
一例であって、トロリーの仕様等で変更される。

［発明の効果］ 以上の通り本発明は下記のすぐれた効果を奏する。

（ａ） 移動スイッチのオン・オフによりそれぞれ別の
制御回路で制御されるので、制御回路の構成が容易で制
御が簡単となる。

（ｂ） 振れ角と角速度とが制御回路にフィードバック
されるので、風等の外乱があっても、安定状態に収束で
きる。

（ｃ） 外乱によって停止位置からはずれたところで停
止されても、再び自動イッチング作動で所定の位置に移
動できる。

（ｄ） 従来装置にセンサや第１および第２の制御回路
を付加するだけで簡単に改造できる。

（ｅ） 未熟なオペレータでも速やかにトロリーを安全
に所定位置まで操作できる。

【図面の簡単な説明】

第1a図ないし第1d図はそれぞれ本発明の操作の態様の概
念を説明する図で第1a図と第1b図は走行時のそして第1c
図と第1d図は停止時の操作態様を示す図、第2a図ないし
第2d図はそれぞれ振れ止めをして走行する場合の操作態
様を説明する側面図、第3a図ないし第3d図はそれぞれ振
れ止めをして目標位置に停止する場合の操作態様を説明
する側面図、第４図は本発明を実施した制御ブロック
図、第５図は入力値を説明する図面、第6a図及び第6b図
はそれぞれ第１の制御回路の振角及び角速度に関するフ
ァジィ集合のメンバシップ関数を説明する図面、第7a図
及び第7b図は第２の制御回路のそれぞれ第6a図及び第6b
図に相当する図面である。 Ｅ……目標値、Ｔ……トロリー、Ｖ……荷の振れ、Ｗ…
…荷、１……第１の制御回路、２……第２の制御回路、
３……センサ、４……移動スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−132097（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−161529（ＪＰ，Ａ) 実開 昭47−12655（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行するトロリーに吊下げられた荷の触れ
   を防止するクレーン自動振れ止め装置において、トロリ
   ー（Ｔ）に荷（Ｗ）の振角（θ）と角速度（Δθ）とト
   ロリー位置（Ｐ）とを検出するセンサ（３）を設け、移
   動スイッチ（４）のオンで制御される第１の制御回路
   （１）と移動スイッチ（４）のオフで制御される第２の
   制御回路（２）とを設け、その第１の制御回路（１）は
   荷（Ｗ）の振れ角（θ）が移動方向で角速度（Δθ）が
   零又は移動方向の場合にオンしそして荷（Ｗ）の振れ角
   （θ）が零又は反移動方向に小で角速度（Δθ）が移動
   方向に大のときにオンし、それ以外のときはオフとな
   り、第２の制御回路（２）は荷（Ｗ）の振れ角（θ）が
   目標位置（Ｅ）に向う方向に大で角速度（Δθ）が零又
   は目標位置（Ｅ）に向う方向のとき、荷（Ｗ）の振れ角
   （θ）が目標位置（Ｅ）に向う方向に小で角速度（Δ
   θ）が目標位置（Ｅ）に向う方向のときおよび荷（Ｗ）
   の振れ角（θ）が零又は目標位置（Ｅ）から遠ざかる方
   向に小で角速度（Δθ）が目標位置に向う方向に大のと
   きにオンし、それ以外のときはオフとなる機能を有して
   いることを特徴とするクレーン自動振れ止め装置。