JP2799670B2 - 吊り荷運搬用クレーンの振れ止め制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワイヤにより吊り下げら
れた荷物を軌道に沿って移動する台車により運搬するク
レーンに関し、特に運搬中の吊り荷の振れを防止するた
めの制御方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のクレーンにおける速度制
御方式として、台車の移動をモータに接続された２次抵
抗の切り替え制御により行う２次抵抗制御方式が知られ
ている。一般に、吊り荷は、台車に巻き上げワイヤによ
って吊り下げられているので、台車が移動するとそれと
共に振れる。したがって、台車が所定の目標停止位置で
停止した時、吊り荷が振れないようにする必要がある。
このような制御は、クレーンの振れ止め制御と呼ばれて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】クレーンの振れ止め制
御のためには、高精度の速度制御の可能な速度制御方式
が必要である。ところが、上記のような従来の２次抵抗
制御方式では、高精度の速度制御を行うことが困難であ
るため、クレーンにより運搬中の吊り荷の振れを防止す
る対策を講じることができなかった。

【０００４】したがって、本発明の目的は、２次抵抗制
御方式による速度制御系であっても吊り荷の振れ防止機
能を持たせることのできるクレーンの振れ止め制御方法
及びその装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、２次抵
抗制御系による走行速度制御を行う吊り荷運搬用クレー
ンにおいて、吊り下げ用ワイヤの振れ角を検出すると共
に、検出された振れ角から振れ角速度を算出し、前記振
れ角と前記振れ角速度の２つのファジィ集合の内いずれ
かを縦軸に、他の１つを横軸にとったマトリクスを使用
して、正転側スタートタイミング及び逆転側スタートタ
イミングを求めると共に、同様のマトリクスから求めら
れた最大振れ角の推定値と吊り下げ用ワイヤの長さより
振れ止め移動量を求め、求められた振れ止め移動量の最
大値及び最小値を、目的位置と現在位置との間の位置偏
差に基づいて所定の範囲に制限し、このようにして得ら
れた制限された移動量及び前記正転側スタートタイミン
グあるいは逆転側スタートタイミングにより前記２次抵
抗制御系を制御してインチング動作させることを特徴と
する吊り荷運搬用クレーンの振れ止め制御方法が得られ
る。

【０００６】本発明によれば、また、２次抵抗制御系に
よる走行速度制御を行う吊り荷運搬用クレーンにおい
て、吊り下げ用ワイヤの振れ角を検出する角度センサ
と、検出された振れ角から振れ角速度を算出する手段
と、クレーンの現在位置を検出する手段と、クレーンの
走行速度を検出する手段と、前記振れ角を示す信号と前
記振れ角速度を示す信号と前記現在位置を示す信号と前
記走行速度を示す信号と目的位置を示す信号及び前記吊
り下げ用ワイヤの長さを示す信号とを受けて、前記２次
抵抗制御系を制御して前記クレーンの加減速制御を行う
振れ止め制御系とを備え、該振れ止め制御系は、前記振
れ角と前記振れ角速度の２つのファジィ集合の内いずれ
かを縦軸に、他の１つを横軸にとったマトリクスを使用
して、推定最大振れ角、正転側スタートタイミング及び
逆転側スタートタイミングを求める共に、前記推定最大
振れ角と前記吊り下げ用ワイヤの長さとから振れ止め移
動量を求め、求められた振れ止め移動量の最大値及び最
小値を、前記目的位置と前記現在位置との間の位置偏差
に基づいて所定の範囲に制限し、このようにして得られ
た制限された移動量及び前記正転側スタートタイミング
あるいは逆転側スタートタイミングにより前記２次抵抗
制御系を制御してインチング動作させることを特徴とす
る吊り荷運搬用クレーンの振れ止め制御装置が得られ
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明が適用される吊り荷運搬用クレ
ーン装置の構成を示す図で、図１（Ａ）は吊り荷運搬用
台車の構成を示す概略図、図１（Ｂ）は台車の駆動系の
構成を示す図である。また、図２は台車の駆動制御系の
構成を示す図で、図２（Ａ）は台車の駆動用モータの速
度を制御するための２次抵抗制御系の構成を示す図、図
２（Ｂ）は吊り荷の振れ止め制御系の構成を示す図であ
る。

【０００８】台車１１は、図１（Ａ）に示されるよう
に、移動用の車輪１２を備え、レール１３上を前進及び
後進する。台車１１には吊荷１４がワイヤ１５で吊り下
げられて台車１１とともに移動する。ワイヤ１５にはそ
の振れ角度を検出するための角度センサ１６が取付けら
れている。台車１１の車輪１２は、図１（Ｂ）に示され
るように駆動用モータ１７により、機械ブレーキ１８及
び減速機１９を介して駆動される。パルスジェネレータ
２０は駆動用モータ１７と連結されており車輪１２の回
転をパルス列として出力する。

【０００９】駆動用モータ１７及び機械ブレーキ１８
は、図２（Ａ）に示されるように、正転接触器２１、逆
転接触器２２及びブレーキ用接触器２３を介して駆動さ
れる。また、駆動用モータ１７には、２次抵抗速度制御
系として、複数の抵抗切り替え端子を有する２次抵抗器
２４が接続されており、この２次抵抗器２４の各抵抗切
り替え端子には２次抵抗器短絡接触器２５、２６、２
７、２８、２９が接続されている。

【００１０】吊り荷の振れ止め制御系は、図２（Ｂ）に
示されるように、図１（Ｂ）に示されたパルスジェネレ
ータ２０からのパルス列をカウントして台車の位置信号
に変換するカウンタ３０、パルスジェネレータ２０から
のパルス列を微分して台車の速度信号に変換するＦ／Ｖ
変換器３１、角度センサ１６の信号を微分することによ
り角速度信号に変換する微分器３２を備えている。吊り
荷の振れ止め制御系は更に、振れ止め制御器３３を備え
ている。振れ止め制御器３３は、カウンタ３０、Ｆ／Ｖ
変換器３１、微分器３２、角度センサ１６から与えられ
た位置、速度、角速度、角度の信号がそれぞれ、現在位
置入力信号、現在速度入力信号、角速度入力信号、角度
入力信号として供給され、正転接触器２１、逆転接触器
２２及びブレーキ用接触器２３と２次抵抗器短絡接触器
２５、２６、２７、２８、２９のそれぞれに対応する正
転接触器励磁コイル２１´、逆転接触器励磁コイル２２
´、ブレーキ用接触器励磁コイル２３´、２次抵抗器短
絡接触器励磁コイル２５´、２６´、２７´、２８´及
び２９´に励磁信号を供給する。

【００１１】図３は振れ止め制御器３３の構成を示すブ
ロック図である。入力端子４１、４２、４３、４４、４
５及び４６には、角度入力信号、角速度入力信号、ロー
プ長さを示すロープ長さ信号、現在位置入力信号、目的
位置入力信号、現在速度入力信号がそれぞれ供給され
る。角度入力信号及び角速度入力信号はファジィ化器４
７、４８に供給され、角度と角速度のファジィ集合の区
分に応じたファジィ化信号に変換されて出力される。フ
ァジィ化器４７、４８の出力はそれぞれ、正転側スター
トタイミング用ファジィ推論器４９、逆転側スタートタ
イミング用ファジィ推論器５０及び推定最大振れ角計算
用ファジィ推論器５１に供給される。

【００１２】ところで、図４に示すように、角度と角速
度のファジィ集合をそれぞれ、縦軸及び横軸にとるマト
リクスを構成すると、このマトリクスは振れの位相平面
を表すことになる。そして、この位相平面上に自由振子
の運動軌跡を表すと、角度と角速度のスケールを周期に
合わせて調整した場合、円５２で示される円運動にな
る。正転方向及び逆転方向の最適なスタートタイミング
はこの円５２上の点５３、５４で示される位置に存在す
る。正転側スタートタイミング用ファジィ推論器４９及
び逆転側スタートタイミング用ファジィ推論器５０はフ
ァジィ化器４７、４８の出力からこれらの点５３、５４
を決定してそれぞれスタート信号として出力する。ま
た、最大振れ角は円５２の半径５５として位相に関係な
く求めることができる。推定最大振れ角計算用ファジィ
推論器５１はファジィ化器４７、４８の出力から最大振
れ角を決定して出力する。この出力は乗算器５６により
ロープ長さ信号が乗じられて最大振幅が求められ、振れ
止め移動量として移動量上下限処理器５７に供給され
る。

【００１３】本発明の振れ止め装置は、吊り荷の振れ止
めとともに位置決めも行うため、振れ止め移動量のみで
制御すると振れの防止はできるが位置精度が低下するお
それがある。たとえば、台車１１の現在位置と目的位置
との差である位置偏差１００ｍｍに対して振れ止め移動
量が２０ｍｍとすると、位置偏差が８０ｍｍで振れがな
くなり、以後台車１１は移動しないことになる。そこ
で、本発明では位置偏差の１／２程度を振れ止め移動量
の最小値として制限する。同様に、台車１１がオーバー
ランして振れがなくなったときも、目的位置に戻るのに
時間が掛かるため、位置偏差よりも振れ止め移動量が大
きいときには、位置偏差を上回る振れ止め移動量に対し
て一定の割合で制限を加える。

【００１４】図３の実施例においては、減算器５８によ
り入力端子４４、４５からの現在位置信号と目的位置信
号の差が取られて位置偏差が求められ、移動量の上限及
び下限を計算するための移動量上限計算器５９及び移動
量下限計算器６０に供給される。移動量上限計算器５９
及び移動量下限計算器６０の出力は移動量上下限処理器
５７に供給され、乗算器５６からの最大振幅振れ止め移
動量に一定の制限が加えられ、目標移動量が出力され
る。

【００１５】減算器５８により得られた位置偏差信号は
また、正転側推論指令器６１、逆転側推論指令器６２及
び正逆両側推論指令器６３に供給される。正転側推論指
令器６１及び逆転側推論指令器６２は、振れ止め移動の
方向を位置偏差信号から推論して正転方向と判断した場
合には、正転側推論指令器６１の出力がＯＲゲート６
４、ＡＮＤゲート６５を介して正転側スタートタイミン
グ用ファジィ推論器４９に与えられ、これを動作状態に
する。振れ止め移動の方向が逆転方向と判断した場合に
は逆転側推論指令器６２の出力がＯＲゲート６６、ＡＮ
Ｄゲート６７を介して逆転側スタートタイミング用ファ
ジィ推論器５０に与えられ、これを動作状態にする。入
力端子４６からの現在速度信号が供給される停止判断器
６８の出力が２つのＡＮＤゲート６５、６７に供給さ
れ、台車１１が停止しているときに、正転側スタートタ
イミング用ファジィ推論器４９及び逆転側スタートタイ
ミング用ファジィ推論器５０を動作状態に置く。正転側
推論指令器６１及び逆転側推論指令器６２を用いる理由
は、振れ止め移動を目的位置に対して反対方向に行う
と、位置決めが行えないためである。

【００１６】位置偏差が微小の場合は制御機会を増や
し、制御時間を短縮するために、正逆両側推論指令器６
３が動作し、その出力が２つのＯＲゲート６４、６６及
び２つのＡＮＤゲート６５、６７を介して正転側スター
トタイミング用ファジィ推論器４９及び逆転側スタート
タイミング用ファジィ推論器５０に与えられ、これらを
同時に動作させ、先にスタート信号を発生した方向に振
れ止め移動（インチング）を行う。

【００１７】正転側スタートタイミング用ファジィ推論
器４９あるいは逆転側スタートタイミング用ファジィ推
論器５０により発生されたスタート信号は、それぞれ移
動量上下限処理器５７の出力である目標移動量とともに
正転側インチング指令器６９及び逆転側インチング指令
器７０に供給される。これらの正転側インチング指令器
６９及び逆転側インチング指令器７０はそれぞれ加速指
令、減速指令及びブレーキ信号を出力信号として発生
し、３つのＯＲゲート７１、７２、７３を介して正転接
触器励磁コイル２１´、逆転接触器励磁コイル２２´及
びブレーキ用接触器励磁コイル２３´に供給される。

【００１８】図５は正転側インチング指令器６９及び逆
転側インチング指令器７０の構成を示すブロック図であ
る。入力端子８１、８２、８３及び８４には、図３に示
される、正転側スタートタイミング用ファジィ推論器４
９あるいは逆転側スタートタイミング用ファジィ推論器
５０により発生されたスタート信号、移動量上下限処理
器５７により発生された目標移動量信号、入力端子４４
及び４６からの現在位置信号及び現在速度信号がそれぞ
れ与えられる。目標移動量信号及び現在位置信号はそれ
ぞれ加速完了位置計算器８５及び減速開始位置計算器８
６に供給される。加速完了位置計算器８５では目標移動
量の一定割合を加速中の移動量として現在位置に加算
し、この値を加速完了位置として出力する。

【００１９】減速開始位置計算器８６では同様に、目標
移動量の一定割合を慣性走行の移動量として加速完了位
置に加算し、この値を減速開始位置として出力する。加
速完了位置及び減速開始位置出力は入力端子８１からの
スタート信号により、データロック器８７にロックされ
る。データロック器８７にロックされた加速完了位置及
び減速開始位置データはそれぞれ加速完了位置検出器８
８及び減速開始位置検出器８９に供給される。加速完了
位置検出器８８及び減速開始位置検出器８９にはまた入
力端子８３から現在位置信号が供給されている。加速完
了位置検出器８８は現在位置が加速完了位置に到達する
まで加速指令信号を発生し、これを正転接触器励磁コイ
ル２１´あるいは逆転接触器励磁コイル２２´に供給し
てこれらの接触器を投入する。

【００２０】また、この加速指令信号はＯＲゲート９０
を介してブレーキ用接触器励磁コイル２３´に供給さ
れ、ブレーキを解放状態に置く。現在位置が加速完了位
置を越えると、加速指令信号がオフとなるため、正転接
触器２１あるいは逆転接触器２２が開放され慣性走行に
移る。このときブレーキ用接触器励磁コイル２３´はフ
ィードバック回路９１により引き続きブレーキを解放状
態に置く。現在位置が減速開始位置に到達すると、減速
開始位置検出器８９は減速指令信号を発生してこれをワ
ープアウト回路９４に供給し、ＯＲゲート９０を介して
励磁している自己保持を解除することにより、ブレーキ
用接触器２３を開放してブレーキを動作状態に置くと共
に、ＡＮＤゲート９２を介して逆転接触器励磁コイル２
２´あるいは正転接触器励磁コイル２１´に供給してこ
れらの接触器を投入しプラギング制動動作に移る。入力
端子８４からの現在速度がゼロまたは移動方向が反転す
ると、速度判定器９３がこれを検出して、ＡＮＤゲート
９２を閉じ逆転接触器励磁コイル２２´あるいは正転接
触器励磁コイル２１´を消磁する。

【００２１】このように台車１１の移動に際して、加
速、減速のタイミングを時間ではなく台車の現在位置に
より制御することにより、負荷の変動による移動量誤差
の小さいインチング動作が可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、２次抵抗
制御系に、ファジィ推論に基づく加減速指令を与える振
れ止め制御系を組み合わせることにより、２次抵抗制御
系においても吊り荷の振れ止め制御を行うことが出来る
とともに、吊り荷移動の位置精度を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される吊り荷運搬用クレーン装置
の構成を示す図で、図（Ａ）は吊り荷運搬用台車の構成
を示す概略図、図（Ｂ）は台車の駆動系の構成を示す図
である。

【図２】台車の駆動制御系を示す図で、図（Ａ）は台車
の駆動用モータの速度を制御するための２次抵抗制御部
の構成を示す図、図（Ｂ）は吊り荷の振れ止め制御系の
構成を示す図である。

【図３】図２に示された振れ止め制御器の構成を示すブ
ロック図である。

【図４】本発明で利用するファジィ推論を説明するため
の図である。

【図５】図３に示されたインチング指令器の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１１ 台車 １２ 車輪 １３ レール １４ 吊荷 １５ ワイヤ １６ 角度センサ ２０ パルスジェネレータ ２１ 正転接触器 ２１´ 正転接触器励磁コイル ２２ 逆転接触器 ２２´ 逆転接触器励磁コイル ２３ ブレーキ用接触器 ２３´ ブレーキ用接触器励磁コイル ２４ ２次抵抗器 ２５〜２９ ２次抵抗器短絡接触器 ２５´〜２９´ ２次抵抗器短絡接触器励磁コイル ５８ 位置偏差検出器 ９１ フィードバック回路 ９４ ワープアウト回路

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次抵抗制御系による走行速度制御を行
   う吊り荷運搬用クレーンにおいて、 吊り下げ用ワイヤの振れ角を検出すると共に、検出され
   た振れ角から振れ角速度を算出し、 前記振れ角と前記振れ角速度の２つのファジィ集合の内
   いずれかを縦軸に、他の１つを横軸にとったマトリクス
   を使用して、正転側スタートタイミング及び逆転側スタ
   ートタイミングを求めると共に、同様のマトリクスから
   求められた最大振れ角の推定値と吊り下げ用ワイヤの長
   さより振れ止め移動量を求め、 求められた振れ止め移動量の最大値及び最小値を、目的
   位置と現在位置との間の位置偏差に基づいて所定の範囲
   に制限し、 このようにして得られた制限された移動量及び前記正転
   側スタートタイミングあるいは逆転側スタートタイミン
   グにより前記２次抵抗制御系を制御してインチング動作
   させることを特徴とする吊り荷運搬用クレーンの振れ止
   め制御方法。
2. 【請求項２】 前記正転側スタートタイミングあるいは
   逆転側スタートタイミングにおいて、前記台車の目標移
   動量とその現在位置とから加速完了位置及び減速開始位
   置を求め、 前記台車が現在位置から前記加速完了位置に到達するま
   では前記２次抵抗制御系により加速制御を行い、 前記台車が前記加速完了位置から前記減速完了位置に到
   達するまでは前記２次抵抗制御系によりブレーキ解放に
   よる慣性走行を行わせ、 前記台車が前記減速開始位置に到達するとブレーキをか
   けるとともに前記台車の移動速度がゼロになるまでプラ
   ギングにより減速させてインチング動作するように前記
   ２次抵抗制御系を制御することを特徴とする請求項１記
   載の吊り荷運搬用クレーンの振れ止め制御方法。
3. 【請求項３】 ２次抵抗制御系による走行速度制御を行
   う吊り荷運搬用クレーンにおいて、 吊り下げ用ワイヤの振れ角を検出する角度センサと、 検出された振れ角から振れ角速度を算出する手段と、 クレーンの現在位置を検出する手段と、 クレーンの走行速度を検出する手段と、 前記振れ角を示す信号と前記振れ角速度を示す信号と前
   記現在位置を示す信号と前記走行速度を示す信号と目的
   位置を示す信号及び前記吊り下げ用ワイヤの長さを示す
   信号とを受けて、前記２次抵抗制御系を制御して前記ク
   レーンの加減速制御を行う振れ止め制御系とを備え、 該振れ止め制御系は、前記振れ角と前記振れ角速度の２
   つのファジィ集合の内いずれかを縦軸に、他の１つを横
   軸にとったマトリクスを使用して、推定最大振れ角、正
   転側スタートタイミング及び逆転側スタートタイミング
   を求める共に、前記推定最大振れ角と前記吊り下げ用ワ
   イヤの長さとから振れ止め移動量を求め、求められた振
   れ止め移動量の最大値及び最小値を、前記目的位置と前
   記現在位置との間の位置偏差に基づいて所定の範囲に制
   限し、このようにして得られた制限された移動量及び前
   記正転側スタートタイミングあるいは逆転側スタートタ
   イミングにより前記２次抵抗制御系を制御してインチン
   グ動作させることを特徴とする吊り荷運搬用クレーンの
   振れ止め制御装置。
4. 【請求項４】 前記振れ止め制御系は、 前記振れ角と前記振れ角速度の２つのファジィ集合の内
   いずれかを縦軸に、他の１つを横軸にとったマトリクス
   を使用して、前記正転側スタートタイミング及び前記逆
   転側スタートタイミングと前記推定最大振れ角のファジ
   ィ推論を行う手段と、 前記推定最大振れ角と前記吊り下げ用ワイヤの長さとか
   ら振れ止め移動量を求める手段と、 前記目的位置と前記現在位置との間の前記位置偏差に基
   づいて前記振れ止め移動量に対して最大値及び最小値を
   所定の範囲に制限した目標移動量を得るための移動量上
   下限設定手段と、 前記目標移動量を示す信号と前記正転側スタートタイミ
   ングを示す信号とを受けて、前記２次抵抗制御系を制御
   して加減速制御を行う正転インチング指令手段と、 前記目標移動量を示す信号と前記逆転側スタートタイミ
   ングを示す信号とを受けて、前記２次抵抗制御系を制御
   して加減速制御を行う逆転インチング指令手段とを含む
   ことを特徴とする請求項３記載の吊り荷運搬用クレーン
   の振れ止め制御装置。
5. 【請求項５】 前記正転あるいは逆転インチング指令手
   段は、 前記正転あるいは逆転スタートタイミングを示す信号を
   受信した時、前記台車の前記目標移動量とその現在位置
   とから加速完了位置を求める加速完了位置計算手段と、 この加速完了位置計算手段により得られた加速完了位置
   を示す信号及び前記現在位置を示す信号とが供給され、
   前記台車が前記加速完了位置に到達した時点を検出し、
   この時点に到達するまでの期間中、加速指令信号を発生
   する加速完了位置検出手段と、 前記正転あるいは逆転スタートスタートタイミングを示
   す信号を受信した時、前記台車の前記目標移動量とその
   現在位置とから減速開始位置を求める減速開始位置計算
   手段と、 この減速開始位置計算手段により得られた減速開始位置
   を示す信号と前記現在位置を示す信号とが供給され、前
   記台車が前記減速開始位置に到達した時点を検出し、こ
   の時点に到達すると減速指令信号を発生する減速開始位
   置検出手段と、 前記台車が前記加速完了位置から前記減速開始位置に到
   達するまではブレーキ解放による慣性走行を行わせる手
   段とを備え、 前記台車が前記減速開始位置に到達するとブレーキをか
   けるとともに前記台車の移動速度がゼロになるまでプラ
   ギングにより減速させてインチング動作するように前記
   ２次抵抗制御系を制御することを特徴とする請求項４記
   載の吊り荷運搬用クレーンの振れ止め制御装置。