JP2955492B2 - クレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法 - Google Patents
クレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法Info
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- JP2955492B2 JP2955492B2 JP14948695A JP14948695A JP2955492B2 JP 2955492 B2 JP2955492 B2 JP 2955492B2 JP 14948695 A JP14948695 A JP 14948695A JP 14948695 A JP14948695 A JP 14948695A JP 2955492 B2 JP2955492 B2 JP 2955492B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はクレーンを自動運転する
際、吊荷の旋回を行う時、これに基づく捻れ運動を短時
間で減衰させ、正常方向姿勢で搬送するクレーンの吊荷
の旋回姿勢制御方法に関するものである。
際、吊荷の旋回を行う時、これに基づく捻れ運動を短時
間で減衰させ、正常方向姿勢で搬送するクレーンの吊荷
の旋回姿勢制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来自動クレーンにおいて、吊荷を吊垂
し、所定角に旋回させて搬送する場合、ワイヤで吊垂さ
れた吊具、吊荷はその旋回時の反力の作用にて吊荷の旋
回の捻れ運動を止めることが困難であった。このため長
いワイヤによって、捻れが発生しないようにフックシー
ブ部を巻き上げの上限まで巻き上げワイヤを可及的に短
くして、機械的に拘束した状態で旋回を行っていた。ま
た手動運転時は、運転手の熟練により捻れが発生しない
よう旋回のモータを操作していた。
し、所定角に旋回させて搬送する場合、ワイヤで吊垂さ
れた吊具、吊荷はその旋回時の反力の作用にて吊荷の旋
回の捻れ運動を止めることが困難であった。このため長
いワイヤによって、捻れが発生しないようにフックシー
ブ部を巻き上げの上限まで巻き上げワイヤを可及的に短
くして、機械的に拘束した状態で旋回を行っていた。ま
た手動運転時は、運転手の熟練により捻れが発生しない
よう旋回のモータを操作していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】既存の手動運転のクレ
ーンを自動運転に改造する場合、クレーンの寸法的な制
約、吊り上げ荷重の制約等により自動運転のための吊具
は既存の設備を使用することが望まれる。安定した搬送
を実現するための吊荷の振れの抑制については、振れ止
め制御により吊荷のハンドリング時の振れを抑制し、目
的の位置に搬送することができるが、捻れ運動が発生し
た場合はハンドリングに失敗することがある。また旋回
運動を付与し、吊荷の向きを変える搬送では、適切な制
御を行わない場合は捻れ運動が減衰するまでハンドリン
グを中断せざるをえず、実用的な搬送能力を実現できな
い。
ーンを自動運転に改造する場合、クレーンの寸法的な制
約、吊り上げ荷重の制約等により自動運転のための吊具
は既存の設備を使用することが望まれる。安定した搬送
を実現するための吊荷の振れの抑制については、振れ止
め制御により吊荷のハンドリング時の振れを抑制し、目
的の位置に搬送することができるが、捻れ運動が発生し
た場合はハンドリングに失敗することがある。また旋回
運動を付与し、吊荷の向きを変える搬送では、適切な制
御を行わない場合は捻れ運動が減衰するまでハンドリン
グを中断せざるをえず、実用的な搬送能力を実現できな
い。
【０００４】本発明は、吊荷の旋回時に発生するこの有
害な捻れ運動を短時間で減衰させ、安定した吊荷の方向
姿勢を維持した搬送を実現することを目的とする。
害な捻れ運動を短時間で減衰させ、安定した吊荷の方向
姿勢を維持した搬送を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになしたもので、クレーンのフックシーブと吊
具との間にモータで駆動される旋回装置を具備し、旋回
装置の駆動によるフックシーブのクレーンの基準位置に
対する捻れ角と、捻れ角速度を検出する捻れ角センサを
備え、この各センサからの信号を制御装置に入力し、旋
回装置のモータはインバータで任意速度に駆動されて吊
具と吊荷を回転させ、この旋回装置の旋回角度をエンコ
ーダで検出すると共に、吊荷と吊具の慣性モーメントと
吊荷を吊り下げるワイヤロープの間隔・長さ等による固
有振動数から旋回速度に対する捻れ角を推定し、この捻
れの推定値と捻れ角センサで計測した実際の捻れ角によ
り旋回速度をフィードバック制御して捻れを抑制するこ
とを要旨とする。
するためになしたもので、クレーンのフックシーブと吊
具との間にモータで駆動される旋回装置を具備し、旋回
装置の駆動によるフックシーブのクレーンの基準位置に
対する捻れ角と、捻れ角速度を検出する捻れ角センサを
備え、この各センサからの信号を制御装置に入力し、旋
回装置のモータはインバータで任意速度に駆動されて吊
具と吊荷を回転させ、この旋回装置の旋回角度をエンコ
ーダで検出すると共に、吊荷と吊具の慣性モーメントと
吊荷を吊り下げるワイヤロープの間隔・長さ等による固
有振動数から旋回速度に対する捻れ角を推定し、この捻
れの推定値と捻れ角センサで計測した実際の捻れ角によ
り旋回速度をフィードバック制御して捻れを抑制するこ
とを要旨とする。
【０００６】
【作 用】旋回の角度の指令を与える。これにより旋回
速度指令値が計算され、旋回を開始する。この場合、推
定された捻じれ角と角速度をゼロにするように比例要素
のゲインを作用させ、旋回速度指令値に加算する。これ
により捻じれ振動を可及的に減少させ、目標角度に旋回
する。
速度指令値が計算され、旋回を開始する。この場合、推
定された捻じれ角と角速度をゼロにするように比例要素
のゲインを作用させ、旋回速度指令値に加算する。これ
により捻じれ振動を可及的に減少させ、目標角度に旋回
する。
【０００７】
【実施例】以下本発明のクレーンの吊荷の旋回姿勢制御
方法を図面に示す実施例に基づいて説明する。 図１は
本発明クレーンの吊荷の旋回姿勢制御装置の機械的構成
を示す。図に示すクレーンＡに於いて、１はクレーンの
ガーダ、２はクレーンガーダ１上を横行するクラブを示
す。そしてこのガーダ２に備えた巻き上げドラム３及び
ヘッドシーブ１１から垂直にワイヤロープ４で吊具９を
吊り下げる。吊具９はフックシーブ部１０と旋回装置８
の間で分割され、吊具９は旋回用電動機６により歯車等
にて構成される旋回装置８により回転される。旋回装置
の回転角は旋回装置８に設けたエンコーダ７にて検出す
る。フックシーブ１０の上方の中心に捻れ角測定センサ
５例えばジャイロを設置し、フックシーブ１０側のクレ
ーンの基準位置（例えばクラブ２）に対する捻れの角度
を計測する。
方法を図面に示す実施例に基づいて説明する。 図１は
本発明クレーンの吊荷の旋回姿勢制御装置の機械的構成
を示す。図に示すクレーンＡに於いて、１はクレーンの
ガーダ、２はクレーンガーダ１上を横行するクラブを示
す。そしてこのガーダ２に備えた巻き上げドラム３及び
ヘッドシーブ１１から垂直にワイヤロープ４で吊具９を
吊り下げる。吊具９はフックシーブ部１０と旋回装置８
の間で分割され、吊具９は旋回用電動機６により歯車等
にて構成される旋回装置８により回転される。旋回装置
の回転角は旋回装置８に設けたエンコーダ７にて検出す
る。フックシーブ１０の上方の中心に捻れ角測定センサ
５例えばジャイロを設置し、フックシーブ１０側のクレ
ーンの基準位置（例えばクラブ２）に対する捻れの角度
を計測する。
【０００８】図２は本発明クレーンの吊荷の旋回姿勢制
御装置の制御ブロック図を示す。この吊荷の旋回姿勢制
御回路Ｂは、旋回角度指令回路Ｃと、捻れ角推定演算回
路Ｄと、実際の捻れ角の検出回路Ｅ並びに旋回用電動機
６の駆動回路Ｆとを備える。なお、旋回用電動機６は誘
導電動機とし、減速機１２を介して旋回装置８を回転
し、エンコーダ７によりこの回転角を検出し、回転角は
パルス信号として旋回角度指令回路Ｃに印加される。
御装置の制御ブロック図を示す。この吊荷の旋回姿勢制
御回路Ｂは、旋回角度指令回路Ｃと、捻れ角推定演算回
路Ｄと、実際の捻れ角の検出回路Ｅ並びに旋回用電動機
６の駆動回路Ｆとを備える。なお、旋回用電動機６は誘
導電動機とし、減速機１２を介して旋回装置８を回転
し、エンコーダ７によりこの回転角を検出し、回転角は
パルス信号として旋回角度指令回路Ｃに印加される。
【０００９】なお、吊荷の旋回姿勢制御において、吊荷
の旋回角度θの指令信号は図３に示すように与える。即
ちこの指令信号は、信号を与える時間を、例えば１秒と
固定し、振幅の大きさで角度θを変化するようにする。
旋回角度指令回路Ｃは、バイパス回路ｃ１、積分回路ｃ
２、演算機構ｃ３を備え、旋回の角度指令はバイパス回
路ｃ１を介して加算回路ｃ４に印加し、積分回路ｃ２に
おいて旋回角度指令を積分値しエンコーダ７で計測した
実際の回転角度の偏差を演算回路ｃ３で比例積分する。
ここで旋回角度の指令値とその積分値は一致し、旋回の
目標に対する角度の偏差を比例積分することにより目標
角度に追随し、レートリミッタを介して旋回速度指令と
する。
の旋回角度θの指令信号は図３に示すように与える。即
ちこの指令信号は、信号を与える時間を、例えば１秒と
固定し、振幅の大きさで角度θを変化するようにする。
旋回角度指令回路Ｃは、バイパス回路ｃ１、積分回路ｃ
２、演算機構ｃ３を備え、旋回の角度指令はバイパス回
路ｃ１を介して加算回路ｃ４に印加し、積分回路ｃ２に
おいて旋回角度指令を積分値しエンコーダ７で計測した
実際の回転角度の偏差を演算回路ｃ３で比例積分する。
ここで旋回角度の指令値とその積分値は一致し、旋回の
目標に対する角度の偏差を比例積分することにより目標
角度に追随し、レートリミッタを介して旋回速度指令と
する。
【００１０】レートリミッタ１３は入力信号の微分を行
い、その値を一定値以下に制限する出力周波数の帯域制
限として機能する。レートリミッタ１３はランプ信号の
入力に対し、概ね捻れの１周期で旋回速度指令が最大速
度に到達するよう出力変化を抑制する。
い、その値を一定値以下に制限する出力周波数の帯域制
限として機能する。レートリミッタ１３はランプ信号の
入力に対し、概ね捻れの１周期で旋回速度指令が最大速
度に到達するよう出力変化を抑制する。
【００１１】インバータの特性と負荷の特性はモータ６
の駆動トルク、負荷の大きさ、インバータの特性により
２次遅れ、あるいは１次遅れで計算し、旋回の回転速度
を得る。通常は０．２乃至０．４秒程度の時定数を持つ
１次遅れで近似できる。
の駆動トルク、負荷の大きさ、インバータの特性により
２次遅れ、あるいは１次遅れで計算し、旋回の回転速度
を得る。通常は０．２乃至０．４秒程度の時定数を持つ
１次遅れで近似できる。
【００１２】一方、捻れ角検出回路Ｄにより、捻れ角セ
ンサ（ジヤイロ５）で実際の捻れ角度を検出し、この捻
れ角を時間で微分して捻れ角速度を検出し、これらの出
力を増幅し旋回速度指令値に加算し、フィードバック制
御する。
ンサ（ジヤイロ５）で実際の捻れ角度を検出し、この捻
れ角を時間で微分して捻れ角速度を検出し、これらの出
力を増幅し旋回速度指令値に加算し、フィードバック制
御する。
【００１３】この場合、捻れ角、及び角速度は吊上げ加
重、ワイヤロープの長さ等により予め推定することがで
きる。従ってこの推定値を入力することにより旋回速度
を制御することが好ましい。捻れ角の推定演算回路Ｃに
おける捻れ角の推定の計算要領は、吊具９の旋回機構８
より上の部分の慣性モーメントＪ1、下の部分の慣性モ
ーメントＪ2、吊り上げ荷重Ｗ、ワイヤロープの長さ
ｌ、ワイヤロープの間隔をｒとすると、捻れの固有周期
ωは、
重、ワイヤロープの長さ等により予め推定することがで
きる。従ってこの推定値を入力することにより旋回速度
を制御することが好ましい。捻れ角の推定演算回路Ｃに
おける捻れ角の推定の計算要領は、吊具９の旋回機構８
より上の部分の慣性モーメントＪ1、下の部分の慣性モ
ーメントＪ2、吊り上げ荷重Ｗ、ワイヤロープの長さ
ｌ、ワイヤロープの間隔をｒとすると、捻れの固有周期
ωは、
【００１４】
【式１】
【００１５】と記述でき、これにより捻れ角を推定す
る。捻れ角速度は角度を時間で微分することで得られ
る。この捻れ角と角速度の推定値を旋回速度指令にフイ
ードバックして加算し、捻れ角をゼロにするよう比例要
素のゲインを作用させる。
る。捻れ角速度は角度を時間で微分することで得られ
る。この捻れ角と角速度の推定値を旋回速度指令にフイ
ードバックして加算し、捻れ角をゼロにするよう比例要
素のゲインを作用させる。
【００１６】吊荷の慣性モーメントは直接計測すること
はできないが、搬送物の形状が限定される用途、例えば
鉄鋼のコイル搬送等の用途では吊荷の荷重と慣性モーメ
ントの相関関係から容易に固有周期を演算できる。９０
度の旋回の制御の結果を図４、図５、図６に示す。図４
は目標角度に対する誤差を示す。図５は旋回速度を示
す。図６は捻れ角度を示す。
はできないが、搬送物の形状が限定される用途、例えば
鉄鋼のコイル搬送等の用途では吊荷の荷重と慣性モーメ
ントの相関関係から容易に固有周期を演算できる。９０
度の旋回の制御の結果を図４、図５、図６に示す。図４
は目標角度に対する誤差を示す。図５は旋回速度を示
す。図６は捻れ角度を示す。
【００１７】本実施例では、捻れ角をセンサ（ジヤイロ
５）で計測し制御する例を説明したが、捻れ角のセンサ
が故障等により使用できない場合、あるいは外乱による
捻れ数値に異常値が発生したとき、捻れの推定値により
旋回速度を制御することにより誤作動を防止することが
できる。または手動操作による臨時的、簡易的な運転で
はセンサを使用せずに捻れ角の推定値だけで運転し、捻
れの小さな旋回を行うようにしてもよい。このことは図
２における捻れ角センサ角度ゲインと角速度ゲインをゼ
ロにすることに相当する。
５）で計測し制御する例を説明したが、捻れ角のセンサ
が故障等により使用できない場合、あるいは外乱による
捻れ数値に異常値が発生したとき、捻れの推定値により
旋回速度を制御することにより誤作動を防止することが
できる。または手動操作による臨時的、簡易的な運転で
はセンサを使用せずに捻れ角の推定値だけで運転し、捻
れの小さな旋回を行うようにしてもよい。このことは図
２における捻れ角センサ角度ゲインと角速度ゲインをゼ
ロにすることに相当する。
【００１８】本実施例はクレーンの吊荷の捻れ振動に限
定することなく単振動で近似できる運動（振動現象）の
抑制に効果を発揮し、例えば荷の振れの制御、荷のワイ
ヤロープの伸びによる上下振動の制振にも応用できる。
この場合、捻れ角のセンサの変わりに振れ角の検出セン
サ、あるいは上下の振動速度のセンサを用意し、適宜信
号処理をすればよい。
定することなく単振動で近似できる運動（振動現象）の
抑制に効果を発揮し、例えば荷の振れの制御、荷のワイ
ヤロープの伸びによる上下振動の制振にも応用できる。
この場合、捻れ角のセンサの変わりに振れ角の検出セン
サ、あるいは上下の振動速度のセンサを用意し、適宜信
号処理をすればよい。
【００１９】
【発明の効果】以上の如く本発明のクレーンの吊荷の旋
回姿勢制御方法によるときは、フックシーブ側に、旋回
装置のクレーンの基準位置に対する捻れ角と、捻れ角速
度を検出し、旋回装置による吊具と吊荷の旋回角度をエ
ンコーダで検出すると共に、吊荷と吊具の慣性モーメン
ト等から旋回速度に対する捻れ角を推定し、この捻れの
推定値により旋回速度をフィードバック制御して、捻れ
を抑制しするようにしたから、吊荷の旋回は捻れを生ず
ることなく円滑に行うことができる。また本発明による
ときは、捻れ角度の制御に上記推定値を利用するように
したから、外乱等による捻れ角センサが異常値を示した
場合においてもこれによる誤作動を生ずることがない。
回姿勢制御方法によるときは、フックシーブ側に、旋回
装置のクレーンの基準位置に対する捻れ角と、捻れ角速
度を検出し、旋回装置による吊具と吊荷の旋回角度をエ
ンコーダで検出すると共に、吊荷と吊具の慣性モーメン
ト等から旋回速度に対する捻れ角を推定し、この捻れの
推定値により旋回速度をフィードバック制御して、捻れ
を抑制しするようにしたから、吊荷の旋回は捻れを生ず
ることなく円滑に行うことができる。また本発明による
ときは、捻れ角度の制御に上記推定値を利用するように
したから、外乱等による捻れ角センサが異常値を示した
場合においてもこれによる誤作動を生ずることがない。
【図１】本発明のクレーンの吊荷の旋回姿勢制御装置の
機械的構成を示す正面図である。
機械的構成を示す正面図である。
【図２】本発明のクレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法の
制御ブロック図である。
制御ブロック図である。
【図３】旋回角度指令信号を示すグラフ図である。
【図４】制御開始後の時刻と位置誤差の関係を示すグラ
フ図である。
フ図である。
【図５】制御開始後の時刻と旋回速度との関係を示すグ
ラフ図である。
ラフ図である。
【図６】制御開始後の時刻と捻れ角関係を示すグラフ図
である。
である。
Ａ クレーン １ クレーンガーダ ２ クラブ ４ ワイヤロープ ５ 捻れ角測定センサ ６ 旋回駆動用電動機 ７ エンコーダ ８ 旋回機構 ９ 吊具 １０ フックシーブ
Claims (1)
- 【請求項１】 クレーンのフックシーブと吊具との間に
モータで駆動される旋回装置を具備し、旋回装置の駆動
によるフックシーブのクレーンの基準位置に対する捻れ
角と、捻れ角速度を検出する捻れ角センサを備え、この
各センサからの信号を制御装置に入力し、旋回装置のモ
ータはインバータで任意速度に駆動されて吊具と吊荷を
回転させ、この旋回装置の旋回角度をエンコーダで検出
すると共に、吊荷と吊具の慣性モーメントと吊荷を吊り
下げるワイヤロープの間隔・長さ等による固有振動数か
ら旋回速度に対する捻れ角を推定し、この捻れの推定値
と捻れ角センサで計測した捻れの両方を併用し旋回速度
をフィードバック制御して捻れを抑制することを特徴と
するクレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14948695A JP2955492B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | クレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14948695A JP2955492B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | クレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08319084A JPH08319084A (ja) | 1996-12-03 |
| JP2955492B2 true JP2955492B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=15476212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14948695A Expired - Lifetime JP2955492B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | クレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955492B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100567130C (zh) * | 2007-09-28 | 2009-12-09 | 天津理工大学 | 天车定位系统及定位方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990020683A (ko) * | 1997-08-30 | 1999-03-25 | 김징완 | 크레인의 정지위치 예지방법 및 이를 이용한 제동 제어장치 |
| KR100803737B1 (ko) * | 2006-09-20 | 2008-02-15 | 한국생산기술연구원 | 크레인 로프 흔들림 진동수 측정장치 |
| DE102010054502A1 (de) * | 2010-12-14 | 2012-06-14 | Wolfgang Wichner | Verfahren und Vorrichtung zur Positionierung einer an einer Seilaufhängung einer Krananlage hängenden Kranlast in Rotationsrichtung um deren vertikale Achse |
| CN103979418A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-13 | 江苏格雷特起重机械有限公司 | 起重机吊运冶炼料罐电气控制系统 |
| JP6759628B2 (ja) * | 2016-03-03 | 2020-09-23 | 富士電機株式会社 | 吊り荷の振れ角演算装置 |
| JP6719807B2 (ja) * | 2016-05-18 | 2020-07-08 | 新東工業株式会社 | 天井クレーンによる液体タンクの搬送制御システムおよび天井クレーンにより液体タンクを搬送する方法 |
| KR102044521B1 (ko) * | 2017-07-04 | 2019-12-02 | 김영환 | 크레인 후크의 회전 제어장치 |
| EP3566998B1 (en) * | 2018-05-11 | 2023-08-23 | ABB Schweiz AG | Control of overhead cranes |
| CN109132870A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-04 | 徐州建机工程机械有限公司 | 一种塔机起升微速控制系统及方法 |
| CN116812790B (zh) * | 2023-08-30 | 2023-11-21 | 新乡市思创电气工程有限公司 | 一种吊装辅助装置及系统 |
| CN117228525B (zh) * | 2023-11-13 | 2024-02-02 | 哈尔滨安宇迪航空工业股份有限公司 | 航空零部件加工用吊装设备及其使用方法 |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP14948695A patent/JP2955492B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100567130C (zh) * | 2007-09-28 | 2009-12-09 | 天津理工大学 | 天车定位系统及定位方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08319084A (ja) | 1996-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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