JP3132757B2 - クレーン制御方法 - Google Patents

クレーン制御方法

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JP3132757B2 JP04507671A JP50767192A JP3132757B2 JP 3132757 B2 JP3132757 B2 JP 3132757B2 JP 04507671 A JP04507671 A JP 04507671A JP 50767192 A JP50767192 A JP 50767192A JP 3132757 B2 JP3132757 B2 JP 3132757B2
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    • B66C13/00Other constructional features or details
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクレーン、例えば天井走行クレーン及びその
類似装置を制御する方法に関するものであり、クレーン
操縦者がクレーン制御系からクレーン操縦手段に制御シ
ーケンスとして速度要求を入力し、操縦者が入力した速
度要求が制御系内で読み出される制御方法に関するもの
である。
一般に、クレーンは床や地面に沿って荷物を輸送でき
ないような状況下で荷物を取り扱うのに使用され、例え
ば港湾、工場、荷役場等で用いられている。
開ループ制御を基礎としたクレーンすなわちフィード
バックがないクレーンの構造およびその制御方法の原理
は数学的振子(mathematical pendulum)の新働時間を
クレーンから吊り下げられた荷重の重心および高さを基
にして計算するという原理である。この数学的振子を基
本とした制御方法は比較的簡単であり、実用的な解決策
として有用である。
クレーンの制御時や荷重移動時に荷重の揺れ(振動)
が起ると、クレーンの使用性および操作性が妨害される
ので、揺れは好ましくない。こうした荷重の振れを最小
にするために加速シーケンスまたは減速シーケンスを用
いながらクレーンから吊り下げられた荷重を移動させる
ことは既に公知である。例えばフィンランド国特許第4
4,036号に開示の荷重の振動を最小にする装置では、振
動時間が半分経過した後に制御シーケンスの加速度が変
わるように、対応する加速度を変化させている。
こうした従来法の問題点は、各瞬間の同じような制御
シーケンスの断片を加算する操作を絶えず実行しなけれ
ばならない点と、前段の制御シーケンスが終了した後で
ないと次の制御シーケンスが開始できない点にある。事
実、クレーンの最も一般的な制御運動で制御シーケンス
の実行に約4〜10秒かかるため、公知の解決法はクレー
ンの操縦者を有効に補助(アシスト)することはできな
かった。
本発明の目的は、従来法の欠点を無くした制御方法を
提供することにある。
本発明方法は、速度要求値(velocity request)を前
回の速度要求値と比較し、速度要求値が変化している場
合には、対応する速度変化用の加速シーケンスを与え、
その加速シーケンスを記憶し、その後/または速度要求
の変化がない場合には、記憶された各加速シーケンスで
決まる速度変化を所定時点で加算し、その合計を前回の
速度要求値に加算し、その合計値を新しい速度要求値と
し、クレーンの駆動手段の新しい制御命令/速度要求値
としてこの新しい速度要求値をセットする点に特徴があ
る。
本発明は、上記方法で各制御シーケンスを加算して加
速後の荷重の揺れ(振動)を無くすことによってクレー
ン制御系の特性を改良するという考えに基づいている。
本発明のクレーン制御方法で得られる利点の中で最も
重要な利点はクレーン操縦者を補助する制御系の特性が
改善される点にある。本発明方法を用いると、加速によ
る目的とする所望最終速度を任意の瞬間に(加速シーケ
ンス中でも減速シーケンス中でも)自由に変更して、望
ましくない荷重の後振れ無しに新しい所望の最終速度に
することができる。また、種々の理由で制御系から送ら
れた誤った制御命令によってクレーンが誤った新しい最
終速度で加速されるような事態が実際に起り得るが、本
発明方法を用いると、クレーン使用時のこうした誤動作
命令を無くすこともできる。
以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図1は天井走行クレーンの概念図であり、 図2は制御シーケンスの役目をする速度シーケンスを
示す図であり、 図3は本発明方法のフローチャートであり、 図4は本発明の好ましい実施例の実行テーブルの図で
あり、 図5は各加速シーケンスを加算して得られる合計の速
度シーケンスを示す図であり、 図6図は加減速シーケンスを加算して得られる合計の
速度シーケンスを示す図である。
図1では、天井走行クレーン2の架橋ビーム3に沿っ
てクレーンのトロリー1が移動できるようになってい
る。架橋ビーム3はその両端に設けられた端部ビーム
4、5に対しても移動できるようになっている。天井走
行クレーン2のトロリー1から吊り下げられたケーブ
ル、ロープ、その他の吊り下げ手段6の端部にはフック
7等が取付けられており、荷重8は持ち上げベルト7aを
用いてフック7に引っ掛けられている。荷重8の持ち上
げ高さliはフック7の位置から計算した高さとする。こ
の荷重8の持ち上げ高さliは各持ち上げ高さliに特有な
振動時間Tに対応して変化(i=1、2、・・・)す
る。系の振動時間Tは下記の式(1)で求められる: T=2π(li/g)1/2 (1) (ここで、gは重力加速度) クレーン2はクレーン制御系13によって種々の制御シ
ーケンスで制御される。
第2図は制御シーケンスの1つを示しており、この図
には時間tの関数である速度シーケンスv(t)を表す
制御シーケンス10が示してある。この制御シーケンス10
はトロリー1の駆動手段11と、トロリー1を支持する架
橋ビーム3の駆動手段12とを制御する。各駆動手段11、
12は例えば電気モータにすることができる。
第3図はクレーン2、例えば天井走行クレーン、多機
能クレーン、揺動式クレーンおよびその類似装置、例え
ば複数のクレーンを制御する装置を制御する本発明方法
を説明するためのフローチャートである。このフローチ
ャートでは、荷重8を移動させるクレーン2の操縦者
は、クレーンの制御系13から制御シーケンス10として速
度要求値Vrefをクレーンの駆動手段11、12へ送る。操縦
者から制御系13を介して各駆動手段11、12へ送られたこ
の速度要求値Vrefは制御系13に読み込まれた後、最新の
速度要求値Vrefと最後の速度要求値とが比較され、速度
要求値が変化している場合には、速度変化に対応した加
速シーケンスにされ、この加速シーケンスが記憶(例え
ば制御系13内の実行テーブル等に記憶)される。
第4図は記憶された加速シーケンスa(t)5-7と、
これらの加速シーケンスを加算した合計加速シーケンス
Σa(t)とを示している。この第4図では荷重の振動
時間Tは9秒間である。クレーン2の駆動手段11、12へ
送られる速度要求値Vref2の大きさは合計加速シーケン
スΣa(t)で決まる。速度要求値が同じ場合は、第3
図に従って、記憶された加速シーケンスa(t)によっ
て決まる速度変化が所定時点で加算され、こうして加算
された速度変化の合計値dVが前回の速度要求値Vrefに加
算され、その結果得られる合計値を新しい速度要求Vref
2とし、この速度要求値Vref2がクレーンの駆動手段11、
12の役目をするモータ等の手段に対する新しい制御命令
/速度要求値としてセットされる。この速度要求値Vref
2はトロリー1を移動させる駆動手段11、トロリー1を
運ぶ架橋ビーム3を移動させる駆動手段12またはこれら
2つの駆動手段を制御する命令としてセットされ、これ
らのどれを制御するかはクレーン2の操縦者が制御系13
に入力した制御命令の種類によって変わる。
本発明の好ましい1実施例では、加速シーケンスa
(t)が第4図に示す状態で実行テーブル14に記憶され
る。すなわち、検出された速度変化に対応する各加速シ
ーケンスa(t)5-7すなわち複数の加速シーケンスが
実行テーブル14に記憶される。記憶された各加速シーケ
ンスa(t)で決まる速度変化は所定時点で加算され
る。この所定時点tでの速度変化の合計値がdVである。
本発明の好ましい1実施例では、新しい速度要求値Vr
ef2が与えられた直後に、この新しい速度要求値Vref2が
新しい速度命令としてクレーンの駆動手段11、12にセッ
トされる。すなわち、制御系13は前回の速度要求Vrefに
よる制御シーケンスが終了する前にクレーン2に新しい
速度要求Vref2を与える。
第5図は2つの加速シーケンスa(t)とa(t)
とを加算した合計値Σa(t)を示している。第5図
には各加速シーケンスで決まる速度シーケンスv(t)
も表わされておろ、第5図では2つの速度勾配v1および
v2で荷重が加速される状態を示している。すなわち、t
=0の時にクレーン操縦者は速度勾配v1に従って速度要
求値Vrefとなるような速度を与え、t=3秒の時にクレ
ーン操縦者が速度要求を2倍にして速度勾配v2に沿って
処理したと理解できる。両方の速度変化は類似した一定
の加速パルスa(t)1-2で実行される。数学的振子の
振動時間はT=9秒である。t=9秒時に加速パルスす
なわち加速シーケンスa(t)が終了した時には、加
速パルスすなわち加速シーケンスa(t)が終了する
まで速度勾配v1で処理を再び続行する。第5図は速度要
求値Vref2が元の速度要求値Vrefと速度変化の合計dVと
で与えられることも示している。この加速法によって荷
重を振動させずに目標の速度Vref2が達成され、前回の
制御シーケンスが終了するのを待つ必要もない。
第6図は互いに逆な2つの加速シーケンスa(t)
とa(t)とを加算して得られる合計の加速シーケン
スΣa(t)を示している。第6図には各加速シーケン
スa(t)で決まる速度シーケンスv(t)も示してあ
る。この速度シーケンスv(t)は、t=0の時にクレ
ーン操縦者が速度勾配v3に従った速度要求値が得られる
ように速度を与え、t=4秒時にクレーン操縦者が目標
の速度をv(t)=0に変えた(すなわち、操縦者はク
レーンを停止させようとした)と理解できる。前記の実
施例と同様に、この場合の両方の速度変化も類似した一
定の加速パルスa(t)3-4で実行される。数学的振子
の振動時間はT=9秒である。この加速法を用いれば、
荷重を振動させずに目的速度0にすることができ、前回
の制御シーケンスの終了を待つ必要もない。
上記の説明から理解できるように「加速」という用語
は正負両方の加速すなわちいわゆる加速とその反対の作
用である減速とを意味している。
第3図のフローチャートで表された方法を実行するに
は、制御系13が制御命令の入力手段と、制御命令の読み
込み手段と、新しい制御命令と前回の制御命令とを比較
する手段と、加速シーケンスを与える手段と、各加速シ
ーケンスを記憶するための実行テーブル等の手段と、各
加速シーケンスを加算する手段と、新しい制御命令を出
し、それをクレーンに与える手段とを有している必要が
ある。実際の装置(図示せず)のフローチャートは基本
的に第3図のフローチャート構造と同じであり、本発明
方法は例えばプログラム可能な論理で実行することがで
きる。
以上、本発明を図示した実施例を参照して説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、請
求の範囲に定義の本発明の範囲を逸脱しない限り種々変
更できるとういことは理解できよう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−117474(JP,A) 特開 昭61−178396(JP,A) 特開 平2−132098(JP,A) 西独国特許出願公開2751823(DE, A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B66C 13/06,13/22,13/48

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クレーン(2)の操縦者が速度要求信号を
    クレーン(2)の制御系(13)に与え、該制御系(13)
    が前記速度用要求信号に基づいて速度要求値(Vref)を
    算出し、該制御系(13)がさらに、前記速度要求値(Vr
    ef)に基づいてクレーンの駆動手段(11,12)に供給す
    る速度制御指令信号(10)を生成する、天井走行クレー
    ン等のクレーン(2)を制御する方法において、該方法
    が、 (A)操縦者が制御系(13)に与える速度要求信号に変
    化が生じるごとに、該速度要求信号の変化に対応した加
    速度時間関数a(t)を生成し、次いでこの加速度時間
    関数a(t)を記憶していく過程、および、 (B)所定時点で、記憶された各加速度時間関数a
    (t)により決まる各速度変化を加算して合計値(dV)
    を算出し、その合計値(dV)を前回の速度要求値(Vre
    f)に加算することによって速度要求値を更新して新た
    な速度要求値(Vref2)とし、この速度要求値(Vref2)
    に基づいて新たな速度制御指令信号(10)を生成し、該
    速度制御指令信号(10)をクレーンの駆動手段(11,1
    2)に供給する過程、 からなることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】各加速度時間関数a(t)を実行テーブル
    (14)または類似のものに記憶し、各加速度時間関数で
    決まる速度変化もこの実行テーブル(14)で加算するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】制御系(13)が前回の速度要求値(Vref)
    の速度制御指令信号(10)が終了する前にクレーン
    (2)の駆動手段(11,12)に新しい速度要求値(Vref
    2)を与えることによって、新しい速度要求値(Vref2)
    が与えられたほぼ直後にこの新しい速度要求値(Vref
    2)が新しい速度命令としてクレーンの駆動手段(11,1
    2)に供給されることを特徴とする請求項1に記載の方
    法。
  4. 【請求項4】操作要素、懸垂した要素を支持するクレー
    ン、及び懸垂した要素を上下させる手段を有する天井走
    行クレーンの移動制御方法であって、該方法が、 制御系からの速度要求値を制御シーケンスの形で操作手
    段に供給され、供給された速度要求値が制御系に読み込
    まれる過程と、 次の速度要求値(Vref)が供給される過程; 次の速度要求値(Vref)が供給される毎に前回の速度要
    求値と比較して、速度変化をきめる過程、 速度変化が決められる毎に、該決められた各速度変化に
    基づいて加速シーケンス(a(t))を生成し、生成し
    た加速シーケンスを記憶する過程、 それぞれ所定時点で、記憶された加速シーケンス(a
    (t))に基づく速度変化を決めて速度合計値(dV)を
    変化させる過程、 該速度合計値の変化を前回の速度要求値に加えて合成さ
    れた速度合計値とし、該合成された速度合計値を新たな
    制御命令を形成する新たな速度要求値(Vref2)として
    課し、前回の速度要求値制御シーケンスが達成される前
    に、新たな制御命令をクレーンの操作要素に供給する過
    程、 とからなることを特徴とする方法。
  5. 【請求項5】第1の水平方向に及び第1の水平方向に直
    角の第2の水平方向に走行させる操作要素を有する水平
    方向に走行する天井走行クレーンの制御方法であって、
    該方法が、 制御系からの速度要求値を制御シーケンスの形で操作手
    段に供給され、供給された速度要求値が制御系に読み込
    まれる過程と、 次の速度要求値(Vref)が供給される過程: 次の速度要求値(Vref)が供給される毎に前回の速度要
    求と比較して、速度変化をきめる過程、 速度変化が決められる毎に、該決められた各速度変化に
    基づいて加速シーケンス(a(t))を生成し、生成し
    た加速シーケンスを記憶する過程、 それぞれ所定時点で、記憶された加速シーケンス(a
    (t))に基づく速度変化を決めて速度合計値(dV)を
    変化させる過程、 該速度合計値の変化を前回の速度要求値に加えて合成さ
    れた速度合計値とし、該合成された速度合計値を新たな
    制御命令を形成する新たな速度要求値(Vref2)として
    課し、前回の速度要求値制御シーケンスが達成される前
    に、新たな制御命令をクレーンの操作要素に供給する過
    程、 とからなることを特徴とする方法。
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AT (1) ATE140206T1 (ja)
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