JP3206255B2 - Work rope speed control method and apparatus in work boat - Google Patents

Work rope speed control method and apparatus in work boat

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JP3206255B2
JP3206255B2 JP28243493A JP28243493A JP3206255B2 JP 3206255 B2 JP3206255 B2 JP 3206255B2 JP 28243493 A JP28243493 A JP 28243493A JP 28243493 A JP28243493 A JP 28243493A JP 3206255 B2 JP3206255 B2 JP 3206255B2
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work
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衛 上島
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Kobelco Construction Machinery Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、クレーン船やクラブ船
等の作業船において、作業ロープの速度を制御するため
の装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for controlling the speed of a work rope in a work boat such as a crane ship or a club ship.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は、作業船の一例としてクレーン船
の一形態を示したものである。図示の台船(船本体)1
0には、鉛直方向の旋回中心軸12回りにクレーン部
(作業装置)14が旋回可能に設置され、このクレーン
部14は起伏可能なブーム16を備えている。ブーム1
6の先端にはシーブ18が装着される一方、上記クレー
ン部14の機械室にはウインチドラム20等を備えた巻
上げ装置、ブーム起伏装置、旋回駆動装置等の各駆動装
置が搭載されている。そして、上記ウインチドラム20
から繰り出された作業用ロープ22が上記ブーム先端シ
ーブ18とフック側シーブ24との間に一もしくは複数
回巻回されており、この作業用ロープ22によってフッ
ク26が吊り下げられた状態となっている。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows an embodiment of a crane ship as an example of a work boat. The barge shown (body) 1
At 0, a crane unit (working device) 14 is installed so as to be able to turn around a vertical turning center axis 12, and this crane unit 14 is provided with a boom 16 that can be raised and lowered. Boom 1
The sheave 18 is mounted on the tip of the crane 6, while the crane unit 14 is equipped with a drive unit such as a hoisting device equipped with a winch drum 20, a boom raising / lowering device, and a swing driving device. And the winch drum 20
Is wound one or more times between the boom tip sheave 18 and the hook side sheave 24, and the hook 26 is suspended by the work rope 22. I have.

【0003】なお、クラブ船の場合は、上記フック26
に代えてバケットが吊り下げられることになる。
In the case of a club ship, the hook 26
, The bucket will be suspended.

【0004】このような作業船により海上で作業する場
合、その作業土台である台船10は波や旋回動作による
重心の移動で揺動し、また吊り荷の重量によっても傾斜
する。従って、クレーン作業時の吊り荷の位置合せや、
バケットによる掘削時の海底掘削面でのバケットの保持
等にあたっては、上記船本体の揺動や傾斜に起因する、
ブーム先端と吊り荷との位置関係の変化を十分考慮する
必要がある。ここで従来は、操作者が状況を判断しなが
ら操縦装置を操作して手動で調節を行うといったことが
なされているが、このような操縦は豊富な経験と高度の
判断が必要であり、決して容易な作業ではない。
[0004] When working on the sea with such a work boat, the barge 10 as a work base swings due to the movement of the center of gravity due to the waves and the turning motion, and also tilts due to the weight of the suspended load. Therefore, the position of the suspended load during crane operation,
When holding the bucket on the seabed excavation surface during excavation by the bucket, the rocking or tilting of the ship body causes
It is necessary to sufficiently consider the change in the positional relationship between the boom tip and the suspended load. Here, conventionally, the operator has to perform a manual adjustment by operating the control device while judging the situation, but such a control requires abundant experience and judgment of altitude, and Not an easy task.

【0005】そこで、このような操作の容易化を図る方
策として、特開平4−191296号公報には、作業船
の揺動によって生じるブームの鉛直方向の加速度を加速
度センサで検出し、この検出加速度を2回積分すること
によってブームの鉛直方向の変位量を求め、この変位量
を相殺するようにワイヤロープを繰り出しあるいは巻取
るようにしたものが開示されている。
Therefore, as a measure for facilitating such an operation, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 4-191296 discloses a technique in which an acceleration sensor detects a vertical acceleration of a boom caused by a swing of a work boat. Is integrated twice to determine the amount of displacement of the boom in the vertical direction, and the wire rope is extended or wound so as to cancel out the amount of displacement.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記公報に示される装
置には、次のような解決すべき課題がある。
The apparatus disclosed in the above publication has the following problems to be solved.

【0007】A)一般に、上記加速度センサは、作業船
が水平な状態でかつクレーンが基本姿勢にある状態で鉛
直方向の加速度を検出する向きにブームに取付けられる
ので、作業船が傾いたり、クレーンが上記基本姿勢から
作動したりすると、上記加速度センサが加速度を検出す
る方向が鉛直方向から外れ、これが検出誤差となって制
御精度に悪影響を及ぼす。
A) Generally, the acceleration sensor is mounted on a boom in a direction in which the vertical acceleration is detected in a state where the work boat is horizontal and the crane is in a basic posture. When the actuator operates from the basic posture, the direction in which the acceleration sensor detects acceleration deviates from the vertical direction, and this becomes a detection error, which adversely affects control accuracy.

【0008】B)上記方法では、センサの検出値(加速
度)を2回積分した値を用いているので、上記検出値に
誤差を含む場合、この誤差が2回の積分によって集積さ
れ、増幅されてしまう。すなわち、検出誤差が制御精度
に与える影響が大きく、正確な制御を行うには極めて高
精度の高価なセンサを要することになる。
[0010] B) In the above method, a value obtained by integrating the detection value (acceleration) of the sensor twice is used. If the detection value includes an error, the error is integrated and amplified by the two integrations. Would. That is, the detection error has a large effect on the control accuracy, and an extremely high-precision and expensive sensor is required for accurate control.

【0009】本発明は、このような事情に鑑み、作業船
の傾斜やブームの作業姿勢を相殺して、作業ロープの速
度を精度良く制御することができる装置を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of accurately controlling the speed of a work rope by offsetting the inclination of a work boat and the work posture of a boom.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、船本体と、この船本体に対し
て旋回可能でかつ起伏可能なブームをもつ作業装置と、
この作業装置に設けられ、上記ブーム先端から吊り下げ
られる作業ロープを駆動するロープ駆動装置とを備えた
作業船において、上記船本体における任意の基準点を含
む相異なる二つの鉛直面内での上記船本体の傾きを検出
する傾き検出手段と、上記ブームの起伏角度を検出する
ブーム角度検出手段と、船本体に対するブームの旋回角
度を検出する旋回角度検出手段と、上記傾き検出手段、
ブーム角度検出手段、及び旋回角度検出手段による検出
結果に基づいて上記基準点に対するブーム先端の鉛直方
向の相対位置を演算する位置演算手段と、この位置演算
手段で演算されるブーム先端位置の時間変化に基づいて
上記基準点に対するブーム先端の鉛直方向の相対速度を
演算するブーム速度演算手段と、このブーム速度演算手
段により演算されたブーム先端速度に基づき、このブー
ム先端速度を相殺して実際のロープ速度を基準速度に合
わせるための目標速度を演算する目標速度演算手段と、
この目標速度に基づいて上記ロープ駆動装置にロープ駆
動を行わせる指令手段と、上記基準点の対地高さを検出
する対地高さ検出手段とを備え、この対地高さ検出手段
で検出される対地高さの時間変化に基づいて上記基準点
の鉛直方向の速度を演算し、この基準点速度とこの基準
点に対するブーム先端の鉛直方向の対地速度とからブー
ム先端の対地速度を演算するように上記ブーム速度演算
手段を構成し、もしくはこのブーム速度演算手段で演算
されたブーム先端の対地速度を相殺して実際のロープ速
度を基準速度に合わせるための目標速度を演算するよう
に上記目標速度演算手段を構成した装置である(請求項
1)。
As a means for solving the above problems, the present invention provides a work apparatus having a ship main body, a boom capable of turning with respect to the ship main body, and an up-and-down boom.
A work boat provided with this work device and having a rope driving device that drives a work rope suspended from the boom tip, wherein the work boat is provided in two different vertical planes including an arbitrary reference point on the ship body. Tilt detection means for detecting the inclination of the ship body, boom angle detection means for detecting the elevation angle of the boom, turning angle detection means for detecting the turning angle of the boom with respect to the ship body, the tilt detection means,
Position calculating means for calculating the relative position of the boom tip in the vertical direction with respect to the reference point based on the detection results of the boom angle detecting means and the turning angle detecting means, and time change of the boom tip position calculated by the position calculating means Boom speed calculating means for calculating the vertical relative speed of the boom tip with respect to the reference point based on the boom tip speed calculated by the boom speed calculating means. Target speed calculating means for calculating a target speed for adjusting the speed to the reference speed;
Commanding means for causing the rope driving device to perform rope driving based on the target speed; and a ground height detecting means for detecting a ground height of the reference point, and a ground detected by the ground height detecting means. The vertical speed of the reference point is calculated based on the time change of the height, and the ground speed of the boom tip is calculated from the reference point speed and the vertical ground speed of the boom tip with respect to the reference point. The above-mentioned target speed calculating means constitutes a boom speed calculating means, or calculates a target speed for canceling the ground speed at the boom tip calculated by the boom speed calculating means and adjusting the actual rope speed to the reference speed. (Claim 1).

【0011】また本発明は、上記対地高さ検出手段に代
えて上記基準点の鉛直方向の加速度を検出する検出する
加速度検出手段を備え、この加速度検出手段で検出され
る加速度の時間積分に基づいて上記基準点の鉛直方向の
対地速度を演算し、この基準点速度とこの基準点に対す
るブーム先端の鉛直方向の速度とからブーム先端の対地
速度を演算するように上記ブーム速度演算手段を構成し
てもよい(請求項2)。
The present invention further comprises acceleration detecting means for detecting the vertical acceleration of the reference point in place of the ground height detecting means, based on a time integration of the acceleration detected by the acceleration detecting means. The boom speed calculating means is configured to calculate the vertical ground speed of the reference point, and calculate the ground speed of the boom tip from the reference point speed and the vertical speed of the boom tip with respect to the reference point. (Claim 2).

【0012】さらに、上記各装置において、上記ブーム
角度検出手段で検出されるブームの起伏角度の時間変化
に基づいてこのブームの起伏角度の変化に起因するブー
ム先端とロープ巻取り部との間のロープ長さの変化速度
を演算するロープ速度演算手段を備え、このロープ速度
演算手段により演算された変化速度と上記ブーム速度演
算手段により演算された速度とに基づき、これらの速度
を相殺して実際のロープ速度を基準速度に合わせるため
の目標速度を演算するように上記目標速度演算手段を構
成すれば、後述のようなより優れた効果が得られる(請
求項3)。
Further, in each of the above devices, based on the time change of the boom up / down angle detected by the boom angle detection means, the distance between the boom tip and the rope winding section caused by the change in the boom up / down angle is obtained. Rope speed calculating means for calculating the changing speed of the rope length is provided. Based on the changing speed calculated by the rope speed calculating means and the speed calculated by the boom speed calculating means, these speeds are canceled out. If the target speed calculating means is configured to calculate a target speed for adjusting the rope speed to the reference speed, a more excellent effect as described later can be obtained (claim 3).

【0013】[0013]

【作用】請求項1,2記載の装置によれば、基準点での
船本体の傾き、ブーム起伏角度、及び旋回角度に基づい
て、上記基準点に対するブーム先端の相対位置が演算さ
れ、この位置の時間変化に基づいて(すなわち時間微分
によって)ブーム先端速度が求められ、このブーム先端
速度に基づいてロープ駆動が制御されるので、各検出結
果に誤差があってもこれが集積されることがなく、逆に
上記時間微分によって誤差が相殺され易い。従って、ブ
ーム先端の加速度を積分する場合よりも、検出誤差がロ
ープ駆動の制御精度に与える影響は非常に少ない。ま
た、ブーム先端に加速度センサを設ける場合と異なり、
作業船の傾きやブームの作業姿勢が変化しても常に安定
した検出及び制御を行うことができる。
According to the first and second aspects of the present invention, the relative position of the boom tip with respect to the reference point is calculated based on the inclination of the ship body at the reference point, the boom undulation angle, and the turning angle. Boom tip speed is determined based on the time change of the boom (that is, by time differentiation), and the rope drive is controlled based on this boom tip speed. Therefore, even if there is an error in each detection result, this is not accumulated. Conversely, errors are easily offset by the time differentiation. Therefore, the influence of the detection error on the control accuracy of the rope drive is very small as compared with the case where the acceleration of the boom tip is integrated. Also, unlike the case where an acceleration sensor is provided at the boom tip,
Even if the inclination of the work boat or the work posture of the boom changes, stable detection and control can always be performed.

【0014】さらに、上記基準点の対地高さの時間変化
もしくは基準点の対地加速度の時間積分によって基準点
の対地速度が求められ、この基準点速度も相殺するよう
にロープ駆動が制御されるので、大きな波等によって基
準点自体が上下動する場合でも、これを考慮したロープ
速度制御を行うことができる。特に、請求項1記載の装
置では、対地高さの検出値の時間微分に基づいて制御が
行われるので、検出値が制御精度に与える影響はより小
さくなる。
Further, the ground speed at the reference point is obtained by the time change of the ground height at the reference point or the time integration of the ground acceleration at the reference point, and the rope drive is controlled so as to cancel the speed of the reference point. Even when the reference point itself moves up and down due to a large wave or the like, it is possible to perform rope speed control taking this into consideration. In particular, in the device according to the first aspect, since the control is performed based on the time differentiation of the detected value of the ground height, the influence of the detected value on the control accuracy is smaller.

【0015】ここで、ブーム起伏角度が変化すると、ブ
ーム先端とロープ巻取り部との間のロープ長さも変動す
るが、請求項3記載の装置によれば、上記ロープ長さの
変動量も相殺するようにロープ速度が制御される。
Here, when the boom hoisting angle changes, the rope length between the boom tip and the rope winding portion also fluctuates, but according to the apparatus of the third aspect, the fluctuation amount of the rope length also cancels out. The rope speed is controlled.

【0016】[0016]

【実施例】本発明の第1実施例を図1〜図7に基づいて
説明する。なお、この実施例において作業船の全体構造
は前記図2に示した通りであり、ここではその説明を省
略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the entire structure of the work boat is as shown in FIG. 2 and the description is omitted here.

【0017】この実施例における制御装置は、図1に示
すように、操作レバー30、ブーム角度センサ32、旋
回角度センサ34、左右傾斜センサ36、前後傾斜セン
サ37、及びコントローラ40を備えている。
As shown in FIG. 1, the control device in this embodiment includes an operation lever 30, a boom angle sensor 32, a turning angle sensor 34, a right and left tilt sensor 36, a front and rear tilt sensor 37, and a controller 40.

【0018】操作レバー30は、外部から操作を受け、
この操作量に応じた速度指令信号を出力する出力装置を
有している。この出力装置には、電気的なものではポテ
ンショメータ、油圧パイロット式のものでは圧力センサ
等が適用可能である。ブーム角度センサ32は、前記図
2に示したブーム16の水平面からの起伏角度θb を検
出するもので、旋回角度センサ34は、基準角度位置か
らのブーム16の旋回角度θs を検出するものであり、
これらにはポテンショメータやエンコーダ等が適用可能
である。
The operation lever 30 receives an operation from outside,
An output device for outputting a speed command signal corresponding to the operation amount is provided. As the output device, a potentiometer can be used for an electric device, and a pressure sensor or the like can be used for a hydraulic pilot device. The boom angle sensor 32 detects the elevation angle .theta.b of the boom 16 from the horizontal plane shown in FIG. 2, and the swing angle sensor 34 detects the swing angle .theta.s of the boom 16 from the reference angle position. ,
A potentiometer, an encoder, or the like can be applied to these.

【0019】左右傾斜センサ36は、台船10の所定の
基準点に設けられ、この基準点を含む左右方向(推進方
向と直交する方向)の鉛直面内での台船10の傾きθx
を検出するものである。前後傾斜センサ37は、同じく
上記基準点に設けられ、この基準点を含む前後方向(推
進方向と平行な方向)の鉛直面内での台船10の傾きθ
y を検出するものである。なお、本発明における傾き検
出手段には、上記傾斜センサ36,37の他、ジャイロ
等を用いることも可能である。
The left-right inclination sensor 36 is provided at a predetermined reference point of the barge 10, and the inclination θx of the barge 10 in a vertical plane including the reference point in a left-right direction (a direction orthogonal to the propulsion direction).
Is to be detected. The longitudinal inclination sensor 37 is also provided at the reference point, and the inclination θ of the barge 10 in a vertical plane including the reference point in a longitudinal direction (a direction parallel to the propulsion direction).
This is to detect y. In addition, a gyro or the like can be used as the tilt detecting means in the present invention, in addition to the tilt sensors 36 and 37.

【0020】上記コントローラ40は、ロープ基準速度
演算部41、第1座標演算部(位置演算手段を構成)4
2、第2座標演算部(位置演算手段を構成)43、実速
度演算部(ブーム速度演算手段)44、目標速度演算部
(目標速度演算手段)45、及び動作指令演算部(指令
手段)46を備えている。
The controller 40 includes a rope reference speed calculator 41 and a first coordinate calculator (constituting a position calculator).
2, a second coordinate calculator (constituting a position calculator) 43, an actual speed calculator (boom speed calculator) 44, a target speed calculator (target speed calculator) 45, and an operation command calculator (commander) 46 It has.

【0021】上記ロープ基準速度演算部41は、上記操
作レバー30の出力装置から出力される速度指令信号を
受け、上記操作レバー30の操作量に見合ったロープ基
準速度Vo を演算するものである。
The rope reference speed calculator 41 receives a speed command signal output from the output device of the operation lever 30, and calculates a rope reference speed Vo corresponding to the operation amount of the operation lever 30.

【0022】第1座標演算部42は、ブーム角度センサ
32及び旋回角度センサ34で検出される角度θb ,θ
s に基づき、後述のようにブーム旋回中心軸12上に原
点を有して旋回中心軸12をz′軸とするx′−y′−
z′直交座標系でのブーム先端位置の座標(xp′,y
p′,zp′)を演算するものであり、第2座標演算部4
3は、第1座標演算部42で演算された座標(xp′,
yp′,zp′)を、後述のように上記基準点を原点とし
て鉛直方向にz軸が設定されるx−y−z直交座標系で
の座標(xp,yp,zp)に変換するものである。
The first coordinate calculator 42 calculates the angles θb, θ detected by the boom angle sensor 32 and the turning angle sensor 34.
s, x'-y'- having an origin on the boom turning center axis 12 and having the turning center axis 12 as the z 'axis, as described later.
Coordinates of the boom tip position in the z 'rectangular coordinate system (xp', y
p ′, zp ′), and the second coordinate calculation unit 4
3 is the coordinates (xp ′,
yp ', zp') are converted into coordinates (xp, yp, zp) in an xyz rectangular coordinate system in which the z-axis is set in the vertical direction with the reference point as the origin, as described later. is there.

【0023】実速度演算部44は、上記第2座標演算部
43で演算されるブーム先端位置の座標(xp,yp,z
p)の時間変化から、上記基準点に対するブーム先端の
鉛直方向の速度Vs を演算するとともに、ブーム起伏角
度θb の時間変化に基づいてウインチドラム20とブー
ム先端との間のロープ長さの変化速度Vr を演算するも
のである。
The actual speed calculator 44 calculates the coordinates (xp, yp, z) of the boom tip position calculated by the second coordinate calculator 43.
The vertical speed Vs of the boom tip with respect to the reference point is calculated from the time change of p), and the change rate of the rope length between the winch drum 20 and the boom tip based on the time change of the boom undulation angle θb. Vr is calculated.

【0024】目標速度演算部45は、上記速度Vs ,V
r を相殺して上記基準速度Vo を得るために実際に必要
な作業用ロープ22の駆動の目標速度Vc を演算するも
のである。動作指令演算部46は、この目標速度Vc を
得るために必要な指令信号を演算し、これをクレーン部
14の機械室内の巻上げ装置28に出力し、実際に作業
用ロープ22の巻上げを行わせるものである。
The target speed calculator 45 calculates the speeds Vs, V
The target speed Vc for driving the work rope 22 that is actually required to obtain the reference speed Vo by canceling r is calculated. The operation command calculating section 46 calculates a command signal necessary for obtaining the target speed Vc, outputs the command signal to the hoisting device 28 in the machine room of the crane section 14, and causes the working rope 22 to be actually hoisted. Things.

【0025】次に、この装置において行われる演算の基
本原理を説明する。
Next, the basic principle of the operation performed in this device will be described.

【0026】まず、図3に示すように、クレーン部14
の旋回中心軸12上に原点をとり、旋回中心軸をZ軸と
し、旋回径方向にY軸をとったY−Z直交座標系を考え
る。ブームの起伏回動中心B、ウインチドラム軸中心
D、及びブーム先端Pの座標をそれぞれB(Yb,Z
b)、D(Yd,Zd)、P(Yp,Zp)とし、ブーム長
さをLbm、Y軸に対するブーム中心軸の角度をθb とす
ると、Yp,Zp は次式の通り決定される。
First, as shown in FIG.
A YZ orthogonal coordinate system in which the origin is set on the turning center axis 12, the turning center axis is set as the Z axis, and the Y axis is set in the turning radial direction is considered. Coordinates of the boom hoisting rotation center B, the winch drum shaft center D, and the boom tip P are represented by B (Yb, Z
b), D (Yd, Zd), P (Yp, Zp), assuming that the boom length is Lbm and the angle of the boom center axis with respect to the Y axis is θb, Yp and Zp are determined as follows.

【0027】[0027]

【数1】 Yp =Yb +Lbm・cosθb Zp =Zb +Lbm・sinθb 次に、クレーン部14が実際に台船10上で旋回した時
のブーム先端Pの座標を考える。まず、上記Y−Z座標
系と同じ位置に原点をもち、旋回中心軸12をz′軸と
し、船体の前後方向及び左右方向にそれぞれy′軸及び
x′軸にとったx′−y′−z′座標系を設定する。こ
の座標系において、図4に示すように、ブーム16が
y′軸から角度θs 旋回した状態は、Y−Z座標系のY
Z面がZ′軸とz軸とを同一にして上記角度θs だけ回
転した状態に匹敵する。従って、同図に示すように、
x′−y′−z′座標系でのブーム先端の座標P(x
p′,yp′,zp′)は次式で表すことができる。
Yp = Yb + Lbm · cos θb Zp = Zb + Lbm · sinθb Next, the coordinates of the boom tip P when the crane unit 14 actually turns on the barge 10 will be considered. First, the origin is located at the same position as the YZ coordinate system, the turning center axis 12 is the z 'axis, and the x'-y' is the y 'axis and the x' axis in the longitudinal and lateral directions of the hull, respectively. -Set the z 'coordinate system. In this coordinate system, as shown in FIG. 4, the state in which the boom 16 has turned an angle θs from the y′-axis is the Y-Z coordinate system.
This is equivalent to a state in which the Z plane is rotated by the angle θs with the Z ′ axis and the z axis being the same. Therefore, as shown in FIG.
The coordinates P (x of the boom tip in the x'-y'-z 'coordinate system
p ′, yp ′, zp ′) can be expressed by the following equation.

【0028】[0028]

【数2】 xp′=Yp・sinθs yp′=Yp・cosθs zp′=Zp この式に基づいて、上記第1座標演算部42はブーム先
端座標Pを演算する。
Xp ′ = Yp · sin θs yp ′ = Yp · cos θs zp ′ = Zp Based on this equation, the first coordinate calculation unit 42 calculates the boom tip coordinate P.

【0029】次に、台船10が揺動した時のブーム先端
の位置変化を考える。今度は、台船10上の任意の位置
に基準点をとってこれを原点Oとし、鉛直方向にz軸を
とり、原点Oを通ってz軸に直交する平面内で台船10
の前後方向にy軸をとり、左右方向にx軸を取ったx−
y−z直交座標系を設定する。また、台船10に傾きが
ない時、x軸とx′軸、y軸とy′軸、z軸とz′軸と
はそれぞれ平行であるが、この状態でのx′−y′−
z′座標軸をx−y−z座標系においてx″−y″−
z″座標軸とする。
Next, the change in the position of the boom tip when the barge 10 swings will be considered. This time, a reference point is set at an arbitrary position on the barge 10, and this is set as the origin O, the z-axis is taken in the vertical direction, and the barge 10 is set in a plane passing through the origin O and orthogonal to the z-axis.
X-axis with the y-axis in the front-back direction and the x-axis in the left-right direction
Set the yz rectangular coordinate system. When the barge 10 is not inclined, the x-axis and the x'-axis, the y-axis and the y'-axis, and the z-axis and the z'-axis are parallel to each other. In this state, x'-y'-
The z ′ coordinate axis is defined as x ″ −y ″ − in the xyz coordinate system.
z ″ coordinate axis.

【0030】いま、台船10が左右方向に角度θx 、前
後方向に角度θy だけ傾いたとすると、図5に示すよう
に、上記x″−y″−z″座標軸は、x−y平面内で点
Oを通ってx軸と角度φで交わる直線A−A′軸の回り
に角度αだけ回転し、同図のx′−y′−z′座標軸の
位置に移ることになる。この図5から次の式を得ること
ができる。
Now, assuming that the barge 10 is tilted by an angle θx in the left-right direction and an angle θy in the front-rear direction, the x ″ -y ″ -z ″ coordinate axis is defined on the xy plane as shown in FIG. It rotates by an angle α around a straight line AA ′ that intersects the x axis at an angle φ with the point O, and moves to the position of the x′-y′-z ′ coordinate axis in FIG. The following equation can be obtained from

【0031】[0031]

【数3】 tanφ=tanθx /tanθy tan2α=tan2θx +tan2θy (ただし、θx<0かつθ
y<0のときα<0)この式に基づき、角度φ,αを求
めることができる。
Tan φ = tan θx / tan θy tan 2 α = tan 2 θx + tan 2 θy (where θx <0 and θ
α <0 when y <0) Based on this equation, the angles φ and α can be obtained.

【0032】ところで、このx′−y′−z′座標系
は、x−y−z座標系をA−A′軸回りに角度αだけ回
転させ、その後原点Oを図中の点O′の位置まで平行移
動させたものと同等である。
In the x'-y'-z 'coordinate system, the xyz coordinate system is rotated by an angle α around the AA' axis, and thereafter, the origin O is set to the point O 'in the drawing. This is equivalent to the one translated in parallel.

【0033】そこでまず、図6に示すように原点Oと原
点O′とを合致させ、x−y−z座標系に対してx′−
y′−z′座標系をA−A′軸回りに角度αだけ回転さ
せた時の座標変換式を求めることとする。x軸、y軸、
z軸、x′軸、y′軸、z′軸の各方向の単位ベクトル
をそれぞれVex,Vey,Vez,Vex′Vey′Ve
z′とすると、各ベクトル間には次の関係式が成立す
る。
First, the origin O and the origin O 'are matched with each other as shown in FIG.
A coordinate conversion formula when the y'-z 'coordinate system is rotated about the AA' axis by the angle α is determined. x-axis, y-axis,
The unit vectors in the z-axis, x'-axis, y'-axis, and z'-axis directions are represented by Vex, Vey, Vez, Vex'Vey'Ve, respectively.
If z ′, the following relational expression is established between the respective vectors.

【0034】[0034]

【数4】 Vex′=(cos2φ+sin2φ・cosα)Vex−sinφ・cosφ(1−cosα)Vey −sinφ・sinα・Vez Vey′=−sinφ・cosφ(1−cosα)Vex+(sin2φ+cos2φ・cosα)Vey −cosφ・sinα・Vez Vez′= sinφ・sinα・Vex+ cosφ・sinα・Vey+cosα・Vez この関係式が成立するとき、次のような行列方程式が成
立する。
Vex '= (cos 2 φ + sin 2 φ · cos α) Vex−sin φ · cos φ (1-cos α) Vey−sin φ · sin α · Vez Vey ′ = − sin φ · cos φ (1-cos α) Vex + (sin 2 φ + cos) when 2 φ · cosα) Vey -cosφ · sinα · Vez Vez '= sinφ · sinα · Vex + cosφ · sinα · Vey + cosα · Vez this relation is satisfied, the matrix equation as follows is established.

【0035】[0035]

【数5】 (Equation 5)

【0036】この式は、次式に置き換えることができ
る。
This equation can be replaced by the following equation.

【0037】[0037]

【数6】 (Equation 6)

【0038】この式において、右辺の3−3行列の中身
をMとおくと、次式が得られる。
In this equation, if the contents of the 3-3 matrix on the right side are set to M, the following equation is obtained.

【0039】[0039]

【数7】 (Equation 7)

【0040】次に、回転したx′−y′−z′座標系の
原点を図5の点O′に平行移動したときの座標変換式を
求める。
Next, a coordinate conversion formula is obtained when the origin of the rotated x'-y'-z 'coordinate system is translated to the point O' in FIG.

【0041】点O′は、ベクトルOO″をA−A′軸の
回りに角度αだけ回転させた時の点O″の位置と合致す
る。従って、O″の座標を(A,B,C)、O′の座標
を(a,b,c)とすると、次式を得ることができる。
The point O 'coincides with the position of the point O "when the vector OO" is rotated around the AA' axis by the angle α. Therefore, if the coordinates of O ″ are (A, B, C) and the coordinates of O ′ are (a, b, c), the following equation can be obtained.

【0042】[0042]

【数8】 (Equation 8)

【0043】A−A′軸の回りにα回転させて原点を
O′に平行移動したx′−y′−z′座標系での点は、
x−y−z座標系において上記数7、数8で合成したも
のと等しくなるので、次の数9を得ることができる。
A point in the x'-y'-z 'coordinate system, which is obtained by rotating the origin parallel to O' by rotating about the AA 'axis by .alpha.
In the xyz coordinate system, it is equal to the result obtained by combining the above Expressions 7 and 8, so that the following Expression 9 can be obtained.

【0044】[0044]

【数9】 (Equation 9)

【0045】この式に基づき、第2座標演算部43は、
座標P(xp,yp,zp)の演算を行う。
Based on this equation, the second coordinate calculator 43 calculates
The coordinates P (xp, yp, zp) are calculated.

【0046】なお、本発明では鉛直方向の位置すなわち
z方向の位置zpのみを演算すれば十分であり、このz
pは次式で与えられる。
In the present invention, it is sufficient to calculate only the position in the vertical direction, that is, the position zp in the z direction.
p is given by the following equation.

【0047】[0047]

【数10】 zp =c+(Yb+Lbm・cosθb )・cos(φ−θs)・sinα +(Zb+Lbm・sinθb )・cosα そして、実速度演算部44は、上記鉛直方向の位置zp
を時間微分することにより、ブーム先端の鉛直方向の速
度Vs を演算する。すなわち、この速度Vs は次式によ
って与えられる。
## EQU10 ## zp = c + (Yb + Lbm.cos.theta.b) .cos (.phi .-. Theta.s) .sin.alpha. + (Zb + Lbm.sin.theta.b) .cos.alpha. Then, the actual speed calculating section 44 calculates the position zp in the vertical direction.
Is time-differentiated to calculate the vertical velocity Vs of the boom tip. That is, the speed Vs is given by the following equation.

【0048】[0048]

【数11】Vs =d(zp)/dt 同時に、この実速度演算部44は、作業状況に応じて変
化するブーム起伏角度θb に基づき、ウインチドラム2
0とブーム先端との間のロープ長さの時間変化量すなわ
ち変化速度を演算する。
Vs = d (zp) / dt At the same time, the actual speed calculator 44 calculates the winch drum 2 based on the boom undulation angle θb that changes according to the work situation.
The time change amount of the rope length between 0 and the boom tip, that is, the change speed is calculated.

【0049】その原理を図7に基づいて説明する。同図
に示すように、ブーム起伏角度θbが変化した時、ロー
プ長さLrpはブーム先端Pとドラム軸中心Dとの間の距
離Lpd、及びブーム先端側シーブ18とロープ22との
接触領域の角度θv の変化の影響を受ける。
The principle will be described with reference to FIG. As shown in the figure, when the boom hoisting angle θb changes, the rope length Lrp is the distance Lpd between the boom tip P and the drum shaft center D, and the contact area between the boom tip sheave 18 and the rope 22. It is affected by changes in the angle θv.

【0050】まず、図においては次式が成立する。First, the following equation is established in the figure.

【0051】[0051]

【数12】 Lbd=BD=√[(Yb−Yd)2+(Zb−Zd)2] βpd=arctan[(Zd−Zb)/(Yb−Yd)] ∴θpd=π−θb−βpd Lpd2=(PD)2=Lbm2+Lbd2−2・Lbm・Lbd・co
sθpd 上記式により、Lpdが決定される。従って、ウインチド
ラム20のドラム径dbとシーブ径dsとの差に基づく
角度θdsは次式で表されることになる。
Lbd = BD = √ [(Yb−Yd) 2 + (Zb−Zd) 2 ] βpd = arctan [(Zd−Zb) / (Yb−Yd)] ∴θpd = π−θb−βpd Lpd 2 = (PD) 2 = Lbm 2 + Lbd 2 -2 · Lbm · Lbd · co
sθpd Lpd is determined by the above equation. Therefore, the angle θds based on the difference between the drum diameter db of the winch drum 20 and the sheave diameter ds is expressed by the following equation.

【0052】[0052]

【数13】θds=arccos[(db/2−ds/2)/Lp
d] よって、ウインチドラム20とロープ22との接触点か
らシーブ18とロープ22との接触点までの距離Ldsが
次式により与えられる。
Equation 13 θds = arccos [(db / 2−ds / 2) / Lp
d] Therefore, the distance Lds from the contact point between the winch drum 20 and the rope 22 to the contact point between the sheave 18 and the rope 22 is given by the following equation.

【0053】[0053]

【数14】Lds=Lpd・sinθds 一方、図7では次式が成立する。Lds = Lpd · sin θds On the other hand, in FIG. 7, the following equation is established.

【0054】[0054]

【数15】∠PDB=θdb=arcsin[(Lbm/Lpd)・sin
θpd] θv =θdb−βbd+θds−π/2 従って、ブーム起伏角度θbの変化に伴うドラム−シー
ブポイント間のロープ長さLrpは次式で与えられる。
15PDB = θdb = arcsin [(Lbm / Lpd) · sin
θpd] θv = θdb−βbd + θds−π / 2 Accordingly, the rope length Lrp between the drum and the sheave point according to the change in the boom undulation angle θb is given by the following equation.

【0055】[0055]

【数16】Lrp=Lds+(θv/2π)・ds 実速度演算部44は、この式で与えられる長さLrpを
時間微分してロープ長さ変化速度Vr を求め、上記ブー
ム先端速度Vs とともに目標速度演算部45に出力す
る。すなわち、上記変化速度Vr は次式により求められ
る。
Lrp = Lds + (θv / 2π) · ds The actual speed calculation unit 44 obtains the rope length change speed Vr by differentiating the length Lrp given by this equation with time, and sets the target together with the boom tip speed Vs. Output to the speed calculation unit 45. That is, the change speed Vr is obtained by the following equation.

【0056】[0056]

【数17】Vr =d(Lrp)/dt 目標速度演算部45は、上記実速度演算部44で演算さ
れた両速度Vs,Vrを相殺して実際のロープ駆動速度を
ロープ基準速度演算部41で演算された基準速度Vo に
合わせるための目標速度Vc を演算する。この目標速度
Vc は、ブーム先端シーブ18とフック側シーブ24と
の間でのロープ巻数をn(≧1)とすると、次式で与え
られる。
Vr = d (Lrp) / dt The target speed calculation unit 45 cancels the two speeds Vs and Vr calculated by the actual speed calculation unit 44 to calculate the actual rope drive speed and the rope reference speed calculation unit 41. Calculates the target speed Vc to match the reference speed Vo calculated in step (1). The target speed Vc is given by the following equation, where the number of rope turns between the boom tip sheave 18 and the hook side sheave 24 is n (≧ 1).

【0057】[0057]

【数18】Vc =Vo −n・Vs +Vr そして、この演算された目標速度Vc が得られるように
動作指令演算部46から巻上げ装置28に指令信号が出
力され、巻上げ装置28が実際に作動してロープ22の
巻上げ駆動が行われる。
Vc = Vo−n · Vs + Vr Then, a command signal is output from the operation command calculator 46 to the hoisting device 28 so that the calculated target speed Vc is obtained, and the hoisting device 28 actually operates. Thus, the winding drive of the rope 22 is performed.

【0058】以上のように、この実施例に示す制御方法
及び装置は、ブーム16の作業姿勢及び台船10の傾き
状態からブーム先端位置を演算し、このブーム先端位置
の時間変化からブーム先端速度を求めてこれを相殺する
ようにロープ駆動を制御するものであるので、従来のよ
うにブーム先端側に加速度センサを設けるものと異な
り、このブーム先端が台船10の揺動等で傾いても検出
結果に悪影響が与えられることがない。また、検出値で
ある加速度を積分してブーム先端の変位量を求める場合
には、検出誤差が積算され、増幅された状態で制御に取
り込まれるため、検出誤差が制御精度に与える影響が比
較的大きいが、上記方法及び装置では、検出結果である
ブーム先端位置を時間微分することによりブーム先端速
度を求めているので、逆に検出誤差が相殺され易く、制
御精度に与える影響を非常に小さくすることができる。
As described above, the control method and apparatus shown in this embodiment calculate the boom tip position from the working posture of the boom 16 and the tilting state of the barge 10, and calculate the boom tip speed from the time change of the boom tip position. And the rope drive is controlled so as to cancel this, so that unlike the conventional case where an acceleration sensor is provided on the boom tip side, even if the boom tip is tilted due to the rocking of the barge 10, etc. The detection result is not adversely affected. In addition, when calculating the displacement amount of the boom tip by integrating the detected value of the acceleration, the detection error is integrated and taken into the control in an amplified state, so that the influence of the detection error on the control accuracy is relatively small. Although large, in the method and apparatus described above, the boom tip speed is obtained by time-differentiating the boom tip position, which is the detection result, so that the detection error is easily offset, and the influence on the control accuracy is extremely small. be able to.

【0059】さらに、この実施例装置では、ブーム起伏
角度θb の変化に伴うドラム−シーブポイント間のロー
プ長さの変化速度Vr を考慮し、この変化速度Vr をも
相殺するような目標速度Vc を演算しているので、より
精度の高い制御を実行することができる。
Further, in this embodiment, the speed Vr of the rope length between the drum and the sheave point due to the change of the boom undulation angle θb is taken into consideration, and the target speed Vc that also cancels this speed Vr is considered. Since the calculation is performed, more accurate control can be executed.

【0060】また、この実施例では、巻上げ装置28に
よるウインチドラム20の駆動回転数を検出する回転数
センサ35が設けられ、その検出結果に基づき、ロープ
実速度演算部47及びPID制御演算部48によりフィ
ードバック制御が実行されるようになっている。ロープ
実速度演算部47は、上記回転数センサ35の検出回転
数に基づき、ロープ22の実際の駆動速度を演算するも
のであり、PID制御演算部48は、ロープの実速度と
目標速度Vc との偏差に基づいてPID補正制御量を演
算するものである。そして、動作指令演算部46は、基
準速度Voに上記PID補正制御量を加えた補正後の速
度で巻上げ装置28を作動させるための指令信号を演
算、出力するように構成されている。
In this embodiment, a rotation speed sensor 35 for detecting the driving rotation speed of the winch drum 20 by the hoisting device 28 is provided, and based on the detection result, a rope actual speed calculation unit 47 and a PID control calculation unit 48. Performs feedback control. The actual rope speed calculator 47 calculates the actual drive speed of the rope 22 based on the rotation speed detected by the rotation speed sensor 35. The PID control calculator 48 calculates the actual rope speed and the target speed Vc. The PID correction control amount is calculated based on the deviation of The operation command calculation unit 46 is configured to calculate and output a command signal for operating the hoisting device 28 at a corrected speed obtained by adding the PID correction control amount to the reference speed Vo.

【0061】このような装置によれば、実際のロープ速
度を考慮することにより、さらに精度の高いロープ速度
制御を実現することができる。なお、上記回転数センサ
35は、ロータリエンコーダ等の公知のものが使用可能
であり、また、ドラム回転数を検出する代わりにシーブ
回転数を検出するようにしてもよい。
According to such an apparatus, more accurate rope speed control can be realized by considering the actual rope speed. A known sensor such as a rotary encoder can be used as the rotation speed sensor 35, and the sheave rotation speed may be detected instead of detecting the drum rotation speed.

【0062】ところで、上記のように台船10上に設定
された基準点に対するブーム先端速度に基づいてロープ
駆動速度の制御が行われるものにおいて、海上の波が高
い場合など、上記基準点そのものの上下変位が大きく、
しかも海底の荷を吊り上げる場合等においては、基準点
の鉛直方向の速度も考慮に入れることが望ましい。
By the way, in the case where the rope driving speed is controlled based on the boom tip speed with respect to the reference point set on the barge 10 as described above, when the sea wave is high, the reference point itself is not controlled. Large vertical displacement,
In addition, when lifting a load on the seabed, it is desirable to take the vertical speed of the reference point into account.

【0063】そこで、この第1実施例では、前記各種セ
ンサに加えてさらに、上記基準点の対地高さ(海底から
の高さ)Ho を検出する対地高さセンサ38が設けら
れ、この対地高さセンサ38の検出値に基づき、実速度
演算部44により、海底に対するブーム先端速度(すな
わち対地速度)Vs′が演算されるようになっている。
Therefore, in the first embodiment, in addition to the various sensors, a ground height sensor 38 for detecting the ground height (height from the seabed) Ho of the reference point is provided. Based on the value detected by the height sensor 38, the actual speed calculator 44 calculates the boom tip speed (ie, ground speed) Vs' with respect to the sea bottom.

【0064】その演算内容を説明すると、まず、ブーム
先端の対地高さHp は次式で与えられる。
To explain the contents of the calculation, first, the ground height Hp at the tip of the boom is given by the following equation.

【0065】[0065]

【数19】Hp =Ho +zp この式から、ブーム先端速度Vs′を次のようにして求
めることができる。
Hp = Ho + zp From this equation, the boom tip speed Vs' can be obtained as follows.

【0066】Vs′=d(Hp)/dt=d(Ho)/dt
+d(zp)/dt 実速度演算部44は、この式に基づいて演算したVs′
を目標速度演算部45に出力し、目標速度演算部45は
このブーム先端対地速度Vs′を相殺するための目標速
度Vcを演算する。
Vs' = d (Hp) / dt = d (Ho) / dt
+ D (zp) / dt The actual speed calculator 44 calculates the Vs' calculated based on this equation.
Is output to the target speed calculating section 45, and the target speed calculating section 45 calculates a target speed Vc for canceling the boom tip ground speed Vs'.

【0067】このような装置によれば、比較的基準点の
上下変動が大きい場合にも、正確なロープ速度制御を行
うことができる。
According to such an apparatus, accurate rope speed control can be performed even when the vertical fluctuation of the reference point is relatively large.

【0068】なお、上記基準点の対地高さHo を検出す
る手段としては、宇宙衛星を利用したGPSを用いた
り、超音波を海中に放射して海底からの反射波を測定し
たり、陸地の固定点からレーザや電波を放射したりする
ことが有効である。
As means for detecting the ground height Ho of the reference point, a GPS using a space satellite is used, an ultrasonic wave is emitted into the sea to measure a reflected wave from the sea floor, It is effective to radiate a laser or a radio wave from a fixed point.

【0069】また、ブーム先端対地速度Vs′を求める
場合には、第2実施例として図8に示すように、上記対
地高さセンサ38に代えて基準点の鉛直方向の加速度を
検出する加速度センサ39を設け、その検出値である加
速度を積分して上記速度Vs′を求めるようにしてもよ
い。この場合、上記ブーム先端対地速度Vs′は次式で
表される。
When the boom tip-to-ground speed Vs' is determined, as shown in FIG. 8 as a second embodiment, an acceleration sensor for detecting the vertical acceleration of a reference point is used instead of the above-mentioned ground height sensor 38. 39 may be provided, and the speed Vs' may be obtained by integrating the detected value of the acceleration. In this case, the boom tip-to-ground speed Vs' is expressed by the following equation.

【0070】[0070]

【数20】 (Equation 20)

【0071】ただし、前記第1実施例のようにブーム対
地高さHo を時間微分するようにすれば、加速度の積分
によりブーム先端速度Vs′を求める場合よりも検出誤
差の集積が少なく、逆に相殺し易くなり、より精度の高
い制御を実行することが可能となる。
However, if the boom-to-ground height Ho is differentiated with respect to time as in the first embodiment, the accumulation of detection errors is smaller than in the case where the boom tip speed Vs' is obtained by integrating the acceleration. It becomes easy to cancel each other, and it is possible to execute control with higher accuracy.

【0072】また、本発明は以上の実施例に限定される
ものでなく、例として次のような態様をとることも可能
である。
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may take the following forms as examples.

【0073】(1) 本発明において基準点は台船10上の
任意に設定すれば良い。ただし、この基準点を、台船1
0の傾きによる変位の少ない台船10の重心近傍に設定
すれば、より精度の高い制御を行うことが可能になる。
(1) In the present invention, the reference point may be set arbitrarily on the barge 10. However, this reference point is
If the displacement is set near the center of gravity of the barge 10 with little displacement due to the inclination of 0, more accurate control can be performed.

【0074】(2) 上記実施例では、ロープ22の巻上げ
駆動について説明したが、ロープ22の繰り出し制御を
行う場合にも同様に適用することができる。
(2) In the above embodiment, the winding drive of the rope 22 has been described. However, the present invention can be similarly applied to the case of controlling the feeding of the rope 22.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上のように本発明は、ブームの作業姿
勢及び船本体の傾き状態からブーム先端位置を演算し、
このブーム先端位置の時間変化からブーム先端速度を求
めてこれを相殺するようにロープ駆動を制御するもので
あるので、従来のようにブーム先端側に加速度センサを
設けるものと異なり、このブーム先端が船本体の揺動等
で傾いても検出結果に悪影響が与えられることがない。
また、検出である加速度を積分してブーム先端の変位量
を求める場合には、検出誤差が積算され、増幅された状
態で制御に取り込まれるため、検出誤差が制御精度に与
える影響が比較的大きいが、上記方法及び装置では、検
出結果であるブーム先端位置を時間微分することにより
ブーム先端速度を求めているので、逆に検出誤差が相殺
され易く、制御精度に与える影響を非常に小さくするこ
とができる。従って、従来と異なり、船本体の傾きやブ
ームの作業姿勢に関係なく常に精度の高いロープ駆動制
御を行うことができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the boom tip position is calculated from the boom working posture and the tilting state of the ship body,
Since the boom tip speed is obtained from the time change of the boom tip position and the rope drive is controlled so as to cancel this, the boom tip is different from the conventional one in which an acceleration sensor is provided on the boom tip side. The detection result is not adversely affected even when the ship body is tilted due to rocking or the like.
In addition, in the case of calculating the displacement amount of the boom tip by integrating the acceleration which is the detection, the detection error is integrated and amplified and taken into the control, so that the detection error has a relatively large effect on the control accuracy. However, in the above method and apparatus, the boom tip speed is obtained by time-differentiating the boom tip position, which is the detection result, so that the detection error is easily offset, and the influence on the control accuracy is extremely reduced. Can be. Therefore, unlike the related art, there is an effect that highly accurate rope drive control can always be performed irrespective of the inclination of the ship body or the working posture of the boom.

【0076】さらに、上記基準点の対地高さの時間変化
もしくは基準点の対地加速度の時間積分によって基準点
の対地速度を求め、この基準点速度も相殺するようにロ
ープ駆動を制御するので、大きな波等によって基準点自
体が上下動する場合でも、これを考慮してロープ速度制
御の精度を高く維持することができる効果がある。特
に、請求項1記載の装置では、対地高さの検出値の時間
微分に基づいて制御が行われるので、検出値が制御精度
に与える影響をより小さくすることができる。
Further, since the ground speed at the reference point is determined by the time change of the ground height at the reference point or the time integration of the ground acceleration at the reference point, and the rope drive is controlled so as to cancel the speed of the reference point, the driving speed is large. Even when the reference point itself moves up and down due to a wave or the like, there is an effect that the accuracy of the rope speed control can be kept high in consideration of this. In particular, in the device according to the first aspect, since the control is performed based on the time differentiation of the detected value of the ground height, the influence of the detected value on the control accuracy can be further reduced.

【0077】さらに、請求項3記載の装置では、ブーム
起伏角度の変化に伴うブーム先端とロープ巻取り部との
間のロープ長さの変化速度を演算し、この変化速度も相
殺するようにロープ速度を制御するようにしているの
で、ブーム先端速度のみを考慮に入れた制御に比べ、さ
らに精度の高いロープ駆動制御を実行することができる
効果がある。
Further, in the apparatus according to the third aspect, the change speed of the rope length between the boom tip and the rope winding portion due to the change of the boom up / down angle is calculated, and the rope speed is set so as to cancel the change speed. Since the speed is controlled, there is an effect that the rope drive control with higher accuracy can be executed as compared with the control in which only the boom tip speed is considered.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例におけるロープ速度制御装
置の機能構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of a rope speed control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】作業船であるクレーン船の一形態を示す側面図
である。
FIG. 2 is a side view showing one embodiment of a crane ship that is a work boat.

【図3】上記ロープ速度制御装置における演算で導入さ
れるY−Z座標系を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a YZ coordinate system introduced by calculation in the rope speed control device.

【図4】上記Y−Z座標系とx′−y′−z′座標系と
の関係を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the YZ coordinate system and the x'-y'-z 'coordinate system.

【図5】上記x′−y′−z′座標系とx−y−z座標
系との関係を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between the x'-y'-z 'coordinate system and the xyz coordinate system.

【図6】上記x′−y′−z′座標系の原点とx−y−
z座標系の原点とを合致させた状態を示す説明図であ
る。
FIG. 6 shows the origin and xy- of the xy'-z 'coordinate system.
It is explanatory drawing which shows the state which matched the origin of the z coordinate system.

【図7】上記クレーン船におけるブーム起伏角度とドラ
ム−シーブポイント間でのロープ長さとの関係を示す説
明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a boom hoisting angle and a rope length between a drum and a sheave point in the crane ship.

【図8】本発明の第2実施例におけるロープ速度制御装
置の機能構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a functional configuration of a rope speed control device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 台船(船本体) 12 旋回中心軸 14 クレーン部(作業装置) 16 ブーム 18 ブーム先端側シーブ 20 ウインチドラム(ロープ巻取り部) 22 作業用ロープ 32 ブーム角度センサ(ブーム角度検出手段) 34 旋回角度センサ(旋回角度検出手段) 36 左右傾斜センサ(傾き検出手段) 37 前後傾斜センサ(傾き検出手段) 38 対地高さセンサ(対地高さ検出手段) 39 加速度センサ(加速度検出手段) 40 コントローラ 42 第1座標演算部(位置演算手段) 43 第2座標演算部(位置演算手段) 44 実速度演算部(ブーム速度演算手段) 45 目標速度演算部(目標速度演算手段) 46 動作指令演算部(指令手段) θb ブーム起伏角度 θs 旋回角度 θx 台船の左右方向の傾斜角度 θx,θy 台船の前後方向の傾斜角 DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS 10 barge (ship main body) 12 turning center axis 14 crane part (working device) 16 boom 18 boom tip side sheave 20 winch drum (rope winding part) 22 work rope 32 boom angle sensor (boom angle detecting means) 34 turning Angle sensor (turning angle detecting means) 36 Left and right tilt sensor (tilt detecting means) 37 Front and rear tilt sensor (tilt detecting means) 38 Ground height sensor (ground height detecting means) 39 Acceleration sensor (acceleration detecting means) 40 Controller 42 No. 1 coordinate calculation unit (position calculation unit) 43 second coordinate calculation unit (position calculation unit) 44 actual speed calculation unit (boom speed calculation unit) 45 target speed calculation unit (target speed calculation unit) 46 operation command calculation unit (command unit) ) Θb Boom hoisting angle θs Swing angle θx Inclination angle of barge in right and left direction θx, θy Inclination angle of barge in front and rear direction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−191296(JP,A) 特開 昭51−29159(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B66C 13/32,23/00,23/52 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-191296 (JP, A) JP-A-51-29159 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B66C 13 / 32,23 / 00,23 / 52

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 船本体と、この船本体に対して旋回可能
でかつ起伏可能なブームをもつ作業装置と、この作業装
置に設けられ、上記ブーム先端から吊り下げられる作業
ロープを駆動するロープ駆動装置とを備えた作業船にお
いて、上記船本体における任意の基準点を含む相異なる
二つの鉛直面内での上記船本体の傾きを検出する傾き検
出手段と、上記ブームの起伏角度を検出するブーム角度
検出手段と、船本体に対するブームの旋回角度を検出す
る旋回角度検出手段と、上記傾き検出手段、ブーム角度
検出手段、及び旋回角度検出手段による検出結果に基づ
いて上記基準点に対するブーム先端の鉛直方向の相対位
置を演算する位置演算手段と、この位置演算手段で演算
されるブーム先端位置の時間変化に基づいて上記基準点
に対するブーム先端の鉛直方向の相対速度を演算するブ
ーム速度演算手段と、このブーム速度演算手段により演
算されたブーム先端速度に基づき、このブーム先端速度
を相殺して実際のロープ速度を基準速度に合わせるため
の目標速度を演算する目標速度演算手段と、この目標速
度に基づいて上記ロープ駆動装置にロープ駆動を行わせ
る指令手段と、上記基準点の対地高さを検出する対地高
さ検出手段とを備え、この対地高さ検出手段で検出され
る対地高さの時間変化に基づいて上記基準点の鉛直方向
の速度を演算し、この基準点速度とこの基準点に対する
ブーム先端の鉛直方向の対地速度とからブーム先端の対
地速度を演算するように上記ブーム速度演算手段を構成
し、このブーム速度演算手段で演算されたブーム先端の
対地速度を相殺して実際のロープ速度を基準速度に合わ
せるための目標速度を演算するように上記目標速度演算
手段を構成したことを特徴とする作業船における作業ロ
ープ速度制御装置。
1. A work device having a ship main body, a boom capable of turning with respect to the ship main body, and being able to move up and down, and a rope drive provided on the work device and driving a work rope suspended from the end of the boom. In a work boat equipped with a device, a tilt detection detecting a tilt of the boat body in two different vertical planes including an arbitrary reference point in the boat body.
Output means and a boom angle for detecting the undulation angle of the boom
Detecting means for detecting a turning angle of the boom with respect to the ship body.
Turning angle detecting means, tilt detecting means, boom angle
Based on the detection result by the detecting means and the turning angle detecting means.
And the vertical position of the boom tip with respect to the reference point
Position calculating means for calculating the position, and calculating by the position calculating means
Based on the time change of the boom tip position
To calculate the vertical relative speed of the boom tip to
Boom speed calculating means and the boom speed calculating means.
This boom tip speed is calculated based on the calculated boom tip speed.
To match the actual rope speed to the reference speed
Target speed calculating means for calculating the target speed of the
Let the rope drive device perform rope drive based on the degree
Command means, and a ground height for detecting the ground height of the reference point.
Means for detecting the height of the ground.
Vertical direction of the above reference point based on the time change of the ground height
Calculate the speed of this reference point speed and this reference point
From the vertical ground speed at the boom tip and the boom tip pair
The boom speed calculation means is configured to calculate the ground speed.
And the boom tip calculated by the boom speed calculation means.
Offset ground speed to match actual rope speed to reference speed
Calculate the target speed to calculate the target speed
A work rope speed control device for a work boat, characterized by comprising means .
【請求項2】 船本体と、この船本体に対して旋回可能
でかつ起伏可能なブームをもつ作業装置と、この作業装
置に設けられ、上記ブーム先端から吊り下げられる作業
ロープを駆動するロープ駆動装置とを備えた作業船にお
いて、上記船本体における任意の基準点を含む相異なる
二つの鉛直面内での上記船本体の傾きを検出する傾き検
出手段と、上記ブームの起伏角度を検出するブーム角度
検出手段と、船本体に対するブームの旋回角度を検出す
る旋回角度検出手段と、上記傾き検出手段、ブーム角度
検出手段、及び旋回角度検出手段による検出結果に基づ
いて上記基準点に対するブーム先端の鉛直方向の相対位
置を演算する位置演算手段と、この位置演算手段で演算
されるブーム先端位置の時間変化に基づいて上記基準点
に対するブーム先端の鉛直方向の相対速度を演算するブ
ーム速度演算手段と、このブーム速度演算手段により演
算されたブーム先端速度に基づき、このブーム先端速度
を相殺して実際のロープ速度を基準速度に合わせるため
の目標速度を演算する目標速度演算手段と、上記基準点
の鉛直方向の加速度を検出する検出する加速度検出手段
とを備え、この加速度検出手段で検出される加速度の時
間積分に基づいて上記基準点の鉛直方向の対地速度を演
算し、この基準点速度とこの基準点に対するブーム先端
の鉛直方向の速度とからブーム先端の対地速度を演算す
るように上記ブーム速度演算手段を構成し、このブーム
速度演算手段で演算されたブーム先端の対地速度を相殺
して実際のロープ速度を基準速度に合わせるための目標
速度を演算するように上記目標速度演算手段を構成した
ことを特徴とする作業船における作業ロープ速度制御装
置。
2. A work device having a ship main body, a boom capable of pivoting with respect to the ship body and being able to move up and down, and a rope drive provided on the work device and driving a work rope suspended from the boom tip. A tilt detecting means for detecting the tilt of the ship body in two different vertical planes including an arbitrary reference point on the ship body, and a boom for detecting an elevation angle of the boom. An angle detecting means, a turning angle detecting means for detecting a turning angle of the boom with respect to the ship body, a vertical position of the boom tip with respect to the reference point based on the detection results by the tilt detecting means, the boom angle detecting means, and the turning angle detecting means. Position calculating means for calculating a relative position in the direction, and a boom tip with respect to the reference point based on a time change of the boom tip position calculated by the position calculating means. Boom speed calculating means for calculating the vertical relative speed of the boom, and a target for canceling the boom tip speed and adjusting the actual rope speed to the reference speed based on the boom tip speed calculated by the boom speed calculating means. Target speed calculating means for calculating the speed, and the reference point
Detecting means for detecting vertical acceleration of the vehicle
When the acceleration is detected by the acceleration detecting means.
The vertical ground speed of the above reference point is calculated based on the
And the boom tip for this reference point speed and this reference point
The vertical speed of the boom from the vertical speed of
The boom speed calculation means is configured to
Offset the ground speed at the boom tip calculated by the speed calculation means
To match the actual rope speed to the reference speed
A work rope speed control device for a work boat, wherein the target speed calculation means is configured to calculate a speed.
【請求項3】 請求項1または2記載の作業船における
作業ロープ速度制御装置において、上記ブーム角度検出
手段で検出されるブームの起伏角度の時間変化に基づい
てこのブームの起伏角度の変化に起因するブーム先端と
ロープ巻取り部との間のロープ長さの変化速度を演算す
るロープ速度演算手段を備え、このロープ速度演算手段
により演算された変化速度と上記ブーム速度演算手段に
より演算された速度とに基づき、これらの速度を相殺し
て実際のロープ速度を基準速度に合わせるための目標速
度を演算するように上記目標速度演算手段を構成したこ
とを特徴とする作業船における作業ロープ速度制御装
置。
3. The work rope speed control device for a work boat according to claim 1, wherein the change in the boom angle is based on a time change of the boom angle detected by the boom angle detection means. Rope speed calculating means for calculating the changing speed of the rope length between the boom tip and the rope winding section, wherein the changing speed calculated by the rope speed calculating means and the speed calculated by the boom speed calculating means are provided. A work speed control device for a work ship, wherein the target speed calculation means is configured to calculate a target speed for canceling these speeds and adjusting an actual rope speed to a reference speed based on the speed. .
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