JP5309836B2 - クレーン制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、クレーン制御装置に関するものである。

図８から図１０は従来におけるクレーン制御装置を示すもので、図８は従来におけるクレーン制御装置の全体構成を示すブロック図、図９及び図１０は従来におけるクレーン制御装置の巻上（巻下）動作制御におけるクレーンの巻上（巻下）位置と巻上（巻下）速度との関係を示す図である。
図において、巻上直流ドライブ装置１は、三相交流電源２から供給される三相交流電圧を直流電圧に変換し、クレーン（図示せず）の巻上（巻下）動作を駆動する直流電動機３（ＤＣＭ）へと出力することにより、この直流電動機３を可変速で駆動する。前記直流電動機３の運転速度は、速度センサ４（ＳＳ）により検出されて前記巻上直流ドライブ装置１へとフィードバックされ、速度制御に用いられる。
前記巻上直流ドライブ装置１には、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）からなる制御装置本体５が通信可能に接続されており、この制御装置本体５は前記巻上直流ドライブ装置１と必要な情報をやり取りしつつ前記巻上直流ドライブ装置１の動作制御を行う。
また、クレーンの巻上位置を検出するためのデジタル式の巻上位置センサ７が設けられており、前記巻上位置センサ７により検出されたクレーンの巻上位置情報は前記制御装置本体５へと出力されて、前記制御装置本体５による前記巻上直流ドライブ装置１を介した当該クレーンの動作制御に利用される。

このように構成された従来のクレーン制御装置における巻下運転の場合、前記制御装置本体５から送信される巻下速度基準に従って、前記巻上直流ドライブ装置１は巻下速度が一定の減速変化率でクリープ（減速）速度まで減速するように前記直流電動機３を駆動制御し、その後前記クリープ速度にて運転した後、前記制御装置本体５の停止指令に基づいて所定の停止目標位置にクレーンを停止させる。
ここで、この減速制御における減速開始位置はハードウェア的に設けられたリミットスイッチ（ＬＳ）であるハード減速ＬＳ６の設置位置Ｌ０により規定され、このハード減速ＬＳ６は、クレーンが設置位置Ｌ０を通過したことを検出すると、通過検出信号を前記制御装置本体５へと出力する。このハード減速ＬＳ６の設置位置Ｌ０はハードウェア的に固定されているため、クレーンを目標位置に停止させるために行われる減速制御の減速開始位置はこのＬ０で固定される。
従って、図９に示すごとく、クレーンの巻上速度が最高速度であるＭｈＳｐｄ１で前記ハード減速ＬＳ６設置位置Ｌ０を通過した場合には、減速完了ポイントＬ２において前記クリープ速度にまでの減速が完了し、その後停止指令があるまで前記クリープ速度による低速運転がなされる一方、前記ＭｈＳｐｄ１よりも遅い速度であるＭｈＳｐｄ２で前記Ｌ０を通過した場合には、前記ＭｈＳｐｄ１のときよりも早く前記クリープ速度への減速が完了し（この場合の減速完了ポイントはＬ１となる。）、停止指令が出されるまでのクリープ速度による低速運転時間が長くなる。

クレーン制御装置としての安全性を考慮すると、減速開始位置を規定する前記ハード減速ＬＳ６は、巻上速度が最高速度のＭｈＳｐｄ１である場合を基準として、このＭｈＳｐｄ１で減速開始位置を通過した場合に適切な位置で減速が完了することができる位置に設定する必要がある。
この場合、前述のごとく前記ハード減速ＬＳ６により規定される減速開始位置Ｌ０は、巻上速度に関わらず固定されるので、前記ＭｈＳｐｄ１よりも遅い速度であるＭｈＳｐｄ２で前記Ｌ０を通過した場合には、前記ＭｈＳｐｄ１のときよりも早く前記クリープ速度への減速が完了し、図９中のＬ１−Ｌ２［ｍ］（巻上側を距離大、地上側を距離小とする。この時、Ｌ１＞Ｌ２となる。）の距離だけクリープ速度での運転区間が長くなるため荷役効率の低下を招いてしまう。

そこで、従来のクレーン制御装置においては、スマートスローダウン方式と呼ばれる制御手法により、このクリープ速度による運転区間距離を巻上運転速度によらず巻上最高速度における程度にまで短くすることが知られている。
このスマートスローダウン方式による速度制御の様子を示すのが図１０である。
このスマートスローダウン方式においては、減速開始位置は固定せず巻上運転速度に応じて可変させることが特徴であり、減速における減速変化率は巻上運転速度によらず一定である。
前記制御装置本体５は、クレーンが前記ハード減速ＬＳ６を通過した際における巻上運転速度を前記速度センサ４を介して取得して、このクレーンが前記ハード減速ＬＳ６を通過した際における巻上運転速度に応じて、減速完了位置が目標位置Ｌ２となるための減速開始位置を算出する。
そして、前記制御装置本体５は、前記巻上位置センサ７によりクレーンの現在位置を取得し、クレーンの巻上位置が先程算出した減速開始位置を通過したことが検出されると前記巻上直流ドライブ装置１へと減速指令を出力する。この減速指令に基づいて前記巻上直流ドライブ装置１は前記直流電動機３を減速制御し、クレーンは減速目標位置Ｌ２においてクリープ速度にまで減速される。

例えば、クレーンの前記ハード減速ＬＳ６通過時における巻上速度が最高速度であるＭｈＳｐｄ１であった場合には、減速開始位置はＬ０となり、前記制御装置本体５は直ちに減速指令を出力する。また、クレーンの前記ハード減速ＬＳ６通過時における巻上速度がＭｈＳｐｄ１より遅いＭｈＳｐｄ２であった場合には、減速開始位置はＭｈＳｐｄ１における減速曲線とＭｈＳｐｄ２との交点が示すＬ１Ａとなり、前記制御装置本体５は、前記巻上位置センサ７により、クレーンがＬ１Ａを通過したことを検出したときに、直ちに減速指令を出力する（図１０）。

特許文献１には、従来におけるクレーンを備えたトロリーについて記載されているが、このトロリーにおけるクレーンについても以上に述べたようなクレーン制御装置が適用される。また、トロリーの走行制御についても、その原理については以上に述べたようなクレーンの運転制御との共通点が多い。

特開２００１−３０２１７５号公報

しかしながら、以上のようなスマートスローダウン方式を採用した従来におけるクレーン制御装置においては、クレーンが減速開始位置を通過したことを検出する必要があるため、このクレーンの巻上位置を検出するための専用の巻上位置センサが必要であって、構成が複雑・高価なものとなってしまうという課題がある。
特に、既設のクレーン装置に対してスマートスローダウン方式を適用しようとした場合には、巻上運転速度に応じた減速開始位置を検出するための専用の巻上位置センサを追加して設置しなければならず、このスマートスローダウン方式を適用するために必要なデジタル式巻上位置センサは高価であってこの追加について費用がかさむという課題や、巻上位置センサの設置に際してはこの巻上位置センサ用の専用線をクレーン装置に敷設しなければならず、作業が煩雑で手数が掛かるという課題もある。

この発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、専用の巻上位置センサを必要とすることなく、クレーンが最高速度より遅い速度であっても最高速度の時と同等のクリープ速度運転区間距離となるように減速制御が可能であり、構成が簡潔であって既設のクレーン装置に対しても安価かつ容易な改修により当該減速制御ができるようにすることが可能であるクレーン制御装置を得るものである。

この発明に係るクレーン制御装置においては、巻下運転をしているクレーンをクリープ速度にまで減速する減速動作を制御するクレーン制御装置であって、前記クレーンを駆動する電動機と、三相交流の供給を受けて前記電動機の駆動を制御するドライブ装置と、前記クレーンの巻下速度を検出する速度検出手段と、前記クレーンの巻下軌道上の所定位置に設けられ、前記クレーンが前記所定位置を通過したことを検出する通過検出手段と、前記ドライブ装置の動作を制御することによりクレーンの動作を制御する制御装置本体と、前記クレーンの位置を表示するためのアナログ式の位置センサと、を備え、前記制御装置本体は、巻下運転中に前記クレーンが前記所定位置を通過したことを前記通過検出手段が検出した場合に、前記速度検出手段が検出した前記クレーンの前記所定位置通過時における巻下運転速度と前記クレーンを前記クリープ速度にまで減速完了する減速完了位置とに基づいて減速開始遅延時間を算出し、前記クレーンが前記所定位置を通過したことを前記通過検出手段が検出してから前記減速開始遅延時間が経過した後に前記減速動作を開始するように制御するとともに、前記位置センサからアナログ入力信号として入力された前記クレーンの現在位置に応じて、前記クレーンが前記減速完了位置に到達した時点において前記クリープ速度にまで減速されているように速度制限をかけるように制御し、かつ、前記アナログ入力信号に異常が発生していると判断される場合には、前記クレーンが前記所定位置通過後直ちに前記減速動作を開始するように制御する構成とする。

この発明に係るクレーン制御装置においては、専用の巻上位置センサを必要とすることなく、クレーンが最高速度より遅い速度であっても最高速度の時と同等のクリープ速度運転区間距離となるように減速制御が可能であり、構成が簡潔であって既設のクレーン装置に対しても安価かつ容易な改修により当該減速制御ができるようにすることが可能であるという効果を奏する。また、減速制御動作の安全性を高めることができるという効果も併せ奏する。

この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。

実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１に関するもので、図１はクレーン制御装置の全体構成を示すブロック図、図２はクレーン制御装置の巻下動作制御における時間とクレーンの巻下速度及び巻下位置との関係を示す図である。
図において１は三相交流電源２から供給される三相交流電圧を直流電圧に変換して、直流電動機３（ＤＣＭ）へと出力することにより、この直流電動機３を可変速で駆動する巻上直流ドライブ装置１であり、この直流電動機３により、図示しないクレーンの巻上（巻下）動作が駆動される。また、前記直流電動機３の運転速度は、速度センサ４（ＳＳ）により検出されて前記巻上直流ドライブ装置１へとフィードバックされ、速度制御に用いられる。

前記巻上直流ドライブ装置１には、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）からなる制御装置本体５が通信可能に接続されており、この制御装置本体５は前記巻上直流ドライブ装置１と必要な情報をやり取りしつつ前記巻上直流ドライブ装置１の動作制御を行う。
前記クレーンの巻下軌道上の所定位置Ｌ０には、前記クレーンがこの所定位置Ｌ０を通過したことを検出するためにハードウェア的に設けられたリミットスイッチであるハード減速ＬＳ６が設置されており、このハード減速ＬＳ６は、前記クレーンが設置位置Ｌ０を通過したことを検出すると、通過検出信号を前記制御装置本体５へと出力する。
前記ハード減速ＬＳ６の設置位置Ｌ０は、前記クレーンの巻下運転速度が最高速度Ｖｔｏｐである場合に、所定のクリープ（減速）速度Ｖｓｄにまで減速し終える減速完了位置がＬ２となるようにするために減速を開始すべき位置に配置される。

このようにして、前記速度センサ４により前記クレーンの巻下速度を検出する速度検出手段が構成され、前記ハード減速ＬＳ６により前記クレーンが所定位置Ｌ０を通過したことを検出する通過検出手段が構成される。

以上のような構成において、前記クレーンの巻下運転時の巻下速度制御は次のようにして行われる。
まず、前記制御装置本体５は、前記クレーンが前記ハード減速ＬＳ６の設置位置Ｌ０を通過した時における前記速度センサ４が検出した前記クレーンの巻下運転速度を、前記巻上直流ドライブ装置１を介して取得する。
次に、前記制御装置本体５は、取得した前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度を用いて、このＬ０通過時巻下運転速度から前記クリープ速度にまで減速するために必要な距離（減速距離Ｌｓｄ）を算出する。ここで、図２に示すごとく、この減速距離Ｌｓｄは、前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度が前記最高速度Ｖｔｏｐの時に最大値Ｌ０−Ｌ２となり（巻上側を距離大、地上側を距離小とする。この時、Ｌ０＞Ｌ２となる。）、巻下運転速度が前記最高速度Ｖｔｏｐより遅い場合には、Ｌ０−Ｌ２よりも短い距離となる。
従って、巻下運転速度が前記最高速度Ｖｔｏｐより遅い場合において、減速完了位置を巻下運転速度が前記最高速度Ｖｔｏｐである場合と同じＬ２とするためには、前記クレーンが位置Ｌ０を通過した時に直ちに減速を開始するのではなく、前記クレーンが位置Ｌ０を通過してから巻下運転速度に応じた時間だけ空走させた後、前記クレーンが減速完了目標位置であるＬ２から前記減速距離Ｌｓｄだけ手前の位置を通過したときから減速を開始すればよいことになる。

そこで、前記制御装置本体５は、取得した前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度及び算出した前記減速距離Ｌｓｄとから、減速完了目標位置をＬ２とした場合における空走距離を求め、この空走距離を進むのに必要な時間、すなわち、前記クレーンが位置Ｌ０を通過してから減速を開始するまでの時間である減速開始遅延時間Ｔｓｄを算出する。
そして、前記制御装置本体５は、前記ハード減速ＬＳ６により前記クレーンが位置Ｌ０を通過したことが検出されてから前記減速開始遅延時間Ｔｓｄだけ経過した時に、減速指令を前記巻上直流ドライブ装置１へと出力し、前記巻上直流ドライブ装置１は、この減速指令に基づいて前記直流電動機３を駆動制御して前記クレーンの減速を開始し、この結果、前記クレーンは減速完了位置Ｌ２において前記クリープ速度にまで減速される。
こうして前記クリープ速度に減速された前記クレーンは、その後所定距離の間前記クリープ速度にて運転した後、前記制御装置本体５の停止指令に従って所定の停止目標位置に前記クレーンは停止する。

なお、前記減速開始遅延時間は、具体的には次のようにして算出される。
まず、減速運転時の前記クレーンの運動を、加速度がａ［ｍ／ｓ＾２］（＾２は２乗を表す）の等加速度運動とし、時間をｔ［ｓ］、移動距離をｌ［ｍ］、巻下速度をｖ（ｔ）［ｍ／ｓ］、初速度をｖ０［ｍ／ｓ］とすると、時刻ｔにおける巻下速度ｖ（ｔ）は次の式で表すことができる。

ｖ（ｔ）＝ｖ０＋ａ・ｔ ・・・（１）

従って、距離ｌは、ｖ（ｔ）を時間ｔで積分することにより次のように得ることができる。

ｌ＝ｖ０・ｔ＋（１／２）・ａ・ｔ＾２ ・・・（２）

そして、（１）式をｔについて解いて得られる、ｔ＝（ｖ（ｔ）−ｖ０）／ａと、（２）式をａについて解いて得られる、ａ＝（２ｌ＋２ｖ０・ｔ）／ｔ＾２とから、ｔ＝２ｌ／（ｖ（ｔ）＋ｖ０）を得、この式と（１）式とから得られる、ｖ（ｔ）＝√（２ｌ・ａ＋ｖ０＾２）をｌについて解いて整理すると、速度と距離の関係式として次の式を得ることができる。

ｌ＝（ｖ（ｔ）＾２−ｖ０＾２）／２ａ ・・・（３）

ここで、この（３）式を前述の減速運転時における前記クレーンの運動に適用した場合、ｖ０が初速度すなわち減速前の進入速度、ｖ（ｔ）が最終的な目標とする前記クリープ（減速）速度（従って、ｖ（ｔ）＜ｖ０。）、ｌが前記減速距離Ｌｓｄとなる。ａは減速率であり、ａ＜０であるが、前記制御装置本体５のＰＬＣでの演算においては、正の数であるほうが便宜であるため、β＝−ａとすると、（３）式は次のようになる。

Ｌｓｄ＝（ｖ０＾２−ｖ（ｔ）＾２）／２β ・・・（４）

この（４）式において、減速率βは定数であるから、前記減速距離Ｌｓｄは前記クレーンの減速前の進入速度、すなわち、前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度が決まれば一意に決定されることが判る。前記制御装置本体５は、取得した前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度から、この（４）式を用いて前記減速距離Ｌｓｄを算出する。

また、前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度が前記最高速度Ｖｔｏｐの時の前記減速距離をＬｓｄｍａｘとすると（前の記載から、Ｌｓｄｍａｘ＝Ｌ０−Ｌ２である。）、このＬｓｄｍａｘと前記最高速度Ｖｔｏｐより遅い速度でＬ０を通過した場合の前記減速距離Ｌｓｄとの差をΔＬｓｄ＝Ｌｓｄｍａｘ−Ｌｓｄとすると、前記クレーンの巻下速度がＶｔｏｐの場合の減速開始位置はＬ０となり、前記最高速度Ｖｔｏｐより遅い速度であるｖ０でＬ０を通過した場合の減速開始位置はＬ０＋ΔＬｓｄとなる。
従って、前記クレーンが位置Ｌ０を通過してから減速を開始するまでの時間である前記減速開始遅延時間Ｔｓｄは、次の式により求めることができる。

Ｔｓｄ＝ΔＬｓｄ／ｖ０ ・・・（５）

以上のようにして、前記制御装置本体５は、前記減速開始遅延時間Ｔｓｄを前記速度センサ４が検出した前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度ｖ０から一意に算出し、前記クレーンが位置Ｌ０を通過してから、この算出した前記減速開始遅延時間Ｔｓｄだけ減速開始を待った後に減速を開始することで、前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度ｖ０に依らず、常に減速完了位置をＬ２とすることが可能である。
なお、この前記減速開始遅延時間Ｔｓｄを、減速動作の都度、毎回前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度ｖ０を用いて算出してもよいが、予め、前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度ｖ０について、代表的な速度としてＶ１〜Ｖｎのｎ個選択して、これらに対する前記減速開始遅延速度Ｔ１〜Ｔｎを算出し（図２）、減速開始遅延速度テーブルを作成して前記制御装置本体５に格納しておき、実際の減速動作を行う際には、前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度ｖ０に応じて、適切な前記減速開始遅延時間Ｔｓｄを前記制御装置本体５に格納された前記減速開始遅延時間テーブルから選択することにより、得るようにしてもよい。
このように予め前記減速開始遅延時間テーブルを用意することにより、前記減速開始遅延時間Ｔｓｄを、減速動作の都度、毎回算出する必要がなくなるため、前記制御装置本体５に対する負荷を軽減して、動作速度を向上させることが可能である。

以上のように構成されたクレーン制御装置においては、制御装置本体が、クレーンが巻下運転中にクレーンが所定位置Ｌ０を通過したことをハード減速ＬＳにより検出した場合において、前記クレーンの所定位置Ｌ０通過時における巻下運転速度に基づいて減速開始遅延時間を算出し、クレーンが所定位置Ｌ０を通過してから減速開始遅延時間が経過した後に減速動作を開始するように制御を行う。
この減速開始遅延時間は、巻下運転をしているクレーンをクリープ速度にまで減速完了する減速完了位置が、所定位置Ｌ０通過時の巻下げ速度に関わらず、クレーンの所定位置Ｌ０通過時における巻下運転速度が最高速度であって所定位置Ｌ０通過後直ちに減速動作を開始した場合の減速完了位置と、同じ位置となるようにして決定されるため、専用の巻上位置センサを必要とすることなく、クレーンが最高速度より遅い速度であっても最高速度の時と同等のクリープ速度運転区間距離となるように減速制御が可能であり、また、構成が簡潔であって既設のクレーン装置に対しても制御装置本体における安価かつ容易な改修により当該減速制御ができるようにすることが可能である。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に関するもので、クレーン制御装置の巻下動作制御における時間とクレーンの巻下速度及び巻下位置との関係を示す図である。
ここで説明する実施の形態２は、前述した実施の形態１の構成・動作に加えて、巻下運転中にクレーンがハード減速ＬＳ設置位置Ｌ０近傍にあるときに、クレーンのオペレータの任意操作によりクレーンの巻下方向への加速指令がなされた場合において、クレーン位置がハード減速ＬＳ設置位置Ｌ０よりも下方位置にあるときには、当該加速指令を無視し、加速は行わずに現在の巻下速度を維持するようにしたものである。
例えば、図３に示すごとく、前記クレーンのＬ０通過時における巻下運転速度ｖ０がＶ３であり、このＶ３に対応する前記減速開始遅延時間ＴｓｄがＴ３である場合の、前記クレーンがＬ０を通過した後、減速動作が開始するまで、すなわち前記減速開始遅延時間Ｔ３が経過するまでに前記クレーンが進む距離は、Ｖ３・Ｔ３となる。
一方、前記クレーンがＬ０を通過した後、前記減速開始遅延時間Ｔ３が経過する前に、当該クレーンのオペレータが任意操作により前記クレーンを巻下方向へ加速する操作を行った場合、この加速度をα、加速時間をＴ４とすると、前記クレーンがＬ０を通過した後、減速動作が開始するまで、すなわち前記減速開始遅延時間Ｔ３が経過するまでに前記クレーンが進む距離は、（１／２）・α・Ｔ４＾２＋Ｖ３・Ｔ３となり、先程の加速がなかった場合と比べて減速動作前に、（１／２）・α・Ｔ４＾２だけ長い距離を進んでしまっていることになる。

さらに、前記クレーンがＬ０を通過した後、前記減速開始遅延時間Ｔ３が経過する前に、当該クレーンのオペレータが任意操作により前記クレーンを巻下方向へ加速する操作を行った場合、前記制御装置本体５が減速指令を出力する時点である、前記クレーンがＬ０通過後、前記減速開始遅延時間Ｔ３が経過した時点における前記クレーンの巻下速度は、α・Ｔ４だけＶ３よりも速くなる。
従って、この時点から減速を開始すると、前記クリープ速度にまで減速するのに必要な前記減速距離Ｌｓｄは、（４）式からも明らかなように、減速動作時点における前記クレーンの巻下速度がＶ３である場合と比べて大きくなる。
すなわち、前記減速開始遅延時間Ｔ３は、前記クレーンの巻下速度がＶ３であるときの減速完了位置がＬ２となるようにして決定されたものであるから、減速開始位置における前記クレーンの巻下速度がＶ３より速い速度であるときの減速完了位置はＬ２を逸脱してしまうことになる。

そこで、このような減速完了位置の逸脱を防止するため、前記制御装置本体５は、巻下運転中に前記クレーンが前記ハード減速ＬＳ６設置位置Ｌ０近傍にあるときに、当該クレーンのオペレータの任意操作により前記クレーンの巻下方向への加速指令がなされた場合において、前記クレーンの位置が前記ハード減速ＬＳ６設置位置Ｌ０よりも下方位置にあるとき、すなわち、前記クレーンがＬ０を通過した後、前記減速開始遅延時間Ｔｓｄが経過する前においては、当該加速指令を無視し、加速は行わずに現在の巻下速度を維持する、つまり、Ｌ０通過時の一定速度に制限をかけるように制御を行う。
なお、他の構成及び動作については実施の形態１と同様である。

以上のように構成されたクレーン制御装置においては、実施の形態１と同様の効果を奏することができるのに加えて、当該クレーンのオペレータの任意操作によりクレーンの巻下方向への加速指令がなされた場合であっても、クレーンが所定位置Ｌ０を通過したことをハード減速ＬＳにより検出した後は、加速は行わずに所定位置Ｌ０通過時の巻下速度を維持するように制御することにより、減速完了位置が目標位置を逸脱してしまうことを未然に防止することができる。

実施の形態３．
図４及び図５は、この発明の実施の形態３に関するもので、図４はクレーン制御装置の全体構成を示すブロック図、図５はクレーン制御装置の巻下動作制御におけるクレーンの巻下位置とクレーンの巻下速度との関係を示す図である。
ここで説明する実施の形態３は、前述した実施の形態１又は実施の形態２の構成・動作に加えて、当該クレーンに備えられている、クレーンの巻上位置を表示するためのアナログ式の巻上位置センサから制御装置本体へと取り込まれるアナログ入力信号を利用して、このアナログ入力信号から得られるクレーンの現在位置に応じて、クレーンの巻下速度に対して速度制限をかける、より詳しくは、クレーンの現在位置が減速完了目標位置に近くなるほど、クレーンの巻下速度に対する制限速度が、よりクリープ速度に近い速度となるように速度制限をかけることにより、何らかの異常が発生し前述した実施の形態１又は実施の形態２の動作を行うことができない場合であっても、クレーンが減速完了目標位置に到達した時点においてクリープ速度にまで減速が完了しているようにする、バックアップ機能を備えるようにしたものである。

すなわち、当該クレーン装置には、前記クレーンの巻上位置を表示するためのアナログ式の巻上位置センサ７が設けられており、この巻上位置センサ７が検出した前記クレーンの現在位置は、前記制御装置本体５に設けられたＡＩ基板５ａ（アナログ入力基板）を介して、アナログ入力信号として前記制御装置本体５へと取り込まれるようになっており、他の構成は実施の形態１又は実施の形態２と同様である。

そして、前記制御装置本体５は、何らかの異常が発生し前述した実施の形態１又は実施の形態２の動作を行うことができないことを検知した場合には、前記巻上位置センサ７からアナログ入力信号として入力された前記クレーンの現在位置に応じて、前記クレーンが前記減速完了目標位置Ｌ２に到達した時点において前記クリープ速度にまで減速されているように速度制限をかけるように制御を行う。
この場合において、前記クレーンの現在位置に応じた前記クレーンの巻下速度に対する制限速度は、次のようにして算出される。
まず、（４）式をｖ０について解くと次の式を得る。

ｖ０＝√（Ｌｓｄ・２β＋ｖ（ｔ）＾２） ・・・（６）

ここで、前記巻上位置センサ７からアナログ入力信号として入力された前記クレーンの現在位置をＭｈｐｏｓとすると、Ｌｓｄ＝Ｍｈｐｏｓ−Ｌ２であるから、これを（６）式に代入すると、前記クレーンの現在位置に対する、前記クレーンが前記減速完了目標位置Ｌ２に到達した時点において前記クリープ速度となるために課されるべき制限速度の関係式として次の式を得る。

ｖ０＝√（（Ｍｈｐｏｓ−Ｌ２）・２β＋ｖ（ｔ）＾２） ・・・（７）

以上のようにして、前記制御装置本体５は、（７）式を適用することにより、前記巻上位置センサ７からアナログ入力信号として入力された前記クレーンの現在位置に応じて、前記クレーンが前記減速完了目標位置Ｌ２に到達した時点において前記クリープ速度にまで減速されているために課されるべき制限速度を算出し、この算出した制限速度に基づいて前記クレーンの巻下速度に対して速度制限をかけるように制御を行うことが可能であり、以上の動作を、何らかの異常が発生し前述した実施の形態１又は実施の形態２の動作を行うことができない場合におけるバックアップ機能とすることができる。
なお、この制限速度を、バックアップ動作の都度、毎回前記巻上位置センサ７からアナログ入力信号として入力された前記クレーンの現在位置に（７）式を適用することにより算出してもよいが、予め、前記クレーンの現在位置に対する制限速度を算出して、制限速度テーブルを作成して前記制御装置本体５に格納しておき、実際のバックアップ動作を行う際には、前記巻上位置センサ７からアナログ入力信号として入力された前記クレーンの現在位置に応じて、適切な制限速度を前記制御装置本体５に格納された前記制限速度テーブルから選択することにより、得るようにしてもよい。
このように予め前記制限速度テーブルを用意することにより、前記制限速度を、バックアップ動作の都度、毎回算出する必要がなくなるため、前記制御装置本体５に対する負荷を軽減して、動作速度を向上させることが可能である。
また、この他の動作については実施の形態１又は実施の形態２と同様である。

以上のように構成されたクレーン制御装置においては、実施の形態１又は実施の形態２と同様の効果を奏することができるのに加えて、多くのクレーンにおいて一般に設けられているアナログ式の巻上位置センサを用いて、この巻上位置センサからアナログ入力信号として入力されたクレーンの現在位置に応じて、クレーンが減速完了位置に到達した時点においてクリープ速度にまで減速されているように速度制限をかけるように制御することで、前述した実施の形態１又は実施の形態２の動作に対するバックアップ機能とすることができ、減速制御の信頼性を高めることが可能である。
なお、ここで説明した巻上位置センサからアナログ入力信号として入力されたクレーンの現在位置に基づく速度制限は、何らかの異常が発生し前述した実施の形態１又は実施の形態２の動作を行うことができない状態を検出してから初めて行うのではなく、減速制御時において常に当該速度制限をかけるようにしてもよい。

実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４に関するもので、クレーン制御装置の巻下動作制御における時間とクレーンの巻下速度及び巻下位置との関係を示す図である。
ここで説明する実施の形態４は、前述した実施の形態３の構成・動作において、何らかの異常が発生し前述した実施の形態１又は実施の形態２の動作を行うことができない場合であっても、クレーンの巻上位置を表示するためのアナログ式の巻上位置センサから制御装置本体へと取り込まれるアナログ入力信号に異常が発生していると判断されるときには、前述した実施の形態１及び実施の形態２の減速制御動作並びに実施の形態３のバックアップ動作を行わずに、クレーンがハード減速ＬＳの設置位置を通過した時点から直ちに減速動作を開始するようにしたものである。

すなわち、前記制御装置本体５は、前記巻上位置センサ７からのアナログ入力信号の入力がない場合、及び、前記巻上位置センサ７からアナログ入力信号として入力された前記クレーンの現在位置が、巻上位置の上限若しくは下限として予め設定されている位置範囲を超えている場合のうち、少なくとも一方の場合となっているときには、アナログ入力信号に異常が発生していると判断する。
そして、アナログ入力信号に異常が発生していると判断された場合には、何らかの異常により前述した実施の形態１又は実施の形態２の動作を行うことができない時であっても、前述した実施の形態３のバックアップ動作を行わずに、前記制御装置本体５は、前記クレーンが前記ハード減速ＬＳ６の設置位置Ｌ０を通過した時点で直ちに減速指令を前記巻上直流ドライブ装置１に対し出力する。
なお、この他の構成及び動作については実施の形態３と同様である。

以上のように構成されたクレーン制御装置においては、実施の形態３と同様の効果を奏することができるのに加えて、巻上位置センサから出力されたアナログ入力信号に異常が発生していると判断される場合には、クレーンが所定位置Ｌ０通過後直ちに減速動作を開始するように制御することにより、前述した実施の形態１又は実施の形態２の動作に対するバックアップ機能を利用することができない場合における減速制御動作の安全性を高めることができる。
なお、巻上位置センサから出力されたアナログ入力信号に異常が発生していると判断された場合に、制御装置本体が収められた主幹制御盤に設けられた故障ランプを点灯させたり、スピーカから当該異常が発生した旨を鳴動させたりすることにより、外部に対し異常発生を報知できるようにしてもよい。

実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５に関するもので、クレーン制御装置の全体構成を示すブロック図である。
ここで説明する実施の形態５は、前述した実施の形態１から実施の形態４の構成において、直流電動機に替えて交流電動機を用いたものであり、直流電動機の場合に用いていた巻上直流ドライブ装置に相当するものとして、コンバータ及びインバータを使用する。
すなわち、三相交流電源２から供給される三相交流電圧は、回生動作可能なコンバータ８により一定の直流電圧に変換されてインバータ９へと出力され、このインバータ９は、前記コンバータ８からの直流電圧を可変周波数可変電圧に変換して、交流電動機１０（ＩＭ）へと出力することにより、この交流電動機１０を可変速で駆動する。この交流電動機１０の運転速度は、速度センサ４により検出されて前記インバータ９とフィードバックされ、速度制御に用いられる。
そして、前記インバータ９には、ＰＬＣからなる制御装置本体５が通信可能に接続されており、この制御装置本体５は前記インバータ９と必要な情報をやり取りしつつ前記インバータ９の動作制御を行うように構成されており、他の構成及び動作については実施の形態１から実施の形態４と同様である。

以上のように構成されたクレーン制御装置においては、交流電動機の駆動制御をインバータによりこの交流電動機に供給する周波数及び電圧を可変することにより行い、このインバータの動作制御を制御装置本体により行うことにより、実施の形態１から実施の形態４と同様の効果を奏することが可能である。

この発明の実施の形態１に関しクレーン制御装置の全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に関しクレーン制御装置の巻下動作制御における時間とクレーンの巻下速度及び巻下位置との関係を示す図である。 この発明の実施の形態２に関しクレーン制御装置の巻下動作制御における時間とクレーンの巻下速度及び巻下位置との関係を示す図である。 この発明の実施の形態３に関しクレーン制御装置の全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に関しクレーン制御装置の巻下動作制御におけるクレーンの巻下位置とクレーンの巻下速度との関係を示す図である。 この発明の実施の形態４に関しクレーン制御装置の巻下動作制御における時間とクレーンの巻下速度及び巻下位置との関係を示す図である。 この発明の実施の形態５に関しクレーン制御装置の全体構成を示すブロック図である。 従来におけるクレーン制御装置の全体構成を示すブロック図である。 従来におけるクレーン制御装置の巻上（巻下）動作制御におけるクレーンの巻上（巻下）位置と巻上（巻下）速度との関係を示す図である。 従来におけるクレーン制御装置の巻上（巻下）動作制御におけるクレーンの巻上（巻下）位置と巻上（巻下）速度との関係を示す図である。

符号の説明

１ 巻上直流ドライブ装置
２ 三相交流電源
３ 直流電動機
４ 速度センサ
５ 制御装置本体
５ａ ＡＩ基板
６ ハード減速ＬＳ
７ 巻上位置センサ
８ コンバータ
９ インバータ
１０ 交流電動機

Claims (5)

1. 巻下運転をしているクレーンをクリープ速度にまで減速する減速動作を制御するクレーン制御装置であって、
   前記クレーンを駆動する電動機と、
   三相交流の供給を受けて前記電動機の駆動を制御するドライブ装置と、
   前記クレーンの巻下速度を検出する速度検出手段と、
   前記クレーンの巻下軌道上の所定位置に設けられ、前記クレーンが前記所定位置を通過したことを検出する通過検出手段と、
   前記ドライブ装置の動作を制御することによりクレーンの動作を制御する制御装置本体と、
   前記クレーンの位置を表示するためのアナログ式の位置センサと、を備え、
   前記制御装置本体は、巻下運転中に前記クレーンが前記所定位置を通過したことを前記通過検出手段が検出した場合に、前記速度検出手段が検出した前記クレーンの前記所定位置通過時における巻下運転速度と前記クレーンを前記クリープ速度にまで減速完了する減速完了位置とに基づいて減速開始遅延時間を算出し、前記クレーンが前記所定位置を通過したことを前記通過検出手段が検出してから前記減速開始遅延時間が経過した後に前記減速動作を開始するように制御するとともに、前記位置センサからアナログ入力信号として入力された前記クレーンの現在位置に応じて、前記クレーンが前記減速完了位置に到達した時点において前記クリープ速度にまで減速されているように速度制限をかけるように制御し、かつ、前記アナログ入力信号に異常が発生していると判断される場合には、前記クレーンが前記所定位置通過後直ちに前記減速動作を開始するように制御することを特徴とするクレーン制御装置。
2. 前記減速開始遅延時間は、巻下運転中の前記クレーンの前記減速完了位置が、前記クレーンの前記所定位置通過時における巻下運転速度が最高速度であった場合に前記所定位置通過後直ちに前記減速動作を開始したときの減速完了位置と同じ位置となるようにして決定されることを特徴とする請求項１に記載のクレーン制御装置。
3. 前記制御装置本体は、当該クレーンのオペレータの任意操作により前記クレーンの巻下方向への加速指令がなされた場合であっても、前記クレーンが前記所定位置を通過したことを前記通過検出手段が検出した後は、加速は行わずに前記所定位置通過時の巻下速度を維持するように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクレーン制御装置。
4. 前記電動機は、直流電動機であり、
   前記ドライブ装置は、三相交流電圧を直流電圧に変換して前記直流電動機へと出力することにより、前記直流電動機を可変速で駆動する直流ドライブ装置であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のクレーン制御装置。
5. 前記電動機は、交流電動機であり、
   前記ドライブ装置は、三相交流電圧を一定の直流電圧に変換して出力する回生動作可能なコンバータと、前記コンバータから出力された直流電圧を可変周波数可変電圧に変換して前記交流電動機へと出力することにより、前記交流電動機を可変速で駆動するインバータと、からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のクレーン制御装置。

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