JP6838781B2 - Steering method for suspended loads and cranes - Google Patents

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Description

本発明は、クレーンにおける吊り荷の振れ止め方法及びクレーンに関する。 The present invention relates to a method for restraining a suspended load in a crane and a crane.

吊り荷を吊り上げるクレーン、例えばコンテナクレーンによる荷役作業においては、ロープでコンテナを吊り上げるとき、さらには、吊り上げたコンテナを移動させる際、コンテナに振れが発生する。コンテナが振れていると、目標の位置へ到達した際に,この振れが収まるまでは正確な位置へコンテナを降ろすことができず、作業効率が低下する。
ロープでコンテナを吊り上げた時、振れがなく静止した状態から、コンテナを吊ったトロリが移動する時、移動に伴って発生するコンテナの振れを、トロリの移動速度等を制御することにより抑制することは可能であるが、ロープでコンテナを吊り上げた移動前のコンテナに振れがあると、この振れにコンテナが移動した際に発生するコンテナの振れが重なり、振れが増大し、振れの抑制が困難な場合がある。
このため、コンテナをロープで吊り上げた時、振れの大きさを検知し、振れを抑制するか否かを判定することは重要である。
In the cargo handling work by a crane for lifting a suspended load, for example, a container crane, the container is shaken when the container is lifted by a rope and when the lifted container is moved. If the container is swinging, when the target position is reached, the container cannot be lowered to the correct position until the swing is settled, and the work efficiency is reduced.
When the container is lifted with a rope, when the trolley that hangs the container moves from a stationary state without runout, the runout of the container that occurs due to the movement is suppressed by controlling the movement speed of the trolley, etc. However, if there is a runout in the container before moving by lifting the container with a rope, the runout of the container that occurs when the container moves overlaps with this runout, and the runout increases, making it difficult to suppress the runout. In some cases.
Therefore, when the container is lifted by a rope, it is important to detect the magnitude of the runout and determine whether or not to suppress the runout.

コンテナの振れを抑制するためにはコンテナの振れ角を正確に検出することが必要である。振れ角検出のために、ロープの基部側の支点付近に、ロープに追従するロッドを取り付け、該ロッドの角度として吊り荷の振れ角を検出する技術が知られている(特許文献1)。 In order to suppress the runout of the container, it is necessary to accurately detect the runout angle of the container. In order to detect the runout angle, a technique is known in which a rod following the rope is attached near a fulcrum on the base side of the rope and the runout angle of the suspended load is detected as the angle of the rod (Patent Document 1).

特開2014−97893号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-97893

しかし、上記技術は、機械式の振れ角検出装置であるため、コンテナの振れ角度が最大となる最大振れ角度は、コンテナの振れ角度が最大となる時点まで待たなければならない。コンテナの振れは、周期が数10秒にもなるため、最大振れ角になるまで待機することは、荷役作業の作業効率を低下させることになり、好ましくない。 However, since the above technique is a mechanical runout detection device, the maximum runout angle at which the runout angle of the container is maximized must wait until the runout angle of the container is maximized. Since the runout of the container has a period of several tens of seconds, waiting until the maximum runout angle is reached is not preferable because it reduces the work efficiency of cargo handling work.

そこで、本発明は、吊り荷をロープで吊り上げた時に発生する振れの最大振れ角度を迅速に予測し、予測結果に応じて振れを短時間に抑制することができる吊り荷の振れ止め方法及びクレーンを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a steady rest method and a crane for a suspended load, which can quickly predict the maximum runout angle of the runout generated when the suspended load is lifted by a rope and suppress the runout in a short time according to the prediction result. The purpose is to provide.

本発明の一態様は、クレーンにおける吊り荷の振れ止め方法である。当該振れ止め方法は、
トロリがロープで吊り荷を吊り上げたときに発生する前記吊り荷の振れによる前記吊り荷の位置の変動中、前記吊り荷の振れ角度あるいは前記吊り荷の振れ変位の計測情報と前記ロープのロープ長の情報を取得するステップと、
前記計測情報と前記ロープ長の情報の取得後、変動中の前記吊り荷が最初に前記吊り荷の最大振れ角度の位置に到達するタイミングの前に、前記吊り荷の前記計測情報と前記ロープ長の情報を用いて前記最大振れ角度を予測するステップと、
前記最大振れ角度の予測結果に応じて、前記吊り荷の振れ止めの要否を判定し、前記判定が振れ止め要の場合、前記振れを止める振れ止め制御を行うステップと、
を含む。
前記振れ止め制御では、前記トロリの現在の位置と前記トロリの目標位置の指令情報の差分に基づいて前記トロリの目標速度を生成し、生成した前記目標速度と前記トロリの現在の速度の差分に応じて定まる量、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ変位に応じて定まる量、及び前記吊り荷の前記トロリに対する振れ速度に応じて定まる量の合計を、生成した前記目標速度を変更する変更量として定めて、前記トロリを駆動させる駆動装置に与える前記トロリの速度の指令情報を変更する。
その際、前記吊り荷の振れ止めの要否の判定は、前記吊り荷の移送中に行い、
前記振れ止め制御では、前記吊り荷の振れを小さくするために、前記目標速度と前記変更量の合計を前記吊り荷の移送中の前記トロリの速度の前記指令情報として設定する、ことが好ましい。
One aspect of the present invention is a method for restraining a suspended load in a crane. The steady rest method is
While the position of the suspended load fluctuates due to the swing of the suspended load generated when the trolley lifts the suspended load with a rope, the measurement information of the swing angle of the suspended load or the swing displacement of the suspended load and the rope length of the rope. Steps to get the information and
After acquiring the measurement information and the rope length information, the measurement information and the rope length of the suspended load are before the timing when the variable suspended load first reaches the position of the maximum swing angle of the suspended load. The step of predicting the maximum runout angle using the information of
According to the prediction result of the maximum runout angle, the necessity of the steady rest of the suspended load is determined, and when the determination is the steady rest, the step of performing the steady rest control to stop the runout, and
including.
In the steady rest control, the target speed of the trolley is generated based on the difference between the current position of the trolley and the command information of the target position of the trolley, and the difference between the generated target speed and the current speed of the trolley is used. The sum of the amount determined accordingly, the amount determined according to the runout displacement of the suspended load with respect to the trolley, and the amount determined according to the runout speed of the suspended load with respect to the trolley is used as a change amount for changing the generated target speed. The command information of the speed of the trolley given to the driving device for driving the trolley is changed.
At that time, the necessity of the steady rest of the suspended load is determined during the transfer of the suspended load.
In the steady rest control, it is preferable to set the sum of the target speed and the change amount as the command information of the speed of the trolley during the transfer of the suspended load in order to reduce the runout of the suspended load.

前記振れ角度をφ、前記吊り荷の振れ角速度をφ’、前記ロープのロープ長をl、及び、重力加速度をg、としたとき、前記最大振れ角度は、cos−1{cosφ−(l・φ’)/(2g・l)}として求められる、ことが好ましい。 When the runout angle is φ, the runout angular velocity of the suspended load is φ', the rope length of the rope is l, and the gravitational acceleration is g, the maximum runout angle is cos -1 {cos φ- (l. It is preferably obtained as φ') 2 / (2 g · l)}.

前記計測情報と前記ロープ長の情報の取得から前記振れ止め制御の開始までの時間は、前記吊り荷の振れの周期の100分の1以下である、ことが好ましい。例えば、前記時間は、100m秒以下であることが好ましく、50m秒以下であることが好ましく、40m秒以下であることがよりいっそう好ましい。前記時間は、例えば、前記計測情報のサンプリングタイムと同じ時間長さである。前記サンプリングタイムは、例えば40m秒以下であることが好ましく、例えば20m秒である。 The time from the acquisition of the measurement information and the rope length information to the start of the steady rest control is preferably 1/100 or less of the runout cycle of the suspended load. For example, the time is preferably 100 msec or less, preferably 50 msec or less, and even more preferably 40 msec or less. The time is, for example, the same time length as the sampling time of the measurement information. The sampling time is preferably, for example, 40 msec or less, and is, for example, 20 msec.

前記振れ止め制御は、前記タイミングの前に開始される、ことが好ましい。 It is preferable that the steady rest control is started before the timing.

前記振れ止め制御は、前記吊り荷の振れが小さくなるように、前記トロリの位置を変動させる制御により行われる、ことが好ましい。 It is preferable that the steady rest control is performed by controlling the position of the trolley so as to reduce the runout of the suspended load.

前記トロリの速度の指令情報をu とし、前記トロリの現在の位置と目標位置の差分に基づいて定まる目標速度をv Tref とし、前記トロリの現在の速度をv とし、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ変位をxとし、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ速度をvとしたとき、f 、f 、及びf をゲイン係数として、
前記指令情報u は、v Tref + f ・(v Tref −v )−f ・x−f ・vに従って算出される、ことが好ましい。
The command information of velocity of the trolley and u T, the target speed determined based on the difference between the current position and the target position of the trolley v and Tref, the current speed of the trolley and v T, wherein the suspended load When the runout displacement with respect to the trolley is x and the runout velocity of the suspended load with respect to the trolley is v, f 1 , f 2 , and f 3 are set as gain coefficients.
It is preferable that the command information u T is calculated according to v Tref + f 1 · (v Tref −v T ) −f 2 · x−f 3 · v.

本発明の一態様はクレーンである。当該クレーンは、
トロリ、吊り荷を吊り上げる前記トロリから延びるロープ、及び前記トロリの移送経路を形成するレール、を備えるクレーン本体部と、
前記吊り荷の吊り上げと前記トロリの移送を制御する制御装置と、を備える。
前記制御装置は、
変動中の前記吊り荷の振れ角度あるいは前記吊り荷の振れ変位の計測情報と前記ロープのロープ長の情報を取得する情報取得部と、
前記計測情報と前記ロープ長の情報の取得後、前記吊り荷が最初に前記吊り荷の最大振れ角度の位置に到達するタイミングの前に、前記計測情報と前記ロープ長の情報を用いて前記最大振れ角度を予測する予測部と、
前記最大振れ角度の予測結果に応じて、前記吊り荷の振れ止めの要否を判定する判定部と、
前記判定が振れ止め要の場合、前記振れを止める振れ止め制御を行う振れ止め制御部と、
を含む。
前記振れ止め制御では、前記トロリの現在の位置と前記トロリの目標位置の指令情報の差分に基づいて前記トロリの目標速度を生成し、生成した前記目標速度と前記トロリの現在の速度の差分に応じて定まる量、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ変位に応じて定まる量、及び前記吊り荷の前記トロリに対する振れ速度に応じて定まる量の合計を、生成した前記目標速度を変更する変更量として定めて、前記トロリを駆動させる駆動装置に与える前記トロリの速度の指令情報を変更する。
その際、前記判定部は、前記吊り荷の移送中に、前記吊り荷の振れ止めの要否を判定し、
前記振れ止め制御部は、前記判定が振れ止め要の場合、前記吊り荷の振れを小さくするために、前記目標速度と前記変更量の合計を前記吊り荷の移送中の前記トロリの速度の指令情報として設定することにより、前記振れ止め制御を行う、ことが好ましい。
One aspect of the present invention is a crane. The crane is
A crane main body including a trolley, a rope extending from the trolley for lifting a suspended load, and a rail forming a transfer path for the trolley.
A control device for controlling the lifting of the suspended load and the transfer of the trolley is provided.
The control device is
An information acquisition unit that acquires measurement information of the swing angle of the suspended load or the swing displacement of the suspended load during fluctuation and information on the rope length of the rope.
After acquiring the measurement information and the rope length information, and before the timing when the suspended load first reaches the position of the maximum swing angle of the suspended load, the maximum is used by using the measurement information and the rope length information. A predictor that predicts the runout angle and
A determination unit that determines the necessity of steady rest of the suspended load according to the prediction result of the maximum runout angle, and a determination unit.
When the determination requires steady rest, a steady rest control unit that performs steady rest control to stop the steady run and
including.
In the steady rest control, the target speed of the trolley is generated based on the difference between the current position of the trolley and the command information of the target position of the trolley, and the difference between the generated target speed and the current speed of the trolley is used. The sum of the amount determined accordingly, the amount determined according to the runout displacement of the suspended load with respect to the trolley, and the amount determined according to the runout speed of the suspended load with respect to the trolley is used as a change amount for changing the generated target speed. The command information of the speed of the trolley given to the driving device for driving the trolley is changed.
At that time, the determination unit determines the necessity of the steady rest of the suspended load during the transfer of the suspended load.
When the determination is that the steady rest is required, the steady rest control unit sets the sum of the target speed and the change amount as a command of the speed of the trolley during the transfer of the suspended load in order to reduce the runout of the suspended load. It is preferable to perform the steady rest control by setting it as information.

前記振れ止め制御部は、前記吊り荷の振れが小さくなるように、前記トロリの位置を変動させる制御を行う、ことが好ましい。 It is preferable that the steady rest control unit controls to change the position of the trolley so that the runout of the suspended load is reduced.

前記トロリの速度の指令情報をuThe command information of the speed of the trolley is u T とし、前記トロリの現在の位置と目標位置の差分に基づいて定まる目標速度をvThen, the target speed determined based on the difference between the current position and the target position of the trolley is v. TrefTref とし、前記トロリの現在の速度をvAnd the current speed of the trolley is v T とし、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ変位をxとし、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ速度をvとしたとき、fWhen the runout displacement of the suspended load with respect to the trolley is x and the runout speed of the suspended load with respect to the trolley is v, f. 1 、f, F 2 、及びf, And f 3 をゲイン係数として、As a gain coefficient
前記指令情報uThe command information u T は、vIs v TrefTref + f + F 1 ・(v・ (V TrefTref −v−v T )−f) -F 2 ・x−f・ X-f 3 ・vに従って算出される、ことが好ましい。-It is preferable that it is calculated according to v.

上記態様の吊り荷の振れ止め方法及びクレーンによれば、吊り荷をロープで吊り上げた時に発生する振れの最大振れ角度を迅速に予測し、予測結果に応じて振れを短時間に抑制することができる。 According to the suspension method and the crane of the above-described embodiment, the maximum deflection angle of the runout generated when the suspended load is lifted by a rope can be quickly predicted, and the runout can be suppressed in a short time according to the prediction result. it can.

本実施形態のコンテナクレーンの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the container crane of this embodiment. 本実施形態のコンテナクレーンにおける吊り荷の振れ角度φ、吊り荷の振れ変位x、及びトロリの位置xを模式的に説明する図である。It is a figure which shows typically the swing angle φ of the suspended load, the runout displacement x of the suspended load, and the position x T of the trolley in the container crane of this embodiment. 本実施形態のコンテナクレーンの制御装置の構成の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the structure of the control device of the container crane of this embodiment. 図2に示す制御装置の振れ止め制御部の構成の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the structure of the steady rest control part of the control device shown in FIG. 本実施形態の振れ止め制御部の制御の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the control of the steady rest control part of this embodiment. 本実施形態で用いるコンテナの振れ止めのフィードバック制御システムを再現した制御シミュレーションモデルを用いてコンテナの振れ止めの抑制をシミュレーションした結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the result of simulating the suppression of the steady rest of a container using the control simulation model which reproduced the feedback control system of the steady rest of a container used in this embodiment. 本実施形態で行う吊り荷の振れ止めの制御による振れの挙動を模式的に説明する図である。It is a figure which schematically explains the behavior of the runout by the control of the steady rest of the suspended load performed in this embodiment.

以下、本実施形態のコンテナの振れ止め制御方法及び制御装置について詳細に説明する。
本実施形態では、コンテナを吊り荷とするが、吊り荷はコンテナに限定されない。吊り荷をロープで吊り上げ、吊り上げた吊り荷を、トロリを用いて移動するものであれば、吊り荷及びクレーンはコンテナ及びコンテナクレーンに限定されない。
Hereinafter, the steady rest control method and the control device for the container of the present embodiment will be described in detail.
In the present embodiment, the container is a suspended load, but the suspended load is not limited to the container. The suspended load and the crane are not limited to the container and the container crane as long as the suspended load is lifted by a rope and the lifted load is moved by using a trolley.

図1は、本実施形態で用いるコンテナクレーン4の構成の一例を示す図である。コンテナクレーン4は、岸壁に設けられ、コンテナ船とコンテナヤードとの間で、コンテナの積み卸しを行なう装置である。図1には、コンテナ船1等を係留する岸壁2のコンテナヤードとコンテナ船1との間でコンテナ3の積み卸しを行うコンテナクレーン4を示している。コンテナクレーン4は、岸壁2上に岸壁に沿って移動自在に設けられた前脚5及び後脚6を有している。前脚5及び後脚6の頂部には、ガーダ9aが水平に設けられている。ガーダ9aの海側端には、コンテナ船1の接岸時に邪魔にならないように、起伏自在にブーム9bが取り付けられている。ガーダ9a及びブーム9bによって構成された水平梁9は、バックステー10によって補強されている。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the container crane 4 used in the present embodiment. The container crane 4 is a device provided on the quay for loading and unloading containers between the container ship and the container yard. FIG. 1 shows a container crane 4 for loading and unloading a container 3 between a container yard of a quay 2 mooring a container ship 1 and the like and a container ship 1. The container crane 4 has a front leg 5 and a rear leg 6 movably provided on the quay 2 along the quay. A girder 9a is horizontally provided on the tops of the front legs 5 and the rear legs 6. A boom 9b is undulatingly attached to the sea side end of the girder 9a so as not to interfere with the berthing of the container ship 1. The horizontal beam 9 composed of the girder 9a and the boom 9b is reinforced by the backstay 10.

コンテナクレーン4は、クレーン本体部12と、制御装置20と、駆動装置40と、を主に有する。
クレーン本体部12は、トロリ7、コンテナ3を吊り上げるトロリ7に接続されたロープ8、及びトロリ7の移送経路を形成するレール11、を備える。ロープ8はトロリ7から延びている。
トロリ7は、水平梁9に設けられたレール11上を移動する。トロリ7には、コンテナ3を吊るロープ8とコンテナのサイズに合わせて把持部を伸縮させるスプレッダ(図示されない)と、トロリ7の移動機構と、が設けられている。トロリ7は、コンテナ3を吊り上げて、コンテナ船1とコンテナヤードの間を移動する。このとき、トロリ7の目標位置xTrefに対する位置制御を含んだコンテナ3の振れ止めフィードバック制御が行なわれる。コンテナ3を吊り上げた際あるいはコンテナ3を移送する際、コンテナ3とトロリ7の位置ずれ等により、コンテナ3は、コンテナ3を吊っているロープ8のロープ長に応じた振り子振動、すなわち、振れが発生する場合がある。本実施形態では、この振れが許容される範囲にあるか否かを判定し、判定の結果、振れが許容範囲にない場合、振れ止めを行なう。
The container crane 4 mainly includes a crane main body 12, a control device 20, and a drive device 40.
The crane main body 12 includes a trolley 7, a rope 8 connected to the trolley 7 that lifts the container 3, and a rail 11 that forms a transfer path for the trolley 7. The rope 8 extends from the trolley 7.
The trolley 7 moves on the rail 11 provided on the horizontal beam 9. The trolley 7 is provided with a rope 8 for suspending the container 3, a spreader (not shown) for expanding and contracting the grip portion according to the size of the container, and a moving mechanism for the trolley 7. The trolley 7 lifts the container 3 and moves between the container ship 1 and the container yard. At this time, the steady rest feedback control of the container 3 including the position control with respect to the target position x Tref of the trolley 7 is performed. When the container 3 is lifted or transferred, the container 3 causes a pendulum vibration, that is, a runout, according to the rope length of the rope 8 that suspends the container 3 due to a misalignment between the container 3 and the trolley 7. It may occur. In the present embodiment, it is determined whether or not the runout is within the permissible range, and if the runout is not within the permissible range as a result of the determination, the runout is stopped.

図2は、本実施形態のコンテナクレーン4におけるコンテナ3の振れ角度φ、コンテナ3の振れ変位x、及びトロリ7の位置xを模式的に説明する図である。
振れ角度φは、トロリ7のロープ8が鉛直方向に垂れた鉛直下方向の直線を基準とした角度である。コンテナ3の振れ変位xは、トロリ7からロープ8が延びる位置を基準とした相対的な位置(コンテナ3の移送方向における位置)であり、ロープ8のロープ長lとすると、x=l・φとして表される。トロリ7の位置xは、所定の基準位置からのレール11に沿った方向の距離を表す。ロープ長lは、コンテナ3を吊り上げるため時間的に変化する。振れ角度φも時間的に変化する。コンテナ3の振れ速度はφ’として表されている。トロリ7は、コンテナ3の振れ止め制御を行うとき、微小に位置xが変動する、あるいはトロリ7の速度が変動することによりコンテナ3の振れ止め抑制が行われる。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a runout angle φ of the container 3 in the container crane 4 of the present embodiment, a runout displacement x of the container 3, and a position x T of the trolley 7.
The runout angle φ is an angle based on a straight line in the vertical downward direction in which the rope 8 of the trolley 7 hangs down in the vertical direction. The runout displacement x of the container 3 is a relative position (position in the transfer direction of the container 3) with respect to the position where the rope 8 extends from the trolley 7, and assuming that the rope length l of the rope 8, x = l · φ It is expressed as. The position x T of the trolley 7 represents the distance in the direction along the rail 11 from the predetermined reference position. The rope length l changes with time because the container 3 is lifted. The runout angle φ also changes with time. The runout speed of the container 3 is expressed as φ'. When the trolley 7 controls the steady rest of the container 3, the steady rest of the container 3 is suppressed by the position x T fluctuating slightly or the speed of the trolley 7 fluctuating.

本実施形態のコンテナクレーン4のトロリ7には、トロリ7からコンテナ3を画像として撮像する撮像装置7a(図2参照)が設けられている。撮像装置7aは、撮像された画像からコンテナ3の振れ変位xを求め、制御装置20に送るように構成されている。さらに、コンテナクレーン4には、トロリ7の移送速度を計測するセンサ7bが設けられている。センサ7bは、トロリ7の速度vを制御装置20に出力する。 The trolley 7 of the container crane 4 of the present embodiment is provided with an image pickup device 7a (see FIG. 2) that captures an image of the container 3 from the trolley 7. The image pickup device 7a is configured to obtain the runout displacement x of the container 3 from the captured image and send it to the control device 20. Further, the container crane 4 is provided with a sensor 7b for measuring the transfer speed of the trolley 7. Sensor 7b outputs a velocity v T of the trolley 7 to the control device 20.

制御装置20は、コンテナ3の吊り上げとトロリ7の移送を制御する。具体的には、制御装置20は、コンテナ3のロープ8による吊り上げの制御信号を駆動装置40に送る。制御装置20は、コンテナ3を吊り上げたとき、コンテナ3の振れがあるか否かを判定し、判定結果に応じてコンテナ3の振れ止めの制御を行う制御信号を駆動装置40に送る。さらに、制御装置20は、振れが抑制されたコンテナ3に移送中振れが生じないように制御された移送を行う制御信号を駆動装置40に送る。
駆動装置40は、ロープ8の巻上げ及びコンテナ3の移送を行う装置であり、これらの動作は、制御装置20から送られる制御信号に基づいて行われる。
The control device 20 controls the lifting of the container 3 and the transfer of the trolley 7. Specifically, the control device 20 sends a control signal for lifting the container 3 by the rope 8 to the drive device 40. When the container 3 is lifted, the control device 20 determines whether or not there is runout of the container 3, and sends a control signal for controlling the steady rest of the container 3 to the drive device 40 according to the determination result. Further, the control device 20 sends a control signal to the drive device 40 for performing the transfer controlled so that the runout does not occur during the transfer to the container 3 in which the runout is suppressed.
The drive device 40 is a device that winds up the rope 8 and transfers the container 3, and these operations are performed based on the control signal sent from the control device 20.

図3は、制御装置20の構成の一例を説明する図である。
制御装置20は、コンピュータで構成されている。制御装置20は、情報取得部22、予測部24、判定部26、及び振れ止め制御部28を有する。情報取得部22、予測部24、判定部26、及び振れ止め制御部28の各部分は、コンピュータのメモリに記録したプログラムをコンピュータが呼び出し起動することにより形成されるソフトウェアモジュールである。このため、各部分の機能は、実質的には、プログラムに従がってコンピュータの中央演算ユニット(CPU)が司る。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the control device 20.
The control device 20 is composed of a computer. The control device 20 includes an information acquisition unit 22, a prediction unit 24, a determination unit 26, and a steady rest control unit 28. Each part of the information acquisition unit 22, the prediction unit 24, the determination unit 26, and the steady rest control unit 28 is a software module formed by the computer calling and activating the program recorded in the memory of the computer. Therefore, the function of each part is substantially controlled by the central processing unit (CPU) of the computer according to the program.

情報取得部22は、トロリ7がロープ8でコンテナ3を吊り上げたときに発生するコンテナ3の振れによるコンテナ3の振れ変位x、この振れ変位xから得られる振れ速度x’(=v)、及びロープ長lを取得する。ロープ長lは、ロープ8の繰り出し、巻き上げを行う機構に設けられたセンサから制御装置20に送られる。振れ速度vは、振れ変位xの時間変化Δx(一定のサンプリング時間間隔Δtで送られてくる振れ変位xの隣り合う振れ変位のデータx1、x2の差分)を振れ変位xのサンプリング時間間隔Δtで除算することにより得られる。
振れ角度φは、x/lを算出することにより得られ、振れ角速度φ’は、振れ角度φの時間変化Δφ(一定のサンプリング時間間隔Δt毎の振れ角度φの隣り合う振れ角度φ1、φ2の差分)を振れ角度φのサンプリング時間間隔Δtで除算することにより得られる。
The information acquisition unit 22 has the runout displacement x of the container 3 due to the runout of the container 3 generated when the trolley 7 lifts the container 3 with the rope 8, the runout velocity x'(= v) obtained from this runout displacement x, and Obtain the rope length l. The rope length l is sent to the control device 20 from a sensor provided in a mechanism for feeding and winding the rope 8. The runout velocity v is the time change Δx of the runout displacement x (the difference between the adjacent runout displacement data x1 and x2 of the runout displacement x sent at a constant sampling time interval Δt) at the sampling time interval Δt of the runout displacement x. Obtained by dividing.
The runout angle φ is obtained by calculating x / l, and the runout angular velocity φ'is the time change Δφ of the runout angle φ (the runout angles φ1 and φ2 of the runout angles φ for each constant sampling time interval Δt). Difference) is obtained by dividing by the sampling time interval Δt of the runout angle φ.

予測部24は、情報取得部22で得たコンテナ3の振れ変位x、振れ角速度φ’、及びロープ長lを用いて、コンテナ3の振れにおける振れ角度φの最大角である最大振れ角度φmaxを予測する。具体的には、重力加速度をgとしたとき、予測部24は、最大振れ角度φmaxを、cos−1{cosφ−(l・φ’)/(2g・l)}として算出する。
上記算出式は、コンテナ3の振れの全エネルギは、コンテナ3の運動エネルギと重力に対する位置エネルギの合計量が一定であることから求めることができる。
The prediction unit 24 uses the runout displacement x, the runout angular velocity φ', and the rope length l of the container 3 obtained by the information acquisition unit 22, and the maximum runout angle φ max, which is the maximum angle of the runout angle φ in the runout of the container 3. Predict. Specifically, when the gravitational acceleration is g, the prediction unit 24 calculates the maximum runout angle φ max as cos -1 {cos φ − (l · φ') 2 / (2 g · l)}.
The above calculation formula can be obtained because the total energy of the runout of the container 3 is constant because the total amount of the kinetic energy of the container 3 and the potential energy with respect to gravity is constant.

判定部26は、予測部24が算出した最大振れ角度φmaxに応じて、コンテナ3の振れ止めの要否を判定する。具体的には、最大振れ角度φmaxが許容範囲内であれば、振れ止めはする必要はない。最大振れ角度φmaxが許容範囲を超える場合、振れ止めを行なう。 The determination unit 26 determines the necessity of the steady rest of the container 3 according to the maximum runout angle φ max calculated by the prediction unit 24. Specifically, if the maximum runout angle φ max is within the permissible range, it is not necessary to stop the runout. If the maximum runout angle φ max exceeds the permissible range, runout is stopped.

振れ止め制御部28は、判定部26の判定結果が、コンテナ3の振れ止めが不要である場合、コンテナ3の振れを止める振れ止め制御を行う。具体的には、振れ止め制御部28は、オペレータから入力されたトロリ7の目標位置xTrefに基づいてトロリ7によるコンテナ3の移送を行う制御信号を生成する。この制御信号は、コンテナ3の移送を行う信号であり、かつ、コンテナ3の移送中、コンテナ3の振れを止める振れ止め制御の制御信号である。
コンテナ3の振れ止めが必要である場合、トロリ7の現在の位置に静止するような目標位置xTrefが設定され、この設定した目標位置xTrefに基づいてロープ8による吊り上げによって生じたコンテナ3の振れを抑制する振れ止めの制御信号を生成する。
情報取得部22、予測部24、及び判定部26は、振れ止めが不要になるまで、上述の各処理を継続して行う。
ロープ8によるコンテナ3の吊り上げ時に生じる振れ止めの制御及びコンテナ3の移送中の振れ止めの制御は、後述する同一の振れ止めの制御方法で行われる。
The steady rest control unit 28 performs steady rest control to stop the steady rest of the container 3 when the determination result of the determination unit 26 does not require the steady rest of the container 3. Specifically, the steady rest control unit 28 generates a control signal for transferring the container 3 by the trolley 7 based on the target position x Tref of the trolley 7 input from the operator. This control signal is a signal for transferring the container 3, and is a control signal for steady rest control that stops the runout of the container 3 during the transfer of the container 3.
When a steady rest of the container 3 is required, a target position x Tref is set so as to stand still at the current position of the trolley 7, and the container 3 generated by lifting by the rope 8 based on the set target position x Tref. Generates a steady rest control signal that suppresses runout.
The information acquisition unit 22, the prediction unit 24, and the determination unit 26 continue to perform each of the above processes until the steady rest is no longer required.
The control of the steady rest generated when the container 3 is lifted by the rope 8 and the control of the steady rest during the transfer of the container 3 are performed by the same steady rest control method described later.

本実施形態では、予測部24は、計測したコンテナ3の振れ角度φが最大振れ角度φmaxでない限り、振れ変位xとロープ長lの取得後、コンテナ3が最初に最大振れ角度φmaxの位置に到達するタイミングの前に、最大振れ角度φmaxを予測する。振れ変位x及びロープ長lの情報は、例えば20m秒毎に制御装置20に送られるが、制御装置20は、情報取得部22、予測部24及び判定部26の全処理を、例えば20m秒で行うことができる。したがって、コンテナ3が最初に最大振れ角度φmaxの位置に到達するタイミングの前に、最大振れ角度φmaxを予測することができる。
このように、制御装置20は、コンテナ3の最大振れ角度φmaxを迅速に予測することができる。したがって、この予測結果に応じて振れを抑制する制御を短時間に開始し、振れを短時間に抑えることができる。
本実施形態では、コンテナ3の振れ変位xを計測して、制御装置20は振れ変位xを取得するが、x=l・φの関係にあることから、振れ変位xの代わりに振れ角度φを取得してもよい。
In the present embodiment, the prediction unit 24, as long as shake angle phi of the container 3 measured is not the maximum deflection angle phi max, after the acquisition of the vibration displacement x rope length l, the position of the maximum deflection angle phi max container 3 is first The maximum runout angle φ max is predicted before the timing of reaching. Information on the runout displacement x and the rope length l is sent to the control device 20 every 20 msec, for example, but the control device 20 performs all the processing of the information acquisition unit 22, the prediction unit 24, and the determination unit 26 in, for example, 20 msec. It can be carried out. Therefore, before the timing at which the container 3 reaches the position of the first maximum deflection angle phi max, it is possible to predict the maximum deflection angle phi max.
In this way, the control device 20 can quickly predict the maximum runout angle φ max of the container 3. Therefore, the control for suppressing the runout can be started in a short time according to the prediction result, and the runout can be suppressed in a short time.
In the present embodiment, the runout displacement x of the container 3 is measured, and the control device 20 acquires the runout displacement x. However, since there is a relationship of x = l · φ, the runout angle φ is used instead of the runout displacement x. You may get it.

本実施形態のコンテナクレーン4では、
(1)トロリ7がロープ8でコンテナ3を吊り上げたときに発生するコンテナ3の振れによるコンテナ3の位置の変動中、情報取得部22が、コンテナ3の振れ角度φあるいは振れ変位xの計測情報とロープ長lの情報を取得し、
(2)上記計測情報とロープ長lの情報の取得後、変動中のコンテナ3が最初にコンテナ3の最大振れ角度φmaxの位置に到達するタイミングの前に、予測部24が、計測情報とロープ長lの情報を用いて最大振れ角度φmaxを予測し、
(3)判定部26が、最大振れ角度φmaxの予測結果に応じて、コンテナ3の振れ止めの要否を判定し、判定が振れ止め要の場合、振れ止め制御部28は、コンテナ3の振れを止める振れ止め制御を行う。
In the container crane 4 of this embodiment,
(1) While the position of the container 3 is fluctuating due to the runout of the container 3 that occurs when the trolley 7 lifts the container 3 with the rope 8, the information acquisition unit 22 measures the runout angle φ or the runout displacement x of the container 3. And get the information of the rope length l,
(2) After acquiring the above measurement information and the rope length l information, the prediction unit 24 sets the measurement information and before the timing when the fluctuating container 3 first reaches the position of the maximum swing angle φ max of the container 3. Predict the maximum runout angle φ max using the information of the rope length l,
(3) The determination unit 26 determines the necessity of the steady rest of the container 3 according to the prediction result of the maximum runout angle φ max , and when the determination is the steady rest required, the steady rest control unit 28 of the container 3 Run-stop Control is performed to stop run-out.

この場合、制御装置20は、コンテナ3の振れ角度φ、ロープ長l、コンテナ3の振れ速度v、及び、重力加速度gに対して、最大振れ角度φmaxを、cos−1{cosφ−(l・v)/(2g・l)}として算出することが好ましい。 In this case, the control device 20 sets the maximum runout angle φ max with respect to the runout angle φ of the container 3, the rope length l, the runout speed v of the container 3, and the gravitational acceleration g, cos -1 {cos φ- (l). -V) It is preferable to calculate as 2 / (2 g · l)}.

本実施形態では、コンテナ3の振れ角度φが最大振れ角度φmaxになる前に迅速に最大振れ角度φmaxを算出するので、コンテナ3の振れを迅速に抑制するには、短時間に振れ止めの制御を開始することが好ましい。
このため、本実施形態では、振れ変位xの計測情報とロープ長lの情報の取得から振れ止めの制御の開始までの時間は、コンテナ3の振れの周期の100分の1以下であることが好ましい。この時間は、例えば100m秒以下であることが好ましく、50m秒以下であることがより好ましく、40m秒以下であることがよりいっそう好ましい。例えば、20m秒である。また、この時間は、例えば、振れ変位xの計測等のサンプリングタイムと同じ時間長さである。また、振れ止めの制御は、コンテナ3の振れ角度φが最大振れ角度φmaxになるタイミングの前に開始されることが好ましい。
In the present embodiment, since the deflection angle phi of the container 3 is calculated quickly maximum deflection angle phi max Before maximum deflection angle phi max, to quickly suppress the vibration of the container 3, stopping deflection in a short time It is preferable to start the control of.
Therefore, in the present embodiment, the time from the acquisition of the measurement information of the runout displacement x and the information of the rope length l to the start of the control of the steady rest is 1/100 or less of the runout cycle of the container 3. preferable. This time is, for example, preferably 100 msec or less, more preferably 50 msec or less, and even more preferably 40 msec or less. For example, 20 ms. Further, this time is the same time as the sampling time for, for example, the measurement of the runout displacement x. Further, it is preferable that the steady rest control is started before the timing when the runout angle φ of the container 3 becomes the maximum runout angle φ max.

(振れ止め制御)
本実施形態で用いるコンテナ3の振れ止めの制御方法を以下説明する。
図4は、制御装置20の振れ止め制御部28の構成の一例を説明する図である。図5は、本実施形態の振れ止め制御部28の制御の一例を説明する図である。
(Sway stop control)
The method of controlling the steady rest of the container 3 used in the present embodiment will be described below.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the steady rest control unit 28 of the control device 20. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of control of the steady rest control unit 28 of the present embodiment.

図4に示すように、振れ止め制御部28は、位置制御補償部28aと速度指令値生成部28bを備える。振れ止め制御部28は、トロリ7の目標位置xTrefの入力をオペレータから受けると、トロリ7の位置x、トロリ7の速度v、コンテナ3の振れ変位x及びその振れ速度vの情報を用いてフィードバック制御信号として駆動装置40にトロリ7の速度指令値uを出力する。この場合、コンテナ3の振れのオーバシュートが小さく、迅速に減衰するように、振れ止めの制御パラメータが予め与えられる。
なお、トロリ7の速度vは、トロリ7に設けられたセンサ7bから制御装置20に継続して送られ、コンテナ3の振れ変位x、トロリ7に設けられた撮像装置7aから制御装置20に継続して送られる。制御装置20は、トロリ7が基準位置に位置する時刻からトロリ7の速度vを積分(累積)することにより、トロリ7の位置xを求め取得する。制御装置20は、コンテナ3の振れ変位xの時間変化を振れ変位xのサンプリング時間間隔Δtで除算することによりコンテナ3の振れ速度vを求め取得する。
As shown in FIG. 4, the steady rest control unit 28 includes a position control compensation unit 28a and a speed command value generation unit 28b. When the steady rest control unit 28 receives the input of the target position x Tref of the trolley 7 from the operator , the steady rest control unit 28 receives information on the position x T of the trolley 7, the speed v T of the trolley 7, the runout displacement x of the container 3, and the runout speed v thereof. and outputs a speed command value u T of the trolley 7 to the drive unit 40 as a feedback control signal using. In this case, a steady rest control parameter is given in advance so that the runout overshoot of the container 3 is small and is rapidly attenuated.
Incidentally, the speed v T of the trolley 7 are sent continuously from the sensor 7b provided on the trolley 7 to the control device 20, vibration displacement x of the container 3, the control unit 20 from the imaging device 7a provided on the trolley 7 Will be sent continuously. The control device 20 obtains and acquires the position x T of the trolley 7 by integrating (accumulating) the velocity v T of the trolley 7 from the time when the trolley 7 is located at the reference position. The control device 20 obtains and acquires the runout velocity v of the container 3 by dividing the time change of the runout displacement x of the container 3 by the sampling time interval Δt of the runout displacement x.

図5に示すように、トロリ7の目標位置xTrefが振れ止め制御部28に入力されると、振れ止め制御部28の位置制御補償部28aは、トロリ7の現在の位置xと目標位置xTrefとの差分に対して、位置制御補正関数H(sは制御工学における複素数)の演算を施す。位置制御補償部28aは、位置制御補正関数H(s)の演算により、トロリ7の目標速度vTrefを算出する。位置補正関数H(s)は、例えば、分母及び分子がsの多項式で表された関数である。
速度指令値生成部28bは、位置制御補償部28aで算出した目標速度vTrefに、f・(vTref−v)を加算し、目標速度vTrefからf・x及びf・vを減算することにより、トロリ7の速度指令値uを算出する。すなわち、下記式(1)に従がって、速度指令値生成部28bは、速度指令値uを算出する。
As shown in FIG. 5, when the target position x Tref of the trolley 7 is input to the steady rest control unit 28, the position control compensation unit 28a of the steady rest control unit 28 sets the current position x T of the trolley 7 and the target position. The position control correction function H (s is a complex number in control engineering) is calculated on the difference from x Tref. The position control compensation unit 28a calculates the target speed v Tref of the trolley 7 by calculating the position control correction function H (s). The position correction function H (s) is, for example, a function in which the denominator and the numerator are represented by a polynomial of s.
The speed command value generation unit 28b adds f 1 · (v Tref −v T ) to the target speed v Tref calculated by the position control compensation unit 28a, and f 2 · x and f 3 · v from the target speed v Tref. by subtracting the calculated velocity command value u T of the trolley 7. That is, the speed command value generation unit 28b calculates the speed command value u T according to the following equation (1).

= vTref+f・(vTref−v)−f・x−f・v ・・・式(1)
なお、vTrefは、vTref= H(s)・(xTref−x) である。
u T = v Tref + f 1 · (v Tref −v T ) −f 2 · x−f 3 · v ・ ・ ・ Equation (1)
Note that v Tref is v Tref = H (s) · (x Tref −x T ).

ここで、f、f、及びfは、フィードバック制御におけるゲイン係数である。このゲイン係数は、数学モデルで振れ止め制御を再現した制御シミュレーションモデルを求めることにより得ることができる。具体的には、制御シミュレーションモデルは、コンテナ3とトロリ7の運動を表した状態方程式のシステムモデルとクレーン本体部12の上記式(1)で表したフィードバック制御の式とを連成させたモデルである。上記状態方程式では、クレーン本体12におけるトロリ7の位置x、トロリ7の速度v、コンテナ3の振れ変位x及びその振れ速度vの4つの状態変数が用いられる。 Here, f 1 , f 2 , and f 3 are gain coefficients in the feedback control. This gain coefficient can be obtained by obtaining a control simulation model that reproduces steady rest control with a mathematical model. Specifically, the control simulation model is a model in which a system model of a state equation representing the movements of the container 3 and the trolley 7 and a feedback control equation expressed by the above equation (1) of the crane main body 12 are coupled. Is. In the above equation of state , four state variables are used: the position x T of the trolley 7 in the crane body 12, the speed v T of the trolley 7, the runout displacement x of the container 3, and the runout speed v thereof.

具体的には、上記状態方程式のシステムモデルは、トロリ7の速度v、トロリ7の位置x、コンテナ3の振れ速度v、及びコンテナ3の振れ変位xを状態ベクトルXで表したとき、下記式(2)で表すことができる。
dX/dt = A・X+bu ・・・ 式(2)
ここで、dX/dtは、状態ベクトルXの時間微分を表す。Aは、クレーン本体12のシステムモデルを表す行列であり、bは、このシステムモデルに入力される速度指令値uに係る係数を表すベクトルである。したがって、制御シミュレーションモデルは、上記式(1)及び(2)を連立させたモデルである。
連立させた制御シミュレーションモデルは下記式(3)で表される。
dX/dt = A’・X+b’vTref ・・・ 式(3)
ここで、A’は、フィードバック制御を含んだ制御シミュレーションモデルの行列であり、b’は、この制御シミュレーションに入力されるトロリ7の目標速度vTrefに係る係数を表すベクトルである。式(1)中のf、f、及びfは、行列A’に含まれる。この制御シミュレーションモデルを用いてシミュレーションを行うことにより、コンテナ3の振れのオーバシュートが小さく、迅速に減衰するように定めた制御パラメータに基づいて定めることができる。制御パラメータは、例えば、制御シミュレーションモデルにおける極の固有角振動数を定めるパラメータと、この固有角振動数における減衰の程度を表すパラメータ(減衰比)を含むことができる。この制御パラメータを用いて、f、f、及びfを表すことができる。したがって、f、f、及びfは、制御パラメータの値を設定することにより、コンテナ3の振れのオーバシュートが小さく、迅速に減衰するようなf、f、及びfの値を求めることができる。
Specifically, in the system model of the above state equation, when the velocity v T of the trolley 7, the position x T of the trolley 7, the runout velocity v of the container 3, and the runout displacement x of the container 3 are represented by the state vector X, It can be expressed by the following equation (2).
dX / dt = A ・ X + bu T・ ・ ・ Equation (2)
Here, dX / dt represents the time derivative of the state vector X. A is a matrix representing the system model of the crane body 12, b is a vector representing the coefficients according to the speed command value u T which is input to the system model. Therefore, the control simulation model is a model in which the above equations (1) and (2) are combined.
The simultaneous control simulation model is represented by the following equation (3).
dX / dt = A'・ X + b'v Tref・ ・ ・ Equation (3)
Here, A'is a matrix of a control simulation model including feedback control, and b'is a vector representing a coefficient related to the target velocity v Tref of the trolley 7 input to this control simulation. F 1 , f 2 , and f 3 in the formula (1) are included in the matrix A'. By performing the simulation using this control simulation model, it can be determined based on the control parameters defined so that the runout overshoot of the container 3 is small and is rapidly attenuated. The control parameter can include, for example, a parameter that determines the natural angular frequency of the pole in the control simulation model and a parameter (attenuation ratio) that indicates the degree of attenuation at the natural angular frequency. Using this control parameter can represent f 1, f 2, and f 3. Therefore, f 1 , f 2 , and f 3 are the values of f 1 , f 2 , and f 3 such that the overshoot of the runout of the container 3 is small and is rapidly attenuated by setting the value of the control parameter. Can be sought.

このような振れ止めの制御では、目標位置xTrefに0を入力すれば、トロリ7がコンテナ3の移送をせずに振れ止め制御を行うことができる。すなわち、コンテナ3の移送の前に、コンテナ3の振れ止め制御を行うことができる。
また、目標位置xTrefに0より大きい値を入力すれば、トロリ7は移送を行い、コンテナ3の移送中、コンテナ3に振れが生じないように、トロリ7の移送速度を制御することができる。
In such steady rest control, if 0 is input to the target position x Tref, the steady rest 7 can perform the steady rest control without transferring the container 3. That is, the steady rest control of the container 3 can be performed before the transfer of the container 3.
Further, if a value larger than 0 is input to the target position x Tref , the trolley 7 can be transferred, and the transfer speed of the trolley 7 can be controlled so that the container 3 does not swing during the transfer of the container 3. ..

図6は、上記制御シミュレーションモデルを用いてクレーン本体12におけるコンテナ3の振れ止めの抑制をシミュレーションした結果の一例を示す図である。この例では、目標位置xTrefに0を入力している。時刻Tでコンテナ3の振れが発生し、時刻Tでf、f、及びfを用いた振れ止め制御を開始している。時刻T〜Tでは、コンテナ3の振れが自由減衰している。なお、図6では、振れの波形を正負折り返して重ね書きしている。図6からわかるように、時刻T以降では、振れ角度φが急激に減少している。また、このシミュレーション結果は、実際のコンテナクレーンにおけるコンテナ3の振れ止め制御における挙動と略一致している。これより、本実施形態で用いるコンテナの振れ止め制御は適切であることがわかる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the result of simulating the suppression of the steady rest of the container 3 in the crane main body 12 using the control simulation model. In this example, 0 is input to the target position x Tref. Shake the container 3 occurs at time T 1, has started f 1, f 2, and steadying control using f 3 at time T 2. At times T 1 to T 2 , the runout of the container 3 is freely attenuated. In FIG. 6, the waveform of the runout is folded back and forth and overwritten. As can be seen from FIG. 6, the time T 2, after the shake angle φ is decreasing rapidly. Further, this simulation result is substantially in agreement with the behavior in the steady rest control of the container 3 in the actual container crane. From this, it can be seen that the steady rest control of the container used in the present embodiment is appropriate.

このように、本実施形態の振れ止めの制御は、コンテナ3の振れが小さくなるように、トロリ7の速度指令値uを駆動装置40に与える制御により、すなわち、トロリ7の位置xを変動させる制御により行われることが好ましい。
また、本実施形態のコンテナ3の振れ止めの制御は、トロリ7の速度v、コンテナ3のトロリ7に対する振れ変位x、トロリ7の位置x、及びコンテナ3のトロリ7に対する振れ速度vに応じて、トロリ7を駆動させる駆動装置40に与えるトロリ7の速度指令値uを変更することで行われることが、正確な振れの抑制を行う点で好ましい。
その際、トロリ7の位置xとトロリ7の目標位置xTrefの指令情報の差分に基づいて、トロリ7の速度指令値uは生成されることが、トロリ7の位置を正確に制御する点で好ましい。
As described above, the steady rest control of the present embodiment is controlled by giving the speed command value u T of the trolley 7 to the drive device 40 so that the runout of the container 3 becomes small, that is, the position x T of the trolley 7 is set. It is preferably performed by fluctuating control.
Further, the control of the steady rest of the container 3 of the present embodiment is controlled by the velocity v T of the trolley 7, the runout displacement x of the container 3 with respect to the trolley 7, the position x T of the trolley 7, and the runout speed v of the container 3 with respect to the trolley 7. Correspondingly, be done by changing the speed command value u T of the trolley 7 to be applied to the driving device 40 for driving the trolley 7 is preferable in terms of accurate deflection suppression.
At that time, the speed command value u T of the trolley 7 is generated based on the difference between the position x T of the trolley 7 and the command information of the target position x Tref of the trolley 7, which accurately controls the position of the trolley 7. Preferred in terms of points.

図7は、本実施形態で行うコンテナ3の振れ止めの制御による振れの挙動を模式的に説明する図である。
図7では、波形Aは振れ角度φを示し、波形Bは最大振れ角度φmaxの予測結果を示す。波形Aでは、時刻Tにおいて、コンテナ3の振れが発生している。この後、時刻Tに到達する前に、予測部24で最大振れ角度φmaxを予測し、時刻Tで振れ止めの制御が開始されている。しかし、時刻Tにおけるコンテナ3は振れ角度φが増大する状態にあるので、即座に振れは減衰せず、時刻Tで最大振れ角度となっている。そして、時刻Tで、振れが略0になっている。波形Bは、予測部24で予測される最大振れ角度φmaxの時系列波形である。このように、本実施形態では、予測部24では、コンテナ3の振れ角度φが最大振れ角度φmaxになる前に、最大振れ角度φmaxを迅速に予測することができ、この予測結果に応じてコンテナ3の振れを短時間に抑制することができる。
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the behavior of runout by controlling the steady rest of the container 3 performed in the present embodiment.
In FIG. 7, the waveform A shows the runout angle φ, and the waveform B shows the prediction result of the maximum runout angle φ max. In the waveform A, at time T 1, the deflection of the container 3 has occurred. After that, before reaching the time T 2 , the prediction unit 24 predicts the maximum runout angle φ max , and the steady rest control is started at the time T 2. However, since the container 3 at time T 2, it is in a state where shake angle φ increases, immediately shake unattenuated, has a maximum deflection angle at time T 3. Then, at time T 4, the shake is set to substantially zero. The waveform B is a time-series waveform having a maximum runout angle φ max predicted by the prediction unit 24. As described above, in the present embodiment, the prediction unit 24 can quickly predict the maximum runout angle φ max before the runout angle φ of the container 3 reaches the maximum runout angle φ max , and responds to this prediction result. Therefore, the runout of the container 3 can be suppressed in a short time.

以上、本発明の吊り荷の振れ止め方法及びクレーンについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 Although the method for restraining the suspended load and the crane of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and changes may be made without departing from the gist of the present invention. Of course it is good.

1 コンテナ船
2 岸壁
3 コンテナ
4 コンテナクレーン
5 前脚
6 後脚
7 トロリ
9 水平梁
9a ガーダ
9b ブーム
10 バックステー
11 レール
20 制御装置
22 情報取得部
24 予測部
26 判定部
28 振れ止め制御部
28a 位置制御補償部
28b 速度指令値生成部
40 駆動装置
1 Container ship 2 Quay 3 Container 4 Container crane 5 Front leg 6 Rear leg 7 Trolley 9 Horizontal beam 9a Girder 9b Boom 10 Backstay 11 Rail 20 Control device 22 Information acquisition unit 24 Prediction unit 26 Judgment unit 28 Steering control unit 28a Position control Compensation unit 28b Speed command value generation unit 40 Drive device

Claims (11)

クレーンにおける吊り荷の振れ止め方法であって、
トロリがロープで吊り荷を吊り上げたときに発生する前記吊り荷の振れによる前記吊り荷の位置の変動中、前記吊り荷の振れ角度あるいは前記吊り荷の振れ変位の計測情報と前記ロープのロープ長の情報を取得するステップと、
前記計測情報と前記ロープ長の情報の取得後、変動中の前記吊り荷が最初に前記吊り荷の最大振れ角度の位置に到達するタイミングの前に、前記吊り荷の前記計測情報と前記ロープ長の情報を用いて前記最大振れ角度を予測するステップと、
前記最大振れ角度の予測結果に応じて、前記吊り荷の振れ止めの要否を判定し、前記判定が振れ止め要の場合、前記振れを止める振れ止め制御を行うステップと、
を含み、
前記振れ止め制御では、前記トロリの現在の位置と前記トロリの目標位置の指令情報の差分に基づいて前記トロリの目標速度を生成し、生成した前記目標速度と前記トロリの現在の速度の差分に応じて定まる量、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ変位に応じて定まる量、及び前記吊り荷の前記トロリに対する振れ速度に応じて定まる量の合計を、生成した前記目標速度を変更する変更量として定めて、前記トロリを駆動させる駆動装置に与える前記トロリの速度の指令情報を変更する、ことを特徴とする吊り荷の振れ止め方法。
It is a steady rest method for suspended loads in a crane.
While the position of the suspended load fluctuates due to the swing of the suspended load generated when the trolley lifts the suspended load with a rope, the measurement information of the swing angle of the suspended load or the swing displacement of the suspended load and the rope length of the rope. Steps to get the information and
After acquiring the measurement information and the rope length information, the measurement information and the rope length of the suspended load are before the timing when the variable suspended load first reaches the position of the maximum swing angle of the suspended load. The step of predicting the maximum runout angle using the information of
According to the prediction result of the maximum runout angle, the necessity of the steady rest of the suspended load is determined, and when the determination is the steady rest, the step of performing the steady rest control to stop the runout, and
Including
In the steady rest control, the target speed of the trolley is generated based on the difference between the current position of the trolley and the command information of the target position of the trolley, and the difference between the generated target speed and the current speed of the trolley is used. The sum of the amount determined accordingly, the amount determined according to the runout displacement of the suspended load with respect to the trolley, and the amount determined according to the runout speed of the suspended load with respect to the trolley is used as a change amount for changing the generated target speed. A method for restraining a suspended load, which comprises changing the command information of the speed of the trolley, which is determined and given to a driving device for driving the trolley.
前記吊り荷の振れ止めの要否の判定は、前記吊り荷の移送中に行い、
前記振れ止め制御では、前記吊り荷の振れを小さくするために、前記目標速度と前記変更量の合計を前記吊り荷の移送中の前記トロリの速度の前記指令情報として設定する、請求項1に記載の吊り荷の振れ止め方法。
Judgment as to whether or not the suspension of the suspended load is necessary is performed during the transfer of the suspended load.
Wherein in steadying control, in order to reduce the deflection of the suspended load, it sets the sum of the change amount and the target speed as the command information of velocity of the trolley in the transfer of the suspended load, to claim 1 The method of restraining the suspended load described.
前記振れ角度をφ、前記吊り荷の振れ角速度をφ’、前記ロープのロープ長をl、及び、重力加速度をg、としたとき、前記最大振れ角度は、cos-1{cosφ−(l・φ’)2/(2g・l)}として求められる、請求項1または2に記載の吊り荷の振れ止め方法。 When the runout angle is φ, the runout angular velocity of the suspended load is φ', the rope length of the rope is l, and the gravitational acceleration is g, the maximum runout angle is cos -1 {cos φ- (l. The method for preventing a suspended load according to claim 1 or 2, which is obtained as φ') 2 / (2 g · l)}. 前記計測情報と前記ロープ長の情報の取得から前記振れ止め制御の開始までの時間は、
前記吊り荷の振れの周期の100分の1以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の吊り荷の振れ止め方法。
The time from the acquisition of the measurement information and the rope length information to the start of the steady rest control is
The method for preventing the suspension of the suspended load according to any one of claims 1 to 3, which is 1/100 or less of the swing cycle of the suspended load.
前記振れ止め制御は、前記タイミングの前に開始される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の吊り荷の振れ止め方法。 The steady rest method according to any one of claims 1 to 4, wherein the steady rest control is started before the timing. 前記振れ止め制御は、前記吊り荷の振れが小さくなるように、前記トロリの位置を変動させる制御により行われる、請求項1に記載の吊り荷の振れ止め方法。 The steady rest method according to claim 1, wherein the steady rest control is performed by controlling the position of the trolley so as to reduce the runout of the suspended load. 前記トロリの速度の指令情報をuTとし、前記トロリの現在の位置と目標位置の差分に基づいて定まる前記目標速度をvTrefとし、前記トロリの現在の速度をvTとし、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ変位をxとし、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ速度をvとしたとき、f1、f2、及びf3をゲイン係数として、
前記指令情報uTは、vTref + f1・(vTref−vT)−f2・x−f3・vに従って算出される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の吊り荷の振れ止め方法。
The command information of the speed of the trolley is u T , the target speed determined based on the difference between the current position and the target position of the trolley is v Tref , the current speed of the trolley is v T , and the suspended load is When the runout displacement with respect to the trolley is x and the runout velocity of the suspended load with respect to the trolley is v, f 1 , f 2 , and f 3 are set as gain coefficients.
The suspended load according to any one of claims 1 to 6, wherein the command information u T is calculated according to v Tref + f 1 · (v Tref −v T ) −f 2 · x−f 3 · v. How to stop the steady rest.
トロリ、吊り荷を吊り上げる前記トロリから延びるロープ、及び前記トロリの移送経路を形成するレール、を備えるクレーン本体部と、
前記吊り荷の吊り上げと前記トロリの移送を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
変動中の前記吊り荷の振れ角度あるいは前記吊り荷の振れ変位の計測情報と前記ロープのロープ長の情報を取得する情報取得部と、
前記計測情報と前記ロープ長の情報の取得後、前記吊り荷が最初に前記吊り荷の最大振れ角度の位置に到達するタイミングの前に、前記計測情報と前記ロープ長の情報を用いて前記最大振れ角度を予測する予測部と、
前記最大振れ角度の予測結果に応じて、前記吊り荷の振れ止めの要否を判定する判定部と、
前記判定が振れ止め要の場合、前記振れを止める振れ止め制御を行う振れ止め制御部と、
を含み、
前記振れ止め制御では、前記トロリの現在の位置と前記トロリの目標位置の指令情報の差分に基づいて前記トロリの目標速度を生成し、生成した前記目標速度と前記トロリの現在の速度の差分に応じて定まる量、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ変位に応じて定まる量、及び前記吊り荷の前記トロリに対する振れ速度に応じて定まる量の合計を、生成した前記目標速度を変更する変更量として定めて、前記トロリを駆動させる駆動装置に与える前記トロリの速度の指令情報を変更する、ことを特徴とするクレーン。
A crane main body including a trolley, a rope extending from the trolley for lifting a suspended load, and a rail forming a transfer path for the trolley.
A control device for controlling the lifting of the suspended load and the transfer of the trolley is provided.
The control device is
An information acquisition unit that acquires measurement information of the swing angle of the suspended load or the swing displacement of the suspended load during fluctuation and information on the rope length of the rope.
After acquiring the measurement information and the rope length information, and before the timing when the suspended load first reaches the position of the maximum swing angle of the suspended load, the maximum is used by using the measurement information and the rope length information. A predictor that predicts the runout angle and
A determination unit that determines the necessity of steady rest of the suspended load according to the prediction result of the maximum runout angle, and a determination unit.
When the determination requires steady rest, a steady rest control unit that performs steady rest control to stop the steady run and
Including
In the steady rest control, the target speed of the trolley is generated based on the difference between the current position of the trolley and the command information of the target position of the trolley, and the difference between the generated target speed and the current speed of the trolley is used. The sum of the amount determined accordingly, the amount determined according to the runout displacement of the suspended load with respect to the trolley, and the amount determined according to the runout speed of the suspended load with respect to the trolley is used as a change amount for changing the generated target speed. A crane characterized in that the command information of the speed of the trolley is determined and given to a driving device for driving the trolley.
前記判定部は、前記吊り荷の移送中に、前記吊り荷の振れ止めの要否を判定し、
前記振れ止め制御部は、前記判定が振れ止め要の場合、前記吊り荷の振れを小さくするために、前記目標速度と前記変更量の合計を前記吊り荷の移送中の前記トロリの速度の指令情報として設定することにより、前記振れ止め制御を行う、請求項8に記載のクレーン。
The determination unit determines the necessity of steady rest of the suspended load during the transfer of the suspended load .
When the determination is necessary to stop the steady load, the steady rest control unit sets the sum of the target speed and the change amount as a command of the speed of the trolley during the transfer of the suspended load in order to reduce the runout of the suspended load. The crane according to claim 8 , wherein the steady rest control is performed by setting it as information.
前記振れ止め制御部は、前記吊り荷の振れが小さくなるように、前記トロリの位置を変動させる制御を行う、請求項8に記載のクレーン The crane according to claim 8, wherein the steady rest control unit controls to change the position of the trolley so that the runout of the suspended load is reduced. 前記トロリの速度の指令情報をuTとし、前記トロリの現在の位置と目標位置の差分に基づいて定まる前記目標速度をvTrefとし、前記トロリの現在の速度をvTとし、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ変位をxとし、前記吊り荷の前記トロリに対する振れ速度をvとしたとき、f1、f2、及びf3をゲイン係数として、
前記指令情報uTは、vTref + f1・(vTref−vT)−f2・x−f3・vに従って算出される、請求項8〜10のいずれか1項に記載のクレーン。
The command information of the speed of the trolley is u T , the target speed determined based on the difference between the current position and the target position of the trolley is v Tref , the current speed of the trolley is v T , and the suspended load is When the runout displacement with respect to the trolley is x and the runout velocity of the suspended load with respect to the trolley is v, f 1 , f 2 , and f 3 are set as gain coefficients.
The crane according to any one of claims 8 to 10, wherein the command information u T is calculated according to v Tref + f 1 · (v Tref −v T ) −f 2 · x−f 3 · v.
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