JP7009693B1 - 同調機能付き共吊り連動クレーン - Google Patents
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Abstract
Description
また、巨大な重量物を搬送する場合には、巨大なクレーン1台で吊るよりも、2台のクレーンで吊る方が、建屋や基礎に掛かる荷重を各クレーンを介して広い範囲に分散することで、建屋や基礎を低コストにできる。
また、天井クレーンの場合、建屋天井を低くできたり建屋端部へのクレーンの寄りが良くなる。
そして、重量物の搬送を行わない場合は、各々のクレーン毎に分割して作業ができるので、作業効率が高い等の様々なメリットがある。
るため、高速運転中に連動するフックの荷重の分担率が変化してしまうとトルク不足になる危険性があり、共吊り連動運転時の軽負荷高速運転は採用しない場合が多かった。
具体的には、3個以上の複数のフックで共吊り連動を行うクレーンにおいて、前記複数のフックの巻上げモータの速度制御を、巻上げ時においては、モータ負荷が大きくなるとそれにつれて速度が遅くなり、モータ負荷が小さくなるとそれにつれて速度が速くなるように、巻下げ時においては、モータ負荷が大きくなるとそれにつれて速度が速くなり、モータ負荷が小さくなるとそれにつれて速度が遅くなるように、それぞれ制御することにより、巻上げ共吊り連動時においては、他のフックより荷重分担が大きなフックは他のフックより速度が遅くなり、他のフックより荷重分担が小さなフックは他のフックより速度が速くなるように、巻下げ共吊り連動時においては、他のフックより荷重分担が大きなフックは他のフックより速度が速くなり、他のフックより荷重分担が小さなフックは他のフックより速度が遅くなるように、それぞれ動作させるようにして、複数フックの共吊り連動時に複数のフックが互いに荷重を分担し合うようにすることを特徴とするものである。
すなわち、連動運転時の軽負高速運転を行うのに当たり、前記の制御により、各フック
の荷重分担が均等に制御されている。
この状況において、まず、各フックが各々定格速度まで加速させ、その時の各フックの巻上げモータが発生しているトルク値をサンプリングし増速可能な速度を他のクレーンに向けて発信する。そして、各クレーンが発信してきた各クレーンの増速可能な速度に自身のクレーンを含めて、そのうちから最も遅い速度をそのクレーンの増速可能な速度に設定し、各クレーンを高速運転する。この時、巻上げ時においてはモータ負荷が大きくなるにつれて速度が遅くなり、モータ負荷が小さくなるとそれにつれて速度が速くなり、巻下げ時においては、モータ負荷が大きくなるにつれて速度が速くなり、モータ負荷が小さくなるとそれにつれて速度が遅くなるように制御することにより各フック間の荷重分担率がトルクのサンプリング時から変わるのを防ぐことで、軽負荷高速運転中における負荷分担率の変化に伴うモータトルクの不足を防止する。
具体的には、第1のクレーンの第1のフックと隣接する第2のクレーンの第1のフックとで第1の天秤を共吊りし、第1のクレーンの第2のフックと隣接する第2のクレーンの第2のフックとで第2の天秤を共吊りし、第1の天秤と第2の天秤で第1の玉掛けワイヤロープを吊るし、第3のクレーンの第1のフックと隣接する第4のクレーンの第1のフックとで第3の天秤を共吊りし、第3のクレーンの第2のフックと隣接する第4のクレーンの第2のフックとで第4の天秤を共吊りし、第3の天秤と第4の天秤で第2の玉掛けワイヤロープを吊るし、第1の玉掛けワイヤロープと第2の玉掛けワイヤロープで長尺物の吊荷を吊り下げるようにすることができる。
これにより、建屋に掛かる荷重が分散できたり、巨大な製品がない時は、クレーンを分散して複数の作業ができるようになるので、クレーン作業効率が向上する。
さらに、3個以上のフックの共吊り連動時、モータトルクに余裕がある時は定格速度を超えて運転することができる。そして軽負荷高速運転中に負荷分担が変化しないようにできるので、何れのモータも過負荷になることなく軽負荷高速運転の効率化が図れる。
従来より、共吊り連動は、2個のフックにより行われてきた。
それが本実施例のように3個以上の数(本実施例では4個)のフックで吊り上げた場合において、例えば、巻上げ操作時に1個のフックの起動が遅れると、そのフックは荷重を分担しなくなり、逆に1個のフックの起動が速くなると4個のうちの他の2個のフックが荷重を分担しなくなる。
本発明は、このような3個以上のフックで吊り上げる場合に、負荷分担の同調を行うものである。
本実施例では、速度制御装置INVによるモータIMの制御により、荷重計LCが作動するようなフック間の荷重分担の不均衡状態になることを未然に防ぎ、フック間の荷重分担の同調を行う。
4台のクレーンを操作するために、連動用無線制御器TCXが1台あり、これに相応する連動操作用受信器RCXが各クレーンに設置され、クレーン運転士OPが連動用無線制御器TCXを操作すると、各クレーンで同じ信号を受信できるようになっている。
そして、各クレーンCR1~CR4には、各クレーン用に対比する各無線制御器TC1~TC4及び各操作受信器RC1~RC4が設置されている。
連動用無線制御器TCXは、どのクレーンを動かすか、何台のクレーンを動かすかを選択できるようになっており、連動用無線制御器TCXで選択されなかったクレーンは、各クレーンの無線制御器TC1~TC4と操作受信器RC1~RC4が操作権を確保することができ、連動運転から切り離し、単独でクレーンを動かすことができる。また、逆に各クレーンの無線制御器TC1~TC4と操作受信器RC1~RC4が操作権を確保しているクレーンについては、連動用無線制御器TCX及び動操作用受信器RCXで連動を選択できないように相互に操作権のインターロックが掛かっている。
そして、各クレーン間の通信には、各クレーン間通信送信器TM1~TM4及び各クレーン間通信受信器RM1~RM4が設けられており最低限のクレーン間の信号確認が行われている。
このシステムの特長としては、無線構成とすることで、連動運転にしたり、連動運転から離脱したりすることが、容易に行える特徴がある。
図2に記載の連動用無線制御器TCXにより連動の選択が行われ、運転指令、速度指令
を受けると、速度制御装置INV内部の速度制御系部分に速度指令値V*が発せられ、線形加速変換器LADを通り、加速時間或いは減速時間に沿ったその瞬時の速度目標値ω*が作られる。速度目標値ω*からパルスジェネレータPGで検出した実速度検出値ωを減算し速度偏差量を算出し、その速度偏差量を自動速度設定器ASRで比例制御PCに掛け、リミッタLMを通し上限をカットした値をトルク目標値T*としてモータの電流制御を行う。
これにより、図4に示すようにトルクが大きくなると速度が遅くなり、マイナス側にトルクが大きくなると速度が速くなる特性を得ることができる。
この図4に示す特性をクレーンの巻上げ動作に置き換えると、トルクがプラス側が巻上げを意味し、トルクがマイナス側が巻下げを意味する。
これにより、巻上げ共吊り連動時には、他のフックより荷重分担が大きなフックは他のフックより速度が遅くなり、他のフックより荷重分担が少ないクレーンは他のフックより速度が速くなるように、巻下げ共吊り連動時においては、他のフックより荷重分担が大きなフックは他のフックより速度が速くなり、他のフックより荷重分担が小さなフックは他のフックより速度が遅くなるように、それぞれ動作させることにより、複数フックの共吊り連動時に、これら複数のフックが互いに荷重を分担し合うように動作する。
例えば、巻上げ装置の容量が2倍の装置と共吊り連動する場合、その速度制御装置の図4の傾きを半分にすれば、その巻上げ装置の負荷分担を2倍にすることができる。
これにより、他のフックより速くブレーキの解放をしてしまったフックは、トルクのリミッタ値(通常は150%)に達しゼロ速度で停止する。
そして、その他のフックもブレーキが開き、巻上げトルクが発生しだすと、最初にブレーキを解放したフックの荷重分担が下がりだし、巻上げ速度を発生し、他のフックと低速で負荷を均等に分担するようになる。そして、その負荷が均等に分担するまでの時間(予め設定した時間)を経過すると加速ACに移行する。
このように起動時にゼロ速度から低速の範囲で負荷分担を同調させてから加速ACに移行することで、回転部の慣性力等が発生することを防ぎ、図3の速度制御系に組み込まれたリミッタLM(通常150%)により、モータが発生するトルクはリミッタLM(通常
150%)以下のトルクに抑制し、起動タイミングのズレにより、トルクのリミッタLM値を超える負荷が掛かるのを防ぎ、起動タイミングのズレによる巻上げ装置等の機械的損傷を防止することができる。
一方、巻下げ時には、図5(3)の特性とし、ブレーキが先に解放したものが少し動いた状態で負荷分担がなくなってしまい、トルクゼロの速度ゼロの状態で停止状態になる。そして他のフックのブレーキが解放していった時に負荷分担が均等化し低速の速度が同調をする。そして、図5(1)の巻下げ起動合わせSDの予め設定された時間を経過した後に加速ACする。
これにより、巻上げ時と同様に巻下げ時の起動タイミングのズレに対しても、モータが発生するトルクのリミッタLM(通常150%)の範囲以下のトルクに抑えることができるので巻上げ装置等の機械的損傷を防止することができる。
これに対して、3フック以上の同調を行う本発明の同調機能付き共吊り連動クレーンにおいては、高速で制御ループを回さないと負荷分担の同調が崩れてしまうので、速度指令値V*や線形加速変換器LADで調節するのではなく、線形加速変換器LADを通過した後の速度目標値ω*に対し、逐次負荷変動により変化して入力されるパルスジェネレータPGの実速度検出値ωとの速度偏差量を自動速度設定器ASRの高速の演算ループで行うので、高速で補正が掛かると同時にインチング時や線形加速時に生じるズレも逐次補正がなされることとなる。
定格速度を超えるとモータの出力トルクが低下するので、負荷トルクTと速度Vの関係は式(1)により2乗低減で抑えるようにしている。
V=(1/T)1/2 ・・・式(1)
位置や速度の同調をする従来の同調では、定格速度を超えた運転をしている時に、負荷分担が変わると片側のモータが過負荷になるリスクがあったが、本発明の同調機能付き共吊り連動クレーンでは、負荷分担が等しくなるように同調制御を行うので、前記のようなリスクがなく、定格速度を超えて安全に動作させることができる。
ただし、各クレーンで速度を増速するのに当たり、各々のクレーンが式(1)の計算結果に基づき速度Vを決定すると、負荷トルクTの検出誤差などの影響で各クレーンの速度Vの値がばらばらになってしまう。また、全クレーンの軽負荷高速の速度を統一するため、式(1)の演算結果をそのままクレーン間で通信すると、通信データ量が増えるので、図6に示すように、T1~T5に対するVH1~VH5に段階的に区切り、VH1~VH5の何れの軽負荷高速の速度が出せるか、或いは出せないかを算出する。
まず、巻上げUP或いは巻下げDWを行うと、図5に示すように、加速ACを行い、定格速度に到達したところで負荷トルク検出HCの時間、モータ出力トルクのサンプリングを行う。各クレーンがそのサンプリングしたトルクから図6により軽負荷高速VH1~VH5を算出し、その結果を図2に示す各クレーン間通信送信器TM1~TM4により送信する。
ここで、定格速度で加速ACを止めてモータ出力トルクのサンプリングを行うのは、速度が速いほどモータトルクの検出精度が高いことと、加速中より定速運転中の方がモータトルクの検出精度が高いことと、低速で加速を止めるより、より速い速度で加速を止める方が搬送時間に対する負荷トルク検出HCの時間が与える影響が少ないためである。
各クレーンは、各クレーン間通信受信器RM1~RM4により軽負荷高速VH1~VH
5の受信結果を受け取ると、自身のクレーンの軽負荷高速VH1~VH5を含めて、それらの結果の中から最も速度の低くかった結果を各クレーンが巻上げの速度制御装置INVの速度指令値V*に書き込み、図5に示す軽負荷高速度VHXまで増速する。この処理は、各クレーンが独立して行うが、同じデータを基に行うので全クレーンとも同じ結果が導き出される。
この時、定格速度から軽負荷高速度VHXへの加速AC移行する各クレーンのタイミングは、各クレーンが各クレーン間通信受信器RM1~RM4により軽負荷高速VH1~VH5の受信結果を受け取り、それにシーケンサPLCの演算時間が加わったタイミングで、すべてのクレーンがほぼ同時に同じ軽負荷高速度VHXへの加速が行われるが、僅かにタイミングがズレる。この僅かなタイミングのズレは速度差として出るので、それが負荷トルク変動として表れ、図3に示す速度目標値ω*と実速度検出値ωの偏差量として表れ自動速度設定器ASRの比例制御PCの制御により吸収され、各クレーンのトルク分担の均衡が保たれる。
具体的には、1号クレーンCR1と2号クレーンCR2については、11号フックH11と12号フックH12の位置ズレは1号天秤BL1が機械的に解消し、21号フックH21と22号フックH22の位置ズレは2号天秤BL2が機械的に解消する。
また、3号クレーンCR3と4号クレーンCR4については、31号フックH31と41号フックH41の位置ズレは3号天秤BL3が機械的に解消し、32号フックH32と42号フックH42の位置ズレは4号天秤BL4が機械的に解消する。
そして、1号クレーンCR1と2号クレーンCR2のグループと、3号クレーンCR3と4号クレーンCR4のグループと間の位置ズレは、1号天秤BL1と2号天秤BL2で吊られた玉掛けワイヤ1 SL1と、3号天秤BL3と4号天秤BL4で吊られた玉掛けワイヤ2 SL2とにより吊られた吊荷W自身が天秤となり解消するものとなる。
これにより、連動用無線制御器TCXの運転信号を各クレーン搭載の連動操作用受信器RCXのクレーン間での受信ズレや、各クレーン間通信の送受信器のクレーン間での受信ズレ等に基づくクレーン間のズレ要因を機械的に解消することができる。
また、多くの台数のクレーンで吊ることにより、1台のクレーンの寸法が小さくなり、建屋も天井が小さくできたり、クレーンのフックが建屋の端に寄れるようになる。また、吊荷が大きな集合体になる前は小さい物体から組み上げられていくので、最終組み上げ前の小さいブロックの時には、クレーンを分割して作業ができ、図7及び図8の実施例では、4か所に分散して作業ができるので、作業効率が高くできる。
また、本発明の同調機能付き共吊り連動クレーンは、2台のクレーンの場合でも、3台のクレーンの場合でも、4台でも、或いはそれ以上の台数でも、同様にクレーン台数を足しながらそれぞれが負荷分担の同調をすることが可能となるので、作業の進行状態に伴い重量が増加していく吊荷を、順次クレーンの台数を増やしながら効率よく作業を進めることができる。
CR2 2号クレーン
CR3 3号クレーン
CR4 4号クレーン
H11 11号フック
H12 12号フック
H21 21号フック
H22 22号フック
H31 31号フック
H32 32号フック
H41 41号フック
H42 42号フック
W 吊荷
WR ワイヤロープ
DR ワイヤドラム
LC 荷重計
GR 減速機
BR ブレーキ
IM モータ
INV 速度制御装置
PG パルスジェネレータ
PLC シーケンサ
OP クレーン運転士
TCX 連動用無線制御器
TC1 1号無線制御器
TC2 2号無線制御器
TC3 3号無線制御器
TC4 4号無線制御器
RCX 連動操作用受信器
RC1 1号操作受信器
RC2 2号操作受信器
RC3 3号操作受信器
RC4 4号操作受信器
TM1 1号クレーン間通信送信器
TM2 2号クレーン間通信送信器
TM3 3号クレーン間通信送信器
TM4 4号クレーン間通信送信器
RM1 1号クレーン間通信受信器
RM2 2号クレーン間通信受信器
RM3 3号クレーン間通信受信器
RM4 4号クレーン間通信受信器
V* 速度指令値
LAD 線形加速変換器
ω* 速度目標値
ω 実速度検出値
ASR 自動速度設定器
PC 比例制御
LM リミッタ
T* トルク目標値
T 負荷トルク
BRA ブレーキ開閉
BRC ブレーキ閉
BRO ブレーキ開
SU 巻上げ起動合わせ
SD 巻下げ起動合わせ
UP 巻上げ
DW 巻下げ
AC 加速
DC 減速
HC 負荷トルク検出
VHX 軽負荷高速度
V 速度
T1 トルク値1(25%)
T2 トルク値2(35%)
T3 トルク値3(45%)
T4 トルク値4(60%)
T5 トルク値5(75%)
VH1 軽負荷高速1(200%)
VH2 軽負荷高速2(169%)
VH3 軽負荷高速3(149%)
VH4 軽負荷高速4(129%)
VH5 軽負荷高速5(115%)
DR11 1号ワイヤドラム1
DR12 1号ワイヤドラム2
DR21 2号ワイヤドラム1
DR22 2号ワイヤドラム2
DR31 3号ワイヤドラム1
DR32 3号ワイヤドラム2
DR41 4号ワイヤドラム1
DR42 4号ワイヤドラム2
BL1 1号天秤
BL2 2号天秤
BL3 3号天秤
BL4 4号天秤
SL1 玉掛けワイヤ1
SL2 玉掛けワイヤ2
SL3 玉掛けワイヤ3
SL4 玉掛けワイヤ4
Claims (4)
- 3個以上の複数のフックで共吊り連動を行うクレーンにおいて、
前記複数のフックの巻上げモータの速度制御を、巻上げ時においては、モータ負荷が大きくなるとそれにつれて速度が遅くなり、モータ負荷が小さくなるとそれにつれて速度が速くなるように、巻下げ時においては、モータ負荷が大きくなるとそれにつれて速度が速くなり、モータ負荷が小さくなるとそれにつれて速度が遅くなるように、それぞれ制御することにより、
巻上げ共吊り連動時においては、他のフックより荷重分担が大きなフックは他のフックより速度が遅くなり、他のフックより荷重分担が小さなフックは他のフックより速度が速くなるように、巻下げ共吊り連動時においては、他のフックより荷重分担が大きなフックは他のフックより速度が速くなり、他のフックより荷重分担が小さなフックは他のフックより速度が遅くなるように、それぞれ動作させるようにして、
複数のフックの共吊り連動時に複数のフックが互いに荷重を分担し合うようにし、
かつ、前記複数のフックの巻上げ制御装置の設定を、複数のフックの巻上げ装置の容量が等容量の場合は、モータ負荷に対する速度の変化率を同一にし、複数のフックの巻上げ装置の容量が異なる場合は、各フックの巻上げ装置の容量の大きさの比に応じて、モータ負荷に対する速度の変化率を小さく設定することにより、各フックの巻上げ装置の容量に対する負荷分担が均等になるように制御を行うようにする
ことを特徴とする同調機能付き共吊り連動クレーン。 - 前記巻上げ共吊り連動時又は巻下げ共吊り連動時に、モータ始動時の出力速度特性を、巻上げ時においては、過負荷状態では速度が出ない特性とし、負荷が下がると低速が出る特性とし、巻下げ時においては、負荷がゼロの時には速度が出ない特性とし、負荷が掛かると低速が出る特性とし、ブレーキ解放後のすべてのフックの負荷分担の連動が取れる時間を待ってから加速をするようにしたことを特徴とする請求項1に記載の同調機能付き共吊り連動クレーン。
- 前記巻上げ共吊り連動時又は巻下げ共吊り連動時に、各々のクレーンを定格速度まで一旦加速し、定格速度での負荷トルクにより出力可能な軽負荷高速の速度を各々のクレーンで算出し、該速度を共吊り連動を行う他のクレーンに送信し合い、各々のクレーンから送信された軽負荷高速の速度を受信し、それに自身のクレーンの軽負荷高速の速度を含めた中で最も遅い速度を速度指令値として高速運転をさせるに当たり、軽負荷高速運転を行う
際に、巻上げ時においては、モータ負荷が大きくなるにつれて速度が遅くなり、モータ負荷が小さくなるとそれにつれて速度が速くなるように、巻下げ時においては、モータ負荷が大きくなるにつれて速度が速くなり、モータ負荷が小さくなるとそれにつれて速度が遅くなるように、それぞれ制御することにより、軽負荷高速運転中に負荷分担がズレないようにする機能を有するようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載の同調機能付き共吊り連動クレーン。 - 第1のクレーンの第1のフックと隣接する第2のクレーンの第1のフックとで第1の天秤を共吊りし、第1のクレーンの第2のフックと隣接する第2のクレーンの第2のフックとで第2の天秤を共吊りし、第1の天秤と第2の天秤で第1の玉掛けワイヤロープを吊るし、第3のクレーンの第1のフックと隣接する第4のクレーンの第1のフックとで第3の天秤を共吊りし、第3のクレーンの第2のフックと隣接する第4のクレーンの第2のフックとで第4の天秤を共吊りし、第3の天秤と第4の天秤で第2の玉掛けワイヤロープを吊るし、第1の玉掛けワイヤロープと第2の玉掛けワイヤロープで長尺物の吊荷を吊り下げるようにしたことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の同調機能付き共吊り連動クレーン。
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