JP7429529B2

JP7429529B2 - Swing control device

Info

Publication number: JP7429529B2
Application number: JP2019225537A
Authority: JP
Inventors: 真輔神田; 桂吾渡辺; 遼太味野; 流星吉良
Original assignee: Okayama University NUC; Tadano Ltd
Current assignee: Okayama University NUC; Tadano Ltd
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2039-12-13
Also published as: JP2024023797A; JP2021095225A

Description

本発明は、揚重機の揺動制御装置に関する。 The present invention relates to a swing control device for a lifting machine.

従来より、代表的な揚重機であるクレーンが知られている（特許文献１参照）。かかるクレーンは、主に走行体と旋回体で構成されている。走行体は、複数の車輪を備え、自走可能としている。旋回体は、ブームのほかにワイヤロープとフックを備え、荷物を吊り下げた状態でこれを搬送可能としている。 BACKGROUND ART Cranes, which are typical lifting machines, have been known for some time (see Patent Document 1). Such a crane is mainly composed of a traveling body and a revolving body. The running body is equipped with a plurality of wheels and is capable of self-propelled. In addition to the boom, the revolving body is equipped with wire ropes and hooks, allowing it to transport suspended cargo.

ところで、フックに荷物を吊り下げた状態でこれを搬送する場合、風などの外乱によって荷物が揺動（回転運動や振子運動を指す）してしまうことがある。そのため、揺動が大きいときには、揺動が収まるまで揚重作業を停止せざるを得ず、作業効率が低下するという問題があった。また、荷物が長尺体であるときには、荷物がブームや周囲の建築物に衝突するおそれが生じるので、荷物に括り付けたロープを作業者が引張って方向を調節しなければならず、更に作業効率が低下するという問題があった。 By the way, when transporting a load suspended from a hook, the load may swing (referring to rotational motion or pendulum motion) due to external disturbances such as wind. Therefore, when the shaking is large, the lifting operation has to be stopped until the shaking stops, resulting in a problem that work efficiency is reduced. In addition, when the load is long, there is a risk that the load will collide with the boom or surrounding buildings, so the worker must pull the rope tied to the load to adjust the direction. There was a problem that efficiency decreased.

特許第６５５１６３８号公報Patent No. 6551638

荷物の揺動運動を制御でき、荷物を安定させた状態で搬送することが可能となる揚重機の揺動制御装置を提供する。 To provide a swing control device for a lifting machine that can control the swing motion of a load and transport the load in a stable state.

第一の発明は、
ワイヤロープに吊られるフックと、
前記ワイヤロープを垂下するブームとを備え、
前記フックに荷物を吊り下げた状態で当該荷物を搬送する揚重機の揺動制御装置であって、
前記フックに取り付けられる複数の推力部と、
前記フック或いは当該フックに吊り下げられた荷物の揺動運動を認識できる制御部と、を備え、
前記制御部がそれぞれの前記推力部の出力調整を行うことで前記フック或いは当該フックに吊り下げられた荷物の揺動運動を制御し、
前記推力部は前記フックのブロック部分に固定されて、前記ブロック部分に回転自在に支持されるプロペラを有しており、
前記プロペラの回転軸方向は、前記ワイヤロープが延びる方向と側面視において直交しており、
前記制御部が前記ブームの撓み量を算出するものとし、
前記荷物を地切する際には、前記制御部がそれぞれの前記推力部の出力調整を行うことで前記ブームの撓みが大きくなって変位する方向に対して等しい方向に前記フックを移動させる、としたものである。 The first invention is
A hook hung from a wire rope ,
a boom that hangs the wire rope ;
A swing control device for a lifting machine that transports a load with the load suspended from the hook,
a plurality of thrust parts attached to the hook;
a control unit capable of recognizing the rocking motion of the hook or the load suspended on the hook,
The control unit controls the swinging movement of the hook or the load suspended from the hook by adjusting the output of each of the thrust units,
The thrust unit has a propeller fixed to a block portion of the hook and rotatably supported by the block portion,
The direction of the rotation axis of the propeller is perpendicular to the direction in which the wire rope extends in side view,
The control unit calculates the amount of deflection of the boom,
When the load is grounded, the control unit adjusts the output of each of the thrust units to increase the deflection of the boom and move the hook in a direction equal to the direction in which the boom is displaced; That is.

第二の発明は、第一の発明に係る揺動制御装置において、
前記制御部が前記フック或いは当該フックに吊り下げられた荷物の回転運動を認識し、
前記制御部がそれぞれの前記推力部の出力調整を行うことで前記フック或いは当該フックに吊り下げられた荷物の回転運動を制御する、としたものである。 A second invention is a swing control device according to the first invention, comprising:
The control unit recognizes the rotational movement of the hook or the luggage suspended from the hook,
The control unit controls the rotational movement of the hook or the load suspended from the hook by adjusting the output of each of the thrust units.

第三の発明は、第二の発明に係る揺動制御装置において、
前記制御部が前記フック或いは当該フックに吊り下げられた荷物の回転運動による慣性モーメントを算出し、
前記制御部がそれぞれの前記推力部の出力調整を行うことで前記慣性モーメントに応じた推力を発生させる、としたものである。 A third invention is a swing control device according to the second invention,
The control unit calculates the moment of inertia due to rotational movement of the hook or the load suspended from the hook,
The control unit adjusts the output of each of the thrust units to generate thrust according to the moment of inertia.

第四の発明は、第一の発明に係る揺動制御装置において、
前記制御部が前記フック或いは当該フックに吊り下げられた荷物の振子運動を認識し、
前記制御部がそれぞれの前記推力部の出力調整を行うことで前記フック或いは当該フックに吊り下げられた荷物の振子運動を制御する、としたものである。 A fourth invention is a swing control device according to the first invention, comprising:
The control unit recognizes the pendulum movement of the hook or the load suspended from the hook,
The control unit controls the pendulum movement of the hook or the load suspended from the hook by adjusting the output of each of the thrust units.

第五の発明は、第四の発明に係る揺動制御装置において、
前記制御部が前記フック或いは当該フックに吊り下げられた荷物の振子運動による慣性力を算出し、
前記制御部がそれぞれの前記推力部の出力調整を行うことで前記慣性力に応じた推力を発生させる、としたものである。 A fifth invention is a swing control device according to the fourth invention,
the control unit calculates the inertia force due to the pendulum movement of the hook or the load suspended on the hook;
The control section adjusts the output of each of the thrust sections, thereby generating thrust according to the inertial force.

第六の発明は、第一から第五の発明に係る揺動制御装置において、
前記フックを中心に計四つの前記推力部が等しい位相で取り付けられており、
前記フックを挟み込むように対をなす第一の前記推力部と第三の前記推力部が互いに反対方向に推力を発生させ、
前記フックを挟み込むように対をなす第二の前記推力部と第四の前記推力部が互いに反対方向に推力を発生させ、
更に第一及び第三の前記推力部による推力と第二及び第四の前記推力部による推力が互いに反対方向に回転力を発生させるものとし、
前記フックに対して並進力と回転力を付与する際には、計四つの前記推力部のうちの最大三つの推力を利用する、としたものである。 A sixth invention is a swing control device according to the first to fifth inventions, including:
A total of four thrust parts are attached in equal phase around the hook,
The first thrust part and the third thrust part forming a pair so as to sandwich the hook generate thrust in mutually opposite directions,
The second thrust part and the fourth thrust part forming a pair so as to sandwich the hook generate thrust in mutually opposite directions,
Further, the thrust by the first and third thrust parts and the thrust by the second and fourth thrust parts generate rotational forces in mutually opposite directions,
When applying translational force and rotational force to the hook, thrusts from a maximum of three of the four thrust sections are used.

第一の発明に係る揺動制御装置は、ワイヤロープに吊られるフックと、前記ワイヤロープを垂下するブームとを備え、前記フックに荷物を吊り下げた状態で当該荷物を搬送する揚重機の揺動制御装置であって、前記フックに取り付けられる複数の推力部と、前記フック或いは当該フックに吊り下げられた荷物の揺動運動を認識できる制御部と、を備えている。そして、制御部がそれぞれの推力部の出力調整を行うことでフック或いはフックに吊り下げられた荷物の揺動運動を制御する。さらに、前記推力部は前記フックのブロック部分に固定されて、前記ブロック部分に回転自在に支持されるプロペラを有しており、前記プロペラの回転軸方向は、前記ワイヤロープが延びる方向と側面視において直交している。また、前記制御部が前記ブームの撓み量を算出するものとし、前記荷物を地切する際には、前記制御部がそれぞれの前記推力部の出力調整を行うことで前記ブームの撓みが大きくなって変位する方向に対して等しい方向に前記フックを移動させる。かかる揺動制御装置によれば、荷物の揺動運動を制御でき、荷物を安定させた状態で搬送することが可能となる。また、フックに荷物が吊り下げられていない状態であるときは、フックの揺動運動を制御できる。さらに、ブームに撓みが生じることに起因した荷物の振子運動を制御できる。 A swing control device according to a first aspect of the present invention includes a hook suspended from a wire rope and a boom hanging from the wire rope, and includes a swing control device for a lifting machine that transports a load with the load suspended from the hook. The motion control device includes a plurality of thrust units attached to the hook, and a control unit that can recognize the swinging movement of the hook or the load suspended from the hook. The control section adjusts the output of each thrust section to control the swinging movement of the hook or the load suspended from the hook. Furthermore, the thrust part has a propeller that is fixed to a block portion of the hook and rotatably supported by the block portion, and the rotational axis direction of the propeller is the same as the direction in which the wire rope extends when viewed from the side. They are orthogonal at . Further, the control unit calculates the amount of deflection of the boom, and when the cargo is grounded, the control unit adjusts the output of each of the thrust units so that the deflection of the boom increases. The hook is moved in a direction equal to the direction in which the hook is displaced. According to such a swing control device, it is possible to control the swing motion of the cargo, and it is possible to transport the cargo in a stable state. Further, when no cargo is suspended from the hook, the swinging movement of the hook can be controlled. Furthermore, it is possible to control the pendulum movement of the load caused by the deflection of the boom.

第二の発明に係る揺動制御装置は、制御部がフック或いはフックに吊り下げられた荷物の回転運動を認識する。そして、制御部がそれぞれの推力部の出力調整を行うことでフック或いはフックに吊り下げられた荷物の回転運動を制御する。かかる揺動制御装置によれば、荷物の回転運動を制御でき、荷物を安定させた状態で搬送することが可能となる。また、フックに荷物が吊り下げられていない状態であるときは、フックの回転運動を制御できる。 In the swing control device according to the second invention, the control unit recognizes the rotational movement of the hook or the load suspended from the hook. Then, the control unit controls the rotational movement of the hook or the load suspended from the hook by adjusting the output of each thrust unit. According to such a swing control device, it is possible to control the rotational movement of the load and to transport the load in a stable state. Furthermore, when no cargo is suspended from the hook, the rotational movement of the hook can be controlled.

第三の発明に係る揺動制御装置は、制御部がフック或いはフックに吊り下げられた荷物の回転運動による慣性モーメントを算出する。そして、制御部がそれぞれの推力部の出力調整を行うことで慣性モーメントに応じた推力を発生させる。かかる揺動制御装置によれば、荷物の回転運動を素早くかつ正確に制御でき、荷物を安定させた状態で搬送することが可能となる。また、フックに荷物が吊り下げられていない状態であるときは、フックの回転運動を素早くかつ正確に制御できる。 In the swing control device according to the third aspect of the invention, the control section calculates the moment of inertia due to the rotational movement of the hook or the load suspended from the hook. Then, the control section adjusts the output of each thrust section to generate thrust according to the moment of inertia. According to such a swing control device, the rotational movement of the load can be controlled quickly and accurately, and the load can be transported in a stable state. Furthermore, when no cargo is suspended from the hook, the rotational movement of the hook can be controlled quickly and accurately.

第四の発明に係る揺動制御装置は、制御部がフック或いはフックに吊り下げられた荷物の振子運動を認識する。そして、制御部がそれぞれの推力部の出力調整を行うことでフック或いはフックに吊り下げられた荷物の振子運動を制御する。かかる揺動制御装置によれば、荷物の振子運動を制御でき、荷物を安定させた状態で搬送することが可能となる。また、フックに荷物が吊り下げられていない状態であるときは、フックの振子運動を制御できる。 In the swing control device according to the fourth aspect of the invention, the control section recognizes the pendulum motion of the hook or the baggage suspended from the hook. The control section controls the pendulum motion of the hook or the load suspended from the hook by adjusting the output of each thrust section. According to such a swing control device, it is possible to control the pendulum motion of the load, and it is possible to transport the load in a stable state. Furthermore, when no cargo is suspended from the hook, the pendulum movement of the hook can be controlled.

第五の発明に係る揺動制御装置は、制御部がフック或いはフックに吊り下げられた荷物の振子運動による慣性力を算出する。そして、制御部がそれぞれの推力部の出力調整を行うことで慣性力に応じた推力を発生させる。かかる揺動制御装置によれば、荷物の振子運動を素早くかつ正確に制御でき、荷物を安定させた状態で搬送することが可能となる。また、フックに荷物が吊り下げられていない状態であるときは、フックの振子運動を素早くかつ正確に制御できる。 In the swing control device according to the fifth aspect of the invention, the control unit calculates the inertia force due to the pendulum movement of the hook or the load suspended from the hook. Then, the control section adjusts the output of each thrust section to generate thrust according to the inertial force. According to such a swing control device, the pendulum movement of the load can be controlled quickly and accurately, and the load can be transported in a stable state. Furthermore, when no cargo is suspended from the hook, the pendulum movement of the hook can be controlled quickly and accurately.

第六の発明に係る揺動制御装置は、フックを中心に計四つの推力部が等しい位相で取り付けられており、フックを挟み込むように対をなす第一の推力部と第三の推力部が互いに反対方向に推力を発生させ、フックを挟み込むように対をなす第二の推力部と第四の推力部が互いに反対方向に推力を発生させ、更に第一及び第三の推力部による推力と第二及び第四の推力部による推力が互いに反対方向に回転力を発生させるものとしている。そして、フックに対して並進力と回転力を付与する際には、計四つの前記推力部のうちの最大三つの推力を利用する。かかる揺動制御装置によれば、最小限の電力消費によって揺動運動（回転運動・振子運動）を制御できる。 In the rocking control device according to the sixth aspect of the invention, a total of four thrust sections are attached with the same phase around the hook, and the first thrust section and the third thrust section are paired so as to sandwich the hook. The second thrust section and the fourth thrust section, which are paired so as to sandwich the hook, generate thrust in opposite directions to each other, and further, the thrust by the first and third thrust sections and The thrusts by the second and fourth thrust sections generate rotational forces in mutually opposite directions. When applying translational force and rotational force to the hook, the thrusts of a maximum of three of the four thrust sections are utilized. According to such a rocking control device, rocking motion (rotary motion/pendulum motion) can be controlled with minimum power consumption.

クレーンを示す図。Diagram showing a crane. 揺動制御装置を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a swing control device. 揺動制御装置の制御システムを示す図。FIG. 3 is a diagram showing a control system of the swing control device. 荷物の回転運動を制御するための機能を示す図。The figure which shows the function for controlling the rotational movement of luggage. 荷物の振子運動を制御するための機能を示す図。The figure which shows the function for controlling the pendulum movement of luggage. 荷物の地切後における荷物の振子運動を制御するための機能を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a function for controlling the pendulum movement of the load after the load has been lifted off the ground. フックに対して並進力のみを付与する状況を示す図。The figure which shows the situation where only a translational force is applied to a hook. フックに対して回転力のみを付与する状況を示す図。A diagram showing a situation in which only rotational force is applied to the hook. フックに対して並進力と回転力を付与する状況を示す図。The figure which shows the situation which applies translational force and rotational force to a hook. 他の実施形態に係る揺動制御装置を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a swing control device according to another embodiment.

本願に開示する技術的思想は、代表的な揚重機であるクレーンのほか、他の揚重機にも適用できる。 The technical idea disclosed in this application can be applied not only to cranes, which are typical lifting machines, but also to other lifting machines.

まず、図１を用いて、クレーン１について説明する。 First, the crane 1 will be explained using FIG. 1.

クレーン１は、主に走行体２と旋回体３で構成されている。 The crane 1 mainly includes a traveling body 2 and a revolving body 3.

走行体２は、左右一対の前輪２１と後輪２２を備えている。また、走行体２は、荷物Ｌの揚重作業を行う際に接地させて安定を図るアウトリガ２３を備えている。なお、走行体２は、アクチュエータによって、その上部に支持する旋回体３を旋回自在としている。 The traveling body 2 includes a pair of left and right front wheels 21 and a rear wheel 22. Further, the traveling body 2 includes an outrigger 23 that is grounded to stabilize the load L when lifting the load L. Note that the traveling body 2 allows a rotating body 3 supported on an upper part of the traveling body 2 to freely rotate using an actuator.

旋回体３は、その後部から前方へ突き出すようにブーム３１を備えている。そのため、ブーム３１は、アクチュエータによって旋回自在となっている（矢印Ａ参照）。また、ブーム３１は、アクチュエータによって伸縮自在となっている（矢印Ｂ参照）。更に、ブーム３１は、アクチュエータによって起伏自在となっている（矢印Ｃ参照）。 The revolving body 3 is provided with a boom 31 that protrudes forward from the rear thereof. Therefore, the boom 31 is rotatable by an actuator (see arrow A). Moreover, the boom 31 is extendable and retractable by an actuator (see arrow B). Furthermore, the boom 31 can be raised and lowered by an actuator (see arrow C).

加えて、ブーム３１には、ワイヤロープ３２が架け渡されている。ブーム３１の先端部分から垂下するワイヤロープ３２には、フック３３が取り付けられている。また、ブーム３１の基端側近傍には、ウインチ３４が配置されている。ウインチ３４は、油圧モーターと一体的に構成されており、ワイヤロープ３２の巻き入れ及び巻き出しを可能としている。そのため、フック３３は、昇降自在となっている（矢印Ｄ参照）。なお、旋回体３は、ブーム３１の側方にキャビン３５を備えており、このキャビン３５の内部に制御部３６を収容している。 In addition, a wire rope 32 is strung around the boom 31. A hook 33 is attached to a wire rope 32 that hangs down from the tip of the boom 31. Further, a winch 34 is arranged near the base end side of the boom 31. The winch 34 is configured integrally with a hydraulic motor, and allows the wire rope 32 to be wound in and taken out. Therefore, the hook 33 is movable up and down (see arrow D). Note that the revolving body 3 includes a cabin 35 on the side of the boom 31, and a control unit 36 is housed inside the cabin 35.

次に、図２を用いて、揺動制御装置４について説明する。 Next, the swing control device 4 will be explained using FIG. 2.

揺動制御装置４は、枠体部５と推力部６と制御部７を備えている。揺動制御装置４は、推力部６を四つ備えているため、それぞれを第一推力部６１、第二推力部６２、第三推力部６３、第四推力部６４として説明する。また、制御部７については、後に詳しく説明する。 The swing control device 4 includes a frame portion 5, a thrust portion 6, and a control portion 7. Since the swing control device 4 includes four thrust sections 6, each of them will be described as a first thrust section 61, a second thrust section 62, a third thrust section 63, and a fourth thrust section 64. Further, the control section 7 will be explained in detail later.

枠体部５は、フレームの組み合わせによって略直方体形状となっている。枠体部５は、フック３３のブロック部分３３Ｂに嵌め合わされ、このブロック部分３３Ｂに対してバックル等で固定される。なお、フック部分３３Ｆは、枠体部５よりも下方側に垂れ下がった状態となるので、フック部分３３Ｆに掛けられた吊具Ｔが干渉することはない（図４及び図５参照）。 The frame portion 5 has a substantially rectangular parallelepiped shape due to the combination of frames. The frame portion 5 is fitted into the block portion 33B of the hook 33 and fixed to the block portion 33B with a buckle or the like. In addition, since the hook part 33F is in a state of hanging downward from the frame part 5, the hanging tool T hung on the hook part 33F does not interfere with it (see FIGS. 4 and 5).

第一推力部６１は、枠体部５の外周面から突出したブラケット５１に固定される。第一推力部６１は、互いに対向する一対のプロペラ６１Ｐ・６１Ｐを有している。一方のプロペラ６１Ｐは、ブラケット５１の側面に支持されたモーター６１Ｍによって回転自在となっている（図３参照）。また、他方のプロペラ６１Ｐは、ブラケット５１の反対側側面に支持されたモーター６１Ｍによって回転自在となっている（図３参照）。なお、一方のプロペラ６１Ｐと他方のプロペラ６１Ｐは、互いに反転するものとされ、これによってカウンタートルクを自在にコントロールすることができる。 The first thrust part 61 is fixed to a bracket 51 that protrudes from the outer peripheral surface of the frame part 5. The first thrust section 61 has a pair of propellers 61P facing each other. One propeller 61P is rotatable by a motor 61M supported on the side surface of the bracket 51 (see FIG. 3). Further, the other propeller 61P is rotatable by a motor 61M supported on the opposite side surface of the bracket 51 (see FIG. 3). Note that the one propeller 61P and the other propeller 61P are configured to reverse each other, so that the counter torque can be freely controlled.

第二推力部６２は、枠体部５の外周面から突出したブラケット５２に固定される。第二推力部６２は、互いに対向する一対のプロペラ６２Ｐ・６２Ｐを有している。一方のプロペラ６２Ｐは、ブラケット５２の側面に支持されたモーター６２Ｍによって回転自在となっている（図３参照）。また、他方のプロペラ６２Ｐは、ブラケット５２の反対側側面に支持されたモーター６２Ｍによって回転自在となっている（図３参照）。なお、一方のプロペラ６２Ｐと他方のプロペラ６２Ｐは、互いに反転するものとされ、これによってカウンタートルクを自在にコントロールすることができる。 The second thrust part 62 is fixed to a bracket 52 that protrudes from the outer peripheral surface of the frame part 5. The second thrust section 62 has a pair of propellers 62P facing each other. One propeller 62P is rotatable by a motor 62M supported on the side surface of the bracket 52 (see FIG. 3). Further, the other propeller 62P is rotatable by a motor 62M supported on the opposite side surface of the bracket 52 (see FIG. 3). Note that the one propeller 62P and the other propeller 62P are configured to reverse each other, so that the counter torque can be freely controlled.

第三推力部６３は、枠体部５の外周面から突出したブラケット５３に固定される。第三推力部６３は、互いに対向する一対のプロペラ６３Ｐ・６３Ｐを有している。一方のプロペラ６３Ｐは、ブラケット５３の側面に支持されたモーター６３Ｍによって回転自在となっている（図３参照）。また、他方のプロペラ６３Ｐは、ブラケット５３の反対側側面に支持されたモーター６３Ｍによって回転自在となっている（図３参照）。なお、一方のプロペラ６３Ｐと他方のプロペラ６３Ｐは、互いに反転するものとされ、これによってカウンタートルクを自在にコントロールすることができる。 The third thrust portion 63 is fixed to a bracket 53 that protrudes from the outer peripheral surface of the frame portion 5. The third thrust part 63 has a pair of propellers 63P and 63P facing each other. One propeller 63P is rotatable by a motor 63M supported on the side surface of the bracket 53 (see FIG. 3). Further, the other propeller 63P is rotatable by a motor 63M supported on the opposite side surface of the bracket 53 (see FIG. 3). Note that the one propeller 63P and the other propeller 63P are configured to reverse each other, so that the counter torque can be freely controlled.

第四推力部６４は、枠体部５の外周面から突出したブラケット５４に固定される。第四推力部６４は、互いに対向する一対のプロペラ６４Ｐ・６４Ｐを有している。一方のプロペラ６４Ｐは、ブラケット５４の側面に支持されたモーター６４Ｍによって回転自在となっている（図３参照）。また、他方のプロペラ６４Ｐは、ブラケット５４の反対側側面に支持されたモーター６４Ｍによって回転自在となっている（図３参照）。なお、一方のプロペラ６４Ｐと他方のプロペラ６４Ｐは、互いに反転するものとされ、これによってカウンタートルクを自在にコントロールすることができる。 The fourth thrust part 64 is fixed to the bracket 54 protruding from the outer peripheral surface of the frame part 5. The fourth thrust section 64 has a pair of propellers 64P facing each other. One propeller 64P is rotatable by a motor 64M supported on the side surface of the bracket 54 (see FIG. 3). Further, the other propeller 64P is rotatable by a motor 64M supported on the opposite side surface of the bracket 54 (see FIG. 3). Note that the one propeller 64P and the other propeller 64P are configured to reverse each other, so that the counter torque can be freely controlled.

次に、図３を用いて、揺動制御装置４の制御システムについて説明する。 Next, the control system of the swing control device 4 will be explained using FIG. 3.

前述したように、揺動制御装置４は制御部７を備えている。制御部７は、各種のセンサから様々な情報を取得できる。例えば、角速度センサ７１から自らが回転したときの角速度を取得することができる。また、変位速度センサ７２から自らが振子となったときの変位速度を取得することができる。更に、クレーン１の通信装置を介して遠隔地のサーバコンピュータ７３から様々な情報を取得できる。例えば、荷物Ｌの形状や重量等の情報を取得することができる。 As described above, the swing control device 4 includes the control section 7. The control unit 7 can acquire various information from various sensors. For example, the angular velocity when rotating itself can be acquired from the angular velocity sensor 71. Further, the displacement speed when the pendulum itself becomes a pendulum can be acquired from the displacement speed sensor 72. Furthermore, various information can be obtained from the server computer 73 at a remote location via the communication device of the crane 1. For example, information such as the shape and weight of the luggage L can be acquired.

第一推力部６１を構成するプロペラ６１Ｐ・６１Ｐは、それぞれモーター６１Ｍ・６１Ｍによって回転自在となっている。これらのモーター６１Ｍ・６１Ｍは、モータードライバ（エレクトロリック・スピード・コントローラ）６１Ｄによって駆動・制御される。つまり、これらのモーター６１Ｍ・６１Ｍは、モータードライバ６１Ｄが電流量や電流方向を適宜に切り替えることで駆動・制御される。なお、モータードライバ６１Ｄは、制御部７が送信した電気信号に基づいて作動する。そのため、第一推力部６１は、制御部７の指示どおりに推力を変えることができる。 Propellers 61P and 61P constituting the first thrust section 61 are rotatable by motors 61M and 61M, respectively. These motors 61M, 61M are driven and controlled by a motor driver (electronic speed controller) 61D. That is, these motors 61M and 61M are driven and controlled by the motor driver 61D appropriately switching the amount and direction of current. Note that the motor driver 61D operates based on the electrical signal transmitted by the control unit 7. Therefore, the first thrust section 61 can change the thrust according to instructions from the control section 7.

第二推力部６２を構成するプロペラ６２Ｐ・６２Ｐは、それぞれモーター６２Ｍ・６２Ｍによって回転自在となっている。これらのモーター６２Ｍ・６２Ｍは、モータードライバ（エレクトロリック・スピード・コントローラ）６２Ｄによって駆動・制御される。つまり、これらのモーター６２Ｍ・６２Ｍは、モータードライバ６２Ｄが電流量や電流方向を適宜に切り替えることで駆動・制御される。なお、モータードライバ６２Ｄは、制御部７が送信した電気信号に基づいて作動する。そのため、第二推力部６２は、制御部７の指示どおりに推力を変えることができる。 Propellers 62P and 62P constituting the second thrust section 62 are rotatable by motors 62M and 62M, respectively. These motors 62M, 62M are driven and controlled by a motor driver (electronic speed controller) 62D. In other words, these motors 62M and 62M are driven and controlled by the motor driver 62D appropriately switching the amount and direction of current. Note that the motor driver 62D operates based on the electrical signal transmitted by the control unit 7. Therefore, the second thrust section 62 can change the thrust according to instructions from the control section 7.

第三推力部６３を構成するプロペラ６３Ｐ・６３Ｐは、それぞれモーター６３Ｍ・６３Ｍによって回転自在となっている。これらのモーター６３Ｍ・６３Ｍは、モータードライバ（エレクトロリック・スピード・コントローラ）６３Ｄによって駆動・制御される。つまり、これらのモーター６３Ｍ・６３Ｍは、モータードライバ６３Ｄが電流量や電流方向を適宜に切り替えることで駆動・制御される。なお、モータードライバ６３Ｄは、制御部７が送信した電気信号に基づいて作動する。そのため、第三推力部６３は、制御部７の指示どおりに推力を変えることができる。 Propellers 63P and 63P constituting the third thrust section 63 are rotatable by motors 63M and 63M, respectively. These motors 63M, 63M are driven and controlled by a motor driver (electronic speed controller) 63D. In other words, these motors 63M and 63M are driven and controlled by the motor driver 63D appropriately switching the current amount and current direction. Note that the motor driver 63D operates based on the electrical signal transmitted by the control unit 7. Therefore, the third thrust section 63 can change the thrust according to instructions from the control section 7.

第四推力部６４を構成するプロペラ６４Ｐ・６４Ｐは、それぞれモーター６４Ｍ・６４Ｍによって回転自在となっている。これらのモーター６４Ｍ・６４Ｍは、モータードライバ（エレクトロリック・スピード・コントローラ）６４Ｄによって駆動・制御される。つまり、これらのモーター６４Ｍ・６４Ｍは、モータードライバ６４Ｄが電流量や電流方向を適宜に切り替えることで駆動・制御される。なお、モータードライバ６４Ｄは、制御部７が送信した電気信号に基づいて作動する。そのため、第四推力部６４は、制御部７の指示どおりに推力を変えることができる。 Propellers 64P and 64P constituting the fourth thrust section 64 are rotatable by motors 64M and 64M, respectively. These motors 64M are driven and controlled by a motor driver (electronic speed controller) 64D. That is, these motors 64M and 64M are driven and controlled by the motor driver 64D appropriately switching the amount and direction of current. Note that the motor driver 64D operates based on the electrical signal transmitted by the control unit 7. Therefore, the fourth thrust section 64 can change the thrust according to instructions from the control section 7.

ところで、揺動制御装置４は、第一推力部６１と第二推力部６２の推力方向が垂直に交わっているため、これら推力部６１・６２の推力を変えることによって推力の合成方向を制御できる。同様に、第三推力部６３と第四推力部６４の推力方向も垂直に交わっているため、これら推力部６３・６４の推力を変えることで推力の合成方向を制御できる。こうして、それぞれの推力部６１～６４の出力調整を行うことでフック３３の回転或いは移動を実現しているのである（図４及び図５参照）。 By the way, since the thrust directions of the first thrust section 61 and the second thrust section 62 are perpendicular to each other, the swing control device 4 can control the combined direction of thrust by changing the thrust of these thrust sections 61 and 62. . Similarly, since the thrust directions of the third thrust section 63 and the fourth thrust section 64 also perpendicularly intersect, the combined direction of the thrust forces can be controlled by changing the thrust of these thrust sections 63 and 64. In this way, the rotation or movement of the hook 33 is realized by adjusting the output of each of the thrust sections 61 to 64 (see FIGS. 4 and 5).

以降に、揺動制御装置４の機能について説明する。 Hereinafter, the functions of the swing control device 4 will be explained.

まず、図４を用いて、荷物Ｌの回転運動を制御するための機能について説明する。 First, a function for controlling the rotational movement of the luggage L will be explained using FIG. 4.

フック３３に吊り下げられた荷物Ｌが回転運動をしている場合、荷物Ｌの回転運動につられてフック３３及び揺動制御装置４も回転運動をすることとなる（矢印Ｅ及び矢印Ｆ参照）。 When the load L suspended from the hook 33 is rotating, the hook 33 and the swing control device 4 are also rotating along with the rotation of the load L (see arrows E and F). .

そこで、制御部７は、角速度センサ７１から角速度を取得し、取得した角速度に基づいて荷物Ｌの角速度を決定する。なお、本制御システムにおいては、取得した揺動制御装置４の角速度をそのまま荷物Ｌの角速度としている。これは、ブーム３１の先端部分から揺動制御装置４までの長さに対して揺動制御装置４から荷物Ｌまでの長さが相対的に短いため、両者はほぼ同じ角速度になると近似できるからである。但し、揺動制御装置４の角速度をそのまま荷物Ｌの角速度とすることについて限定するものではない。 Therefore, the control unit 7 acquires the angular velocity from the angular velocity sensor 71, and determines the angular velocity of the luggage L based on the acquired angular velocity. In this control system, the acquired angular velocity of the swing control device 4 is directly used as the angular velocity of the luggage L. This is because the length from the swing control device 4 to the load L is relatively short compared to the length from the tip of the boom 31 to the swing control device 4, so it can be approximated that both have approximately the same angular velocity. It is. However, the angular velocity of the swing control device 4 is not limited to the angular velocity of the luggage L as it is.

その後、制御部７は、荷物Ｌの角速度に加え、荷物Ｌの形状や重量等の情報を利用して慣性モーメントを算出する。そして、制御部７は、慣性モーメントの方向と大きさに基づいて電気信号を作成し、かかる電気信号を各モータードライバ６１Ｄ～６４Ｄへ送信する。このようにすることで、それぞれの推力部６１～６４の出力調整が行われ、全体として回転運動を制御するように推力を発生させる（矢印Ｇ参照）。 Thereafter, the control unit 7 calculates the moment of inertia using information such as the shape and weight of the luggage L in addition to the angular velocity of the luggage L. Then, the control unit 7 creates an electrical signal based on the direction and magnitude of the moment of inertia, and transmits the electrical signal to each motor driver 61D to 64D. By doing this, the output of each of the thrust sections 61 to 64 is adjusted, and thrust is generated so as to control the rotational movement as a whole (see arrow G).

加えて、フック３３に荷物Ｌが吊り下げられていない状態であるときは、フック３３の回転に対して同様の効果を奏する。即ち、制御部７は、揺動制御装置４の角速度に加え、フック３３及び揺動制御装置４の形状や重量等の情報を利用して慣性モーメントを算出する。そして、制御部７は、慣性モーメントの方向と大きさに基づいて電気信号を作成し、かかる電気信号を各モータードライバ６１Ｄ～６４Ｄへ送信する。このようにすることで、それぞれの推力部６１～６４の出力調整が行われ、全体として回転運動を制御するように推力を発生させる。 In addition, when the baggage L is not suspended from the hook 33, the same effect can be achieved with respect to the rotation of the hook 33. That is, the control unit 7 calculates the moment of inertia using information such as the shape and weight of the hook 33 and the swing control device 4 in addition to the angular velocity of the swing control device 4. Then, the control unit 7 creates an electrical signal based on the direction and magnitude of the moment of inertia, and transmits the electrical signal to each motor driver 61D to 64D. By doing so, the output of each of the thrust sections 61 to 64 is adjusted, and thrust is generated so as to control the rotational movement as a whole.

次に、図５を用いて、荷物Ｌの振子運動を制御するための機能について説明する。 Next, a function for controlling the pendulum movement of the luggage L will be explained using FIG. 5.

フック３３に吊り下げられた荷物Ｌが振子運動をしている場合、荷物Ｌの振子運動につられてフック３３及び揺動制御装置４も振子運動をすることとなる（矢印Ｈ及び矢印Ｉ参照）。 When the load L suspended from the hook 33 is making a pendulum movement, the hook 33 and the swing control device 4 will also make a pendulum movement due to the pendulum movement of the load L (see arrow H and arrow I). .

そこで、制御部７は、変位速度センサ７２から変位速度を取得し、取得した変位速度に基づいて荷物Ｌの変位速度を決定する。なお、本制御システムにおいては、取得した揺動制御装置４の変位速度をそのまま荷物Ｌの変位速度としている。これは、ブーム３１の先端部分から揺動制御装置４までの長さに対して揺動制御装置４から荷物Ｌまでの長さが相対的に短いため、両者はほぼ同じ変位速度になると近似できるからである。但し、揺動制御装置４の変位速度をそのまま荷物Ｌの変位速度とすることについて限定するものではない。 Therefore, the control unit 7 acquires the displacement speed from the displacement speed sensor 72, and determines the displacement speed of the luggage L based on the acquired displacement speed. In this control system, the obtained displacement speed of the swing control device 4 is directly used as the displacement speed of the load L. This is because the length from the swing control device 4 to the load L is relatively short compared to the length from the tip of the boom 31 to the swing control device 4, so it can be approximated that both have almost the same displacement speed. It is from. However, the displacement speed of the swing control device 4 is not limited to the displacement speed of the load L as it is.

その後、制御部７は、荷物Ｌの変位速度に加え、荷物Ｌの形状や重量等の情報を利用して慣性力を算出する。そして、制御部７は、慣性力の方向と大きさに基づいて電気信号を作成し、かかる電気信号を各モータードライバ６１Ｄ～６４Ｄへ送信する。このようにすることで、それぞれの推力部６１～６４の出力調整が行われ、全体として振子運動を制御するように推力を発生させる（矢印Ｊ参照）。 Thereafter, the control unit 7 calculates the inertia force using information such as the shape and weight of the luggage L in addition to the displacement speed of the luggage L. Then, the control unit 7 creates an electrical signal based on the direction and magnitude of the inertial force, and transmits the electrical signal to each motor driver 61D to 64D. By doing this, the output of each of the thrust units 61 to 64 is adjusted, and thrust is generated so as to control the pendulum movement as a whole (see arrow J).

加えて、フック３３に荷物Ｌが吊り下げられていない状態であるときは、フック３３の変位に対して同様の効果を奏する。即ち、制御部７は、揺動制御装置４の変位速度に加え、フック３３及び揺動制御装置４の形状や重量等の情報を利用して慣性力を算出する。そして、制御部７は、慣性力の方向と大きさに基づいて電気信号を作成し、かかる電気信号を各モータードライバ６１Ｄ～６４Ｄへ送信する。このようにすることで、それぞれの推力部６１～６４の出力調整が行われ、全体として振子運動を制御するように推力を発生させる。 In addition, when the load L is not suspended from the hook 33, the same effect can be achieved with respect to the displacement of the hook 33. That is, the control unit 7 calculates the inertia force using information such as the shape and weight of the hook 33 and the swing control device 4 in addition to the displacement speed of the swing control device 4. Then, the control unit 7 creates an electrical signal based on the direction and magnitude of the inertial force, and transmits the electrical signal to each motor driver 61D to 64D. By doing this, the output of each of the thrust sections 61 to 64 is adjusted, and thrust is generated so as to control the pendulum movement as a whole.

次に、図６を用いて、荷物Ｌの地切後における荷物Ｌの振子運動を制御するための機能について説明する。 Next, with reference to FIG. 6, a function for controlling the pendulum movement of the load L after the load L is off the ground will be explained.

地面上に置かれた荷物Ｌを持ち上げる場合、ブーム３１には徐々に荷物Ｌの重量が掛かるため、それに応じてブーム３１の撓みが大きくなっていくこととなる（矢印Ｋ参照）。すると、荷物Ｌの鉛直上方にあったブーム３１の先端部分がブーム３１の倒伏方向に移動してしまい、結果として水平方向にズレが生じてしまう。そのため、荷物Ｌが持ち上がったと同時に動き出し、振子運動が始まるのである（矢印Ｍ参照）。 When lifting a load L placed on the ground, the weight of the load L is gradually applied to the boom 31, so that the deflection of the boom 31 increases accordingly (see arrow K). Then, the tip of the boom 31 that was vertically above the load L moves in the direction in which the boom 31 falls down, resulting in a shift in the horizontal direction. Therefore, as soon as the load L is lifted, it begins to move and the pendulum movement begins (see arrow M).

そこで、制御部７は、荷物Ｌの重量からブーム３１の撓み量を算出する。そして、制御部７は、ブーム３１の撓み量と荷物Ｌが持ち上がったと同時に動き出すであろう方向に基づいて電気信号を作成し、かかる電気信号を各モータードライバ６１Ｄ～６４Ｄへ送信する。このようにすることで、それぞれの推力部６１～６４の出力調整が行われ、ブーム３１の撓みが大きくなって変位する方向に対して等しい方向に予めフック３３を移動させておくことができるのである（矢印Ｎ参照）。 Therefore, the control unit 7 calculates the amount of deflection of the boom 31 from the weight of the luggage L. Then, the control unit 7 creates an electric signal based on the amount of deflection of the boom 31 and the direction in which the load L will start moving at the same time as it is lifted, and transmits the electric signal to each motor driver 61D to 64D. By doing this, the output of each of the thrust parts 61 to 64 is adjusted, and the hook 33 can be moved in advance in the same direction as the direction in which the boom 31 is deflected and displaced. Yes (see arrow N).

その後、制御部７は、荷物Ｌの変位速度に加え、荷物Ｌの形状や重量等の情報を利用して慣性力を算出する。そして、制御部７は、慣性力の方向と大きさに基づいて電気信号を作成し、かかる電気信号を各モータードライバ６１Ｄ～６４Ｄへ送信する。このようにすることで、それぞれの推力部６１～６４の出力調整（推力の調整）が行われ、全体として振子運動を制御するように推力を発生させる（矢印Ｐ参照）。 Thereafter, the control unit 7 calculates the inertia force using information such as the shape and weight of the luggage L in addition to the displacement speed of the luggage L. Then, the control unit 7 creates an electrical signal based on the direction and magnitude of the inertial force, and transmits the electrical signal to each motor driver 61D to 64D. By doing this, the output adjustment (adjustment of thrust force) of each of the thrust units 61 to 64 is performed, and thrust force is generated so as to control the pendulum movement as a whole (see arrow P).

次に、図７及び図８を用いて、揺動制御装置４が機能を発揮する際の具体的な動作態様について説明する。 Next, a specific operational mode when the swing control device 4 performs its functions will be described using FIGS. 7 and 8.

ここで、揺動制御装置４についてもう少し詳しく説明しておく。 Here, the swing control device 4 will be explained in more detail.

揺動制御装置４は、フック３３を中心に計四つの推力部６が等しい位相で取り付けられている。つまり、揺動制御装置４は、第一推力部６１から第四推力部６４が９０度ごとに取り付けられている。 In the swing control device 4, a total of four thrust parts 6 are attached with the hook 33 at the center in equal phase. That is, in the swing control device 4, the first thrust section 61 to the fourth thrust section 64 are attached every 90 degrees.

また、揺動制御装置４は、フック３３を挟み込むように対をなす推力部６が互いに反対方向に推力を発生させる。つまり、揺動制御装置４は、第一推力部６１と第三推力部６３が互いに反対方向に推力を発生させ、第二推力部６２と第四推力部６４が互いに反対方向に推力を発生させる。 Further, in the swing control device 4, the pair of thrust portions 6 that sandwich the hook 33 generate thrust in opposite directions. In other words, the swing control device 4 causes the first thrust section 61 and the third thrust section 63 to generate thrust in mutually opposite directions, and the second thrust section 62 and the fourth thrust section 64 to generate thrust in mutually opposite directions. .

更に、揺動制御装置４は、一方の対をなす推力部６による推力と他方の対をなす推力部６による推力が互いに反対方向に回転力を発生させる。つまり、揺動制御装置４は、第一推力部６１及び第三推力部６３による推力と第二推力部６２及び第四推力部６４による推力が互いに反対方向に回転力を発生させる。 Further, in the swing control device 4, the thrust by one pair of thrust sections 6 and the thrust by the other pair of thrust sections 6 generate rotational forces in opposite directions. That is, in the swing control device 4, the thrust by the first thrust part 61 and the third thrust part 63 and the thrust by the second thrust part 62 and the fourth thrust part 64 generate rotational forces in opposite directions.

このような揺動制御装置４において、制御部７は、それぞれの推力部６を構成するプロペラ６１Ｐ・６２Ｐ・６３Ｐ・６４Ｐの目標回転速度を算出し、これらプロペラ６１Ｐ・６２Ｐ・６３Ｐ・６４Ｐの実回転速度を追従させる。ここでは、水平面に対して平行となるＸ－Ｙ座標系を想定し、フック３３のＸ方向への目標並進力をＵｘ、フック３３のＹ方向への目標並進力をＵｙ、フック３３を中心とする水平方向への目標回転力をＵψ、と定義する。 In such a swing control device 4, the control unit 7 calculates the target rotational speeds of the propellers 61P, 62P, 63P, and 64P constituting each thrust unit 6, and calculates the actual rotational speed of these propellers 61P, 62P, 63P, and 64P. Follow the rotation speed. Here, assuming an XY coordinate system parallel to the horizontal plane, the target translational force of the hook 33 in the X direction is Ux, the target translational force of the hook 33 in the Y direction is Uy, and the hook 33 is the center. The target rotational force in the horizontal direction is defined as Uψ.

目標並進力Ｕｘ・Ｕｙ並びに目標回転力Ｕψは、下記の数式１のように表される。なお、第一推力部６１を構成するプロペラ６１Ｐ・６１Ｐの目標回転速度をω_１、第二推力部６２を構成するプロペラ６２Ｐ・６２Ｐの目標回転速度をω_２、第三推力部６３を構成するプロペラ６３Ｐ・６３Ｐの目標回転速度をω_３、第四推力部６４を構成するプロペラ６４Ｐ・６４Ｐの目標回転速度をω_４としている。また、推力係数をｂ、力点半径をｌとする。 The target translational forces Ux and Uy and the target rotational force Uψ are expressed as in Equation 1 below. Note that the target rotational speed of the propellers 61P and 61P that constitute the first thrust section 61 is ω ₁ , the target rotational speed of the propellers 62P and 62P that constitute the second thrust section 62 is ω ₂ , and the third thrust section 63 is configured. The target rotational speed of the propellers 63P and 63P is ω ₃ , and the target rotational speed of the propellers 64P and 64P constituting the fourth thrust section 64 is ω ₄ . Further, the thrust coefficient is b and the force point radius is l.

まず、制御部７は、目標並進力Ｕｘに応じたプロペラ６２Ｐ・６４Ｐの目標回転速度を算出する。具体的には、第二推力部６２を構成するプロペラ６２Ｐ・６２Ｐの目標回転速度をω_２ｘｙとし、第四推力部６４を構成するプロペラ６４Ｐ・６４Ｐの目標回転速度をω_４ｘｙとして、下記の数式２及び数式３を用いて算出する。数式２は、想定のＸ－Ｙ座標系における目標並進力Ｕｘが「Ｕｘ≧０」のときを表し、数式３は、想定のＸ－Ｙ座標系における目標並進力Ｕｘが「Ｕｘ＜０」のときを表している。 First, the control unit 7 calculates target rotational speeds of the propellers 62P and 64P according to the target translational force Ux. Specifically, assuming that the target rotational speeds of the propellers 62P and 62P that constitute the second thrust section 62 are ω _2xy , and that the target rotational speeds of the propellers 64P and 64P that constitute the fourth thrust section 64 are ω _4xy , the following formula is used. 2 and Formula 3. Equation 2 represents when the target translational force Ux in the assumed XY coordinate system is "Ux≧0", and Equation 3 represents when the target translational force Ux in the assumed XY coordinate system is "Ux<0". It represents the time.

同時に、制御部７は、目標並進力Ｕｙに応じたプロペラ６１Ｐ・６３Ｐの目標回転速度を算出する。具体的には、第一推力部６１を構成するプロペラ６１Ｐ・６１Ｐの目標回転速度をω_１ｘｙとし、第三推力部６３を構成するプロペラ６３Ｐ・６３Ｐの目標回転速度をω_３ｘｙとして、下記の数式４及び数式５を用いて算出する。数式４は、想定のＸ－Ｙ座標系における目標並進力Ｕｙが「Ｕｙ≧０」のときを表し、数式５は、想定のＸ－Ｙ座標系における目標並進力Ｕｙが「Ｕｙ＜０」のときを表している。 At the same time, the control unit 7 calculates target rotational speeds of the propellers 61P and 63P according to the target translational force Uy. Specifically, assuming that the target rotational speed of the propellers 61P and 61P that constitute the first thrust section 61 is ω _1xy , and that the target rotational speed of the propellers 63P and 63P that constitute the third thrust section 63 is ω _3xy , the following formula is used. 4 and Formula 5. Equation 4 represents when the target translational force Uy in the assumed XY coordinate system is "Uy≧0", and Equation 5 represents when the target translational force Uy in the assumed XY coordinate system is "Uy<0". It represents the time.

ところで、プロペラ６１Ｐ・６２Ｐ・６３Ｐ・６４Ｐの回転速度差によって発生する回転力（揺動制御装置４の向きを変えようとする回転力）Ｔは、下記の数式６によって表される。 By the way, the rotational force T (rotational force that attempts to change the direction of the swing control device 4) generated by the rotational speed difference between the propellers 61P, 62P, 63P, and 64P is expressed by the following equation 6.

その後、制御部７は、目標回転力Ｕψに応じたプロペラ６１Ｐ・６２Ｐ・６３Ｐ・６４Ｐの目標回転速度を算出する。具体的には、第一推力部６１を構成するプロペラ６１Ｐ・６１Ｐの目標回転速度をω_１ψとし、第二推力部６２を構成するプロペラ６２Ｐ・６２Ｐの目標回転速度をω_２ψとし、第三推力部６３を構成するプロペラ６３Ｐ・６３Ｐの目標回転速度をω_３ψとし、第四推力部６４を構成するプロペラ６４Ｐ・６４Ｐの目標回転速度をω_４ψとして、下記の数式７及び数式８を用いて算出する。数式７は、目標回転力Ｕψと回転力Ｔの関係が「Ｕψ－Ｔ≧０」のときを表し、数式８は、想定のＸ－Ｙ座標系における目標並進力Ｕｙが「Ｕψ－Ｔ＜０」のときを表している。なお、目標並進力Ｕｘ・Ｕｙを発生させない状況においては、目標回転速度ω_２ψ ^２＝目標回転速度ω_４ψ ^２並びに目標回転速度ω_１ψ ^２＝目標回転速度ω_３ψ ^２を満たすこととなる。 Thereafter, the control unit 7 calculates target rotational speeds of the propellers 61P, 62P, 63P, and 64P according to the target rotational force Uψ. Specifically, the target rotational speed of the propellers 61P and 61P that constitute the first thrust section 61 is ω _1ψ , the target rotational speed of the propellers 62P and 62P that constitute the second thrust section 62 is ω _2ψ , and the third thrust is Calculated using the following formulas 7 and 8, where the target rotational speed of the propellers 63P and 63P that constitute the section 63 is ω _3ψ , and the target rotational speed of the propellers 64P and 64P that constitute the fourth thrust section 64 is ω _4ψ . do. Equation 7 represents when the relationship between target rotational force Uψ and rotational force T is "Uψ-T≧0", and Equation 8 represents when the target translational force Uy in the assumed XY coordinate system is "Uψ-T<0". ” represents the time. Note that in a situation where the target translational forces Ux and Uy are not generated, the target rotational speed ω _2ψ ² =target rotational speed ω _4ψ ² and the target rotational speed ω _1ψ ² =target rotational speed ω _3ψ ² are satisfied.

以上より、それぞれの推力部６を構成するプロペラ６１Ｐ・６２Ｐ・６３Ｐ・６４Ｐの目標回転速度ω_ｉ（ｉ＝１～４）は、下記の数式９のように算出される。 From the above, the target rotational speeds ω _i (i=1 to 4) of the propellers 61P, 62P, 63P, and 64P constituting each of the thrust units 6 are calculated as shown in Equation 9 below.

このような算出方法によれば、フック３３に対して並進力のみを付与する際には、計四つの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）のうちの二つ又は三つの推力を利用する。例えば、図中のＸ－Ｙ座標系の斜め４５度である矢印Ｔ１へ並進力のみを付与する際には、第一推力部６１と第二推力部６２の推力を利用する（図７の（Ａ）参照）。また、例えば、図中のＸ－Ｙ座標系の斜め３０度である矢印Ｔ２へ並進力のみを付与する際には、第一推力部６１と第二推力部６２の推力を利用し、かつ揺動制御装置４の向きが変わらないように第四推力部６４のみ若しくは第二推力部６２と第四推力部６４の両方の推力を利用する（図７の（Ｂ）参照）。 According to such a calculation method, when applying only a translational force to the hook 33, two or three of the total four thrust parts 6 (first thrust part 61 to fourth thrust part 64) are applied. Utilizes two thrusts. For example, when applying only a translational force to the arrow T1, which is at an angle of 45 degrees in the XY coordinate system in the figure, the thrusts of the first thrust section 61 and the second thrust section 62 are used (( See A). For example, when applying only a translational force to the arrow T2 which is 30 degrees oblique in the XY coordinate system in the figure, the thrust of the first thrust part 61 and the second thrust part 62 is used and the The thrust of only the fourth thrust part 64 or both of the second thrust part 62 and the fourth thrust part 64 is used so that the direction of the dynamic control device 4 does not change (see (B) in FIG. 7).

加えて、このような算出方法によれば、フック３３に対して回転力のみを付与する際には、計四つの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）のうちの一つ又は二つの推力を利用する。例えば、図中のＸ－Ｙ座標系において矢印Ｒ１へ回転力のみを付与する際には、第一推力部６１又は第三推力部６３のいずれか一方、若しくは第一推力部６１と第三推力部６３の両方の推力を利用する（図８の（Ａ）参照）。また、例えば、図中のＸ－Ｙ座標系において矢印Ｒ２へ回転力のみを付与する際には、第二推力部６２又は第四推力部６４のいずれか一方、若しくは第二推力部６２と第四推力部６４の両方の推力を利用する（図８の（Ｂ）参照）。 In addition, according to such a calculation method, when applying only rotational force to the hook 33, only one of the four thrust parts 6 (first thrust part 61 to fourth thrust part 64) is applied. Use one or two thrust forces. For example, when applying only rotational force to the arrow R1 in the XY coordinate system in the figure, either one of the first thrust part 61 or the third thrust part 63, or the first thrust part 61 and the third thrust part Both thrust forces of the section 63 are utilized (see (A) of FIG. 8). For example, when applying only rotational force to the arrow R2 in the XY coordinate system in the figure, either one of the second thrust section 62 or the fourth thrust section 64, or the second thrust section 62 and the The thrust of both of the four thrust parts 64 is utilized (see (B) of FIG. 8).

加えて、このような算出方法によれば、フック３３に対して並進力と回転力を付与する際には、計四つの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）のうちの最大三つの推力を利用する。例えば、図中のＸ－Ｙ座標系の斜め３０度である矢印Ｔ２へ並進力を付与しつつ矢印Ｒ１へ回転力を付与する際には、第一推力部６１と第二推力部６２の推力を利用し、かつ第三推力部６３のみ若しくは第一推力部６１と第三推力部６３の両方の推力を利用する（図９の（Ａ）参照）。また、例えば、図中のＸ－Ｙ座標系の斜め３０度である矢印Ｔ２へ並進力を付与しつつ矢印Ｒ２へ回転力を付与する際には、第一推力部６１と第二推力部６２の推力を利用し、かつ第四推力部６４のみ若しくは第二推力部６２と第四推力部６４の両方の推力を利用する（図９の（Ｂ）参照）。 In addition, according to such a calculation method, when applying translational force and rotational force to the hook 33, only one of the four thrust parts 6 (first thrust part 61 to fourth thrust part 64) is applied to the hook 33. Utilizes up to three thrusts. For example, when applying a rotational force to arrow R1 while applying a translational force to arrow T2, which is at an angle of 30 degrees in the XY coordinate system in the figure, the thrust of the first thrust part 61 and the second thrust part 62 and the thrust of only the third thrust part 63 or of both the first thrust part 61 and the third thrust part 63 (see (A) in FIG. 9). For example, when applying a translational force to arrow T2, which is at an angle of 30 degrees in the XY coordinate system in the figure, and a rotational force to arrow R2, the first thrust part 61 and the second thrust part 62 The thrust of only the fourth thrust part 64 or the thrust of both the second thrust part 62 and the fourth thrust part 64 are used (see (B) in FIG. 9).

この点、かかる算出方法は、それぞれの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）が互いに対向する一対のプロペラを有しており、一方のプロペラと他方のプロペラが反転してカウンタートルクを相殺する構成において見出したものである。しかし、かかる算出方法に拘らない場合は、図１０の（Ａ）のように、それぞれの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）が一つのプロペラで構成されていてもよい。また、図１０の（Ｂ）のように、それぞれの推力部６が一つの可変ピッチプロペラで構成されていてもよい。更に、図１０の（Ｃ）のように、四つではなく三つの推力部６（第一推力部６１～第三推力部６３）を備え、それぞれの推力部６が別方向に推力を生じる二つのプロペラで構成されていてもよい。更に、図１０の（Ｄ）のように、それぞれの推力部６（第一推力部６１～第三推力部６３）が一つの可変ピッチプロペラで構成されていてもよい。或いは、その他の構成であってもよい。 In this respect, this calculation method is based on the fact that each thrust section 6 (first thrust section 61 to fourth thrust section 64) has a pair of propellers facing each other, and one propeller and the other propeller are reversed. This was discovered in a configuration that cancels out the counter torque. However, if such a calculation method is not used, each thrust section 6 (first thrust section 61 to fourth thrust section 64) may be composed of one propeller, as shown in FIG. 10(A). . Furthermore, as shown in FIG. 10(B), each thrust section 6 may be composed of one variable pitch propeller. Furthermore, as shown in FIG. 10C, three thrust sections 6 (first thrust section 61 to third thrust section 63) are provided instead of four, and each thrust section 6 has two thrust sections that generate thrust in different directions. It may consist of one propeller. Furthermore, as shown in FIG. 10(D), each thrust section 6 (first thrust section 61 to third thrust section 63) may be composed of one variable pitch propeller. Alternatively, other configurations may be used.

最後に、揺動制御装置４に適用された技術的思想とその効果についてまとめる。 Finally, the technical idea applied to the swing control device 4 and its effects will be summarized.

第一の発明に係る揺動制御装置４は、フック３３に取り付けられる複数の推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）と、フック３３或いはフック３３に吊り下げられた荷物Ｌの揺動運動を認識できる制御部７と、を備えている。そして、制御部７がそれぞれの推力部６の出力調整を行うことでフック３３或いはフック３３に吊り下げられた荷物Ｌの揺動運動を制御する。かかる揺動制御装置４によれば、荷物Ｌの揺動運動を制御でき、荷物Ｌを安定させた状態で搬送することが可能となる。また、フック３３に荷物Ｌが吊り下げられていない状態であるときは、フック３３の揺動運動を制御できる。 The swing control device 4 according to the first invention includes a plurality of thrust sections 6 (first thrust section 61 to fourth thrust section 64) attached to a hook 33, and a load L suspended from the hook 33 or the hook 33. A control unit 7 that can recognize the swinging motion of the controller 7 is provided. The control unit 7 controls the swinging movement of the hook 33 or the load L suspended from the hook 33 by adjusting the output of each thrust unit 6. According to the swing control device 4, the swing motion of the load L can be controlled, and the load L can be transported in a stable state. Furthermore, when the load L is not suspended from the hook 33, the swinging movement of the hook 33 can be controlled.

第二の発明に係る揺動制御装置４は、制御部７がフック３３或いはフック３３に吊り下げられた荷物Ｌの回転運動を認識する。そして、制御部７がそれぞれの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）の出力調整を行うことでフック３３或いはフック３３に吊り下げられた荷物Ｌの回転運動を制御する。かかる揺動制御装置４によれば、荷物Ｌの回転運動を制御でき、荷物Ｌを安定させた状態で搬送することが可能となる。また、フック３３に荷物Ｌが吊り下げられていない状態であるときは、フック３３の回転運動を制御できる。 In the swing control device 4 according to the second invention, the control unit 7 recognizes the rotational movement of the hook 33 or the load L suspended from the hook 33. Then, the control section 7 controls the rotational movement of the hook 33 or the load L suspended from the hook 33 by adjusting the output of each thrust section 6 (first thrust section 61 to fourth thrust section 64). According to the swing control device 4, the rotational movement of the load L can be controlled, and the load L can be transported in a stable state. Furthermore, when the load L is not suspended from the hook 33, the rotational movement of the hook 33 can be controlled.

第三の発明に係る揺動制御装置４は、制御部７がフック３３或いはフック３３に吊り下げられた荷物Ｌの回転運動による慣性モーメントを算出する。そして、制御部７がそれぞれの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）の出力調整を行うことで慣性モーメントに応じた推力を発生させる。かかる揺動制御装置４によれば、荷物Ｌの回転運動を素早くかつ正確に制御でき、荷物Ｌを安定させた状態で搬送することが可能となる。また、フック３３に荷物Ｌが吊り下げられていない状態であるときは、フック３３の回転運動を素早くかつ正確に制御できる。 In the swing control device 4 according to the third invention, the control unit 7 calculates the moment of inertia due to the rotational movement of the hook 33 or the load L suspended from the hook 33. Then, the control section 7 adjusts the output of each thrust section 6 (first thrust section 61 to fourth thrust section 64) to generate thrust according to the moment of inertia. According to the swing control device 4, the rotational movement of the load L can be controlled quickly and accurately, and the load L can be transported in a stable state. Further, when the load L is not suspended from the hook 33, the rotational movement of the hook 33 can be controlled quickly and accurately.

第四の発明に係る揺動制御装置４は、制御部７がフック３３或いはフック３３に吊り下げられた荷物Ｌの振子運動を認識する。そして、制御部７がそれぞれの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）の出力調整を行うことでフック３３或いはフック３３に吊り下げられた荷物Ｌの振子運動を制御する。かかる揺動制御装置４によれば、荷物Ｌの振子運動を制御でき、荷物Ｌを安定させた状態で搬送することが可能となる。また、フック３３に荷物Ｌが吊り下げられていない状態であるときは、フック３３の振子運動を制御できる。 In the swing control device 4 according to the fourth invention, the control unit 7 recognizes the pendulum movement of the hook 33 or the load L suspended from the hook 33. Then, the control unit 7 controls the pendulum movement of the hook 33 or the load L suspended from the hook 33 by adjusting the output of each thrust unit 6 (first thrust unit 61 to fourth thrust unit 64). According to the swing control device 4, the pendulum movement of the load L can be controlled, and the load L can be transported in a stable state. Furthermore, when the load L is not suspended from the hook 33, the pendulum movement of the hook 33 can be controlled.

第五の発明に係る揺動制御装置４は、制御部７がフック３３或いはフック３３に吊り下げられた荷物Ｌの振子運動による慣性力を算出する。そして、制御部７がそれぞれの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）の出力調整を行うことで慣性力に応じた推力を発生させる。かかる揺動制御装置４によれば、荷物Ｌの振子運動を素早くかつ正確に制御でき、荷物Ｌを安定させた状態で搬送することが可能となる。また、フック３３に荷物Ｌが吊り下げられていない状態であるときは、フック３３の振子運動を素早くかつ正確に制御できる。 In the swing control device 4 according to the fifth invention, the control unit 7 calculates the inertia force due to the pendulum movement of the hook 33 or the load L suspended from the hook 33. Then, the control section 7 adjusts the output of each thrust section 6 (first thrust section 61 to fourth thrust section 64) to generate a thrust according to the inertial force. According to the swing control device 4, the pendulum movement of the load L can be controlled quickly and accurately, and the load L can be transported in a stable state. Further, when the load L is not suspended from the hook 33, the pendulum movement of the hook 33 can be controlled quickly and accurately.

第六の発明に係る揺動制御装置４は、ワイヤロープ３２を垂下するブーム３１を備え、制御部７がブーム３１の撓み量を算出するものとしている。そして、荷物Ｌを地切する際には、制御部７がそれぞれの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）の出力調整を行うことでブーム３１の撓みが大きくなって変位する方向に対して等しい方向にフック３３を移動させる。かかる揺動制御装置４によれば、ブーム３１に撓みが生じることに起因した荷物Ｌの振子運動を制御できる。 The swing control device 4 according to the sixth invention includes a boom 31 from which a wire rope 32 hangs, and a control unit 7 calculates the amount of deflection of the boom 31. When the load L is to be grounded, the control section 7 adjusts the output of each thrust section 6 (first thrust section 61 to fourth thrust section 64), thereby increasing the deflection of the boom 31 and causing displacement. The hook 33 is moved in a direction equal to the direction in which the hook 33 is moved. According to the swing control device 4, it is possible to control the pendulum movement of the load L caused by the bending of the boom 31.

第七の発明に係る揺動制御装置４は、フック３３を中心に計四つの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）が等しい位相で取り付けられており、フック３３を挟み込むように対をなす第一の推力部６（第一推力部６１）と第三の推力部６（第三推力部６３）が互いに反対方向に推力を発生させ、フック３３を挟み込むように対をなす第二の推力部６（第二推力部６２）と第四の推力部６（第四推力部６４）が互いに反対方向に推力を発生させ、更に第一及び第三の推力部６（第一推力部６１及び第三推力部６３）による推力と第二及び第四の推力部６（第二推力部６２及び第四推力部６４）による推力が互いに反対方向に回転力を発生させるものとしている。そして、フック３３に対して並進力と回転力を付与する際には、計四つの推力部６（第一推力部６１～第四推力部６４）のうちの最大三つの推力を利用する。かかる揺動制御装置４によれば、最小限の電力消費によって揺動運動（回転運動・振子運動）を制御できる。 In the swing control device 4 according to the seventh invention, a total of four thrust sections 6 (first thrust section 61 to fourth thrust section 64) are attached in equal phase around the hook 33, and the hook 33 is sandwiched between the four thrust sections 6 (first thrust section 61 to fourth thrust section 64). The first thrust part 6 (first thrust part 61) and the third thrust part 6 (third thrust part 63) which are paired as shown in FIG. The second thrust section 6 (second thrust section 62) and the fourth thrust section 6 (fourth thrust section 64) generate thrust in opposite directions, and the first and third thrust sections 6 (second thrust section 64) generate thrust in opposite directions. The thrust by the first thrust part 61 and the third thrust part 63) and the thrust by the second and fourth thrust parts 6 (the second thrust part 62 and the fourth thrust part 64) generate rotational forces in mutually opposite directions. There is. When applying translational force and rotational force to the hook 33, the thrusts of a maximum of three of the total four thrust sections 6 (first thrust section 61 to fourth thrust section 64) are utilized. According to the swing control device 4, swing motion (rotary motion/pendulum motion) can be controlled with minimum power consumption.

１クレーン
２走行体
３旋回体
３１ブーム
３２ワイヤロープ
３３フック
４揺動制御装置
５枠体部
６推力部
６１第一推力部
６１Ｄモータードライバ
６１Ｍモーター
６１Ｐプロペラ
６２第二推力部
６２Ｄモータードライバ
６２Ｍモーター
６２Ｐプロペラ
６３第三推力部
６３Ｄモータードライバ
６３Ｍモーター
６３Ｐプロペラ
６４第四推力部
６４Ｄモータードライバ
６４Ｍモーター
６４Ｐプロペラ
７制御部
Ｌ荷物 1 Crane 2 Traveling body 3 Swivel body 31 Boom 32 Wire rope 33 Hook 4 Swing control device 5 Frame body part 6 Thrust part 61 First thrust part 61D Motor driver 61M Motor 61P Propeller 62 Second thrust part 62D Motor driver 62M Motor 62P Propeller 63 Third thrust section 63D Motor driver 63M Motor 63P Propeller 64 Fourth thrust section 64D Motor driver 64M Motor 64P Propeller 7 Control section L Luggage

Claims

A hook hung from a wire rope ,
a boom that hangs the wire rope ;
A swing control device for a lifting machine that transports a load with the load suspended from the hook,
a plurality of thrust parts attached to the hook;
a control unit capable of recognizing the rocking motion of the hook or the load suspended on the hook;
The control unit controls the swinging movement of the hook or the load suspended from the hook by adjusting the output of each of the thrust units,
The thrust unit has a propeller fixed to a block portion of the hook and rotatably supported by the block portion,
The direction of the rotation axis of the propeller is perpendicular to the direction in which the wire rope extends in side view,
The control unit calculates the amount of deflection of the boom,
When the load is grounded, the control unit adjusts the output of each of the thrust units to increase the deflection of the boom and move the hook in a direction equal to the direction in which the boom is displaced; A swing control device characterized by:

The control unit recognizes the rotational movement of the hook or the luggage suspended from the hook,
2. The swing control device according to claim 1, wherein the control section controls the rotational movement of the hook or the load suspended from the hook by adjusting the output of each of the thrust sections.

The control unit calculates the moment of inertia due to rotational movement of the hook or the load suspended from the hook,
3. The swing control device according to claim 2, wherein the control section generates a thrust according to the moment of inertia by adjusting the output of each of the thrust sections.

The control unit recognizes the pendulum movement of the hook or the load suspended from the hook,
2. The swing control device according to claim 1, wherein the control section controls the pendulum motion of the hook or the load suspended from the hook by adjusting the output of each of the thrust sections.

the control unit calculates the inertia force due to the pendulum movement of the hook or the load suspended on the hook;
5. The swing control device according to claim 4, wherein the control unit generates a thrust according to the inertial force by adjusting the output of each of the thrust units.

A total of four thrust parts are attached in equal phase around the hook,
The first thrust part and the third thrust part forming a pair so as to sandwich the hook generate thrust in mutually opposite directions,
The second thrust part and the fourth thrust part forming a pair so as to sandwich the hook generate thrust in mutually opposite directions,
Further, the thrust by the first and third thrust parts and the thrust by the second and fourth thrust parts generate rotational forces in mutually opposite directions,
Any one of claims 1 to 5 , characterized in that when applying a translational force and a rotational force to the hook, the thrusts of a maximum of three of the four thrust parts are used. The rocking control device described in .