JPH01281294A - 懸垂式クレーンの振れ止め制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動運転又は無人運転されているワイヤーロ
ープ式天井走行うレーン等の走行及び横行装置の中の振
れ止め制御方法に関するものである。

〔従来の技術］ クレーン等の走行及び横行装置において、ロープに物体
を吊り下げて吊荷を目標位置に運搬する場合、走行及び
横行装置の加減速終了時又は目標位置に達した時、吊荷
の振れを止めることは、安全面および作業能率上必要条
件となる。

従来は、例えば特開昭５０−１４０５６号公報のように
ワイヤーロープ長さが一定の条件の下で振れ止めする方
法が知られている。ところが通常のクレーンにおいては
、巻上又はを下の最大速度は、走行の最大速度の１７３
〜１７５程度と遅いことが多い。

従ってワイヤーローブ長さ一定の条件下で振れ止めを行
いながらクレーンを運転する時は、常にワイヤーローブ
を所定の長さまで巻上げ又は巻下した後でないと走行及
び横行運転ができないので、作業能率を著しく低下させ
るという欠点を有している。一方前述の問題を解決する
ために、ワイヤーローブを巻上げ又は巻下しなから吊荷
の振れ止めする方法として、例えば特開昭５１−５５５
５４号公報が知られている。然しこの場合、−膜内な解
析解が容易に導出出来ない。従ってあらかしめオフライ
ン計算機で回帰式や近似式を作るか、又は制御用計算機
の中に制御用数値のテーブルを作っておき必要な場合に
テーブルの中の該当する数値を直接使用するか又はそれ
らの数値から内挿または外挿して求めたりしている。と
ころが、実際上全ての運行パターンに適合するような制
御用数値を常に精度良く求めることは困難であり、結局
最終的に吊荷の振れを実質的に零にすることが出来ず、
安全面および作業能率上の問題は依然として解消されな
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、あらゆる運転条件において、最終的に
吊荷の振れを実質的に零にし、安全面および作業能率上
有効となる最適解を演算する方法を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕 本発明は上述の問題点を有効に解決したものでありその
要旨は、懸垂式ワイヤークレーンの制御方法において目
標の走行速度及び許容とする該加減速度と、目ｆｊ（の
（苦行速度及び該許容の加減速度と、目標の巻上又は巻
下速度と、併せて走行及び横行を開始する時のワイヤー
長さと、目標巻上げ又は巻下し長さを吊荷の重心位置、
をもとに位相面軌跡を演算することにより、走行および
横行の加減速パターンと該加減速度と切替時間を決定す
る運転パターンを演算することを特徴とする懸垂式クレ
ーンの振れ止め制御方法である。

〔実施例及び作用〕

次に本発明を、図示する装置により詳細に説明する。先
ず クレーンの走行速度　　ＶＴ　（ｉ／５ｅｃ）クレーン
の加減速度　　　α（ｍ／５ｅｃ２〕ロープの長さ　　
　　　　！（ｍ］ ロープの巻き速度　　　ＶＬ　（ｍ／５ｅｃ）荷重　　
　　　　　　　　ｍ（ｋｇ） 振れ角　　　　　　　　　　θ（ラジアン〕（θ°−川
Ｌ用しジアン） π 重力の加速度　　　　　　ｇ　（９，８１ｍ／ｓｅｃ”
　）振り子の周３ｔＪＩＴ＝２π／ω＝２π、Ｆ１フ彊
とする。第１図において、１は目標位置指令装置、２は
クレーンが有する能力、例えば最大走行速度や最大走行
加速度や最大巻上又は巻下速度や最大巻上又は巻下長さ
等のクレーン仕様設定器、３は走行及び巻きの運転パタ
ーンを決定する運転パターン演算装置、４は走行速度制
御装置、５は走行駆動用パワー制御装置、６は走行駆動
用電動機、７は走行速度検出器、８は巻き位置及び巻き
速度制御装置、９は巻き駆動用パワー制御装置、１０は
巻き駆動用電動機、１１は巻き用ワイヤドラム、１２は
巻き速度検出器、１３はロープ長さ検出器、１４はクレ
ーンの現在位置検出器、１５はクレーン走行範囲内の障
害物情報の設定器である。

次に装置の動作を説明する。目標位置指令装置１より目
標位置Ｌｏｐが指示されると、運転パターン演算装置３
は、現在位置検出器１４より現在位置ＬＡ、ロープ長さ
検出器１３よりロープ長さ！、クレーン仕様設定器２よ
り定格走行加減速度α１や最大許容巻き速度ＶｈＭ、荷
重検出器１６より荷重Ｗ、及び障害物設定器１５よりク
レーン走行範囲内に設置されている障害物の３次元情報
等によって走行と巻きの運転パターンを運転パターン装
置３にて以下のように決定している。

具体例として、第２図に示すように、現在位置し、から
目標位置Ｌｏｐまでの走行距離を５０ｍ、障害物Ｍとし
ては、ＬＡとＬｏｐ間に存在し、位置し、の前方３０ｍ
に、かつ巾５ｍを有し高さ方向としては、クレーンのロ
ープ長さｌを５ｍまで巻き上げなければ、吊荷ｍと障害
物Ｍは衝突するものとする。又、現ロープ長さはｌ１ｍ
で、荷は床に着地とするが、荷を吊ったしている。先ず
荷をロープ１ｍだけ巻き上げて長さＩＯｍより短く、ロ
ープが１０ｍになってないと、走行しないものとする。

尚、クレーンの運転条件として目標走行速度Ｖ。は２ｍ
／秒、許容最大加減速度α、は０．２ｍ／５ｅｃ２、最
大走行速度Ｖいは０．２５ｍ／秒とする。

又目標位置Ｌｏｐまでの走行運転パターンは例として“
加速、定速、加速、定速、加速゛で目標速度まで加速し
、“′減速、定速、減速、定速、減速゛で目標位置に停
止するようなパターンを設定する。

まず第一に目標走行速度Ｖ　ｍ−２ｍ／ｓｅａがライ〔
保できるかを確認する。この為に、ます、ロープ長さ！
が１０ｍの時にロープ巻速度ｖ８を０．２５ｍ／ｓｅｃ
で巻き上げながら上述の走行運転パターンで、加速度０
．２　ｍ／５ｅａ２の加速を行って吊荷の振れが目標速
度に達した時に実質的に零になるように目標速度に達す
るまでの各切替時間、即ち、第３図（Ｂ）の走行運転パ
ターンの朋間二、ホ、へ、トチの時間を次のようにして
演算する。詳細は後述するが、第３図は本発明の具体的
な加速運転パターンであり、第３図（Ａ）はロープ長さ
の変化パターン、第３図（Ｃ）は吊り荷の振れ角を表わ
す。尚、該期間の内、加速している朋間二、へ、チの加
速度は全て０．２　ｍ／５ｅｃ２とする。吊荷の振り子
の運転方程式は次式とする。

・・・・・・（１） 但し、！０は走行開始する時のロープ長さである。ロー
プの巻速度ｖｈ１．．は次式である。

ｔ 式（１）をもとに走行を開始する時刻を１＝０とすると
、初期条件として、第２図の例ではｔ＝０での吊荷の振
れはないとして を時分υ１して逐次求める。次に式（３）により求まっ
た値を、その時の吊荷のロープ長さ！で決まる振れ角速
度ω＝四フ１で除した値と、式（４）により求まる値と
をもとに、位相面軌跡を次の条件を満足するように求め
る。この時の境界条件として第３図（Ｂ）の期間ホの終
了時は式（３）の値は零、かつ式（４）の値はα、／ｇ
とし、該図（Ｂ）の期間チの終了時は、式（３）および
（４）の値はいずれも零、かつ走行速度は目標速度２　
ｍ／ｓｅｃに達しているとする。又、第３図（Ｂ）の期
間二およびへおよびチでの加速度は全て同じとする。

以上のような運転条件および境界条件を満足するように
求めた位相面軌跡図を第４図（Ａ）に示す。

この図と第３図（Ｂ）との関係を述べる。第３図（Ｂ）
の期間二は第４図（Ａ）の区間ＯＡ間、第３図（Ｂ）の
期間ホは、第４図（Ａ）の区間ＡＢ間、第３図（Ｂ）の
期間へは第４図（Ａ）の点Ｂ、第３図（Ｂ）の期間トは
第４図（八）の区間ＢＣ間、第３図（Ｂ）の期間チは第
４図（Ａ）の区間００間と、それぞれ対応している。

このようにして求めた目標速度に到達する時間は約１２
秒、その間にクレーンが走行した距＾１１は約１２ｍで
、又、ロープ長さは約７ｍとなっている。

障害物Ｍと干渉しない為にロープを長さ５ｍまで巻き上
げるのに残り約８秒、クレーンが障害物Ｍの位置に到達
するのに残り約９秒かかる。即ちこのままクレーンが２
　ｍ／ｓｅｃで走行しつつロープを５ｍまで巻き上げて
も、クレーンは障害物Ｍと衝突しないことが確認される
。

次に目標位置で停止する為の前述した減速運転パターン
を算出する。この場合にはロープ長さを５ｍから１０ｍ
まで巻き下げねばならない。まずクレーンが障害物Ｍを
通過した点、即ち、クレーン位置ＬＡから３５ｍ走行し
た位置で、吊荷の巻き下げと、クレーンの減速をほぼ同
時に開始し、かつクレーン停止時に吊荷の振れが実質的
に零になるような減速パターンを求める。求め方は、前
述の加速運転パターンと同様である。この時減速運転に
要する時間、即ち走行停止までに約１２秒、クレーンが
走行停止した時の位置は位ＷＬＡから約４７ｍ、即ち目
標位置Ｌｏｐの手前約３ｍとなり、満足しない。つぎに
前述の約３ｍ相当分だけ減速運転の開始時期をずらして
、但しロープの巻下げ開始時期は前述のままで、再度前
述の加速運転パターンと同様の方法で減速運転パターン
を求め、そして停止位置の目標位置しＯρとの差の比較
を行い、実質的に差がな（なるまでくり返す。このよう
にして求めた減速運転パターンとして第４図（８）の位
相面軌跡図が求まる。これを具体的な運転パターンとし
て加速運転パターンも含めて表現したのが第３図（Ａ）
、　（Ｂ）、　（Ｃ）である。第３図（Ａ）は、ロープ
長さの変化パターンを第３図（Ｂ）は、現在位置り、か
ら目標位置Ｌｏｐに至るまでの走行運転パターンを、第
３図（Ｃ）は吊荷の振れ角を表わしている。第４図（Ｉ
ｌ）と第３図（Ｂ）との関係は第３図（Ｂ）の期間又は
第４図（８）の区間ＯＤ間、第３図（ＩＩ）の期間ルは
第４図（Ｂ）の区間ＤＥ間、第３図（Ｂ）の期間ヲは第
４図（Ｂ）の点Ｅ、第３図（Ｂ）の期間ワは第４図（Ｉ
３）の区間ＥＦ間、第３図（Ｂ）の期間力は第４図（Ｂ
）の区間ＦＯ間とそれぞれ対応している。

〔発明の効果〕

本発明の効果を具体例をもって説明する。先ず前提とし
て現地点Ｐ０から目標車Ｑ０までの距離は５０ｍ、クレ
ーンの目標走行速度は２ｍ／秒、クレーンの許容最大加
速度は０．２ｍ／秒２、巻上げおよび巻下し速度は０．
２５ｍ／秒とした場合の現地点Ｐ０から目標点Ｑ０まで
の移動時間の比較を、本発明装置により振れ止め制御を
実施しながら移動する場合（第５〜７図の（Ａ））と、
ロープ長さ一定で振れ止め制御を実施しながら移動する
場合（第５〜７図の（Ｂ））の２通りで行なっている。

第５図（Ａ）、　（Ｂ）は第２〜４図と同し条件であり
、即ち障害物Ｍとしてはロープ長さを５　ｍ　マで巻き
上げなければならない高さでかつ位置Ｐ。刀Ａら前方３
０ｍに、巾５ｍの大きさのものがあるとした。

第６図（Ａ）、　（Ｂ）での障害物Ｍとしては、コープ
長さを８ｍまで巻き上げなければならない高さで、かつ
、位置Ｐ。から前方１０ｍに、巾３０ｍの大きさのもの
があるとした。

第７図（Ａ）、　（Ｂ）では障害物はな（、ローブの巻
き上げの必要がないものとした。従って後述するように
両者の運転時間による有位差はない。

第−表に、実際の運転時間を運転パターンの演算時間も
含めて記しているが、この表かう明らかのように通常発
生する第３図や第４図の場合には、いずれも本発明法の
運転時間が短くてすみ、効率的な運転が実現できている
ことが判る。

第−表 以上のように本発明の方法によりクレーンに対する運行
位置指示が出力される毎に毎回位相軌跡演算を実行し、
その結果の合理性チエ’７り、例えば障害物との干渉等
を行なうことにより全ての運行パターンについて常に振
れ止め制御が行なえる最適解を求めることができる。以
上のように本発明の安全面および作業能率に与える効果
は著しい。

また、本発明は汎用のマイコンを使用することにより経
済上、実用上の効果も著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具現した振れ止め制御時の制御装置の
ブロック図、第２図は具体的な運転状況を設定した説明
図、第３図は（Ａ）、　（Ｂ）、　（Ｃ）はそれぞれ本
発明法により算出された運転パターンの説明図、第４図
（Ａ）、　（Ｂ）はそれぞれ本発明法により求められた
位相面軌跡図、第５図（八）と第６図（Ａ）と第７図（
Ａ）はそれぞれ本発明法を適用した運転方式を示す図、
第５図（Ｂ）と第６図（Ｂ）と第７図（ＩＩ）はそれぞ
れ、従来の運転方式を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、懸垂式ワイヤークレーンの制御方法において、目標
   の走行速度及び許容とする該加減速度と、目標の横行速
   度及び該許容の加減速度と、目標の巻上又は巻下速度と
   、併せて走行及び横行を開始する時のワイヤー長さと、
   目標とする巻上げ又は巻下げるワイヤー長さと吊荷の重
   心位置、をもとに位相軌跡を演算することにより、走行
   及び横行の加減速パターンと該加減速度と切替時間を決
   定する運転パターンを演算することを特徴とする懸垂式
   クレーンの振れ止め制御方法。