JPH0356395A - 天井クレーンにおける振れ止め制御装置 - 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、クレーンの自動制御方法に係り、特に自動化
する際に必要とされる吊荷の振れ制御に好適な天井クレ
ーン用の振れ止め制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

上記天井クレーンの運転に際し、吊下げられる吊荷は振
れを生し易く、一方吊荷は所定場所に振れを抑制して下
降させる必要がある。このため吊荷の振れを防止するた
め一般にはプログラム制御方式が採用され、これにより
クレーンの速度パターンの加速，等速，減速の各区間に
おいて振れを零とする制御手段が採られている。

その１例としては例えば特公昭６　１−３　１　０２９
号がある。その概略を第２図に示す。

図は天井クレーンの走行速度一時間の関係図で、所定加
速度αにて増速し、ついで等速度に２ て移行する。そして終点近くに達したときは第１段の等
減速速度β１にて減速し、若干時間等速運転を行ない、
これにより振れを抑制し、ついて第２段の等減速速度β
２にて減速停止させるようにしたものである。

その他図示省略したが等速度運転から減速度運転に移る
減速間始点で振れを検出して減速度パターンを変更する
手段も提案されている（例えば特開昭６２−１５７１８
６号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

前者の公知例によるときは、第１，第２の減速開始点に
おける残留振れは始動時の振れの有無，制御誤差，走行
条件，外力等の影響により一定ではない。このため減速
パターンを一定とするときは停止時の残留振れを生じ易
く、このため減速開始時期を早める必要があり非能率で
あり、目標停止位置への停止が不正確となる等の問題が
ある。

また後者の公知例によるときは、振れ制御に際し振れ数
値を代入して計算せねばならず、計３ 算に時間を要する等の問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記従来の問題点を解決することを目的とす
るもので、天井クレーンの走行速度を減速により生ずる
振れをクレーン停止時に零とする基本パターンと吊荷の
振れを検出し、その振れを零とする修正パターンとによ
り規制し、修正パターンを減速時付加すると共に、これ
に基づく減速開始時間を選定することにより、振れの抑
止と目標停止位置に正確に停止さぜるようにしたもので
ある。

以下、本願発明の原理を説明する。

天井クレーンのモデルを単振子モデルと考え、その時、
振れ角が小さくまたロープ長が一定であるとすれば周知
のように次の運動方程式が成立する。

Ｑθ十ｇθ＝−ａ　　　　　・・・・・（１）（ｇ：　
　重力加速度、２：　ロープ長、θ：　鉛直からのロー
プ振れ角、ａ：　クレーン加速度）４ これを通常よく使われるθ−θ／ω平面の位相面軌道で
表わし、振れ角及び振れ角速度の一般式を導くと次の通
りとなる。

初期振れ角θ（ｔｏ）、初期振れ角速度δ（ｔｏ）とし
た時のｔ１は、 となる。ここで、 この（２）、（３）式で第１項は加速度ａによる振れす
なわちクレーンを駆動することにより生ずる振れを示し
、第２項は初期の振れ｛θ（ｔｏ）、θ（ｔＯ））によ
り残る振れを示していることζと注目すると クレーンの荷振れ＝クレーン駆動による振れ＋初期振れ
による残留振れ ＝５ てあり、したがって、 振れ止め制御＝クレーン駆動による措ハを零とする制御 ＋初ｌＩＩＩ振れによる残留振れを零 とする制御 という労え方カＳ成立する。

発明者等は以上の知見により、クレーンの駆動による振
れを初期振れ及ひ制御誤差ζこよる振れを全く無視し、
加減速を行ない目標位置に到達したときに零とする速度
パターン（基本パターン）と振れを零に抑止する速度パ
ターン（修正パターン）との組み合せによりクレーンの
走行速度を制御すると共に、減速に当り振れのあるとき
修正パターンの印加に伴う停止距離のずれを考慮し、基
本パターンの減速開始時期を修正するようにしたもので
ある。

〔作　用〕

修正パターンにより残留振れを抑止する。この際基本パ
ターンの減速開始時期は」二記修正パターンの印加に伴
う停止距離相当分だけ修正さ６一 れる。このため所定の目標停止位置に正確に停止する。

〔実施例〕

次に、第１図を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図において、１はクレーンの移動距離及び吊荷の振
れ長さが与えられることにより、最短時間でクレーンを
所望の距離移動させ、かつ所定条件下でクレーン移動終
了時の振れが零となるような速度パターンを発生させる
基本パターン発生装置。２は振れ止め制御を行なうルー
プ系で、吊荷の振れ角を検出する振れ角検出装置２ａと
、その振れ角センサの検出量により、その振れを止める
速度パターンを発生する條正パターン発生装置２ｂとか
らなっている。３は基本パターン発生装置１で発生する
速度パターンと、修正パターン発生装置２ｂで発生する
速度パターンを合成して速度制御信号を出すパターン合
成装置。　１５は基本パターン発生装置１とパターン合
成装置３の間で基本パターンの減−７− 速開始時期を決・定する減速位置補正装置である。

４は前記パターン合成装置３より出カされた速度制御信
号の指令によりクレーン５の電動機５ａを制御する制御
装置である。５は電動機５ａにより駆動されるクレーン
で、このクレーン５には一端にフック等の吊具な有する
ロープ５ｂとそれを介して吊荷５ｃが吊り下げられてい
る。

６はクレーン５の移動距離監視装置で、６ａは距離検出
器である。

次に動作につき説明する。

クレーンの移動距離及び吊荷の振れ長さが設定されると
、クレーンを最短時間で移動させかつ、始動前に吊荷の
振れが零であれば、移動終了時の吊荷の振れも零とする
ような適正制御値を基本パターン発生装置１で速度信号
として発生させ、減速位置補正装置１５の監視の下にそ
れをパターン合成装置３に逐次出力する。

一方修正パターン発生装置２ｂでは、クレーン加速度零
時すなわちクレーンが停止を含む等速運行時に振れ角検
出装置２ａにより検出されー８ た吊荷の振れ角信号に基づき、その振れを抑制するよう
な適正制御値を速度信号として発生しパターン合成装置
３へ適宜付加制御的に出カする。

これら２つの速度信号はパターン合成装置３により合成
され速度制御信号として制御装置に送られる。制御装置
４では、その制御信号によりクレーンの電動機５ａを制
御する。

次に各速度パターンを具体的に説明する。

（＋）基本パターン このパターンは従来よりプログラム制御方式で採用され
ているもので、クレーンの移動距離と吊荷の振れ長さが
特定されることにより決定される。この時加速及び減速
の行程は、初期の振れが零ならば終了時の振れが零にな
るように設定する。これを第３図の線図で説明する。

第３図は速度線図で、代表的な最短時間則による速度パ
ターンで示した。このパターンでクレーンを運行した場
合の吊荷の振れ状態を示したのが第３図（［１　）　．
　（　Ｉ１　）の振れ角線図である。

−　９− 第３図（口）は、初期振れがなく、また制御誤差もない
すなわち予め設定された条件通りのクレーン運行を行な
った場合の荷振れの振れ角変化を示すもので、加速と同
時に荷が振れ始め、加速終了時に荷は零点ζこ復帰し、
等速区間中は荷振れなして移動する。減速間始と同時に
再び荷は振れ始め、減速終了（停止）と同時に荷は零点
に復帰し荷振れも停止して、振れ止め制御が実現される
。

これがこの基本パターンによる振れ止め制御の基本的な
考えであるが、予め設定された条件以外、例えば第３図
（ハ）で示すように、初期に振れのある場合は、等速区
間及び停止後に残留振れが残り、振れ止めを実現できな
いという欠点がある。

（２）修正パターン このパターンは、ある時点（例えば停止を含む等速時）
での実際の吊荷の振れぐ振れ角及び振れ角速度）を検出
し、その振れを抑止するに必要な制御量を発生させるた
めの速度パターン１０ て、これは振れ検出量と振れ長さにより、その制御量及
び制御タイミングが特定される。これを第Ｑ図の線図で
説明すると、図において、時刻１＝０の時の振ｈ　＜ｏ
　ｔ＝ｏ，　　’ｊｒ　ｔ＝ｏ）ヲ検出したとするとそ
の振れを抑止する制御パターンは第４図（イ）の如く周
期的に作成することができ、それらの内いずれか１つを
選択的に実施すれば振れを抑止できる。第４図（＋］）
は、第４図（イ）で示した４種のパターンを夫々実施し
た場合に夫々のパターン終了時に振れが零に振り止めさ
れる様子を示している。

（３）合成パターン 前述の基本パターンと修正パターンを合成したものが合
戎パターンである。この合或パターンにてクレーンを運
行し、初期に振れのある場合、その加速区間で振れ止め
制御を行なう例を第５図にて説明する。

第５図において、（イ）は速度線図、（ｌは振れ角線図
を示す。第５図（イ）で（Ａ）は基本バターン、（Ｂ）
は時刻１，１点で振れを検出した場合の修正パターン、
また（Ａ　）＋（Ｂ　）が実際にクレーンを運行する合
成パターンを各々に示している。

第５図（０）のようζこクレーン始動前に振れがある場
合には、先に説明した通りクレーンが等速区間に入って
も、基本パターン（Ａ．）のみでは破線で示す振れが残
ってしまう。一方合成パターンで運行した場合には実線
の振れ角線図で示す通り、加速終了と共に振れが零に抑
止される。

なお、修正パターンを基本パターンに付加する機会は、
第６図（イ）に示す如く周期的に何度も与えられる。従
って、運転状態により都合の良いときに何れかを選択す
ればよい。好ましくは、制御の限界があるときはその限
界を越えない範囲で加速時には加速形パターンを、減速
時には減速形パターンで付加すると走行時間短縮をはか
ることができる。

また、加速度が零の時に修正を実施すれば、その結果が
補正フィードバックされるので、数回の繰り返しが可能
である。

更に、インバータ制御によりクレーンの電動機の速度制
御を行なった場合には、定格速度を越える速度で修正パ
ターンを付加することが可能であり、この場合には、修
正パターンを与える機会の選択幅が増大し、より短時間
で振れ止めができる。

なお、上記制御すなわち基本パターンを基準とし、加速
時及び等速運転時に修正パターンを付加しても、減速に
移るとき必ずしも振れが零とならない場合がある。

この場合には、減速時にも修正パターンを付加する必要
があり、この時予め決められた基本パターンの減速距離
だけ手前てクレーンを減速させると、修正パターンの付
加により減速は大となり所定目標停止位置に達するまで
に停止する。

本発明はこれを基本パターンの減速開始点を修正パター
ン移動距離分だけ補正することにより振れを抑止すると
共に、目標停止位置に正しく停止させるようにしたもの
である。第６図はｌ３ 減速時における各速度パターンを示す。また第７図は減
速時のクレーンの動きを示す。

修正減速距離の計算は次による。

〔１〕基本パターンの減速所要距離なＳ１とする。

〔２〕條正パターンの計算 （１）設定加速度　（ｌ　ｓｅｔ、重力加速度　ｇ（２
）検出入力　振れ長さ　　し．ｉ 振れ角　　　θｔ０ 振れ角速度　Ｍｔ。

（３）振れ振幅 ここで　　　　　ω＝Ｅぶ了 （４）測定振れ角位相 一ｌ４ー ｂｔＯ≧０ θ　δ　＝　十　〇 δ。

（５） 加減速開始位相 （６）位相差（起動待ち時間） ｔｂ＋ｇ＝　ｔｐ＋ｚ　　ｊＲ＋＋ （７）加減速時間 ＋ｎ＋＜＝　　　　　Ｌｎ＋＞ ω （８）條正パターン移動距離 ｓ　＝　Ｑｓｅｔ．　ｔ　＋ｉｕ　２ 〔３〕修正減速所要距離 Ｓｄ＝ＳＩ−ｓ 又、本実施例ではクレーンの動作は一方向として説明し
たが、これはクレーンの横行及び走行を同時に動作する
ときも同様に夫々の方向に一方向のものを適用し、朝み
合わせて横行及び走行動作を同時に適用できるのは勿論
である。

〔発明の効果〕

本発明は、天井クレーンの振れ止め制御に際し、従来困
難とされていた減速時の振れ制御と位置制御とを精度よ
く整合でき、従って吊荷の振れ止めを確実に、しかもク
レーンを定位置に正確に停ｎ；させることができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための天井クレーンにおけ
る振れ止め制御装置の機構を示すブロック図。第２図は
従来例のクレーン駆動パターンである。 第３図乃至第５図は、本発明に振れ止め制御を示す説明
図で、第３図は基本パターンを示し、（イ）は速度線図
、（１１），（ハ）は吊荷の振れの振れ角線図で、（口
）は初期振れ角が無い場合、（ハ）は初期振れ角がある
場合である。第４図は修正パターンを示し、（イ）は速
度線図、（０）は振れ角線図である。 第５図は合成パターンを示し、（イ）は速度線図、（口
）は振れ角線図である。 第６図は減速時の各速度パターンを示し、第７図は減速
時のクｌ，−ンの動きの説明図である。 １は基本パターン発生装置、２は振れ止め制御ループ系
、２ａは振れ角検出装置、２ｂは修正パターン発生装置
、３はパターン合成装置、４は速度制御装置、７は加速
度計、　１ｏは振れ角検出部、１５は減速位置補正装置
である。 一１７一 豹臂 ム も も

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロープで吊荷を吊り移動する天井クレーンの振れ
   止め制御装置において、吊荷の振れを検出する振れ検出
   装置と、クレーンの減速により生ずる振れをクレーンが
   停止時に零とする速度パターンを基本パターンとする基
   本パターン発生装置と、クレーン等速運転時の吊荷の振
   れを検出しその振れを零とする速度パターンを修正パタ
   ーンとする修正パターン発生装置と、前記基本パターン
   に前記修正パターンを付加して減速度パターンを合成す
   るパターン合成装置と、合成された速度パターンを速度
   指令として電動機に出力する速度制御装置と、クレーン
   が目標停止位置より上記減速度合成パターンの移動量だ
   け手前で減速を開始するための減速位置補正装置とを備
   えてなることを特徴とする天井クレーンにおける振れ止
   め制御装置。