JPH07267576A - 吊荷の振れ止め制御装置 - Google Patents

吊荷の振れ止め制御装置

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JPH07267576A
JPH07267576A JP5687294A JP5687294A JPH07267576A JP H07267576 A JPH07267576 A JP H07267576A JP 5687294 A JP5687294 A JP 5687294A JP 5687294 A JP5687294 A JP 5687294A JP H07267576 A JPH07267576 A JP H07267576A
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唯明 門前
Susumu Kono
進 河野
Takashi Toyohara
尚 豊原
Yoshiaki Okubo
欣昭 大久保
Noriaki Miyata
紀明 宮田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 吊荷の振れ止め操作を容易に且つ確実に行う
ことができる吊荷の振れ止め制御装置を提供する。 【構成】 横行トロリー11の左右両側部に相対移動可
能なシーブ台車14,15を設け、横行トロリー11の
運動状態量、吊荷23の左右両端の運動状態量、左右シ
ーブ台車14,15の運動状態量を検出する各検出器3
1〜38及び横行トロリー11の運転操作盤39に設け
た横行運転ノッチ操作量検出器40を設けると共に各検
出器31〜38の検出信号を基に振れ止め制御を行う制
御装置を設け、最適制御部が各運動状態量及びノッチ操
作量に応じて予め設定された振れ止め最適ゲインKに基
づく最適操作量の振れ止め制御を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に大型の吊荷用コン
テナクレーン等に使用される吊荷装置のための振れ止め
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に従来のコンテナクレーンにおける
吊荷振れ止め装置の概略、図7に従来の吊荷振れ止め装
置の動作状態を示す。
【0003】図6に示すように、横行トロリー11は図
示しないクレーンの主桁上を横行(図6において左右方
向に移動)自在に配設されており、横行トロリー11に
はこの横行トロリー11上に敷設された一対のレール1
2,13に沿って左右のシーブ台車14,15が横行ト
ロリー11の移動方向に沿って小距離移動可能に支持さ
れている。そして、横行トロリー11にはロープ16を
介してこの横行トロリー11を移動させる主桁上のトロ
リー駆動装置17が連結されると共に、各シーブ台車1
4,15にはこのシーブ台車14,15を移動させるシ
ーブ台車駆動装置18,19が駆動連結されている。ま
た、横行トロリー11には巻上ロープ20を介して上面
に吊荷の振れ止め検出マーク21が表示された吊具22
が吊り下げられており、この吊具22は吊荷としてのコ
ンテナ23を吊り支えている。
【0004】このような吊荷装置の振れ止めは、従来、
クレーン運転室から運転者が吊具22の動きを目視しな
がら手動による遠隔運転操作によって以下に示す方法で
行われている。
【0005】即ち、図6に示す状態において、トロリー
駆動装置17により横行トロリー11から左から右に横
行する場合、この横行トロリー11が定速横行から減速
制動に入ると、吊荷23は、図7(a)に示すように、
慣性力で前方に振れ移動する。運転者は運転室で吊具2
2上で検出マーク21を目視で確認することでこの振れ
を検知し、図7(b)に示すように、吊荷23の横行方
向の振れに合わせて横行トロリー11を振れ方向に加速
するように操作し、又は、横行トロリー11上の左右の
シーブ台車駆動装置18,19を駆動してシーブ台車1
4,15を吊荷23と同じ振れ方向に移動操作する。そ
して、更に前方に一定量振れたあとに戻ってくる吊荷2
3の反動に合わせて横行トロリー11を減速操作し、又
はシーブ台車14,15を前述と反対の方向に移動操作
することにより横行振れの減衰、振れ止めを行うように
している。
【0006】また、図6において、吊荷23が矢印で示
すように平面内で時計回りのスキュー振れ(旋回振れ)
を生じたときには、同様に検出マーク21の移動で検知
し、スキュー振れに合わせて一方のシーブ台車15を左
送り、他方のシーブ台車14を右送りにそれぞれ駆動装
置18,19により駆動し、吊荷23の反動振れには、
前述と逆方向にシーブ台車14,15を移動させること
で、スキュー振れを同様に減衰し制止する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述した運転者による
従来の吊荷の振れ止め装置を用いた振れ止め操作にあっ
ては、以下の問題があった。即ち、前述したように、吊
荷23の単独の横行振れ又はスキュー振れに対しては、
運転者による吊具22の振れ具合に合わせた横行トロリ
ー11の加減速、又はシーブ台車14,15の移動によ
り、吊荷23の振れを減衰し制止することができる。し
かし、吊荷23の横行振れとスキュー振れが同時に発生
して複雑な動きをすると、運転者による横行トロリー1
1又はシーブ台車14,15の駆動が困難となり、十分
に対応できなかった。
【0008】また、吊荷23の振れ止めと同時に、左右
各シーブ台車14,15については、次に吊荷23の振
れが発生した時のために横行方向のどちら側にも動ける
ようにしておく必要があり、横行トロリー11上の横行
方向中央位置に収束させる必要がある。一方、横行トロ
リー11については、横行中は吊荷23の搬送効率を上
げるために最大速度で運転する必要があると共に、吊荷
23を地上に降ろすべき目標位置に近づいたら目標位置
に停止させるべく減速をかける必要があり、且つ、吊荷
目標位置に到達したら停止固定する必要がある。即ち、
吊荷23の振れ止め制御の他、シーブ台車14,15の
位置制御、横行トロリー11の横行位置状態に応じた速
度制御又は位置制御を同時に行う必要がある。従来の振
れ止め操作は運転者により手動操作で対応しており、こ
の操作は運転者にとって熟練を要する困難な作業であっ
た。
【0009】本発明はこのような問題を解決するもので
あり、吊荷の振れ止め操作を容易に且つ確実に行うこと
ができる吊荷の振れ止め制御装置を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の吊荷の振れ止め制御装置は、横行トロリー
の左右両側部に横行トロリー移動方向と同方向に沿って
該横行トロリーと相対移動可能な左右一対のシーブ台車
が配設された吊荷装置において、前記横行トロリーの運
動状態量を検出するトロリー運動状態量検出器と、前記
横行トロリーに吊り下げられた吊荷の左右両端の運動状
態量を検出する吊荷運動状態量検出器と、前記各シーブ
台車の運動状態量を検出するシーブ台車運動状態量検出
器と、前記横行トロリーの運転操作盤に設けた横行運転
ノッチ操作量を検出するノッチ操作量検出器と、前記各
検出器から取入れた検出信号に基づいて前記吊荷装置の
振れ止め制御を行う制御装置とを具え、該制御装置は前
記各検出器により検出されたそれぞれの運動状態量及び
運転ノッチ操作量に応じて予め設定された振れ止め最適
ゲインに基づく最適操作量を設定し、該最適操作量で前
記横行トロリー及び各シーブ台車を駆動して振れ止め制
御を実行する最適制御部を有することを特徴とするもの
である。
【0011】また、本発明の吊荷の振れ止め制御装置
は、請求項1記載の吊荷の振れ止め制御装置において、
制御装置は、横行トロリーの運転状態量及び運転ノッチ
操作量の検出信号に基づいて前記横行トロリーの運転状
態を検知する運転状態判定部と、該運転状態判定部によ
り検知された運転状態に応じて予め設定された運転状態
別振れ止め最適ゲインを選択して出力する運転状態別最
適ゲイン選択部と、該運転状態別最適ゲイン選択部の出
力する最適ゲインに基づく最適操作量で前記横行トロリ
ー及び各シーブ台車を駆動して振れ止め制御を実行する
最適制御部を有することを特徴とするものである。
【0012】また、本発明の吊荷の振れ止め制御装置
は、請求項1記載の吊荷の振れ止め制御装置において、
制御装置は、吊荷の横行振れとスキュー振れを別々に独
立振れ止め制御する最適ゲインを計算して出力する独立
制御用最適ゲイン計算部と、該独立制御用最適ゲイン計
算部の出力する最適ゲインに基づく最適操作量で吊荷の
横行振れに対して横行トロリーを駆動する一方、スキュ
ー振れに対して左右シーブ台車を駆動して振れ止め制御
を実行する最適制御部を有することを特徴とするもので
ある。
【0013】更に、本発明の振れ止め制御装置は、請求
項1記載の吊荷の振れ止め制御装置において、制御装置
は、吊荷の横行振れとスキュー振れを別々に独立振れ止
め制御する最適ゲインを計算して出力する独立制御用最
適ゲイン計算部と、横行トロリーの運転状態量及び運転
ノッチ操作量の検出信号に基づいて前記横行トロリーの
運転状態を検知する運転状態判定部と、該運転状態判定
部により検知された運転状態に応じて予め設定された運
転状態別振れ止め最適ゲインまたは独立制御用最適ゲイ
ン計算部によって設定された運転状態別振れ止め最適ゲ
インを選択して出力する運転状態別最適ゲイン選択部
と、前記運転状態別最適ゲイン選択部の出力する最適ゲ
インに基づいて最適操作量で前記横行トロリー及び各シ
ーブ台車を駆動して振れ止め制御を実行する最適制御部
を有することを特徴とするものである。
【0014】
【作用】本発明にあっては、コンテナクレーンの稼働開
始と共に、横行トロリーの運動状態量検出器及び左右シ
ーブ台車運転状態量検出器、吊荷の左右運動状態量検出
器により検出された各運動状態量検出信号とノッチ操作
量検出器により検出された運転量信号とが制御装置へ送
られ、この制御装置には横行トロリーの横行移動時、減
速位置決め時、停止時における荷の横行振れ、スキュー
振れなどの運動状態量に応じた振れ止め最適ゲインが予
め設定されており、最適制御部がこの最適ゲインに基づ
く荷の運転状態量に応じた最適操作量で横行トロリー及
び各シーブ台車を駆動することで、振れ止め制御が実行
される。
【0015】また、運転状態判定部は、横行トロリー運
動状態検出器及び運転ノッチ操作量検出器の信号によ
り、例えば、横行トロリーが移動中か、減速位置合わせ
運転中か、トロリーが停止し荷だけ振れている状態かを
判定し、この判定信号を運転状態別最適ゲイン選択部に
出力し、この運転状態別最適ゲイン選択部は、判定信号
を受け、制御装置に複数設定された運転状態別の最適ゲ
インを選択して最適制御部に出力し、最適制御部がこの
最適ゲインに基づく荷の運動状態量に応じた最適操作量
で横行トロリー及びシーブ台車を駆動することで、振れ
止め制御が実行される。
【0016】また、独立制御用最適ゲイン計算部は、吊
荷の横行振れ及びスキュー振れの各々の振れ止めに必要
な最適ゲインを計算して最適制御部に出力し、最適制御
部は横行振れ止め最適ゲインで横行トロリーを駆動する
一方、スキュー振れ止め最適ゲインで左右シーブ台車を
駆動することで、振れ止め制御が実行される。
【0017】更に、独立制御用最適ゲイン計算部は、吊
荷の横行振れ及びスキュー振れの各々の振れ止めに必要
な最適ゲインを計算して運転状態別最適ゲイン選択部に
出力する一方、運転状態判定部は、横行トロリー運転状
態検出器及び運転ノッチ操作量検出器の信号により、例
えばトロリー横行移動中か、減速位置合わせ運転中か、
トロリーが停止し荷だけ振れている状態かを判定して運
転状態別最適ゲイン選択部に出力し、運転状態別最適ゲ
イン選択部は、これらの判定信号を受けて運転状態別の
最適ゲインを選択して最適制御部へ最適ゲインとして出
力し、最適制御部は横行振れ止め最適ゲインで横行トロ
リーを駆動する一方、スキュー振れ止め最適ゲインで左
右シーブ台車を駆動することで、振れ止め制御が実行さ
れる。
【0018】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0019】図1に本発明の一実施例に係る吊荷の振れ
止め制御装置の全体構成を表す概略構成、図2に制御装
置の第1実施例を表す制御ブロックを示す。なお、従来
と同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複
する説明は省略する。
【0020】図1に示すように、本実施例の吊荷の振れ
止め制御装置において、横行トロリー11のトロリー駆
動装置17にはトロリー運転状態量検出器としての変位
検出器31及び速度検出器32が装着されている。そし
て、左側のシーブ台車14にはシーブ台車運動状態量検
出器としての変位検出器33及び速度検出器34が装着
されると共に、右側のシーブ台車15にも同様に変位検
出器35及び速度検出器36が装着されている。また、
横行トロリー11の各側部には吊荷運動状態量を検出す
るために、吊具22の検出マーク21の動作から吊荷2
3の振れ変位及び振れ速度を検出する吊荷左右側の振れ
運動検出器37,38が装着されている。そして、クレ
ーン運転室の横行運転操作盤39には横行運転ノッチ操
作量検出器40が装着されている。
【0021】制御装置41は各運動状態量検出器31〜
38及び横行運転ノッチ操作状態量検出器40から各検
出信号が入力され、入力された運転状態量、即ち、吊荷
23の振れ運動量をゼロに戻すために必要な最適操作量
を演算し、その制御指令信号を横行トロリー11の駆動
装置17及び左右シーブ台車14,15の駆動装置1
8,19に出力するものである。
【0022】この制御装置41は、図2に示すように、
制御装置内に予め別に計算して設定された振れ止め最適
ゲインKに基づき、各検出器31〜38,40から入力
される吊荷23の運動状態量及び横行トロリー11の運
転状態量に応じて最適操作量を設定し、横行トロリー1
1の駆動装置17及び左右シーブ台車14,15の駆動
装置18,19の振れ止め最適制御を実行する最適制御
部42を有している。
【0023】以下、上述した本実施例の吊荷の振れ止め
制御装置による具体的な振れ止め処理を説明する。
【0024】(1)まず、各検出器31〜38,40は
横行トロリー11及び各シーブ台車14,15、吊荷2
3の運動状態量並びに運転ノッチ操作量を検出し、制御
装置41に出力する。
【0025】(2)次に、これらの運動状態量及び運転
ノッチ操作量から最適制御部42において、下記数式1
による振れ止め最適制御の演算にて横行トロリー11の
速度指令u0と左右各々のシーブ台車14,15の速度
指令u1,u2を計算する。
【0026】
【数1】
【0027】なお、uは以下に示す操作量ベクトルであ
り、各要素は左から順番に横行トロリー11の速度指令
u0、左シーブ台車14の速度指令u1、右のシーブ台
車15の速度指令u2である。即ち、下記数式2とな
る。
【0028】
【数2】
【0029】また、xは以下に示す状態量ベクトルであ
り、各要素は左から順番に横行トロリー11の変x0と
速度x1、左のシーブ台車14の変位x2と速度x3、
右のシーブ台車15の変位x4と速度x5、吊荷23の
左端の変位x6と速度x7、吊荷23の右端の変位x8
と速度x9である。即ち、下記数式3となる。
【0030】
【数3】
【0031】更に、Kは以下に示す3×10の定数マト
リックスである。
【0032】
【数4】
【0033】ここで、上述の定数マトリックスKは、以
下の手順で予め求めた最適ゲインである。
【0034】 横行トロリー11、左右シーブ台車1
4,15、吊荷23の左右振れについて立てた運動方程
式より、下記数式5の状態方程式を導出する。この状態
方程式は吊荷23の振れを横行とスキューの動きをする
バネ・マス系として線形微分方程式で表したもので、状
態方程式の導出方法も含めて、ここでは説明を省略す
る。u,xは各々、上述の操作量ベクトル及び状態量ベ
クトルであり、Aは10×10の定数マトリックス、B
は10×3の定数マトリックスである。
【0035】
【数5】
【0036】 上述した数式5の状態方程式に対し
て、下記数式6の評価関数Jを最小化する数式7の最適
ゲインKを求める。なお、Q,Rはそれぞれ10×1
0,3×3の重み行列である。
【0037】
【数6】
【0038】
【数7】
【0039】このように評価関数Jを最小化するという
ことで、できるだけ小さな操作量uで状態量xの全ての
要素を速やかにゼロにする最適ゲインKを求めたことに
なる。
【0040】(3)そして、最適制御部42は上述の演
算により求めた最適ゲインKを基に各検出器31〜3
8,40による運動状態量及び運転状態に応じた最適操
作量を求め、この最適操作量を横行トロリー11及び左
右のシーブ台車14,15の各駆動装置17,18,1
9に対して、速度指令u0,u1,u2の制御指令信号
として出力し、これらを駆動することで吊荷23の振れ
止め最適制御を実行する。
【0041】図3に本発明の吊荷振れ止め制御装置の第
2実施例を表す制御ブロックを示す。
【0042】図3に示すように、本実施例にあっては、
制御装置51を、横行運転ノッチ操作量検出器40と横
行トロリー駆動装置17の変位、速度検出器31,32
からの検出信号を受けて横行トロリー11の運転状態、
即ち、横行トロリー11が横行駆動中か、目標位置へ停
止途中か、停止して振れ止めが必要な状態かを判断して
信号出力する運転状態判定部52と、運転状態判定部5
2の信号及び運転状態別に予め計算し設定した複数の運
転状態別最適ゲインK1 ,K2 ,K3 を基に検出された
運転状態に最適のゲインKを選択する運転状態別最適ゲ
イン選択部53と、最適ゲイン選択部53の選択した最
適ゲインKを受け入れ、各検出器31〜38から入力さ
れる運動状態量に応じて最適操作量を設定し、横行トロ
リー11の駆動装置17と左右シーブ台車14,15の
駆動装置18,19の振れ止め最適操作量制御を実行す
る最適制御部54とにより構成されている。
【0043】ここで、本実施例の制御装置51による具
体的な振れ止め処理を説明する。
【0044】(1)運転状態判定部52は、横行トロリ
ー11の運転状態を、横行運転ノッチ操作量検出器40
と横行トロリー駆動装置17の変位、速度検出器31,
32の検出信号に基づいて判定する。このとき、運転者
がノッチ操作を行っているとき、即ち、ノッチ操作量が
ゼロでない場合には吊荷23を地上に降ろすべき目標位
置からは未だ遠い状態と判定する。そして、ノッチ操作
量がゼロになった場合には目標位置に近づいた状態と判
定する。また、ノッチ操作量が0で、かつ横行トロリー
変位が目標位置で、かつ横行速度がゼロならば、目標位
置到達状態と判定する。
【0045】(2)運転状態別最適ゲイン選択部53
は、(1)で判定した運転状態に応じて3種類の最適ゲ
インK1 ,K2 ,K3 のいずれかを最適ゲインKとして
選択する。なお、最適ゲインK1 ,K2 ,K3 は、第1
実施例の場合と同じように、第1実施例にて説明した
(2)の,の手順にて求めたものである。ただし、
評価関数Jは次の3つの数式として最適ゲインK1 ,K
2 ,K3 を演算する。
【0046】
【数8】
【0047】従って、3種類の最適ゲインを得てそれぞ
れJ1 ,J2 ,J3 に対応するものとしてK1 ,K2
3 とする。
【0048】ここで、Q1 は横行トロリー11の位置制
御を行わない運転者のノッチ操作に対する速度追従型の
最適ゲイン計算用の重み行列であり、Q2 は横行トロリ
ー11を目標位置に到達させる位置制御型の最適ゲイン
計算用の重み行列であり、Q 3 は横行トロリー11は固
定停止しシーブ台車14,15を単独で振れ止めを行な
う最適ゲイン計算用の重み行列である。Rは例えば単位
行列とし、1種類である。
【0049】Q1 ,Q2 ,Q3 の各重み行列を下記数式
9に示す。
【0050】
【数9】
【0051】(3)この運転状態別最適ゲイン選択部5
3による最適ゲインKの選択方法は以下の通りである。
【0052】(a)運転状態が目標位置からは遠い状態
ならば、最適ゲインKは運転者のノッチ操作に対する速
度追従型の最適ゲインK1 とする。
【0053】(b)運転状態が目標位置に近づいた状態
ならば、最適ゲインKは横行トロリー11を目標位置に
到達させる位置制御型の最適ゲインK2 とする。
【0054】(c)運転状態が目標位置到達状態なら
ば、最適ゲインKはシーブ台車14,15の単独で振れ
止めを行う最適ゲインK3 とする。
【0055】(4)そして、第1実施例の場合と同様
に、検出器31〜38,40によって検出された運動状
態量及び横行ノッチ操作量を制御装置51に出力する。
【0056】(5)制御装置51は入力された運転状態
から、最適制御部54において、前述した数式1による
振れ止め最適制御の演算にて、横行トロリー11の速度
指令u0と左右シーブ台車14,15の速度指令u1,
u2を計算する。
【0057】(6)最適制御部54はこの最適ゲインK
を基に各検出器31〜38,40による運動状態量及び
運転状態に応じた最適操作量を求め、この最適操作量を
横行トロリー11及び左右のシーブ台車14,15の各
駆動装置17,18,19に対して、速度指令u0,u
1,u2の制御指令信号として出力し、これらを駆動す
ることで吊荷23の振れ止め最適制御を実行する。
【0058】以上、第2実施例で示した制御装置51に
よると、横行トロリー11の運転状態を運転状態判定部
52により判定し、運転状態別最適ゲイン選別部53に
より横行トロリー11の運転状態に応じて速度追従又は
目標位置到達又はシーブ台車14,15の単独型の最適
ゲインKを選択し、最適制御部54は選択された最適ゲ
インKを基に振れ止め最適制御を実行することで、従来
の運転状態別の困難な判断と運転操作を解消することが
できる。
【0059】図4に本発明の吊荷の振れ止め制御装置の
第3実施例を表す制御ブロックを示す。
【0060】図4に示すように、本実施例にあっては、
制御装置61を、横行振れとスキュー振れとをそれぞれ
独立して振れ止め制御する場合に適用する最適ゲインを
計算し供給する横行振れ・スキュー振れ独立制御用最適
ゲイン計算部62と、この独立制御用最適ゲイン計算部
62で計算された結果を設定した最適ゲインKに基づい
て振れ止め制御を行う最適制御部03とで構成されてい
る。この最適制御部63は、各検出器31〜38が検出
する運動状態量に応じて、横行振れとスキュー振れが一
緒に発生した場合に、横行振れ・スキュー振れ独立制御
用最適ゲイン計算部62により設定した最適ゲインKに
基づいて、横行振れに対しては横行トロリー駆動装置1
7を、また、スキュー振れに対しては左右シーブ台車駆
動装置18,19を対象として、それぞれ最適操作量を
設定して振れ止め制御を実行するものである。
【0061】ここで、本実施例の制御装置61による具
体的な振れ止め処理を説明する。
【0062】(1)横行振れとスキュー振れ独立制御用
最適ゲイン計算部62は、以下の方法で最適ゲインを計
算する。
【0063】 前述の数式5の状態方程式に対して、
x=T×x′を代入してモード変換を行ない、下記数式
10の状態方程式を得る。なお、x′は新しい状態量ベ
クトル、Tはモード変換行列である。
【0064】
【数10】
【0065】つまり、各要素は左から順番に、横行トロ
リー11の変位x0と速度x1、シーブ台車14,15
の横行成分の変位x2′と速度x3′、シーブ台車1
4,15のスキュー成分の変位x4′と速度x5′、吊
荷23の横行成分の変位x6′と速度x7′、吊荷23
のスキュー成分の変位x8′と速度x9′である新しい
状態量ベクトルx′についての状態方程式を導出したこ
とになる。
【0066】 前述の数式10の状態方程式に対し
て、下記数式11の評価関数Jを最小化する数式12の
最適ゲインK′を求める。なお、Q,Rはそれぞれ10
×10,3×3の重み行列である。
【0067】
【数11】
【0068】
【数12】
【0069】このように評価関数Jを最小化するという
ことで、できるだけ小さな操作量で状態量x′の全ての
要素を速やかにゼロにする最適ゲインK′を求めたこと
になる。
【0070】ここで、横行トロリーとシーブ台車による
振れ止め最適制御を、どちらをどう効かせるかという問
題がある。これは前述した数式11の重み行列Qの調整
に依存する。
【0071】横行中の吊荷23の振れは、定性的に、加
減速時に吊荷23の慣性によって大きな横行振れを発生
し、吊荷23の偏心等で横行振れに比較すると小さなス
キュー振れを発生する。相対的に振れの大きい横行振れ
に対しては、シーブ台車14,15が横行トロリー11
上の短いストローク範囲でしか移動できず対応できない
ということから、横行トロリー11による振れ止め最適
制御を適用し、また、スキュー振れに対しては、横行ト
ロリー11では原理的に制御できないこと、また比較的
振れが小さいということから、シーブ台車14,15に
よる振れ止め最適制御を適用する。
【0072】この役割分担は重み行列Qの要素であるq
2,q3,q4,q5の調整により以下のようにして実
現する。
【0073】q2,q3はシーブ台車14,15の横行
運動成分に対する重み係数であり、大きな値にすること
で、横行振れの振れ止めに必要なシーブ台車14,15
の横行運動を制限することになる。従って、横行振れに
対しては横行トロリー11のみで振れ止め制御すること
になる。
【0074】q4,q5はシーブ台車14,15のスキ
ュー運動成分に対する重み係数であり、小さな値とする
ことでスキュー振れの振れ止めに必要なシーブ台車1
4,15の移動をこのシーブ台車14,15のストロー
ク範囲内で確保できる。また、横行トロリー11は原理
的にスキュー運動が出来ないから、従って、スキュー振
れに対してはシーブ台車のみで振れ止め制御することに
なる。
【0075】 次いで、前述の数式12にx=T-1×
xを代入して下記数式13を得る。これより、フィード
バック状態量xに対する最適ゲインK=K′×T-1を得
ることができる。
【0076】
【数13】
【0077】上述した計算により得られた最適ゲインは
最適ゲイン部Kとして設定される。(2)そして、第1
実施例の場合と同様に、検出器31〜38,40によっ
て検出された運動状態量及び横行ノッチ状態操作量を制
御装置61に出力する。
【0078】(3)制御装置61は入力された運動状態
量及び横行ノッチ操作量から、最適制御部63におい
て、前述した数式1による振れ止め最適制御の演算にて
横行トロリー11の速度指令u0と左右のシーブ台車1
4,15の速度指令u1,u2を計算する。
【0079】(4)最適制御部63は、この最適ゲイン
Kを基に各検出器31〜38,40による運動状態量及
び運転状態に応じた最適操作量を求め、この最適操作量
を横行トロリー11及び左右のシーブ台車14,15の
各駆動装置17,18,19に対して、速度指令u0,
u1,u2の制御指令信号として出力し、これらを駆動
することで吊荷23の振れ止め最適制御を実行する。
【0080】以上、第3実施例で示した制御装置61に
よると、検出器31〜38から受け取る状態量ベクトル
xに対してモード変換行列T-1をかけて吊荷23の振れ
動きについて横行振れ成分とスキュー振れ成分に分離し
た新状態量ベクトルx′を生成し、これに最適ゲイン
K′をかけてそれぞれの最適操作量ベクトルuを求め、
横行振れ成分に対しては横行トロリー11の駆動で、ス
キュー振れ成分に対してはシーブ台車14,15の駆動
で振れ止めするよう最適制御部63で対応することによ
り、振れ止めに際し横行トロリー11またはシーブ台車
14,15をどう駆動すれば良いかという従来の問題の
解決を果たしている。
【0081】図5に本発明の吊荷の振れ止め制御装置の
第4実施例を表す制御ブロックを示す。
【0082】図5に示すように、本実施例にあっては、
制御装置71を、前述した第2及び第3実施例にて説明
した制御装置51,62を組合わせ構成している。
【0083】即ち、この制御装置71では、最適制御部
72が、各検出器31〜38,40からの検出信号に応
じて、常時、第2,第3実施例の制御装置51,61の
両方の処理として運転状態別及び横行振れ・スキュー振
れ別の最適ゲインKによる最適操作量を設定して振れ止
め制御を実行する。
【0084】ここで、本実施例の制御装置71による具
体的な振れ止め処理を説明する。
【0085】(1)前述した第3実施例と同様に、横行
振れとスキュー振れ独立制御用最適ゲイン計算部62
は、数式10の状態方程式を導出する。そして、この状
態方程式に対して、第2実施例と同様に、数式8の評価
関数J1 ,J2 ,J3 を最小化する最適してゲイン
1 ,K2 ,K3 を求める。なお、重み行列Q1
2 ,Q 3 は、第2実施例に示すものであるが、更に、
1 ,Q2 については、第3実施例で示したように、q
2 ,q3 ,q4 ,q5 の調整により、最適ゲインK1
2 は横行振れに対しては横行トロリー11で、スキュ
ー振れに対してはシーブ台車14,15でそれぞれ独立
に制御するべき最適ゲインとする。
【0086】(2)そして、以降は第2実施例と同じ処
理を行なうこととなるので省略する。
【0087】このように第4実施例で示した制御装置7
1によると、検出器31〜38,40から受け取る状態
量ベクトルxに対してモード変換行列T-1をかけて吊荷
の振れ動きについて横行振れ成分とスキュー振れ成分に
分離した新状態ベクトルx′を生成し、これに最適ゲイ
ンK′をかけて各々の最適操作量ベクトルuを求め、横
行振れ成分に対しては横行トロリー11の駆動で、スキ
ュー振れ成分に対してはシーブ台車14,15の駆動で
振れ止めするよう最適制御部72で対応することによ
り、振れ止めに際し横行トロリー11またはシーブ台車
14,15をどう駆動すれば良いかという従来の問題の
解決を果している。
【0088】また、横行トロリー11の運転状態を運転
状態判定部52により判定し、運転状態別最適ゲイン選
択部53により横行トロリー11の運転状態に応じて速
度追従又は目標位置到達又はシーブ台車14,15の単
独型の最適ゲインKを選択し、最適制御部72は選択さ
れた最適ゲインKを基に振れ止め最適制御を実行するこ
とで、従来の運転状態別の困難な判断と運転操作を解消
することができる。
【0089】
【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の吊荷の振れ止め制御装置によれば、横行ト
ロリーの左右両側部にこの横行トロリーと相対移動可能
な左右一対のシーブ台車を配設し、横行トロリーの運動
状態量、吊荷の左右両端の運動状態量、左右各シーブ台
車の運動状態量をそれぞれ検出する各検出器及び横行ト
ロリーの運転操作盤に設けた横行運転ノッチ操作量検出
器を設けると共に各検出器から取入れた検出信号に基づ
いて吊荷装置の振れ止め制御を行う制御装置を設け、こ
の制御装置に各検出器により検出された運動状態量及び
横行運転ノッチ操作量に応じて予め設定された振れ止め
最適ゲインに基づく最適操作量で横行トロリー及び各シ
ーブ台車を駆動して振れ止め制御を実行する最適制御部
を設けたので、従来から課題とされていた吊荷の困難な
振れ止め操作を自動化して容易に確実に行うことがで
き、且つ、速やかに吊荷の振れを減衰して抑制できる最
適制御を実現することができる。その結果、運転者の作
業の大幅軽減、振れ止めの時間短縮による吊荷搬送効率
向上を図ることができる。
【0090】また、本発明の吊荷の振れ止め制御装置に
よれば、制御装置に横行トロリーの運動状態量及び運転
ノッチ操作量検出信号に基づいて横行トロリーの運転状
態を検知する運転状態判定部とその判定部により検知さ
れた運転状態に応じて予め設定された運転状態別振れ止
め最適ゲインを選択して出力する運転状態別最適ゲイン
選択部とその最適ゲイン選択部の出力する最適ゲインに
基づく最適操作量で横行トロリー及び各シーブ台車を駆
動して振れ止め制御を実行する最適制御部を設けたの
で、横行トロリーの運転状態が横行移動中であるか、停
止途中であるか、停止して振れ止めが必要であるかを判
断して最適ゲインを設定することとなり、運転状態別の
判断と運転操作を容易なものとすることができる。
【0091】また、本発明の吊荷の振れ止め制御装置に
よれば、制御装置に、吊荷の横行振れとスキュー振れを
別々に独立振れ止め制御する最適ゲインを計算して出力
する独立制御用最適ゲイン計算部とその計算部の出力す
る最適ゲインに基づく最適操作量で吊荷の横行振れに対
して横行トロリーを駆動する一方、スキュー振れに対し
て左右シーブ台車を駆動して振れ止め制御を実行する最
適制御部を設けたので、吊荷の横行振れとスキュー振れ
をそれぞれ別々に対応して減衰抑制することとなり、振
れ止めに対して横行トロリー及びシーブ台車の駆動を適
切に駆動制御することができる。
【0092】更に、本発明の吊荷の振れ止め制御装置に
よれば、制御装置に吊荷の横行振れとスキュー振れを別
々に独立振れ止め制御する最適ゲインを計算して出力す
る独立制御用最適ゲイン計算部と横行トロリーの運動状
態量及び運転ノッチ操作量検出信号に基づいて横行トロ
リーの運転状態を検知する運転状態判定部とその判定部
により検知された運転状態に応じて予め設定された運転
状態別振れ止め最適ゲインまたは独立制御用最適ゲイン
計算部によって設定された運転状態別振れ止め最適ゲイ
ンを選択して出力する運転状態別最適ゲイン選択部とそ
の最適ゲイン選択部の出力する最適ゲインに基づいて最
適操作量で横行トロリー及び各シーブ台車を駆動して振
れ止め制御を実行する最適制御部を設けたので、横行ト
ロリーの運転状態並びに吊荷の振れ状態に応じて最適ゲ
インを設定することとなり、運転状態別の判断と運転操
作を容易とすることができると共に、振れ止めに対して
横行トロリー及びシーブ台車を適切に駆動制御すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る吊荷の振れ止め制御装
置の全体構成を表す概略構成図である。
【図2】制御装置の第1実施例を表すブロック図であ
る。
【図3】制御装置の第2実施例を表すブロック図であ
る。
【図4】制御装置の第3実施例を表すブロック図であ
る。
【図5】制御装置の第4実施例を表すブロック図であ
る。
【図6】従来のコンテナクレーンにおける吊荷振れ止め
装置の概略図である。
【図7】従来の吊荷振れ止め装置の動作状態説明図であ
る。
【符号の説明】
11 横行トロリー 14,15 シーブ台車 17 横行トロリー駆動装置 18,19 シーブ台車駆動装置 21 検出マーク 22 吊具 23 吊荷 31 横行トロリー変位検出器 32 横行トロリー速度検出器 33,35 シーブ台車変位検出器 34,36 シーブ台車速度検出器 37,38 吊荷の振れ運動検出器 39 横行運転操作盤 40 横行運転ノッチ操作量検出器 41,51,61,71 制御装置 42,54,63,72 最適制御部 52 運転状態判定部 53 運転状態別最適ゲイン選択部 62 独立制御用最適ゲイン計算部 K,K1 ,K2 ,K3 最適ゲイン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年2月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0064
【補正方法】変更
【補正内容】
【0064】
【数10】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 欣昭 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 宮田 紀明 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三 菱重工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 横行トロリーの左右両側部に横行トロリ
    ー移動方向と同方向に沿って該横行トロリーと相対移動
    可能な左右一対のシーブ台車が配設された吊荷装置にお
    いて、前記横行トロリーの運動状態量を検出するトロリ
    ー運動状態量検出器と、前記横行トロリーに吊り下げら
    れた吊荷の左右両端の運動状態量を検出する吊荷運動状
    態量検出器と、前記各シーブ台車の運動状態量を検出す
    るシーブ台車運動状態量検出器と、前記横行トロリーの
    運転操作盤に設けた横行運転ノッチ操作量を検出するノ
    ッチ操作量検出器と、前記各検出器から取入れた検出信
    号に基づいて前記吊荷装置の振れ止め制御を行う制御装
    置とを具え、該制御装置は前記各検出器により検出され
    たそれぞれの運動状態量及び運転ノッチ操作量に応じて
    予め設定された振れ止め最適ゲインに基づく最適操作量
    を設定し、該最適操作量で前記横行トロリー及び各シー
    ブ台車を駆動して振れ止め制御を実行する最適制御部を
    有することを特徴とする吊荷の振れ止め制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の吊荷の振れ止め制御装置
    において、制御装置は、横行トロリーの運転状態量及び
    運転ノッチ操作量の検出信号に基づいて前記横行トロリ
    ーの運転状態を検知する運転状態判定部と、該運転状態
    判定部により検知された運転状態に応じて予め設定され
    た運転状態別振れ止め最適ゲインを選択して出力する運
    転状態別最適ゲイン選択部と、該運転状態別最適ゲイン
    選択部の出力する最適ゲインに基づく最適操作量で前記
    横行トロリー及び各シーブ台車を駆動して振れ止め制御
    を実行する最適制御部を有することを特徴とする吊荷の
    振れ止め制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の吊荷の振れ止め制御装置
    において、制御装置は、吊荷の横行振れとスキュー振れ
    を別々に独立振れ止め制御する最適ゲインを計算して出
    力する独立制御用最適ゲイン計算部と、該独立制御用最
    適ゲイン計算部の出力する最適ゲインに基づく最適操作
    量で吊荷の横行振れに対して横行トロリーを駆動する一
    方、スキュー振れに対して左右シーブ台車を駆動して振
    れ止め制御を実行する最適制御部を有することを特徴と
    する吊荷の振れ止め制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の吊荷の振れ止め制御装置
    において、制御装置は、吊荷の横行振れとスキュー振れ
    を別々に独立振れ止め制御する最適ゲインを計算して出
    力する独立制御用最適ゲイン計算部と、横行トロリーの
    運転状態量及び運転ノッチ操作量の検出信号に基づいて
    前記横行トロリーの運転状態を検知する運転状態判定部
    と、該運転状態判定部により検知された運転状態に応じ
    て予め設定された運転状態別振れ止め最適ゲインまたは
    独立制御用最適ゲイン計算部によって設定された運転状
    態別振れ止め最適ゲインを選択して出力する運転状態別
    最適ゲイン選択部と、前記運転状態別最適ゲイン選択部
    の出力する最適ゲインに基づいて最適操作量で前記横行
    トロリー及び各シーブ台車を駆動して振れ止め制御を実
    行する最適制御部を有することを特徴とする吊荷の振れ
    止め制御装置。
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