JPH0811678B2 - 天井クレーンにおける振れ止め制御装置 - Google Patents

天井クレーンにおける振れ止め制御装置

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JPH0811678B2
JPH0811678B2 JP18925989A JP18925989A JPH0811678B2 JP H0811678 B2 JPH0811678 B2 JP H0811678B2 JP 18925989 A JP18925989 A JP 18925989A JP 18925989 A JP18925989 A JP 18925989A JP H0811678 B2 JPH0811678 B2 JP H0811678B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、天井クレーンの制御装置に係り、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
レーンにおける振れ止め制御装置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
振れを生じ易く、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61−31029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−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、ついで第2段の等減速速度β2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
る減速開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62−157186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、捩れ制御に際し振れ
数値を代入して計算せねばならず、計算に時間を要する
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期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せるようにしたもの
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。
l+gθ=−a ……(1) (g:重力加速度、l:ロープ長、θ:鉛直からのロープ振
れ角、a:クレーン加速度) 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(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)、(to)}により
残る振れを示していることに注目すると 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 であり、したがって、 振れ止め制御=クレーン駆動による振れを零とする制御 +初期振れによる残留振れを零とする制御 という考え方が成立する。
発明者等は以上の知見により、クレーンの駆動による
振れを初期振れ及び制御誤差に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共に、減速に当り、振れのあるとき
に修正パターンを付加したことに伴うクレーンの停止位
置の目標停止位置からのずれを考慮し、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り、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、具体的には、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減速形の速度パターンを
修正パターンとする修正パターン発生装置と、基本パタ
ーンに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、合成された減速度パターンを速
度指令として電動機に出力する速度制御装置と、基本パ
ターンの減速開始位置をクレーンの移動方向にずらせる
ことにより、修正パターンの付加に伴うクレーンの停止
位置の目標停止位置からのずれを修正するための減速位
置補正装置とを備えてなることを要旨とする。
〔作 用〕
修正パターンにより残留振れを抑止する。この際、減
速位置補正装置により、修正パターンの付加に伴うクレ
ーンの停止位置の目標停止位置からのずれ相当分だけ基
本パターンの減速開始時期を遅らせる。すなわち、基本
パターンの減速開始位置をクレーンの移動方向にずらせ
ることにより、修正パターンの付加に伴うクレーンの停
止位置の目標停止位置からのずれを修正する。このた
め、クレーンを所定の目標停止位置に正確に停止させる
ことができる。
〔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修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
力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
の吊具をロープ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力す
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。
(1)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(ロ),
(ハ)の振れ角線図である。
第3図(ロ)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に復帰し、
等速区間中は荷振れなしで移動する。減速開始と同時に
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(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で、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4図の線図で説明すると、図において、時刻t
=0の時の振れ(θt=0、t=0)を検出したとす
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
(ロ)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
合成パターンである。この合成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、(ロ)は振れ角
線図を示す。第5図(イ)で(A)は基本パターン、
(B)は時刻t1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(ロ)のように
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5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が
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体パターンの基準減
速開始位置でクレーンを減速させると、修正パターンの
付加による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。
補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をS1とする。
〔2〕修正パターンの計算 (1)設定加速度 αset、重力加速度 g (2)検出入力 振れ長さ Lef 振れ角 θto 振れ角速度 to (3)振れ振幅 (4)測定振れ角位相 ここで、to≦0 θδ=−θδ to≧0 θδ=+θδ (5)加減速開始位相 (6)位相差(起動待ち時間) tR13=tR12−tR11 (7)加減速時間 (8)修正パターン移動距離 s=asettR12 〔3〕修正減速所要距離 Sd=Sl−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、組
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止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、(ロ),(ハ)は吊荷の振れの振れ角線図で、
(ロ)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、(ロ)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、
(ロ)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
時のクレー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、10は振れ角検出部、15は減速位置補正装置である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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減速形の減速パタ
    ーンを修正パターンとする修正パターン発生装置と、基
    本パターンに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、合成された減速度パター
    ンを速度指令として電動機に出力する速度制御装置と、
    基本パターンの減速開始位置をクレーンの移動方向にず
    らせることにより、修正パターンの付加に伴うクレーン
    の停止位置の目標停止位置からのずれを修正するための
    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。
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