JPH08225295A - クレーン用ウインチの駆動制御方法及び装置 - Google Patents

クレーン用ウインチの駆動制御方法及び装置

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JPH08225295A
JPH08225295A JP2975695A JP2975695A JPH08225295A JP H08225295 A JPH08225295 A JP H08225295A JP 2975695 A JP2975695 A JP 2975695A JP 2975695 A JP2975695 A JP 2975695A JP H08225295 A JPH08225295 A JP H08225295A
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JP
Japan
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speed
rope
winch
winch drum
crane
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JP2975695A
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English (en)
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Tomoshi Yonezawa
智志 米澤
Yoshihiro Hamazaki
義弘 浜崎
Koji Fukumoto
幸司 福本
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、巻下げ時のロープの弛みを確
実に防ぐ。 【構成】 油圧モータ8により駆動されるウインチドラ
ム4から繰り出されたロープ7の巻下げ速度を、プーリ
6Aに設けられたエンコーダ15等で検出し、許容値演
算手段13に入力する。許容値演算手段13は、上記ロ
ープ7の巻下げ速度とウインチドラム4の周速とをほぼ
等しくするための許容値s1を演算する。制御値演算手
段14は、ウインチドラム4の回転角速度を上記許容値
1以下に抑えるべく、上記油圧モータ8の駆動制御を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クレーン用ウインチの
駆動制御、特に巻下げ時の駆動制御を行うための方法及
び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、クレーン用ウインチは、ウイン
チドラムと、このウインチドラムを回転駆動するモータ
等を備えており、上記ウインチドラムから引き出された
ロープがブーム先端のプーリに掛けられ、ロープ先端に
荷吊り部であるフックブロック等が吊げられるようにな
っている。ここで、上記フックブロックの重量は、上記
ロープに十分な張力を与えて弛みを防ぐように設定され
ている。従って、正常な駆動状態では、上記ウインチド
ラムの回転駆動に追従して上記フックブロックが昇降す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記クレーンにおい
て、無負荷や軽負荷状態でロープを巻下げる際、ウイン
チドラムを巻下げ方向に回転させてもプーリ等の各部位
の摩擦等に起因してフックブロックが上記ウインチドラ
ムの回転に追従しない場合がある。この場合、ウインチ
ドラムの回転によるロープの繰り出し量とフックブロッ
クの巻下げ量との間に差が生じてロープに弛みが生じ、
最悪の場合には、次のロープ巻取り時に乱巻が発生して
ロープの寿命を著しく低下させてしまうおそれがある。
【0004】なお、実開平2−79390号マイクロフ
ィルムには、ロープ巻上げ状態から停止状態への切換時
にロープに抵抗力を与えることにより、慣性力に起因し
てロープに弛みが生じるのを防ぐようにしたものが示さ
れているが、この装置では、巻下げ駆動中に発生するロ
ープの弛みを防ぐことはできない。
【0005】本発明は、このような事情に鑑み、ロープ
巻下げ時の弛み発生を防ぎながら良好なウインチの駆動
を確保できるクレーン用ウインチの制御方法及び装置を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、先端に荷吊り部が設けられた
ロープの巻上げ及び巻下げを行うウインチドラムと、こ
のウインチドラムを回転駆動する駆動手段とを備えたク
レーン用ウインチの駆動制御方法において、上記ロープ
の巻下げ中に上記ウインチドラムよりも下流側でのロー
プ巻下げ速度もしくはこれに相当する値を検出し、この
検出値に基づいて上記ロープの弛みを防ぐためのウイン
チドラムの回転速度の許容値を演算し、この許容値以下
に上記ウインチドラムの回転速度を抑えるものである
(請求項1)。
【0007】この方法では、上記ロープか掛けられたプ
ーリの回転速度を検出し、この検出速度に基づいて上記
許容値を演算することが可能である(請求項2)。
【0008】また、上記ウインチドラムの回転速度を上
記許容値以下に抑えてから所定時間が経過した後に同ウ
インチドラムの回転速度を上記許容値よりも予め設定さ
れた度合いだけ上乗せされた速度と外部から入力される
所望のロープ巻下げ速度に相当する速度とのうち低い方
の速度まで上昇させることにより、後述のようなより優
れた効果が得られる(請求項3)。
【0009】また本発明は、先端に荷吊り部が設けられ
たロープの巻上げ及び巻下げを行うウインチドラムと、
このウインチドラムを回転駆動する駆動手段とを備えた
クレーン用ウインチの駆動制御装置において、上記ロー
プの巻下げ中に上記ウインチドラムよりも下流側でのロ
ープ巻下げ速度もしくはこれに相当する値を検出する速
度検出手段と、その検出値に基づいて上記ロープの弛み
を防ぐためのウインチドラムの回転速度の許容値を演算
する許容値演算手段と、この許容値以下に上記ウインチ
ドラムの回転速度を抑える巻下げ速度制御手段とを備え
たものである(請求項4)。
【0010】上記速度検出手段としては、上記ロープか
掛けられたプーリの回転速度を検出する回転検出手段を
備えたものが、好適である(請求項5)。
【0011】また、外部から所望のロープ巻下げ速度を
入力するための入力手段を備え、上記ウインチドラムの
回転速度を上記許容値以下に抑えてから所定時間が経過
した後に同ウインチドラムの回転速度を上記許容値より
も予め設定された度合いだけ上乗せされた速度と上記入
力手段により入力される速度とのうち低い方の速度まで
上昇させるように上記巻下げ速度制御手段を構成するこ
とにより、後述のようなより優れた効果が得られる(請
求項6)。
【0012】
【作用】請求項1,4記載の方法及び装置によれば、ロ
ープの巻下げ中に検出された巻下げ速度もしくはこれに
相当する値に基づいてウインチドラムの回転速度の許容
値が演算され、この許容値以下にウインチドラムの回転
速度が抑えられるため、ウインチドラムの回転速度と実
際のロープ巻下げ速度との間に大きなずれが生じる状
態、すなわち、ロープに著しい弛みが生じる状態が確実
に回避される。
【0013】ここで、上記ロープがブーム等に設けられ
たプーリに掛けられている場合、請求項2,5記載の方
法及び装置のように、上記プーリの回転速度を検出する
ことにより、ロープの巻下げ速度を把握することができ
る。
【0014】なお、上記ウインチドラムの回転速度を常
に上記許容値以下まで下げていると、ウインチドラムは
オペレータの所望する速度よりも低い速度で駆動され続
けることになるが、ここで請求項3,6記載の方法及び
装置のように、上記ウインチドラムの回転速度を上記許
容値まで抑えてから所定時間が経過した後、同ウインチ
ドラムの回転速度を上記許容値よりも予め設定された度
合いだけ上乗せされた速度と外部から入力される所望の
ロープ巻下げ速度に相当する速度とのうち低い方の速度
まで上昇させるようにすれば、ロープの顕著な弛みを避
けながら巻下げ速度をオペレータの希望する速度に合わ
せ、もしくは近づけることが可能である。
【0015】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。
【0016】図2は本発明が適用されるクレーンの一例
(ラフテレーン)を示したものである。このクレーンの
下部走行体1上には、垂直軸回りに旋回可能に上部旋回
体2が設置され、この上部旋回体2には起伏可能にブー
ム3が取付けられている。
【0017】上部旋回体2にはウインチドラム4が搭載
されている。このウインチドラム4からはロープ7が引
き出されている。このロープ7はブーム3先端のプーリ
6A,6Bに掛けられた状態でこのブーム3先端から垂
れ下がっており、このロープ7の先端(下端)に、吊り
荷を吊下げるためのフックブロック(荷吊り部)5が取
付けられている。
【0018】上記上部旋回体2には、図1に示すような
油圧モータ(駆動手段)8や電磁比例弁9を含む油圧回
路が搭載されている。電磁比例弁9は、励磁電流に応じ
て図略の油圧源から上記油圧モータ8への供給油圧を変
化させるものであり、油圧モータ8は、供給油圧に応じ
た速度で上記ウインチドラム4を正逆両方向に回転駆動
するものである。
【0019】運転室内には、ウインチ速度を指令すべく
回動操作される操作レバー10と、この操作レバー10
の回動操作量を検出してこれに見合った速度指令信号s
を出力する角度計11とが設けられ、これらによって、
オペレータが所望の巻下げ速度を入力するための入力手
段が構成されている。
【0020】一方、上記プーリ6Aの回転中心軸には、
その回転角速度を検出するためのエンコーダ15が取付
けられており、このエンコーダ15の出力する検出信号
と、上記角度計11の出力する速度指令信号s2とがコ
ントローラ12に入力されるようになっている。
【0021】このコントローラ12は、許容値演算手段
13と、制御値演算手段14とを備えている。許容値演
算手段13は、ロープ巻下げ駆動中に上記エンコーダ1
5が検出するプーリ6Aの角速度ωに基づいて、このプ
ーリ6Aの周速とウインチドラム4の周速とを等しくす
るためのウインチドラム4の回転角速度Ωを演算し、こ
れを許容値s1として随時演算するものである。制御値
演算手段14は、上記許容値s1と速度指令信号s2とに
基づき、油圧モータ8を駆動するための駆動制御信号u
を電磁比例弁9に出力するものであり、この電磁比例弁
9と上記制御値演算手段14とで、本発明における巻下
げ速度制御手段が構成されている。
【0022】ただし、本発明では上記許容値s1が上記
回転角速度Ωに完全に合致していなくても良く、ロープ
7の弛みを十分に抑制できる範囲で両者間に多少のずれ
があってもよい。
【0023】次に、この装置の作用を説明する。
【0024】まず、ウインチドラム4が停止した状態も
しくは巻上げ方向に作動している状態から操作レバー1
0が巻下げ指令方向に操作されると、この操作により入
力される速度指令信号s2がそのまま制御値演算手段1
4から電磁比例弁9に入力される。これにより、上記操
作レバー10の操作量に見合った速度でウインチドラム
4が巻下げ方向(図1の矢印方向)に回転駆動され、こ
のウインチドラム4からロープ7が繰り出される。この
ようにして巻下げ駆動が開始されてから予め設定された
待機時間が経過した時点より、図3に示す巻下げ速度制
御が開始される。
【0025】まず、サンプリング値iが初期値0にリセ
ットされる(ステップS1)。次いで、プーリ6Aの角
速度ωに基づき、このプーリ6Aの周速とウインチドラ
ム4の周速とを等しくするためのウインチドラム4の回
転角速度Ωが演算され、これが許容値s1として設定さ
れる(ステップS2)。上記回転角速度Ωは、ウインチ
ドラム4でのロープ巻半径をr4、プーリ6Aにおいて
ロープ7が掛けられる面の半径をr6とすると、次式で
表される。
【0026】
【数1】Ω=ω・(r6/r4) 次に、角度計11から入力される速度指令信号s2が上
記許容値s1と比較され、この比較結果に応じて次のよ
うに巻下げ駆動が制御される(ステップS3)。
【0027】速度指令信号s2が許容値s1よりも小さ
い場合:この場合には、実際のロープ巻下げ速度が操作
レバー10の操作により入力される所望巻下げ速度を上
回っていることになるので、装置に異常が発生している
と判断し、電磁比例弁9への駆動制御信号uを0にして
油圧モータ8を停止させる(ステップS4)とともに、
警告を発してオペレータに点検を促す(ステップS
5)。
【0028】速度指令信号s2が許容値s1と等しい場
合:理想の場合であり、速度指令信号s2がそのまま駆
動制御信号uとして出力され、ウインチドラム4は操作
レバー10の操作量に完全に対応した巻下げ速度で駆動
される(ステップS6)。
【0029】速度指令信号s2が許容値s1よりも大き
い場合:この場合には、プーリ6A,6B等での摩擦に
起因して、実際のロープ巻下げ速度が上記速度指令信号
2に対応するウインチドラム4の周速を下回っている
と考えられ、このまま駆動を続けると上記速度差により
ウインチドラム4とプーリ6Aとの間でロープ7の弛み
が進行するので、これを防ぐべく、巻下げ速度が下げら
れる。すなわち、電磁比例弁9への駆動制御信号uが上
記速度指令信号s2から上記許容値に相当する信号s1
で下げられ(ステップS7)、これに応じてウインチド
ラム4の回転速度も下げられる。これにより、ウインチ
ドラム4の周速がプーリ6Aでのロープ7の巻下げ速度
に合わせられ、ロープ7の弛みの進行が防がれる。
【0030】ただし、この制御をいつまでも続けている
と、ウインチドラム4はオペレータの所望する巻下げ速
度よりも低い速度で駆動され続けることになるので、こ
の実施例では、ステップS8で時々刻々加算される上記
サンプリング値iが所定値io に到達した時点、すなわ
ち、巻下げ速度の抑制が開始されてから所定時間が経過
した時点で(ステップS9でYES)、巻下げ速度がア
ップされる。
【0031】具体的には、現時点での駆動制御信号u
(=s1)に予め設定された速度アップゲインg(>
1)を乗じた値が速度指令信号s2と比較され(ステッ
プS10)、前者が後者以下である場合には、前者の値
(=g×u)に相当する信号が駆動制御信号uとして出
力される(ステップS11)。上記値(g×u)が速度
指令信号s2を上回る場合、すなわち、速度指令信号s2
とそれまでの駆動制御信号uとの差が元々狭小であった
場合には、速度指令信号s2がそのまま駆動制御信号u
として出力される(ステップS6)。これにより、実際
の巻下げ速度は、ロープ7の弛みを抑制できる範囲で、
オペレータの所望する速度に合わされ、もしくはこれに
近づけられることになり、これにより作業能率が高めら
れる。
【0032】なお、本発明では、実際のロープ巻下げ速
度を検出する手段を問わず、例えばブーム3に巻下げ速
度検出専用のプーリを特設してこれにロープ7を掛け、
上記専用プーリの回転速度を検出するようにしてもよい
し、ロープ7の移動速度を直接光学的に検知するように
してもよい。また、ロープ7の表面にレーザ光を照射し
てスペックルパターン(斑点模様)を発生させ、これを
一次元イメージセンサで受光してその移動速度を算出す
るといった光学的手段によっても、ロープ7の巻下げ速
度を検出することが可能である。ただし、上記実施例の
ように既存のプーリ(トップシーブ)6Aを利用してそ
の回転速度を検出するようにすれば、装置をより簡素化
及び低廉化できる利点がある。
【0033】また、上記実施例では、巻下げ速度を抑制
した時点から所定時間経過後、現時点での駆動制御信号
uに一定のゲインgを乗じることで巻下げ速度を上げて
いるが、例えば上記駆動制御信号uに予め設定された一
定値Δuを加算するようにしてもよい。また、時間の経
過に伴い駆動制御信号uを複数段階に分けて徐々に高め
るようにしてもよい。
【0034】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば次の効果
を得ることができる。
【0035】請求項1,4記載の方法及び装置は、ロー
プの巻下げ中に上記ウインチドラムよりも下流側でのロ
ープ巻下げ速度もしくはこれに相当する値を検出し、こ
の検出値に基づいて上記ロープの弛みを防ぐためのウイ
ンチドラムの回転速度の許容値を演算し、この許容値以
下に上記ウインチドラムの回転速度を抑えるものである
ので、巻下げ速度の低下量を最小限に抑えながらロープ
の弛みを防止できる効果がある。
【0036】ここで、請求項2,5記載の方法及び装置
では、上記ロープが掛けられる既存のプーリを利用して
巻下げ速度を検出するようにしているので、装置をより
簡素化及び低廉化できる効果がある。
【0037】また、請求項3,6記載の方法及び装置で
は、上記ウインチドラムの回転速度を上記許容値まで抑
えてから所定時間が経過した後に同ウインチドラムの回
転速度を上記許容値よりも予め設定された度合いだけ上
乗せするようにしているので、ロープの顕著な弛みを避
けながら巻下げ速度をオペレータの希望する速度に合わ
せ、もしくは近づけることができ、作業能率をより高め
ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるクレーン用ウインチ
の駆動制御装置の全体構成図である。
【図2】上記クレーン用ウインチを備えたラフテレーン
クレーンの全体側面図である。
【図3】上記駆動制御装置の行う巻下げ駆動制御動作を
示すフローチャートである。
【符号の説明】
4 ウインチドラム 6A プーリ 7 ロープ 8 油圧モータ(駆動手段) 9 電磁比例弁(巻下げ速度制御手段) 10 操作レバー(入力手段) 11 角度計(入力手段) 12 コントローラ 13 許容値演算手段 14 制御値演算手段(巻下げ速度制御手段) 15 エンコーダ(速度検出手段)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端に荷吊り部が設けられたロープの巻
    上げ及び巻下げを行うウインチドラムと、このウインチ
    ドラムを回転駆動する駆動手段とを備えたクレーン用ウ
    インチの駆動制御方法において、上記ロープの巻下げ中
    に上記ウインチドラムよりも下流側でのロープ巻下げ速
    度もしくはこれに相当する値を検出し、この検出値に基
    づいて上記ロープの弛みを防ぐためのウインチドラムの
    回転速度の許容値を演算し、この許容値以下に上記ウイ
    ンチドラムの回転速度を抑えることを特徴とするクレー
    ン用ウインチの駆動制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のクレーン用ウインチの駆
    動制御方法において、上記ロープか掛けられたプーリの
    回転速度を検出し、この検出速度に基づいて上記許容値
    を演算することを特徴とするクレーン用ウインチの駆動
    制御方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のクレーン用ウイ
    ンチの駆動制御方法において、上記ウインチドラムの回
    転速度を上記許容値以下に抑えてから所定時間が経過し
    た後に同ウインチドラムの回転速度を上記許容値よりも
    予め設定された度合いだけ上乗せされた速度と外部から
    入力される所望のロープ巻下げ速度に相当する速度との
    うち低い方の速度まで上昇させることを特徴とするクレ
    ーン用ウインチの駆動制御方法。
  4. 【請求項4】 先端に荷吊り部が設けられたロープの巻
    上げ及び巻下げを行うウインチドラムと、このウインチ
    ドラムを回転駆動する駆動手段とを備えたクレーン用ウ
    インチの駆動制御装置において、上記ロープの巻下げ中
    に上記ウインチドラムよりも下流側でのロープ巻下げ速
    度もしくはこれに相当する値を検出する速度検出手段
    と、その検出値に基づいて上記ロープの弛みを防ぐため
    のウインチドラムの回転速度の許容値を演算する許容値
    演算手段と、この許容値以下に上記ウインチドラムの回
    転速度を抑える巻下げ速度制御手段とを備えたことを特
    徴とするクレーン用ウインチの駆動制御装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のクレーン用ウインチの駆
    動制御装置において、上記速度検出手段として、上記ロ
    ープか掛けられたプーリの回転速度を検出する回転検出
    手段を備えたことを特徴とするクレーン用ウインチの駆
    動制御装置。
  6. 【請求項6】 請求項4または5記載のクレーン用ウイ
    ンチの駆動制御装置において、外部から所望のロープ巻
    下げ速度を入力するための入力手段を備え、上記ウイン
    チドラムの回転速度を上記許容値以下に抑えてから所定
    時間が経過した後に同ウインチドラムの回転速度を上記
    許容値よりも予め設定された度合いだけ上乗せされた速
    度と上記入力手段により入力される速度とのうち低い方
    の速度まで上昇させるように上記巻下げ速度制御手段を
    構成したことを特徴とするクレーン用ウインチの駆動制
    御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106703430A (zh) * 2016-12-22 2017-05-24 慕国良 高空作业机器人防坠落装置
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