JPH08319085A - クレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法 - Google Patents
クレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法Info
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- JPH08319085A JPH08319085A JP14948795A JP14948795A JPH08319085A JP H08319085 A JPH08319085 A JP H08319085A JP 14948795 A JP14948795 A JP 14948795A JP 14948795 A JP14948795 A JP 14948795A JP H08319085 A JPH08319085 A JP H08319085A
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- twisting
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 吊荷の旋回運動時に発生する捻れ運動を短時
間で減衰させる。 【構成】 クレーンＡの吊具部分に、フックシーブ部分
と吊荷を固定する掴み部分の間にモータで駆動する旋回
機構８を具備した吊具９と、旋回モータ６を駆動するイ
ンバータと、旋回角度の指令に対しインバータに与える
旋回速度指令を発生する機構を備える。そして旋回角度
の指令に対し、予め旋回終了時に捻れを発生しない旋回
速度パターンを作成し、インバータにより電動機を駆動
し、捻れ角の発生を最小限に抑える。 【効果】 旋回角度の指令により、捻れの固有周期を基
準とした増速、減速と等速運動との組合せにより予め旋
回終了時に捻れを発生しない旋回速度パターンを作成
し、該パターンに沿って旋回を行うようにしたから、捻
れ角の発生を最小限に抑えることができる。
間で減衰させる。 【構成】 クレーンＡの吊具部分に、フックシーブ部分
と吊荷を固定する掴み部分の間にモータで駆動する旋回
機構８を具備した吊具９と、旋回モータ６を駆動するイ
ンバータと、旋回角度の指令に対しインバータに与える
旋回速度指令を発生する機構を備える。そして旋回角度
の指令に対し、予め旋回終了時に捻れを発生しない旋回
速度パターンを作成し、インバータにより電動機を駆動
し、捻れ角の発生を最小限に抑える。 【効果】 旋回角度の指令により、捻れの固有周期を基
準とした増速、減速と等速運動との組合せにより予め旋
回終了時に捻れを発生しない旋回速度パターンを作成
し、該パターンに沿って旋回を行うようにしたから、捻
れ角の発生を最小限に抑えることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動または手動で運転す
るクレーンの吊荷の旋回の姿勢制御に係り、吊荷の旋回
時の捻れ運動を発生させないように運転する制御方法に
関するものである。
るクレーンの吊荷の旋回の姿勢制御に係り、吊荷の旋回
時の捻れ運動を発生させないように運転する制御方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の自動クレーンでは、吊荷の旋回を
行う時に発生する捻れ運動を止めることが困難であった
ため、捻れが発生しないようにフックシーブ部を巻き上
げの上限まで上げ、機械的に拘束した状態で旋回を行っ
ていた。手動運転時は、運転手の熟練により捻れが発生
しないよう旋回のモータを操作していた。
行う時に発生する捻れ運動を止めることが困難であった
ため、捻れが発生しないようにフックシーブ部を巻き上
げの上限まで上げ、機械的に拘束した状態で旋回を行っ
ていた。手動運転時は、運転手の熟練により捻れが発生
しないよう旋回のモータを操作していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】既存の手動運転のクレ
ーンを自動運転に改造する場合、クレーンの寸法的な制
約、吊上荷重の制約等により自動運転のための吊具は既
存の設備を使用することが望まれる。安定した搬送を実
現するため吊荷の振れの抑制については、振れ止め制御
により吊荷のハンドリング時の振れを抑制し、目的の位
置に搬送することができるが、捻れ運動が発生した場合
はハンドリングに失敗することがある。また旋回運動に
より荷の向きを変える搬送では、適切な制御を行わない
場合は捻れ運動が減衰するまでハンドリングを中断せざ
るをえず、実用的な搬送能力を実現できない。
ーンを自動運転に改造する場合、クレーンの寸法的な制
約、吊上荷重の制約等により自動運転のための吊具は既
存の設備を使用することが望まれる。安定した搬送を実
現するため吊荷の振れの抑制については、振れ止め制御
により吊荷のハンドリング時の振れを抑制し、目的の位
置に搬送することができるが、捻れ運動が発生した場合
はハンドリングに失敗することがある。また旋回運動に
より荷の向きを変える搬送では、適切な制御を行わない
場合は捻れ運動が減衰するまでハンドリングを中断せざ
るをえず、実用的な搬送能力を実現できない。
【０００４】本発明は、この有害な捻れ運動を短時間で
減衰させ、安定した吊荷の姿勢を維持した搬送を実現す
ることを目的とする。
減衰させ、安定した吊荷の姿勢を維持した搬送を実現す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになしたもので、クレーンの吊具部分に、フッ
クシーブ部分と吊荷を固定する掴み部分の間にモータで
駆動する旋回機構を具備した吊具と、旋回モータを駆動
するインバータと、旋回角度の指令に対しインバータに
与える旋回速度指令を発生する機構を備え、旋回角度の
指令に対し、予め旋回終了時に捻れを発生しない旋回速
度パターンを作成し、インバータにより電動機を駆動
し、捻れ角の発生を最小限に抑えたことを要旨とする。
するためになしたもので、クレーンの吊具部分に、フッ
クシーブ部分と吊荷を固定する掴み部分の間にモータで
駆動する旋回機構を具備した吊具と、旋回モータを駆動
するインバータと、旋回角度の指令に対しインバータに
与える旋回速度指令を発生する機構を備え、旋回角度の
指令に対し、予め旋回終了時に捻れを発生しない旋回速
度パターンを作成し、インバータにより電動機を駆動
し、捻れ角の発生を最小限に抑えたことを要旨とする。
【０００６】
【作 用】旋回装置はインバータで任意速度に回転する
電動機で駆動され、減速機を介して吊具と吊荷を回転さ
せる。旋回角度の指令に対し捻れ運動は、荷と吊具の慣
性モーメントと荷を吊り下げるワイヤロープの間隔・長
さで決まる固有振動数を持つ単振動の運動方程式を解
き、単一の加速度の組合せで等速運転時の捻れと旋回終
了時の捻れが発生しない旋回速度のパターンを作成し、
この速度パターンに従ってインバータ制御の電動機を駆
動し、捻れ角の発生を最小限に押さえる。
電動機で駆動され、減速機を介して吊具と吊荷を回転さ
せる。旋回角度の指令に対し捻れ運動は、荷と吊具の慣
性モーメントと荷を吊り下げるワイヤロープの間隔・長
さで決まる固有振動数を持つ単振動の運動方程式を解
き、単一の加速度の組合せで等速運転時の捻れと旋回終
了時の捻れが発生しない旋回速度のパターンを作成し、
この速度パターンに従ってインバータ制御の電動機を駆
動し、捻れ角の発生を最小限に押さえる。
【０００７】
【実施例】以下本発明のクレーンの吊荷の旋回姿勢制御
方法を図面に示す実施例に基づいて説明する。図に示す
クレーンＡおいて１はクレーンのガーダ、２はクレーン
ガータ上を走行するクラブを示す。そしてこのガータ２
に備えた巻き上げドラム３、ヘッドシーブ１１から垂直
にワイヤロープ４で吊具９を吊り下げる。吊具９はフッ
クシーブ部１０と旋回機構８の間で分割され、吊具９は
旋回電動機６と歯車７等にて構成される旋回機構８によ
り回転する。
方法を図面に示す実施例に基づいて説明する。図に示す
クレーンＡおいて１はクレーンのガーダ、２はクレーン
ガータ上を走行するクラブを示す。そしてこのガータ２
に備えた巻き上げドラム３、ヘッドシーブ１１から垂直
にワイヤロープ４で吊具９を吊り下げる。吊具９はフッ
クシーブ部１０と旋回機構８の間で分割され、吊具９は
旋回電動機６と歯車７等にて構成される旋回機構８によ
り回転する。
【０００８】制御装置の構成を図２に示す。旋回の角速
度の指令は旋回角度に対応したパターン化された速度指
令を与える。速度指令のパターンは吊荷を支持するワイ
ヤロープの長さと間隔、吊荷の重量、及び旋回部分の慣
性モーメントによって決まる固有振動周期と旋回する角
度によって決定される。
度の指令は旋回角度に対応したパターン化された速度指
令を与える。速度指令のパターンは吊荷を支持するワイ
ヤロープの長さと間隔、吊荷の重量、及び旋回部分の慣
性モーメントによって決まる固有振動周期と旋回する角
度によって決定される。
【０００９】旋回機構の旋回速度は、電動機の回転速度
に対し著しく遅く、減速比は１／１００以下とすること
が好ましい。また旋回の角度精度が高々数度以下の場
合、汎用インバータと誘導電動機の組み合せで駆動した
場合でも十分な速度の精度が得られるため、基準位置か
らの相対的な任意角度の旋回を行う場合は、回転角度の
検出機構は省略することができる。
に対し著しく遅く、減速比は１／１００以下とすること
が好ましい。また旋回の角度精度が高々数度以下の場
合、汎用インバータと誘導電動機の組み合せで駆動した
場合でも十分な速度の精度が得られるため、基準位置か
らの相対的な任意角度の旋回を行う場合は、回転角度の
検出機構は省略することができる。
【００１０】捻れの固有振動周期ωは、吊具の旋回機構
より上の部分の慣性モーメントＪ１、下の部分の慣性モ
ーメントＪ２、吊上荷重Ｗ、ワイヤロープの長さｌ、ワ
イヤロープの間隔をｒとすると、次式となる。
より上の部分の慣性モーメントＪ１、下の部分の慣性モ
ーメントＪ２、吊上荷重Ｗ、ワイヤロープの長さｌ、ワ
イヤロープの間隔をｒとすると、次式となる。
【００１１】
【式１】
【００１２】と記述でき、この固有振動周期ωから旋回
開始時点での初期条件を捻れ角度をゼロ、旋回終了時の
捻れ角度をゼロとなる解を速度パターンとする。これに
より目標角度に捻れ振動を起こさずに旋回する。
開始時点での初期条件を捻れ角度をゼロ、旋回終了時の
捻れ角度をゼロとなる解を速度パターンとする。これに
より目標角度に捻れ振動を起こさずに旋回する。
【００１３】速度パターンの実施例を図３、図４、図５
に示す。この速度パターンは単一の加速度の組み合わせ
で構成されており、旋回の駆動を汎用の誘導電動機とイ
ンバータで駆動するのに好適である。
に示す。この速度パターンは単一の加速度の組み合わせ
で構成されており、旋回の駆動を汎用の誘導電動機とイ
ンバータで駆動するのに好適である。
【００１４】図３ａは捻れの固有周期の１周期で加速・
減速を行う最も単純な速度パターン図である。等速部分
は捻れは生じないため、等速部分の旋回時間は捻れの周
期に関係なく旋回角度と旋回速度のみで決定できる。旋
回中の最大速度Ｎは Ｎ＝ａＴ となる。ここでａは旋回の角加速度を示す。
減速を行う最も単純な速度パターン図である。等速部分
は捻れは生じないため、等速部分の旋回時間は捻れの周
期に関係なく旋回角度と旋回速度のみで決定できる。旋
回中の最大速度Ｎは Ｎ＝ａＴ となる。ここでａは旋回の角加速度を示す。
【００１５】図３ｂはこの速度パターンに対する捻れの
位相面軌跡図を示すもので、即ち起点０（捻れ角ゼロ）
より発し、加速時は左側の円軌跡を描いて最大捻れ角は
（−θａ）に到達し、その後は減少し等速部分において
原点Ｏに戻り、減速時には右の円軌跡を描いて最大捻れ
角（＋θｂ）に到達するも、その後は減少して停止時に
は起点０（捻れ角ゼロ）に戻る。
位相面軌跡図を示すもので、即ち起点０（捻れ角ゼロ）
より発し、加速時は左側の円軌跡を描いて最大捻れ角は
（−θａ）に到達し、その後は減少し等速部分において
原点Ｏに戻り、減速時には右の円軌跡を描いて最大捻れ
角（＋θｂ）に到達するも、その後は減少して停止時に
は起点０（捻れ角ゼロ）に戻る。
【００１６】図４ａは固有周期の１／４周期の組み合わ
せで加減速を行う速度パターン図である。本実施例にお
いても等速部分は捻れは生じないため、等速部分の旋回
時間は捻れの周期に関係なく旋回角度と旋回速度のみで
決定できる。旋回中の最大速度Ｎは、 Ｎ＝ａＴ／２ となる。
せで加減速を行う速度パターン図である。本実施例にお
いても等速部分は捻れは生じないため、等速部分の旋回
時間は捻れの周期に関係なく旋回角度と旋回速度のみで
決定できる。旋回中の最大速度Ｎは、 Ｎ＝ａＴ／２ となる。
【００１７】図４ｂは加速時の位相面軌跡図を示すもの
で、この軌跡は、左半面のπ／４、π／２、π／４の円
弧の組み合わせになる。即ち原点Ｏから矢印方向に捻
れ、Ｔ／４時間後最大捻れ角（−θｃ）に到達し、等速
運転に移り、ついで再度加速運転に移り定格速度に到達
したとき原点Ｏで停止する。減速時は右半面で対称の軌
跡となる。この場合には、図４ｂより明らかのように、
捻れ角（−θｃ）（＋θｄ）は何れも前例の（−θａ）
（＋θｂ）よりは小さい。
で、この軌跡は、左半面のπ／４、π／２、π／４の円
弧の組み合わせになる。即ち原点Ｏから矢印方向に捻
れ、Ｔ／４時間後最大捻れ角（−θｃ）に到達し、等速
運転に移り、ついで再度加速運転に移り定格速度に到達
したとき原点Ｏで停止する。減速時は右半面で対称の軌
跡となる。この場合には、図４ｂより明らかのように、
捻れ角（−θｃ）（＋θｄ）は何れも前例の（−θａ）
（＋θｂ）よりは小さい。
【００１８】図５ａは固有周期の１／６周期の組み合わ
せで加減速を行う速度パターンである。本実施例におい
ても、等速部分は捻れは生じないため、等速部分の旋回
時間は捻れの周期に関係なく旋回角度と旋回速度のみで
決定できる。加速時間は１／６周期に依存する部分と周
期に無関係に加速する部分の組み合わせで行う。旋回中
の最大速度Ｎは、 Ｎｍａｘ＞Ｎ＞ａＴ／３ となり、任意の速度まで加速することができる。ここで
Ｎｍａｘは電動機の定格角速度とする。
せで加減速を行う速度パターンである。本実施例におい
ても、等速部分は捻れは生じないため、等速部分の旋回
時間は捻れの周期に関係なく旋回角度と旋回速度のみで
決定できる。加速時間は１／６周期に依存する部分と周
期に無関係に加速する部分の組み合わせで行う。旋回中
の最大速度Ｎは、 Ｎｍａｘ＞Ｎ＞ａＴ／３ となり、任意の速度まで加速することができる。ここで
Ｎｍａｘは電動機の定格角速度とする。
【００１９】図５ｂは位相面軌跡を示すもので、左半面
でπ／６、π／６の円弧の組み合わせの軌跡を経た後、
横軸上の最大値（−θｅ）で静止する。さらにπ／６、
π／６の円弧の組み合わせの軌跡を経た後、定格速度に
達したとき原点Ｏで静止する。減速時は右半面で加速時
と対称の軌跡を描く。この場合の最大捻れ角−θｅ、＋
θｆは、図５ｂより明らかのように、前記各例の捻れ角
−θａ、−θｃ、＋θｂ、＋θｄより小さいことが分か
る。
でπ／６、π／６の円弧の組み合わせの軌跡を経た後、
横軸上の最大値（−θｅ）で静止する。さらにπ／６、
π／６の円弧の組み合わせの軌跡を経た後、定格速度に
達したとき原点Ｏで静止する。減速時は右半面で加速時
と対称の軌跡を描く。この場合の最大捻れ角−θｅ、＋
θｆは、図５ｂより明らかのように、前記各例の捻れ角
−θａ、−θｃ、＋θｂ、＋θｄより小さいことが分か
る。
【００２０】これらの実施例は、運用する速度、旋回角
度により選択する。また図３の速度パターンと図４の速
度パターンの組み合わせで旋回の角速度をＮ＝１．５ａ
Ｔとすることや、複数回の加速パターンの繰り返しによ
りさらに角速度を大きくして運転できることは容易に実
施できる。
度により選択する。また図３の速度パターンと図４の速
度パターンの組み合わせで旋回の角速度をＮ＝１．５ａ
Ｔとすることや、複数回の加速パターンの繰り返しによ
りさらに角速度を大きくして運転できることは容易に実
施できる。
【００２１】吊荷の慣性モーメントは直接計測すること
はできないが、搬送物の形状が限定される用途、例えば
鉄鋼のコイル搬送等の用途では吊荷の荷重と慣性モーメ
ントの相関関係から容易に固有周期を演算できる。
はできないが、搬送物の形状が限定される用途、例えば
鉄鋼のコイル搬送等の用途では吊荷の荷重と慣性モーメ
ントの相関関係から容易に固有周期を演算できる。
【００２２】また本実施例は単一の加速度の組み合わせ
であるが、複数の加速度の組み合わせにおいても旋回終
了時に捻れをゼロにする微分方程式の解は種々のパター
ンが存在する。
であるが、複数の加速度の組み合わせにおいても旋回終
了時に捻れをゼロにする微分方程式の解は種々のパター
ンが存在する。
【００２３】本実施例はクレーンの荷の捻れ振動に限定
することなく、単振動で近似できる運動（振動減少）の
抑制に効果を発揮し、例えば荷の振れの制御、荷のワイ
ヤロープの伸びによる上下振動の制振にも応用できる。
することなく、単振動で近似できる運動（振動減少）の
抑制に効果を発揮し、例えば荷の振れの制御、荷のワイ
ヤロープの伸びによる上下振動の制振にも応用できる。
【００２４】
【発明の効果】本発明のクレーンの吊荷の旋回姿勢制御
方法によるときは、クレーンの吊具部分に、フックシー
ブ部分と吊荷を固定する掴み部分の間にモータで駆動す
る旋回機構を具備した吊具と、旋回モータを駆動するイ
ンバータと、旋回角度の指令に対しインバータに与える
旋回速度指令を発生する機構を備え、旋回角度の指令に
対し、捻れの固有周期を基準とした増速、減速と等速運
動との組合せにより予め旋回終了時に捻れを発生しない
旋回速度パターンを作成し、該パターンに沿ってインバ
ータにより電動機を駆動し、旋回を行うようにしたか
ら、捻れ角の発生を最小限に抑えることができる。
方法によるときは、クレーンの吊具部分に、フックシー
ブ部分と吊荷を固定する掴み部分の間にモータで駆動す
る旋回機構を具備した吊具と、旋回モータを駆動するイ
ンバータと、旋回角度の指令に対しインバータに与える
旋回速度指令を発生する機構を備え、旋回角度の指令に
対し、捻れの固有周期を基準とした増速、減速と等速運
動との組合せにより予め旋回終了時に捻れを発生しない
旋回速度パターンを作成し、該パターンに沿ってインバ
ータにより電動機を駆動し、旋回を行うようにしたか
ら、捻れ角の発生を最小限に抑えることができる。
【図１】旋回制御クレーンの構造を示す図である。
【図２】制御ブロック図である。
【図３】速度パターンの第１実施例を示し、同図ａは固
有周期の１周期で加減速を行う速度パターン図で、同図
ｂはそれに基づく位相面軌跡図である。
有周期の１周期で加減速を行う速度パターン図で、同図
ｂはそれに基づく位相面軌跡図である。
【図４】速度パターンの第２実施例を示し、同図ａは固
有周期の１／４周期の組み合わせで加減速を行う速度パ
ターン図、また同図ｂはそれに基づく位相面軌跡図であ
る。
有周期の１／４周期の組み合わせで加減速を行う速度パ
ターン図、また同図ｂはそれに基づく位相面軌跡図であ
る。
【図５】速度パターンの第３実施例を示し、同図ａは固
有周期の１／６周期の組み合わせで加減速を行う速度パ
ターン図、また同図ｂはそれに基づく位相面軌跡図であ
る。
有周期の１／６周期の組み合わせで加減速を行う速度パ
ターン図、また同図ｂはそれに基づく位相面軌跡図であ
る。
【符号の説明】 Ａ クレーン １ クレーンガーダ ２ クラブ ３ 巻き上げドラム ４ ワイヤロープ ６ 旋回駆動電動機 ８ 旋回機構 ９ 吊具 １０ フックシーブ １１ ヘッドシーブ
Claims (1)
- 【請求項１】 クレーンの吊具部分に、フックシーブ部
分と吊荷を固定する掴み部分の間にモータで駆動する旋
回機構を具備した吊具と、旋回モータを駆動するインバ
ータと、旋回角度の指令に対しインバータに与える旋回
速度指令を発生する機構を備え、旋回角度の指令に対
し、予め旋回終了時に捻れを発生しない旋回速度パター
ンを作成し、インバータにより電動機を駆動し、捻れ角
の発生を最小限に抑えたことを特徴とするクレーンの吊
荷の旋回姿勢制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14948795A JP2955493B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | クレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14948795A JP2955493B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | クレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08319085A true JPH08319085A (ja) | 1996-12-03 |
| JP2955493B2 JP2955493B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=15476234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14948795A Expired - Lifetime JP2955493B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | クレーンの吊荷の旋回姿勢制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955493B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013049529A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Okuzawa Sangyo Co Ltd | クレーンフックの回転機構 |
| TWI572549B (zh) * | 2015-02-05 | 2017-03-01 | 中國鋼鐵股份有限公司 | 可微調移動的天車裝置及控制方法 |
| CN109132863A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-04 | 通号建设集团有限公司 | 一种修正龙门吊滑线松弛度装置 |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP14948795A patent/JP2955493B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013049529A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Okuzawa Sangyo Co Ltd | クレーンフックの回転機構 |
| TWI572549B (zh) * | 2015-02-05 | 2017-03-01 | 中國鋼鐵股份有限公司 | 可微調移動的天車裝置及控制方法 |
| CN109132863A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-04 | 通号建设集团有限公司 | 一种修正龙门吊滑线松弛度装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2955493B2 (ja) | 1999-10-04 |
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