JPH0840688A - 吊り荷運搬用クレーンの振れ止め制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２次抵抗制御方式による速度制御系であって
も吊り荷の振れ防止機能を持たせることのできるクレー
ンの振れ止め制御方法を提供すること。 【構成】 吊り下げ用ワイヤの振れ角を検出すると共
に、検出された振れ角から振れ角速度を算出する。振れ
止め制御器３３においては、前記振れ角と前記振れ角速
度の２つのファジィ集合の内いずれかを縦軸に、他の１
つを横軸にとったマトリクスを使用して、クレーン走行
速度について加速用と減速用の２つのファジィ推論を行
うと共に、目的位置と現在位置との間の位置偏差から得
られたクレーンの目標速度と現在速度とから加速、減速
のいずれを行うかの加減速判断を行う。そして、前記加
速用のファジィ推論による加速信号と前記加減速判断に
よる加速信号とが一致した時に前記２次抵抗制御系によ
り加速制御を行なう。一方、前記減速用のファジィ推論
による減速信号と前記加減速判断による減速信号とが一
致した時に前記２次抵抗制御系によりプラギング制動を
掛けるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワイヤにより吊り下げら
れた荷物を軌道に沿って移動する台車により運搬するク
レーンに関し、特に運搬中の吊り荷の振れを防止するた
めの制御方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のクレーンにおける速度制
御方式として、台車の移動をモータに接続された２次抵
抗の切り替え制御により行う２次抵抗制御方式が知られ
ている。一般に、吊り荷は、台車に巻き上げワイヤによ
って吊り下げられているので、台車が移動するとそれと
共に振れる。したがって、台車が所定の目標停止位置で
停止した時、吊り荷が振れないようにする必要がある。
このような制御は、クレーンの振れ止め制御と呼ばれて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】クレーンの振れ止め制
御のためには、高精度の速度制御の可能な速度制御方式
が必要である。ところが、上記のような従来の２次抵抗
制御方式では、高精度の速度制御を行うことが困難であ
るため、クレーンにより運搬中の吊り荷の振れを防止す
る対策を講じることができなかった。

【０００４】したがって、本発明の目的は、２次抵抗制
御方式による速度制御系であっても吊り荷の振れ防止機
能を持たせることのできるクレーンの振れ止め制御方法
及びその装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、２次抵
抗制御系による走行速度制御を行う吊り荷運搬用クレー
ンにおいて、吊り下げ用ワイヤの振れ角を検出すると共
に、検出された振れ角から振れ角速度を算出し、前記振
れ角と前記振れ角速度の２つのファジィ集合の内いずれ
かを縦軸に、他の１つを横軸にとったマトリクスを使用
して、クレーン走行速度について加速用と減速用の２つ
のファジィ推論を行う一方、目的位置と現在位置との間
の位置偏差から得られたクレーンの目標速度と現在速度
とから加速、減速のいずれを行うかの加減速判断を行
い、前記加速用のファジィ推論による加速信号と前記加
減速判断による加速信号とが一致した時に前記２次抵抗
制御系により加速制御を行ない、前記減速用のファジィ
推論による減速信号と前記加減速判断による減速信号と
が一致した時に前記２次抵抗制御系によりプラギング制
動を掛けるようにすることを特徴とする吊り荷運搬用ク
レーンの振れ止め制御方法が得られる。

【０００６】本発明によればまた、吊り下げ用ワイヤの
振れ角を検出する角度センサと、検出された振れ角から
振れ角速度を算出する手段と、クレーンの現在位置を検
出する手段と、クレーンの走行速度を検出する手段と、
前記振れ角を示す信号と前記振れ角速度を示す信号と前
記現在位置を示す信号と前記走行速度を示す信号と目的
位置を示す信号とを受けて、前記２次抵抗制御系を制御
して前記クレーンの加減速制御を行う振れ止め制御系と
を備え、該振れ止め制御系は、前記振れ角と前記振れ角
速度の２つのファジィ集合の内いずれかを縦軸に、他の
１つを横軸にとったマトリクスを使用して、クレーン走
行速度について加速用と減速用の２つのファジィ推論を
行う一方、目的位置と現在位置との間の位置偏差から得
られたクレーンの目標速度と現在速度とから加速、減速
のいずれを行うかの加減速判断を行い、前記加速用のフ
ァジィ推論による加速信号と前記加減速判断による加速
信号とが一致した時に前記２次抵抗制御系により加速制
御を行ない、前記減速用のファジィ推論による減速信号
と前記加減速判断による減速信号とが一致した時に前記
２次抵抗制御系によりプラギング制動を掛けるようにす
ることを特徴とする吊り荷運搬用クレーンの振れ止め制
御装置が得られる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明が適用される吊り荷運搬用クレ
ーン装置の構成を示す図で、図１（Ａ）は吊り荷運搬用
台車の構成を示す概略図、図１（Ｂ）は台車の駆動系の
構成を示す図である。また、図２は台車の駆動制御系の
構成を示す図で、図２（Ａ）は台車の駆動用モータの速
度を制御するための２次抵抗制御部の構成を示す図、図
２（Ｂ）は吊り荷の振れ止め制御系の構成を示す図であ
る。

【０００８】台車１１は、図１（Ａ）に示されるよう
に、移動用の車輪１２を備え、レール１３上を前進及び
後進する。台車１１には吊荷１４がワイヤ１５で吊り下
げられて台車１１とともに移動する。ワイヤ１５にはそ
の振れ角度を検出するための角度センサ１６が取付けら
れている。台車１１の車輪１２は、図１（Ｂ）に示され
るように駆動用モータ１７により、機械ブレーキ１８及
び減速機１９を介して駆動される。パルスジェネレータ
２０は駆動用モータ１７と連結されており車輪１２の回
転をパルス列として出力する。

【０００９】駆動用モータ１７及び機械ブレーキ１８
は、図２（Ａ）に示されるように、正転接触器２１、逆
転接触器２２及びブレーキ用接触器２３を介して駆動さ
れる。また、駆動用モータ１７には、２次抵抗速度制御
系として、複数の抵抗切り替え端子を有する２次抵抗器
２４が接続されており、この２次抵抗器２４の各抵抗切
り替え端子には２次抵抗器短絡接触器２５、２６、２
７、２８、２９が接続されている。

【００１０】吊り荷の振れ止め制御系は、図２（Ｂ）に
示されるように、図１（Ｂ）に示されたパルスジェネレ
ータ２０からのパルス列をカウントして台車の位置信号
に変換するカウンタ３０、パルスジェネレータ２０から
のパルス列を微分して台車の速度信号に変換するＦ／Ｖ
変換器３１、角度センサ１６の信号を微分することによ
り角速度信号に変換する微分器３２を備えている。吊り
荷の振れ止め制御系は更に、振れ止め制御器３３を備え
ている。振れ止め制御器３３は、カウンタ３０、Ｆ／Ｖ
変換器３１、微分器３２、角度センサ１６から与えられ
た位置、速度、角速度、角度の信号がそれぞれ、現在位
置入力信号、現在速度入力信号、角速度入力信号、角度
入力信号として供給され、正転接触器２１、逆転接触器
２２及びブレーキ用接触器２３と２次抵抗器短絡接触器
２５、２６、２７、２８、２９のそれぞれに対応する接
触器励磁用コイル２１´、２２´、２３´、２５´、２
６´、２７´、２８´及び２９´に励磁信号を供給す
る。

【００１１】図３は振れ止め制御器３３の構成を示すブ
ロック図である。入力端子４１、４２、４３、４５にそ
れぞれ、図２（Ｂ）で説明した角度入力信号、角速度入
力信号、現在位置入力信号、現在速度入力信号が供給さ
れるのに加えて、入力端子４４に目的位置入力信号が供
給される。なお、目的位置入力信号は、上位の指令器
（図示せず）から与えられる。指令器からこの目的位置
入力信号とともにクレーン起動信号を受けると、振れ止
め制御器３３ではこの目的位置入力信号で指定された目
的位置とカウンタ３０からの現在位置入力信号とから加
減算器である位置偏差検出器４６により位置偏差を計算
する。

【００１２】この位置偏差検出器４６の出力信号は絶対
値演算器４７に供給され、ここで位置偏差の絶対値が求
められ、この絶対値は速度設定器４８に供給され、ここ
で目標速度が計算設定される。絶対値演算器４７の出力
信号はブレーキ開判断回路４９にも供給され、位置偏差
の絶対値があらかじめ設定された目標偏差に達するまで
はブレーキ用接触器２３の接触器励磁用コイル２３´を
励磁して、機械ブレーキ１８を開放し、駆動用モータ１
７により速度制御を行う。

【００１３】速度設定器４８の出力である目標速度と現
在速度入力信号は加減算器である速度偏差検出器５０に
より差分が検出される。クレーンの起動時においては現
在速度は０であるから、速度偏差検出器５０の出力が供
給される加減速判断器５１は加速信号を出力する。

【００１４】一方、角度入力信号と角速度入力信号はそ
れぞれ、第１及び第２の方向判別器５２、５３により目
的位置方向を正とするように信号処理される。すなわ
ち、方向判別器５２、５３には位置偏差検出器４６の出
力が供給されており、位置偏差が正のときは入力信号に
＋１を乗じ、位置偏差が負のときは入力信号に−１を乗
じて出力する。方向判別器５２、５３の出力はそれぞ
れ、ファジィ化器５４、５５に供給され、角度と角速度
のファジィ集合の区分に応じたファジィ化信号に変換さ
れて出力される。ファジィ化器５４、５５の出力はそれ
ぞれ加速用ファジィ推論器５６及び減速用ファジィ推論
器５７に供給される。

【００１５】角度と角速度のファジィ集合の一方を縦軸
に、他の一方を横軸にとるマトリスクを構成すると、こ
のマトリスクは振子運動の位相平面を表すことになり、
この中からほとんど振れていない時と目的方向に加速し
た時に振れが小さくなる位相の時に加速信号を出す。そ
して、加減速判断器５１と加速用ファジィ推論器５６が
共に加速の信号を出した時に、ＡＮＤゲート５８により
加速指令信号を発生する。加速指令信号は第３の方向判
別器５９に供給される。この第３の方向判別器５９には
位置偏差検出器４６の位置偏差出力が供給されており、
この出力から判断した正又は負方向に応じてＯＲゲート
６０又は６１を介して正転接触器２１又は逆転接触器２
２の接触器励磁用コイル２１´又は２２´を励磁して、
駆動用モータ１７に目的方向へのトルクを発生させる。

【００１６】なお、加速用ファジィ推論器５６と後述す
る減速用ファジィ推論器５７については、例えば、特願
平３−３４６７６６号、特願平４−３６４０３号に開示
されており、詳しい説明は省略する。

【００１７】接触器励磁用コイル２１´又は２２´を励
磁して正転接触器２１又は逆転接触器２２を投入した後
一定時間経過すると、タイマ６２により接触器励磁用コ
イル２５´が励磁されて１段目の２次抵抗器短絡接触器
２５が投入可となるが、加速用ファジィ推論器５６が加
速指令信号を出すまで、ＡＮＤゲート６３により投入が
禁止される。そして、加速度が増加した時に荷振れが増
加しないタイミングを待って加速指令信号を発生して１
段目の２次抵抗器短絡接触器２５を投入する。

【００１８】２次抵抗器短絡接触器２６〜２９について
も、第２乃至第６のタイマ６４、６５、６６、６７及び
第２乃至第６のＡＮＤゲート６８、６９、７０、７１に
より、同様に前段の接触器の投入時点からのタイムアッ
プと加速用ファジィ推論器５６の加速指令信号との一致
条件により順次短絡される。そして、一旦投入された正
転用接触器２１又は逆転用接触器２２及び２次抵抗器短
絡接触器２５〜２９は、加減速判断器５１が加速と判断
している間は保持される。

【００１９】速度が目標速度の一定の割合に達すると加
減速判断器５１は加速信号を発生しなくなり、正転接触
器２１、逆転接触器２２、２次抵抗器短絡接触器２５〜
２９の全てを開路して駆動用モータ１７のトルクをゼロ
にし、慣性走行を行なわせる。そして、台車１１が目的
位置に近づくと目標速度が低下して、現在速度を下回
る。この時、加減速判断器５１は減速信号を出すが、Ａ
ＮＤゲート７２により、減速用ファジィ推論器５７が減
速信号を出すまでは減速指令信号を発生せず、プラギン
グ制動トルクを発生させるための正転接触器２１又は逆
転接触器２２の投入は行わない。

【００２０】この間に現在速度が目標速度を一定量上回
ると強制減速信号が出され、ＯＲゲート７３を介して方
向判別器７４によりプラギング制動となる側を正転接触
器２１又は逆転接触器２２より選択して投入し、プラギ
ング制動により目標速度近辺に減速させる。減速用ファ
ジィ推論器５７の減速信号と加減速判断器５１の減速信
号が同時に出ると、プラギング制動となる側を正転接触
器２１又は逆転接触器２２より選択して投入し、プラギ
ング制動により減速完了速度近辺まで減速する。目的位
置に近づくに従って目標速度は低下するので、前記動作
を数回くり返して目標位置から規定誤差内に入るとブレ
ーキ開判断回路４９により、ブレーキ用接触器２３のコ
イル２３´を消磁してブレーキ１８を動作させて台車１
１を停止させる。なお、加減速判断器５１の加速信号、
減速信号は、チャタリング防止のためオフセット（例え
ばレベル１００で減速指令オン、レベル８０までは減速
指令保持、レベル８０以下に降下すると減速指令をオ
フ）を持たせている。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、２次抵抗
制御系に、ファジィ推論に基づく加減速指令を与える振
れ止め制御系を組合わせることにより、２次抵抗制御系
においても吊り荷の振れ止め制御を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される吊り荷運搬用クレーン装置
の構成を示す図で、図（Ａ）は吊り荷運搬用台車の構成
を示す図、図（Ｂ）は台車の駆動系の構成を示す図であ
る。

【図２】台車の駆動制御系の構成を示す図で、図（Ａ）
は台車の駆動用モータの速度を制御するための２次抵抗
制御部の構成を示す図、図（Ｂ）は吊り荷の振れ止め制
御系の構成を示す図である。

【図３】図２に示された振れ止め制御器の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】 １１ 台車 １２ 車輪 １３ レール １４ 吊り荷 １５ ワイヤ １６ 角度センサ ２０ パルスジェネレータ ２１ 正転接触器 ２２ 逆転接触器 ２３ ブレーキ用接触器 ２４ ２次抵抗器 ２５、２６、２７、２８、２９ ２次抵抗器短絡接触
器 ２１´、２２´、２３´、２５´、２６´、２７´、２
８´、２９´ 接触器励磁用コイル ４６ 位置偏差検出器 ５０ 速度偏差検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次抵抗制御系による走行速度制御を行
   う吊り荷運搬用クレーンにおいて、 吊り下げ用ワイヤの振れ角を検出すると共に、検出され
   た振れ角から振れ角速度を算出し、 前記振れ角と前記振れ角速度の２つのファジィ集合の内
   いずれかを縦軸に、他の１つを横軸にとったマトリクス
   を使用して、クレーン走行速度について加速用と減速用
   の２つのファジィ推論を行う一方、 目的位置と現在位置との間の位置偏差から得られたクレ
   ーンの目標速度と現在速度とから加速、減速のいずれを
   行うかの加減速判断を行い、 前記加速用のファジィ推論による加速信号と前記加減速
   判断による加速信号とが一致した時に前記２次抵抗制御
   系により加速制御を行ない、 前記減速用のファジィ推論による減速信号と前記加減速
   判断による減速信号とが一致した時に前記２次抵抗制御
   系によりプラギング制動を掛けるようにすることを特徴
   とする吊り荷運搬用クレーンの振れ止め制御方法。
2. 【請求項２】 ２次抵抗制御系による速度制御を行う吊
   り荷運搬用クレーンにおいて、 吊り下げ用ワイヤの振れ角を検出する角度センサと、 検出された振れ角から振れ角速度を算出する手段と、 クレーンの現在位置を検出する手段と、 クレーンの走行速度を検出する手段と、 前記振れ角を示す信号と前記振れ角速度を示す信号と前
   記現在位置を示す信号と前記走行速度を示す信号と目的
   位置を示す信号とを受けて、前記２次抵抗制御系を制御
   して前記クレーンの加減速制御を行う振れ止め制御系と
   を備え、 該振れ止め制御系は、前記振れ角と前記振れ角速度の２
   つのファジィ集合の内いずれかを縦軸に、他の１つを横
   軸にとったマトリクスを使用して、クレーン走行速度に
   ついて加速用と減速用の２つのファジィ推論を行う一
   方、目的位置と現在位置との間の位置偏差から得られた
   クレーンの目標速度と現在速度とから加速、減速のいず
   れを行うかの加減速判断を行い、前記加速用のファジィ
   推論による加速信号と前記加減速判断による加速信号と
   が一致した時に前記２次抵抗制御系により加速制御を行
   ない、前記減速用のファジィ推論による減速信号と前記
   加減速判断による減速信号とが一致した時に前記２次抵
   抗制御系によりプラギング制動を掛けるようにすること
   を特徴とする吊り荷運搬用クレーンの振れ止め制御装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の吊り荷運搬用クレーンの
   振れ止め制御装置において、前記振れ止め制御系は、 前記振れ角と前記振れ角速度の２つのファジィ集合の内
   いずれかを縦軸に、他の１つを横軸にとったマトリクス
   を使用して、クレーン走行速度について加速用と減速用
   の２つのファジィ推論を行うファジィ推論手段と、 前記目的位置と前記現在位置とから位置偏差を算出する
   手段と、 前記算出された位置偏差から目標速度を設定する手段
   と、 前記算出された目標速度と前記現在速度とから速度偏差
   を算出する手段と、 前記算出された速度偏差により加速、減速のいずれを行
   うかの加減速判断を行う加減速判断手段と、 前記ファジィ推論手段における加速用のファジィ推論に
   より出力される加速信号と前記加減速判断手段により出
   力される加速信号とが一致した時に前記２次抵抗制御系
   により加速制御を行なう手段と、 前記ファジィ推論手段における減速用のファジィ推論に
   より出力される減速信号と前記加減速判断により出力さ
   れる減速信号とが一致した時に前記２次抵抗制御系によ
   りプラギング制動を掛ける手段とを含むことを特徴とす
   る吊り荷運搬用クレーンの振れ止め制御装置。