JPH0891774A - Method and device for swing stop control of crane - Google Patents

Method and device for swing stop control of crane

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JPH0891774A
JPH0891774A JP19009495A JP19009495A JPH0891774A JP H0891774 A JPH0891774 A JP H0891774A JP 19009495 A JP19009495 A JP 19009495A JP 19009495 A JP19009495 A JP 19009495A JP H0891774 A JPH0891774 A JP H0891774A
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JP
Japan
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swing
turning
control time
calculated
angular acceleration
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Application number
JP19009495A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirokazu Shintani
裕和 新谷
Koichi Fukushima
弘一 福島
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To function a load swing suppression including a load swing produced by a force specific to swing motions such as centrifugal force and Coriolis force. CONSTITUTION: In a swing angular acceleration calculating means 18, a fundamental control time required to stop a swing body is obtained from a natural frequency of a lifted load which was obtained from a rope length, the fundamental control time is multiplied by a coefficient of correction pre-determined by a relation with a swing speed considering a swing of the lifted load caused by a swing motion so as to obtain a correction control time. Also, in a braking torque calculating means 19, a braking torque is obtained from the correction control time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は旋回式クレーンにお
いて吊荷の振れを抑制しながら旋回体を自動停止させる
ための旋回停止制御方法および同装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a swing stop control method and apparatus for automatically stopping a swing body while suppressing swing of a suspended load in a swing crane.

【0002】[0002]

【従来の技術】旋回式クレーンは、一般的には、下部走
行体上に上部旋回体を竪軸まわりに旋回自在に搭載し、
この上部旋回体にブームを起伏自在に取付けて構成され
る。
2. Description of the Related Art In general, a swing crane has an upper swing body mounted on a lower traveling body so as to be swingable around a vertical axis.
A boom is attached to the upper swing body so that it can be raised and lowered.

【0003】従来、このような旋回式クレーンにおい
て、旋回体の旋回動作を自動的に停止させる技術とし
て、特開昭62−13619号および実開昭61−19
7089号両公報に示されているように、旋回体の慣性
モーメントを検出し、この慣性モーメントに基づいて制
動力を作用させるものが公知である。
Conventionally, in such a swing crane, as a technique for automatically stopping the swing motion of the swing structure, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 62-13619 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-19.
As disclosed in Japanese Patent No. 7089, it is known that the moment of inertia of a revolving structure is detected and a braking force is applied based on the moment of inertia.

【0004】しかし、これら従来技術では、上部旋回体
に対する吊荷の振れを考慮に入れていないため、理論上
の減速度と実際の減速度とに差が生じ、旋回体の停止後
も大きな荷振れが残るという問題があった。
However, in these prior arts, since the swing of the suspended load with respect to the upper swing body is not taken into consideration, there is a difference between the theoretical deceleration and the actual deceleration, and a large load is generated even after the swing body is stopped. There was a problem that swings remained.

【0005】そこで、特開平4−153197号公報に
示されているように、旋回速度と、ブームポイントから
吊下げられた吊りロープの長さ(以下、ロープ長とい
う)とに基づいて旋回中の吊荷の振れ状態を計算で求
め、この吊荷の振れ状態に応じた制動トルクを作用させ
る技術が提案された。
Therefore, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-153197, the vehicle is turning based on the turning speed and the length of the suspension rope suspended from the boom point (hereinafter referred to as the rope length). A technique has been proposed in which the swing state of the suspended load is calculated and a braking torque is applied according to the swing state of the suspended load.

【0006】この公知技術においては、ロープ長から決
定される固有振動数によって制御時間(旋回停止制御に
要する時間)を求め、この制御時間と現在の旋回速度と
から減速のための旋回角加速度を算出し、これに基づい
て制動トルクを算出する構成をとっている。
In this known technique, the control time (time required for turning stop control) is obtained by the natural frequency determined from the rope length, and the turning angular acceleration for deceleration is calculated from this control time and the present turning speed. The braking torque is calculated and the braking torque is calculated based on the calculated torque.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この方法
は、直線運動による吊荷の振り子運動のみを吊荷の振れ
としてとらえているため、直線運動による荷振れの抑制
には効果があるものの、旋回運動によって発生する力
(遠心力、コリオリ力)は全く考慮に入れていないこと
から、この旋回による吊荷の旋回方向の振れは抑制され
ず、できるだけ荷振れを残さずに停止させるという所期
の目的は、なお十分には達成されなかった。
However, in this method, since only the pendulum motion of the suspended load due to the linear motion is regarded as the swing of the suspended load, it is effective in suppressing the swing of the load due to the linear motion, but Since the force (centrifugal force, Coriolis force) generated by the motion is not taken into consideration at all, the swing in the swing direction of the suspended load due to this swing is not suppressed, and it is intended to stop the load as little as possible. The objective was still not fully met.

【0008】そこで本発明は、旋回運動固有の荷振れを
含めた荷振れ抑制効果を得ることができるクレーンの旋
回停止制御方法および同装置を提供するものである。
[0008] Therefore, the present invention provides a method and a device for controlling the turning of a crane, which can obtain an effect of suppressing a load shake including a load shake peculiar to a turning motion.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明(方法)
は、ブームポイントから吊下げられた吊りロープの長さ
から吊荷の固有振動数を求めるとともに、この固有振動
数から、旋回体を停止させるのに要する基本制御時間を
求め、この基本制御時間に、旋回運動による吊荷の振れ
を考慮した係数として予め旋回速度との関係をもって定
められた補正係数を掛けて補正制御時間を求め、この補
正制御時間と旋回体の旋回速度とから旋回体を停止させ
るための旋回角加速度を算出するとともに、この旋回角
加速度を得るための制動トルクを算出し、この制動トル
クに基づいて旋回体に制動をかけるものである。
The invention (method) of claim 1
Determines the natural frequency of the suspended load from the length of the suspension rope hung from the boom point, and from this natural frequency the basic control time required to stop the revolving structure. , The correction control time is obtained by multiplying the correction coefficient that is determined in advance with the turning speed as a coefficient considering the swing of the suspended load due to the turning motion, and the turning body is stopped based on this correction control time and the turning speed of the turning body. The turning angular acceleration for calculating the turning angular acceleration is calculated, the braking torque for obtaining the turning angular acceleration is calculated, and the turning structure is braked based on the braking torque.

【0010】請求項2の発明は、ブームポイントから吊
下げられた吊りロープの長さから吊荷の固有振動数を求
めるとともに、この固有振動数から、旋回体を停止させ
るのに要する基本制御時間を求め、この基本制御時間
に、旋回運動による吊荷の振れを考慮した係数として予
め旋回速度との関係をもって定められた一次補正係数を
掛けて一次補正制御時間を求め、さらにこの一次補正制
御時間に制御開始時点での吊荷の振れ状態に応じて決定
される二次補正係数を掛けて二次補正制御時間を求め、
この二次補正制御時間と旋回体の旋回速度とから旋回体
を停止させるための旋回角加速度を算出するとともに、
この旋回角加速度を得るための制動トルクを算出し、こ
の制動トルクに基づいて旋回体に制動をかけるものであ
る。
According to the second aspect of the present invention, the natural frequency of the suspended load is obtained from the length of the suspension rope suspended from the boom point, and the basic control time required to stop the revolving structure is determined from this natural frequency. Then, this basic control time is multiplied by a primary correction coefficient that has been determined in advance as a coefficient in consideration of the swing of the suspended load due to the turning motion in relation to the turning speed to obtain the primary correction control time. To obtain the secondary correction control time by multiplying by the secondary correction coefficient determined according to the swinging state of the suspended load at the start of control,
While calculating the turning angular acceleration for stopping the revolving structure from the secondary correction control time and the revolving speed of the revolving structure,
The braking torque for obtaining the turning angular acceleration is calculated, and the revolving structure is braked based on the braking torque.

【0011】請求項3の発明(装置)は、ブームポイン
トから吊下げられた吊りロープの長さを検出するロープ
長検出手段と、ブームの旋回速度を検出する旋回速度検
出手段と、旋回体を停止させるための旋回角加速度を算
出する旋回角加速度算出手段と、この算出された旋回角
加速度に基づいて旋回体の制動トルクを算出する制動ト
ルク算出手段と、この算出された制動トルクに基づいて
旋回モータの圧力を制御するモータ圧力制御手段とを具
備し、上記旋回角加速度算出手段は、上記ロープ長検出
手段によって検出されたロープ長から吊荷の固有振動数
を求めるとともに、この固有振動数から、旋回体を停止
させるのに要する基本制御時間を求め、この基本制御時
間に、旋回運動による吊荷の振れを考慮した係数として
予め旋回速度との関係をもって定められた補正係数を掛
けて、上記旋回角加速度を算出するための補正制御時間
を求めるように構成されたものである。
According to a third aspect of the invention (apparatus), the rope length detecting means for detecting the length of the suspension rope suspended from the boom point, the swing speed detecting means for detecting the swing speed of the boom, and the swing body are provided. Based on the calculated braking torque, a turning angular acceleration calculation means for calculating the turning angular acceleration for stopping, a braking torque calculation means for calculating the braking torque of the swing structure based on the calculated turning angular acceleration, The swing angular acceleration calculating means obtains the natural frequency of the suspended load from the rope length detected by the rope length detecting means, and the natural frequency is also provided. From this, the basic control time required to stop the revolving structure is obtained, and this basic control time is set in advance as a coefficient considering the swing of the suspended load due to the swing motion and the swing speed. It is multiplied by the correction coefficient which is determined with the engagement, but that is configured to obtain a correction control time for calculating the slewing angular acceleration.

【0012】請求項4の発明は、ブームポイントから吊
下げられた吊りロープの長さを検出するロープ長検出手
段と、ブームの旋回速度を検出する旋回速度検出手段
と、制御開始時点での吊荷の振れ状態を検出する振れ状
態検出手段と、旋回体を停止させるための旋回角加速度
を算出する旋回角加速度算出手段と、この算出された旋
回角加速度に基づいて旋回体の制動トルクを算出する制
動トルク算出手段と、この算出された制動トルクに基づ
いて旋回モータの圧力を制御するモータ圧力制御手段と
を具備し、上記旋回角加速度算出手段は、上記ロープ長
検出手段によって検出されたロープ長から吊荷の固有振
動数を求めるとともに、この固有振動数から、旋回体を
停止させるのに要する基本制御時間を求め、この基本制
御時間に、旋回運動による吊荷の振れを考慮した係数と
して予め旋回速度との関係をもって定められた一次補正
係数を掛けて、上記旋回角加速度を算出するための一次
補正制御時間を求め、さらにこの一次補正制御時間に上
記振れ状態検出手段によって検出された制御開始時点で
の吊荷の振れ状態に応じて決定される二次補正係数を掛
けて二次補正制御時間を求めるように構成されたもので
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, a rope length detecting means for detecting the length of the suspension rope suspended from the boom point, a swing speed detecting means for detecting the swing speed of the boom, and a suspending rope at the start of control. A swinging state detecting means for detecting a swinging state of a load, a swinging angular acceleration calculating means for calculating a swinging angular acceleration for stopping the swinging body, and a braking torque for the swinging body based on the calculated swinging angular acceleration Braking torque calculation means and motor pressure control means for controlling the pressure of the swing motor based on the calculated braking torque, wherein the swing angular acceleration calculation means is the rope detected by the rope length detection means. The natural frequency of the suspended load is calculated from the length, and the basic control time required to stop the revolving structure is calculated from this natural frequency. Therefore, the primary correction control time for calculating the above-mentioned turning angular acceleration is calculated by multiplying the primary correction coefficient determined in advance with the relationship with the turning speed as a coefficient considering the swing of the suspended load. The secondary correction control time is obtained by multiplying the secondary correction coefficient determined according to the shake state of the suspended load at the control start time detected by the shake state detecting means.

【0013】請求項1,3の構成によると、直線運動に
よる荷振れに基づいて算出された基本制御時間に、旋回
運動による荷振れを考慮した補正係数を掛けて補正制御
時間を割出し、この補正制御時間に基づいて制動トルク
を求めるため、旋回運動による荷振れを含めた荷振れに
対処することができる。
According to the first and third aspects of the invention, the basic control time calculated based on the shake of the load due to the linear motion is multiplied by the correction coefficient in consideration of the shake of the load due to the turning motion to calculate the correction control time. Since the braking torque is obtained based on the correction control time, it is possible to deal with the load shake including the load shake due to the turning motion.

【0014】すなわち、旋回停止後に残る荷振れを最小
限に抑える精度の高い停止制御を行うことができる。
That is, it is possible to perform highly accurate stop control that minimizes the load shake remaining after the turning stop.

【0015】ただし、この構成では、風等の外乱による
制御開始時点での吊荷の振れ(以下、当初荷振れとい
う)が考慮されていないため、この当初荷振れがあった
場合に、旋回停止後に残る荷振れ(残留荷振れ)がなお
大きなものとなる。
However, in this configuration, since the swing of the suspended load at the start of control due to disturbance such as wind (hereinafter referred to as initial load swing) is not taken into consideration, the turning stop is caused when the initial load swing occurs. The remaining load swing (residual load swing) is still large.

【0016】これに対し、請求項2,4の構成による
と、当初荷振れを検出し、上記補正制御時間(一次補正
制御時間)にさらに当初荷振れの状態(振れ角と振れ方
向)に応じて決定される二次補正係数を掛けて二次補正
制御時間を求め、これに基づいて制動トルクを算出する
ため、当初荷振れがあった場合でも、残留荷振れが最小
限となるより精度の高い停止制御を実現することができ
る。
On the other hand, according to the structures of claims 2 and 4, the initial load shake is detected, and the correction control time (first-order correction control time) further depends on the state of the initial load shake (the shake angle and the shake direction). The secondary correction control time is calculated by multiplying the determined secondary correction coefficient, and the braking torque is calculated based on this, so even if there is an initial load shake, the residual load shake is minimized High stop control can be realized.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

第1実施形態(図1〜図13参照) 図13に本発明の適用対象である旋回式クレーンを示し
ている。
First Embodiment (see FIGS. 1 to 13) FIG. 13 shows a swing crane to which the present invention is applied.

【0018】同図において、1は下部走行体、2はこの
下部走行体1上に竪軸まわりに旋回自在に搭載された上
部旋回体で、この上部旋回体2に、N個の単位ブームB
1〜BNからなる伸縮可能なブームBがブームフットピ
ン3を中心として起伏自在に設けられ、このブームBの
先端(ブームポイント)から吊下げられた吊りロープ4
によって吊荷Cが吊持される。
In the figure, 1 is a lower traveling body, 2 is an upper revolving body mounted on the lower traveling body 1 so as to be rotatable around a vertical axis, and the upper revolving body 2 has N unit booms B.
An extendable and retractable boom B composed of 1 to BN is provided so as to be up and down around a boom foot pin 3, and a hanging rope 4 is hung from the tip (boom point) of the boom B.
The suspended load C is thus suspended.

【0019】なお、以下の説明においてBn(n=1,
2,…N)はブーム基端側から数えてn番目の単位ブー
ムを示すものとする。
In the following description, Bn (n = 1,
2, ... N) indicates the nth unit boom counted from the boom base end side.

【0020】このクレーンには、図1に示すようにブー
ム長Lbを検出するブーム長センサ5、ブーム角(起伏
角度)φを検出するブーム角センサ6、吊上荷重を検出
する吊上荷重センサ7、吊りロープ4の長さ(ブームポ
イントから吊荷重心までの距離=吊荷Cの振れ半径)L
wを検出するロープ長センサ8、上部旋回体2の旋回角
速度を検出する角速度センサ9が設けられ、これらセン
サ群からの信号がコントローラ10に入力される。
As shown in FIG. 1, this crane includes a boom length sensor 5 for detecting a boom length Lb, a boom angle sensor 6 for detecting a boom angle (raising / lowering angle) φ, and a hoisting load sensor for detecting a hoisting load. 7. Length of hanging rope 4 (distance from boom point to hanging load center = swing radius of hanging load C) L
A rope length sensor 8 for detecting w and an angular velocity sensor 9 for detecting a turning angular velocity of the upper swing body 2 are provided, and signals from these sensor groups are input to the controller 10.

【0021】このコントローラ10は、ブームBの横曲
げ強度についての評価係数を設定する横曲げ評価係数設
定手段11と、ブーム長センサ5およびブーム角センサ
6によって検出されたブーム長Lbおよびブーム角φに
基づいて吊荷Cの旋回半径Rを算出する旋回半径算出手
段12と、ブーム長Lbおよびブーム角φに基づいて各
単位ブームBnの慣性モーメントInを求めるブーム慣性
モーメント算出手段13と、定格荷重算出手段14と、
吊上荷重算出手段15と、負荷慣性モーメント算出手段
16と、許容角加速度算出手段17と、旋回角加速度算
出手段18と、制動トルク算出手段19と、モータ圧力
制御手段20と、吊荷角加速度算出手段21とを具備
し、旋回制動時にブームBに発生する横曲げ荷重を考慮
しながら、吊荷Cの振れをできるだけ残さずに上部旋回
体2を制動、停止させる制御を行う。
The controller 10 includes a lateral bending evaluation coefficient setting means 11 for setting an evaluation coefficient for lateral bending strength of the boom B, a boom length Lb and a boom angle φ detected by the boom length sensor 5 and the boom angle sensor 6. A turning radius calculating means 12 for calculating a turning radius R of the suspended load C based on the above, a boom inertia moment calculating means 13 for obtaining an inertia moment In of each unit boom Bn based on the boom length Lb and the boom angle φ, and a rated load. Calculation means 14,
Lifting load calculating means 15, load inertia moment calculating means 16, allowable angular acceleration calculating means 17, turning angular acceleration calculating means 18, braking torque calculating means 19, motor pressure control means 20, and hanging load angular acceleration. The calculation means 21 is provided, and control is performed to brake and stop the upper revolving superstructure 2 while leaving the runout of the suspended load C as small as possible while taking into consideration the lateral bending load generated in the boom B during turning braking.

【0022】これら各手段の機能を詳述する。The function of each of these means will be described in detail.

【0023】旋回半径算出手段12 検出されたブーム長Lbおよびブーム角φにより、ブー
ムBの撓みを考慮しない旋回半径R´、およびブームB
の撓みによる半径増加分ΔRを求め、両者から旋回半径
Rを算出する。
Turning radius calculating means 12 Based on the detected boom length Lb and boom angle φ, the turning radius R'without considering the bending of the boom B and the boom B
The radius increase ΔR due to the bending is calculated, and the turning radius R is calculated from both.

【0024】ブーム慣性モーメント算出手段13 各単位ブームBnの慣性モーメントInを算出し、さらに
その総和であるブームB全体の慣性モーメントIbを算
出する。なお、各単位ブームBnの慣性モーメントInは
次式で求められる。
Boom inertia moment calculating means 13 The inertia moment In of each unit boom Bn is calculated, and the total inertia moment Ib of the boom B is calculated. The moment of inertia In of each unit boom Bn is calculated by the following equation.

【0025】[0025]

【数1】In=In0・cos2φ+(Wn/g)・Rn2 ここで、In0はφ=0の状態における各単位ブームBn
の重心まわりのモーメント(定数)を示し、Wnは各単
位ブームBnの自重、gは重力加速度、Rnは各単位ブー
ムBnの重心の旋回半径をそれぞれ示す。
[Formula 1] In = In0 · cos 2 φ + (Wn / g) · Rn 2 Here, In0 is each unit boom Bn in the state of φ = 0.
Indicates a moment (constant) around the center of gravity of each unit, Wn is the own weight of each unit boom Bn, g is the acceleration of gravity, and Rn is the turning radius of the center of gravity of each unit boom Bn.

【0026】定格荷重算出手段15 旋回半径算出手段12によって算出された旋回半径R
と、ブーム長Lbとに基づいて、定格荷重メモリ22に
記憶されたデータから定格荷重W0を算出する。
Rated load calculating means 15 Turning radius R calculated by turning radius calculating means 12
And the boom length Lb, the rated load W0 is calculated from the data stored in the rated load memory 22.

【0027】吊上荷重算出手段15 吊上荷重センサ7によって検出されたブーム起伏シリン
ダの圧力pと、旋回半径算出手段12によって算出され
た旋回半径Rと、ブーム長Lbとに基づいて実際の吊上
荷重Wを算出する。
Lifting load calculating means 15 Based on the boom hoisting cylinder pressure p detected by the lifting load sensor 7, the turning radius R calculated by the turning radius calculating means 12, and the boom length Lb, The upper load W is calculated.

【0028】負荷慣性モーメント算出手段16 吊上荷重算出手段15によって算出された吊上荷重W
と、旋回半径Rとに基づいて負荷(吊荷C)の慣性モー
メントIwを算出する。
Load inertia moment calculating means 16 Lifting load W calculated by the lifting load calculating means 15
And the turning radius R, the inertia moment Iw of the load (suspended load C) is calculated.

【0029】具体的には、負荷慣性モーメントIwは次
式で表される。
Specifically, the load inertia moment Iw is expressed by the following equation.

【0030】[0030]

【数2】Iw=(W/g)R2 許容角加速度算出手段17 以上のようにして算出されたデータに基づき、次のよう
にして許容角加速度β1を算出する。
Based on Equation 2] Iw = (W / g) R 2 allowable angular acceleration calculation means 17 above manner was calculated the data, calculates the allowable angular acceleration β1 in the following manner.

【0031】一般に、旋回式クレーンの上部旋回体2お
よびブームBは十分な強度を有しているが、ブームBが
長くなると、旋回制動時に発生する慣性力に起因してブ
ームBに大きな横曲げ力が作用する。
Generally, the upper swing body 2 and the boom B of the swing crane have sufficient strength, but when the boom B becomes long, a large lateral bending of the boom B occurs due to inertial force generated during swing braking. Power acts.

【0032】この横曲げ力による強度的な負担は、上部
旋回体2におけるブーム取付部分付近で最大となるた
め、ここでは旋回軸まわりのモーメントに基づいて強度
評価を行うようにしている。
Since the strength load due to the lateral bending force becomes maximum near the boom mounting portion of the upper swing body 2, the strength is evaluated here based on the moment around the swing axis.

【0033】具体的には、旋回制動時のブームBの角加
速度をβ´、吊荷Cの角加速度をβw´、ブームBを除
く上部旋回体2の全構成要素の旋回軸まわりのモーメン
トをIuとすると、上記旋回に起因して旋回軸まわりに
作用するモーメントNbは、
Specifically, the angular acceleration of the boom B during turning braking is β ', the angular acceleration of the suspended load C is βw', and the moments about the turning axis of all the components of the upper-part turning body 2 excluding the boom B are shown. If Iu, the moment Nb acting around the turning axis due to the turning is

【0034】[0034]

【数3】Nb=Iwβw´+(Ib+Iu)β´ となる。## EQU3 ## Nb = Iwβw '+ (Ib + Iu) β'.

【0035】また、ブームBの横曲げ強度についての許
容条件は、次式で表される。
The permissible condition for the transverse bending strength of the boom B is expressed by the following equation.

【0036】[0036]

【数4】Nb/R≦αW0 この数4に数3を代入すると、## EQU00004 ## Nb / R.ltoreq..alpha.W0 By substituting equation 3 into equation 4,

【0037】[0037]

【数5】{Iwβw´+(Ib+Iu)β´}/R≦αW0 一方、吊荷Cの荷振れがなく、かつ上部旋回体2と吊荷
Cがともに角速度Ω0で旋回している状態から、上部旋
回体2を荷振れを殆ど残さない角速度β´(その算出要
領は後に詳述する)で制動する場合、吊荷Cの角加速度
βw´と上記角加速度β´との関係は次のようにして求
められる。
[Iwβw ′ + (Ib + Iu) β ′} / R ≦ αW0 On the other hand, from the state where there is no swing of the suspended load C and both the upper swing body 2 and the suspended load C are swinging at the angular velocity Ω0, When the upper revolving structure 2 is braked at an angular velocity β ′ (the calculation procedure will be described in detail later) with almost no vibration of the load, the relationship between the angular acceleration βw ′ of the suspended load C and the angular acceleration β ′ is as follows. Is required.

【0038】いま、吊荷Cについて図3に示すような振
り子のモデルを考える。旋回加減速時に、吊荷Cには逆
向きの慣性力が作用する野手、吊荷Cの振れ角をθ、ロ
ープ長さをLw、ブームポイントの旋回速度をVとする
と、次式が得られる。
Consider a pendulum model as shown in FIG. 3 for the suspended load C. The following formula is obtained when the fielder in which a reverse inertial force acts on the suspended load C during swing acceleration / deceleration, the deflection angle of the suspended load C is θ, the rope length is Lw, and the swing speed of the boom point is V. .

【0039】[0039]

【数6】 [Equation 6]

【0040】ここで、ブームポイントの加速度をa(制
動時ではa<0)とすると、
If the acceleration at the boom point is a (a <0 during braking),

【0041】[0041]

【数7】V=V0+at V0は制動前のブームポイントの旋回速度(=R・Ω0)
である。
[Equation 7] V = V0 + at V0 is the turning speed of the boom point before braking (= R · Ω0)
Is.

【0042】ここで、数6に、数7を微分して代入する
と、
Here, when the equation 7 is differentiated and substituted into the equation 6,

【0043】[0043]

【数8】 [Equation 8]

【0044】この微分方程式からFrom this differential equation

【0045】[0045]

【数9】θ=A・cosωt+B・sinωt−a/1[Equation 9] θ = A · cos ωt + B · sin ωt−a / 1

【0046】[0046]

【数10】 [Equation 10]

【0047】が得られる。この式に初期条件t=0でθ
=0、θドット=0を適用すると、
Is obtained. In this equation, the initial condition t = 0
= 0, θ dot = 0,

【0048】[0048]

【数11】θ=(a/g)・(cosωt−1)[Equation 11] θ = (a / g) · (cosωt−1)

【0049】[0049]

【数12】 [Equation 12]

【0050】[0050]

【数13】 [Equation 13]

【0051】が得られる。Is obtained.

【0052】これらを、吊荷Cの旋回方向の変位、速
度、加速度に直すと、
If these are converted into the displacement, velocity and acceleration in the turning direction of the suspended load C,

【0053】[0053]

【数14】 [Equation 14]

【0054】[0054]

【数15】 (Equation 15)

【0055】[0055]

【数16】 [Equation 16]

【0056】となる。It becomes

【0057】ここで求められる加速度(数16)は、上
部旋回体2に対する吊荷Cの相対加速度であるので、こ
の吊荷Cの絶対加速度(地面に対する加速度)awは次
式で表される。
Since the acceleration (Equation 16) obtained here is the relative acceleration of the suspended load C with respect to the upper swing body 2, the absolute acceleration (acceleration with respect to the ground) aw of the suspended load C is expressed by the following equation.

【0058】[0058]

【数17】 [Equation 17]

【0059】ここで、aw=βw´R、a=βRであるか
ら、
Here, since aw = βw′R and a = βR,

【0060】[0060]

【数18】βw´=(1−cosωt)β´ が得られる。(18) βw ′ = (1−cosωt) β ′ is obtained.

【0061】図4は、ブームBの角速度Ω、および数1
8に基づいて求められた吊荷Cの角速度Ωwを、振動モ
ード数(固有振動数)が1の場合について示したもので
ある。同図破線で示すように、吊荷Cの角速度Ωwは、
完全停止時までに1周期分の振動をしており、制動を開
始してから時間t=T/2を経過した時点で吊荷Cの角
加速度βw´は、実線で示すブームBの角加速度β´の
2倍となる。
FIG. 4 shows the angular velocity Ω of the boom B, and the equation 1
8 shows the angular velocity Ωw of the suspended load C obtained based on 8 when the number of vibration modes (natural frequency) is 1. As shown by the broken line in the figure, the angular velocity Ωw of the suspended load C is
The vibration of one cycle is performed until the complete stop, and the angular acceleration βw ′ of the suspended load C is the angular acceleration of the boom B shown by the solid line at the time point when time t = T / 2 has elapsed since the start of braking. It is twice as large as β '.

【0062】これに対し、振動モード数がn(≧2)の
場合、吊荷Cの角速度Ωwは、旋回制動中にn周期分の振
動を行うが、吊荷Cの角加速度βw´の最小値(絶対値
をとれば最大値)はやはり2β´となり、理論上はこれ
を超えることがない。
On the other hand, when the number of vibration modes is n (≧ 2), the angular velocity Ωw of the suspended load C vibrates for n cycles during turning braking, but the angular acceleration βw ′ of the suspended load C is the minimum. The value (maximum value when taking the absolute value) is also 2β ', which theoretically does not exceed this value.

【0063】そこでこの実施形態では、安全率を考慮し
てK>2となるような係数Kを導入し、βw´=Kβ´
として演算が進められる。
Therefore, in this embodiment, a coefficient K such that K> 2 is introduced in consideration of the safety factor, and βw '= Kβ'
The calculation is advanced as.

【0064】この式βw´=Kβ´を前記数5に代入す
ると、
Substituting this equation βw '= Kβ' into the above equation 5,

【0065】[0065]

【数19】{(W/g)R・Kβ´+(Ib+Iu)β
´}/R≦αW0 となり、この数20を満たす最大の角加速度β´が許容
角加速度β1として設定される。
[Formula 19] {(W / g) R · Kβ ′ + (Ib + Iu) β
′} / R ≦ αW0, and the maximum angular acceleration β ′ that satisfies this equation 20 is set as the allowable angular acceleration β1.

【0066】旋回角加速度算出手段18 この旋回角加速度算出手段18は、図2に示すように、
基本制御時間演算部23と、補正制御時間演算部24
と、制御値決定部25とから成っている。
Turning Angular Acceleration Calculating Means 18 This turning angular acceleration calculating means 18, as shown in FIG.
Basic control time calculation unit 23 and correction control time calculation unit 24
And a control value determination unit 25.

【0067】このうち、基本制御時間演算部23は、ロ
ープ長センサ8によって検出されるロープ長Lwから固
有振動数を求め、この固有振動数から、停止に要する時
間の基本値(基本制御時間)T0を求める。
Of these, the basic control time calculation unit 23 obtains the natural frequency from the rope length Lw detected by the rope length sensor 8, and from this natural frequency, the basic value of the time required for stopping (basic control time). Find T0.

【0068】いま、吊荷Cについて図3と同じ単振り子
のモデルを考えると、この系の微分方程式は、前記した
ように
Considering the same model of the single pendulum as in FIG. 3 for the suspended load C, the differential equation of this system is as described above.

【0069】[0069]

【数20】 [Equation 20]

【0070】[0070]

【数21】V=V0+at となる。ここで、数21の両辺を時間tで微分して数2
0の右辺に代入し、初期条件(t=0、θ=0、θドッ
ト=0)の下で積分すると次式が得られる。
(21) V = V0 + at. Here, both sides of the equation 21 are differentiated with respect to the time t to obtain the equation 2
Substituting in the right side of 0 and integrating under the initial conditions (t = 0, θ = 0, θ dot = 0), the following formula is obtained.

【0071】[0071]

【数22】 [Equation 22]

【0072】この式をθドット/ωとθに関する位相平
面上に表すと、図5に示すように、点A(0,−a/
g)を中心として原点O(0,0)を通る円を描くこと
となる。
When this equation is expressed on the phase plane regarding θ dot / ω and θ, as shown in FIG. 5, the point A (0, −a /
A circle centering on g) and passing through the origin O (0,0) will be drawn.

【0073】この円を1周するための時間、すなわち単
振り子の状態が原点Oから変化して同状態に復帰する周
期Tは、T=2π/ωで与えられるため、クレーンの旋
回停止制御を開始した時点(原点O)から時間nT(基
本制御時間。nは自然数)後に完全停止するような角加
速度β0を設定すれば、荷振れを最小限に抑えた停止制
御を行うことができる。
The time required for one revolution of this circle, that is, the period T in which the state of the simple pendulum changes from the origin O and returns to the same state is given by T = 2π / ω, so that the turning stop control of the crane is performed. If the angular acceleration β0 is set such that it completely stops after a time nT (basic control time, where n is a natural number) from the start point (origin O), the stop control can be performed while minimizing the shake of the load.

【0074】ここで、ωは重力加速度gおよび振れ半径
Lwで決定される一定値であるため、上記角加速度β0は
次式で求められる。
Since ω is a constant value determined by the gravitational acceleration g and the swing radius Lw, the angular acceleration β0 is obtained by the following equation.

【0075】[0075]

【数23】β0=−Ω0/nT =−ωΩ0/2nπ(nは自然数) ただし、以上は直線運動による荷振れのみを考慮し、旋
回運動によって発生する力(遠心力、コリオリ力)に起
因する荷振れは考慮に入れていないため、上記基本角加
速度β0の設定のみによっては、この旋回による荷振れ
がそのまま残ってしまうこととなる。
[Formula 23] β0 = -Ω0 / nT = -ωΩ0 / 2nπ (n is a natural number) However, the above is due to the force (centrifugal force, Coriolis force) generated by the swivel motion, considering only the shake of the load due to the linear motion. Since the shake of the load is not taken into consideration, the shake of the load due to this turning remains as it is, only by setting the basic angular acceleration β0.

【0076】これを図7,8によって説明すると、両図
は発明者が行ったシミュレーションの結果を示すもの
で、 ロープ長Lw:20m(図7)と10m(図8) ブーム長さLb:30m ブーム角度:45° 旋回速度:2rpm 制御時間(基本制御時間):図7の場合は8.97se
c、図8の場合は6.324sec 基本角加速度β0:図7の場合は0.023rad/se
c、図8の場合は0.033rad/sec の条件下において荷振れなしの状態から制動を開始し
た。
Explaining this with reference to FIGS. 7 and 8, both figures show the result of the simulation conducted by the inventor. Rope length Lw: 20 m (FIG. 7) and 10 m (FIG. 8) Boom length Lb: 30 m Boom angle: 45 ° Swing speed: 2 rpm Control time (basic control time): 8.97se in the case of FIG.
c, 6.324 sec in the case of FIG. 8 Basic angular acceleration β0: 0.023 rad / se in the case of FIG.
c. In the case of Fig. 8, braking was started from the state without load shake under the condition of 0.033 rad / sec.

【0077】図中、Oは吊荷Cの位置(変位量)および
速度がともに0となる原点(制動開始点)、Dは吊荷C
の理想の動きを示すもので、荷振れが直線運動のみによ
って発生する場合には、前記の基本的な制御を行うこと
により、吊荷Cはこの理想円の通り、最終的に原点Oに
戻り、旋回体停止と同時に停止する。
In the figure, O is the origin (braking start point) where the position (displacement amount) and speed of the suspended load C are both 0, and D is the suspended load C.
In the case where the load shake occurs only by the linear movement, the suspended load C returns to the origin O according to the ideal circle by performing the above basic control. , It stops at the same time as the revolving structure stops.

【0078】これに対し、旋回による荷振れを含めたシ
ミュレーションでは、上記基本的な制御のみでは、旋回
運動による荷振れにより、吊荷Cの位相平面上の軌跡が
理想円Dから大きくずれたものとなる。
On the other hand, in the simulation including the swing of the load due to the turning, the trajectory of the suspended load C on the phase plane greatly deviates from the ideal circle D due to the swing of the turning motion only by the above basic control. Becomes

【0079】なお、図中の太線は、旋回体2が停止した
ときの吊荷Cの動きを示し、このシミュレーションで
は、摩擦等の減衰項が含まれていないため、ずっと動き
続けて円を描く。
The thick line in the figure shows the movement of the suspended load C when the revolving structure 2 is stopped. In this simulation, since a damping term such as friction is not included, the movement is continued and a circle is drawn. .

【0080】そこで、補正制御時間演算部24におい
て、ロープ長Lwによって決定される固有振動数から求
められる基本制御時間T0に、旋回運動に起因する荷振
れを考慮した補正係数Gを掛けて補正制御時間T1を求
める。
Therefore, in the correction control time calculation unit 24, the basic control time T0 obtained from the natural frequency determined by the rope length Lw is multiplied by the correction coefficient G in consideration of the shake of the load caused by the turning motion to perform the correction control. Find the time T1.

【0081】そして、制御値決定部25において、この
補正制御時間T1とブーム旋回速度(角速度センサ9に
よって検出されたブームBの角速度Ω0から求められ
る)Vとに基づいて停止制御のための旋回角加速度βを
求める。
Then, in the control value determination unit 25, the turning angle for stop control is based on the correction control time T1 and the boom turning speed (obtained from the angular speed Ω0 of the boom B detected by the angular speed sensor 9) V. Calculate the acceleration β.

【0082】補正係数Gは、シミュレーションによって
求め、ブームBの旋回速度Vとの関係をもって数式また
はテーブルで記憶させておく。
The correction coefficient G is obtained by simulation and is stored as a mathematical expression or a table in relation to the turning speed V of the boom B.

【0083】図6は、ロープ長Lwが10mの場合と2
0mの場合について、ブーム角φが45°と60°の2
通りの場合を例示しており、シミュレーションの結果、
ブーム角φやブーム長さLbは補正係数Gに影響しない
ことが分かった。
FIG. 6 shows a case where the rope length Lw is 10 m and
Boom angle φ is 45 ° and 60 ° in case of 0 m
As an example, the results of the simulation
It was found that the boom angle φ and the boom length Lb do not affect the correction coefficient G.

【0084】また、こうして得られた旋回角加速度βに
よって行った旋回停止のシミュレーション結果を図9,
10に示す。
FIG. 9 shows a simulation result of the turning stop performed by the turning angular acceleration β thus obtained.
Shown in 10.

【0085】このシミュレーションの条件は、図9は図
7と同じ、図10は図8と同じとした。
The conditions of this simulation are the same as those of FIG. 9 in FIG. 9 and the same as those of FIG. 8 in FIG.

【0086】この結果、各図の対比で明らかなように、
吊荷Cの位相平面上の軌跡が理想円Dに近づき、旋回体
2が停止した状態で吊荷Cが原点Oに接近し、最終的な
振れが小さくなる。
As a result, as is clear from the comparison of the figures,
The trajectory of the suspended load C on the phase plane approaches the ideal circle D, and the suspended load C approaches the origin O while the revolving structure 2 is stopped, and the final shake becomes small.

【0087】一方、制御値決定部25は、ブームBの横
曲げ強度の条件、すなわち|β|≦β1を満たす範囲内
で、荷振れを最小限に抑えて制動、停止させるための旋
回角加速度βを決定する。
On the other hand, the control value determination unit 25 determines the turning angular acceleration for braking and stopping while minimizing the shake of the load within the range of the lateral bending strength condition of the boom B, that is, | β | ≦ β1. Determine β.

【0088】制動トルク算出手段19および吊荷角加速
度算出手段21 この両手段19,21は、上記旋回角加速度βで上部旋
回体2を制動するのに要するトルクを算出する。
Braking torque calculating means 19 and suspended load angular acceleration calculating means 21 These means 19 and 21 calculate the torque required to brake the upper revolving structure 2 at the turning angular acceleration β.

【0089】このトルク算出手順を図11のフローチャ
ートに基づいて説明する。
This torque calculation procedure will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0090】まず、制動トルク算出手段19は、上記旋
回角加速度βで上部旋回体2を制動するのに必要な制動
トルクTsを計算する(ステップS1)。この上部旋回
体制動トルクTsは次式で求められる。
First, the braking torque calculating means 19 calculates the braking torque Ts required to brake the upper revolving superstructure 2 with the turning angular acceleration β (step S1). The upper revolving structure braking torque Ts is calculated by the following equation.

【0091】[0091]

【数24】Ts=|(Ib+Iu)β| 一方、吊荷角加速度算出手段21は、旋回角加速度βで
制動する場合の実際の吊荷Cの角加速度βwを計算する
(ステップS2)。この吊荷角加速度βwを求める式は
前記数18と同様であり、
Ts = | (Ib + Iu) β | On the other hand, the suspended load angular acceleration calculation means 21 calculates the actual angular acceleration βw of the suspended load C when braking at the turning angular acceleration β (step S2). The formula for obtaining the suspended load angular acceleration βw is the same as the above-mentioned formula 18,

【0092】[0092]

【数25】βw=(1−cosωt)β で表される。[Expression 25] βw = (1-cosωt) β

【0093】次に、制動トルク算出手段19は、上記吊
荷角加速度βwに基づき、吊荷Cを制動するのに必要な
制動トルクTwを計算する(ステップS3)。この吊荷
制動トルクTwは次式で求められる。
Next, the braking torque calculating means 19 calculates the braking torque Tw required to brake the suspended load C based on the suspended load angular acceleration βw (step S3). This suspended load braking torque Tw is calculated by the following equation.

【0094】[0094]

【数26】Tw=|(W/g)R2βw| また、上部旋回体制動トルクTsおよび吊荷制動トルク
Twの和を全制動トルクTtとして計算し(ステップS
4)、モータ圧力制御手段20に出力する。
Tw = | (W / g) R 2 βw | Further, the sum of the upper swing body braking torque Ts and the suspended load braking torque Tw is calculated as the total braking torque Tt (step S
4) Output to the motor pressure control means 20.

【0095】モータ圧力制御手段20 同手段20は、上記全制動トルクTtに対応する旋回油
圧モータの制動側圧力Pbを設定し、この制動側圧力Pb
に基づいて制御信号を出力する。
Motor Pressure Control Means 20 This means 20 sets the braking side pressure Pb of the swing hydraulic motor corresponding to the total braking torque Tt, and this braking side pressure Pb.
The control signal is output based on the.

【0096】この実施形態では、上記全制動トルクTt
と油圧モータの差圧ΔPとの間に図12の実線で示す関
係があり、式で表すと次のようになる。
In this embodiment, the total braking torque Tt
Between the hydraulic pressure and the differential pressure ΔP of the hydraulic motor has a relationship shown by the solid line in FIG. 12, and is expressed as follows.

【0097】i)−ΔP0≦ΔP<ΔP1の場合I) -When ΔP0 ≦ ΔP <ΔP1

【0098】[0098]

【数27】 [Equation 27]

【0099】ii)ΔP≧ΔP1の場合Ii) When ΔP ≧ ΔP1

【0100】[0100]

【数28】 [Equation 28]

【0101】なお、上記モータ差圧ΔP1は、数27で
表される直線と、数28で表される直線との交点におけ
るΔPの値を示す。
The motor differential pressure ΔP1 indicates the value of ΔP at the intersection of the straight line expressed by the equation 27 and the straight line expressed by the equation 28.

【0102】従って、この数27または数28に上記全
制動トルクTtを代入することにより、この制動トルク
Ttを得るための油圧モータの差圧ΔPを得ることがで
きる。
Therefore, by substituting the total braking torque Tt into the equation 27 or the equation 28, the differential pressure ΔP of the hydraulic motor for obtaining the braking torque Tt can be obtained.

【0103】さらに、油圧モータの駆動側圧力をPaと
すると、下記式により油圧モータの制動側圧力Pbを得
ることができる。
Further, when the driving side pressure of the hydraulic motor is Pa, the braking side pressure Pb of the hydraulic motor can be obtained by the following equation.

【0104】Pb=Pa+ΔP 以上のステップS2〜ステップS5の動作を、旋回停止
が完了するまで一定の周期ごとに実行することにより
(ステップS6)、旋回制動中の荷振れを考慮した、精
度の高い旋回停止制御を実現することができ、吊荷Cの
振れを殆ど残さないで上部旋回体2を停止させることが
できる。
Pb = Pa + ΔP The above-described operations of steps S2 to S5 are executed at a constant cycle until the turning stop is completed (step S6), so that the swing of the load during turning braking is taken into consideration and the accuracy is high. The swing stop control can be realized, and the upper swing body 2 can be stopped with almost no vibration of the suspended load C.

【0105】第2実施形態(図14〜図20) 第1実施形態との相違点のみを説明すると、第2実施形
態においては、制御(制動)開始時点での吊荷の振れで
ある当初荷振れを考慮した制御を行うように構成してい
る。
Second Embodiment (FIGS. 14 to 20) Explaining only the differences from the first embodiment, in the second embodiment, the initial load which is the swing of the suspended load at the start of control (braking) It is configured to perform control in consideration of shake.

【0106】すなわち、当初荷振れの振れ角θを検出す
るための振れ角センサ(たとえばCCDカメラやジャイ
ロスコープを用いることができる)23と、この振れ角
センサ23によって検出された振れ角θから吊荷の振れ
方向dを求める(たとえば前回検出時と今回検出時の振
れ角θの差によって振れ方向を求める)振れ方向算出手
段24とを設け、これら吊荷の振れ角θと振れ方向dの
情報を旋回角加速度算出手段18´に入力する構成とし
ている。
That is, a shake angle sensor (for example, a CCD camera or a gyroscope can be used) 23 for detecting the shake angle θ of the initial shake of the load, and the shake angle θ detected by the shake angle sensor 23 are used. A shake direction calculating means 24 is provided for obtaining the shake direction d of the load (for example, the shake direction is obtained by the difference between the shake angle θ at the time of the previous detection and the shake angle θ at the time of this time detection), and information on the shake angle θ and the shake direction d of these suspended loads Is inputted to the turning angular acceleration calculating means 18 '.

【0107】旋回角加速度算出手段18´は、図15に
示すように、第1実施形態で用いたのと同じ基本制御時
間演算部23と、一次および二次両補正制御時間演算部
24a,24bと、制御値決定部25´とから成ってい
る。
As shown in FIG. 15, the turning angular acceleration calculating means 18 'has the same basic control time calculating unit 23 as that used in the first embodiment and both primary and secondary correction control time calculating units 24a and 24b. And a control value determination unit 25 '.

【0108】第1補正制御時間演算部24aは、第1実
施形態の補正制御時間演算部24と同様に、基本制御時
間演算部23で求められた基本制御時間T0に、旋回運
動に起因する荷振れを考慮した補正係数(一次補正係
数)Gを掛けて一次補正制御時間T1を求める。
The first correction control time calculation unit 24a, like the correction control time calculation unit 24 of the first embodiment, has the basic control time T0 calculated by the basic control time calculation unit 23, and the load caused by the turning motion. The primary correction control time T1 is obtained by multiplying the correction coefficient (primary correction coefficient) G in consideration of the shake.

【0109】二次補正制御時間演算部24bは、さらに
この一次補正制御時間T1に、当初荷振れ状態(振れ角
θと振れ方向d)に応じて決定される二次補正係数Hを
掛けて二次補正制御時間T2を算出する。
The secondary correction control time calculating section 24b further multiplies the primary correction control time T1 by a secondary correction coefficient H which is determined according to the initial load shake state (the shake angle θ and the shake direction d). Next correction control time T2 is calculated.

【0110】二次補正係数Hは、シミュレーションによ
り、図16に示すように当初振れ角θと振れ方向dによ
って分類される四つの領域I,II,III,IVに分けて
1.0以下の数値として予め決定し、記憶させておく。
The secondary correction coefficient H is a numerical value of 1.0 or less divided into four regions I, II, III, IV classified by the initial deflection angle θ and the deflection direction d by simulation as shown in FIG. Is determined in advance and stored.

【0111】この場合、この二次補正係数Hは、各両域
I〜IVごとに一つずつ代表値を定めて計四種類の値とし
て定めてもよいし、さらに精度を高くするために各両域
別に振れ角θの関数として記憶させておいてもよい。
In this case, the secondary correction coefficient H may be set as a total of four kinds of values by setting a representative value for each of the two regions I to IV, or in order to further improve the accuracy. It may be stored as a function of the deflection angle θ for both regions.

【0112】図16中、Btはブーム先端で、このブー
ム先端Btから鉛直に下ろした中立線Lを基準として、
吊荷Wが旋回方向と反対側の位置にあって中立線Lから
遠ざかる方向に振れている場合を領域I、この領域Iと
同じ側にあって中立線Lに近づく方向に振れている場合
を領域II、中立線Lよりも旋回側にあって中立線Lに近
づく方向に振れている場合を領域III、これと同じ領域
にあって中立線Lから遠ざかる方向に振れている場合を
領域IVとしている。
In FIG. 16, Bt is the tip of the boom, and the neutral line L vertically lowered from the boom tip Bt is used as a reference.
When the suspended load W is located on the side opposite to the turning direction and swings away from the neutral line L, the region I is defined. When the suspended load W is located on the same side as the region I and swings toward the neutral line L. Region II, the region on the turning side of the neutral line L that swings toward the neutral line L is region III, and the region on the same side as this that swings away from the neutral line L is region IV. There is.

【0113】制御値決定部25´は、二次補正制御時間
演算部24bで求められた二次補正制御時間T2とブー
ム旋回速度Vとに基づいて停止制御のための旋回角加速
度βを求める。
The control value determination unit 25 'determines the turning angular acceleration β for the stop control based on the secondary correction control time T2 calculated by the secondary correction control time calculation unit 24b and the boom turning speed V.

【0114】第1実施形態と第2実施形態による制御の
シミュレーションの比較結果を図17〜図20に示して
いる。
17 to 20 show comparison results of control simulations according to the first embodiment and the second embodiment.

【0115】図17,18は当初荷振れが領域IIにある
場合で、図17が第1実施形態、図18が第2実施形態
(二次補正係数H=0.92)による。
FIGS. 17 and 18 show the case where the initial shake is in the area II. FIG. 17 shows the first embodiment and FIG. 18 shows the second embodiment (secondary correction coefficient H = 0.92).

【0116】一方、図19,20は領域IVにある場合
で、図19が第1実施形態、図20が第2実施形態(二
次補正係数H=0.736)による。
On the other hand, FIGS. 19 and 20 show the case in the area IV, which is according to the first embodiment in FIG. 19 and the second embodiment (secondary correction coefficient H = 0.736) in FIG.

【0117】このシミュレーションの条件は、ブーム長
さ30m、ブーム角度45°、ロープ長10m、旋回速
度2rpmとした。
The conditions for this simulation were a boom length of 30 m, a boom angle of 45 °, a rope length of 10 m, and a turning speed of 2 rpm.

【0118】この結果、図17,18の対比において
は、第1実施形態による残留振れが0.0212radで
あったのに対し、第2実施形態によると残留振れが0.
0184radとなった。
As a result, in the comparison between FIGS. 17 and 18, the residual shake of the first embodiment was 0.0212 rad, while the residual shake of the second embodiment was 0.02 rad.
It became 0184 rad.

【0119】また、図19,20の対比においては、第
1実施形態による残留振れが0.0253radであった
のに対し、第2実施形態の残留振れは0.0081rad
となり、いずれのケースでも第2実施形態によると、第
1実施形態による場合と比較して当初荷振れの影響を抑
えて制御精度を高めることができる。
Further, in the comparison between FIGS. 19 and 20, the residual shake of the first embodiment was 0.0253 rad, whereas the residual shake of the second embodiment was 0.0081 rad.
Therefore, in any case, according to the second embodiment, it is possible to suppress the influence of the initial shake of the load and improve the control accuracy as compared with the case according to the first embodiment.

【0120】ところで、第2実施形態では振れ角センサ
23によって検出された振れ角θに基づいて振れ方向d
を求めるようにしたが、速度センサによって振れ速度を
プラス方向速度/マイナス方向速度として検出し、これ
によって振れ方向を求めるようにしてもよい。
By the way, in the second embodiment, the shake direction d is calculated based on the shake angle θ detected by the shake angle sensor 23.
However, it is also possible to detect the shake speed as a plus-direction speed / minus-direction speed by the speed sensor and obtain the shake direction.

【0121】[0121]

【発明の効果】上記のように請求項1,3の発明による
ときは、ロープ長から求められる吊荷の固有振動数によ
って、旋回体を停止させるのに要する基本制御時間を求
め、この基本制御時間に、旋回運動による吊荷の振れを
考慮した係数として予め旋回速度との関係をもって定め
られた補正係数を掛けて補正制御時間を求め、この補正
制御時間に基づいて制動トルクを求めるため、旋回運動
による荷振れを含めた荷振れに対処することができる。
As described above, according to the first and third aspects of the invention, the basic control time required to stop the revolving structure is obtained from the natural frequency of the suspended load obtained from the rope length, and the basic control is performed. The correction control time is calculated by multiplying the time by a correction coefficient that is determined in advance as a coefficient in consideration of the swing of the suspended load due to the turning motion in relation to the turning speed, and the braking torque is calculated based on this correction control time. It is possible to deal with load shake including load shake due to exercise.

【0122】すなわち、旋回停止後に残る荷振れを最小
限に抑える精度の高い停止制御を実現することができ
る。
That is, it is possible to realize highly accurate stop control that minimizes the load shake remaining after the turning stop.

【0123】また、請求項2,4の発明によるときは、
制御開始時点での吊荷の振れ状態を検出し、上記補正制
御時間(一次補正制御時間)にさらに当初荷振れの状態
(振れ角と振れ方向)に応じて決定される二次補正係数
を掛けて二次補正制御時間を求め、これに基づいて制動
トルクを算出するため、当初荷振れがあった場合でも、
残留荷振れが最小限となるより精度の高い停止制御を実
現することができる。
Further, according to the inventions of claims 2 and 4,
The runout state of the suspended load at the start of control is detected, and the above-mentioned correction control time (first-order correction control time) is further multiplied by the secondary correction coefficient determined according to the initial load-running state (runout angle and runout direction). The secondary correction control time is calculated using this, and the braking torque is calculated based on this, so even if there is an initial load shake,
It is possible to realize more accurate stop control in which the residual load shake is minimized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態にかかる旋回停止制御装
置のブロック構成図である。
FIG. 1 is a block configuration diagram of a turning stop control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同装置における旋回角加速度算出手段の詳細を
示すブロック構成図である。
FIG. 2 is a block configuration diagram showing details of a turning angular acceleration calculating means in the device.

【図3】吊荷の動きを振り子として表した説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory view showing a motion of a suspended load as a pendulum.

【図4】吊荷の角速度およびブームの角速度の変化の特
性を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing characteristics of changes in the angular velocity of a suspended load and the angular velocity of a boom.

【図5】吊荷の振れ角と振れ速度に関する式を位相空間
上に表したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing expressions regarding a deflection angle and a deflection velocity of a suspended load in a phase space.

【図6】シミュレーションによって求めたブーム旋回速
度と補正係数の関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a boom turning speed and a correction coefficient obtained by simulation.

【図7】第1実施形態の装置による補正前の吊荷の位相
平面上での動きを示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the movement of a suspended load on the phase plane before correction by the device of the first embodiment.

【図8】第1実施形態の装置による図7と異なる条件下
における補正前の吊荷の位相平面上での動きを示す説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the movement of a suspended load before correction on the phase plane under a condition different from that of FIG. 7 according to the apparatus of the first embodiment.

【図9】補正後の吊荷の位相平面上での動きを示す説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the movement of the suspended load after correction on the phase plane.

【図10】図9と異なる条件下における補正後の吊荷の
位相平面上での動きを示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the movement of the suspended load after correction on the phase plane under a condition different from that of FIG. 9;

【図11】第1実施形態装置における制動トルク算出手
段による制動トルクの演算動作を説明するためのフロー
チャートである。
FIG. 11 is a flowchart for explaining a braking torque calculation operation by the braking torque calculation means in the first embodiment device.

【図12】油圧モータの差圧と制動トルクの関係を示す
グラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the differential pressure of the hydraulic motor and the braking torque.

【図13】本発明が適用される旋回式クレーンの概略構
成図である。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a swing crane to which the present invention is applied.

【図14】本発明の第2実施形態にかかる旋回停止制御
装置のブロック構成図である。
FIG. 14 is a block configuration diagram of a turning stop control device according to a second embodiment of the present invention.

【図15】同装置における旋回角加速度算出手段の詳細
を示すブロック構成図である。
FIG. 15 is a block configuration diagram showing details of a turning angular acceleration calculating means in the device.

【図16】同手段において予め二次補正係数を決定する
ために分けた四つの両域を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing four areas divided in advance in order to determine a secondary correction coefficient in the same means.

【図17】当初荷振れを考慮しない第1実施形態装置に
よる吊荷の位相平面上での動きを示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing the movement of the suspended load on the phase plane by the device of the first embodiment without considering the initial shake of the load.

【図18】図17と同じ条件下における第2実施形態装
置による吊荷の位相平面上での動きを示す説明図であ
る。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the movement of the suspended load on the phase plane by the device of the second embodiment under the same conditions as in FIG. 17;

【図19】図17,18と異なる条件下における第1実
施形態装置による吊荷の位相平面上での動きを示す説明
図である。
FIG. 19 is an explanatory view showing the movement of the suspended load on the phase plane under the conditions different from those of FIGS. 17 and 18;

【図20】図19と同じ条件下における第2実施形態装
置による吊荷の位相平面上での吊荷の動きを示す説明図
である。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing the movement of the suspended load on the phase plane of the suspended load by the device of the second embodiment under the same conditions as in FIG. 19;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 上部旋回体 B ブーム 4 吊りロープ 8 ロープ長センサ(ロープ長検出手段) 9 角速度センサ(ブーム旋回速度検出手段) 18 旋回角加速度算出手段 23 旋回角加速度算出手段を構成する基本制御時間演
算部 24 同補正制御時間演算部 25 同制御値決定部 19 制動トルク算出手段 20 モータ圧力制御手段 18´ 旋回角加速度算出手段 24a 同手段における一次補正制御時間演算部 24b 二次補正制御時間演算部 25´ 制御値決定部 23 振れ角センサ 24 振れ方向算出手段
2 Upper Revolving B B Boom 4 Suspended Rope 8 Rope Length Sensor (Rope Length Detection Means) 9 Angular Velocity Sensor (Boom Rotation Speed Detection Means) 18 Turning Angular Acceleration Calculating Means 23 Basic Control Time Calculating Unit Constituting Turning Angular Acceleration Calculating Means 24 Same correction control time calculation unit 25 Same control value determination unit 19 Braking torque calculation unit 20 Motor pressure control unit 18 ′ Turning angular acceleration calculation unit 24a Primary correction control time calculation unit 24b Secondary correction control time calculation unit 25 ′ Control in the same means Value determination unit 23 Deflection angle sensor 24 Deflection direction calculation means

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ブームポイントから吊下げられた吊りロ
ープの長さから吊荷の固有振動数を求めるとともに、こ
の固有振動数から、旋回体を停止させるのに要する基本
制御時間を求め、この基本制御時間に、旋回運動による
吊荷の振れを考慮した係数として予め旋回速度との関係
をもって定められた補正係数を掛けて補正制御時間を求
め、この補正制御時間と旋回体の旋回速度とから旋回体
を停止させるための旋回角加速度を算出するとともに、
この旋回角加速度を得るための制動トルクを算出し、こ
の制動トルクに基づいて旋回体に制動をかけることを特
徴とするクレーンの旋回停止制御方法。
1. A natural frequency of a suspended load is obtained from the length of a suspension rope suspended from a boom point, and a basic control time required to stop a revolving structure is obtained from this natural frequency. The control time is calculated by multiplying the control time by a correction coefficient that is determined in advance as a coefficient that takes into consideration the swing of the suspended load due to the turning motion in relation to the turning speed, and the correction control time is calculated based on this correction control time and the turning speed of the turning body. While calculating the turning angular acceleration to stop the body,
A method of controlling turning stop of a crane, characterized in that a braking torque for obtaining the turning angular acceleration is calculated, and the turning body is braked based on the braking torque.
【請求項2】 ブームポイントから吊下げられた吊りロ
ープの長さから吊荷の固有振動数を求めるとともに、こ
の固有振動数から、旋回体を停止させるのに要する基本
制御時間を求め、この基本制御時間に、旋回運動による
吊荷の振れを考慮した係数として予め旋回速度との関係
をもって定められた一次補正係数を掛けて一次補正制御
時間を求め、さらにこの一次補正制御時間に制御開始時
点での吊荷の振れ状態に応じて決定される二次補正係数
を掛けて二次補正制御時間を求め、この二次補正制御時
間と旋回体の旋回速度とから旋回体を停止させるための
旋回角加速度を算出するとともに、この旋回角加速度を
得るための制動トルクを算出し、この制動トルクに基づ
いて旋回体に制動をかけることを特徴とするクレーンの
旋回停止制御方法。
2. The natural frequency of the suspended load is obtained from the length of the suspension rope suspended from the boom point, and the basic control time required to stop the revolving structure is obtained from this natural frequency. The control time is multiplied by a primary correction coefficient that is determined in advance as a coefficient that takes into consideration the swing of the suspended load due to the turning motion in relation to the turning speed, to obtain the primary correction control time, and this primary correction control time is calculated at the start of control. The secondary correction control time is calculated by multiplying the secondary correction coefficient that is determined according to the swing state of the suspended load, and the swing angle for stopping the swing structure is calculated from this secondary correction control time and the swing speed of the swing structure. A method of controlling the turning stop of a crane, characterized in that the acceleration is calculated, a braking torque for obtaining the turning angular acceleration is calculated, and the turning structure is braked based on the braking torque.
【請求項3】 ブームポイントから吊下げられた吊りロ
ープの長さを検出するロープ長検出手段と、ブームの旋
回速度を検出する旋回速度検出手段と、旋回体を停止さ
せるための旋回角加速度を算出する旋回角加速度算出手
段と、この算出された旋回角加速度に基づいて旋回体の
制動トルクを算出する制動トルク算出手段と、この算出
された制動トルクに基づいて旋回モータの圧力を制御す
るモータ圧力制御手段とを具備し、上記旋回角加速度算
出手段は、上記ロープ長検出手段によって検出されたロ
ープ長から吊荷の固有振動数を求めるとともに、この固
有振動数から、旋回体を停止させるのに要する基本制御
時間を求め、この基本制御時間に、旋回運動による吊荷
の振れを考慮した係数として予め旋回速度との関係をも
って定められた補正係数を掛けて、上記旋回角加速度を
算出するための補正制御時間を求めるように構成された
ことを特徴とするクレーンの旋回停止制御装置。
3. A rope length detecting means for detecting a length of a suspension rope suspended from a boom point, a swing speed detecting means for detecting a swing speed of a boom, and a swing angular acceleration for stopping a swing structure. A turning angular acceleration calculating means for calculating, a braking torque calculating means for calculating a braking torque of the revolving structure based on the calculated turning angular acceleration, and a motor for controlling the pressure of the turning motor based on the calculated braking torque. The swing angular acceleration calculating means includes a pressure control means, obtains the natural frequency of the suspended load from the rope length detected by the rope length detecting means, and stops the revolving structure from the natural frequency. The basic control time required for the A turning stop control device for a crane, characterized in that it is configured to obtain a correction control time for calculating the turning angular acceleration by multiplying by a coefficient.
【請求項4】 ブームポイントから吊下げられた吊りロ
ープの長さを検出するロープ長検出手段と、ブームの旋
回速度を検出する旋回速度検出手段と、制御開始時点で
の吊荷の振れ状態を検出する振れ状態検出手段と、旋回
体を停止させるための旋回角加速度を算出する旋回角加
速度算出手段と、この算出された旋回角加速度に基づい
て旋回体の制動トルクを算出する制動トルク算出手段
と、この算出された制動トルクに基づいて旋回モータの
圧力を制御するモータ圧力制御手段とを具備し、上記旋
回角加速度算出手段は、上記ロープ長検出手段によって
検出されたロープ長から吊荷の固有振動数を求めるとと
もに、この固有振動数から、旋回体を停止させるのに要
する基本制御時間を求め、この基本制御時間に、旋回運
動による吊荷の振れを考慮した係数として予め旋回速度
との関係をもって定められた一次補正係数を掛けて、上
記旋回角加速度を算出するための一次補正制御時間を求
め、さらにこの一次補正制御時間に上記振れ状態検出手
段によって検出された制御開始時点での吊荷の振れ状態
に応じて決定される二次補正係数を掛けて二次補正制御
時間を求めるように構成されたことを特徴とするクレー
ンの旋回停止制御装置。
4. A rope length detecting means for detecting a length of a hanging rope suspended from a boom point, a swing speed detecting means for detecting a swing speed of a boom, and a swinging state of a suspended load at a control start time. Deflection state detecting means for detecting, swing angular acceleration calculating means for calculating swing angular acceleration for stopping the swing body, and braking torque calculating means for calculating braking torque of the swing body based on the calculated swing angular acceleration. And a motor pressure control means for controlling the pressure of the swing motor on the basis of the calculated braking torque, wherein the swing angular acceleration calculation means calculates the suspended load from the rope length detected by the rope length detection means. In addition to obtaining the natural frequency, the basic control time required to stop the revolving structure is obtained from this natural frequency, and the swing of the suspended load due to the swing motion is calculated in this basic control time. The primary correction coefficient determined in advance in relation to the turning speed is multiplied as a coefficient considered to obtain the primary correction control time for calculating the turning angular acceleration, and the primary correction control time is further calculated by the shake state detecting means. A turning stop control device for a crane, characterized in that it is configured to obtain a secondary correction control time by multiplying by a secondary correction coefficient determined according to the detected swinging state of the suspended load at the start of control.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009083977A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Daito Denki Kk Swing prevention control method and swing prevention control system for crane
WO2016091201A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 冯春魁 Parameter measurement, control, operation, and load monitoring method and system for crane
WO2019066018A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 株式会社タダノ Crane
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