JPH0940363A - クレーンの振れ止め・位置決め装置 - Google Patents

クレーンの振れ止め・位置決め装置

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JPH0940363A
JPH0940363A JP19633095A JP19633095A JPH0940363A JP H0940363 A JPH0940363 A JP H0940363A JP 19633095 A JP19633095 A JP 19633095A JP 19633095 A JP19633095 A JP 19633095A JP H0940363 A JPH0940363 A JP H0940363A
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speed
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crain
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load
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JP19633095A
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Masakatsu Nomura
昌克 野村
Yoshimi Hakamata
佳美 袴田
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 演算量を少なくし実際の荷物の状態を把握し
て振れ止め・位置決めを行なう装置を提供する。 【解決手段】 目標位置にて2次関数の最小値で速度が
ゼロになるよう駆動系を制御し、振れ角をフィードバッ
クさせ、そのゲインをワイヤ長さ等の長さにて調整する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クレーンにおいて
自動化を実施するため、搬送中の荷振れを抑えまた目的
位置での停止を可能としたクレーンの振れ止め・位置決
め装置に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】例えば、
天井クレーンは、その運転の一部もしくは全部を自動化
することができ、その自動化レベルに応じて移動のみを
自動にて行なう半自動、被搬送物のつかみ、移動、卸し
を自動にて行なう自動もしくは全てを自動化する全自動
の段階に分けられる。いずれにしても、製造プロセスラ
インなどにおいて、オペレータの作業を無くすような自
動化が望ましいのであるが、この自動化に当って解決し
なければならない主なものの一つに、被搬送物(荷物)
の振れ止め・位置決め制御技術がある。
【0003】かかる荷物の振れ止め・位置決め制御にお
ける従来技術は、例えば特開平5−286691号にて
示すように、CPUにて振れ止め制御での位相面上の軌
跡を追跡し、この軌跡の座標、トロリ速度や加速度を加
味してトロリ速度パターンを求めるものがある。
【0004】ところが、上述の従来技術においては、加
速度をフィードバックしており、振れ止めは吊り荷がト
ロリに対して垂直につまり吊り荷のワイヤの振れ角がゼ
ロの状態になるようにフィードバックするものである。
この場合、トロリ自動始動、定速走行、停止の各状態が
あるので、これら各状態に応じてワイヤの振れ角をゼロ
とする振れ止め制御を行なうことになり、CPUの演算
量が多くなりまた実際の荷物の状態を把握して振れ止め
制御を行なっているとは限らない。
【0005】本発明は、上述の問題に鑑み、演算量を少
なくすると共に実際の荷物の状態を把握して振れ止め・
位置決め制御を行なう装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の構成を特徴とする。 (1)目標位置までの距離と現在の速度から、目標位置
にて2次関数の最小値で速度がゼロになるよう駆動系に
位置制御速度指令を出力する制御装置を備えたことを特
徴とする。 (2)(1)において、位置制御速度指令には荷の振れ
角のフィードバックを行なう振れ角速度指令を加える制
御装置を備えたことを特徴とする。 (3)(2)において、フィードバックのゲインは荷の
重心までの長さ、及びワイヤ長のいずれか一方の長さに
て調整する制御装置を備えたことを特徴とする。 (4)(1)において、減速領域での速度指令が設定値
以下になったとき、その設定値を速度指令とした制御装
置を備えたことを特徴とする。 (5)(2)において、最初に荷をつり下げた状態にて
オフセットを検出し振れ角フィードバックに加味した制
御装置を備えたことを特徴とする。
【0007】駆動系を円滑に始動・停止することができ
ることにより、円滑な荷の移動ができると同時に、振れ
角をフィードバックすると共にゲインを荷の長さにて調
整することで、荷物の状態を把握しつつ振動的にならな
い振れ止めを行なうようにした。
【0008】
【発明の実施の形態】本実施の形態においては、ホイス
ト・クレーンを例にとって説明するが、他の種類のクレ
ーンについても適用することができる。基本的には、ク
レーンを動かすとき荷物の振れを起こすエネルギは、駆
動系(例えばトロリ)の加速度の微分(ジャーク)に比
例する。このため、速度指令として、ジャークを一定に
指定してすなわち加速度変化を一定に保って生成する。
また、停止に当って目標位置にて滑らかに停止するため
には、速度指令の変化率を一定に保った状態で、目標位
置にて速度がゼロになるような速度パターンを発生す
る。いずれにしても、発生する荷振れを抑えるために
は、速度指令に対して上記ジャークに対応する振れをフ
ィードバックすれば振動は抑制できる。しかしながら、
振れを荷物の速度変化とした場合、トロリの速度に対し
て荷物の移動速度が振動的にならなければ良く、駆動系
に対する荷物の相対的な位置変化があっても荷物の速度
が振動的にならなければ、振れとしてみる必要はない。
【0009】かかる事項を前提に、目標位置にクレーン
を停止させるべく、図1を参照しつつ次の運転モードに
よって速度指令を発生する。 (1)加速領域1 この指令では停止状態から目標速度(定速走行速度V)
の1/2の速度まで、加速度の変化率(ジャーク)を一
定として加速する。このとき、制御装置は、一定間隔T
にて速度指令vを発生する。すなわち、v<V/2にて
v=0.5Jt2 とする。ここで、Jは加速度の変化率
(ジャーク)であり、tは始動からの時間である。 (2)加速領域2 目標速度(定速走行速度V)になるまで、加速度の変化
率(ジャーク)を負の一定値として二次曲線でのピーク
にて目標速度に達するようにする。すなわち、V/2<
vにて v=0.5J(t−2T1)2 +V なお、T1 は加速領域1から加速領域2になった時間を
いう。この場合、加速開始から目標速度に達した時まで
の移動距離Ld を記憶しておく。 (3)定速走行領域 目標地点の手前Ld まで、目標速度(定速走行速度V)
で走行する。すなわち、Lm を目標地点までの距離とす
ると、Ld <Lm にてv=Vにて走行する。 (4)減速領域1 目標速度(定速走行速度V)の1/2まで、加速度の変
化率一定で減速する。すなわち、V/2<v<Vにてv
=−0.5J(t−T2)2 +Vとする。ここで、T2 は定
速走行領域から減速領域1になった時間をいう。 (5)減速領域2 目標とする地点にて速度がゼロとなるように二次曲線で
速度指令を与える。この場合、目標地点での速度は二次
曲線の最小値となるようにする。現在の速度vn 、加速
度の変化率Jn 、停止するまでの時間Td とすると次式
となる。 vn =0.5Jn ・Td 2m =Jn ・Td 3 /6 これより、次式が導出される。 Td =3・Lm /vnn =2・vn /Td 2 この結果、次回の速度指令は次式となる。 Vn+1 =0.5Jn (Td −T)2 以上の如き運転モードにより一定の加速度をもってもし
くは定速にて加速・定速・減速を行なっている。
【0010】次に、上述の如き運転モードにおいて、振
れ止めを行なうに当っては、振れ角が小さいとして線形
近似して簡略化した1次元のクレーンの運動方程式は次
式[数1]となる。
【0011】
【数1】
【0012】ここで、uは荷の位置、Lは荷の重心まで
の長さ、gは重力加速度である。この式をクレーンの速
度として書き直すと次式となる。
【数2】
【0013】このシステムはダンピングのない2次振動
系となる。更に、この式にて加速度フィードバックのた
めの速度は次式となる。
【数3】
【0014】この式においてKを適宜な値を採ることに
よって、系のダンピングを大きくすることができ、振動
の抑制につながる。
【数4】
【0015】この場合、実際上荷の加速度の検出は困難
な場合が多いので、θをワイヤ振れ角として次式により
算出する。
【数5】
【0016】この式からワイヤの振れ角を検出してフィ
ードバックを行なう。 Vref =V−Kgθ この結果、Lの値からフィードバックゲインKの補正を
行ないダンピング定数が一定となるようにできる。
【0017】上述した基本的前提に基づいて、振れ止
め、位置決め装置の実施例ブロックは図2〜図4に示す
構成となる。図2は、駆動系(インバータやモータを含
む)を備えたクレーン本体1とこのクレーン本体1に速
度指令を与える制御装置2とから構成され、クレーン本
体1から制御装置2には、クレーン位置、振れ角θ、及
びワイヤ長Lが入力され、逆にクレーン本体1には速度
指令が出力される。制御装置2における位置制御ブロッ
ク2aではクレーン位置と位置指令とから目標までの距
離を算出し、前述した運転モードを判断し、加速1,加
速2,定速,減速1,減速2の位置制御速度指令を出力
する。他方、振れ止めブロック2bでは荷の重心位置と
ワイヤ長とで荷の重心までの長さLを求め、この値によ
って補正したゲインKと振れ角θとにより振れ角制御速
度指令を発生する。この結果、速度指令生成ブロック2
Cでは位置制御速度指令と振れ角制御速度指令を加え合
せ、駆動系のインバータの制御部に速度指令として与え
られる。こうして、各運転モードにつきゲインKの補正
をしたフィードバックを行なうことにより、振れ角の抑
制を行なうことができる。なお、荷の重心までの長さは
ワイヤ長に予め与えられた吊り点から重心までの長さを
加えたもので、巻上下・下げ時はワイヤ長の補正をす
る。
【0018】図3は図2と異なりワイヤ長だけによりゲ
インKの補正を行なう例を示しており、2次の応答はダ
ンピングの効く方向となり応答速度は遅くなるが、振れ
が増大することはない。また、図2,図3にて減衰領域
2について速度がゼロに近づくと、インバータ駆動系で
の速度制御が行なえなくなるので、速度指令が予め設定
した値以下になるとき、そのときの値を速度指令として
移動を行ない目標地点にて停止させることができる。
【0019】図4は、振れ角検出にオフセットがある場
合を示しており、振れが無くても速度指令が生ずるた
め、停止位置がずれるおそれがある。また、振れ方によ
っては安定な状態にて振れ角がゼロにならないことがあ
る。このため、荷を安定して最初に吊り下げた状態で、
検出角度を一定期間平均し、その値を検出値から引いて
振れ抑制に使用するもので、オフセット検出ブロック2
dを加えている。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
の効果がある。 (1)実際の荷の状態をとらえてクレーンを目標位置ま
で、振れがなく移動できる。 (2)荷の速度応答を振動しないように規定する事で、
荷の固有振動に合わせた、駆動系に無理のない振れ止め
ができる。 (3)ワイヤー長により、フィードバックゲインを調整
する事により、運転中に巻上げ,巻下げを行っても、最
初と同様に、効果的に振れを抑制できる。 (4)最初に、振れ角のオフセットを求めることによ
り、停止精度が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を示す説明図。
【図2】本発明の一例のブロック図。
【図3】本発明の他の例のブロック図。
【図4】本発明のその他の例のブロック図。
【符号の説明】
1 クレーン本体 2 制御装置 2a 位置制御ブロック 2b 振れ止めブロック 2c 速度指令生成ブロック 2d オフセット検出ブロック

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目標位置までの距離と現在の速度から、
    目標位置にて2次関数の最小値で速度がゼロになるよう
    駆動系に位置制御速度指令を出力する制御装置を備えた
    クレーンの振れ止め・位置決め装置。
  2. 【請求項2】 位置制御速度指令には荷の振れ角のフィ
    ードバックを行なう振れ角速度指令を加える制御装置を
    備えた請求項1記載のクレーンの振れ止め・位置決め装
    置。
  3. 【請求項3】 フィードバックのゲインは荷の重心まで
    の長さ、及びワイヤ長のいずれか一方の長さにて調整す
    る制御装置を備えた請求項2記載のクレーンの振れ止め
    ・位置決め装置。
  4. 【請求項4】 減速領域での速度指令が設定値以下にな
    ったとき、その設定値を速度指令とした制御装置を備え
    た請求項1記載のクレーンの振れ止め・位置決め装置。
  5. 【請求項5】 最初に荷をつり下げた状態にてオフセッ
    トを検出し振れ角フィードバックに加味した制御装置を
    備えた請求項2記載のクレーンの振れ止め・位置決め装
    置。
JP19633095A 1995-08-01 1995-08-01 クレーンの振れ止め・位置決め装置 Expired - Lifetime JP3376772B2 (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10297873A (ja) * 1997-04-24 1998-11-10 Meidensha Corp クレーンの制御装置
JPH11286388A (ja) * 1998-04-01 1999-10-19 Shinko Electric Co Ltd 懸垂式昇降装置
JPH11322262A (ja) * 1998-05-12 1999-11-24 Shinko Electric Co Ltd 懸垂式昇降装置
JPH11349280A (ja) * 1998-06-05 1999-12-21 Shinko Electric Co Ltd 懸垂式搬送装置
JP2019112184A (ja) * 2017-12-22 2019-07-11 トヨタ車体株式会社 ワーク搬送装置

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