JPH1087269A

JPH1087269A - 吊り荷旋回方法および装置

Info

Publication number: JPH1087269A
Application number: JP26940396A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hirasawa; 博平沢; Kazumasa Fujiwara; 一正藤原; Junji Shirai; 潤二白井; Kiyoshi Fujiwara; 藤原　　潔
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1998-04-07
Anticipated expiration: 2016-09-19
Also published as: JP3618179B2

Abstract

(57)【要約】【課題】旋回させた際の吊り荷の捩り振動を防止す
る。【解決手段】慣性モーメント演算部７６は、コイルリ
フタとスティールコイルとの慣性モーメントを求める。
旋回固有振動数演算部７８は、ワイヤと滑車とから構成
される捩り振動系の捩り剛さを求めるとともに、この捩
り剛さとモーメント演算部７６の求めた慣性モーメント
から捩り振動系の旋回固有振動数を求める。旋回速度パ
ターン演算部８２は、与えられているスティールコイル
の捩り振動に関する運動方程式に基づいて、慣性モーメ
ントと旋回固有振動数とを用いて、コイルを目標旋回位
置に最短時間で旋回させ、かつ目標位置において旋回振
動しないコイルの旋回速度パターンを演算し、モータ速
度信号出力部８４が旋回速度パターンが実現するように
旋回モータの駆動信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤによって吊
り上げた吊り荷を旋回させる吊り荷旋回方法に係り、特
にクレーン等の巻上げ装置によって吊り上げた荷物を水
平面ないで旋回させるのに好適な吊りに旋回方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鋼所や製鉄所においては、圧延した薄
板鋼材を最終工程において巻き取ってコイルにしてい
る。このスティールコイルは、大きな重量を有するた
め、移送する場合、巻上げ装置である天井クレーンに取
り付けたコイルリフタと称する装置を使用している。そ
して、コイルリフタは、スティールコイルを次工程に搬
送したり、出荷をする際に、コイルの向きを変える必要
があるところから、コイルを水平面内で旋回できるよう
になっている。図５は、コイルリフタを備えた巻上げ装
置の概略を示す説明図である。

【０００３】図５において、巻上げ装置１０は、工場な
どの天井近くを走行する天井クレーンを構成しているト
ロリ１２と、吊り荷把持部であるコイルリフタ１４とを
有している。そして、トロリ１２には、巻上げ機１５が
設置してある。巻上げ機１５は、ワイヤ１６を巻回した
巻胴１８と、巻胴１８を回転させてワイヤ１６を巻上げ
または巻下げる巻上げモータ２０とからなっている。ま
た、トロリ１２には、複数の滑車２２が回転自在に設け
てあって、これらの滑車２２に、一端が巻胴１８に固定
され、他端がトロリ１２に固定されたワイヤ１６が巻き
掛けしてある。

【０００４】コイルリフタ１４は、上部リフタ２４と下
部リフタ２６とからなっている。上部リフタ２４は、ビ
ーム３０の上部に回転自在に取り付けた一対の動滑車２
８と、ビーム３０の下部に固定したフック３２とを有
し、一対の動滑車２８にワイヤ１６が巻き掛けられ、動
滑車２８を介してワイヤ１６に支持されている。そし
て、フック３２は、下部リフタ２６を掛止している。

【０００５】下部リフタ２６は、上部リフタ２４のフッ
ク３２に掛止させた吊具３４を有していて、この吊具３
４の下部に回転軸３６の上端部が回転自在に連結してあ
る。そして、回転軸３６は、軸方向の中間部に旋回歯車
３８が取り付けてあるとともに、下端部に吊りビーム４
０が固定してある。また、吊具３４の側部には、ブラケ
ット４２を介して旋回駆動手段である旋回モータ４４が
取り付けてある。この旋回モータ４４の駆動軸には、旋
回歯車３８と噛み合っているピニオン４６が固定してあ
って、旋回モータ４４を駆動することにより、ピニオン
４６、歯車３８を介して吊りビーム４０を回転軸３６と
一体に水平面内で回転できるようにしてある。そして、
吊りビーム４０の長手方向両側下部には、吊りビーム４
０の長手方向に移動可能な一対の腕部４８が設けてあ
り、これらの腕部４８の対向面側下部に把持爪５０が設
けてある。この把持爪５０は、吊り荷であるスティール
コイル５２の中心孔５４に挿入可能に形成してあって、
把持爪５０を中心孔５４に挿入することにより、スティ
ールコイル５２を把持できるようになっている。

【０００６】このように構成してある巻上げ装置１０
は、スティールコイル５２を出荷等のためにトラック５
４などに搬送する場合、旋回モータ４４を駆動して図６
に示したように、スティールコイル５２を９０度旋回さ
せてその向きを変えるようにしている。そして、従来
は、スティールコイル５２を旋回させる場合、図７の符
号ａに示したよに、例えばスティールコイル５２、すな
わち吊りビーム４０が２ｒｐｍの回転速度で旋回するよ
うに旋回モータ４４を一定の出力をもって駆動し、吊り
ビーム４０の入力回転角（リフタ入力回転角）が同図の
曲線ｂのように、旋回開始から時間とともに直線的に増
加するようにし、吊りビーム４０が目標の旋回角度（目
標旋回位置）となる直前で旋回モータ４４の駆動を停止
して、リフタ入力回転角が目標旋回角（目標旋回位置）
である９０度となるように制御している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、巻上げ装置
１０は、大きな重量を有するスティールコイル５２を長
いワイヤ１６により吊って移送するため、リフタ入力回
転角が９０度となるように旋回モータ４４を制御して
も、スティールコイル５２を把持した下部リフタ２６が
目標旋回位置ですぐに停止せずに揺れてしまう。すなわ
ち、旋回モータ４４を駆動して重いスティールコイル５
２を把持した吊りビーム４０を旋回させたときの上部リ
フタ２４を構成しているフック３２と吊りビーム４０と
の挙動をシミュレーションすると、フック３２は、図７
の曲線ｃに示したように、ワイヤ１６が旋回の開始時に
その反力によりスティールコイル５２の旋回方向と逆方
向に捩れ、その後吊りビーム４０の旋回方向に捩れるこ
とにより、捩れ振動をする。このため、吊りビーム４０
の実際の回転角（リフタ回転角）は、曲線ｄのようにリ
フタ入力角に対して遅れたり進んだりして振動し、旋回
モータ４４の駆動を停止してもワイヤ１６の捩り振動に
よって旋回振れが継続する。この旋回振れは、スティー
ルコイル５２の重量が大く、ワイヤ１６が長いために容
易に減衰せず、スティールコイル５２を所定位置に吊り
下ろすのを困難にするばかりでなく、コイルリフタ１４
の把持を解除した把持爪５０が吊り下ろしたスティール
コイル５２と干渉したり、コイルリフタ１４を把持位置
に移動させたときに、次に把持するスティールコイル５
２と干渉し、スティールコイル５２を傷つけてしまう。
このため、巻上げ装置１０を自動運転することが困難
で、効率的な自動運転の障害となっていた。

【０００８】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、旋回させた際の吊り荷の捩り振
動を防止することができる吊り荷旋回方法および装置を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る吊り荷旋回方法は、巻上げ、巻下げ
可能なワイヤに、水平面内で旋回可能に設けられた吊り
荷把持部とこの吊り荷把持部に把持させた吊り荷との慣
性モーメントを求めるとともに、前記ワイヤとワイヤを
巻掛けた滑車とから構成される捩り振動系の旋回固有振
動数とを求め、予め与えられた前記吊り荷に関する旋回
捩り振動の運動方程式に基づいて、前記旋回固有振動数
と前記慣性モーメントとにより、前記吊り荷を目標旋回
位置に旋回させ、かつ目標旋回位置における吊り荷の旋
回振動が零となる吊り荷の旋回速度パターンを求め、こ
の求めた旋回速度パターンに従って前記吊り荷を旋回さ
せる構成となっている。吊り荷を旋回させる速度は、吊
り荷の目標旋回位置近傍において、吊り荷の旋回位置、
実際の旋回速度を求め、吊り荷の旋回振動が零となるよ
うにフィードバック制御をすることが望ましい。

【００１０】そして、本発明に係る吊り荷旋回装置は、
巻上げ機により巻上げ、巻き下げされるワイヤに設けた
吊り荷把持部が把持した吊り荷を水平面内で旋回させる
旋回駆動手段と、入力されたまたは検出された前記吊り
荷把持部と前記吊り荷との重量と、予め与えられた吊り
荷把持部と吊り荷との形状情報とに基づいて、これらの
慣性モーメントを求めるモーメント演算部と、前記巻上
げ機が繰り出した前記ワイヤの長さを検出するワイヤ長
センサと、このワイヤ長センサが検出した前記ワイヤの
繰り出し長さと前記モーメント演算部が求めた慣性モー
メントとに基づいて、前記ワイヤとワイヤを巻き掛けた
滑車とから構成される捩り振動系の旋回固有振動数を求
める旋回固有振動数演算部と、予め与えられた前記吊り
荷の旋回捩り振動の運動方程式に基づいて、前記旋回固
有振動数演算部の求めた前記旋回固有振動数と前記モー
メント演算部が求めた慣性モーメントとにより、前記吊
り荷を目標旋回位置に最短時間で旋回させ、かつ目標旋
回位置において前記吊り荷の旋回振動が零となる吊り荷
の旋回速度パターンを求める旋回速度パターン演算部
と、この旋回速度パターン演算部が求めた旋回速度パタ
ーンに応じて前記旋回駆動手段の出力を制御する旋回速
度制御部と、を有する構成となっている。吊り荷把持部
には吊り荷の旋回位置と旋回角速度を検出する旋回位置
センサと旋回速度センサとを設け、旋回駆動手段には旋
回駆動手段の出力を検出する出力センサを設けるととも
に、旋回速度制御部は、旋回位置センサの出力信号に基
づいて吊り荷が目標旋回位置近傍に旋回したことを検知
し、旋回位置センサと旋回速度センサと出力センサとの
検出信号を取り込んで、吊り荷の旋回振動が零となるよ
うに旋回駆動手段の出力をフィードバック制御するよう
に構成する。

【００１１】

【作用】上記のごとく構成した本発明は、旋回固有振動
数演算部がワイヤ長センサの検出した繰り出しワイヤ長
と予め与えられたワイヤの弾性定数等から、ワイヤとワ
イヤを巻き掛けした滑車とから構成される捩り振動系の
捩り剛さを求めるとともに、モーメント演算部が求めた
吊り荷把持部と吊り荷との慣性モーメントと捩り振動系
の捩り剛さとから捩り振動系の旋回固有振動数を演算す
る。そして、旋回速度パターン演算部は、予め与えられ
ている吊り荷の捩り振動に関する運動方程式に基づい
て、旋回固有振動数演算部が求めた捩り振動系の旋回固
有振動数と、モーメント演算部が求めた吊り荷把持部、
吊り荷の慣性モーメントとを用いて、吊り荷を所定旋回
位置まで最短時間で旋回させ、かつ旋回目標位置で吊り
荷の旋回振動が零となるような吊り荷の旋回速度パター
ン、すなわち時々刻々の旋回速度（旋回速度の時刻歴）
を演算する。また、旋回速度制御部は、旋回速度パター
ン演算部が求めた吊り荷の時々刻々の旋回速度が実現す
るように旋回駆動手段の出力を制御する。

【００１２】これにより、吊り荷を旋回振動させること
なく目標旋回位置に容易に旋回させることができ、吊り
荷の吊り上げ、吊り下ろし時に、吊り荷と吊り荷把持部
との干渉が避けられ、巻上げ装置の自動運転を実現する
ことができる。特に、吊り荷が目標旋回位置近傍まで旋
回したときに、吊り荷の捩り振動が零となるように旋回
駆動手段の出力をフィードバック制御すると、吊り荷の
残留旋回振れをより確実に防止することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る吊り荷旋回方法およ
び装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細
に説明する。なお、前記従来技術において説明した部分
に対応する部分については、同一の符号を付してその説
明を省略する。

【００１４】図２は、本発明の実施の形態に係る吊り荷
旋回装置のブロック図である。図２において、巻上げ装
置１０を構成しているトロリ１２に設けた本図に図示し
ない巻上げ機１５の巻胴１８には、荷重センサ６０とロ
ータリエンコーダ等からなるワイヤ長センサ６２とが設
けてあって、ワイヤ１６に吊ったコイルリフタ１４と吊
り荷であるスティールコイル５２との重量を検出できる
ようになっているとともに、ワイヤ１６の繰り出し長さ
を検出できるようになっている。そして、荷重センサ６
０とワイヤ長センサ６２との検出信号は、コンピュータ
によって構成した詳細を後述する旋回制御装置６４に入
力するようにしてある。

【００１５】一方、コイルリフタ１４に設けた旋回モー
タ４４には、このモータ４４の出力（回転速度）を検出
するためのモータ速度センサ６６が取り付けてあり、こ
の速度センサ６６の検出したモータ回転速度が旋回制御
装置６４に入力するようになっている。また、下部リフ
タ２６の吊りビーム４０には、ジャイロ６７が取り付け
てある。このジャイロ６７は、吊りビーム４０、すなわ
ちスティールコイル５２の旋回位置と旋回速度とを検出
する旋回位置センサ、旋回速度センサとしての役割をな
し、検出信号を旋回制御装置６４に入力するようにして
ある。さらに、旋回制御装置６４には、上部リフタ２４
に設けたリミットスイッチ６９の作動信号が入力するよ
うになっている。

【００１６】このリミットスイッチ６９は、下部リフタ
２６をフィードフォーワード制御で旋回させる場合に使
用するもので、目標旋回位置の直前、例えばスティール
コイル５２を９０度旋回させる場合、旋回開始位置から
８８度ないし８９．５度の位置に設置してある。そし
て、旋回制御装置６４は、旋回モータ４４をフィードフ
ォーワード制御している場合にリミットスイッチ６９の
作動信号が入力すると、下部リフタ２６が目標旋回位置
に停止するように、旋回モータ４４の回転速度（出力）
を予め与えられている制御パターンに従って減速制御す
る。さらに、上部リフタ２４には、旋回検出手段である
ジャイロ６８が設けてあって、上部リフタ２４の旋回振
動や旋回速度（回転速度）を検出して旋回制御装置に入
力するようにしてある。

【００１７】旋回制御装置６４は、操作室などに設置し
た自動運転ホストコンピュータ７０から運転指令信号を
受けるようになっていて、運転指令を受けると後述する
旋回速度パターンを演算し、この速度パターンに基づい
たモータ速度信号をモータ駆動回路７２に出力するよう
になっている。そして、モータ駆動回路７２は、電源７
４が接続してあって、旋回制御装置６４の出力したモー
タ速度信号に応じた電力を旋回モータ４４に供給し、旋
回モータ４４を回転駆動する。

【００１８】旋回制御装置６４は、図１に示したよう
に、慣性モーメント演算部（モーメント演算部）７６、
旋回固有振動数演算部７８、旋回速度パターン演算部８
２、旋回速度制御部であるモータ速度信号出力部８４を
有している。慣性モーメント演算部７６は、荷重センサ
６０の検出荷重と予め与えられているコイルリフタ１４
とスティールコイル５２との形状情報とに基づいて、コ
イルリフタ１４とスティールコイル５２との慣性モーメ
ントを算出する。

【００１９】また、旋回固有振動数演算部７８は、捩り
剛さ演算部７９と固有振動数演算部８０とから構成して
あって、捩り剛さ演算部７９がワイヤ長センサ６２の検
出した巻上げ機１５の繰り出したワイヤ長と、予め与え
られているワイヤ１６の弾性定数等とから、ワイヤ１６
とワイヤ１６を巻き掛けした滑車２２、動滑車２８とか
ら構成される捩り振動系の捩り剛さを求めるようになっ
ている。そして、固有振動数演算部８０は、慣性モーメ
ント演算部７６と捩り剛さ演算部７９との出力信号が入
力するようになっており、これらの演算部７６、７９が
求めた慣性モーメントと捩り剛さとから、上記した捩り
振動系の旋回固有振動数を算出する。

【００２０】旋回固有振動数演算部７８と慣性モーメン
ト演算部との出力信号が入力する旋回速度パターン演算
部８２は、内部メモリに予め与えられたスティールコイ
ル５２の旋回捩り振動の運動方程式が格納してあり、こ
の運動方程式に基づいて、入力する慣性モーメントと捩
り振動系の旋回固有振動数とを用いてスティールコイル
５２を最短時間で目標旋回角まで旋回させ、かつ目標旋
回位置においてスティールコイル５２の旋回振動が零と
なる旋回速度の時刻歴（旋回速度パターン）を演算す
る。また、モータ速度信号出力部８４は、旋回速度パタ
ーン演算部８２が求めた旋回速度パターンを受け、その
速度パターンに一致するように旋回モータ４４の速度指
令信号をモータ駆動回路７２に出力する。さらに、モー
タ速度信号出力部８４は、ジャイロ６７の出力する旋回
位置信号（旋回角度信号）からスティールコイル５２が
目標旋回位置の近くまで、例えば目標旋回角の１度手前
まで旋回すると、スティールコイル５２が目標旋回位置
に旋回振れ（旋回振動）することなく停止するように、
モータ速度センサ６６とジィロ６８との検出信号を読み
込んでモータ出力（モータ回転速度）のフィードバック
制御を行う。

【００２１】上記のごとく構成した実施の形態の作用
は、次の通りである。まず、旋回制御装置６４は、自動
運転ホストコンピュータ７０から運転指令信号を受け取
ると、図３のステップ９０に示したように、慣性モーメ
ント演算部７６が荷重センサ６０の検出した重量、すな
わちコイルリフタ１４とスティールコイル５２との重量
を読み込み、旋回固有振動数演算部７８を構成している
捩り剛さ演算部７９がワイヤ長センサ６２の出力する巻
上げ機１５から繰り出されたワイヤ１６の長さを読み込
む。そして、慣性モーメント演算部７６は、ホストコン
ピュータ７０から予め与えられているコイルリフタ１４
とスティールコイル５２との形状情報と読み込んだ荷重
とに基づいて、吊具３４、旋回モータ４４を含む上部リ
フタ２４の慣性モーメントＩ₁ と、スティールコイル５
２を把持した状態の下部リフタ２６の旋回する部分の慣
性モーメントＩ₂ とを演算する。

【００２２】なお、慣性モーメント演算部７６に与える
荷重は、スティールコイル５２などの場合、板厚と巻取
り長さとによってほぼ一定であるため、ホストコンピュ
ータ７０から与えてもよい。そして、上部リフタ２４の
慣性モーメントＩ₁ は、その荷重と形状が一定であるた
め、予め求めて定数として与えてもよい。

【００２３】一方、捩り剛さ演算部７９は、ワイヤ１６
の弾性係数や断面係数等とワイヤ１６の繰出し長さか
ら、ワイヤ１６と滑車２２、２８とから構成される捩り
振動系の捩り剛さｋを求める。この求めた捩り剛さｋ
は、慣性モーメント演算部７６の求めた慣性モーメント
Ｉ₁ 、Ｉ₂ とともに固有振動数演算部８０に入力され
る。そして、固有振動数演算部８０は、上記捩り振動系
の捩り振動の固有振動数ω₀を次式により求める（ステ
ップ９２）。

【数１】ω₀ ＝｛ｋ／（Ｉ₁ ＋Ｉ₂ ）｝^1/2

【００２４】その後、旋回制御装置６４は、旋回速度パ
ターン演算部８２がステップ９４に示したように、予め
与えられているスティールコイル５２の旋回捩り振動の
運動方程式に基づいて、捩り剛さｋと慣性モーメントＩ
₁ 、Ｉ₂ とを用いてスティールコイル５２（吊りビーム
４０）を旋回させる旋回速度の時刻歴（旋回速度パター
ン）を演算する。この旋回速度パターンを求めるための
運動方程式は、次の数２式、数３式によって表される。

【数２】（ｄ² θ₁ ／ｄｔ² ）＋ω₀ ²θ₁ ＝−μ（ｄω
_R ／ｄｔ）

【数３】ｄ² θ_R ／ｄｔ² ＝ｄω_R ／ｄｔ

【００２５】ただし、ここにθ₁ は上部リフタ２４の旋
回する回転角度（以下同じ）であり、ｄ² θ₁ ／ｄｔ²
はその角加速度、ｄω_R ／ｄｔは下部リフタ２６の上部
リフタ２４に対する相対角加速度であって、上部リフタ
２４の角加速度をｄω₁ ／ｄｔ＝ｄ² θ₁ ／ｄｔ² 、下
部リフタ２６の角加速度をｄω₂ ／ｄｔ＝ｄ² θ₂ ／ｄ
ｔ² とすると、

【数４】ｄω_R ／ｄｔ＝（ｄω₂ ／ｄｔ）−（ｄω₁ ／ｄｔ）＝（ｄ² θ₂ ／ｄｔ² ）−（ｄ² θ₁ ／ｄｔ² ）＝ｄ² θ_R ／ｄｔ² である。

【００２６】また、μは、

【数５】μ＝Ｉ₁ ／（Ｉ₁ ＋Ｉ₂ ）である。さらに、θ_R は下部リフタ２６の上部リフタ２
４に対する相対旋回角度θ₂ −θ₁ である。なお、数３
式のｄω_R ／ｄｔは、上部リフタ２４に設けたジャイロ
６８と下部リフタ２６のジャイロ６７との出力信号から
求めるようになっている。そして、上記の運動方程式を
状態空間で書き直すと、

【数６】ｄｘ／ｄｔ＝Ａｘ＋Ｂｕとなる。

【００２７】ただし、ここにｘは状態変数ベクトルであ
って、

【数７】ｘ＝｛ｘ₁ ｘ₂ ｘ₃ ｘ₄ ｝また、

【数８】ｘ₁ ＝θ_R ，ｘ₂ ＝ｄθ_R ／ｄｔ，ｘ₃ ＝θ
₁ ，ｘ₄ ＝ｄθ₁ ／ｄｔであり、Ａはシステム行列、Ｂは制御行列を表し、ｕは
制御入力でｕ＝ｄω_R ／ｄｔである。

【００２８】旋回速度パターン演算部８２は、上記の数
２式および数３式を用い、初期状態として上部リフタ２
４の旋回角（振れ角）θ₁ 、旋回角速度（振れ角速度）
ｄθ1 ／ｄｔが零であるとして、目標旋回位置（目標旋
回角度）まで最短時間で吊りビーム４０（スティールコ
イル５２）を旋回させ、かつ目標旋回位置において吊り
ビーム４０の旋回振動が零となるような旋回速度パター
ン（旋回速度時刻歴）を計算する。そして、モータ速度
信号出力部８４は、吊りビーム４０の旋回速度が旋回速
度パターン演算部８２の求めた旋回速度パターンとなる
ようにモータ駆動回路７２にモータ速度制御信号を出力
し、トロリ１２の横行運転中に旋回モータ４４を駆動し
て吊りビーム４０を旋回させる（ステップ９６）。

【００２９】上記の条件を満たすモータ旋回速度（モー
タ出力）は、種々考えられ、一例として次の数９式、数
１０式を解くことにより求められる。

【数９】Ｔ＝ζ²＋２ζη−η²＋４（ｋ−１）π（ζ＋
η）＋４（ｋ−１）²π²

【数１０】（２−ｓｉｎζ）／ｓｉｎζ＝（１／ｃｏｓ
η ・ｓｉｎζ）−ｔａｎη ただし、ζ、ηは、無次元切替時間であってζ＝ω₀ ｔ
₁ 、η＝ω₀ ｔ₂ であっる。そして、旋回モータ４４の
回転速度（吊りビーム４０の入力旋回速度）のシミュレ
ーション結果の一例を図４の曲線ｅに示した。

【００３０】このシミュレーションにおいてはｔ₁ が約
３．４秒、ｔ₂ が約１．５秒であって、吊りビーム４０
の入力旋回速度は、約３．４秒間で零から約２．８ｒｐ
ｍまで直線的に増加させ、その後、約１．５程度で２ｒ
ｐｍまで減速したのち、約１．５秒程度で再び約２．８
ｒｐｍまで増速し、その後、約３．４秒かけて零になる
まで直線的に減速している。これにより、スティールコ
イル５２を把持した吊りビーム４０の入力旋回角（リフ
タ入力回転角）は図４の曲線ｆのようになり、フック３
２（上部リフタ２４）の旋回角（回転角）θ₁ は曲線ｇ
のようになり、また吊りビーム４０の旋回角（リフタ回
転角）θ₂ は曲線ｈのように変化する。

【００３１】モータ速度信号出力部８４は、所定の周期
（例えば１ｍｓｅｃ）でジャイロ６７の出力する吊りビ
ーム４０の旋回位置と旋回速度とを読み込むとともに、
旋回モータ４４に設けたモータ速度センサ６６の検出し
たモータ回転速度を読み込む（ステップ９８）。そし
て、モータ速度信号出力部８４は、ジャイロ６７の出力
した旋回位置信号によって吊りビーム４０が旋回目標位
置の近傍まで旋回したことを検知すると、ジャイロ６７
の旋回位置信号と旋回角速度信号とから吊りビーム４０
（スティールコイル５２）の旋回捩り振動を求め、その
旋回捩り振動が零となるように、モータ速度センサ６６
の検出信号を取り込んで旋回モータ４４の回転速度（出
力）をフィードバック制御する（ステップ１００）。次
に、モータ出力信号出力部８４は、吊りビーム４０が目
標旋回位置に到達したか否かを判断し（ステップ１０
２）、目標旋回位置に達していない場合はステップ９８
〜１０２の処理を続行し、目標到達位置に達したときに
は吊りビーム４０の旋回制御を終了する。

【００３２】上記した旋回速度のフィードバック制御
は、測定される状態ｘを測定し、比例制御の状態フィー
ドバックを実施することにより行うことができる。すな
わち、

【数１１】ｕ＝ｄω_R ／ｄｔ＝ｋｘである。そして、定数ｋは、最適レギュレータ、ファジ
ー制御などの現代制御理論によって求めることができ
る。

【００３３】これにより、吊りビーム４０、すなわちス
ティールコイル５２を図４の曲線ｈに示したように、残
留旋回振動することなく目標旋回位置に停止させること
ができる。従って、従来のようにスティールコイル５２
を旋回させた際に、コイルリフタ１４が旋回振動をして
吊り下ろしたまたは吊り上げようとするスティールコイ
ル５２と干渉するようなことがなく、巻上げ装置１０の
自動運転を行うことが可能となり、スティールコイル５
２の搬送等を迅速に行うことができる。

【００３４】なお、前記実施の形態においては、スティ
ールコイル５２の旋回位置、旋回速度をジャイロ６７に
よって検出する場合を説明したが、これに限定されず、
旋回位置と旋回速度とを異なったセンサによって検出し
てもよい。また、前記の実施形態においては、吊り荷が
スティールコイル５２である場合について説明したが、
吊り荷は車両や建設資材等であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、吊り荷把持部と吊り荷との慣性モーメントと、ワイ
ヤとワイヤを巻き掛けした滑車とから構成される捩り振
動系の旋回固有振動数を演算とを求め、旋回速度パター
ン演算部が予め与えられている吊り荷の捩り振動に関す
る運動方程式に基づいて、捩り振動系の旋回固有振動数
と、吊り荷把持部と吊り荷との慣性モーメントとを用い
て、吊り荷を所定旋回位置まで最短時間で旋回させ、か
つ旋回目標位置で吊り荷の旋回振動が零となるような吊
り荷の旋回速度パターンを求め、その旋回速度パターン
に従って吊りにを旋回させるようにしているため、吊り
荷を旋回振動させることなく目標旋回位置に容易に旋回
させることができ、吊り荷の吊り上げ、吊り下ろし時
に、吊り荷と吊り荷把持部との干渉が避けられ、巻上げ
装置の自動運転を実現することができる。しかも、吊り
荷が目標旋回位置近傍まで旋回したときに、吊り荷の捩
り振動が零となるように旋回駆動手段の出力をフィード
バック制御しているため、吊り荷の旋回振れをより確実
に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る吊り荷旋回装置の旋
回制御装置のブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る吊り荷旋回装置のブ
ロック図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る吊り荷旋回方法のフ
ローチャートである。

【図４】実施の形態に係る旋回方法による吊り荷の旋回
状態のシミュレーション結果を示す図である。

【図５】コイルリフタを備えた巻上げ装置の概略説明図
でる。

【図６】コイルリフタによりスティールコイルを９０度
旋回させる状態を示す斜視図である。

【図７】従来の吊り荷旋回方法による吊り荷の旋回状態
のシミュレーション結果を示す図である。

【符号の説明】

１０巻上げ装置１２トロリ１４吊り荷把持部（コイルリフタ）１５巻上げ機１６ワイヤ２２滑車２４上部リフタ２６下部リフタ２８動滑車４０吊りビーム４４旋回駆動手段（旋回モータ）５２吊り荷（スティールコイル）６０荷重センサ６２ワイヤ長センサ６４旋回制御装置６６出力センサ（モータ速度センサ）６７旋回位置センサ、旋回速度センサ（ジャ
イロ）６８ジャイロ６９リミットスイッチ７６モーメント演算部（慣性モーメント演算
部）７８旋回固有振動数演算部７９捩り剛さ演算部８０固有振動数演算部８２旋回速度パターン演算部８４旋回速度制御部（モータ速度信号出力
部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原潔岡山県玉野市玉３丁目１番１号三井造船株式会社玉野事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻上げ、巻下げ可能なワイヤに、水平面
内で旋回可能に設けられた吊り荷把持部とこの吊り荷把
持部に把持させた吊り荷との慣性モーメントを求めると
ともに、前記ワイヤとワイヤを巻掛けた滑車とから構成される捩
り振動系の旋回固有振動数とを求め、予め与えられた前記吊り荷に関する旋回捩り振動の運動
方程式に基づいて、前記旋回固有振動数と前記慣性モー
メントとにより、前記吊り荷を目標旋回位置に旋回さ
せ、かつ目標旋回位置における吊り荷の旋回振動が零と
なる吊り荷の旋回速度パターンを求め、この求めた旋回
速度パターンに従って前記吊り荷を旋回させることを特
徴とする吊り荷旋回方法。
【請求項２】前記吊り荷を旋回させる速度は、前記吊
り荷の目標旋回位置近傍において、吊り荷の旋回位置、
実際の旋回速度を求めて吊り荷の旋回振動が零となるよ
うにフィードバック制御をすることを特徴とする請求項
１に記載の吊り荷旋回方法。
【請求項３】巻上げ機により巻上げ、巻き下げされる
ワイヤに設けた吊り荷把持部が把持した吊り荷を水平面
内で旋回させる旋回駆動手段と、入力されたまたは検出された前記吊り荷把持部と前記吊
り荷との重量と、予め与えられた吊り荷把持部と吊り荷
との形状情報とに基づいて、これらの慣性モーメントを
求めるモーメント演算部と、前記巻上げ機が繰り出した前記ワイヤの長さを検出する
ワイヤ長センサと、このワイヤ長センサが検出した前記ワイヤの繰り出し長
さと前記モーメント演算部が求めた慣性モーメントとに
基づいて、前記ワイヤとワイヤを巻き掛けた滑車とから
構成される捩り振動系の旋回固有振動数を求める旋回固
有振動数演算部と、予め与えられた前記吊り荷の旋回捩り振動の運動方程式
に基づいて、前記旋回固有振動数演算部の求めた前記旋
回固有振動数と前記モーメント演算部が求めた慣性モー
メントとにより、前記吊り荷を目標旋回位置に最短時間
で旋回させ、かつ目標旋回位置において前記吊り荷の旋
回振動が零となる吊り荷の旋回速度パターンを求める旋
回速度パターン演算部と、この旋回速度パターン演算部が求めた旋回速度パターン
に応じて前記旋回駆動手段の出力を制御する旋回速度制
御部と、を有することを特徴とする吊り荷旋回装置。
【請求項４】前記吊り荷把持部は前記吊り荷の旋回位
置と旋回角速度を検出する旋回位置センサと旋回速度セ
ンサとを有し、前記旋回駆動手段は旋回駆動手段の出力
を検出する出力センサを有し、前記旋回速度制御部は、
前記旋回位置センサの出力信号に基づいて前記吊り荷が
前記目標旋回位置近傍に旋回したことを検知し、前記旋
回位置センサと前記旋回速度センサと前記出力センサと
の検出信号を取り込んで、前記吊り荷の旋回振動が零と
なるように前記旋回駆動手段の出力をフィードバック制
御することを特徴とする請求項３に記載の吊り荷旋回振
装置。