JPH11301969A - クレーンの振れ止め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振れ角検出のためのコストを低減するクレー
ンの振れ止め装置を提供する。 【解決手段】 クレーン速度指令に応じてトロリ横行駆
動用のモータへ速度指令を出力するモータ速度指令出力
手段３１と、このモータ速度指令と運搬物重量及び昇降
索長とから昇降索の振れ角とモータ速度及びモータ回転
数とを模擬演算する模擬演算手段２と、実際のモータ速
度及びモータ回転数を検出するモータ速度検出センサ及
びモータ回転数検出センサと、模擬演算されたモータ速
度及びモータ回転数を検出されたモータ速度及びモータ
回転数に一致させるように模擬演算を修正する模擬演算
修正手段４と、修正した模擬演算による昇降索の振れ角
から振れ止め制御信号を生成して前記モータ速度指令出
力手段に帰還する帰還手段３２とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、昇降索の振れ角を
小さくするクレーンの振れ止め装置に係り、特に、振れ
角検出のためのコストを低減するクレーンの振れ止め装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昇降索によって運搬物を吊り下げて搬送
するクレーンでは、横行に伴って発生する運搬物の振れ
を抑制する必要がある。振れ止め制御を行うために昇降
索の振れ角を検出することは有用である。

【０００３】例えば、本出願人が既に提案した特願平９
−３５３６５５号では、昇降索の振れ角、昇降索長、ト
ロリの横行位置等を検出して、これらの値による運動方
程式から振れエネルギを算出し、この振れを打ち消す横
行速度を算出するようになっている。振れ角のセンサと
して光学式のものが知られている。

【０００４】図２のコンテナクレーンは、岸壁Ｇに設け
られ、岸壁Ｇに沿って走行可能な脚部５１と、脚部５１
上に水平に設けられたガーダ５２と、ガーダ５２上を走
行可能なトロリ５３と、トロリ５３より吊り下げられ、
コンテナ５４を保持するスプレッダ５５とを有する。ガ
ーダ５２は、先端部分が水上部に突き出すように設けら
れている。ガーダ５２の基端部分は地上部にあり、この
基端部分に昇降ドラム５６及び横行ドラム５７が設けら
れている。昇降ドラム５６及び横行ドラム５７により、
スプレッダ５５を昇降させる昇降索５８及びトロリ５３
を横行させる横行索（図示せず）を巻き取ることができ
る。このコンテナクレーンは、接岸された船舶Ｓと岸壁
Ｇとの間でコンテナ５４を搬送するものである。

【０００５】このコンテナクレーンに使用されている従
来の振れ角センサは、スプレッダ５５の上面にマーカを
表示し、トロリ５３には下方に臨む撮像装置を搭載し、
撮像された画像を処理することによりマーカを検出し、
マーカの位置、即ちトロリ５３から見たスプレッダ５５
の相対的な位置と昇降索５８の垂下長さとによる三角関
数から振れ角を検出することができる。マーカには、画
像処理による検出を容易にするために、濃淡の鮮明な模
様が使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の振れ角センサ
は、マーカが汚れたり色褪せることによって位置検出が
困難になることがある。このため、マーカが鮮明である
ように保守管理する必要があり、このための管理コスト
が発生する。上記のものに限らず、光学式のセンサは、
汚れや埃に影響されるので保守管理が必要である。ま
た、光学式のセンサは、光軸がずれてしまうと正常に働
かなくなるので、光軸合わせの管理コストも発生する。

【０００７】また、上記の振れ角センサは、カメラや画
像処理装置が必要になるため、振れ止め装置のコストが
高いという問題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、振れ角検出のためのコストを低減するクレーンの振
れ止め装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、トロリより垂下された昇降索に運搬物を吊
り下げて搬送するクレーンにおいて、クレーン速度指令
に応じてトロリ横行駆動用のモータへ速度指令を出力す
るモータ速度指令出力手段と、このモータ速度指令と運
搬物重量及び昇降索長とから昇降索の振れ角とモータ速
度及びモータ回転数とを模擬演算する模擬演算手段と、
実際のモータ速度及びモータ回転数を検出するモータ速
度検出センサ及びモータ回転数検出センサと、模擬演算
されたモータ速度及びモータ回転数を検出されたモータ
速度及びモータ回転数に一致させるように模擬演算を修
正する模擬演算修正手段と、修正した模擬演算による昇
降索の振れ角から振れ止め制御信号を生成して前記モー
タ速度指令出力手段に帰還する帰還手段とを備えたもの
である。

【００１０】昇降索の巻上げ負荷を検出する巻上げ負荷
検出センサ及び巻上げ量を検出する巻上げ量検出センサ
を設け、検出された巻上げ負荷及び巻上げ量を前記模擬
演算の運搬物重量及び昇降索垂下長として用いてもよ
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１２】図１に示されるように、本発明によるクレ
ーンの振れ止め装置は、トロリを横行駆動するモータを
含むクレーン実機１と、モータへの速度指令に基づいて
クレーンの状態を模擬演算する模擬演算手段２と、クレ
ーン実機への速度指令に基づき、かつ昇降索の振れ角を
小さくするようにモータへの速度指令を出力するモータ
制御手段３とから構成されている。

【００１３】クレーン実機１は、例えば、図２に示した
コンテナクレーンであり、トロリ５３、横行索、横行索
を巻き取る横行ドラム５７、横行ドラム５７を回転させ
ることによりトロリを横行駆動するモータ等を含むもの
である。また、クレーン実機１には、モータ速度を検出
するモータ速度検出センサとして電流計（図示せず）が
設けられていると共に、モータ回転数を検出するモータ
回転数検出センサとしてエンコーダ（図示せず）が設け
られている。さらに、クレーン実機１には、運搬物重量
として昇降索５８の巻上げ負荷を検出する巻上げ負荷検
出センサ（ロードセル；図示せず）と、昇降索長として
巻上げ量を検出する巻上げ量検出センサ（図示せず）と
が設けられている。

【００１４】模擬演算手段２は、クレーン実機を模擬す
る演算式により、モータ速度指令と運搬物重量及び昇降
索長とから、少なくとも昇降索の振れ角、モータ速度及
びモータ回転数を含むクレーンの状態を模擬演算するも
のである。このような模擬演算手段２は、オブザーバ、
カルマンフィルタ又はシミュレータと呼ぶこともある。
また、模擬演算手段２は、振れ角推定装置と呼んでもよ
い。ここでは、運搬物重量及び昇降索長として、巻上げ
負荷検出センサ及び巻上げ量検出センサによりクレーン
実機から検出した巻上げ負荷及び巻上げ量を使用する。

【００１５】模擬演算手段２は、模擬演算されたモータ
速度及びモータ回転数をクレーン実機から検出されたモ
ータ速度及びモータ回転数に一致させるように模擬演算
を修正する模擬演算修正手段４を有する。

【００１６】模擬演算手段２の具体的構成は、図１に示
されるように、モータ速度指令に係数Ｂを掛ける回路２
１と、昇降索振れ角推定値を算出する積分回路２２と、
昇降索振れ角推定値に変換係数Ｃを掛けてモータ速度及
びモータ回転数を算出する変換回路２３と、クレーン実
機１から検出されたモータ速度及びモータ回転数との差
分を検出する差分回路２４と、これらの差分に利得Ｋを
掛けて積分回路２２に帰還する帰還回路２５と、昇降索
振れ角推定値に運搬物重量及び昇降索垂下長に応じた係
数Ａを掛けて積分回路２２に帰還する帰還回路２６とか
らなる。各回路の係数Ｂ，Ｃ，Ｋ，Ａは予めクレーン実
機１の特性に基づいて設定される。この構成において、
例えば、運搬物が振れると、モータにかかる負荷トルク
が変動し、このためモータ速度が変動する。モータ速度
の変動から振れ角がわかる。振れ角推定値の微分として
振れ角速度、振れ角加速度を得ることもできる。

【００１７】モータ制御手段３は、クレーン速度指令に
振れ止め制御信号を加味してモータへ速度指令を出力す
るモータ速度指令出力手段３１と、昇降索の振れ角から
振れ止め制御信号を生成してモータ速度指令出力手段に
帰還する帰還手段３２とからなる。

【００１８】図１の振れ止め装置の動作を説明する。

【００１９】図示しないクレーンの運転装置は、クレー
ン実機１を制御するべく、クレーン速度指令を本発明の
振れ止め装置に与える。モータ速度指令出力手段３１
は、クレーン速度指令と振れ止め制御信号とに応じてモ
ータ速度指令を発生してモータへ出力する。このモータ
速度指令は、モータに印加する電流値（モータ電流）で
あってもよい。

【００２０】クレーン実機１は、モータ速度指令に応じ
てモータが駆動され、モータにより横行ドラムが回転さ
れ、横行索が巻き取られてトロリが横行する。その結
果、モータ速度検出センサからはモータ速度が検出さ
れ、モータ回転数検出センサからはモータ回転数が検出
される。モータ速度は、トロリの横行速度に対応し、モ
ータ回転数はトロリの横行位置に対応する。

【００２１】また、巻上げ負荷検出センサからは運搬物
重量が検出され、巻上げ量検出センサからは昇降索長が
検出される。

【００２２】一方、模擬演算手段２は、モータ速度指令
を用い、クレーン実機を模擬する演算式を実行する。こ
れにより、少なくとも昇降索の振れ角、モータ速度及び
モータ回転数を含むクレーンの状態が信号として得られ
る。ただし、モータ速度及びモータ回転数については、
模擬演算修正手段４により実機から検出されたモータ速
度及びモータ回転数を参照して模擬演算が修正されるた
め、模擬演算されたモータ速度及びモータ回転数は、ク
レーン実機から検出されたモータ速度及びモータ回転数
に一致する。

【００２３】即ち、この模擬演算によるクレーンの状態
は、単なる模擬演算によるクレーンの状態に比べて、実
機データをフィードバックしているぶんだけ、より実機
に近いものとなる。従って、昇降索の振れ角推定値も実
測値に近いものとなる。

【００２４】さらに、運搬物重量及び昇降索長にも実機
から検出した値を使用するので、この模擬演算によるク
レーンの状態は、いっそう実機に近いものとなる。従っ
て、昇降索の振れ角推定値は、いっそう実測値に近いも
のとなり、実測値として使用することができる。

【００２５】モータ制御手段３では、帰還手段３２が振
れ角推定値から振れ止め制御信号を生成してモータ速度
指令出力手段３１に帰還する。前述のように振れ角推定
値は、実測値にほぼ等しいので、正確な振れ止め制御が
実現される。

【００２６】本発明は、図２に示したコンテナクレーン
に限らず、トロリより垂下された昇降索に運搬物を吊り
下げて搬送するクレーンに適用される。

【００２７】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００２８】（１）模擬演算による振れ角を振れ止め制
御に使用するので、実際の振れ角を検出する振れ角セン
サが不要となり、しかも、模擬演算が実機出力で修正さ
れているので、信頼できる振れ角が得られる。

【００２９】（２）モータ速度検出センサ、モータ回転
数検出センサ、巻上げ負荷検出センサ、巻上げ量検出セ
ンサ等は、一般のクレーンに装備されているものであ
り、このような既存のクレーンにも本発明の振れ止め装
置を容易に取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す振れ止め装置の制御
ブロック図である。

【図２】コンテナクレーンの構成図である。

【符号の説明】

１ クレーン実機 ２ 模擬演算手段 ３ モータ制御手段 ４ 模擬演算修正手段 ３１ モータ速度指令出力手段 ３２ 帰還手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 亨 東京都江東区毛利一丁目19番10号 石川島 播磨重工業株式会社江東事務所内 (72)発明者 柴田 太郎 東京都江東区毛利一丁目19番10号 石川島 播磨重工業株式会社江東事務所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トロリより垂下された昇降索に運搬物を
   吊り下げて搬送するクレーンにおいて、クレーン速度指
   令に応じてトロリ横行駆動用のモータへ速度指令を出力
   するモータ速度指令出力手段と、このモータ速度指令と
   運搬物重量及び昇降索長とから昇降索の振れ角とモータ
   速度及びモータ回転数とを模擬演算する模擬演算手段
   と、実際のモータ速度及びモータ回転数を検出するモー
   タ速度検出センサ及びモータ回転数検出センサと、模擬
   演算されたモータ速度及びモータ回転数を検出されたモ
   ータ速度及びモータ回転数に一致させるように模擬演算
   を修正する模擬演算修正手段と、修正した模擬演算によ
   る昇降索の振れ角から振れ止め制御信号を生成して前記
   モータ速度指令出力手段に帰還する帰還手段とを備えた
   ことを特徴とするクレーンの振れ止め装置。
2. 【請求項２】 昇降索の巻上げ負荷を検出する巻上げ負
   荷検出センサ及び巻上げ量を検出する巻上げ量検出セン
   サを設け、検出された巻上げ負荷及び巻上げ量を前記模
   擬演算の運搬物重量及び昇降索長として用いることを特
   徴とする請求項１記載のクレーンの振れ止め装置。