JPS5912088A - 多関節クレ−ンの荷重支点の水平制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、それぞれほぼ等しいリンク腕長１を有するベ
ースリンクと先端リンクとからなるブームを有し、上記
ベースリンクはその一端部で回転装置を介してクレーン
・ポストに連結され、他端では上記先端リンクと共通の
回転軸線を有し、該先端リンクの自由端で荷重を担持す
る型式の条間“節クレーンの荷重支点の水平制御方法に
関する。

船便でのコンテナ輸送が増大にするに伴ない港での錨泊
時間を短縮し荷物の積替えを容易にするために、船舷で
の使用に適した荷役装置の開発が迫まられている。従来
の船舷クレーン構造からの経験から新しい荷投機械が開
発されるに至っている。このような新しい荷投機械にお
いては、特に、クレーンの運転者に対し視界条件が最適
であること、荷を迅速かつ正確に移送できることおよび
クレーンの構造高さを減少して、橋梁視界を改善するこ
とが試みられている。

上の見地から、ブームがベースリンクと先端リンクとか
ら構成されている謂ゆる゛多：関・′節クレーンと言う
新しい型式の船舶用クレーンが開発されている。このク
レーンにおいて、ベースリンクはアーム形式でクレーン
・ポスト上で案内され、ベースリンクと先端リンクはエ
ルボ・リンク機構様式で協働動作する。

本発明の課題は、べ〒スリンクとクレーン・ポストとの
間の回転もしくは旋回装置ならびにベースリンクと先端
リンクとの間に設けられた別の回転装置もしくは旋回装
置のための制御を教示することにあるｏしかも電気的制
御を廉価に実現するとともに他方また荷の受取り点およ
び荷の降し点に直接達することを可能にしようとするも
のである。

荷役装置特に船舶用クレーンの駆動制御として、ナック
ルを中心に回転自在のブームの端に荷取扱い用具を配設
し、そして少なくとも回転もしくは旋回機構、リフト機
構および／または走行機構のための被制御駆動部を設け
、該駆動部には、荷役装置のモデル発生器に接続された
目標値入力を有するコントローラを装備し、該コントロ
ーラで所望の運動経過を決定すると共に制御用の目標値
を発生し、そしてモデル・ブームの端を案内部材を通し
て基板に挿入し、そして該案内部材を駆動部と作用結合
して、その回転数を設定レバーが設けられている設定部
材により調節可能にすると共に、いろいろな間隔もしく
は距離での作業を行なうために、スリットに対するモデ
ル・シームのベースリンクの負荷行程を調節可能にした
制御が知られている（西独特許願公開公報第２８０６５
９９号明細このような制御装置には非常ＣＣ大きな費用
を要すると言う欠点がある。例えば、特別なモデルを設
けることが必要である。さらにまた苗受取υ点または荷
降し点には直線運転でしか到達することができない。言
い換えるならば、所望の目標点は、２つの座標を通る直
線分区間でしか到達することはできない。

本発明によれば、先に述べた課題を解決するために、冒
頭に述べた方法において、ベースリンクと先端リンクと
の間に形成される角度β（但し、０くβく６６０°）を
検出し、先端リンクに配設されているクレーン運転室で
運転方向発生器の運転方向選択器により荷重支点に対す
る。運転方向目標値（Ｖ）を予め定めて連続的に小さい
ステップで追従調整し、先端リンクの縦軸線と運転方向
選択器との間の振れ角αに従かい運転方向目標値Ｖから
量Ｖ１＝Ｖｃｏｓαおよび値ｖ２＝Ｖｓｉｎαを形成し
、そして−転軸線Ａを有するクレーン・ポストを中心と
するベースリンクの回転数ｎＡをバーｖｌ／（２Ｌπ８
コｎβ）により求め、そ（−でベースリンクと共通の回
転軸線Ｂｉ中心とする先端リンクの回転数ｎＢを 提案される。

最後に述べた商の上記量は異なった象限での運転を考慮
したものである。

本発明６漬施例によれば、運転方向目標値Ｖは運転方向
発生器においてピタゴラスの定理にしたがい量Ｖ１およ
び値ｖ２に分割され、この量■□および値Ｖ２は、１つ
の平面内に互いに垂直に配設された２つのポテンショメ
ータの供給電圧Ｕの分割電圧で表わされる。また運転方
向目標値Ｖの大きさは供給電圧Ｕによって表わされる。

このＶの大きさが回転数ｎＡおよびｎＢの速度を決定す
る。ｎＡおよびｎＢに対する回転数制御に、回転速度を
可変的に増加するための回転数制御を重畳することがで
き、これはポテンショメータの供給電圧Ｕを増加すると
とＫより行なわれる。この供給電圧Ｕは、この場合、別
のポテンショメータの分圧として取出すことができる。

制御電圧によって予め定められる回転数ｎＡ（クレーン
・ポストを中心とするベースリンクの回転数に対応する
）および回転数ｎＢ（ベースリンクおよび先端リンクの
共通の回転軸線Ｂを中心とする先端リンクの回転数に対
応する）にはさらに固定の係数が乗ぜられる。この係数
は変換比および電気的に駆動される回転もしくは旋回装
置のデータを考慮したものである。回転数ｎＡおよびｎ
Ｂの回転方向は相反する。

以下添付図面を参照し本発明の実施例に関し説明する。

なお図面中同じ要素もしくは内容は同じ参照数字で示さ
れている。

第１図において、クレーン・ポスト１は旋回もしくは回
転装置４を介してベースリンク２に連結されている。こ
こでベースリンク２は回転軸線Ａを中心に回転する。ベ
ースリンク２の他端は別の回転装置６を介して先端リン
ク３と協働し、該先端リンクはベースリンクおよび先端
リンク双方に対して共通の回転軸線Ｂを中心に回転する
。先Ｘｆａ　＋）ンク３にばクレーン運転室７が設けら
れている。このクレーン運転室から、荷重支点５が制御
される。

多関節クレーンの頂面図を示す第２図から明らかなよう
にベースリンク２と先端リンク３との間には角度βが形
成される。この角度βは零よりも大きく６６０°よりも
小さい範囲内にあって、先端リンクの縦軸９とベースリ
ンク２の対応の軸線との間で測定される角度である。

第６図は第２図の先端リンク３０部分ＣＤを拡大して示
す図である。この図から明らかなように、クレーン運転
室には運転方向発生器８と運転方向選択器１１が設けら
れている。該運転方向選択器１１で、運転方向選択器終
点１ｏは荷重支点の制御すべき目標に向けられ、そして
この点１０は先端リンク３の固有運動にょシ連続的に選
択された目標に追従設定される。運転方向選択器終点１
０は、この場合、運転方向発生器８上に１つの円を描く
。運転方向選択器終点１０と中心点との接続線が同時に
、設定された運転方向目標値■を表わす。該運転方向目
標値■と先端リンクの縦軸線９との間には角度αが形成
される。ピタゴラスの定理により、運転方向目標値■か
ら、先端リンク縦軸線９の方向に量Ｖ□＝Ｖｃｏｓαが
導出され、さらに該量Ｖ工に対して垂直方向の値ｖ２＝
ｖｓｉｎαが導き出される。

第４図は本発明による装置の数学的関係を図解する図で
ある。ベースリンクおよび先端リンクのほぼ等しい長さ
に対応する辺りを有するほぼ二等辺三角形において、こ
れら２つの辺間には角度βが形成される。参照符号Ｂお
よびＡ　ｉ’Ｊ：多、関節クレーンの回転軸線を表わす
。さらに、実線の矩形でクレーン運転室７が示されてい
る。

回転軸線Ａに対置する三角形の端点から出発して、仮想
上の、即ち想定した先端リンクの小さい変位における関
係が示されている。はぼ等しい長さの辺間の三角形の底
辺は値２ＬＳｉｎｌを維持する。仮想上の変位の出発点
および終点を有する上述の二等辺三角形の記号で示され
ていない角点に形成される直角三角形に対しては、置の
先端リンク軸線に対し垂直な垂線は、２πｎ　Ｂ　ＬΔ
ｔとして求められる。この垂線の対角はリンク桿′長（
ｍ）をＬで表わし、点Ａにおける回転数（、ｒｐｍ）を
ｎＡで表わし、そして点Ｂに御信号が回転装置の回転数
に対するものであることを考慮すると、中間変換段階を
経て、点Ａわされる。

上述の量の電気的表示を簡略にするために、点Ｂにおけ
る回転数はまた次の様に表わすことができる。

第５図は１実施例として、本発明の方法を実施するため
の電気回路を示す図である。運転方向発生器８は１つの
平面内に設けられて９０°変位し、て配設された２つの
ポテンショメーター２ａおよび１２ｂを有しており、該
ポテンショメータのうちの１つは先端リンクの縦軸方向
に位置し、そしてこれらポテンショメータの各出力電圧
は運転方向選択器１１の位置に依存する。一方のポテン
ショメーター２ａは量Ｖ］１発生し、第２のポテンショ
メーター２ｂは値ｖ２を設定する。角度発生器１３でベ
ースリンクと先端リンクとの間の角度βが測定されて電
圧に変換される０関数発生器１４により　ｓｉｎβが発
生され、そして関数発生器１５で・ｉ−ｌが発生される
。

後者の信号は倍乗器１６で二乗される。加算増幅器１７
で、量Ｖ］には定数１／２πＬが結合される。この値に
よって、割算器１８でｓｉｎβが除算される。その結果
得られた値ｎＡはクレーン。

ポストとベースリンクとの間の回転装置の目標値積分器
１９ならびに反転増幅器２０に供給される。後者はマイ
ナス２の増幅率を有する。

β 乗算器２１で、値−２ｎＡとＳ］、ｎ、７が乗算されて
値ｎ　Ｂ　１が得られる３、加算器２２で、値■２は定
数１／２πＬを結合されてｎＢ２とな９、和発生器２３
で値ｎＢ１およびｎＢ２が結合されて釉となる。この場
合、ｎＢ　””　ｎＢ］±ｎＢ　２である。この値ｎＢ
が、ベースリンクと先端リンクとの間の回転装置の目標
量積分器２４に供給される。

回転数ｎＡおよびｎＢの２つの目標値はさらに制御増幅
器２５に供給され、このようにして、目標値のうちの一
方がその限界値、即ち予め定められた速度目標値に達す
ると、運転方向目標値Ｖの大きさもしくはポテンショメ
ータ供給電圧Ｕに依存して減少され、それにより全べて
の計算機能は爾後も維持される。

全べての関数は小さい行程に対してしか当嵌らないので
、運転方向選択器１１は走行中クレーン運転者により常
に位置設定すべき目標に向かう方向に追従操作もしくは
調整しなければならない。

回転装置の起動は衝撃的ではなく、目標値積分器１９お
よび目標量積分器２４に略示されているように漸次増加
する速度で行なわれる。回転数ｎＡおよびｎＢの回転速
度の制限も上述の積分器に略示されている。この制限は
、２つのポテンショメータ１２ａおよび１２ｂの供給電
圧Ｕによって決定される。

予め定められた限界回転数を有する上述の制御回路には
、回転速度を可変的に増加するための回転数制御装置が
組合わされる。このことは電気的には、電圧設定器２６
を用いて、起動に際し供給電圧Ｕを電圧増分ΔＵだけ大
きくすることにより達成される。この電圧増分ΔＵはま
た、別の機械的制御レバー、例えばスイッチと協働関係
にあるポテンショメータを用いて実現することができる
。

図示してはないが、荷重支点の１閉」および「開」の制
御を行なうスイッチが設けられている。このスイッチは
、特に運転方向選択器１１と組合わせて運転方向発生器
８に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は多関節クレーンのＩ１１面図およ
び頂面図、第６図は先端１リンクを運転室および該運転
室に設けられている運転方向発生器と共に示す部分図、
第４図は本発明による方法の原理を数学的量の関係で示
す解析ｌ凶、そして第５図は本発明による方法を実施す
るための電気装置の１実施例を示す回路略図である０１
・・・クレーン・ポスト、２・・・ベースリンク、３・
・・先端リンク、４・・・回転装置、６・・・回転装置
、５・・・荷重支点、７・・・クレーン運転室、８・・
・運転方向発生器、１１・・・運転方向選択器、１２・
・・ポテンショメータ、１３・・・角度発生器、１４．
１５・・・関数発生器、１６・・・乗算器、１７・・・
カロ算増幅器、１８・・・割算器、１９・・・目標値積
分器、２０・・・反転増幅器、２１・・・乗算器、２２
・・・加算器、２３・・・和発生器、２４・・・目標量
積分器、２５・・・＝５（

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　それぞれほぼ等しいリンク腕長Ｌｆ有するベース
   リンクと先端リンクとからなるブームを有し、前記ベー
   スリンクはその一端部で回転装置金倉してクレーン・ポ
   ストに連結され、他端では前記先端リンクと共通の回転
   軸線を有し、該先端リンクの自由端で荷重を担持する型
   式の多関節クレーンの荷重支点の水平制御方法において
   、前記ベースリンク（２）と前記先端リンク（３）との
   間に形成される角度β（但し、０〈β〈６６０°）を検
   出し、前記先端リンク（３）に配設されているクレーン
   運転室（７）で運転方向発生器（８）の運転方向選択器
   （１１）により前記荷重支点（５）に対する運転方向目
   標値（Ｖ）　’ｉ＝予め定めて連続的に小さいステップ
   で追従調整し、前記先ＭＩＪンクの縦軸線（９）と運転
   方向選択器（１１）との間の振れ角αに従かい前記運転
   方向目標値（Ｖ）から量■、−ＶＣＯ８αおよび値Ｖ２
   ＝Ｖｓｉｎαを形成し、そして回転軸線Ａを有する前記
   クレーン・ポス）（１）′ｆｆ：中心とする前記ベース
   リンク（３）の回転数ｎＡをｎ、　＝　ｖよ／（２Ｌπ
   ｓｉｎβ）により求め、そして前記ベースリンク（２）
   と共通の回転軸線Ｂｉ中心とする前記先端リンク（３）
   の回転数ｎＢを徴とする多関節クレーンの荷重支点の水
   平制御方法。 ２、　ビタゴラスの定理により運転方向目標値Ｖを運転
   方向発生器（８）で量■１および値■２に分割する特許
   請求の範囲第１項記載の多関節クレーンの荷重支点の水
   平制御方法。 ６、量■、および値ｖ２ヲ、１つの平面内に互いに垂直
   に配設された２つのポテンショメータ（１２ａ、１２ｂ
   ）の供給電圧Ｕの分割電圧として表わす特許請求の範囲
   第２項記載の多関節・クレーンの荷重支点の水平制御方
   法。 ４、運転方向目標値Ｖの大きさを供給電圧Ｕで表わし、
   そして、回転数ｎＡおよびｎＢの速度を定める特許請求
   の範囲第６項記載の多関節クレーンの荷重支点の水平制
   御方法。 ５、回転数設定に、回転速度を可変的に増加するための
   回転数制御を重畳した特許請求の範囲第４項記載の多関
   節クレーンの荷重支点の水平制御方法。 ６、　回転速度の増加をポテンショメータの供給電圧Ｕ
   を増大することにより行なう特許請求の範囲第５項記載
   の多関節クレーンの荷重支点の水平制御方法。 Ｚ　供給電圧Ｕが別のポテンショメータの分割電圧とし
   て表される特許請求の範囲第６項記載の多関節クレーン
   の荷重支点の水平制御方法。 ８、量ｖ１に対応する電圧をポテンショメータ（１２ａ
   ）から取出して加算増幅器（１７）で定数１／２πＬを
   結合し、割算器（１８）で、角度発生器（１３）の出力
   電圧と関数発生器（１４）で形成される値θ１ｎβで除
   し、回転数目標ｎＡとして目標値積分器（１９）に供給
   することを特徴とするそれぞれほぼ等しいリンク腕長Ｌ
   ｉ有するベースリンクと先端リンクとからなるズームを
   有し、前、記ベースリンクはその一端部で回転装置を介
   してクレーン・ポストに連結され、他端では前記先端リ
   ンクと共通の回転軸線を有し、該先端リンクの自由端で
   荷重を担持する型式の多関節クレーンの荷重支点の水平
   制御装置０ ９　値ｖ２に対応する電圧をポテンショメータ（１２ｂ
   ）から取出して加算器（２２）で定数１／２πＬを結合
   して値ｎＢ２を発生し、この値を和発生器（２３）で、
   角度発生器（１３）の出力電圧と関数発生器（１５）も
   しくは乗算器（１９）で二乗された値日ｉｎ２β／２を
   乗算器（２１）で値−２ｎＡを乗じた後に得られる値ｎ
   Ｂ　１に加算して回転数目標値ｎＢを求め、目標量積分
   器（２４）に供給する特許請求の範囲第８項記載の多関
   節へクレーンの荷重支点の水平制御装置。 １０、　回転数目標値ｎＡおよび強を制御増幅器（２５
   ）に供給し、該制御増幅器の出力電圧がポテンショメー
   タ（１２ａおよび１２ｂ）の供給電圧Ｕを表わす特許請
   求の範囲第９項記載の多関節クレーン荷重支点の水平制
   御装置。 且　制御増幅器（２５）の出力を電圧設定器（２６）を
   介してポテンショメータ（１２ａおよび１２ｂ）に供給
   する特許請求の範囲第１０項記載の多関節クレーンの荷
   重支点の水平制御装置。