JPS60153390A

JPS60153390A - 吊荷の振止め制御方法

Info

Publication number: JPS60153390A
Application number: JP895984A
Authority: JP
Inventors: 田村　輝男; 石川　裕昭
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1984-01-20
Filing date: 1984-01-20
Publication date: 1985-08-12

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、吊荷の振止め制御方法に係り、特に、アンロ
ーダ等に適用するのに好適な、吊荷の横行時の加減速度
を制御して、横行加減速終了時での出荷の振れを防止す
るようにした吊荷の振止め制御方法の改良に関する。

船積みされた荷物等を陸上げするためのアンローダは、
例えば、第１図に示づように、トロリー１０及びワイヤ
ローフ１２と、これらによって上下動及び横行自在とさ
れたグラブバケット１４と、該グラブバケット１４によ
って吊上げられた荷物を受取るホッパ１６とによって主
に構成されている。このようなアンローダにおいて、グ
ラブバケット１４は、横行自在とされたトロリー１０を
経由して、ワイヤロープ１２によって懸垂され、支持ド
ラム１８の巻締め、巻戻しによるワイヤローブ長の変化
と、横行ドラム１９の巻締め、巻戻しによるトロリー１
０の横行との組合わせによって上下動及び横行が自在と
なっている。

このグラブバケット１４は、船体２０の船倉からホッパ
１６までの間を、図中破線で示すような軌跡をとって運
転される。即ち、グラブバケット１４によって吊上げら
れた吊荷は、横行運転中に、同時にそのロープ長が図中
β１からＡ　２　％又はβ２からぶ１まで変化するもの
で、こうした一連の運転態様は、荷役能率を向上させる
ために心数不可欠なものである。しかも、ロープ長β１
は、船体２０の船倉内の荷の積出し状況、潮位等により
変動するため、それに柔軟に対処できる制御が必要とな
る。

しかしながら、こうした複雑な動きをするアンローダ等
による吊荷作業においも、安全性、及び作業効率の向上
の観点から、当然に横行加減速終了時の吊荷の振れは防
止され゛なければならない。

従来、この種の振止め制御方法として、例えば、目標地
点で振れを最小にするようトロリー１０の横行速度を予
め設定し、その通りに運転するプログラム制御、吊荷の
振れ角（角速度、角加速度）を検出し、振れをなくづよ
うトロリー１０の横行速度を制御Ｉするフィードバック
制御、吊荷を機械的に固定覆るクランプ方式、更に、こ
れらの組合わせによる制御等、数多くの方法が報告され
ており、それぞれ利点と欠点が認められている。

この内、プログラム制御は、トロリー１０から吊荷まで
のＯ−ブ長に対し、最適な速度パターンを設定し、いく
つかの速度パターンの中からその０−ブ長に最適なパタ
ーンを選んで制御する、あるいは、そのパターンに合う
ようにロープ長を合わせるというような制御であり、横
行中にロープ長が変化しない、又は変化することが少な
い天井クレーン等において主に適用され、でいるもので
ある。

しかしながら、前述の如く、横行中に激しくロープ長が
変化するアンローダ等にこのプログラム制御を適用しよ
うとすると、複雑な演算式より最適解をめつつ制御を行
う必要があることがら、制御装置の構成が複雑化して高
価なものとなるだけでなく、そのためのプログラムソフ
トの開発に要する手間と時間が膨大になるという問題が
生じるため、実用的でないといわざるを得ないものであ
った。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、
プログラム制御の範喘において、構造が簡単、且つ、安
価で、ロープ長の変化に柔軟に対処でき、しかも横行加
減速終了時の振れを充分に抑制することのできる吊荷の
振止め制御方法を提供することをその目的としている。

本発明は、アンローダ等における吊荷の横行時の加減速
度を制御して、横行加減速終了時での約２吊荷の振れを
防止するようにした吊荷の振止め制御方法において、運
転中の加減速期間を、それぞれ第１、第２の２回の加減
速期間に分割し、且つ、それぞれの第１、第２加減速期
間の間に定速期間を設けると共に、前記それぞれの第１
、第２加減速期間のうち前記吊荷のロープ長の短い方の
加減速期間の加減速度を、最高加減速度に、又、前記吊
荷のロープ長の長い方の加減速期間の加減速度を最高加
減速度より若干低く、且つ、それぞれ一定に設定し、前
記定速期間の長さを、ロープ後に比例させて設定するよ
うにして上記目的を達成したものである。

本発明においては、任意のロープ長の吊荷に対して、そ
の横行時の加減速度を制御するにあたり、加減速期間の
中間部に定速期間を設け、且つ、ロープ長の長い時の加
ｗ、速度を最大加減速度より若干低く設定するようにし
たので、加速による撮り子のエネルギを小さく丈ること
かでき、該ロープ長の計測結果に応じて定速期間の長さ
を比例・増減設定するだけで最適な振止め制御ができる
。

以下本発明の詳細な説明でる。

まず、クレーンの運動方程式について考えると、第２図
に示１クレーンの模式図において、ｄニトロリ−の位［
Ｔ＋巻上げローブの張力ｖニトロリ−の速度　Ｘ：吊荷
の水平位置αニトロリ−の加速度　ｙ：吊荷の垂直位置
Ｍニトロリ−の質量　θ：吊荷の振れ角Ｆ：横行ロープ
の張力　ｇ：＠角加速度（：巻上げロープ長　Ｉｌｌ：
吊荷十吊具の貿ｔとすれば、吊荷の水平、垂直方向に関
する運動方程式は次式のようになる。

ｍＶ−ｒＡＯ−Ｔ・ＣＯＳθ　…・・・ｌ（１）ｍゑ−
Ｔ−ｓｌｎ　θ　・・・・・・・・・（２）ここで、ｘ
、ｙはそれぞれ（’３　）、（４）式のように表わづこ
とができる。

ｙ＝β・ｃｏｓθ　・・・・・・・・・（３）ｘ−ｄ−
β・Ｓ１ｎθ　・・・・・・・・・（４）従って、（３
）、（４）式を微分すると〈５）、（６）式のようにな
り、更に微分すると（７）、（８）式のようになる。

憂＝）・ｃｏｓθ−β・θ・ｓｌｎθ・・・・・・・・
・（５）ｘ　＝ｄ　−Ｒ−ｓｉｎθ−１・θ−ｃｏｓθ
・（６）ｖ　−（１−Ｊ！　（δ）　２）　ｃｏｓθ、
−（２λθ十ぶθ）　ｓｉｎθ　・・・−・・・・・（
７）’ｙ、　−ｄ　−（Ａ−ｆｔ　（＆）　’　）ｓｌ
ｎθ＋（２Ｊ２θ＋ぶθ）　ＣＯＳθ　・・・・・・・
・・（８）このシ“、マを上式（１）、（２）式に代入
して整理すると（１０）式のようになり、振れに関する
方程式（１１）式を得る。

’ｄ−００Ｓθ−２Ｊ２θ−゛ぶθ−ｇ−ｓｉｎθ・（
１０）θ−（ｄ−ｃｏｓθ−２ぶθ−ｇ−ｓｉｎθ）／
ｉ・・・・・・・・・（１１）今、振れ角θを小さいものと仮定すると、ｓｌｎθΦθ
、　ＣＯＳθΦ１となり、又、ｄ−αであるから、（１
１）式は（１２）式のようになる。

θ−（α−２１１ｊ）−ａ　θ）／β　・・・・・・・
・・（１２）（１２）式から明らかなように、出荷の振
れを割部するためには、トロリーの加速度αを制ａａす
ればよいことがわかる。

第３図は、そのためのトロリーの加減速度を示す加減速
度パターンの例である。同図（Ａ＞は定加減速度十定速
度の組合わせ、同図（Ｂ）は定加減速度のみの組合わせ
による方法である。

ここで、トロリーの加減速による出荷の振れ状態を表わ
すのに、前記（１２）式を、ω２−ｇ／β、θ−（ｄ−
ｘ）／１２として整理し、θ／ωとθとの関係を示した
位相面図を作成づると、第３図（Ａ）、（Ｂ）の各加減
速度パターンに対する位相面図は第４図（Ａ）、（Ｂ）
のようになる。

図中の原点ａ、ｄ、ｅ１ｈの各点が振れのない状態に相
当する。

次に、トロリーの加減速度による振止めパターンの作成
について、第３図（Ａ）及び第４図（Ａ）で示す定加減
速度十定速度方式を例にとって説明すると、位相面図の
軌跡の８弧がその中心に対する角度はωＴ１、ωＴ２と
なり、軌道が原点に戻ってくる条件でＴ　＋　、Ｔ　２
を導くことができる。

この場合、０−プ長が加減速中に変化しない、即ち一定
であり、定速度運転時間中（Ｔ２）の速度が全速の半分
とするならば、ω−（ＴＨＥ−とすると、（１３）、（
１４）式からめることかできる。

２αＴ１−β　（１ｖ１≦β）・・・・・・・・・（１
３）ωＴ１＋ωＴ２−π　・・・・・・・・・（１４）
今、−クレーンの諸条件を、横行最高速度（−β）が２
２０　ｆｆｉ／ｍｉｎ　（３、６７ｍ／ｓｅａ　）　、
横行最大加速度が０．８１　ｍ／ｓｅｃ　’　、ｒ）イ
ヤローブ長カ１２ｍ　（一定）、初期振れがなしと設定
するならば、上記（１３）、〈１４）式より、Ｔ１　（
＝Ｔ３）−２，２５（ｓｅｃ　）、Ｔ２−１．２２５　
（ｓｅＣ）という加速パターンをめることかできる。

この加速パターンにて運転した場合、位相面図に示すよ
うに、加速完了にて振れがなくなる。

しかしながら、上記条件のうち、Ｏ−プ長ぶが一定でな
いとするならば、上記のωがローブ長ぶの変化に追従し
て変化するため、非線系となってしまい、数式からは容
易に最適な加速パターンをめることができなくなる。

そこで、本発明では、次のような条件を設定してシミュ
レーションにて解をめることとしたものである。

（１）　ＩＩＩ減速は各２回に分割して行い、それぞれ
１２回目の加減速終了時において振れを最小にする。

（２）加減速は最高加減速度、もしくはそれに近い加減
速度で行う。

（３）ローブ長の変化が大きく、Ｊ２１、Ｊ２の組合わ
せが多数あることより、種々のｆｉｌ、Ａ２に応じて最
適な運転パターンを持つのではなく、パターンをある程
度固かし、加減速の途中の定速運転時間の長短でそれら
の、組合わせに対して目標地点で振れが最小となるよう
に制御させる。

ここにおいて、サイクルタイムに着目するならば、加減
速を常に最高加減速度で行うのがよいことになるが、２
回の加減速をいずれも最高加減速度で行った場合、その
間の定速運転時間は数多いローブ長の組合わせにおいて
そのローブ長の関数として簡単に表現することができな
くなる。これは振り子の持つ運動エネルギを２回目の加
減速で補い、零とするための定速運転後の加減速のタイ
ミングが、ローブの巻き上げ分の長さによりまちまちに
なることによる。

しかしながら、ローブ長の長い方の加減速度を、最大加
減速度より若干低く設定し、加速による振り子のエネル
ギを少なくすることにより、定速運転の時間を数多いロ
ーブ長の組合わせにおいて、そのローブ長の一次関数と
して表わすことができる。

その様子を第５図（Ａ）〜（Ｄ）に示す。同図は、第６
図に示す横行速度制御パターンにおいて、横行開始から
最高速度の５０％に達するまでの時間−「１を２．５秒
、その後定速運転時間Ｔ２をおいて５０％から最高速度
に達りるまでの時間Ｔ３を２．２５秒とした場合に、加
速完了時点Ｐで振れを最小にするための５０％速度での
定速運転時間Ｔ２を、巻き上げ完了時のローブ長ぶ２を
パラメータとして、巻き上げ開始時のローブ長ぶ１の変
化に対してプロットしたものである。同図（Ａ）には巻
き上げ完了時のローブ長β２が１０ｍの場合、（Ｂ）に
は同１２ｗ＋、（Ｃ）には同１４ＩＩｌ、（Ｄ）には同
１６１１１の場合がそれぞれ示されている。即ち、各図
の測定点は前述した条件の下で横行中にローブ長が（１
からぶ２に変化し、且つ加速完了時点Ｐにおいて、振れ
が最小となるような定速運転時間Ｔ２の長さをシミュレ
ーションによってめた結果を示している。

各図から明らかな如く、定速運転時間Ｔ２と横行開始時
のローブ長Ｊ２＋との間には極めて強い一次相関が認め
られる。これは、第６図（Ａ＞に示すようなアンローダ
装置において、同図（Ｂ）に示すような加減速度パター
ンで、Ｔ１、Ｔ３の各時間及びこの時間帯での加速度を
ローブ長に関係なく各々一定にしたときに％　Ｔ　２を
（２を基礎としたρ１の一次関数として決定（ることか
できることを意味しており、且つ、横行開始時のローブ
長ｐ１を限定（例えば、ローブ長（１が２０１１で横行
開始）する必要なく、同図（Ｃ）に示すように、出荷の
撮れを加速の完了時点Ｐにおいて零にできることを意味
している。なお、この（２については、通常何段階かあ
り、荷役の状況に応じて選択して使用される。一般には
、いわゆる常用上限を意味しており、この選択により、
（２が決定される。

なお、図中で第１図と同一の符号を付したものは同図と
同様なものを指している。又、２２はトロリー１０から
グラブバケット１４までのワイヤローブ１２の長さ（を
検出づるためのローブ長検出センサ、２４は横行ドラム
１９に結合された１−口り一位置検出センサ、２６は速
度パターン発生器、２８は横行速度制御装置である。前
記］・ロ−プ長検出センサ２４は、目標地点で停止させ
るための減速量始点の指示、及び横行開始から終了まで
の全距離の中に振止め制御に要する横行距蘭（加速期間
に要する距離十減速期間に要する距離）が確保できるか
否かの判断のために使用するものである。

以上の点より結局、船のマスト等の物理的な条件が整っ
ていれば、任意のローブ長で加速横行が可能であり、且
つ加速完了時点において、充分な振止め制御ができるこ
とがわかる。そして、この趣旨は、同様に減速の場合に
も適用できることが確認されている。

即ち、ホッパ付近での減速についても、（１＝１２であ
るから、同様の趣旨により、例えば最高速度から５０％
速度まで、及び５０％速度がら停止Ｆまでの２段減速を
一定のく最大）減速度で行い、その間の定速運転時間Ｔ
５をローブ長ぶ２（−（１）により決定することができ
る。

即ち、本発明は、加減速時間Ｔ＋　、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６
の加減速度をローブ長に関係なく各々一定に設定し、ロ
ーブ長１１、β２の値から加減速期間中の定速運転時間
Ｔ２を、及びβ２の値からＴ５を決定するだけで全体の
横行速度制御パターンを形成するものであり、運搬に先
立って数回のシミュレーションを行うことに′よって定
速運転時間をロープ長の長い場合と短い場合についてめ
れば、その間の任意のａ−プ長で加速、減速に拘わらず
振止め制御が可能となるものである。

なお、以上の説明ではＴ１、Ｔ２、拳赤争Ｔ６と制御ｌ
ｌする船体からホッパまでの運転について述べてきたが
、ホッパから船体までの運転についてもＴｇ、Ｔｓ、・
・・Ｔ１と制御１’！Ｊることで振止め制御が同様に可
能なのは明らかである。

ところで、前述したようなりレーンの仕様であれば、最
大加速度で一気に加速しても最高速度に達するまで最低
４．５秒要する。本発明で示プように加速を２段階に分
割して行うならば、例えば定速期間の速度を最高速度の
５０％とすると、１回の加速の最短時間は２．２５秒と
いう制約を受ける。従って、前記加速時間２．：’５秒
、２．２５秒という仕様は、加速を２回に分割して行う
場合で先のようなりレーンの仕様に合わせた場合の一例
であって、クレーンの仕様が変われば最適な加速時間Ｔ
２は又別に存在するはずであり、これは減速時間Ｔ５に
ついても同様である。

本発明の場合、ロープ長の長い方の加速度を短い方のそ
れより低く設定する、即ち定速期間の速度を最高速度の
５０％とりるならば、加速時間を長く設定することにな
るものであるが、クレーンのサイクルタイムを考慮する
限り各加減速時間Ｔ１　、Ｔ　３　、Ｔ　４　、Ｔ　６
は、許容される最高加減速度に近い値はど望ましいのは
言うまでもない。このことは、ロープ長の短い方の加減
速度、及びロープ長が等しいとぎの加減速度については
、これを最高加減速度に設定するのが最良であることを
意味プる。

又、本発明は、アンローダのみならずロープ長さの変化
の少ない天井クレーン等にも当然適用可能である。

以上説明してきた如く、本発明によれば、数回のシミュ
レーションを行′うだけで、任意のロープ長での横行速
度１ｉ１１１１１パターンを一次関数の演篩のみによっ
てめることができ、制御装置の低コスト化、演算速度の
高速化が実現モきるという効果が得られる。又、アンロ
ーダのみならず種々のクレーンＩｌｌに幅広く適用でき
るものであり、汎用性の高い吊荷の振止め制御方法を得
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の振止め制御方法を説明するｌ〔めのア
ンローダ装置の全体概略図、第２図は、吊荷の振れの様子を示す模式図、第３図（Ａ
）、（８）は、それぞれ吊荷の横行速度制御パターンの
例を示す線図、第４図（Ａ＞、（Ｂ）は、同位相面図、第５図（Ａ）〜
（Ｄ′）は、振れをほぼ零にできるときのローブ長Ｊｌ
＋と定速期間の長さとの関係を示１線図、第６図（Ａ）は、本発明方法が採用されたアンローダ装
置の実施例の構成を示す全体概略図、同図（Ｂ）は、同
横行速度制御パターンを示１線図、同図（Ｃ）、は、同
振れ角を示す線図である。１０・・・トロリー、１２・・・ワイヤロープ、１４・・・グラブバケット、１６・・・ホッパ、２２・・・ローブ長検出センサ、２４・・・トロリー位置検出センサ、！・・・ロープ長、 θ・・・振れ角、Ｔ１、Ｔｓ川用速時間、Ｔ２．Ｔ５・・・定速側ＬＴ４、Ｔ６・・・減速時間。代理人　高　矢　論（ほか１名）第５図（Ａ）（Ｂ）一一一一一一ローブ１に＋ｍＬｍイン５図（Ｃ）（Ｄ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アンローダ等における吊荷の横行時の加減速度を
制御して、横行加減速終了時での前記吊荷の振れを防止
するようにした吊荷の振止め制御方法において、運転中の加減速期間を、それぞれ第１、第２の２回の加
減速期間に分割し、且つ、それぞれの第１、第２加ｍ速
期間の間に定速期間を設けると共に、前記それぞれの第１、第２加減速期間のうち前記吊荷の
ローブ長の短い方の加減速期間の加減速度を、最高加減
速度に、又、前記吊荷のローブ長の長い方の加減速期間
の加減速度を最高加減速度より若干低く、且つ、それぞ
れ一定に設定し、前記定速期間の長さを、ローブ長に比
例させて設定することを特徴とする吊荷の振止め制御方
法。