JPS6131029B2

JPS6131029B2 -

Info

Publication number: JPS6131029B2
Application number: JP7708880A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Koyanagi; Takeo Yamada; Mitsuaki Uesugi
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1980-06-10
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1986-07-17
Also published as: JPS574891A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、トロリーの位置決め、およびトロ
リーの懸吊用ロープの振れ止めを同時に行なう、
天井クレーンの運転制御法に関するものである。

天井クレーンにおいて、トロリーの懸吊用ロー
プに吊荷を吊下げ、天井クレーン本体を走行させ
またはトロリーを横行させることによつてトロリ
ーを移動させて吊荷を運搬するに際しては、懸吊
用ロープ、および吊荷がトロリーを支点とする一
つの単振り子系を構成しているために、トロリー
の加減速によつて、懸吊用ロープ（および吊荷）
に振れが生じやすい。一方、吊荷は、所定の場所
に、懸吊用ロープの振れのない状態で降さなけれ
ばならないから、所定の場所に振れのない状態で
早く吊荷を降すことは非常に難かしい。このた
め、懸吊用ロープの振れがなくなつてから吊荷を
降していたのでは、作業能率が著しく低下すると
いう問題があり、また、吊荷が振れることによつ
て、周囲の設備に損傷を与え、あるいはそれ自身
が損傷するという危険がある。

このようなことから、クレーン操作員がトロリ
ー駆動装置を操作して、吊荷の振れを抑制しなが
らこれを運転することによつて、能率低下防止、
および危険防止を図ることが行なわれているが、
操作員がトロリーの走行を目視しながら操作しな
ければならず、しかもこの操作は熟練を要するた
め、トロリーを移動開始させてから吊荷を降すま
での時間が、各吊荷毎に、および操作員が異なる
毎に、区々になり、結局クレーン操作の能率を向
上させることが困難であるという問題がある。

したがつて、従来、懸吊用ロープの振れの抑制
（振れ止め〕を操作員の目視操作によらずに自動
化すべく以下に示すような方式が提案されてい
る。すなわち、 A.フイードバツク方式（特公昭45−4020号公
報、特公昭45−11857号公報等参照）、このフイードバツク方式は、懸吊用ロープの振
れを検出し、この検出信号と、トロリー位置の制
御信号とを、トロリーを駆動する電動機の電流制
御装置にフイードバツクして、トロリーの速度設
定値を時々刻々更新しつつ、振れ止めを実施して
いく方式であり、特公昭45−4020号公報記載の方
式は、前述のフイードバツクを、実際の回路によ
つて行ない、手動にて与えるトロリー速度設定値
にこれを重畳して、ワードレオナード式の自動速
度制御装置の速度指令値とする方式であり、トロ
リーの位置制御は全て手動で行なうことを前提と
している。

また、特公昭45−11857号公報記載の方式は、
トロリー位置偏差を定数倍することによつて、ト
ロリー速度設定値を算出し、これに振れ角度をフ
イードバツクすることによつて、トロリーの所定
位置への位置決め制御と、そのロープの振れ止め
制御とを同時に実現しようとするものである。し
かしながら、フイードバツク方式においては、 ○イ位置決め制御系と、振れ止め制御系との整合
が難かしく、振れ止め、および位置決めを同時
に行なうとすると、トロリーの移動時間が長く
なり作業能率が低下する。

○ロ振れ角度の微分値をフイードバツクしようと
する際に、微分演算によつてノイズが強調さ
れ、制御性能が劣化する。

○ハ懸吊用ロープのドラム直巻方式の天井クレー
ンには、フイードバツク方式は適用できない。
即ち、フイードバツク方式においては、懸吊用
ロープの振れ角度を検出するための検出器が不
可欠であるが、前記ドラム直巻方式の天井クレ
ーンにおいては、巻上高さを変えた時のロープ
の巻出し量巻戻し量が大きく、接触方式の振れ
角度検出器は耐久性および保守に問題があるの
で設置困難であり、また、巻上高さを変えた時
のロープの巻出巻戻しによつて、ロープの支点
位置（ロープがドラムから離れ始めた位置）が
大きく変化するので振れ角度検出器の取付位置
の選択および取付方法の選択が困難であり、結
局、ドラム直巻方式の天井クレーンには、フイ
ードバツク方式の適用ができない。

という問題がある。

B. プログラム方式（特開昭49−43339号公報、
特公昭48−612号公報、特公昭38−4410号公報
等参照）特開昭49−43339号公報の方式は、トロリーの
ロープの振れについて位相面解析を行なうことに
より、加速後、および減速後に振れが残らないよ
うな加速シーケンス、および減速シーケンスを求
め、そのシーケンスによつて示される速度パター
ンにそつてトロリーの運転を行ない、ロープ振れ
止め、およびトロリー位置決めを行なう方式であ
る。

また特公昭48−612号公報に記載の方式は、ト
ロリーが、ある定位置を通過する際のロープの振
れの方向、大きさ、加速度等を検出し、以後の最
適なトロリーの速度パターンを、これらの測定値
に応じて選択し決定する方式であり、速度パター
ンのプログラムの決定は経験的に、ないしは解析
的に行なうものとしたものである。

さらに、特公昭38−4410号公報に記載の方式
は、運動具を吊るロープの長さによりトロリーの
等速運動時間を自動的に定め、且つトロリーの運
動を指令する電気回路によつてトロリー横行電動
機の速度を制御し、トロリー横行運動の等加速又
は等減速を１段又は数段に分けて行ない、等加速
又は等減速終了時に吊下物の振れをなくするよう
にした方式である。

このようなプログラム方式は、振れ角度検出器
を使用せずに、トロリー停止時点の振れ止め、お
よび位置決めを行なえるので、どの様な構造の天
井クレーンにも適用可能である。しかしながら、
プログラム方式は、運転開始前に、速度パターン
をあらかじめ決めておき、運転時には、前記速度
パターンに従つて運転を実施するのであるから、 ○イ速度制御装置のオフセツト等に基づく速度誤
差に起因して、所定の速度パターンを実現する
ことが難しく、従つて、トロリー停止時点の振
れ止めおよび位置決め精度が悪い。

○ロ速度制御装置より出力する設定速度に対し、
実速度の追従遅れがあるために、所定の速度パ
ターンを実現することが難しく、従つて、トロ
リー停止時の振れ止めおよび位置決め精度が悪
い。

という問題がある。

そこで本発明者等は、とくに、プログラム方式
の持つ以上のような問題を解消すべく研究を行な
つた結果、次に示す通りの知見を得た。

周知のように、トロリーの懸吊用ロープの振
れ周期は、トロリーの（等）加減速度、およ
び、ロープ長（ロープ振れの支点から、ロープ
先端部の吊り荷の重心までの長さ）に基づいて
定まる。即ち、第１図にクレーンのトロリー走
行の説明図で示されるように、トロリー２４
を、始点２５から終点２６まで移動させる場
合、ロープ長を一定とすれば、トロリー１の懸
吊用のロープ２７の、鉛直からの振れ角度θが
θ≪１の条件下において、次の運動方程式が成
立する。

θ¨＋ｇ／θ＝〓／ …(1) 〔ただし、ｇ：重力加速度：ロープ長 θ：鉛直からのロープ振れ角度ｘ：トロリー位置〕この式(1)は、トロリー加速度ｘ¨（減速度、す
なわちｘ¨の値が−の場合も含む。以下同様。）を
入力とし、ロープ振れ角度θを出力とする２次系
を表わすものである（ｘ¨の値が−の場合、すなわ
ちトロリーが減速中の場合は、ロープ振れ角度
θは鉛直から終点２６方向への振れ角となる。
以下同様。）なお図中、ｍは吊荷（懸吊具を含
む）の重量、xsetは始点２５から終点２６まで
の距離である。

天井クレーンを、等加速制御し、等速制御
し、ついで等減速制御することによつて、トロ
リー停止時点でロープの振れ止めおよびトロリ
ーの位置決めを行なうための、速度パターン決
定に際して、等加減速制御時間を、ロープ振れ
周期の整数倍にすることによつて、等速制御時
の速度を、その天井クレーン設備の持つ最高速
度に容易に近づけることができ、従つて極めて
迅速なクレーン運転が行なえる。

どの様な構造の天井クレーンにおいてもトロ
リーの移動位置測定は容易に行なうことができ
る。従つて、トロリーの移動位置測定値に基づ
いてトロリーの等加速制御時の移動距離を測定
することができる。

から、トロリーの移動位置測定値が、トロ
リーの等加速時移動距離（測定値）と等しい距
離だけ目標位置から手前の位置になつたとき
に、等減速制御を開始することによつて、極め
て高精度で、トロリーの停止時点の、ロープの
振れ止めおよびトロリーの位置決めを行なうこ
とができる。

等減速制御を、２段階の等減速制御に分け、
第２段の低い速度段階での等減速制御の開始
を、トロリー移動位置測定値に基づいて行なう
ことによつて、一段と高い精度の、トロリーの
停止時点での、ロープ振れ止め、およびトロリ
ーの位置決めを行なうことができる。

この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
で、あらかじめ定めた所定速度パターンに基づい
て、天井クレーンに対して、等加速制御を行ない、ついで等速制御を行ない、ついで等減速制御を行なうことによつて、前記天井クレーンのトロリーを、所定停止位置
から目標位置まで移動させ、かつ前記トロリーの
移動停止時に、前記トロリーの懸吊用ロープの振
れを停止させる。天井クレーンの運転制御法にお
いて、前記等加速制御の時間を、前記懸吊用ロープの
振れの周期の整数倍の時間にすることによつて、
前記等加速制御の終了時に、前記懸吊用ロープの
振れを停止させ、前記トロリーの移動位置測定値が、前記目標位
置から前記トロリーの等加速制御時移動距離測定
値に該当する距離だけ手前の位置の値になつたと
きに、前記等減速制御を開始し、前記等減速制御の時間を、前記懸吊用ロープの
振れの周期の整数倍の時間にすることによつて、
前記等減速制御の終了時に、前記懸吊用ロープの
振れを停止させ、同時に前記トロリーの移動を停
止させること、および、前記天井クレーンの運転制御法において、前記等加速制御の時間を、前記懸吊用ロープの
振れの周期の整数倍の時間にすることによつて、
前記等加速制御の終了時に、前記懸吊用ロープの
振れを停止させ、前記等減速制御の途中に、一旦前記天井クレー
ンに対して、等速制御を行なう工程を含ませるこ
とによつて、前記等減速制御を、第１段の等減速
制御、等速制御、および第２段の等減速制御の工
程から構成し、前記トロリーの移動位置測定値が、前記目標位
置から前記トロリーの等加速制御時移動距離測定
値に基づいた所定距離だけ手前の位置の値になつ
たときに、前記等減速制御を開始し、前記第１段
の等減速制御の時間を、前記等加速制御の時間よ
りも前記懸吊用ロープの振れ周期だけ少ない時間
とし、前記トロリーの移動位置測定値が、前記目
標位置から、前記トロリーが前記懸吊用ロープの
振れ周期に該当する時間移動した距離の測定値に
該当する距離だけ手前の位置の値になつたとき
に、前記第２段の等減速制御を開始することによ
つて、前記第２段の等減速制御を終了時に、前記
懸吊用ロープの振れを停止させ、同時に前記トロ
リーの移動を停止させることに特徴を有する。

以下この発明を、図面に基づいて説明する。

第２図はこの発明にかかる天井クレーン運転制
御装置の１態様を示す概略構成図である。図中、
１はクレーンシステム、２はトロリー、３はトロ
リー２の巻取ドラム、４は巻取ドラム３に巻かれ
た懸吊用ロープ、５は懸吊用ロープ４の吊荷、６
は巻取ドラム３に設けられた、吊荷５を吊り下げ
た吊り具（図示せず）の荷重検出器、７は巻取ド
ラム３に関連づけられた、巻取ドラム３から巻出
されたロープの長さを検出するロープ長検出器、
８はトロリー移動位置検出器である。９は、荷重
検出器６の出力信号から、吊荷５の静止状態にお
いて、吊り具重量を差引いて、吊荷５の重量を演
算し出力する荷重演算装置である。１０は、ロー
プ長検出器７の出力信号から巻取ドラム３から巻
出されたロープ４の実際の長さを演算し出力する
ロープ長演算装置、１１はトロリー移動位置検出
器８の出力信号から、トロリー２の移動位置（絶
対位置）を演算し出力するトロリー位置演算装置
である。

１２はトロリー２を移動させるための誘導モー
タ、１３は電源、１４は電流制御装置であり、誘
導モータ１２は、電源１３から、電流制御装置１
４を介して供給された電力によつて作動する。誘
導モータ１２に連結した指速発電機１５からのト
ロリー速度測定値信号と、後述する速度制御装置
からのトロリー速度設定値信号との偏差を解消す
るように、電流制御装置１４は、増巾器１６を介
して前記両信号によつて制御され、かくして、誘
導モータ１２は、トロリー速度設定値を保持する
ように、電流制御装置１４によつて制御される。

１７は後述する速度制御装置からのブレーキ投
入指令信号によつて、トロリー２の（メカニカ
ル）ブレーキを投入する、ブレーキ投入装置であ
る。

８は速度制御装置であり、この速度制御装置１
８において、まず、トロリーの移動開始に先立
ち、外部からの速度パターン演算指令信号に従つ
て、トロリーの移動終了時に、ロープ振れ止めお
よびトロリー位置決めを実現できる。トロリーの
速度パターンを演算し記憶する。即ち、○イ、荷重
演算装置９からの吊荷重量演算値と、ロープ長演
算装置１０からのロープ長演算値とから、ロープ
の振れ周期演算装置１９が演算したロープの振れ
周期演算値、および○ロ、トロリー停止の目標位置
信号とトロリー位置演算装置１１からのトロリー
移動位置測定値との差から演算して得られるトロ
リー移動距離演算値、以上○イの振れ周期演算値、および○ロのトロリー
移動距離演算値に基づいて、速度パターン演算装
置２０が、前述した速度パターンを演算し、記憶
装置２１にこれを格納する。

次いで、外部よりトロリースタート指令信号が
与えられると、速度指令装置２２、タイマ２３に
よつて与えられる制御周期毎に、記憶装置２１か
ら記憶された前記速度パターンによる速度設定値
を読出し、この読出した値をトロリー速度設定値
信号としてクレーンシステム１に出力する。

トロリーの等加速終了時には、速度指令装置２
２は、トロリー位置演算装置１１からのトロリー
移動位置測定値を読込むことによつて、トロリー
の等加速制御移動距離を演算し、この演算値に基
づいてトロリーの等減速制御開始位置（等減速制
御を２段階に分けた場合の、第２段の等減速制御
開始位置を含む）を演算し登録する。

トロリーの等速移動中は、速度指令装置２２
は、常にトロリー移動位置測定値を入力しつつ等
減速制御開始のタイミングを持つ。

トロリーの移動位置測定値が、等減速制御開始
位置演算値に該当したとき以降、速度指令装置２
２は、記憶装置２１からタイマ２３で与えられる
制御周期毎に前記速度パターンによる等減速制御
のための速度設定値を読出し、これをクレーンシ
ステム１に出力する。なお、等減速制御を２段階
の等減速制御に分ける制御行なう速度パターンの
場合には、ロープの振れ周期をＴ、ロープの等加
速制御時の振れ回数をｎとすると、第１段の等減
速制御は（ｎ−１）Ｔ時間行なわれ、次いで、第
２段の等減速制御開始位置演算値に、トロリーの
制御位置測定値が該当するまで、速度指令装置２
２は、記憶装置２１から前記速度パターンによる
等速制御のための速度設定値を読出し、これをク
レーンシステムに出力し、次いで、トロリーの移
動位置測定値が、第２段の等減速制御開始位置演
算値に該当したとき以降は、上記同様にして、ト
ロリーの等減速制御が行なわれる。

速度指令装置２２が、速度パターンによる速度
設定値０を読出した時点で、前記装置２２は、ブ
レーキ投入指令信号をクレーンシステム１に出力
する。

次いで、速度パターン演算装置２０により演算
された速度パターンの例について説明する。

(1) 短距離移動時、第３図イに示す通りであり、第３図ロにそのと
きのロープの振れ態様を示す。図中、Ｔはロープ
の振れ周期、斜線領域L₁はトロリーの速度パタ
ーン上の等加速制御時移動距離である。

(2) 長距離移動時、第４図イに示す通りであり、第４図ロにそのと
きのロープの振れ態様を示す。図中、Tdはダミ
ータイム（第１段の等減速制御および第２段の等
減速制御をともに確実に実現させるために速度パ
ターンに設けた時間であり、実際の第１段の等減
速開始位置が、あらかじめ定めた速度パターン通
りの位置とは異なつた場合には、変動する）、Ld
はダミータイムTd中にトロリーが移動した速度
パターン上の距離である。なお、このような２段
階の等減速制御を行なうことによつて、第２段の
等減速制御終了時のトロリーの位置決め精度は、
第２段の等減速制御開始位置精度および、速度パ
ターンの該当する部分の設定精度によつて決定さ
れるが、第２段の等減速制御開始速度は、最大速
度の１／２以下であるので、最大速度から速度０
まで等減速する場合（２回以上ロープを振らせる
場合）に比べて、等減速制御開始位置精度は２倍
以上となり、また、速度パターンの該当する部分
の設定精度は４倍以上となる。

次に、速度パターンの切換態様の一例を第５図
に示す。図中、Ｌはトロリーの移動距離、α_nax
は加速度最大値（クレーン固有の特性値）、Ｖ_nax
は速度最大値（クレーン固有の特性値）、tdはダ
ミータイム（等加速制御および等減速制御をとも
に確実に実現させるために速度パターンに設けた
時間）、ｎは整数であり、パターン切換点数ｎ_naxは、ｎ_nax＝〔Ｖ_ｎａｘ／α_ｎａｘ〕＋１パターン切換距離Lnは、 Ln＝（nT＋td）α_nax・nT…（ｎ＝１〜ｎ_nax−
１） Ln＝（ｎ_naxＴ＋td）・Ｖ_nax…（ｎ＝ｎ_nax）パターン最大速度V₀は、 V₀＝Ｌ／（Ｔ＋td） …（ｎ＝０） V₀＝α_nax・nT …（ｎ＝１〜ｎ_nax−１） V₀＝Ｖ_nax …（ｎ＝ｎ_nax）加速時間はｔαは、ｔα＝Ｔ …（ｎ＝０）ｔα＝nT …（ｎ＝１〜ｎ_nax−１）をそれぞれ意味しており、適用移動距離の欄に記載された関係を満たす範
囲で、左欄の速度パターンが採られる。

なお、第６図に示すように（実線：原速度パタ
ーン、点線：先行速度パターン）、速度制御装置
（の速度指令装置２２）によつて、原速度パター
ンより、常に一定時間先の速度設定値を先取りし
て、この先取り速度設定値をクレーンシステムに
出力することによつて、トロリーの実速度が、速
度パターンに追従しきれない場合には、実際にト
ロリーが等加速時に進む距離が短くなつて等減速
を開始するタイミングが遅れる傾向、および、等
減速時に進む距離が長くなつて停止位置が目標位
置に対して遅れる傾向を解消することができる。

以上説明したように、この発明においては、極
めて高い精度で、トロリーの位置決め、および懸
吊用ロープの振れ止めを同時に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーンのトロリー走行の説明図、第
２図はこの発明にかかる天井クレーン運転制御装
置の１態様を示す概略構成図、第３図イおよび第
４図イは速度パターンのそれぞれ異なつた例を示
す図、第３図ロおよび第４図ロはそれぞれ第３図
イおよび第４図イの速度パターン実施時のロープ
の振れ態様を示す図、第５図は速度パターンの切
換態様の一例を示す図、第６図は先行制御を行な
うための速度パターンの一例を示す図である。１…クレーンシステム、２，２４…トロリー、
３…巻取ドラム、４，２７…ロープ、５…吊荷、
６…荷重検出器、７…ロープ長検出器、８…トロ
リー移動位置検出器、９…荷重演算装置、１０…
ロープ長演算装置、１１…トロリー位置演算装
置、１２…誘導モータ、１３…電源、１４…電流
制御装置、１５…指速発電機、１６…増巾器、１
７…ブレーキ投入装置、１８…速度制御装置、１
９…ロープ振れ周期演算装置、２０…速度パター
ン演算装置、２１…記憶装置、２２…速度指令装
置、２３…タイマ、２５…始点、２６…終点。

Claims

【特許請求の範囲】１あらかじめ定めた所定速度パターンに基づい
て、天井クレーンに対して、等加速制御を行ない、ついで等速制御を行ない、ついで等減速制御を行なうことによつて、前記天井クレーンのトロリーを、所定停止位置
から目標位置まで移動させ、かつ前記トロリーの
移動停止時に、前記トロリーの懸吊用ロープの振
れを停止させる、天井クレーンの運転制御法にお
いて、前記等加速制御の時間を、前記懸吊用ロープの
振れを周期の整数倍の時間にすることによつて、
前記当加速制御の終了時に、前記懸吊用ロープの
振れを停止させ、前記トロリーの移動位置測定値が、前記目標位
置から前記トロリーの等加速制御時移動距離測定
値に該当する距離だけ手前の位置の値になつたと
きに、前記等減速制御を開始し、前記等減速制御の時間を、前記懸吊用ロープの
振れの周期の整数倍の時間にすることによつて、
前記等減速制御の終了時に、前記懸吊用ロープの
振れを停止させ、同時に前記トロリーの移動を停
止させることを特徴とする天井クレーンの運転制
御法。２あらかじめ定めた所定速度パターンに基づい
て、天井クレーンに対して、等加速制御を行ない、ついで等速制御を行ない、ついで等減制速制御を行なうことによつて、前記天井クレーンのトロリーを、所定停止位置
から目標位置まで移動させ、かつ前記トロリーの
移動停止時に、前記トロリーの懸吊用ロープの振
れを停止させる、天井クレーンの運転制御法にお
いて、前記等加速制御の時間を、前記懸吊用ロープの
振れを周期の整数倍の時間にすることによつて、
前記等加速制御の終了時に、前記懸吊用ロープの
振れを停止させ、前記等減速制御の途中に、一旦前記天井クレー
ンに対して、等速制御を行なう工程を含ませるこ
とによつて、前記等減速制御を、第１段の等減速
制御、等速制御、および第２段の等減速制御の工
程から構成し、前記トロリーの移動位置測定値が、前記目標位
置から前記トロリーの等加速制御時移動距離測定
値に基づいた所定距離だけ手前の位置の値になつ
たときに、前記等減速制御を開始し、前記第１段
の等減速制御の時間を、前記等加速制御の時間よ
りも前記懸吊用ロープの振れ周期だけ少ない時間
とし、前記トロリーの移動位置測定値が、前記目
標位置から、前記トロリーが前記懸吊用ロープの
振れ周期に該当する時間移動した距離の測定値に
該当する距離だけ手前の位置の値になつたとき
に、前記第２段の等減速制御を開始することによ
つて、前記第２段の等減速制御の終了時に、前記
懸吊用ロープの振れを停止させ、同時に前記トロ
リーの移動を停止させることを特徴とする天井ク
レーンの運転制御法。