JPS62157186A

JPS62157186A - 振れ止め制御方式

Info

Publication number: JPS62157186A
Application number: JP29893085A
Authority: JP
Inventors: 陽一木内
Original assignee: Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1987-07-13

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】（産業上の利用分野〕本発明はアンローダ、クレーン等のように荷物を吊って
搬送するａ械における振れ止め制御の改良に関するもの
である。

〔従来の技術〕

アンローダ、クレーン等の振れ止め制御には、ロープ長
が時間的に一定な場合に、特開昭５３−２２２５０号公
報に示されるように、加減速開始時の振れ角θＬ−０及
び振れ角速度θい。がそれぞれ零ならば、直線加減速中
に一回逆の加減速を入れることにより、定速横行に移る
時点もしくは停止時に、振れが零にする振れ止め制御が
提案されている。

また、ロープ長が時間的に一定でなく、巻き上げ横行運
転が行われる場合に、一定速横行時の振れ角θ及び振れ
角６がそれぞれほぼ零である一組の理想的な手動運転パ
ターンを記ｔαし、横行距離の違う運転を行う場合に、
加速時、減速時は手動運転パターンを再現し、一定速横
行距離を補正し、自動運転を行う振れ止め制御を特開昭
５９−１８６８８７号及び特開昭５９−１８６８８８号
にて提案している。

これらは加減速が開始される時点の振れ角θ及び振れ角
速度δが雰もしくは、はぼ零として、加減速後の一定速
横行もしくは、停止時に振れを零にする制御である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、一定速横行時に、振れを零にすることは
、制御精度、外乱もしくは操作性能上、なかなか達成し
難＜、−Ｃ的に、振れは残っているのが実情である。

本発明は、加減速開始時にロープの振れが残っていても
、停止を含む次に移行する一定速横行時に振れが零にな
るような振れ止め制御方式を提供することを目的とする
ものである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕上記従来の問題点を解決するため、本発明は、横行トロ
リーを有し、荷物を吊って搬送する機械において、ロー
プ長を入力する装置と、横行速度指令を入力する装置と
、加減速度を設定する装置と、振れ角及び振れ角速度を
入力する装置と、これらの装置から得た信号により、横
行速度指令を出力する演算装置を有し、加速途中で一旦
減速を行い、再び所望の速度まで加速するか、もしくは
減速途中で一旦加速を行い、再び停止を含む所望の速度
まで減速する運転パターンの角加減速度を設定し、次に
加減速が開始される時の振れ角初期値と振れ角速度検出
器を人力したときに、一定加速度αで加速度切替始めの
振れ角θ４．０、振れ角速度１）ｔ−０よりｔ時間加速
された時の振れ角θ（ｔｌ及び振れ角速度６（ｔ）が、 θ（ｔ）＝θｔ−ｏＣＯ３（ｄ　ｊ　＋−’！−”・　
５ｉｎｔ、、ｔω ＋（１−ｃｏｓω【）ｄ（ｔ）＝ωθｔ−ｏｓｉｎωｔ　”　ｆ）　ｔ−ａｃ
ｏｓ　（＋７　ｔｌ　　　　　　３１＋１ωＬとなることに基づき、最終の停止を含む所望の一定速運
転に移行した時に、振れ角及び振れ角速度がほぼ零とな
るように、加速途中の、一旦減速を行い、その後、再び
加速に戻るタイミングもしくは、減速途中の、一旦加速
を行い、その後、再び減速に戻るタイミングを求め、次
にその加減速タイミングに従って速度指令を出力し、所
望の停止を含む一定速横行時振れ角速度はぼ零を実現す
る振れ制御方式をその要旨とするものである。

〔実施例〕

以下、図面に示す本発明方式を実施するための装置例に
基づいて具体的に説明する。

−第１図は、本発明の実施例を示す構成例であり、図に
おいて（Ａ）は横行トロリー、（Ｂ）は吊り荷、（１）
は横行トロリー用七−タ、（２）は横行トロリー用制御
装置、（３）は横行トロリー用速度検出器である。横行
トロリー用モータ（１１、横行トロリー用制御装置（２
）、横行トロリー用速度検出器（３）からなるドライブ
システムは、運転制御装置（７）の速度指令υＦ、、を
もとに速度制御を行っている。

加減速設定器（８１）　、　（８２）　、　（８３）に
より、加減速度のα１．α２．α１．は設定される。ロ
ープ長検出装置（４）よりロープ長ｉを求めた状態で、
横行トロリー操作指令器（６）より次の運転速度υ、が
与えられると、振れ角θ、。及び振れ角速度υ、。を振
れ角及び振れ角速度検出器（５）より測定し、運転制御
装置（７）においてこれらの入力信号α１．α２．α３
．１．θ１０．６　Ｌｏより加減速切替タイミングＬＩ
＋　Ｌ２−　　ｔ、を演算する０次に、α１．α２．α
ｆｆ＋　Ｌｌ＋　’ｌ　　ｈより加減速運転パターンを
合成し、前述の速度指令υｒ、ｔとして出力する。本シ
ステムは、ロープ長検出装面（４）としてシンクロ発振
器、振れ角及びＶｉｈ角速度検出器（５）を用いて、ロ
ープ位置とロープイ９置変位を視る画像入力装置を使用
した例を示している。

なお、振れ角及び振れ角速度検出器として固定式画像入
力装置を使用し、横行トロリーの移動上の１点で測定し
なければならないときには、測定時点ＬＨより加減速開
始までの時間１ＮよりＬＨ θＬＭ＝θｔＭ　ｃｏｓωｔＮ＋−５ｉｎω【Ｈｄ（ｔ
）＝−ωθｔ）Ｉｓｉｎω１Ｎ＋θｔＭ　ｃｏｓω１Ｎ
で求めることができる。

また、ロープ長Ｅと横行トロリー変化により、後述の（
１１式に基づいてθ、−を常時演算する方式もある。本
システムの簡略化として加減速設定を−ｍとして、α、
＝α１．α１　＝−α２とする方式％式％による速度合成演算時間等が問題となる場合は、α１．
α２．α３．β、υ１−υ。等を実使用範囲に限定し、
運転上発生するθ、０、ｔいに対する運転パターンをあ
らかじめ演算し、内部記憶しておき、・実運転時に、測
定されたθ、０、υ、。に該当する運転パターンを引き
出す改良は可能である。

以下、本発明の制御方式について詳述する。

荷重をｍ１重力加速度をｇ、ロープ長をｌ、ロープ張力
をＴ、　　トロリーの水平位置をＸとして第２図に示す
状態を想定すると、周知のように、（１）式が成立する
。

Ｉｔ　Ｎ　＋　２　Ａ　／ｊ　＋　ｇ　ｓｉｎθ＋Ｍ　
ｃｏｓ　ｆ）　＝　０−−　（１１ここで振れ角θが小
さく、ロープ長ｌが時間的に一定として（２）式を得る
。

！〃十ｇθ十１弓　　　　−−−−−−−−−−−−・
・−・・・−・・・−−−−−・−＋２１横行トロリー
を一定加速度αで加減速する場合、加減速開始時の振れ
角速度をθい０、振れ角速度を６い。

とすると、を時間後の振れ角θ１．振れ角速度６ｔは＋
３１．　＋４１式で表される。

＋　−（１−ｃｏｓωｔ）　・・−・−・・−−−−−
−−−・−−−−−＋３１ｄＬ　＝−ωθｔ−ｏ５１ｎ
　（ｒ）　ｔ　　”　６　Ｌ−ＯＣＯ５（’　ｔ但しα
＝父、ω−ｖ−１７１＝ここで、一定速度υの横行から停止までの減速時の振れ
止め運転パターンを次のように考える。

減速開始等の振れ角をθ、０、振れ角速度をｄ　Ｌ（＋
として、減速開始時ｔ０より減速度α１で１１時まで減
速し、ｔ、より加速度α２で１ｂ時まで加速し、む５時
より減速度α、で１ω時まで減速し、１ω時にて、振れ
角θｔｃ及び振れ角速度／７ｔｃが零となり、停止でき
たとする。

この運転パターンを第３図に示す、なお、各加減速切替
時１．，１ｂのそれぞれの振れ角及び振れ角速度はθ０
．θい及び／Ｉ　Ｌｌｌｌ　　／ｊ　Ｌｂとする。各加
減速度にての運転時間は次のようにする。

さて、１１時の振れ角θ、１及び振れ角速度ＯＬａ・は
、＋３１．　＋４１式において１＝１．、　　α＝α１
として、θＬｍ−θＬｏ　　ＣＯ５ωｔ、＋　　　　　
　’　”　　　　５Ｉｒ１６Ｊ　ｔ＋ω α１＋（１ｃｏｓω１＋）−・・−・−・・・−（６）４　
、、！−ωθｔｏ　ｓｒｎωｔＩ＋　ｌ　Ｌ６　ｃｏｓ
ω１゜α１ω　　　。

＋　　　　Ｓｉｎωｔ、　　−−−−・・−−−−−１
７１となる０次に１−１ｔ、　　α−α２として、θ２
．−θＬｌｌ　ＣＯ９’ａ’　５　＋　’　”　５１ｎ
（ａ　ｔｚω ＋　　”　（１−ｃｏｓωｔｚ）　　−−−一・・・・
−（８１／ｊ　Ｌｂ−（’θＬｌｌ　ｓｉｎωｈ　”　
／３　ｃｍ　ｃｏｓωＬ。

α２ω　　　。

＋　　　　　Ｓｌｎωｔ２−・−−−一−−・−−−一
−−−−−−−−・−（９）となる。さらに、１ω時の
振れ角θ、Ｃ及び振れ角速度σ、Ｃも、同様にｔ”’ｔ
、、　　α＝α□として、θＬＣ＝θｔｂ　ＣＯ３６Ｊ
　５　＋−！！−”　３ｉ１　ａ＋　Ｌ３”　　”（１
ｃｏｓωｈ）　　−−−−−−−（１０）ｅｔｃ＝−ω
θｔｂ　Ｓｔｎωｈ　＋ｌｊ　Ｌｂ　ｃｏｓωｔ３α３
ω　　　。

、　・・・Ｉパ°“−゛”−°°゛−゛−゛゛°゛゛（
１１）となる、一方、ｔｏの時点では一定速υ。で横行
し、１ω時υ＝０で停止することより α＋１＋＋αｇ”２＋α、（、＝−υ　　−一−−・（
１２）となる。

ここにおいて、（１２）式を満足させる一組の（ｔ、。

ｔｔ、ｔｓ）を（６１，ｆｉ＋、　＋８１．　＋９１．
　（１０）、　（１１）式に代入した結果、θＬｅ＋１
９ＬＣがほぼ零になれば、一定横行速度υ、振れ角θｔ
ｃｓ振れ角速度＋９ＬＣより減速停止した時点の振れ角
がほぼ零である振れ制御を実現できる。

ここで＋６１．　＋７１．　＋８１．　＋９１．　（１
０）、　（１１）弐の関係を整理する。

（１０）、　（１１）式において、左辺にθｔｃ＝Ｑ、
＆ｔｃ＝Ｏを代入すると（１３）、　（１４）式を得る
。

。＝θｔｂｃＯ３ａｌｔ３卸廊１１□１１゜＋”（１−
ｃｏｓωｔ：＋）　　　’−・・−・・・・−（１３）
Ｏ−−ωθｔｂ　３ｉｎωｈ　＋　ｌ／　ｔｂ　ｃｏｓ
ωｔ３＋５ヱ　ｓｉｎωｔｓ　−−−−−−−−−−−
−−−−−−−（１４）（１３）、　（１４）式をθい
、６いで解（と、（１５）、　（１６）式を得る。

θｔｂ　＝−′（ｌ　　ｃｏｓ　ωＬｓ）　　　−””
−−−−−（１５）沙、　＝（ｒ　３　（ｒ）　　ｓ、
ｎω１．−・−−−−−・・−−−−ｍ−−−−−・−
・−・（１６）次に（１５）、　（１６）式を＋８１．
　＋９）弐の左辺に代入して、１１７）、　（１８）式
を得る。

”　　（１ｃｏｓωｔ３）　　＝　θ　Ｌａ　　ＣｏＳ
ωむ２＋Ｉｎ・ｉ・・＋２＋ノー（１−・・・・ｔｚ）
　　（１７）ω　　　　　　　　　　　　　ｇ ””　ｓｉｒ＋ωｔ＝＝−ωθｔａｓｌｎ　（ｄ　Ｌｒ
　＋ｌ）　Ｌａｃｏｓ　（ｄ　Ｌｘ＋　　−Ｓｌｎωｔ
、　　−−一−−−（１Ｂ）（１７）、　　（１８）式
をθＬｌｌｌ　　Ｏｔｂで解くと、（１９）、　　（２
０）式を得る。

θｔｂ＝　　　　ｃｏｓａ＋（ｔｚ＋ｔｓ）−ｃｏｓω
Ｌ２ｇ　　　　　　　　　　　　ｇ＋−シー　　　　　　　　　−一−・・−−−−（１９
）６　ｔｈ＝　　　　　ｓ＋ｎ（＋２　＋　ｈ）−ω５
ｉｎ（＋Ｊ５ｇ　　　　　　　　　　　ｇ −−−−−−−−−・・−・・−−−（２０）（１９）
　、　（２０）式を（６１，＋７１式の左辺に代入して
、（２１）　。

（２２）式を得る。

一土。。５ｓＤｚ＋ｈ）＋　　　　　　ｃｏｓω１゜ｇ
　　　　　　　　　　　　ｇ＋　−”−（１−ｃｏｓωｔ、）　　−−−（２１）α
３ω コ璽・ｉ・（ｔ・＋ｔ・）−１°ｉ′１・＝−ωθｔａ
ｓｉｎ　ωｔ＋　”　ｅ　ｔｏｃＯ３ωｔｌ＋□５．。

ωｔ、　　　　−・−・・−−−一−−・・・−（２２
）（２１）　、　（２２）弐をθ、０、θ、。で解くと
、（２３）、　（２４）弐を得る。

θ　し０″’　　　　　　　　　ｃｏｓω　（Ｌ　”　
ｔｚ　＋　ｔｉ）＋　　　　　　　ｃｏｓω（ｔ＋　＋
　ｈ）＋ｃｏｓωｔ、　＋　−−−−−（２３）８ｇＬｏ＝　　　　　５ｉｎ６）（ｔｌ＋ｔ２＋Ｌ３）十　
−ｓｉｎω　（ｔ＋　　＋　Ｌｘ）”　　　　　、　　
　　Ｓｌｎωｔ、　　、−、、−中一−−（２４）すな
わち、α５．α７．α、を選択し、θ、。。

汐、。が与えられた場合に、（１２）、　（２３）、　
（２４）式を満足するｔ＋＋ｈ＋ｈ　　を求めることが
できる。

ここで、α１．αｚ、５　　α３及びυは機械的に制限
値があり、Ｊ　＋　ｔｚ　＋　＋３もあまり大きすぎる
と操作上好ましくない。しかしながら、実際に本制御方
式を適用しようとするクレーン、アンローダ等の機械に
おいては、θ５゜、υ１゜がある範囲であれば、本制御
方式で求めたｊｌ＋ｈ＋Ｌ３は十分使用可能゛である。

また、θ、０、６Ｌ０の範囲も通常運転で発生する範囲
である。

これまでの説明は、横行速度υより停止への減速運転に
ついて述べたが任意の一定速から任意の一定速に移る場
合に本制御方式が適用できることは明白である。

なお、加速時はα１　〉０．α、くＯ９α３〉０と設定
する。また、（１２）式の加速時も含み次式により一般
性をもつ。

αｌｔｌ　　＋αｚ　ｈ＋α、ｔ、＝υ。　−−−−−
−（２５）ただし、υ。＝（次に移る速度）−（現速度
）である。

ｊ＋＋Ｌｉ＋１３を求める数値計算のフローシートを第
４図に示す。

次にアンローダのホッパー上の振れ停止制御方式を行っ
た例として、次の数値により、求めた横行運転パターン
と振れ角速度θ（【）のシミュレーションの結果を第４
図に示す。第４図は振れ出し方向の角度をプラスとした
。

ロープ長：Ａ＝１３ｍ横行速度：υ−＝３６７ｍ／ｓｅｃ加減速度’　α＋　＝　　１　ｍ／ｓｅｃ”αｚ　　＝
　１　ｍ／ｓｅｃ” α３　　＝　−１ｍ／ｓｅｃ” 初期振れ角θ、。：　−０，２ラジアン〜０，２ラジア
ン初期振れ角速度汐、。ニー０．２ラジアン／ｓｅｅ〜
０．２ラジアン八。。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、振れ角初期値と振れ角
速度を測定することにより、次の停止を含む一定速横行
速度に移った場合に振れ角速度はぼ零を実現することが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御システムの構成例を示すブロ
ック図、第２図は、横行トロリー運転状態を示し説明図
、第３図は、減速時の運転パターン、第４図は、加減速
タイミングｔ、　＋　ｈ：　Ｆを解く数値計算のフロー
シート、第５図は第４図に従って、加減速タイミングを
求め、それに従った運転パターン時の振れ角θ（１）の
シミュレータの結果を示すものである。（Ａ）：横行トロリー（Ｂ）：吊り荷（１）：横行トロリー用モータ（２）：横行トロリー用制御装置（３）：横行トロリー用速度検出器（４）二ロープ長検出装置（５）：振れ角及び振れ角速度検出器（６）：横行トロリー操作指令器（７）：運転制御装置

Claims

【特許請求の範囲】１、横行トロリーを有し、荷を吊って搬送する機械にお
いて、ロープ長ｌを検出する装置と、横行速度指令器より速度
指令υを入力する装置と、３組の加減速度α＿１、α＿
２、α＿３を設定する装置と、振れ角θ及び振れ角速度
θを入力する装置と、これらの入力信号により、横行速
度指令υ＿ｒ＿ｅ＿ｆを出力する演算装置とを有し、停止を含む一定速度横行速度ｖ＿０から、加減速度α＿
１で直線加減速し、次に逆方向の加減速度α＿２で直線
加減速し、次に再び逆方向の加減速度α＿３で直線加減
速し、次に横行速度指令器の速度指令より与えられた停
止を含む一定速横行速度υ＿１へ移る加減運転の３回の
加減速度切替えタイミングｔ＿１、ｔ＿２、ｔ＿３を次
に示すα＿１、α＿２、α＿３、ｔ＿１、ｔ＿２、ｔ＿
３、とυ＿０、υ＿１の関係式より求め、その求めたα
＿１、α＿２、α＿３、ｔ＿１、ｔ＿２、ｔ＿３より加
減速度時の横行速度指令υ＿ｒ＿ｅ＿ｆを求めて出力し
、一定速横行速度υ＿１に移った時点で、振れが零にな
るように制御することを特徴とする振れ止め制御方式。［θ（ｔ）＝θ＿ｔ＿＝＿０ｃｏｓωｔ＋［（■＿ｔ＿
＝＿０）／ω］ｓｉｎωｔ＋α／ｇ（１−ｃｏｓωｔ） ■（ｔ）＝−ωθ＿ｔ＿＝＿０ｓｉｎωｔ＋■＿ｔ＿＝
＿０ｃｏｓωｔ＋α／ｇｓｉｎωｔ α＿１ｔ＿１＋α＿２ｔ＿２＋α＿３ｔ＿３＝υ＿１−
υ＿０但し、ｌはロープ長、θ＿ｔ＿＝＿０及び■＿ｔ
＿＝＿０はそれぞれ加減速開始時の初期振れ角及び初期
振れ角速度、αは加減速度、ωは角周波数、θ（ｔ）及
び■（ｔ）はそれぞれ加減速度運転ｔ時間後の振れ角及
び振れ角速度である。］