JPS6366089A - クレ−ンの振れ止め制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、各種天井クレーン、各種ジブクレーン等に
おいて、クレーン（トロリ、ジブ等）を停止させる際に
吊り荷が振れるのを防止するための装置に関する。

〔従来の技術〕

従来におけるクレーンの加減速パターンの一例を第２図
に示す。このパターンでｔよ、加′ａ度αで加速し、定
格速度＄１に達したらその速度Ｓ１を維持して時間Ｔ２
移動し、その後減速度βで減速して目標位置に停止する
。

吊り荷の振れは、主に加速や減速によって発生し、停止
後に振れが残っていると、吊り荷の位置合せ作Ｔ、等に
支障をきたし、作業能率や安全性の面から問題がある。

吊り荷の振れを防止するための従来の技術としては、次
のものがあった。

（１）ラフ１−スタート・ストップ方式ある駆動パター
ンに沿ってソフトスタート、ソフトストップし、吊り荷
を振らないように移動する方法である。

（２）振れ状態検出方式 実際の吊り荷の畏れをけンサにて検出し、その振れに応
じて加減速制御を繰り返し、振れを取り除く方法である
。

〔発明が解決しようどする問題点〕

前記ソフトスタート・ストップ方式では、■加減速に相
当の長時間を必要とする、■吊り荷の動きと協調した速
度制御を行なうことが困難である、■吊り荷の重量等に
応じた加減速パターンの補正ができない等の欠点があっ
た。

また、前記振れ状態検出方式では、粘度の高いセンナお
よび制御装置が必要となる欠点があつＩｃ。

この発明は、前記従来の技術における問題点を解決して
、簡単な構成で効果的に吊り荷の振れを抑えることがで
きるクレーンの振れ止め制御装置を提供しようとするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

この出願の第１の発明のクレーンの振れ止め制御装置は
、クレーンが惰性移動、または惰性移動と若干のソフト
ストップで停止するまでの移動量を求める停止距離情報
出力手段と、停止目標位置に対して前記求められた移動
０手前の位置を停止動作開始位置として求める停止動作
開始位置情報出力手段と、クレーンの現在位置を検出す
る現在位置検出手段と、前記求められた停止動作１ｍ始
位置と、検出された現在位置とを比較し、両者が一致し
たところでクレーンの駆動を停止し、またはこれと併せ
てソフトス］〜ツブをかける停止制御手段とを具備して
なるものである。

また、この出願の第２の発明の振れ止め制御波Ｊは、前
記第１の発明における停止動作開始位置情報出力手段が
停止目標位Ｕに対して前記求められた距離よりもさらに
所定聞手前の位置を停止動作開始位置として求めるもの
であり、かつ第１の発明に対してさらに、クレーンの駆
動を停止し、またはこれと併せてソフトストップをかけ
ている際に、移動速度が０に近い所定量まで下がったら
、その速度を維持するようにクレーンを駆動する手段と
、このＯに近い所定速度で移動している際に、クレーン
が停止目標の直前の位置に達したらストップをかける手
段とを具１ｍしてなるものである。

〔作　用〕

前記第１の発明によれば、クレーンが惰性移動または惰
性移動と若干のラフ１〜ストツプににり停止するまでの
移動量を求めて、停止目標位置に対してこの求められた
移動８手前の位置から惰性移動または惰性移動と若干の
ソフトストップをかけるようにしたので、停止目標位置
に停止ざ１することができる。

また、前記第２の発明によれば、１名性移動または惰性
移動と若干のソフトストップにより停止するまでの移動
量よりもさらに所定量手前の位置を求めて、惰性移動ま
たは惰性移動と若干のソフトストップをかけて速度がＯ
に近い所定値まで下がったらその速度を維持し、停止目
標の直前の位置に達したらストップをかけるようにした
ので、より正確に停止目標位置に停止させることができ
る。

ところで、従来装置のようにはじめから強制的に減速し
た場合の時間−クレーン速度特性は第３図（ａＪのよう
になる。また、そのときの時間−振れ幅特性は第３図（
ｂ）のようになる。この図でわかるように、クレーン速
度は時間と共にリニアに減速するが、吊り荷が固有周■
１で大きく振れる。

これに対し、この発明のＪ：うに惰性移動または惰性移
動＋若干のソフトストップにより自然にまかせて減速さ
せると、時間−クレーンの速度特性は第４図（ａ）のよ
うになり、時間−振れ幅特性は第４図（ｂ）のようにな
る。これによれば、クレーンは荷に振られながら減速し
ていくが、荷の成れ幅は小さくなっていることがわかる
。したがって、簡単な減速制御で効果的に吊り荷の振れ
を抑えることができる。

なお、吊り荷の振れは、第５図に示す振れ角位相パター
ンにより決まり、吊り荷の振れ周期は次式で表わされる
。

Ｔ＝２π□ 但し、Ｔ：荷の１周期時間 １：揚程（ワイヤ長） ｇ：重力の加速度 〔実施例１〕 以下、この発明の詳細な説明する。

第１図は、第１の発明の一実施例の概略構成を示寸もの
である。第１図において、フリーラン移動量出力手段１
０は、クレーンが惰性移動または惰性移動と若干のソフ
トストップ（以下これらの動作をフリーランという。）
で停止するまでの移動ｍ（以下これをフリーラン移動量
という。）ＩＯ情報を出力する。このフリーラン移動Ｒ
は、同じクレーンであれば主に次の条件によって決まる
。

■　クレーンの速度 クレーンを定格速度Ｓ１で移動中にフリーランさせた場
合の時間−クレーン速度特性を第６図（ａ）に示す。こ
の場合停止するまでにＴ３の時間を必要とする。

また、クレーンを加速中の速度Ｓ１’の時からフリーラ
ンさせた場合の同特性を第６図（ｂ）に示す。この場合
停止するにはＴ３’の時間でずむことになる。

したがって、これらのことからフリーランを開始さける
時の速度によりフリーラン移動吊すなわちフリーランで
停止するまでの移動量が変化することがわかる。

■　吊り荷の重量 吊り荷のｆｆ１ｆｉｌが重（プれば、慣性力が大きいか
ら、フリーラン移動♀は長くなり、逆に軽ければフリー
ラン移動ωは短かくなる。

■揚程 揚程すなわちクレーンから荷までの高さ方向の距離にＪ
：ってもフリーラン移動Ｑ（必要移〃Ｊｆｒｉ）は変化
する。すなわち、揚程が長ければフリーラン移ＴＨＪ♀
は長くなるが、揚程が短かければソフトストップをある
程度加えて、短時間で停止することができるので、フリ
ーラン移動吊が知かくでも、振れを取ることができる。

したがって、第１図のフリーラン移動母出力手段１０は
、クレーンの速度情報１２、吊り荷の向正情報１４、揚
程情報１６に基づいてフリーラン移動量を求める。なお
、これらの情報のうち移動時の値が固定であるもの（例
えば一定の揚程で移動する等）は、その値を固定の情報
として与えることができる。

フリーラン移動Ｇ情報出力手段１０におけるフリーラン
移動量の求め方としては、後述する演粋による方法やタ
イムテーブルによる方法等がある。

停止ト動作開始位置情報出力手段１８は、停止目標位置
情報２０と、フリーラン移動量情報２２に基づき、停止
目標位置に対してフリーラン移動口手前の位置をフリー
ラン動作を開始させる位置として求める。

停止制御手段２６は、前記求められたフリーラン開始位
置情報２４とクレーンの現在位置情報２８とに基づき、
両位首情報が一致したところでフリーラン指令３０を出
す。これにより、クレーンの移動手段（天井クレーンに
おけるトロリ横行用モータ、ジブクレーンにおけるジブ
旋回用モータ等〉３２は、駆動が停止され、惰性移動し
、または惰性移動しながらラフトス１〜ツブ切台手段３
３により揚程に見合った若干のソフトストップがかけら
れる。なお、ラフトス１〜ツブをかける場合は、速度フ
ィードバックのない固有減速力のタイプのものを用いる
のが好ましい（速度フィードバックをかけると荷の振れ
に関係なく強制減速してしまうため）。

第１図の構成によれば、速度情報１２に、吊り荷荷重情
報１４、揚程情報１６に基づき、停止距離情報出力手段
１０でフリーラン移動量が求められ、このフリーラン移
動量情報２２と停止目標位置情報とによりフリーラン開
始位置が求められる。

そして、停止制御手段２６で現在位置情報２８とフリー
ラン開始位置情報２４を比較して、両者が一致したとこ
ろでフリーランを開始させる。これにより、クレーンは
、目標位置に停止する。そして、このとき、クレーン（
ま簡に振られ４ｒがら減速するので、荷の振れ幅【ま小
さい。

ここで、フリーラン移動量の求め方の貝体例として、油
筒にＪ：る方法と、タイムテーブルによる方法について
説明する。

（１）演算による方法 第７図にクレーンが加速、定速運転、フリーランで減速
づるとぎの移動距離−クレーン速度の特性を示す。フリ
ーランで減速しているときは、クレーンは荷に振られ速
度が上下している。

この場合、加速時、減速時の移動距離はそれぞれ次式で
表わされる。

加速時：　１１　＝　−（α：加速度）２α 減速時：　１３　＝　−（β：減速度）２β したがって、位置Ｂで停止させる場合は、Ｌ３＝□とな
る距離分手前の位置△す ２β なりちＬ−１３の位置でフリーランを開始すればよいこ
とになる。

（２）タイムテーブルによる方法 前述のように、フリーラン移動ｍは、主にクレーンの速
度、吊り荷の重層、揚程によって変化する。したがって
、これらの条件を様々に変えてフリーラン移１Ｆｌｌ吊
を実測して、タイムテーブルを作成し、実際の運転では
これら３つの要素の値を検出して、その組合せにおける
フリーラン移動量をタイムテーブルから読み出し、目標
位置に対してこの読み出されたフリーラン移動ｍ手前の
位置からフリーランを開始すれば、目標位置に正確に停
止させることができる。

データデープルは、例えば第８図に示すようにクレーン
の速度と重囲の２次元配列データテーブルに各揚程ごと
のテーブルを組合わせる３次元配列とする。つまり、揚
程によりどのテーブルかを判断し、速度、荷の重量によ
りそのテーブル内のデータを取り出す。

１つのデータテーブルの作成例を第９図に示ず。

データテーブルを作成する場合は、第１０図に示すよう
に、一定の揚程の下で、荷重と速度を様ノＺな条件に設
定してクレーンを走行させて、フリーランさせ、フリー
ラン開始から停止するまでの移動量すなわちフリーラン
移動ｔ１を３１測して、対応するアドレスに各移動量を
記録していく。例えば、定格荷重、定格速度で計測した
フリーラン移動♀（例えば２０．００ｍ）をアドレス（
５，５）　ニｕｉ込む。また、空フック（荷の重ｆｆ１
ｏ＞、４０％速１９で４測したフリーラン移動ｍ（例え
ば１０．０Ｏｍ）を７ドレス（２，Ｏ）に記録する。こ
のようにして、全アドレスにデータを記録する。全アド
レスにデータを記録し終わったら、揚程を変えて同様に
計測を行なう。

なお、ずべてのデータを実測することが困九な場合は、
ａ；す定流のデータより他のデータを想定しく例えば、
グラフ用紙にプロットして、曲線のパターンを想定する
。）、ダミーデータとして記録づるようにする。

また、ンフトストツプを行なう必要がない場合（すなわ
ち揚程により、ラフ１−ストップの度合をコントロール
する必要のない場合）、あるいは減速時ワイヤ長すなわ
ち揚程が固定されている場合は、１つのデータテーブル
でよい。

データテーブルによる場合は、第１図のフリーラン移動
量情報出力手段１０はメモリにデータテーブルを配列デ
ータまたはボインクデークとして記録する。

データテーブルによりクレーンの停止制御を行なう場合
は、第１１図に示づように、予め停止目標（ひ置を設定
し、吊り荷重量および揚程を検出して、クレーンの移動
を開始させる。クレーンの移動中はクレーンの速度を検
出して、データテーブルから対応するフリーラン移動量
を読み出す。そして、クレーンの位置を検出して、（停
止目標位置）−（フリーラン移動量）の位置に到達した
ら、フリーランを開始させる。これにより、目標位置に
停止さけることができる。

第１図の振れ止め制谷１１装置を天丼クレーンにおける
横７１装置に適用した場合の具体ｆｒｌＩについて説明
する。

第１２図において、トロリ３４は走行モータ３６によっ
てレール３８上を走行する。走行検出器４０はロータリ
エンコーダやポテンショメータやり］ジェネレータ等で
構成され、走行モータ３２の回転数及び位ｎを検出する
。

１〜ロリ３４からはワイヤ４４が垂らされ、このワイヤ
４４にはフック４６を介して荷／１８が吊り下げられて
いる。ワイヤ４４の一端はロードセル等の荷重検出器５
０を介してトロリ３４に固定されている。荷重検出蔦５
０は荷ｌＩＳの壬１ｊＢを検出する。ワイヤ４４の他端
は巻上モータ４２に接続され、この巻上モータ４２によ
って荷４８の背降が行なわれる。

楊（？検出器５２は、巻上モータ４２の回転によりワイ
ヤ長を検出して、このワイヤ長を揚程として検出する。

コンピュータ５は走行検出器４０から１４られる走行情
報に基づき走行速度と位置を検出する。走行検出？：Ｉ
４０を例えばロークリエンコーダで構成した場合には、
その出力パルスを累算することにより走行位置を検出す
ることかできる。また、出力パルスのパルス間隔を検出
す“ることににり走行速度を検出することができる。な
Ｊ３、位置検出はレール３８上に位置表示手段を設置し
て、［・ロリ３４上から機械的、電気的、磁気的、光学
的千Ｑ等によりこれを検出して行なうこともできる。ま
た、速度検出はタコジェネレータ答で行なうこともでき
る。

そして、コンピュータ５は、検出された速度情）・ｕと
、援程情報１６と、荷重情報１４とによりフリーラン移
１ＦＪ１部すなわちフリーランで停止する移りＪＱを求
め、このフリーラン移動量と現在位置情報と停止目標位
置情報とに基づき、フリーランで［１標位置に停止ざＵ
るためにフリーランを開始させるべき位置を求め、フリ
ーラン指令３０を出づ。

ａ、＋１ｂｏ装置５４はフリーラン指令３０を受りて、
走行モータ３２の駆動を停止してフリーランさせる。こ
れにより、クレーンは目標位置に停止する。

コンピュータ５内の構成例を第１３図に示づ一０走行検
出器４０（ロークリエンコーダとする）からの走行情報
（よ、パルス間隔検出回路６０に入力され、そのパルス
間隔から速度が求められる。累紳回路６２は走行情報の
パルスをカラン１−シて、現在位置を検出する。

フリーラン移動量出力回路１０は、例えば＋Ｗ■述した
データテーブルを記憶するメモリで荀１成され、データ
の書込みは例えば前記第１０図に示した手順で行なわれ
る。また、データの読出しは前記第１７図に示した手順
で行＜２われる。すイヱわち、データの読み出しは、走
行スタート前に検出される１ｇ程情報１６に基づさデー
クチ−プルを選択し、また同様に走行スタート前に検出
される？・１千情報″１４によりデータテーブル内の荷
重を特定づる。

そして、走行スタートさけ、各時点にＪ３ける速度情報
１２からり・ｊ応するフリーラン移動ｆｆ１１をフリー
ラン移動且出力回！′３１０から読み出丁。引算器１８
は停止目標位置情報からフリーラン移動量を引Ｇ７１．
てフリーラン開始位置を求める。比較器２６は、フリー
ラン開始位置情報２４と現在位置情報２８を比較し、フ
リーラン開始位置に達したどぎフリーラン指令を出力す
る。これによりクレーンの走行モーフ３２（第１２図）
は駆動を停止さ゛れて、フリーランにより目標位置に停
止づる。

以上の実施例によれば、第１４図（ａ）のように定格速
度Ｓ１で走行している場合や、第１４図（ｂ）のように
目標位置までの距ｒ１が短かく、定格速度Ｓ１に達しな
いうちに（速度８１′　）フリーランを開始する場合な
どあらゆる速度で目標位置に停止させることができる。

また、第１４図（Ｃ）のように加速中または定格走行中
に発生した振れもフリーランによる減速により減少させ
ることができる。なＪ３、ソフトスタートタイムを吊り
荷の最大成れ周期のｎ倍分の時間で行なえば、加速時の
振れ自体を抑えることができる。

〔実施例２〕 次にこの出願の第２の発明の実施例について説明する。

この発明では、第１５図に示すように目標位置に対し、
フリーラン距離よりも所定圧閉Ｘ手前の位置からフリー
ランを開始し、速度が所定の低速度Ｓ２まで低下したら
フリーランを中止してこの低速度Ｓ２で七−タを駆動し
て、停止目標の直前で停止操作して、停止目標に停止さ
けるようにしている。フリーラン移動ｍは同一条件でも
多少ずれが生じるので、このように停止目標に近づいた
ところで位置検出を行ないながら低速走行させて１停止
目標の直前で停止させることにより、停止目標に正確に
停止させることができる。この場合、最後の停止操作は
フリーランに限らず、強制的なブレーキ操作であっても
低速度であるので、荷の振れは小さく抑えることができ
る。

この発明の一実施例を第１６図に示す。ここでは、前記
第１図と共通する部分には同一の符号を用いる。

第１６図において、フリーラン移動正情報出力手段１０
は、クレーンの速度情報１２．吊り荷の荷重情報１４．
揚程情報１６に基づいてフリーラン移動量を求める。求
められたフリーラン移動量は、加ｈ　Ｎ’；　ｉ　１で
距離Ｘが加口される。

停止動作開始位置情報出力手段２６は、停止目標位置情
報２０ど加τ７器１１の出力に基づき、停止目標位■に
対してフリーラン移動伊＋ｘ手前の位置をフリーランを
開始させる位置として求める。

停止制御手段２６は、前記求められたフリーラン開始位
置情報２４とクレーンの現在位置情報２８に基づぎ、両
位置情報が一致したところでフリーラン指令３０を出づ
。

比較器２７は、速度情報１２と低速度設定値Ｓ２とを比
較する。そして、フリーランしている際に両者が一致し
たところで、停止制御手段２６は低速度指令を出し、フ
リーランから低速度ｓ２による駆動に切換える。

また、停止制御手段２６は、低速度ｓ２で駆動中に現在
位置情報２８ど停止目標位置情報２ｏに基づき、停止目
標位置の所定距離手前に達したことを検出したら、停止
指令３１を出して、フリーランまたは強制ストップによ
り停止させる。

第１７図は、第１６図の実施例における停止ｆｆｊ＋御
の一例を示ずものである。すなわち、予め停止目標位置
を設定し、吊り荷重量および揚程を検出して、クレーン
の移動を開始さμる。クレーンの移動中はクレーンの速
度を検出して、データテーブルから対応するフリーラン
距離を読み出す。ぞして、クレーンの位置を検出して、
（停止目標位置）−（フリーラン移動ｍ＋ｘ）の位置に
到達したら、フリーランを開始させる。

フリーランにより徐々に速度が低下して低速度設定！ｌ
ｌｌ５２に達したら、フリーランを中止してこの低速度
Ｓ２により駆動する。そして、低速度Ｓ２で移動して目
標位置の直前に達したらフリーランまたは強制ストップ
にＪ：り停止させる。このようにして目標位置に正確に
停止させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、次のような効
果がある。

■　高度な油筒なしで振れを取ることができる。

■　簡単な制ｉ装置で成れを取ることがでさる（極端な
場合、駆動装置電源の入切のみのｆｆ、ＩＪ郊装買でよ
い。）。

■　特殊な振れ検出用のセンサが不要である。

■　フリーランでの減速を用いるので省エネルギを図れ
る。

なお、前記実施例ではこの発明を天井クレーンにおける
トロリの横行制御に適用した場合について示したが、ジ
ブクレーンにおけるジブの回動制罪等各種のクレーンの
移動制御に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この出願の第１の発明の一実施例を示すブロ
ック図である。 第２図は、従来におけるクレーンの加減速パターンの一
例を示すね図である。 第３図（ａ）は、強制的に減速した場合の詩間−クレー
ン速度特性を示す線図、第３図（ｂ）はそのときの時間
−荷の１辰れ幅１１性を承り（１図である。 第・１図（ａ）は、フリーランで減速した場合の時間−
クレーン速度特性を示・Ｊ′線図、第４図（ｂ）；よそ
のどぎの時間−荷の振れ幅特性を示？Ｊ′腺図である。 第５図は、振れ位相角パターンを示す線図である。 第６図（ａ）は、クレーンを定格速］αで移動中にフリ
ーランさせた場合の時間−クレーン速１良特性を示ず線
図である。 第６図（ｂ）は、クレーンを加速している途中でフリー
ランさせた場合の時間−クレーン速度１１性を示す線図
である。 第７図は、クレーンが加速、定速運転、フリーランで減
速するときの移動距離−クレーン速度特性を示す線図で
ある。 第８図は、データテーブルの作成例石示′１ｊ図である
。 第９図は、１つのデータテーブルの作成例を示す図であ
る。 第１０図は、データテーブルの作成手順を示寸フローチ
１７−１・である。 第１１図は、データテーブルによるクレーンの停止制御
を示すフローヂャートである。 第１２図は、ｇ：ｊ５１図の振れ止め、１．ＩＪ御装ε
を天井クレーンにＪ３ける横行装７ｊに適用した場合の
呉体例を示す図である。 第１３図は、第１２図にお（）るフンビコータ５の構成
例を示すブロック図である。 第１４図（ａ）は、第１の発明において定格速度から停
止させる場合の移動距に１−クレーンの速度特性を示ず
線図である。 第１４図（ｂ）は、第１の発明において加速している途
中にフリーランさける場合の移動距離−クレーンの速度
特性を示づ゛線図である。 第１４図（ｃ）は、加速または定速走行中に発生した振
れがフリーランにＪ：る減速により減少していく様子を
示′？ｊ線図である。 第１５図は、第２の発明におりる移動距ガ１−クレーン
の速度特性を示を線図である。 第１６図は、この出願の第２の発明の一実ｆｉｔ！　ｆ
ＰＩを示ずブロック図である。 第１７図は、第１６図の実施例にＪ：るＦ？止切動作示
すフローブー１・−１〜である。 ３２・・・走行モータ、３４・・・クレーン（１〜ロリ
）、４２・・・巻上モータ、４８・・・吊り荷。 出願人　　石川島播磨重工業科、式会社石川島輸送１株
式会社 クンーン〉（耳 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（ｂ）第４図 第５図 第１Ｉ図 Ｃ大

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）クレーンが惰性移動、または惰性移動と若干のソ
   フトストップで停止するまでの移動量を求める停止距離
   情報出力手段と、 停止目標位置に対して前記求められた移動量手前の位置
   を停止動作開始位置として求める停止動作開始位置情報
   出力手段と、 クレーンの現在位置を検出する現在位置検出手段と、 前記求められた停止動作開始位置と、検出された現在位
   置とを比較し、両者が一致したところでクレーンの駆動
   を停止し、またはこれと併せてソフトストップをかける
   停止制御手段 とを具備してなるクレーンの振れ止め制御装置。
2. （２）クレーンが惰性移動、または惰性移動と若干のソ
   フトストップで停止するまでの移動量を求める停止距離
   情報出力手段と、 停止目標位置に対して前記求められた移動量よりもさら
   に所定量手前の位置を停止動作開始位置として求める停
   止動作開始位置情報出力手段と、 クレーンの現在位置を検出する現在位置検出手段と、 前記求められた停止動作開始位置と、検出された現在位
   置とを比較し、両者が一致したところでクレーンの駆動
   を停止し、またはこれと併せてソフトストップをかける
   手段と、 前記クレーンの駆動を停止し、またはこれと併せてソフ
   トストップをかけている際に、移動速度が０に近い所定
   値まで下がつたら、その速度を維持するようにクレーン
   を駆動する手段と、この０に近い所定速度で移動してい
   る際に、クレーンが停止目標の直前の位置に達したらス
   トップをかける手段 とを具備してなるクレーンの振れ止め制御装置。