JPH0597386A - クレーン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、従来のクレーン制御方法装置では
実行することのできないような短い距離の移動を行うこ
とが可能なクレーン制御装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 予め設定入力された速度パターンに従ってト
ロリーを移動し、クレーンの吊荷の振れ止め及び位置決
めを行うクレーン制御装置において、トロリーの現在位
置検出器と、目標位置検出器と、ロープ長検出器と、こ
れ等の検出器からの信号に基づいてトロリー駆動装置を
制御するコンピュータとを設け、トロリーの移動距離が
短い場合にはトロリーの速度パターン中の速度の最大値
を低下させるように構成したクレーン制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロープにより吊荷を吊
下げたトロリーをレール上で移動走行させるクレーンに
おけるクレーン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のクレーン制御方法を図８、図９を
用いて説明する。図８に示したクレーンにおいて、自動
運転を行う場合、図９に示すような速度パターンとなる
ようトロリー２２を制御することで、ロープ２２の振れ
が残らないようにする。このとき、トロリー２２を最大
速度で動かす時間ｔを変えることによりトロリー２２の
移動距離を変化させる。なお、ここにクレーンと呼ぶの
は、図８にモデル的に示す如く、レール２１上のトロリ
ー２２の移動と、トロリー２２から垂らしたロープ２３
の上げ下げにより荷役を行うものをいう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には次
のような問題点がある。従来のクレーン制御方法では、
トロリー２２を最大速度で動かす時間ｔがθになった時
の移動距離（これは図９における斜線部の面積Ｓに相当
する）よりも短い距離の移動を行うことができない。

【０００４】本発明は、このような実状に鑑みてなされ
たもので、従来のクレーン制御装置では実行することの
できないような短い距離の移動を行うことが可能なクレ
ーン制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】トロリー２２を一定の速
度で動かす時間をなくし、トロリー２２の速度パターン
の最大値がトロリーの最大速度よりも小さくなるような
速度パターンでトロリー２２を動作させる。

【０００６】

【作用】トロリー２２の速度パターンの最大値が、クレ
ーンの最大速度よりも小さくなるような速度パターンと
することにより、速度パターンの面積を小さくすること
ができ、従来のクレーン制御方法では実行することがで
きないような短い距離の移動を行うことができる。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図１乃至図７について説明
する。図１は本発明によるトロリーの速度パターン図
で、トロリーの速度パターン中の最大値が、トロリーの
最大速度より低い。図２、図３は、本発明による制御ダ
イヤグラムであり、図において、７１は現在位置検出器
で、トロリー２２の現在位置（Ｐ₁ ）を検出する。７２
は目標位置検出器で、トロリー２２が移動する目標位置
（Ｐ₂ ）を検出する。８１は移動距離演算部で、トロリ
ー２２の現在位置（Ｐ₁ ）と目標位置（Ｐ₂ ）を入力と
して、トロリー２２の移動距離（Ｄ）を計算する。Ｄ＝
｜Ｐ₂ −Ｐ₁ ｜８２は関数発生器で、トロリー２２の移
動距離（Ｄ）を入力として、トロリー２２の速度パター
ン中の速度の最大値を出力する。７３はロープ長検出器
で、トロリー２２から伸ばされたロープ２３の長さ
（ｌ）を検出する。８３は角速度演算部で、ロープ２３
の長さ（ｌ）を入力として、角速度ωを検出する。（ω
＝√（ｇ／ｌ），ｇは重力加速度） ７４は加速度記憶部で、トロリー２２が移動するときの
加速度（ａ₁ ，ａ₂ ）を記憶している。ここでａ₁ はト
ロリー２２が加速するときの加速度、ａ₂ はトロリー２
２が減速するときの加速度である。８４は速度パターン
演算部で、トロリー２２の速度パターン中の速度の最大
値、吊荷２４の振れの周期（Ｔ）、トロリー２２の加速
度（ａ₁ ，ａ₂ ）、を入力として、振れ止めが可能なト
ロリー２２の速度パターンを計算し、出力する。ここ
で、速度パターンの計算原理を次頁以降に示す。

【０００８】次に、振れ止めの速度パターン計算の原理
を説明する。加速度、周期等を入力として振れ止め速度
パターンを計算し、制御パラメータ（各加減速を行う時
間）を求める。ここでは、まずクレーンの数式モデルに
ついて説明し、次にパターン振れ止め、微小振れ止めに
ついて計算方法を説明する。 （１）クレーンの数式モデル 図４は、クレーンをモデル的に表したものである。この
図でトロリーは、レール上を移動する。ｄはレールの原
点からトロリーまでの距離。ｘはレールの原点から吊荷
までの距離、ｙはレールから吊荷までの垂直方向の距
離、θはロープの垂直方向からの振れ角、Ｔはロープに
働く張力、ｌはロープの長さである。

【０００９】この図で次に示す運動方程式が成り立つ。

【００１０】

【数１】

【００１１】ここでθ≪１とすると、

【００１２】

【数２】

【００１３】（５）、（６）式より

【００１４】

【数３】

【００１５】（１１）式の微分方程式を解くと（１２）
式となる。

【００１６】

【数４】

【００１７】この式から、（ｄ／ｄｔ・θ／ω，θ）の
位相面上で、トロリーが加速度αで加速するとき、位相
面上の軸跡は（０，α／ｇ）を中心とする半径が振れの
片振巾（Ａ）の円を描くことがわかる。 （２）パターン振れ止めの計算方法 パターン振れ止めの加速区間の速度パターンを図５のよ
うに行うものとする。ここでトロリーの加速度ａ₁ ，ａ
₂ ，ａ₃ と吊荷の振れの周期Ｔはわかっているものとす
る。また、トロリーが動き出す前は吊荷は振れていない
ものとする。

【００１８】このとき、（ｄ／ｄｔ・θ／ω，θ）位相
面上の軸跡は図６のようになる。トロリーがａ₁ の加速
を行うとき、軸跡は（０，ａ₁ ／ｇ）を中心として、原
点から始まる円弧となる。トロリーが、ａ₂の加速
（減速）を行うとき、軸跡は、（０，−ａ₂ ／ｇ）を中
心とする円弧に切り換わる。

【００１９】トロリーが再びａ₃ の加速を行うとき、軸
跡は、（０，ａ₃ ／ｇ）を中心とする円弧となる。こ
こで、トロリーの速度がａ₃ の加速から定速Ｖに切り換
わるとき、円弧が位相面上の原点に戻るようにすれ
ば、定速区間中には振れがないようにすることができ
る。

【００２０】このとき、図６において次の式が成り立
つ。 ｘ₁ ＝ｒ ｓｉｎγ₂₁ （１４） ｙ₁ ＝ｒ ｃｏｓγ₂₁−ａ₂ ／ｇ （１５） ｘ₁ ＝ａ₁ ／ｇ ｓｉｎγ₁ （１６） ｙ₁ ＝ａ₁ ／ｇ−ａ₁ ／ｇ ｃｏｓγ₁ （１７） ｘ₂ ＝−ｒ ｓｉｎγ₂₂ （１８） ｙ₂ ＝ ｒ ｃｏｓγ₂₂−ａ₂ ／ｇ （１９） ｘ₂ ＝−ａ₃ ／ｇ ｓｉｎγ₃ （２０） ｙ₂ ＝ａ₃ ／ｇ−ａ₃ ／ｇ ｃｏｓγ₃ （２１） ｘ₁ ，ｙ₁ ，ｘ₂ ，ｙ₂ を消去すると、 ｒ ｓｉｎγ₂₁＝ａ₁ ／ｇ ｓｉｎγ₁ （２２） ｒ ｃｏｓγ₂₁＝ａ₂ ／ｇ＋ａ₁ ／ｇ−ａ₁ ／ｇ ｃｏｓγ₁ （２３） ｒ ｓｉｎγ₂₂＝ａ₃ ／ｇ ｓｉｎγ₃ （２４） ｒ ｃｏｓγ₂₂＝ａ₂ ／ｇ＋ａ₃ ／ｇ−ａ₃ ／ｇ ｃｏｓγ₃ （２５） （２２），（２３）式より、

【００２１】

【数５】

【００２２】また、図５より、 ａ₁ ｔ₁ −ａ₂ ｔ₂ ＋ａ₃ ｔ₃ ＝Ｖ （２８） であり、位相面上の角度γと時間ｔの間に（２９）式の
関係が成り立つので、 γ＝ωｔ （２９） ∴ ａ₁ γ₁ −ａ₂ γ₂ ＋ａ₃ γ₃ ＝ωＶ （３０） ｒ，γ₁ ，γ₂₁，γ₂₂，γ₃ に関して（２２），（２
４），（２６），（２７），（３０）式が導かれたの
で、これらの式から解を求めることができる。

【００２３】計算方法としては、ｒを変化させて（２
２），（２４），（２６），（２７）式からγ₁ ，
γ₂ ，γ₃ を求め、（３０）式に代入して、この式を満
足するまで繰り返すことで、計算することができる。

【００２４】

【数６】

【００２５】また、減速区間も、加速区間と同様に計算
することができる。本制御装置において実行される処理
の一例を図７に示す。 〔ステップ１１１〕目標位置（Ｐ₂ ）を入力する。 〔ステップ１１２〕現在位置（Ｐ₁ ）を入力する。 〔ステップ１１３〕移動距離（Ｄ） を計算する。

【００２６】Ｄ＝｜Ｐ₂ −Ｐ₁ ｜ 〔ステップ１１４〕トロリー２２の移動距離（Ｄ）を入
力としてトロリー２２の速度パターン中の速度の最大値
を出力する。 〔ステップ１１５〕ロープ長（ｌ）を入力する。 〔ステップ１１６〕角速度（ω）を計算する。

【００２７】ω＝√（ｇ／ｌ） 〔ステップ１１７〕トロリー２２の加速度（ａ₁ ，
ａ₂ ）を入力する。 〔ステップ１１８〕ｒ（図６）円弧の半径）を計算す
る。 ｒ＝ｒ＋ｄｒ （ｄｒ：ｒの変化分） 〔ステップ１１９〕（２２）（２４）（２６）（２７）
式より、γ₁ ，γ₂ ，γ ₃ を計算する。

【００２８】

【数７】

【００２９】〔ステップ１２０〕（３０）式の左辺の計
算、（ａ₃ ＝ａ₁ と仮定して） （左辺）＝ａ₁ γ₁ −ａ₂ γに−ａ₁ γ₃ 右辺の計算 （右辺）＝ωｘＶｍａｘ 〔ステップ１２１〕（３０）式成立の判定 （３０）式の左辺と右辺が等しいかどうか比較する。成
立しなければ〔ステップ１１８〕にもどる。 〔ステップ１２２〕〔ステップ１１４〕で求めたＶｍａ
ｘが、トロリー２２の最高速度に等しい場合は、速度パ
ターンの面積がトロリー２２の移動距離（Ｄ）と一致す
るように速度パターンに定速で移動する時間を加える。 〔ステップ１２３〕計算した速度パターンに従って、ト
ロリー２２に対する速度指令を出力する。

【００３０】

【発明の効果】本発明によるクレーン制御装置は、予め
設定入力された速度パターンに従ってトロリーを移動
し、クレーンの吊荷の振れ止め及び位置決めを行うクレ
ーン制御装置において、トロリーの現在位置検出器と、
目標位置検出器と、ロープ長検出器と、これ等の検出器
からの信号に基づいてトロリー駆動装置を制御するコン
ピュータとを設け、トロリーの移動距離が短い場合には
トロリーの速度パターン中の速度の最大値を低下させる
ように構成したことにより、次の効果を有する。

【００３１】従来の制御装置では、実現することができ
なかった短距離の移動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施したトロリーの速度パターン図で
ある。

【図２】本発明の実施例における制御ブロック図であ
る。

【図３】図２のコンピュータ部分のブロック図である。

【図４】クレーンのモデル図である。

【図５】パターン振れ止めの計算方法における速度パタ
ーン図である。

【図６】パターン振れ止めの計算方法における位相面図
である。

【図７】本発明による制御のフロー図である。

【図８】従来のクレーンのモデル図である。

【図９】従来のトロリー速度パターン図である。

【符号の説明】

７１ 現在位置検出器 ７２ 目標位置検出器 ７３ ロープ長検出器 ７４ 各記憶部 ７５ トロリー駆動装置 ２２ トロリー １００ ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め設定入力された速度パターンに従っ
   てトロリーを移動し、クレーンの吊荷の振れ止め及び位
   置決めを行うクレーン制御装置において、トロリーの現
   在位置検出器と、目標位置検出器と、ロープ長検出器
   と、これ等の検出器からの信号に基づいてトロリー駆動
   装置を制御するコンピュータとを設け、トロリーの移動
   距離が短い場合にはトロリーの速度パターン中の速度の
   最大値を低下させるように構成したことを特徴とするク
   レーン制御装置。