JP2766726B2 - 振れ止め制御装置 - Google Patents
振れ止め制御装置Info
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- JP2766726B2 JP2766726B2 JP2287469A JP28746990A JP2766726B2 JP 2766726 B2 JP2766726 B2 JP 2766726B2 JP 2287469 A JP2287469 A JP 2287469A JP 28746990 A JP28746990 A JP 28746990A JP 2766726 B2 JP2766726 B2 JP 2766726B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、クレーンの吊荷の振れの発生を防止する振
れ止め制御装置に関する。
れ止め制御装置に関する。
[従来の技術] クレーンの吊荷の振れの発生を防止する従来の振れ止
め制御装置の概略構成を第4図乃至第8図を用いて説明
する。
め制御装置の概略構成を第4図乃至第8図を用いて説明
する。
第4図はレール11上を移動するトロリー12と、このト
ロリー12にロープ14によって取り付けられ、吊り下げら
れた吊荷15を例示するものである。ロープ14の上端はト
ロリー12の点13の位置に取り付けられ、ロープ14の下端
に吊荷15が取り付けられるものとする。トロリー12のレ
ール11上での移動速度をvとし、ロープ14が点13から鉛
直方向に吊り下がっている状態からトロリー12の移動に
よって傾いた場合の振れ角をθとする。
ロリー12にロープ14によって取り付けられ、吊り下げら
れた吊荷15を例示するものである。ロープ14の上端はト
ロリー12の点13の位置に取り付けられ、ロープ14の下端
に吊荷15が取り付けられるものとする。トロリー12のレ
ール11上での移動速度をvとし、ロープ14が点13から鉛
直方向に吊り下がっている状態からトロリー12の移動に
よって傾いた場合の振れ角をθとする。
上記第4図で示したクレーンにおいて、トロリー12を
移動させる場合の振れ止め制御について第5図の速度パ
ターンを用いて説明する。
移動させる場合の振れ止め制御について第5図の速度パ
ターンを用いて説明する。
第5図で時点t0から時点t1に至るまでの間は、トロリ
ー12は一定の加速度a1で速度を増し、時点t1から時点t2
までの間は速度Vで定速で移動する。そして、時点t2か
ら時点t3に至るまでの間に、トロリー12は一定の加速度
a2で速度を減じ、時点t3に停止する。また、上記時点t0
での吊荷15及びロープ14の振れ角θは0゜であるものと
する。
ー12は一定の加速度a1で速度を増し、時点t1から時点t2
までの間は速度Vで定速で移動する。そして、時点t2か
ら時点t3に至るまでの間に、トロリー12は一定の加速度
a2で速度を減じ、時点t3に停止する。また、上記時点t0
での吊荷15及びロープ14の振れ角θは0゜であるものと
する。
時点t0から時点t1に至る間の吊荷15の振れ角θとその
角速度を位相平面上に表わしたものを考える。まず、
上記時点t0では、吊荷15は振れていないので、その振れ
角θ及び角速度は共に0であり、位相面の原点に位置
する。
角速度を位相平面上に表わしたものを考える。まず、
上記時点t0では、吊荷15は振れていないので、その振れ
角θ及び角速度は共に0であり、位相面の原点に位置
する。
次に時点t0から時点t1の間は、トロリー12が上記第5
図で示したように一定の加速度a1で速度を増しながら移
動する。ここで、レール11の原点10からトロリー12のロ
ープ14上端の取付け位置である点13までの水平方向の距
離をd、レール11の原点10から吊荷15までの水平方向の
距離をx、トロリー12のロープ14上端の取付け位置であ
る点13から吊荷15までの鉛直方向の距離をy、点13から
吊荷15に至るまでのロープ14の長さをl、吊荷15のロー
プ14下端位置から吊荷15の重心までの距離をΔl、吊荷
15の質量をm、重力加速度をg、ロープ14の張力をTeと
すると、吊荷15についての運動方式は次のようになる。
すなわち、 m=mg−Te cosθ …(1) m=Te sinθ …(2) y=(l+Δl)cosθ …(3) x=d−(l+Δl) …(4) 上記(1)式と(2)よりTeを消去すると、 g sinθ− cosθ= sinθ …(5) となる。ここで、θ≦1とすれば、上記(3)〜(5)
式はそれぞれ次の式となる。すなわち gθ−=θ …(6) x=d−(l+Δl) …(6) y=(l+Δl) …(8) 上記(7),(8)式を上記(6)式に代入すると、
次の式なる。(但し、=a1) yθ−a1+(l+Δl) …(9) これより、 これより (θ/ω)2+(θ−(a1/g))2=A0 2 …(11) ここで、時点t0で=0、θ=0であるから (θ/ω)2+(θ−(a1/g))2=(a1/g)2 …(12) よって、(θ/ω,θ)の位相面上では、第6図に示
すように(0,a1/g)を中心とする半径|a1/g|の円を描
く。
図で示したように一定の加速度a1で速度を増しながら移
動する。ここで、レール11の原点10からトロリー12のロ
ープ14上端の取付け位置である点13までの水平方向の距
離をd、レール11の原点10から吊荷15までの水平方向の
距離をx、トロリー12のロープ14上端の取付け位置であ
る点13から吊荷15までの鉛直方向の距離をy、点13から
吊荷15に至るまでのロープ14の長さをl、吊荷15のロー
プ14下端位置から吊荷15の重心までの距離をΔl、吊荷
15の質量をm、重力加速度をg、ロープ14の張力をTeと
すると、吊荷15についての運動方式は次のようになる。
すなわち、 m=mg−Te cosθ …(1) m=Te sinθ …(2) y=(l+Δl)cosθ …(3) x=d−(l+Δl) …(4) 上記(1)式と(2)よりTeを消去すると、 g sinθ− cosθ= sinθ …(5) となる。ここで、θ≦1とすれば、上記(3)〜(5)
式はそれぞれ次の式となる。すなわち gθ−=θ …(6) x=d−(l+Δl) …(6) y=(l+Δl) …(8) 上記(7),(8)式を上記(6)式に代入すると、
次の式なる。(但し、=a1) yθ−a1+(l+Δl) …(9) これより、 これより (θ/ω)2+(θ−(a1/g))2=A0 2 …(11) ここで、時点t0で=0、θ=0であるから (θ/ω)2+(θ−(a1/g))2=(a1/g)2 …(12) よって、(θ/ω,θ)の位相面上では、第6図に示
すように(0,a1/g)を中心とする半径|a1/g|の円を描
く。
次に、速度Vは一定であり、クレーンは速度制御が可
能であるとして、時点t1において吊荷15に振れが発生し
ないようなクレーンの速度制御方法を示す。
能であるとして、時点t1において吊荷15に振れが発生し
ないようなクレーンの速度制御方法を示す。
第6図の位相面上で、速度がVに達する時点t1におけ
る軌跡の位置が、中心(0,a1/g)半径|a1/g|の円の円周
を一周して原点に戻るようにすれば、時点t1における振
れはなくなる。このとき、 2π=ω(t1−t0) …(13) よって、 t1−t0=T …(14) (T=2π/ω) が成立すればよい。
る軌跡の位置が、中心(0,a1/g)半径|a1/g|の円の円周
を一周して原点に戻るようにすれば、時点t1における振
れはなくなる。このとき、 2π=ω(t1−t0) …(13) よって、 t1−t0=T …(14) (T=2π/ω) が成立すればよい。
したがって、上記第5図よりt0≦t<t1の範囲で示さ
れる時点tでの加速度a1を次の値とすればよいことがわ
かる。すなわち、 つまり、t0≦t<t1の範囲で示される時点tでの加速
度vを次に示すように制御すれば、時点t1での吊荷15の
振れを防止することができると同時に、吊荷15の移動速
度を所定の速度Vとすることができる。すなわち、 v(t)=a1(t−t0) …(16) (t0≦t<t1) これにより、上記第5図でトロリー12及び吊荷15が一
定の速度Vで移動する時点t1から時点t2までの間におい
ては、吊荷15が振れを起こすことがない。
れる時点tでの加速度a1を次の値とすればよいことがわ
かる。すなわち、 つまり、t0≦t<t1の範囲で示される時点tでの加速
度vを次に示すように制御すれば、時点t1での吊荷15の
振れを防止することができると同時に、吊荷15の移動速
度を所定の速度Vとすることができる。すなわち、 v(t)=a1(t−t0) …(16) (t0≦t<t1) これにより、上記第5図でトロリー12及び吊荷15が一
定の速度Vで移動する時点t1から時点t2までの間におい
ては、吊荷15が振れを起こすことがない。
同様に、時点t2から時点t3までの間においては、時点
t2で振れがないため、上記時点t0から時点t1の間と同じ
く次の加速度で減速すればよい。すなわち、 よって、次のように速度制御を行なえば、時点t3にお
ける振れの発生を防止できる。すなわち、 v(t)=V+a2(t−t2) …(18) (t2≦t<t3) 次の上記のような速度制御を行なう従来の装置につい
て説明する。
t2で振れがないため、上記時点t0から時点t1の間と同じ
く次の加速度で減速すればよい。すなわち、 よって、次のように速度制御を行なえば、時点t3にお
ける振れの発生を防止できる。すなわち、 v(t)=V+a2(t−t2) …(18) (t2≦t<t3) 次の上記のような速度制御を行なう従来の装置につい
て説明する。
第7図は振れ止めのアルゴリズムを示す図である。同
図では、まずトロリー12の点13から繰り出しているロー
プ14の長さlを計測する(ステップA1)。
図では、まずトロリー12の点13から繰り出しているロー
プ14の長さlを計測する(ステップA1)。
次に、計測したロープ長lを、ロープ下端から吊荷15
の重心までの距離Δlで補正し、計算上の長さLを得る
(ステップA2)。実際にはこの補正は、 L=l+Δl …(19) なる式で与えられるもので、Δlはそのクレーンにおけ
る平均的な吊荷15の値を定数として用いる。
の重心までの距離Δlで補正し、計算上の長さLを得る
(ステップA2)。実際にはこの補正は、 L=l+Δl …(19) なる式で与えられるもので、Δlはそのクレーンにおけ
る平均的な吊荷15の値を定数として用いる。
次いで、補正されたロープ長Lから周期Tを計算する
(ステップA3)。すなわち、 その後、振れ止め制御に必要なトロリー12の加速度
a1,a2を計算する(ステップA4)。
(ステップA3)。すなわち、 その後、振れ止め制御に必要なトロリー12の加速度
a1,a2を計算する(ステップA4)。
a1=V/T …(15) a2=−V/T …(17) 計算されたトロリー12の加速度a1,a2に基づき、トロ
リー12の速度を制御しながら移動させ、吊荷15の振れ止
めを行なう(ステップA5)。すなわち、 i)t0≦t<t1の範囲では v(t)=a1(t−t0) …(16) ii)t1≦t<t2の範囲では v(t)=V …(21) iii)t2≦t<t3の範囲では v(t)=V+a2(t−t2) …(18) とする。
リー12の速度を制御しながら移動させ、吊荷15の振れ止
めを行なう(ステップA5)。すなわち、 i)t0≦t<t1の範囲では v(t)=a1(t−t0) …(16) ii)t1≦t<t2の範囲では v(t)=V …(21) iii)t2≦t<t3の範囲では v(t)=V+a2(t−t2) …(18) とする。
[発明が解決しようとする課題] 上記吊荷15の具体的な構造として、第8図に示すもの
を考える。同図では、ロープ14に吊具16が取り付けられ
ており、この吊具16でコイル18を吊るものとする。第8
図(c)に示すように吊具16には一対のトング17が取り
付けられており、このトング17でコイル18を挟んで吊り
下げる。ここでいうコイルとは、鉄鋼鋼板をコイル状に
巻回したものである。
を考える。同図では、ロープ14に吊具16が取り付けられ
ており、この吊具16でコイル18を吊るものとする。第8
図(c)に示すように吊具16には一対のトング17が取り
付けられており、このトング17でコイル18を挟んで吊り
下げる。ここでいうコイルとは、鉄鋼鋼板をコイル状に
巻回したものである。
第8図(a)に示すように、トング17に何も吊ってい
ない状態での上記第5図の時点t0から時点t1までの振れ
止めを行なう際の加速度をa1′とし、ロープ14下端から
吊具16及びトング17の重心位置までの距離をΔl1とする
と、 となる。
ない状態での上記第5図の時点t0から時点t1までの振れ
止めを行なう際の加速度をa1′とし、ロープ14下端から
吊具16及びトング17の重心位置までの距離をΔl1とする
と、 となる。
次に、第8図(b)に示すようにトング17にコイル18
を吊った状態での振れ止めを考える。
を吊った状態での振れ止めを考える。
ロープ14の下端から吊具16、トング17及びコイル18の
重心位置までの距離をΔl2とし、上記第5図の時点t0か
ら時点t1までの振れ止めを行なう際の加速度をa1″とす
ると、上記Δl1はΔl2より小さく、上記a1′はa1″より
大きいため、 となる。
重心位置までの距離をΔl2とし、上記第5図の時点t0か
ら時点t1までの振れ止めを行なう際の加速度をa1″とす
ると、上記Δl1はΔl2より小さく、上記a1′はa1″より
大きいため、 となる。
従来の装置では、吊荷15の重量に応じた重心位置の変
化を推定する機能がないために、繰り出したロープ14の
長さlが一定であれば、吊荷15の状態に関係なく、補正
値Δlは一定であるとして一定の加速度a1を得る計算を
行ない、その結果、充分な振れ止め効果を得ることがで
きない場合があった。
化を推定する機能がないために、繰り出したロープ14の
長さlが一定であれば、吊荷15の状態に関係なく、補正
値Δlは一定であるとして一定の加速度a1を得る計算を
行ない、その結果、充分な振れ止め効果を得ることがで
きない場合があった。
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、吊荷の荷重が変化しても振れ
止めの精度を落とすことのない振れ止め制御装置を提供
することにある。
その目的とするところは、吊荷の荷重が変化しても振れ
止めの精度を落とすことのない振れ止め制御装置を提供
することにある。
[課題を解決するための手段及び作用] すなわち本発明は、ロープにより吊荷を吊り下げたト
ロリーをレール上で移動させるクレーンに適用され、上
記ロープ長から吊荷の振れの周期を計算し、振れ止めに
必要なトロリーの移動加速度を算出してクレーンの速度
制御を行なう振れ止め制御装置において、上記ロープに
吊り下げられた吊荷の荷重を検知する荷重センサと、こ
の荷重センサで検知した吊荷の荷重に応じたロープ長補
正の関数値を算出する関数発生器とを設け、上記関数発
生器で得られた関数値を用いて上記ロープ長を補正する
ようにしたもので、吊荷の荷重が変化しても常に確実に
吊荷の振れを止めることができる。
ロリーをレール上で移動させるクレーンに適用され、上
記ロープ長から吊荷の振れの周期を計算し、振れ止めに
必要なトロリーの移動加速度を算出してクレーンの速度
制御を行なう振れ止め制御装置において、上記ロープに
吊り下げられた吊荷の荷重を検知する荷重センサと、こ
の荷重センサで検知した吊荷の荷重に応じたロープ長補
正の関数値を算出する関数発生器とを設け、上記関数発
生器で得られた関数値を用いて上記ロープ長を補正する
ようにしたもので、吊荷の荷重が変化しても常に確実に
吊荷の振れを止めることができる。
[実施例] 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第1図はその概略構成を示すもので、1がロープ長l
を測定するためのロープ長センサ、2が吊荷の荷重mを
測定するための荷重センサである。
を測定するためのロープ長センサ、2が吊荷の荷重mを
測定するための荷重センサである。
ロープ長センサ1で測定したロープ長lはそのままプ
ロセッサ4に送出される一方、荷重センサ2で測定され
た荷重mは関数発生器3に送出される。関数発生器3
は、荷重センサ2から送られてきた荷重mに対応してロ
ープ長の補正値Δlを出力する関数を有するものであ
り、この関数発生器3から出力されたロープ長の補正値
Δlがプロセッサ4に入力される。プロセッサ4は、ロ
ープ長センサ1からのロープ長lと関数発生器3からの
ロープ長の補正値Δlとによって種々演算を行ない、ト
ロリーの移動加速度を算出する。そして、この算出した
加速度に応じてクレーン本体5を駆動制御する。
ロセッサ4に送出される一方、荷重センサ2で測定され
た荷重mは関数発生器3に送出される。関数発生器3
は、荷重センサ2から送られてきた荷重mに対応してロ
ープ長の補正値Δlを出力する関数を有するものであ
り、この関数発生器3から出力されたロープ長の補正値
Δlがプロセッサ4に入力される。プロセッサ4は、ロ
ープ長センサ1からのロープ長lと関数発生器3からの
ロープ長の補正値Δlとによって種々演算を行ない、ト
ロリーの移動加速度を算出する。そして、この算出した
加速度に応じてクレーン本体5を駆動制御する。
続く第2図は上記構成による振れ止めのアルゴリズム
を示し、主としてプロセッサ4による動作制御される。
同図では、まずロープ長センサ1の出力する検知信号を
プロセッサ4がサンプリングしてその時点でのロープ長
lを計測する(ステップS1)。
を示し、主としてプロセッサ4による動作制御される。
同図では、まずロープ長センサ1の出力する検知信号を
プロセッサ4がサンプリングしてその時点でのロープ長
lを計測する(ステップS1)。
次にプロセッサ4は、荷重センサ2からの検知信号を
関数発生器3にサンプリングさせ、その時点での荷重m
を計測させる。この関数発生器3には、予め第3図に示
すような荷重mに対するロープ長Δlの関数が設定され
ている。ここでは、荷重mの範囲を0トン以上20トン以
下とし、その荷重mに対してロープ長Δlが10センチメ
ートルから50センチメートルの範囲で直線的に変化する
一次関数によるものとする。このような関数は、吊具と
吊荷のモデルを推定してそのモデルから計算してもよい
し、実際に多数の重さの吊荷を振らせてみてその周期を
測定し、上記(2)式からロープ長を求めることにより
荷重とロープ長補正値の関係がわかるので、予めデータ
として与えておいてもよい。
関数発生器3にサンプリングさせ、その時点での荷重m
を計測させる。この関数発生器3には、予め第3図に示
すような荷重mに対するロープ長Δlの関数が設定され
ている。ここでは、荷重mの範囲を0トン以上20トン以
下とし、その荷重mに対してロープ長Δlが10センチメ
ートルから50センチメートルの範囲で直線的に変化する
一次関数によるものとする。このような関数は、吊具と
吊荷のモデルを推定してそのモデルから計算してもよい
し、実際に多数の重さの吊荷を振らせてみてその周期を
測定し、上記(2)式からロープ長を求めることにより
荷重とロープ長補正値の関係がわかるので、予めデータ
として与えておいてもよい。
ロープ長の補正値Δlが関数発生器3からプロセッサ
4に入力されると、プロセッサ4はこの補正値Δlを用
いてロープ長の補正のための演算 L=l+Δl …(19) を行なう(ステップS3)。
4に入力されると、プロセッサ4はこの補正値Δlを用
いてロープ長の補正のための演算 L=l+Δl …(19) を行なう(ステップS3)。
次いで、補正されたロープ長Lから周期Tを計算する
(ステップS4)。すなわち、 その後、振れ止め制御に必要なトロリーの加速度a1,a
2を次式のように計算する(ステップS5)。すなわち、 a1=V/T …(15) a2=−V/T …(17) 計算されたトロリーの加速度a1,a2に基づき、トロリ
ーの速度を制御しながら移動させ、実際に吊荷の振れ止
めを行なう(ステップS6)。これは、 i)t0≦t<t1の範囲では v(t)=a1(t−t0) …(16) ii)t1≦t<t2の範囲では v(t)=V …(21) iii)t2≦t<t3の範囲では v(t)=V+a2(t−t2) …(18) とするものである。
(ステップS4)。すなわち、 その後、振れ止め制御に必要なトロリーの加速度a1,a
2を次式のように計算する(ステップS5)。すなわち、 a1=V/T …(15) a2=−V/T …(17) 計算されたトロリーの加速度a1,a2に基づき、トロリ
ーの速度を制御しながら移動させ、実際に吊荷の振れ止
めを行なう(ステップS6)。これは、 i)t0≦t<t1の範囲では v(t)=a1(t−t0) …(16) ii)t1≦t<t2の範囲では v(t)=V …(21) iii)t2≦t<t3の範囲では v(t)=V+a2(t−t2) …(18) とするものである。
[発明の効果] 以上に述べた如く本発明によれば、ロープにより吊荷
を吊り下げたトロリーをレール上で移動させるクレーン
に適用され、上記ロープ長から吊荷の振れの周期を計算
し、振れ止めに必要なトロリーの移動加速度を算出して
クレーンの速度制御を行なう振れ止め制御装置におい
て、上記ロープに吊り下げられた吊荷の荷重を検知する
荷重センサと、この荷重センサで検知した吊荷の荷重に
応じたロープ長補正の関数値を算出する関数発生器とを
設け、上記関数発生器で得られた関数値を用いて上記ロ
ープ長を補正するようにしたので、吊荷の荷重が変化し
ても常に確実に吊荷の振れを止めることが可能な振れ止
め制御装置を提供することができる。
を吊り下げたトロリーをレール上で移動させるクレーン
に適用され、上記ロープ長から吊荷の振れの周期を計算
し、振れ止めに必要なトロリーの移動加速度を算出して
クレーンの速度制御を行なう振れ止め制御装置におい
て、上記ロープに吊り下げられた吊荷の荷重を検知する
荷重センサと、この荷重センサで検知した吊荷の荷重に
応じたロープ長補正の関数値を算出する関数発生器とを
設け、上記関数発生器で得られた関数値を用いて上記ロ
ープ長を補正するようにしたので、吊荷の荷重が変化し
ても常に確実に吊荷の振れを止めることが可能な振れ止
め制御装置を提供することができる。
第1図は本発明の一実施例に係る概略構成を示すブロッ
ク図、第2図は第1図の制御アルゴリズムを示すフロー
チャート、第3図は第1図の関数発生器に設定された関
数を示す図、第4図はクレーンで発生する吊荷の振れを
モデル化して説明する図、第5図はクレーンの自動運転
形式における速度パターンを示す図、第6図は振れ止め
の原理を示す位相面図、第7図は従来の振れ止め制御の
アルゴリズムを示すフローチャート、第8図は荷重の変
化に伴う重心位置の変化を示す図である。 1……ロープ長センサ、2……荷重センサ、3……関数
発生器、4……プロセッサ、5……クレーン本体、14…
…ロープ、15……吊荷、16……吊具、17……トング、18
……コイル。
ク図、第2図は第1図の制御アルゴリズムを示すフロー
チャート、第3図は第1図の関数発生器に設定された関
数を示す図、第4図はクレーンで発生する吊荷の振れを
モデル化して説明する図、第5図はクレーンの自動運転
形式における速度パターンを示す図、第6図は振れ止め
の原理を示す位相面図、第7図は従来の振れ止め制御の
アルゴリズムを示すフローチャート、第8図は荷重の変
化に伴う重心位置の変化を示す図である。 1……ロープ長センサ、2……荷重センサ、3……関数
発生器、4……プロセッサ、5……クレーン本体、14…
…ロープ、15……吊荷、16……吊具、17……トング、18
……コイル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥田 修之 広島県広島市西区観音新町4丁目6番22 号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−262790(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B66C 13/22
Claims (1)
- 【請求項1】ロープにより吊荷を吊り下げたトロリーを
レール上で移動させるクレーンに適用され、上記ロープ
長から吊荷の振れの周期を計算し、振れ止めに必要なト
ロリーの移動加速度を算出してクレーンの速度制御を行
なう振れ止め制御装置において、 上記ロープに吊り下げられた吊荷の荷重を検知する荷重
センサと、 この荷重センサで検知した吊荷の荷重に応じたロープ長
補正の関数値を算出する関数発生器とを具備し、上記関
数発生器で得られた関数値を用いて上記ロープ長を補正
することを特徴とした振れ止め制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2287469A JP2766726B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 振れ止め制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2287469A JP2766726B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 振れ止め制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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