JPH03223093A - クレーン制御装置 - Google Patents
クレーン制御装置Info
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- JPH03223093A JPH03223093A JP2018345A JP1834590A JPH03223093A JP H03223093 A JPH03223093 A JP H03223093A JP 2018345 A JP2018345 A JP 2018345A JP 1834590 A JP1834590 A JP 1834590A JP H03223093 A JPH03223093 A JP H03223093A
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N lawrencium atom Chemical compound [Lr] CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
- Jib Cranes (AREA)
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。
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
本発明はクレーンのブームの先端に吊るされた荷物を搬
送するクレーンの制御装置に関する。
送するクレーンの制御装置に関する。
従来の技術
一般にクレーンは重量物を水平方向および垂直方向にあ
る範囲内を自由に、また速やかに移動できるので、建築
現場、材料置場などで活用されている。その構成はクレ
ーンのブームを動かして移動するとともに、上下方向の
移動を速やかに、かつ容易に行うためにブームの先端に
ワイヤをつるして、それを伸縮している構造が一般であ
る。このワイヤ構造のためブームの旋回や起伏操作のと
きに、つるしている重量荷物の慣性にょシ、どうしても
揺れが発生する。
る範囲内を自由に、また速やかに移動できるので、建築
現場、材料置場などで活用されている。その構成はクレ
ーンのブームを動かして移動するとともに、上下方向の
移動を速やかに、かつ容易に行うためにブームの先端に
ワイヤをつるして、それを伸縮している構造が一般であ
る。このワイヤ構造のためブームの旋回や起伏操作のと
きに、つるしている重量荷物の慣性にょシ、どうしても
揺れが発生する。
従来のクレーンの荷物のこの揺れを止める方法を第8図
を用いて説明する。第8図はクレーンが荷物21を吊り
下げた状態であり荷物21を移動するためにはブーム2
2を旋回させるか、ブーム22の起伏角賢βを変えるか
によって行なう。旋回の開始および停止の瞬間には荷物
21の移動方向に加速度が生じワイヤ23があるため荷
物の揺れが生じてしまう。このためクレーンの運転者は
スロースタート、スローストップで揺れが生じにりくシ
たり、小きざみにブーム22を操作し荷物21の揺れ方
向と反対方向にブームを動かして揺れを早く止めるなど
しなければならず高度な仮術と熟練を必要とした。
を用いて説明する。第8図はクレーンが荷物21を吊り
下げた状態であり荷物21を移動するためにはブーム2
2を旋回させるか、ブーム22の起伏角賢βを変えるか
によって行なう。旋回の開始および停止の瞬間には荷物
21の移動方向に加速度が生じワイヤ23があるため荷
物の揺れが生じてしまう。このためクレーンの運転者は
スロースタート、スローストップで揺れが生じにりくシ
たり、小きざみにブーム22を操作し荷物21の揺れ方
向と反対方向にブームを動かして揺れを早く止めるなど
しなければならず高度な仮術と熟練を必要とした。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、従来のクレーン制御で荷物の揺れを止め
るのはクレーンの運転者の高度な孜術と勘が必要であり
、また作業の保安上の問題からも荷物の揺れによる事故
を防ぐためにクレーンの作業はゆっくりと行われており
作業効率も良くなかった。本発明は上記課題に留意し、
自動的に荷物の藩れを防ぐことのできるクレーン制御装
置を提供しようとするものである。
るのはクレーンの運転者の高度な孜術と勘が必要であり
、また作業の保安上の問題からも荷物の揺れによる事故
を防ぐためにクレーンの作業はゆっくりと行われており
作業効率も良くなかった。本発明は上記課題に留意し、
自動的に荷物の藩れを防ぐことのできるクレーン制御装
置を提供しようとするものである。
課題を解決するだめの手段
上記目的を達成するために本発明は、クレーンのブーム
の先端に取付けられ、つりさげられたワイヤの揺れを検
出する可動アームを設け、その可動アームに角速度セン
サを設置し、そのワイヤの揺れに基づいた角速度センサ
の出力をデジタル信号に変換するム/Dコンバータと、
そのデジタル信号に基ついてブームの起伏制御装置と旋
回制御装置を制御し、ワイヤの揺れを停止させる制御を
行う制御手段を有するものである。
の先端に取付けられ、つりさげられたワイヤの揺れを検
出する可動アームを設け、その可動アームに角速度セン
サを設置し、そのワイヤの揺れに基づいた角速度センサ
の出力をデジタル信号に変換するム/Dコンバータと、
そのデジタル信号に基ついてブームの起伏制御装置と旋
回制御装置を制御し、ワイヤの揺れを停止させる制御を
行う制御手段を有するものである。
作用
上記構成の本発明のクレーン制御装置はクレーンのブー
ムの先端に取りつけられた可動アームは吊下げワイヤの
揺れを機械的に検出するもので、この可動アームに内蔵
された角速度センサはさらにこれをワイヤの揺れの電気
信号として変換する。
ムの先端に取りつけられた可動アームは吊下げワイヤの
揺れを機械的に検出するもので、この可動アームに内蔵
された角速度センサはさらにこれをワイヤの揺れの電気
信号として変換する。
この電気信号はA/Dコンバータでデジタル信号に変換
され制御手段であるコントローラに出力する。このコン
トローラには吊下げワイヤの揺れ信号から吊下げている
荷物の重、LL−位置までの長さと揺れの量を計算しブ
ームを左右に旋回するか、フ=ムの起伏馬度を揺れに応
じて変化させることにより揺れを瞬間に停止する手段を
有する。この制御により荷物の揺れ、すなわちワイヤの
揺れを自動的lて停止させることができる。
され制御手段であるコントローラに出力する。このコン
トローラには吊下げワイヤの揺れ信号から吊下げている
荷物の重、LL−位置までの長さと揺れの量を計算しブ
ームを左右に旋回するか、フ=ムの起伏馬度を揺れに応
じて変化させることにより揺れを瞬間に停止する手段を
有する。この制御により荷物の揺れ、すなわちワイヤの
揺れを自動的lて停止させることができる。
実施例
以下本発明の一実施例を添付図面を用いて説明する。
まず使用している角速度センサである音叉構造振動型角
速度センサについて第6図〜第7図を用いて説明する。
速度センサについて第6図〜第7図を用いて説明する。
角速度センナは第5図に示すような構造であり、主に4
つの圧電バイモルフからなる。駆動素子 モニター素子
、第1および第2の検知素子で構成され駆動素子101
と第1の検知素子103を第1の接合部材である接合部
105で直交接合した第1の振動ユニット109と、モ
ニター素子102と第2の検知素子104を接合部10
6と同形状の屡合部106で直交接合した第2の振動ユ
ニット110とを第2の接合部材である連結板1o了で
連結し、この連結板107を支持棒108で一点支持し
た音叉構造となっている。
つの圧電バイモルフからなる。駆動素子 モニター素子
、第1および第2の検知素子で構成され駆動素子101
と第1の検知素子103を第1の接合部材である接合部
105で直交接合した第1の振動ユニット109と、モ
ニター素子102と第2の検知素子104を接合部10
6と同形状の屡合部106で直交接合した第2の振動ユ
ニット110とを第2の接合部材である連結板1o了で
連結し、この連結板107を支持棒108で一点支持し
た音叉構造となっている。
駆動素子101に正弦波電圧信号を与えると、逆圧電効
果により第1の振動ユニッ)109が振動を始め、音叉
振動により第2の振動ユニット110も振動を開始する
。したがってモニター素子102の圧電効果によって素
子表面に発生する電荷は駆動素子101へ印加している
正弦波電圧信号に比例する。このモニター素子102に
発生する電荷を検出し、これが一定振幅になるように駆
動素子101へ印加する正弦波電圧信号をコントロール
することにより安定した音叉振動を得ることができる。
果により第1の振動ユニッ)109が振動を始め、音叉
振動により第2の振動ユニット110も振動を開始する
。したがってモニター素子102の圧電効果によって素
子表面に発生する電荷は駆動素子101へ印加している
正弦波電圧信号に比例する。このモニター素子102に
発生する電荷を検出し、これが一定振幅になるように駆
動素子101へ印加する正弦波電圧信号をコントロール
することにより安定した音叉振動を得ることができる。
なお、モニター素子102は、定振幅制御が不要な場合
は第2の駆動素子として1駆動される。このセンサが角
速度に比例した出力を発生させるメカニズムを第6図お
よび第7図を用いて説明する。
は第2の駆動素子として1駆動される。このセンサが角
速度に比例した出力を発生させるメカニズムを第6図お
よび第7図を用いて説明する。
第6図は第7図に示した角速度センサを上からみたもの
で、速度υで振動している検知素子103に角速度ωの
回転が加わると、検知素子103には「コリオリの力」
が生じる。この「コリオリの力」は速度υに垂直で大き
さは2mυωである(mは検知素子の先端の等価質量で
ある)。検知素子103は音叉振動をしているので、あ
る時点で検知素子103が速度υで振動しているとすれ
ば、検知素子104は速度−υで振動しており「コリオ
リの力」は−2mυωである。よって検知素子103
、104は第7図のように互いに「コリオリの力」が働
く方向に変形し、素子表面には圧電効果によって電荷が
生じる。ここでυは音叉振動によって生じる運動であり
、音叉振動がυ=a−81nωot a:音叉振動の振幅 ω。:音叉振動の周期 であるとすれば、「コリオリの力」は F=a・ω S1nωot となり、角速度ωおよび音叉振幅aに比例しており、検
知素子103,104を面方向に変形させる力となる。
で、速度υで振動している検知素子103に角速度ωの
回転が加わると、検知素子103には「コリオリの力」
が生じる。この「コリオリの力」は速度υに垂直で大き
さは2mυωである(mは検知素子の先端の等価質量で
ある)。検知素子103は音叉振動をしているので、あ
る時点で検知素子103が速度υで振動しているとすれ
ば、検知素子104は速度−υで振動しており「コリオ
リの力」は−2mυωである。よって検知素子103
、104は第7図のように互いに「コリオリの力」が働
く方向に変形し、素子表面には圧電効果によって電荷が
生じる。ここでυは音叉振動によって生じる運動であり
、音叉振動がυ=a−81nωot a:音叉振動の振幅 ω。:音叉振動の周期 であるとすれば、「コリオリの力」は F=a・ω S1nωot となり、角速度ωおよび音叉振幅aに比例しており、検
知素子103,104を面方向に変形させる力となる。
したがって検知素子103,104の表面電荷量Qは
Q oc & ・ω・S工n (11(3tとなり音叉
振幅aが一定にコントロールされているとすれば、 Qcx:ω・S1nω。t となり検知素子103 、104に発生する表面電荷量
Qは角速度ωに比例した出力として得られ、この信号を
ωotで同期構成すれば角速度ωに比例した直流信号が
得られる。なお、このセンサに角速度以外の並進運動を
与えても検知素子103と検知素子104の2つの素子
表面には同極性の電荷が生ずるため、直流信号に変換時
、互に打ち消しあって出力は呂ないようになっている。
振幅aが一定にコントロールされているとすれば、 Qcx:ω・S1nω。t となり検知素子103 、104に発生する表面電荷量
Qは角速度ωに比例した出力として得られ、この信号を
ωotで同期構成すれば角速度ωに比例した直流信号が
得られる。なお、このセンサに角速度以外の並進運動を
与えても検知素子103と検知素子104の2つの素子
表面には同極性の電荷が生ずるため、直流信号に変換時
、互に打ち消しあって出力は呂ないようになっている。
以上、圧電バイモルフ素子で説明したが、一般の圧電素
子でも同様の轡能を有することは言うまでもない。
子でも同様の轡能を有することは言うまでもない。
第1図は本発明の上記角速度センサを用いた一実施例で
あり、第1図に示すように角速度センサ4はX軸方向の
ワイヤの揺れを電気信号として検出する。角速度センサ
6はY軸方向のワイヤの揺れを電気信号として検出する
。この電気信号を各各のA /’ Dコンバータ6でデ
ジタル信号に変換し、コントローラ7はこのデジタル信
号から荷物の揺れ量を計算し、揺れを止めるのに必要な
ブームの運動量を算出する制御手段である。アクチュエ
−58,9’dクレーンのブームの起伏制御装置と、旋
回制御装置のブーム移動のだめのアクチュエータ部を示
している。なお10はこの自動揺れ止め51両の0N1
0FFスイツチである。
あり、第1図に示すように角速度センサ4はX軸方向の
ワイヤの揺れを電気信号として検出する。角速度センサ
6はY軸方向のワイヤの揺れを電気信号として検出する
。この電気信号を各各のA /’ Dコンバータ6でデ
ジタル信号に変換し、コントローラ7はこのデジタル信
号から荷物の揺れ量を計算し、揺れを止めるのに必要な
ブームの運動量を算出する制御手段である。アクチュエ
−58,9’dクレーンのブームの起伏制御装置と、旋
回制御装置のブーム移動のだめのアクチュエータ部を示
している。なお10はこの自動揺れ止め51両の0N1
0FFスイツチである。
角速度センサ4は第4図に示すクレーンのブーム2の先
端に設けられた可動アーム3に内蔵され。
端に設けられた可動アーム3に内蔵され。
荷物1の揺れを検出している。
つぎに、これらの各構咬要素の互いの関連動作を第2図
〜第4図で説明する。第4図に示すブーム2の先端まで
の長さを第2図では球座標のrの長さの直線として示し
ている。
〜第4図で説明する。第4図に示すブーム2の先端まで
の長さを第2図では球座標のrの長さの直線として示し
ている。
図ンこ示すように荷物1を吊り下げたブーム2の動きは
ブーム2の旋回角度をα、ブーム2の起伏角度をβ、ブ
ームの先端までの長さをrとすると、ブームの先端の位
置は第2図に示すように球座標上を移動すると考えるこ
とができる。第3図は第2図を真上から見た図で今、荷
物1を吊り下げたブーム2が旋回し初期位置からα1だ
け旋回して止ったとすると、荷物1の揺れのベクトルは
旋回方向でのベクトルv1と旋回による向心力によって
生じるベクトルマ2に分解でき、荷物1は楕円運動をす
る。マ1がX方向とすると角速度センサ4はvlを検出
し、角速度センサ5はv2を検出することができる。今
仮りに72だけに注目するとして、第4図において荷物
1の振れの運動方程式は g:重力加速度 l:ブーム先端から荷物の重心までの距離11時間 V:荷物のゆれ最大速度 θ:吊り下げワイヤの揺れ角 となる。これは単振子の運動であり何らかの外力が加わ
らない限り無限にこの振動をくり返す。
ブーム2の旋回角度をα、ブーム2の起伏角度をβ、ブ
ームの先端までの長さをrとすると、ブームの先端の位
置は第2図に示すように球座標上を移動すると考えるこ
とができる。第3図は第2図を真上から見た図で今、荷
物1を吊り下げたブーム2が旋回し初期位置からα1だ
け旋回して止ったとすると、荷物1の揺れのベクトルは
旋回方向でのベクトルv1と旋回による向心力によって
生じるベクトルマ2に分解でき、荷物1は楕円運動をす
る。マ1がX方向とすると角速度センサ4はvlを検出
し、角速度センサ5はv2を検出することができる。今
仮りに72だけに注目するとして、第4図において荷物
1の振れの運動方程式は g:重力加速度 l:ブーム先端から荷物の重心までの距離11時間 V:荷物のゆれ最大速度 θ:吊り下げワイヤの揺れ角 となる。これは単振子の運動であり何らかの外力が加わ
らない限り無限にこの振動をくり返す。
仮りにlが10mとするとTは6秒である。
角速度センサの信号からTを求めれば荷物1の重心まで
の距離は、 4π2T2 1− ・・・・・(3
)で求められる。最大振れ角速θ、はブーム先端の移動
速度Vに比例し、 θ、−V/石 ・・・・(4)
であるが、単振子の理論から角速度が最大になるのは重
心が真下に来たとき、すなわちθ=0のときであるから
角速度センサ信号の最大値vI!l を読み取れば重
心が真下に来たときの荷物1の速度Vは、 で求まる。以上のように角速度センサの信号により荷物
の揺れの大きさ1周期、吊り下げワイヤの長さ(ブーム
先端から荷物の1屯・までの距離)が求まる。
の距離は、 4π2T2 1− ・・・・・(3
)で求められる。最大振れ角速θ、はブーム先端の移動
速度Vに比例し、 θ、−V/石 ・・・・(4)
であるが、単振子の理論から角速度が最大になるのは重
心が真下に来たとき、すなわちθ=0のときであるから
角速度センサ信号の最大値vI!l を読み取れば重
心が真下に来たときの荷物1の速度Vは、 で求まる。以上のように角速度センサの信号により荷物
の揺れの大きさ1周期、吊り下げワイヤの長さ(ブーム
先端から荷物の1屯・までの距離)が求まる。
コントローラ7はこのデータから荷物が単振子の運動に
よって受ける加速変を打ち消すたけの運動をブーム先端
を微動することによって発生させ荷物の揺れを止めるべ
きタイミングと運動量を算出し、アクチュエータ8.9
を駆動し、クレーンのブーム2の起伏装置か、旋回装置
を、駆動し、荷物の揺れを止める。
よって受ける加速変を打ち消すたけの運動をブーム先端
を微動することによって発生させ荷物の揺れを止めるべ
きタイミングと運動量を算出し、アクチュエータ8.9
を駆動し、クレーンのブーム2の起伏装置か、旋回装置
を、駆動し、荷物の揺れを止める。
なお、角速度センサに振動型角速度センサを用いたが、
同様の機能を有する他方式の角速度センサであっても同
効果を得ることは、言うまでもない。
同様の機能を有する他方式の角速度センサであっても同
効果を得ることは、言うまでもない。
発明の効果
以上の説明から明らかなように本発明によればつぎのよ
うな効果が得られる。
うな効果が得られる。
(1)荷物の揺れを瞬時に止めることができる。
(2> (1)の効果によって従来クレーン運転者の
高度な技術と熟練を必要としていたものが不要となる。
高度な技術と熟練を必要としていたものが不要となる。
(3)荷物の揺れによる事故が防げ安全な作業ができる
。
。
(4) (1)の効果により荷物の移動スピードを上
げ作業時間を短縮できる。
げ作業時間を短縮できる。
第1図は本発明の一実施例のクレーン制御装置のブロッ
ク図、第2図は球座標に示したクレーン第5図は音叉構
造振動型角速度センサの斜視図、第6図および第7図は
同動作説明図、第8図は従来のクレーン制御方法を示す
側面図である。 1 ・・・荷物、2・・・・・・ブーム、3・・・・・
可動アーム4.5 ・・角速度センサ、6・・・A/
Dコンバータ、7・・・−・・コントローラ(制御手段
)、8,9・・′・アクチュエータ、1o・・・・・・
スイッチ。
ク図、第2図は球座標に示したクレーン第5図は音叉構
造振動型角速度センサの斜視図、第6図および第7図は
同動作説明図、第8図は従来のクレーン制御方法を示す
側面図である。 1 ・・・荷物、2・・・・・・ブーム、3・・・・・
可動アーム4.5 ・・角速度センサ、6・・・A/
Dコンバータ、7・・・−・・コントローラ(制御手段
)、8,9・・′・アクチュエータ、1o・・・・・・
スイッチ。
Claims (2)
- (1)クレーンのブームの先端に取付けられつりさげワ
イヤの揺れを検出する可動アームと、前記可動アームに
内蔵された角速度センサと、前記角速度センサの出力信
号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータと、前記
ブームの旋回を制御する旋回制御装置と、前記ブームの
起伏を制御する起伏制御装置とを具備し、前記可動アー
ムに内蔵された前記角速度センサの出力信号を前記A/
Dコンバータでデジタル信号に変換し、前記旋回制御装
置および前記起伏制御装置を前記デジタル信号で制御し
、前記ワイヤの揺れを瞬時に停止させる制御手段を有す
るクレーン制御装置。 - (2)角速度センサが、駆動用圧電素子と、検知用圧電
素子と、前記駆動用圧電素子と前記検知用圧電素子とを
振動方向が直交するように積み上げ接合する第1の接合
部材と、前記接合された素子の一対を音叉構造に接合す
る第2の接合部材とを具備したものである請求項1記載
のクレーン制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018345A JP2682179B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | クレーン制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018345A JP2682179B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | クレーン制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03223093A true JPH03223093A (ja) | 1991-10-02 |
JP2682179B2 JP2682179B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=11969073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018345A Expired - Lifetime JP2682179B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | クレーン制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2682179B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013111665A (ja) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Seiko Epson Corp | 水平多関節ロボット |
JP2017056558A (ja) * | 2017-01-06 | 2017-03-23 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット |
US10399222B2 (en) | 2012-08-31 | 2019-09-03 | Seiko Epson Corporation | Robot |
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JPS62157186A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-13 | 株式会社安川電機 | 振れ止め制御方式 |
JPS62244892A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-26 | 川崎重工業株式会社 | 吊荷の振れ角検出方法 |
-
1990
- 1990-01-29 JP JP2018345A patent/JP2682179B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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Also Published As
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