JPH06506655A - クレーン制御方法 - 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】 クレーン制御方法 本発明はクレーン、例えば天井走行うレーン及びその類似装置を制御する方法に 関するものであり、クレーン操縦者がクレーン制御系からクレーン操縦手段に制 御シーケンスとして速度要求を入力し、操縦者が人力した速度要求が制御系内で 読み出される制ｊ１方法に関するものである。

一般に、クレーンは床や地面に沿って荷物を輸送できないような状況下で荷物を 取り汲うのに使用され、例えば港湾、工場、荷役場等で用いられている。

間ループ制御を基礎としたクレーンすなわちフィードバックがないクレーンの構 造およびその制御方法の原理は数学的振子（＋ｇａｔｈｅ＊ａｔｉｃａｌ　ｐｅ ｎｄｕｌｕｍ）の振動時間をクレーンから吊り下げられた荷重の重心および高さ を基にして計算するという原理である。この数学的振子を基本とした制御方法は 比較的間車であり、実用的な解決策として有用である。

クレーンの制御Ｂ時や荷重移動時に荷重の揺れ（振動）が起ると、クレーンの使 用性および操作性が妨害されるので、揺れは好ましくない。こうした荷重の振れ を最小にするために加速シーケンスまたは減速シーケンスを用いながらクレーン から吊り下げられた荷重を移動させることは既に公知である。例えばフィンラン ド国特許第４４，０３６号に開示の荷重の振動を最小にする装置では、振動時間 が半分経過した後に制御シーケンスの加速度が変わるように、対応する加速度を 変化させている。

こうした従来法の問題点は、各瞬間の同しような制御′ｎシーケンスの断片を加 算する操作を絶えず実行しなければならない点と、前段の制御シーケンスが終了 した後でないと次の制御シーケンスが開始できない点にある。事実、クレーンの 最も一１的な制ｉ１運動で制御シーケンスの実行に約４〜１０秒かかるため、公 知の解決法はクレーンの操縦者を有効に補助（アシスト）することはできなかっ た。

本発明の目的は、従来法の欠点を無くした制御方法を捷供することにある。

本発明方法は、速度要求値（νｅｌｏｃｉｔ、ｙ　ｒｅｑｕｅｓｔ）を前回の速 度要求値と比較し、速度要求値が変化している場合には、対応する速度変化用の 加速シーケンスを与え、その加速シーケンスを記憶し、その後／または速度要求 の変化がない場合には、記憶された各加速シーケンスで決まる速度変化を所定時 点で加算し、その合計を前回の速度要求値に加算し、その合計値を新しい速度要 求値とし、クレーンの駆動手段の新しい制御命令／速度要求値としてこの新しい 速度要求値をセントする点に特徴がある。

本発明は、上記方法で各制御シーケンスを加算して加速後の荷重の揺れ（振動） を無くすことによってクレーン制御系の特性を改良するという考えに基づいてい る。

本発明のクレーン制御方法で得られる利点の中で最も重要な利点はクレーン操縦 者を補助する制御系の特性が改善される点にある。本発明方法を用いると、加速 による目的とする所望最終速度を任意の瞬間に（加速シーケンス中でも減速シー ケンス中でも）自由に変更して、望ましくない荷重の後振れ無しに新しい所望の 最終速度にすることができる。また、種々の理由で制御系から送られた誤った制 御命令によってクレーンが誤った新しい最終速度で加速されるような事態が実際 に起り得るが、本発明方法を用いると、クレーン使用時のこうしたＡ　ｅｈ作命 令を無くずこともできる。

以下、ｆｆ１（１図面を０１して本発明の詳細な説明する。

図１は天井走行うレーンの概念図であり、図２は制ｍシーケンスの役目をする速 度シーケンスを示す図であり、 図３は本発明方法のフローチャートであり、図４は本発明の好ましい実施例の実 行テーブルの図であり、図５は各加速シーケンスを加算して得られる合計の速度 シーケンスを示す図であり、 図６図は加減速シーケンスを加算して得られる合計の速度シーケンスを示す図で ある。

図Ｉでは、天井走行うレーン２の架橋ビーム３に沿ってクレーンのトロリー１が 移動できるようになっている。架橋ビーム３はその両端に設けられた端部ビーム ４．５に対しても移動できるようになっている。天井走１チクレーン２のトロリ ー１から吊り下げられたケーブル、ロープ、その他の吊り下げ手段６の端部には フック７等が取付けられており、荷重８は持ち上げベルト７ａを用いて）、り７ に引っｔｉｔけられている。荷重８の持ち上げ高さＩｉ　はフ、り７の位置から 計算した高さとする。この荷重８の持ち上げ高さ１１は各持ち上げ高さ１１に特 有な振動時間Ｔに対応して変化（ｉ＝Ｉ、２、・・・）する、系の振動時間Ｔは 下記の代（１）でめられる：Ｔ＝２π（Ｎ　／ｇ）”’　（１） （ここで、ｇは重力加速度） クレーン２はクレーン制御系１３によって種々の制御シーケンスで制御される。

第２図は制御ｎシーケンスの１つを示しており、この図には時１Ｓ７１ｔの関数 である速度シーケンスｖ（ｔ）を表す制御シーケンスＩＯが示しである。この制 御ｎシーケンスｌＯはトロリー１の駆動手段１１と、トロリー１を支持する架橋 ビーム３の駆動手段１２とを制（ｎする。各駆動手段１１．１２は例えば電気モ ータにすることができる。

第３図はクレーン２、例えば天井走行うレーン、多４１！ｌ能クレーン、揺動式 クレーンおよびその類似装置、例えば複数のクレーンを制御する装置を制御する 本発明方法を説明するだめのフローチャートである。このフローチャートでは、 荷Ｍ８をｆ多動させるクレーン２の操縦者は、クレーンの制御系１３から制御シ ーケンス１０として速度要求値Ｖｒｅｆをクレーンの駆動手段Ｉｔ、１２へ送る 。操縦者から制御系Ｉ３を介して各駆動手段１１．１２へ送られたこの速度要求 値Ｖ　ｒｅｆは制？ｎ系１３に誘う込まれた後、最新の速度要求値Ｖｒｅ４　と 最後の速度要求値とが比較され、速度要求値が変化している場合には、速度変化 に対応した加速シーケンスにされ、この加速シーケンスが記憶（例えば制ｊｎ系 １３内の実行テーブル等に記憶）される。

第４図は記憶された加速シーケンスａ　（ｔ）ｓ−ｔと、これらの加速シーケン スを加算した合計加速シーケンスΣａ（【）とを示している。この第４図では荷 重の振動時間Ｔは９秒間である。クレーン２の駆動手段１１．１２へ送られる速 度要求値ＶｒＪ　２の大きさは合計加速シーケンスΣａ（ｔ）で決まる。速度要 求値が同し場合は、第３図に従って、記憶された加速シーケンスａ（ｔ）によっ て決まる速度変化が所定時点で加算され、こうして加算された速度変化の合計値 ｄＶが前回の速度要求値Ｖｒｅｆに加算され、その結果得られる合計値を新しい 速度要求Ｖｒｅｒ　２とし、この速度要求値Ｖｒｅｒ　２がクレーンの駆動手段 １１．１２の役目をするモータ等の手段に対する新しい制（ｎ命令／速度要求値 としてセットされる。この速度要求値Ｖｒｅｆ　２はトロリー１を移動させる駆 動手段１１、トロリーｌを運ぶ架橋ビーム３を移動させる駆動手段１２またはこ れら２つの駆動手段を制御ｎする命令としてセットされ、これらのどれを制御′ ｎするかはクレーン２のｔｆｆｉ１者が制ｆｉｌ系１３に人力した制御命令の種 類によって変わる。

本発明の好ましい１実施例では、加速ソーケンスａ（Ｌ）が第４回に示す状態で 実行テーブル１４に記憶される。すなわち、検出された速度変化に対応する各加 速シーケンスａ　（ｔ）ｓ−１すなわち複数の加速シーケンスが実行テーブル１ ４に記１ｔされる。記憶された各加速シーケンスａ（Ｌ）で決まる速度変化は所 定時点で加算される。この所定時点しての速度変化の合計値がｄＶである。

本発明の好ましいｌ実施例では、新しい速度要求値Ｖｒｅｆ　２が与えられた直 後に、この新しい速度要求値Ｖｒｅｒ　２が新しい速度命令としてクレーンの駆 動手段１１．１２にセントされる。すなわち、制ｔｎｙｗｔ３は前回の速度要求 Ｖｒｅｆによる制御シーケンスが終了する前にクレーン２に新しい速度要求Ｖｒ ｅｆ　２を与える。

第５図は２つの加速シーケンスａ（Ｌ）＋　とａ（Ｌ）ｔ　とを加算した合Ａｔ （ＩΣａ（ｔ）を示している。第５図には各加速シーケンスで決まる速度シーケ ンス■（【）も表わされており、第５図では２つの速度勾配Ｖ１およびｖ２で荷 重が加速される状態を示している。すなわち、１＝０の時にクレーン操１者は速 度勾配ｖｌに従って速度要求値Ｖｒｅｆ　となるような速度を与え、Ｌ＝３秒の 時にクレーン操縦者が速度要求を２倍にして速度勾配Ｖ２に沿って処理したと理 解できる０両方の速度変化は頻（以した一定の加速パルスａ（ｔ）＋−ｚで実行 される。数学的振子の振動時間はＴ＝９秒である。【−９秒時に加速パルスすな わち加速シーケンスａ（Ｌ）＋が終了した時には、加速パルスすなわち加速シー ケンスａ（ＬＬが終了するまで速度勾配ｖ１で処理を再び続行する。第５図は速 度要求値Ｖｒｅｆ　２が元の速度要求（直Ｖｒｅｒ　と速度変化の合計ｄＶとで 与えられることも示している。この加速法によって荷重を振動させずに目標の速 度Ｖｒｅｆ　２が達成され、前回の制御シーケンスが終了するのを待つ必要もな い。

第６図は互いに逆な２つの加速シーケンスａ（ｔ）ｔとａ（ｔ）ａとを加算して 得られる合計の加速シーケンスΣａ　（ｔ）を示している。第６図には各加速シ ーケンスａ（（）で決まる速度シーケンスｖ（ｔ）　も示しである。この速度シ ーケンスｖ（ｔ）は、１＝０の時にクレーン操縦者が速度勾配ｖ３に従った速度 要求値が得られるように速度を与え、【−４秒時にクレーン操縦者が目標の速度 をＶ（ｔ）＝Ｏに変えた（すなわち、操縦者はクレーンを停止させようとした） と理解できる。前記の実施例と同様に、この場合の両方の速度変化も類似した一 定の加速パルスａ　（ｔ）ト４で実行される。数学的振子の振動時間はＴ＝９秒 である。

この加速法を用いれば、荷重を振動させずに目的速度Ｏにすることができ、前回 の制御ｎシーケンスの終了を待つ必要もない。

上記の説明から理解できるように「加速Ｊという用語は正負両方の加速すなわち いわゆる加速とその反対の作用である減速とを意味している。

第３図のフローチャートで表された方法を実行するには、制御系１３が制御Ｂ命 令の入力手段と、制御ｎ命令の読み込み手段と、新しい制御ｎ命令と前回の制御 ｎ命令とを比較する手段と、加速シ−ケンスを与える手段と、各加速シーケンス を記憶するための実行テーブル等の手段と、各加速シーケンスを加算する手段と 、新しい制御Ｂ命令を出し、それをクレーンに与える手段とを有している必要が ある。実際の装置（図示せず）のフローチャートは基本的に第３図のフローチャ ート構造と同しであり、本発明方法は例えばプログラム可能な論理で実行するこ とができる。

以上、本発明を図示した実施例を参照して説明したが、本発明は上記実施例に限 定されるものではなく、請求の範囲に定義の本発明の範囲を逸脱しない限り種り 変更できるとういことは理解できよう。

国際調査報告　− 国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、　ＭＲ，ＳＮ、　 ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ３， ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、　ＭＧ、　Ｍ Ｎ、　ＭＷ、　ＮＬ、　ＮＯ，ＰＬ、ＲＯ、ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、　ＵＳ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．クレーン（２）の操縦者がクレーン（２）の制御系（１３）からクレーンの 駆動手段（１１，１２）に制御シーケンス（１０）として速度要求値（Ｖｒｅｆ ）を与え、操縦者が与えたこの速度要求値（Ｖｒｅｆ）は制御系（１３）に読み 込まれる、クレーン、例えば天井走行クレーン（２）またはその制御に用いられ る類似装置の制御方法において、 （Ａ）速度要求値（Ｖｒｅｆ）を前回の速度要求と比較し、速度要求値が変化し ている場合には、対応する速度変化用の加速シーケンスａ（ｔ）を与え、この加 速シーケンスａ（ｔ）を記憶し、その後／または速度要求値が変化していない場 合には、（Ｂ）記憶された各加速シーケンスａ（ｔ）で決まる速度変化を所定時 点で加算し、その合計値（ｄＶ）を前回の速度要求値（Ｖｒｅｆ）に加算し、そ の結果得られた合計値を新しい速度要求値（Ｖｒｅｆ２）とし、この速度要求値 （Ｖｒｅｆ２）をクレーンの駆動手段（１１，１２）の新しい制御命令／速度要 求値としてセットする ことを特徴とする方法。
2. ２．各加速シーケンスａ（ｔ）を実行テーブル（１４）または類似のものに記憶 し、各加速シーケンスで決定まる速度変化もこの実行テーブル（１４）で加算す ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．制御系（１３）が前回の速度要求値（Ｖｒｅｆ）の制御シーケンスが終了す る前にクレーン（２）の駆動手段（１１，１２）に新しい速度要求値（Ｖｒｅｆ ２）を与えることによって、新しい速度要求値（Ｖｒｅｆ２）が与えられるたほ ぼ直後にこの新しい速度要求値（Ｖｒｅｆ２）が新しい速度命令としてクレーン の駆動手段（１１，１２）にセットされることを特徴とする請求項１に記載の方 法。