JPS5912085A - Method of controlling center rest of hung load of crane - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクレーン吊り荷の振れ止め制御方法に係り、特
に、ロープ懸垂式天井走行−クレーンに適用するに好適
なりレーン吊り荷の撮れ止め制御方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling a crane to prevent a load from swinging, and more particularly to a method for controlling a load to be suspended from a lane, which is suitable for application to a rope-suspended overhead traveling crane.

従来よりロープ懸水式の天井走行うレーンに適用される
吊り荷の振れ止め制御方法は大別して次の２種類がある
。Conventionally, there are two types of methods for controlling the sway of suspended loads that have been applied to rope-suspended overhead lanes:

（１）振れ角を制御系にフィードバックする方法。(1) A method of feeding back the deflection angle to the control system.

（２）撮れが無くなるような加減速パターンを予め求め
ておき、これをプログラム制御する（なお、加減速度を
コントロールすることにより搗れを無くせることは周知
の事実である。） （１）の方法は第１図に示すよう友制御ブロック構成に
より実現されるもので、各定数の定義は第２図に示す如
く、基準位置よりｄの位置にあるクラブ１は長さｔのロ
ープ２によって吊り荷３を吊下しながら移動している。(2) Find in advance an acceleration/deceleration pattern that eliminates blurring, and program-control this pattern. (It is a well-known fact that blurring can be eliminated by controlling acceleration/deceleration.) The method is realized by a friend control block configuration as shown in Fig. 1, and the definition of each constant is as shown in Fig. 2. A club 1 at a position d from the reference position is suspended by a rope 2 of length t. It is moving while suspending load 3.

矢印方向に移動するクラブ１がｄの距離にあるとき、吊
り荷３は慣性のためにＸの距離にあり、ロープ２は垂下
位置に対しθの角度をもって吊下され、Ｘ、　　の距離
を搬送する。この場合の制御は、搬送距離Ｘ０　　を指
令値として加算器４を介し比例要素５に印加する。比例
要素５による入力信号の大きさに比例した出力信号は、
加算器６を介し一次遅れ要素７に印加しクラブ位置ｄに
相当する信号を得る。ついで−次遅れ要素７の出力は、
２次遅れ要素８に送出され、ここで振れ角θに相当する
信号が得られる。さらに振れ角θに対しロープ長さｔを
演算要素９によって加味し加算器１０に出力する。加算
器１０には一次遅れ要素７の出力がフィードフォワード
信号として加算され、この加算器１０の出力信号が吊り
荷の位置ｘに相当したものとなる。以上の制御系には実
際の動特性を加味するためにフィードバック系が設けら
れる。即ち、加算器４にフィードバックされる加算器１
０の出力信号の系、−次遅れ要素７の出力と加算器１０
の出力とを加算器１１で加算した結果を１／ｌの伝達関
数１２を介し比例要素１３によってフィードバックゲイ
ンを調節し加算器６に出力する系である。なお、ロープ
長さｔが一定である場合には、図示の点線ルートのフィ
ードバック系が加えられる。When the club 1 moving in the direction of the arrow is at a distance d, the suspended load 3 is at a distance do. In this case, control is performed by applying the transport distance X0 as a command value to the proportional element 5 via the adder 4. The output signal proportional to the magnitude of the input signal by the proportional element 5 is
The signal is applied to the first-order delay element 7 via the adder 6 to obtain a signal corresponding to the club position d. Then, the output of the second lag element 7 is
The signal is sent to the second-order delay element 8, where a signal corresponding to the deflection angle θ is obtained. Further, the rope length t is added to the deflection angle θ by the calculation element 9 and outputted to the adder 10. The output of the first-order delay element 7 is added to the adder 10 as a feedforward signal, and the output signal of the adder 10 corresponds to the position x of the suspended load. The above control system is provided with a feedback system in order to take actual dynamic characteristics into account. That is, adder 1 fed back to adder 4
0 output signal system, -order delay element 7 output and adder 10
This is a system in which the result obtained by adding the outputs of 1 and 2 in an adder 11 is outputted to an adder 6 through a 1/l transfer function 12, the feedback gain is adjusted by a proportional element 13, and the result is output to an adder 6. Note that when the rope length t is constant, a feedback system along the dotted line route shown in the figure is added.

次に、（２）の方法は、第３図に示すような制御ブロッ
ク構成により実現されるもので、移動距離Ｘ。Next, method (2) is realized by a control block configuration as shown in FIG.

は設定値としてプログラム発生器１５に印加され、加減
速パターンに従った制御指令が加算器１６を介し速度制
御回路１７に出力する。速度制御回路１７は移動距離ｘ
０　に応じてクラブを移動させるだめの速度指令をクレ
ーンシステム１８に送出する。クレーンシステム１８は
速一度指令に基づいてクラブの駆動制御を実行するもの
で、積分要素１９を介し移動位置を出力すると共に、出
力信号を加算器１６にフィードバックし、さらにロープ
長ｌに対応した信号をプログラム発生器１５に送出する
。洩た、プログラム発生器１５には積分要素１９の出力
が、横走行ならびに巻−ヒげ開始タイミングの確定のだ
めに入力される。is applied to the program generator 15 as a set value, and a control command according to the acceleration/deceleration pattern is output to the speed control circuit 17 via the adder 16. The speed control circuit 17 moves distance x
A speed command for moving the club is sent to the crane system 18 in accordance with the speed. The crane system 18 executes drive control of the club based on the speed command, outputs the movement position via the integral element 19, feeds back the output signal to the adder 16, and further outputs a signal corresponding to the rope length l. is sent to the program generator 15. The output of the integral element 19 is input to the program generator 15 for determining the lateral travel and curling start timing.

ところで、振れ止め制御を行なうに際し必要不可決な条
件は、吊り荷の振れ止めを確実に行ない、且つ目的地ま
での所要時間（サイクルタイム）を最短にすることであ
る。しかし、前記（１）の方法を用いた場合には、常に
振れ角θをフィードバックする構成であるため、撮れ角
θが許容値以上になるとクラブに設けられている駆動用
モータを常に減速する方向に制御するため、目的地にお
ける吊り荷の振れ止め精度は高いものの、サイクルタイ
ムが著るしく長くなり、物流システムが成立しなくなる
欠点がある。By the way, the essential conditions for carrying out steady rest control are to ensure that the suspended load is kept steady and to minimize the time required to reach the destination (cycle time). However, when method (1) is used, the swing angle θ is always fed back, so when the angle of view θ exceeds the allowable value, the drive motor installed in the club is always decelerated. Although this control is highly accurate in keeping the suspended load steady at the destination, the cycle time becomes significantly longer, making it impossible to establish a logistics system.

壕だ、前記（２）の方法は、近年著るしく研究が進んで
おり、ポンドリヤギンの最大原理による最短時間制御等
を具体的に例示することができる。しかし、かかる方法
においては、サイクルタイムは短かくなるものの、荷を
吊る際の初期振れ、制御中の外乱、風等による外乱等の
種々の外乱に対する考慮がなされていないために、目的
地（ｘｏ　の位置）における振れ止め精度が悪く々る欠
点がある。The research on method (2) above has progressed significantly in recent years, and the shortest time control based on Pondryagin's maximum principle can be specifically exemplified. However, although this method shortens the cycle time, it does not take into consideration various external disturbances such as initial vibration when lifting the load, disturbance during control, disturbance due to wind, etc. The drawback is that the steady rest accuracy is poor at the position of

本発明の目的は、クラブの移動状態または各種外乱に基
づく吊り荷の撮れを防止し、上記した従来の欠点を解消
するクレーン吊り荷の振れ止め制御方法を提供するにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for controlling the steady rest of a crane suspended load, which prevents the suspended load from being photographed due to the moving state of the club or various disturbances, and eliminates the above-described conventional drawbacks.

本発明は、加減速時に最短時間制御パターンを用いると
共に、加速完了後の等速移動中に振れ角θおよび振れ角
速度δを演算し、この結果に基づいてモータ速度（即ち
、クラブ移動速度）を制御し振れ止めを無くするように
したものである。The present invention uses the shortest time control pattern during acceleration/deceleration, calculates the deflection angle θ and deflection angular velocity δ during constant velocity movement after completion of acceleration, and calculates the motor speed (i.e., club movement speed) based on these results. It is designed to be controlled and eliminate steady rests.

以下１本発明を図面に基づいて説明する。The present invention will be explained below based on the drawings.

第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ＣＤは最知時間プロ
グラム制御による速度パターン、加速度パターンおよび
外乱の有無による吊り荷の振れパターンを示すものであ
る。速度変化は第４図（ａ）のようにクラブの移動初期
及び終了時に段階的々変化を示し７、これに伴なって加
速度は第４図（ｂ）の如く速度変化領域でその増減に従
って方向が変化する。外乱の無い場合の吊シ荷の振れは
第４図（Ｃ）に示すように、加速中においてクラブの移
動方向と逆方向にθの角度をもって振れ、等速移動中は
振れが生じないものの減速段階で加速中の振れとは逆方
向に振れ、減速完了時点で振れは止まる。Figures 4 (a), (b), (C), and (CD) show the velocity pattern, acceleration pattern, and swing pattern of the suspended load depending on the presence or absence of disturbances under the best-time program control. As shown in Figure 4(a), there is a gradual change at the beginning and end of the club's movement7, and along with this, the direction of acceleration changes in accordance with the increase or decrease in the speed change area as shown in Figure 4(b).Disturbance As shown in Figure 4 (C), the swing of the suspended load in the absence of this swing is at an angle of θ in the direction opposite to the direction of movement of the club during acceleration, and while there is no swing during movement at a constant speed, there is a deceleration stage. The vibration will be in the opposite direction to the vibration during acceleration, and the vibration will stop when deceleration is complete.

しかし、第４図（ｄ）に示すように外乱がある場合、例
えば、吊り荷を吊った瞬間からの初期撮れ等が外乱とし
て生じると、この撮れは等速移動中の定常振れ、目的地
での残留振れとして残ることになり、振れが停止するま
で作業ができないために作業能率が低下する。この状況
を更に位相図に基づいて説明する。However, if there is a disturbance as shown in Fig. 4(d), for example, if the initial photograph from the moment the load is lifted occurs as a disturbance, this photograph may be due to steady shake during constant movement, or at the destination. This will remain as residual runout, and work efficiency will decrease because work cannot be done until the runout stops. This situation will be further explained based on a phase diagram.

第５図（ａ）、（ｂ）、　（Ｃ）は外乱の無いときと有
るときの振れの位相図である。加減速の無い場合の吊り
荀゛の振れの運動方程式は、角速度をす、撮れ角を（但
し、ω＝、ｔ７う７７である） で示され、振れ角θ＝０を中心として４辰幅値に比例し
２だ大きさの円を描く。しかし、加速度を変えた制御で
は加減速度αを考慮する必要があり、この場合の運動方
程式は、 相軌跡となり、外乱の無い場合は第５図（ａ）の如くと
なり、外乱の有る場合の初期振れに対しては第５図（ｈ
）、残留振れに対しては第５図（Ｃ）の如くとなる。図
中のｔｏ、ｔａ−ｔｆの各々は第４図に示す時間を意味
する。FIGS. 5(a), (b), and (C) are phase diagrams of runout when there is no disturbance and when there is disturbance. The equation of motion for the deflection of a suspended crane in the case of no acceleration or deceleration is expressed as follows: where the angular velocity is the angle of view, and the angle of view is (ω=,t777). Draw a circle whose size is 2 in proportion to the value. However, in control that changes the acceleration, it is necessary to consider the acceleration/deceleration α, and the equation of motion in this case becomes a phase locus, as shown in Figure 5 (a) when there is no disturbance, and the initial phase when there is a disturbance. Figure 5 (h
), and the residual runout is as shown in Fig. 5(C). Each of to and ta-tf in the figure means the time shown in FIG.

第５図に示す位相図および第（２）式より明なかな如く
、吊り荷の振れを無くするだめには、振れ角θと振れ角
速度すを検出すればよい。これらの検出は、例えばロー
プの傾きやバーチカルジャイロ等を用いて行なうことが
できる。この点に着目したのが本発明であり、θをクラ
ブの等速移動中に検知すると共にｂをｄθ／ｄｉの演算
により算出し、撮れを無くするようＫしたものである。As is clear from the phase diagram shown in FIG. 5 and equation (2), in order to eliminate the swing of the suspended load, it is sufficient to detect the swing angle θ and the swing angular velocity S. These detections can be performed using, for example, the inclination of the rope or a vertical gyro. The present invention focuses on this point, and detects θ while the club is moving at a constant speed, and calculates b by calculating dθ/di, so as to eliminate blurring.

つぎに、θとｂの検出手順と４辰れ防上の速度修正パタ
ーンを得る方法を第６図の説明図に基づいて説明する。Next, a procedure for detecting θ and b and a method for obtaining a speed correction pattern for four-way rotation will be explained based on the explanatory diagram of FIG.

ここで、搗れをゼロにする制御を、第７図に示すプログ
ラム制御装置で行なうものとする。θおよびｂ／ωの検
出値は演算器２０と掘れ方向を判別する極性判別器２１
に送出される。Here, it is assumed that the program control device shown in FIG. 7 performs control to reduce the pounding to zero. The detected values of θ and b/ω are sent to a calculator 20 and a polarity discriminator 21 that discriminates the digging direction.
sent to.

２２に出力する。Output to 22.

第６図において、撮れの位置が位相図で示されるＡ点に
あるとき、第７図に示す構成の装置でプログラム制御を
行なった場合、点線で示す軌跡をたどる。このときθの
みを検知した場合、第６図より明らかな如くゾーンの異
なるＣ点とＡ点との区別ができず、修正速度パターンを
得ることができない。このために演算器２０を設け、Ａ
点の正確な位置を知ると共に極性判別器２１による判別
結果を用いて修正速度パターンを得る。第６図のの如く
である。In FIG. 6, when the photographing position is at point A shown in the phase diagram, if program control is performed using the apparatus having the configuration shown in FIG. 7, the trajectory shown by the dotted line will be followed. If only θ is detected at this time, as is clear from FIG. 6, it is impossible to distinguish between point C and point A, which are in different zones, and a corrected speed pattern cannot be obtained. For this purpose, a computing unit 20 is provided, and A
By knowing the exact position of the point and using the determination result by the polarity discriminator 21, a corrected speed pattern is obtained. As shown in Figure 6.

第８図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
８図においては第３図及び第７図に示したと同一物であ
るものには同一符号を用いている。FIG. 8 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same reference numerals are used for the same parts as shown in FIGS. 3 and 7.

第８図において振れ止め制御装置は、クレーンを成る位
置に移動する際に与えられた移動指令に該当する速度パ
ターンを出力するプログラム制御装置２２と、該装置２
２の出力信号と速度フィードバック信号とを加算する加
算器１６と、プログラム制御装置２２より与えられた指
令に従った速度パターンでクレーンを動かすだめの駆動
モータをコントロールする速度制御回路１７と、該速度
制御回路１７よりの速度パターンに基づいて所定の位置
に移動させるクレーンシステム１８と、クレーンシステ
ム１８より出力される速度指令を積分し移動位置信号を
得る積分回路１９と、第７図に示した演算器２０および
極性判別器２１とより構成される。In FIG. 8, the steady rest control device includes a program control device 22 that outputs a speed pattern corresponding to a movement command given when moving the crane to a certain position, and the device 2.
an adder 16 that adds the output signal of 2 and the speed feedback signal; a speed control circuit 17 that controls the drive motor for moving the crane in a speed pattern according to commands given by the program control device 22; A crane system 18 that moves to a predetermined position based on the speed pattern from the control circuit 17, an integration circuit 19 that integrates the speed command output from the crane system 18 to obtain a movement position signal, and the calculation shown in FIG. 20 and a polarity discriminator 21.

以上の構成において、例えば、任意の移動指令が与えら
れるとき、第９図（ａ）に示す如き速度パターン（最知
時間制御パターン）がプログラム制御装置２２より初期
振れがある状態（ておいて出力されると、吊り荷の振れ
は第９図（ｂ）に示すように加速完了後のトップスピー
ドｖ　ｍ’　ａ　’ｘで移動のときに定常振れを発生す
る。In the above configuration, for example, when an arbitrary movement command is given, the speed pattern (best time control pattern) as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 9(b), the suspended load generates steady vibration when moving at the top speed v m' a 'x after completion of acceleration.

この定常振れを無くすために、ｖｍａｘの検出（クラブ
移動用の駆動モータの軸端に取付けられた。ｆルスゼネ
レータにより検出しフィードバック信号としてプログラ
ム制御装置２２に送出）すると共に、演算器２０と極性
判別器２１によりθおよびθの演算ならびに極性判別を
行なうことにより、例えば第１０図の位相図に示す負領
域にある０点に対する速度修正は図中ｔ、〜ｔ３期間の
ように（減速→加速→ｖｒｎａｘ）の制御を実行し、定
常撮れを無くすることができる。なお、第９図（ａ）、
　（ｂ）において、１ｏ−１，は加速領域、１．−、−
１．はｖｒｒｌａＸ領域、ｔ、〜ｔ、は定常撮れ無くす
る期間（本発明に係る制御領域ｓ　　’８〜ｔ、はｖｍ
ａｘ領域、そしてｔ４〜ｔ、領域）は減速〜停止領域を
各々示している。In order to eliminate this steady vibration, vmax is detected (detected by the flux generator attached to the shaft end of the drive motor for moving the club and sent to the program controller 22 as a feedback signal), and the polarity of the arithmetic unit 20 and By calculating θ and θ and determining the polarity by the discriminator 21, for example, the speed correction for the 0 point in the negative region shown in the phase diagram of FIG. →vrnax) can be executed to eliminate steady-state shooting. In addition, FIG. 9(a),
In (b), 1o-1, is an acceleration region, 1. −、−
1. is the vrrlaX area, t, ~t is the period during which steady photography is not possible (control area s'8~t according to the present invention is vm
The ax region and the t4 to t regions) respectively indicate deceleration to stop regions.

なお、初期撮れ補正後に外乱が生じた場合、点線図示の
ように残留振れの生ずる恐れがあるが、再補正により除
去が可能である。Note that if a disturbance occurs after the initial photographic image correction, residual shake may occur as shown by the dotted line, but it can be removed by re-correction.

以上より明らかな如く本発明によれば、等速移動中に外
乱に応じた速度制御を行なうことによって、サイクルタ
イムの短縮と最短撮れ止めを実現することができる。As is clear from the above, according to the present invention, by performing speed control according to disturbances during constant speed movement, it is possible to shorten the cycle time and achieve the shortest photographic stop.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は従来の振れ止め制御を示す系統図、第２図は振
れ止め制御にかかる各定数の定義説明図、第３図は従来
の他の振れ止め制御を示す系統図、第４図（ａ）、（ｂ
）、（Ｃ）、（ｄ）は最短プログラム制御による速度パ
ターン、加速度バターシおよび外乱の有無による吊り荷
の振れパターン特性図、第５図（ａ）、（ｂ）　、ｌ・
（Ｃ）は外乱の無い場合、初期振れ外乱のある場合、残
留撮れ外乱のある場合における撮れ位相図、第６図は本
発明に係る角度検出説明図、第７図は本発明に係るプロ
グラム制御の構成を示すブロック図、１１ｇ８図は本発
明の実施例を示すブロック図、第９図（ａ）、　（ｂ）
は本発明における制御例を示す速度パターン図および吊
り荷振れ特性図、第１０図は第９図（ａ）　、＋　（ｂ
）の制御に係る位相図である。 １６・・・加算器、１７・・・速度制御回路、１８・・
・クレーンシステム、　　１９・・・積分器、２０・・
・演算器、２１・・・極性判別器、２２・・・プログラ
ム制御装置。 代理人　鵜　沼　辰　之 （ほか２名）Fig. 1 is a system diagram showing conventional steady rest control, Fig. 2 is a diagram explaining the definition of each constant related to steady rest control, Fig. 3 is a system diagram showing another conventional steady rest control, and Fig. 4 ( a), (b
), (C), and (d) are velocity patterns under shortest program control, acceleration variations, and swing pattern characteristics of a suspended load depending on the presence or absence of disturbance.
(C) is a photographic phase diagram when there is no disturbance, when there is an initial shake disturbance, and when there is a residual photographic disturbance; Fig. 6 is an explanatory diagram of angle detection according to the present invention; Fig. 7 is a program control according to the present invention. Figure 11g8 is a block diagram showing the embodiment of the present invention, Figures 9(a) and (b)
10 is a speed pattern diagram and a hanging load swing characteristic diagram showing a control example in the present invention, and FIG. 9(a), +(b)
) is a phase diagram related to control. 16... Adder, 17... Speed control circuit, 18...
・Crane system, 19... Integrator, 20...
- Arithmetic unit, 21... Polarity discriminator, 22... Program control device. Agent Tatsuyuki Unuma (and 2 others)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）所定の加減速パターンに従って吊り荷を目的地に
搬送するロープ懸垂式天井走行うレーンにおいて、該ク
レーンの加速完了後の等速運動中にロープの振れ角およ
び振れ角速度を検出し２、前記振れ角の極性を判別する
と共に前記吊り荷の運動方程式を演算し、前記クレーン
の移動中の加減速度を制御することを特徴とするクレー
ン吊り荷の撮れ止め制御方法。(1) In a rope-suspended overhead running lane that transports a suspended load to a destination according to a predetermined acceleration/deceleration pattern, detect the swing angle and swing angular velocity of the rope during uniform movement after the crane completes acceleration; 1. A method for controlling photographing of a load suspended by a crane, comprising determining the polarity of the swing angle and calculating an equation of motion of the load to control acceleration/deceleration of the crane during movement.