JP2000296987A - ケーブルクレーンのダンシング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーブルクレーンにおいて、発生したバケッ
トのダンシングを速やかに減衰させるケーブルクレーン
のダンシング制御装置を提供する。 【解決手段】 軌索式ケーブルクレーン１の主索３に、
主索３の張力を測定する荷重計（被吊物振動状態検知手
段）１０を備え、この荷重計１０により測定された張力
の変化に応じて、バケット（被吊物）９の巻き下げ速度
及び巻き上げ速度を変化させる速度制御装置１４を備え
る。バケット９を上下動させるための巻き上げ・巻き下
げ速度である指令速度と、測定した張力の変化に応じて
変化する、バケット９のダンシングを抑制するための巻
き上げ・巻き下げ速度であるダンシング制御速度とを合
成することによって得た実指令速度に基づいて、バケッ
ト９の巻き上げ・巻き下げ速度を制御し、主索３にかか
る張力を一定に近づけ、バケット９のダンシングを減衰
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダム建設などに用
いられるケーブルクレーンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ケーブルクレーンは、山間に張った主索
上を、上下移動可能なバケットを下げたトロリーが横行
し、山間の現場にコンクリート等の資材を供給するため
のものである。

【０００３】このようなケーブルクレーンでは、主索に
かかる力の変化によって、バケットのダンシング（上下
動）が生じる。例えば、自動運転中に主索にかかる力の
変化は次の（１）〜（６）の動作を行ったときと考えら
れる。 （１）バケットの地切り （２）横行前進加速・減速 （３）放出ポイントへの巻下げ加速・減速 （４）コンクリートの放出 （５）横行後進加速・減速 （６）着床巻下げ加速・減速 これらの要因によって起こるダンシングは、重なり合っ
てより大きなダンシングになったり、あるいは打ち消し
あってダンシングが消滅したりする。

【０００４】主索の両端が固定塔等に固定されている両
端固定型や両端移動型のケーブルクレーンでは、トロリ
ーの横行によって生じる振れの振れ止めを行うと横行終
了時の主索によるダンシングはほぼ解消することができ
る。しかし、軌索式ケーブルクレーンは、一端は固定塔
に固定されているが、他端は走行索に連結されているの
で、主索の動揺が走行索に伝わり、それぞれの振動が重
複してバケットのダンシングとなるため（図２参照）、
両端固定型や両端移動型のケーブルクレーンと同様の制
御を行ってもバケットのダンシングが残存してしまう。

【０００５】打設時に、このようなバケットのダンシン
グが大きいとクレーンワイヤー等の構造物の疲労・損傷
や、着床時の衝撃によるバケット等の損傷のほかに、コ
ンクリートを放出するポイントが不正確になるなどの問
題がある。また、自動運転の場合、ダンシングは位置決
め、振れ止めにも影響してしまうので、極力その発生を
抑えることが必要となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】自動運転におけるダン
シング抑制方法として、前述したダンシング発生要因を
生じないようにすることが考えられるが、どの要因も自
動運転には不可欠な操作であるので省くことはできな
い。また、これらの要因をできるだけ抑えた操作を試み
るとすると、速度変化を緩やかに行い、主索にかかる力
を小さくし、発生したダンシングの減衰を待って次の制
御を行うという緩慢な動作をすることとなる。これは、
横行・巻きの最高速度を抑え、バケットに入れるコンク
リートを少なくすることを意味し、打設のサイクルタイ
ムや打設量に影響する。したがって、実際的な問題解決
とはならない。クレーンの能力を無理なく最大限に生か
し、打設を効率よく行うにはダンシングを起こさないと
いう消極的な考えではなく、発生したダンシングを速や
かに軽減するという積極的な方策が必要である。

【０００７】そこで、本発明の目的は、発生したバケッ
トのダンシングを速やかに減衰させるケーブルクレーン
のダンシング制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、主索と、この主索上を横行可能
で、下部に上下移動可能な被吊物を吊り下げたトロリー
を備えたケーブルクレーンにおいて、前記被吊物の振動
状態を主索の張力、主索の傾斜角度若しくは主索の振れ
を測定することで判断する被吊物振動状態検知手段と、
この被吊物振動状態検知手段により測定した被吊物の振
動状態に応じて、被吊物の巻き下げ速度及び巻き上げ速
度を変化させる速度制御手段と、を備えたことを特徴と
している。

【０００９】以上のように、請求項１記載の発明によれ
ば、速度制御装置によって、被吊物振動状態検知手段に
て被吊物の降下が測定された時は巻き下げ速度を速め、
被吊物の上昇が測定された時は巻き上げ速度を速めるこ
とで主索にかかる力を一定に近づけることができ、被吊
物のダンシングを軽減することができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記速度制御手段
は、前記被吊物を上下動させる際に、前記被吊物を上下
動させるための被吊物の巻き上げ・巻き下げ速度である
指令速度と、前記被吊物の上下の振れを抑制するため
に、前記被吊物振動状態検知手段により測定した被吊物
の振動状態に応じて変化させる被吊物の巻き上げ・巻き
下げ速度であるダンシング制御速度と、を合成した実指
令速度に基づいて、被吊物の巻き上げ・巻き下げ速度を
制御することを特徴としている。

【００１１】ここで、速度制御手段による巻き動作の速
度制御は、速度を制御したことにより巻き動作が反転し
てしまうことのないように、巻き速度が充分な速度であ
る状態の下で行われるものとする。

【００１２】このように、請求項２記載の発明によれ
ば、被吊物の巻き上げ又は巻下げ等の巻き動作中に巻き
速度を変化させるので、巻き動作を反転させること無く
被吊物のダンシングを軽減することができる。これによ
り、巻き動作を行う機械への負担が少なくなる。

【００１３】請求項３記載の発明は、前記速度制御手段
は、前記被吊物がバケットである場合に、バケットの内
容物を放出することにより、バケットの上昇を被吊物振
動状態検知手段により検知した際に、前記バケットを巻
き下げるように、前記バケットの巻き下げ速度を制御す
ることを特徴としている。

【００１４】ここで、巻下げ幅や巻下げ速度、巻下げの
タイミングは任意に設定できるものとする。

【００１５】このように、請求項３記載の発明によれ
ば、バケットの内容物放出に伴って被吊物が上昇しはじ
めた瞬間に巻下げを行い、ダンシングの振幅を少なくす
る。これにより、内容物放出による主索にかかる力の急
激な変化で生じるダンシングを軽減することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るケーブルク
レーンのダンシング制御装置の実施の形態例を図１から
図７に基づいて説明する。先ず、図１はダンシング制御
装置を備えた軌索式ケーブルクレーンの斜視図である。
軌索式ケーブルクレーン１は、堤体２，２間に張られた
主索３と、この主索３とほぼ直角に張られた走行索４か
らなり、主索３は一端が固定塔５に固定されているが、
他端は走行索４上を移動可能な走行トロリー６に連結さ
れている。主索３上には、主索３上を横行する横行トロ
リー７が備えられており、この横行トロリー７下部に
は、ワイヤー８によってバケット（被吊物）９が吊り下
げられている。このワイヤー８は機械室１１内のウィン
チ１３に連結されており、このウィンチ１３で巻下げ又
は巻き上げを行うことによってバケット９は上下移動可
能となっている。また、バケット９は底面が開く構造に
なっており、これにより内容物を放出できるようになっ
ている。主索３には被吊物振動状態検知手段として、荷
重を測定することによって主索３の張力を測定すること
ができる荷重計１０を備えており、この荷重計（被吊物
振動状態検知手段）１０は、ウィンチ１３の巻下げ又は
巻き上げ速度を調整する速度制御装置（速度制御手段）
１４に接続されている。ウィンチ１３および速度制御装
置１４は堤体２上に設けた機械室１１内に備えられてい
る。

【００１７】続いて、バケットダンシングの制御原理及
び制御方法について説明する。

【００１８】図３（ａ）に示すようにバネ１０１に吊り
下げた重り１０２が上下動をしている場合、バネ１０１
の支点１０３を重り１０２の動きに合せて、同速度で動
かしてやれば上下動は停止する。つまり、バネ定数によ
る運動を起こさないように、言い換えればバネ１０１が
伸びたり縮んだりしないようにすれば重り１０２の上下
動は繰り返されない。これは支点１０３にかかる力を一
定にするということである。そこで、バケット９のダン
シング（上下動）をこのような重りを吊り下げたバネを
用いて擬似的に考えてみると、バケット９は重りにあた
り、主索３及び走行索４はバネにあたるので、バケット
９のダンシングは主索３及び走行索４の張力（合成バネ
定数）によるものとなり、前述したように、バネに吊り
下げられた重りの上下振動を止めるには支点にかかる力
を一定にすればよいから、バケット９のダンシングを止
めるには主索３にかかる張力を一定にしてやれば良い。

【００１９】一般にケーブルクレーンには主索３の吊荷
重が過荷重にならないように荷重計１０が設けられてい
る。この荷重計１０で測定される値は主索３の張力の大
きさも示しており、バケットの巻動作を停止している状
態で、荷重計１０の値が増加している時は主索３の張力
が増大しているときで、この時吊り下げられているバケ
ット９はダンシング降下している（図４（ａ）参照）。
逆に、荷重計１０の値が減少している時は主索３の張力
が減少しているときであり、この時のバケット９はダン
シング上昇している（図４（ｂ）参照）。

【００２０】そこで荷重計１０の値が増加している時は
巻き下げを行ってやれば主索３にかかる張力は減少し、
荷重計１０の値が減少している時は巻き上げを行ってや
れば主索３にかかる張力は増加するので、主索３の張力
を一定にすることが可能である。

【００２１】バケットの巻き動作停止時のケーブルクレ
ーンのダンシングを軽減するには前述の様に張力に合せ
て巻き上下動作を行えばダンシングの振幅は小さくな
る。この時、張力の変化の度合いに応じて巻き上下動作
の速度を変える。この速度をダンシング制御速度と呼ぶ
こととし、速度制御装置１４により調整される。張力変
化とダンシングの振幅とダンシング制御速度の一例を図
５に示す。

【００２２】しかし、バケットの巻き動作停止中にこの
ようなダンシングの制御を行うと、頻繁に巻き上下動作
を反転させることを繰り返すことになるので、機械の損
傷等の恐れがあり、また、サイクルタイムが増加すると
いう問題もある。

【００２３】そこでバケットの巻き動作中にこのような
制御を行うようにする。図６に示すように、自動運転に
はプログラムで決めているバケット９の巻き下げ・巻き
上げ操作の指令速度があり、これに瞬間瞬間の張力に応
じたダンシング制御速度を合成したものを巻きの実指令
速度とする。このように合成された実指令速度は当然の
ことながら、速度がマイナス（反転）とならないよう
に、また、速度オーバーにならないように制限速度を設
定する。

【００２４】また、バケット９の内容物によっては一気
に放出するものがあり、バケット９の巻下げ時の張力変
化によるダンシングの制御を行っても、放出時に一瞬に
して荷重が変化してしまい、張力変化がかなり大きくな
る場合がある。このような場合は張力の時間変化に巻き
の機械的速度が追い付けず、ダンシングが取りきれない
ことがある。そこで、自動運転では放出中の張力が減少
し始めた瞬間に巻下げを行ってダンシングの振幅を少な
くすることによりダンシングを軽減する（図７参照）。
この時の巻下げ幅と巻下げ速度と巻下げを行うタイミン
グは重要で、どれかが正しくないと逆効果になったり、
バケット９が下がりすぎて打設面１２に衝突する危険が
ある。これらの定数は手元操作卓で設定することができ
るようになっている。

【００２５】試験を繰り返した結果、放出による張力が
８５％に減少したとき、１．６ｍの下げ幅を０．６５ｍ
／ｓの速度で巻き下げたときダンシングが半減した。続
いて、放出後のバケット巻き上げのとき、前述したバケ
ット巻き動作時のダンシングの制御を行うことにより張
力変動は、全く無制限のときに比較して２０％ぐらいに
減少し、ダンシングは最終的に自動運転に支障が無いほ
どに小さくなっていた。

【００２６】このように、上記実施の形態のケーブルク
レーンのダンシング制御装置によれば、荷重計（被吊物
振動状態検知手段）１０によって測定された張力の増減
にあわせたダンシング制御速度を、バケットの巻き動作
の指令速度に合成し、得られた実指令速度でバケット９
の巻き動作を行うことでバケット９のダンシングを抑制
することができる。また、バケット９から内容物を放出
する際に、巻下げ動作を行うことにより、放出によるダ
ンシングも減少させることができる。

【００２７】なお、以上の実施の形態例においては、被
吊物振動状態検知手段として荷重計を用いたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、主索の張力を測定で
きるものであれば良い。また、被吊物振動状態を検知す
る方法として主索の張力を測定するほかに、主索の傾斜
角度若しくは主索の振れを測定する方法がある。張力が
増加している場合は、主索の傾斜角度の増加若しくは、
主索の振れの増大にあたり、張力が減少している場合
は、主索の傾斜角度の減少若しくは、主索の振れの減少
にあたるので、主索の張力を測定する装置のほかに、主
索の傾斜角度若しくは主索の振れを測定できる光学的測
定装置を用いて被吊物振動状態の検知を行っても良い。
主索の傾斜角度若しくは主索の振れにより被吊物振動状
態を検知した場合でも、主索の張力で検知した時と同様
に、バケットのダンシングを軽減することができる。ま
た、傾斜を直接的に測定する周知の測定装置を用いて主
索の傾斜角度を測定しても良い。また、適用するケーブ
ルクレーンとして、軌索式ケーブルクレーンを挙げた
が、主索に吊り下げたバケットの巻き動作によるダンシ
ングが生じてしまうケーブルクレーンであれば適用する
ことができる。トロリー等の形状も任意であり、その
他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であ
ることは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
るケーブルクレーンのダンシング制御装置によれば、速
度制御装置によって、被吊物振動状態検知手段にて被吊
物の降下が測定された時は巻き下げ速度を速め、被吊物
の上昇が測定された時は巻き上げ速度を速めることで主
索にかかる力を一定に近づけることができ、被吊物のダ
ンシングを軽減することができる。

【００２９】請求項２記載の発明に係るケーブルクレー
ンのダンシング制御装置によれば、被吊物の巻き上げ又
は巻下げ等の巻き動作中に巻き速度を変化させるので、
巻き動作を反転させること無く被吊物のダンシングを軽
減することができる。これにより、巻き動作を行う機械
への負担が少なくなる。

【００３０】請求項３記載の発明に係るケーブルクレー
ンのダンシング制御装置によれば、バケットの内容物放
出に伴って被吊物が上昇しはじめた瞬間に巻下げを行
い、ダンシングの振幅を少なくする。これにより、内容
物放出による主索にかかる力の急激な変化で生じるダン
シングを軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一例としての軌索式ケーブル
クレーンの斜視図である。

【図２】軌索式ケーブルクレーンのダンシングにおける
主索、走行索及びバケットの状態を示す概略図である。

【図３】バケットのダンシングの原理を示す図であり、
（ａ）はバネに吊り下げた重りの上下運動を示す概略図
であり、（ｂ）はバケットのダンシングを示す概略図で
ある。

【図４】主索の張力とバケットのダンシングとの関係を
示す概略図であり、 （ａ）は主索の張力が増大した場合 （ｂ）は主索の張力が減少した場合 を示している。

【図５】巻き動作停止状態でダンシング制御を行った場
合の張力変化とダンシングの振幅とダンシング制御速度
の一例を示す図である。

【図６】自動運転の巻き動作の指令速度にダンシング制
御速度を合成して得られる実指令速度を示す図である。

【図７】内容物放出時に生じるバケットのダンシングの
振幅と、放出時のダンシングを巻き上げ動作により制御
した場合のダンシングの振幅を示す図である。

【符号の説明】

１ 軌索式ケーブルクレーン ２ 堤体 ３ 主索 ４ 走行索 ５ 固定塔 ６ 走行トロリー ７ 横行トロリー ８ ワイヤー ９ バケット １０ 荷重計（被吊物振動状態検知手段） １１ 機械室 １２ 打設面 １３ ウィンチ １４ 速度制御装置（速度制御手段） １０１ バネ １０２ 重り １０３ 支点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 恒成 正吾 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内 (72)発明者 岩倉 進 東京都大田区城南島二丁目３番10号 大都 電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主索と、この主索上を横行可能で、下部に
   上下移動可能な被吊物を吊り下げたトロリーを備えたケ
   ーブルクレーンにおいて、 前記被吊物の振動状態を主索の張力、主索の傾斜角度若
   しくは主索の振れを測定することで判断する被吊物振動
   状態検知手段と、 この被吊物振動状態検知手段により測定した被吊物の振
   動状態に応じて、被吊物の巻き下げ速度及び巻き上げ速
   度を変化させる速度制御手段と、を備えたこと、を特徴
   とするケーブルクレーンのダンシング制御装置。
2. 【請求項２】前記速度制御手段は、前記被吊物を上下動
   させる際に、 前記被吊物を上下動させるための被吊物の巻き上げ・巻
   き下げ速度である指令速度と、 前記被吊物の上下の振れを抑制するために、前記被吊物
   振動状態検知手段により測定した被吊物の振動状態に応
   じて変化させる被吊物の巻き上げ・巻き下げ速度である
   ダンシング制御速度と、を合成した実指令速度に基づい
   て、被吊物の巻き上げ・巻き下げ速度を制御することを
   特徴とする請求項１記載のケーブルクレーンのダンシン
   グ制御装置。
3. 【請求項３】前記速度制御手段は、前記被吊物がバケッ
   トである場合に、バケットの内容物を放出することによ
   り、バケットの上昇を被吊物振動状態検知手段により検
   知した際に、前記バケットを巻き下げるように、前記バ
   ケットの巻き下げ速度を制御することを特徴とする請求
   項１または２記載のケーブルクレーンのダンシング制御
   装置。