JP6352201B2

JP6352201B2 - クレーン装置

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Publication number: JP6352201B2
Application number: JP2015024298A
Authority: JP
Inventors: 不二男亀井
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Material Handling Systems Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Material Handling Systems Co Ltd
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2035-02-10
Also published as: JP2016147726A

Description

本発明は、複数の索体を用いて対象物を共吊りして昇降させるクレーン装置に関する。

２台の巻上機を同時に運転して共吊り作業を行う共吊り巻上機の駆動装置がある（例えば、特許文献１参照）。この共吊り巻上機の駆動装置では、２台の巻上機が定格速度で定速状態となった後に２台の巻上機に速度差が生じると一方の巻上機の速度を調整して２台の巻上機の速度を合わせている。

特開２０００−１９８６７９号公報

しかしながら上記の特許文献１に記載の技術では、巻上機の定格速度における制御であり、巻上機における加速時及び減速時においては速度制御を実施していなかった。また、クレーン装置において、巻上機を静止状態から短時間運転して吊り具の位置を微調整するインチング操作を行うことがある。このインチング操作を行うと、２台のブレーキの作動タイミングのずれや、２台の巻上機の機械的な誤差などによって、２つの吊り具の高さ位置に差が徐々に変化していくおそれがある。インチング操作を繰り返し実行することで、吊り具の高さ位置の差が大きく変化するおそれがある。

本発明は、複数の吊り具の加速時又は減速時において、複数の吊り具の高さ位置の差が大きく変化することを抑制することが可能なクレーン装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１索体及び第２索体を用いて対象物を共吊りして昇降させるクレーン装置であって、第１吊り具が吊り下げられた第１索体を巻取り及び繰出し可能な第１巻上機と、第２吊り具が吊り下げられた第２索体を巻取り及び繰出し可能な第２巻上機と、第１巻上機及び第２巻上機の動作を制御する制御部と、基準となる時点における第１吊り具の高さ位置と第２吊り具の高さ位置との差分を基準時の差分とし、基準となる時点より後の計測時点における第１吊り具の高さ位置と第２吊り具の高さ位置との差分を計測時の差分とし、基準時の差分の値と計測時の差分の値との差である変化量を検出する差分検出部と、を備え、制御部は、第１巻上機及び第２巻上機を連動させて第１吊り具及び第２吊り具を加速又は減速させ第１吊り具及び第２吊り具の位置を調整するインチング操作を行う際に、差分検出部によって検出された差分の値の変化量が予め定めた許容範囲外である場合に、変化量が許容範囲内に収まるように、第１巻上機及び第２巻上機の少なくとも一方における巻取り速度又は繰出し速度の変化率を変更する。

このクレーン装置によれば、第１吊り具及び第２吊り具を加速又は減速させる際に、第１吊り具の高さ位置と第２吊り具の高さ位置との差分の値の変化量が予め定めた許容範囲外である場合に、変化量が予め定めた許容範囲内に収まるように、第１巻上機及び第２巻上機の少なくとも一方における巻取り速度又は繰出し速度の変化率を変更する。これにより、第１吊り具の高さ位置と第２吊り具の高さ位置との差分を一定の範囲内に収めて、２つの吊り具の高さ位置の差が大きく変化することを抑制することができる。その結果、第１索体及び第２策体によって共吊りされた対象物の姿勢を確実に維持することができる。

また、制御部は、変化量が許容範囲よりも狭い範囲である設定範囲内に収まるまで変化率の変更を維持し、変化量が設定範囲内に収まれば変化率を変更前の値に戻してもよい。これにより、変化量が許容範囲よりも狭い範囲である設定範囲内に収まるまで変化率の変更を維持することで、変化率を変更前の値に戻した直後に再び変化量が許容範囲外となってしまうことを抑制することができる。

また、制御部は、第１吊り具及び第２吊り具の加速時において、変化量が許容範囲外である場合に、変化量が許容範囲外となった時に巻取り速度又は繰出し速度が高い方の巻上機である第１巻上機又は第２巻上機における巻取り速度又は繰出し速度の加速度を減少させることで変化率を変更する構成でもよい。これにより、第１吊り具及び第２吊り具が加速している場合に、変化量が許容範囲外となった時に巻取り速度又は繰出し速度が高い方の巻上機の加速度を減少させることで、速度が高い方の一方の吊り具の加速度を緩やかにし、他方の吊り具の加速度を維持して、他方の吊り具を一方の吊り具に接近させることができる。そのため、第１吊り具の高さ位置と第２吊り具の高さ位置との差を予め定めた許容範囲内に収めて、２つの吊り具の高さ位置の差が大きく変化することを抑制することができる。なお、「加速度」とは速度が増加する割合である。「変化量が許容範囲外となった時」は、許容範囲内と許容範囲外との境界となる値に達した時を含んでもよい。

また、制御部は、第１吊り具及び第２吊り具の減速時において、変化量が許容範囲外である場合に、巻取り速度又は繰出し速度が低い方の巻上機である第１巻上機又は第２巻上機における巻取り速度又は繰出し速度の減速度を減少させることで変化率を変更する構成でもよい。これにより、第１吊り具及び第２吊り具が減速している場合に、巻取り速度又は繰出し速度が低い方の巻上機の減速度を減少させることで、速度が低い方の一方の吊り具の減速度を緩やかにし、他方の吊り具の減速度を維持して、他方の吊り具を一方の吊り具に接近させることができる。そのため、第１吊り具の高さ位置と第２吊り具の高さ位置との差を予め定めた許容範囲内に収めて、２つの吊り具の高さ位置の差が大きく変化することを抑制することができる。なお、「減速度」とは速度が減少する割合である。「変化量が許容範囲外となった時」は、許容範囲内と許容範囲外との境界となる値に達した時を含んでもよい。

クレーン装置は、第１巻上機の第１モータに電力を供給する第１インバータと、第２巻上機の第２モータに電力を供給する第２インバータと、を更に備え、制御部は、変化量が許容範囲外である場合に、第１インバータ及び第２インバータの少なくとも一方に供給される電力の周波数を変更し、変化量が許容範囲内に収まるように、第１巻上機及び第２巻上機の少なくとも一方における巻取り速度又は繰出し速度の変化率を変更する構成でもよい。これにより、制御部から第１インバータ及び第２インバータの少なくとも一方に供給される電力の周波数を変更するだけで、第１モータ及び第２モータの少なくとも一方における巻取り速度又は繰出し速度の変化率を変更することができる。

本発明によれば、複数の吊り具の加速時又は減速時において、複数の吊り具の高さ位置の差が大きく変化することを抑制することが可能なクレーン装置を提供することができる。

本発明の一実施形態のクレーン装置の正面図である。クレーン装置の構成を示すブロック図である。第１吊り具の高さ位置と第２吊り具の高さ位置との差分を示す図である。巻上運転時又は巻下運転時に揃速制御部によって実行される制御内容を示す表である。加速時における第１吊り具及び第２吊り具の速度の変化を示すグラフである。第１吊り具の高さ位置と第２吊り具の高さ位置との差分の値の変化量を示すグラフである。クレーン装置の制御ユニットで実行される制御手順を示すフローチャートチャットである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示されるクレーン装置１は、ガーダ２、第１トロリ３、第２トロリ４、第１巻上機５、第２巻上機６、及び走行装置９を備えている。クレーン装置１は例えば工場の建屋内に設置された天井クレーンである。建屋の対向する一対の側壁７には、ガーダ２の走行を案内するガイドレール８がそれぞれ設けられている。ガーダ２は、対向する一対の側壁７間に架け渡されている。ガーダ２の長手方向の両端部には、ガイドレール８に沿って走行する走行装置９が設けられている。走行装置９は、公知の車輪及び当該車輪を駆動するモータ等からなる。走行装置９により、ガーダ２はガイドレール８に沿って走行することができる。

第１トロリ３及び第２トロリ４は、ガーダ２の長手方向に沿って横行することができる。ガーダ２の天面２ａには、第１トロリ３及び第２トロリ４の横行を案内する横行用ガイドレール（不図示）が配置されている。第１トロリ３及び第２トロリ４には、横行用ガイドレールに沿って横行する横行装置１０が設けられている。横行装置１０は、公知の車輪及び当該車輪を駆動するモータ等からなる。横行装置１０により、第１トロリ３及び第２トロリ４は横行用ガイドレールに沿って横行することができる。

第１巻上機５は、第１吊り具１１が吊り下げられた第１ワイヤロープ（第１索体）１２を巻取り及び繰出すことができる。第１巻上機５は、第１ワイヤロープ１２が巻回される第１ドラム１３と、第１ドラム１３を駆動する第１モータ１４とを備え、第１トロリ３に搭載されている。第１ワイヤロープ１２の下端部には吊り荷（対象物）を吊るすための第１吊り具１１が取り付けられている。第１ドラム１３は、第１モータ１４から回転駆動力が伝達されて回転することで、第１ワイヤロープ１２を巻回する。第１ドラム１３が正回転して第１ワイヤロープ１２を巻き取ることで、第１吊り具１１が上昇する。逆に、第１ドラム１３が逆回転して第１ワイヤロープ１２を繰り出すことで、第１吊り具１１が下降する。

第２巻上機６は、第２吊り具２１が吊り下げられた第２ワイヤロープ（第２索体）２２を巻取り及び繰出すことができる。第２巻上機６は、第２ワイヤロープ２２が巻回される第２ドラム２３と、第２ドラム２３を駆動する第２モータ２４とを備え、第２トロリ４に搭載されている。第２ワイヤロープ２２の下端部には吊り荷を吊るすための第２吊り具２１が取り付けられている。第２ドラム２３は、第２モータ２４から回転駆動力が伝達されて回転することで、第２ワイヤロープ２２を巻回する。第２ドラム２３が正回転して第２ワイヤロープ２２を巻き取ることで、第２吊り具２１が上昇する。逆に、第２ドラム２３が逆回転して第２ワイヤロープ２２を繰り出すことで、第２吊り具２１が下降する。

また、クレーン装置１は、図２に示されるように、第１巻上機５及び第２巻上機６を駆動するための駆動装置３０を有する。駆動装置３０は、操作部３１、制御ユニット（シーケンサ）３２、第１インバータ３３、及び第２インバータ３４を備えている。操作部３１には、操作者によって操作される複数のボタンが設けられている。操作者は、複数のボタンを操作することで、第１巻上機５及び第２巻上機６をそれぞれ単独で作動又は停止させたり、第１巻上機５及び第２巻上機６を連動させて作動又は停止させたりすることができる。操作部３１は、例えば操作レバー、スイッチなどを備えるものでもよい。操作部３１は、操作者による入力操作に応じて指令信号を出力する。操作部３１から出力された指令信号は制御ユニット３２に入力される。

制御ユニット３２は、速度算出部３５、差分検出部３６、出力値算出部３７、揃速制御部３８を備える。制御ユニット３２は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]、入力信号回路、出力信号回路、及び電源回路などを有する。制御ユニット３２は、操作部３１、第１インバータ３３、及び第２インバータ３４と電気的に接続されている。また、制御ユニット３２は、巻取り速度及び繰出し速度の履歴を記憶する記憶部を有する。記憶部は、制御ユニット３２による制御に必要な値を記憶する。

速度算出部３５は、第１巻上機５における第１ワイヤロープ１２の巻取り速度及び繰出し速度を算出する。また、速度算出部３５は、第２巻上機６における第２ワイヤロープ２２の巻取り速度及び繰出し速度を算出する。具体的には、速度算出部３５は、第１ドラム１３の回転速度を検出することで、第１巻上機５における巻取り速度及び繰出し速度を算出し、第２ドラム２３の回転速度を検出することで、第２巻上機６における巻取り速度及び繰出し速度を算出する。

第１ドラム１３の回転軸には、この回転軸の回転速度を検出するためのパルスジェネレータ（ＰＧ）１５が取り付けられている。同様に、第２ドラム２３の回転軸には、この回転軸の回転速度を検出するためのパルスジェネレータ２５が取り付けられている。パルスジェネレータ１５，２５は、回転軸の回転角度に応じてパルスを出力する。パルスジェネレータ１５，２５は、回転軸が１回転するまでに例えば６００パルス出力する。パルスジェネレータ１５，２５は、制御ユニット３２と電気的に接続され、パルスジェネレータ１５，２５から出力されたパルスは、制御ユニット３２に入力される。

速度算出部３５は、パルスジェネレータ１５から出力されたパルスを計数して、第１ドラム１３の回転速度を検出して第１巻上機５における巻取り速度及び繰出し速度を算出する。同様に、速度算出部３５は、パルスジェネレータ２５から出力されたパルスを計数して、第２ドラム２３の回転速度を検出して第２巻上機６における巻取り速度及び繰出し速度を算出する。なお、パルスジェネレータ１５，２５は、第１モータ１４及び第２モータ２４の回転軸に取り付けられていてもよい。また、速度算出部３５は、第１モータ１４の回転軸の回転速度を検出して、第１巻上機５における巻取り速度及び繰出し速度を算出し、第２モータ２４の回転軸の回転速度を検出して、第２巻上機６における巻取り速度及び繰出し速度を算出してもよい。

図３は、第１吊り具１１の高さ位置と第２吊り具２１の高さ位置との差分を示す図である。高さ位置とは、第１吊り具１１又は第２吊り具２１の鉛直方向の位置である。差分検出部３６は、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１（ｈ_１０，ｈ_１１）と、第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２（ｈ_２０，ｈ_２１）との差分Δｈｔ（Δｈｔ_０，Δｈｔ_１）を検出する。また、差分検出部３６は、基準時の差分Δｈｔ_０の値と計測時の差分Δｈｔ_１の値と差である変化量ΔＨｔ_１（＝Δｈｔ_１−Δｈｔ_０）を算出する。なお、「基準時」及び「計測時」の意味については、後の段落にて説明する。

図３（ａ）では、基準時ｔ_０における第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１０と第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２０とを示している。例えば、この基準時ｔ_０において、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１０と第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２０とは等しく、高さ位置ｈ_１０，ｈ_２０の差分Δｈｔ_０の値は、ｈ_２０−ｈ_１０であり０である。なお、基準時における高さ位置ｈ_１０,ｈ_２０は等しくなくてもよい。基準時は、例えば第１吊り具１１及び第２吊り具２１が静止している位置であり、例えば、第１巻上機５及び第２巻上機６の連動を開始する時点よりも僅かに前の時である。なお、基準時は、静止している位置に限定されず、例えば、第１吊り具１１又は第２吊り具１２が連動を開始した直後でもよい。

図３（ｂ）では、計測時ｔ_１における第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１１と第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２１とを示している。例えば、計測時ｔ_１において、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１１は、第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２１よりも高い位置となっている。この計測時ｔ１において、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１１と第２吊り具１２の高さ位置ｈ_２１との差分Δｈｔ_１の値は、ｈ_１１≧ｈ_２１の場合であろうがｈ_２１＞ｈ_１１の場合であろうが、ｈ_１１−ｈ_２１とする。差分Δｈｔ_１の値は、ｈ_２１−ｈ_１１としてもよいが、ｈ_１１とｈ_２１との大小関係によって差分Δｈｔ_１の計算式を変更しないことが望ましい。差分検出部３６では、例えば第１巻上機５及び第２巻上機６の連動を開始してから常時、第１吊り具１１及び第２吊り具２１の高さ位置ｈ_１，ｈ_２を計測している。計測時とは、基準時よりも後であって、高さ位置ｈ_１，ｈ_２を計測した時点（計測時点）である。

そして、図３に示す場合において、基準時ｔ_０の差分Δｈｔ_０の値と計測時ｔ_１の差分の値Δｈｔ_１との差である変化量ΔＨｔ_１はΔｈｔ_１−Δｈｔ_０である。

なお、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１の測定点は、例えば、第１吊り具１１と対象物（または対象物を支持する支持具）との接触点１１ａである。第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１の測定点は、任意の位置でよく、基準時と計測時において同じ測定点の位置変化を検出可能であればよい。例えば、第１吊り具１１の上端の位置を高さ位置ｈ_１とすることもできる。同様に、第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２の測定点は、例えば、第２吊り具２１と対象物（または対象物を支持する支持具）との接触点２１ａである。第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２の測定点は、任意の位置でよく、基準時と計測時において同じ測定点の位置変化を検出可能であればよい。例えば、第２吊り具２１の上端の位置を高さ位置ｈ_２とすることもできる。なお、高さ位置ｈ_１及び高さ位置ｈ_２の測定方法は、特に限定されず、高さ位置が測定できればどのような方法であってもよい。例えば、クレーン装置１が設置された建屋の床面に設けたレーザ距離計を用いて、床面から第１吊り具１１及び第２吊り具２１それぞれまでの距離を測定する方法（実測する方法）が挙げられる。また、第１ドラム１３（第２ドラム２３）からの第１ワイヤロープ１２（第２ワイヤロープ２２）の繰出し量と第１吊り具１１（第２吊り具２１）の高さ位置ｈ_１（高さ位置ｈ_２）との関係を予め測定しておき、第１ドラム１３（第２ドラム２３）からのワイヤロープ１２（ワイヤロープ２２）の繰出し量を測定することで高さ位置ｈ_１（高さ位置ｈ_２）を間接的に測定する方法（算出する方法）も挙げられる。

また、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１及び第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２の基準となる位置（零点）は適宜設定でき、例えば、クレーン装置１が設置された建屋の床面からの高さ位置とすることができる。また、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１及び第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２の基準となる位置（零点）は、対象物である吊り荷が載置される例えば支持台の天面でもよく、その他の位置でもよい。

揃速制御部３８は、第１巻上機５及び第２巻上機６を連動させて対象物を共吊りして、対象物を昇降させる際に、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１と第２吊り具１２の高さ位置ｈ_２との差を所定の範囲（予め定めた許容範囲）内に収める揃速制御を行う。揃速制御部３８は、第１吊り具１１及び第２吊り具２１の加速中または減速中に揃速制御を行う。具体的には、揃速制御部３８は、対象物を上昇させる場合（巻上運転時）の加速中及び減速中と、対象物を下降させる場合（巻下運転時）の加速中及び減速中とのそれぞれについて揃速制御を行う。

揃速制御部３８は、差分検出部３６によって検出された差分の値の変化量ΔＨｔが予め定めた許容範囲Ｒ１外である場合に、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１内に収まるように、第１巻上機５における巻取り速度又は繰出し速度の変化率（加速度又は減速度）、若しくは、第２巻上機６における巻取り速度又は繰出し速度の変化率を変更する揃速制御を実行する。揃速制御部３８は、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外である場合に、第１インバータ３３又は第２インバータ３４に供給される電力の周波数を変更し、第１巻上機５における巻取り速度又は繰出し速度の変化率、若しくは、第２巻上機６における巻取り速度又は繰出し速度の変化率を変更することができる。図４は、巻上運転時又は巻下運転時に揃速制御部３８によって実行される制御内容を示す表である。

「許容範囲」は、任意に設定することができる。例えば、対象物の共吊りを行う際に、対象物を確実に安定して保持することができる範囲でもよく、この範囲よりも狭く、対象物をより確実に安定して保持することができる範囲でもよく、変化量がある一定の範囲外とならないように設定された範囲でもよい。
範囲でもよい。

揃速制御部３８は、巻上運転時の加速中における揃速制御として、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外である場合に、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１内に収まるように、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に巻取り速度が高い方の巻上機である第１巻上機５又は第２巻上機６における巻取り速度の加速度を減少させる。揃速制御部３８は、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に第１巻上機５の巻取り速度Ｖ_１が第２巻上機６の巻取り速度Ｖ_２よりも高い場合には、巻取り速度が高い方の第１巻上機５の加速度を減少させ、巻取り速度が低い方の第２巻上機６の加速度を維持する。また、揃速制御部３８は、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に第２巻上機６の巻取り速度Ｖ_２が第１巻上機５の巻取り速度Ｖ_１よりも高い場合には、巻取り速度が高い方の第２巻上機６の加速度を減少させ、巻取り速度が低い方の第１巻上機５の加速度を維持する。

揃速制御部３８は、巻上運転時の減速中における揃速制御として、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外である場合に、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１内に収まるように、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に巻取り速度が低い方の巻上機である第１巻上機５又は第２巻上機６における巻取り速度の減速度を減少させる。揃速制御部３８は、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に第１巻上機５の巻取り速度Ｖ_１が第２巻上機６の巻取り速度Ｖ_２よりも低い場合には、巻取り速度が低い方の第１巻上機５の減速度を減少させ、巻取り速度が高い方の第２巻上機６の減速度を維持する。また、揃速制御部３８は、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に第２巻上機６の巻取り速度Ｖ_２が第１巻上機５の巻取り速度Ｖ_１よりも低い場合には、巻取り速度が低い方の第２巻上機６の減速度を減少させ、巻取り速度が高い方の第１巻上機５の減速度を維持する。

揃速制御部３８は、巻下運転時の加速中における揃速制御として、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外である場合に、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１内に収まるように、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に繰出し速度が高い方の巻上機である第１巻上機５又は第２巻上機６における繰出し速度の加速度を減少させる。揃速制御部３８は、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に第１巻上機５の繰出し速度Ｖ_１が第２巻上機６の繰出し速度Ｖ_２より高い場合には、繰出し速度が高い方の第１巻上機５の加速度を減少させ、繰出し速度が低い方の第２巻上機６の加速度を維持する。また、揃速制御部３８は、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に第２巻上機６の繰出し速度Ｖ_２が第１巻上機５の繰出し速度Ｖ_１より高い場合には、繰出し速度が高い方の第２巻上機６の加速度を減少させ、繰出し速度が低い方の第１巻上機５の加速度を維持する。

揃速制御部３８は、巻下運転時の減速中における揃速制御として、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外である場合に、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１内に収まるように、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に繰出し速度が低い方の巻上機である第１巻上機５又は第２巻上機６における繰出し速度の減速度を減少させる。揃速制御部３８は、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に第１巻上機５の繰出し速度Ｖ_１が第２巻上機６の繰出し速度Ｖ_２よりも低い場合には、繰出し速度が低い方の第１巻上機５の減速度を減少させ、繰出し速度が高い方の第２巻上機６の減速度を維持する。また、揃速制御部３８は、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となった時に第２巻上機６の繰出し速度Ｖ_２が第１巻上機５の繰出し速度Ｖ_１よりも低い場合には、繰出し速度が低い方の第２巻上機６の減速度を減少させ、繰出し速度が高い方の第１巻上機５の減速度を維持する。

また、揃速制御部３８は、揃速制御を行い、差分の値の変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１に収まり、更に、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１よりも狭い設定範囲Ｒ２（図６参照）内に収まった場合には、揃速制御を終了する。なお、揃速制御部３８は、変化量ΔＨｔが設定範囲Ｒ２内に収まるまで揃速制御を継続せず、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１に収まった時点で揃速制御を終了してもよい。しかし、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１よりも狭い設定範囲Ｒ２（図６参照）内に収まるまで揃速制御することで、揃速制御が終了した直後に再び変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外となってしまうことを抑制することができる。

出力値算出部３７は、揃速制御において第１インバータ３３及び第２インバータ３４に出力する出力値（加算値または減算値）を算出する。出力値算出部３７は、加速時において、加速度を減少させるように加算値を小さくする。また、出力値算出部３７は、減速時において、減速度を減少させるように減算値を小さくする。揃速制御部３８は、出力値算出部３７で算出された出力値を含む速度指令信号を第１インバータ３３または第２インバータ３４に出力する。

第１インバータ３３は、第１モータ１４に電力を供給し、第１モータ１４の回転駆動を制御する。第１インバータ３３は、制御ユニット３２から出力された速度指令信号に応じて、第１モータ１４の回転速度を変更し、第１巻上機５における巻取り速度又は繰出し速度を変更する。

第２インバータ３４は、第２モータ２４に電力を供給し、第２モータ２４の回転駆動を制御する。第２インバータ３４は、制御ユニット３２から出力された速度指令信号に応じて、第２モータ２４の回転速度を変更し、第２巻上機６における巻取り速度又は繰出し速度を変更する。

図５は、加速時における第１吊り具１１及び第２吊り具２１の速度の変化を示すグラフである。次に、図５を参照して、巻下運転時の加速中における第１吊り具１１及び第２吊り具２１の速度の変化について説明する。図５では、横軸に時刻を示し、縦軸に速度を示している。実線で示す速度Ｖ_１は、第１吊り具１１の速度であり、破線で示す速度Ｖ_２は、第２吊り具２１の速度である。図５では、静止状態から定常状態に達するまでの第１吊り具１１及び第２吊り具２１の速度変化について説明する。

時刻ｔ_１０（基準時）において、第１吊り具１１及び第２吊り具２１は静止状態であり、速度Ｖ_１，Ｖ_２は０である。時刻ｔ_１０において、操作者により操作部３１が操作されて、第１巻上機５及び第２巻上機６による連動が開始される。このとき、例えば、機械的な誤差やブレーキの動作の遅れなどにより、第２巻上機６は、第１巻上機５における繰出し動作の開始よりも遅れて、時刻ｔ１１において繰出し動作を開始する。

例えば、時刻ｔ_１３において、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１と第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２との差分Δｈｔ（Δｈｔ＝ｈ_１−ｈ_２）の値の変化量ΔＨｔが、許容範囲Ｒ１外となる（下限許容値Ｊ１を下回る）。このとき、第１吊り具１１は、第２吊り具２１より高速である（Ｖ_１＞Ｖ_２）。揃速制御部３８は、第１巻上機５における加速度を減少させ、第２巻上機６における加速度を維持する。時刻ｔ１３から時刻ｔ１５にかけて、第１吊り具１１の加速度は、第２吊り具２１の加速度よりも低くなっている。第１吊り具１１の速度Ｖ１は、時刻ｔ１３以降、加速度が低く変更され、時刻ｔ１４以降、第２吊り具２１の速度Ｖ２より低くなる。これにより、差分Δｈｔの値の変化量ΔＨｔが減少する。

時刻ｔ１５において、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１と第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２との差分Δｈｔの値の変化量ΔＨｔが、設定範囲Ｒ２に収まる（下限設定値Ｊ３を上回る）。このとき、揃速制御を終了し、第１吊り具１１の加速度を増加させる。そして、時刻ｔ１６において第２巻上機６は定格速度となり、時刻ｔ１７において第１巻上機５は定格速度となる。

図６は、第１吊り具の高さ位置ｈ_１と第２吊り具の高さ位置ｈ_２との差分Δｈｔの値の変化量ΔＨｔの一例を示すグラフである。図６では、巻下運転時の加速中における差分Δｈｔの値の変化量ΔＨｔを示している。図６では、縦軸に変化量ΔＨｔを示し、横軸に時刻を示している。縦軸において中央に示された原点Ｏは、基準時における差分Δｈｔから基準時における差分Δｈｔを差し引いた値となるため、その値は必ず０となる。なお、図６に示す変化量ΔＨｔの変化を示すグラフは、図５に示す第１吊り具１１及び第２吊り具２１の速度の変化に対応するものではない。

また、図６において、破線で示す直線は許容範囲Ｒ１における下限許容値Ｊ１及び上限許容値Ｊ２を示す。１点鎖線で示す直線は設定範囲Ｒ２における下限設定値Ｊ３及び上限設定値Ｊ４を示す。例えば、下限許容値Ｊ１は−１０ｍｍ、上限許容値Ｊ２は＋１０ｍｍ、下限設定値Ｊ３は−５ｍｍ、上限設定値Ｊ４は＋５ｍｍとすることができる。下限許容値Ｊ１及び上限許容値Ｊ２のそれぞれの絶対値は必ずしも一致させなくてもよい。同様に、下限設定値Ｊ３及び上限設定値Ｊ４のそれぞれの絶対値は必ずしも一致させなくてもよい。

図６に示す例では、基準時である時刻ｔ_０において、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１と第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２とは同じ高さであり、差分Δｈｔの値は０であるとする。第１巻上機５及び第２巻上機６による連動が開始された後、第１吊り具１１は、第２吊り具２１よりも加速度が大きく、先に降下しているとする。ΔＨｔは、時間の経過と共に増大（負の方向へ増加）して、時刻ｔ_２１において、下限許容値Ｊ１に達し、揃速制御部３８は揃速制御を実行する。

揃速制御部３８は、第１巻上機５における加速度を減少させ、第２巻上機６における加速度を維持する。これにより、第１巻上機５における加速が緩やかになり、第２吊り具２１の速度が第１吊り具１１の速度より高くなり、差分Δｈｔが小さくなり、変化量ΔＨｔが減少（０へ近づくように減少）する。変化量ΔＨｔが減少して、時刻ｔ２２において、下限設定値Ｊ３に達すると、揃速制御部３８は揃速制御を終了する。

時刻ｔ２２を過ぎた後、差分Δｈｔが増加してΔＨｔが再び下限許容値Ｊ１に達すると、揃速制御部３８は再び揃速制御を実行する。これにより、変化量ΔＨｔの増大が抑制される。なお、下限許容値Ｊ１に達したときを、許容範囲Ｒ１外である場合とみなしてもよい。同様に、ΔＨｔ＞０以上である場合に、ΔＨｔが上限許容値Ｊ２に達したときを、許容範囲Ｒ１外である場合とみなしてもよい。

次に、図７を参照して、クレーン装置１の制御ユニット３２で実行される連動運転に関する制御手順について実行する。例えば、クレーン装置１の運転中において、通常運転（第１吊り具１１，第２吊り具１２を個別に駆動する運転）から連動運転に変更する場合には、操作者は操作部３１を操作して連動運転を実行するための操作を行う。制御ユニット３２は、操作部３１から出力された指令信号に基づいて、連動運転モードを開始する（ＳＴＡＲＴ）。第１吊り具１１及び第２吊り具１２の連動を開始する際に、制御ユニット３２の差分検出部３６は、その時の第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１及び第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２を基準値（基準となる時点における高さ位置）として設定する（ステップＳ１）。

次に、制御ユニット３２は、巻上げ又は巻下げの指令があるか否かを判定する（ステップＳ２）。制御ユニット３２は、操作部３１から入力した指令信号に基づいて、巻上げ又は巻下げの指令があるか否かを判定する。巻上げ又は巻下げの指令がない場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、ステップＳ３に進み、巻上げ又は巻下げの指令がある場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、ステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、制御ユニット３２は、連動運転モードを終了するか否かを判定する。制御ユニット３２は、例えば、操作部３１からの入力した指令信号に基づいて、連動運転モードを終了するか否かを判定する。連動運転モードを終了すると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、連続運転モードを終了して、ここでの制御を終了する。連動運転モードを継続すると判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ４では、制御ユニット３２は、第１吊り具１１及び第２吊り具２１が加速中（又は減速中）であるか否かを判定する（ステップＳ４）。制御ユニット３２の揃速制御部３８は、速度算出部３５によって算出された第１巻上機５における巻取り速度又は繰出し速度、及び第２巻上機６における巻取り速度又は繰出し速度に基づいて、第１吊り具１１及び第２吊り具２１が加速中（又は減速中）であるか否かを判定する。第１吊り具１１及び第２吊り具２１が加速中（又は減速中）である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）には、ステップＳ５に進み。第１吊り具１１及び第２吊り具２１が定格速度に達した場合、又は、第１吊り具１１及び第２吊り具２１が停止した場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ５では、制御ユニット３２は、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１と、第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２との差分の値の変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１内であるか否かを判定する。揃速制御部３８は、計測時において、差分検出部３６によって算出された差分の値の変化量ΔＨｔが下限許容値Ｊ１を下回る又は上限許容値Ｊ２を上回るか否かを判定する。制御ユニットＳ３２は、変化量ΔＨｔが下限許容値Ｊ１を下回る又は上限許容値Ｊ２を上回る場合（ステップＳ５：ＮＯ）には、ステップＳ６に進み、変化量ΔＨｔが下限許容値Ｊ１以上であり且つ上限許容値Ｊ２以下である場合には、ステップＳ４の処理を繰り返す（ステップＳ５において、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外である場合には、ステップＳ６に進む）。

ステップＳ６では、制御ユニット３２は揃速制御を実行する。制御ユニット３２は、図４に示される制御内容に従って、第１巻上機５及び第２巻上機６の少なくとも一方における巻取り速度又は繰出し速度の変化率（加速率又は減速率）を減少させる。制御ユニット３２は、出力値算出部３７によって算出された補正値に応じた速度指令信号（出力値）を第１インバータ３３又は第２インバータ３４に送信する。これにより、第１モータ１４又は第２モータ２４を制御して、第１吊り具１１又は第２吊り具の速度の変化率を緩やかにして、第１吊り具１１と第２吊り具２１との高さ位置の差分を基準時の値に近づける。

ステップＳ７では、制御ユニット３２は、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１と、第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２との差分の値の変化量ΔＨｔが設定範囲Ｒ２内であるか否かを判定する。揃速制御部３８は、差分検出部３６によって算出された差分の値の変化量ΔＨｔが下限設定値Ｊ３を下回る又は上限設定値Ｊ４を上回る場合（ステップＳ７：ＮＯ）には、ステップＳ４の処理を継続し、変化量ΔＨｔが下限設定値Ｊ３以上であり且つ上限設定値Ｊ４以下である場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、ステップＳ８に進み揃速制御を終了し、ステップＳ５の処理を繰り返す。

このような本実施形態に係るクレーン装置１によれば、第１吊り具１１及び第２吊り具２１が加速している際に、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外である場合に、巻取り速度又は繰出し速度が高い方の巻上機５，６の加速度を減少させることで、速度が高い方の一方の吊り具１１，２１の加速度を緩やかにし、他方の吊り具１１，１２の加速度を維持して、他方の吊り具１１，２１を一方の吊り具に接近させることができる。そのため、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１と第２吊り具２１の高さ位置ｈ_２との差分を一定の範囲内に収めて、２つの吊り具１１，２１の高さ位置ｈ_１，ｈ_２の差が大きく変化することを抑制することができる。

また、クレーン装置１では、第１吊り具１１及び第２吊り具２１が減速している際に、変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１外である場合に、巻取り速度又は繰出し速度が低い方の巻上機５，６の減速度を減少させることで、速度が低い方の一方の吊り具１１，２１の減速度を緩やかにし、他方の吊り具１１，２１の減速度を維持して、他方の吊り具１１，２１を一方の吊り具１１，２１に接近させることができる。そのため、第１吊り具１１の高さ位置ｈ_１と第２吊り具の高さ位置との差分を一定の範囲内に収めて、２つの吊り具１１，２１の高さ位置ｈ_１，ｈ_２の差が大きく変化する増大することを抑制することができる。

本実施形態のクレーン装置１によれば、対象物である吊り荷を共吊りして昇降させる際に、加速及び減速を繰り返してインチング操作を行う場合であっても、第１吊り具１１及び第２吊り具２１の高さ位置ｈ_１，ｈ_２の差分Δｈｔを一定の範囲内に収めて、対象物の姿勢を安定させることができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記実施形態では、第１吊り具１１と第２吊り具２１との高さ位置の差分の変化量が、許容範囲外である場合に、一方の巻上機の巻取り速度又は繰出し速度の変化率を変更しているが、両方の巻上機５，６の巻取り速度又は繰出し速度の変化率を変更する構成でもよい。例えば、巻上運転時の加速中における揃速制御として、巻取り速度が高い方の一方の巻上機における巻取り速度の加速度を減少させ、巻取り速度が低い方の他方の巻上機における巻取り速度の加速度を増加させてもよい。

また、実施形態では、第１吊り具１１及び第２吊り具２１の加速時において、差分の値の変化量が許容範囲外である場合に、巻取り速度又は繰出し速度が高い方の巻上機である第１巻上機又は第２巻上機における巻取り速度又は繰出し速度の加速度を減少させているが、巻取り速度又は繰出し速度が低い方の巻上機である第１巻上機又は第２巻上機における巻取り速度又は繰出し速度の加速度を増加させてもよい。例えば、巻上運転時の加速中における揃速制御として、巻取り速度が高い方の一方の巻上機における巻取り速度の加速度を維持し、巻取り速度が低い方の他方の巻上機における巻取り速度の加速度を増加させてもよい。

また、上記の実施形態では、第１吊り具１１及び第２吊り具２１の減速時において、差分の値の変化量が許容範囲外である場合に、巻取り速度又は繰出し速度が低い方の巻上機である第１巻上機又は第２巻上機における巻取り速度又は繰出し速度の減速度を減少させているが、巻取り速度又は繰出し速度が高い方の巻上機である第１巻上機又は第２巻上機における巻取り速度又は繰出し速度の減速度を増加させてもよい。例えば、巻上運転時の加速中における揃速制御として、巻取り速度が低い方の一方の巻上機における巻取り速度の減速度を維持し、巻取り速度が高い方の他方の巻上機における巻取り速度の減速度を増加させてもよい。

また、上記実施形態では、巻上運転時及び巻下運転時の両方において、揃速制御を実施しているが、巻上運転時のみにおいて揃速制御を実施してもよく、巻下運転時のみにおいて揃速制御を実施してもよい。また、上記実施形態では、吊り具の加速中及び減速中の両方において、揃速制御を実施しているが、加速中のみにおいて揃速制御を実施してもよく、減速中のみにおいて揃速制御を実施してもよい。

また、上記実施形態では、クレーン装置を天井クレーンとして説明しているが、クレーン装置は、天井クレーンに限定されず、例えば、橋形クレーン、門形クレーン、ジブクレーン、搬送装置等、複数の巻上機を有するクレーン装置でもよい。また、クレーン装置は、建屋内に設置されているものに限定されず、造船所、港湾設備などの屋外に設置されているものでもよい。

また、上記実施形態では、基準時における第１吊り具１１及び第２吊り具２１における高さ位置が一致している場合について説明しているが、基準時において、第１吊り具１１及び第２吊り具２１の高さ位置は一致していなくてもよい。

なお、上記実施形態において、ステップＳ７でＮＯと判定することが複数回繰り返される場合（所定時間経過する場合）、又は、揃速制御を実行しているにもかかわらず変化量ΔＨｔが許容範囲Ｒ１よりも広い範囲（異常判定範囲）となる場合には、第１巻上機５及び第２巻上機６を停止させてもよい。

また、上記実施形態において、加速中または減速中の揃速制御について説明しているが、定格速度に達した場合において、各吊り具間の高さ位置の差が大きく変化しないように揃速制御を実行してもよい。

また、上記実施形態において、変化量ΔＨｔ_１＝Δｈｔ_１−Δｈｔ_０としているが、例えば、変化量ΔＨｔ_１＝Δｈｔ_０−Δｈｔ_１として、この変化量ΔＨｔ_１（＝Δｈｔ_０−Δｈｔ_１）を用いて、揃速制御を実行するか否かを判定してもよい。

また、上記実施形態において、変化量ΔＨｔが許容範囲外である場合に、許容範囲外となった時の巻取り速度又は繰下げ速度の大小関係（高速であるか、低速であるか）に基づいて、揃速制御における制御内容を決定しているが、その他の情報に基づいて制御内容を決定してもよい。例えば、第１吊り具１１及び第２吊り具１２の移動量を算出し、この移動量に基づいて、どちらの吊り具の移動量が多いか否かを判定し、移動量の多い方の吊り具の変化率（加速度又は減速度）を変更することで、変化量ΔＨｔが許容範囲内に収まるようにしてもよい。また、例えば、第１吊り具１１及び第２吊り具１２の高さ位置を算出し、この高さ位置に基づいて、どちらの吊り具の移動量が多いか否かを判定して、制御内容を決定してもよい。

１…クレーン装置、５…第１巻上機、６…第２巻上機、１１…第１吊り具、１２…第１ワイヤロープ（第１索体）、１４…第１モータ、２１…第２吊り具、２２…第２ワイヤロープ（第２索体）、２４…第２モータ、３３…第１インバータ、３４…第２インバータ、３８…揃速制御部（制御部）、３６…差分検出部、ｈ１…第１吊り具の高さ位置、ｈ２…第２吊り具の高さ位置、Δｈｔ…差分、ΔＨｔ…差分の値の変化量。

Claims

第１索体及び第２索体を用いて対象物を共吊りして昇降させるクレーン装置であって、
第１吊り具が吊り下げられた前記第１索体を巻取り及び繰出し可能な第１巻上機と、
第２吊り具が吊り下げられた前記第２索体を巻取り及び繰出し可能な第２巻上機と、
前記第１巻上機及び前記第２巻上機の動作を制御する制御部と、
基準となる時点における前記第１吊り具の高さ位置と前記第２吊り具の高さ位置との差分を基準時の差分とし、前記基準となる時点より後の計測時点における前記第１吊り具の高さ位置と前記第２吊り具の高さ位置との差分を計測時の差分とし、前記基準時の差分の値と前記計測時の差分の値との差である変化量を検出する差分検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１巻上機及び前記第２巻上機を連動させて前記第１吊り具及び前記第２吊り具を加速又は減速させ前記第１吊り具及び前記第２吊り具の位置を調整するインチング操作を行う際に、前記差分検出部によって検出された前記変化量が予め定めた許容範囲外である場合に、前記変化量が前記許容範囲内に収まるように、前記第１巻上機及び前記第２巻上機の少なくとも一方における巻取り速度又は繰出し速度の変化率を変更するクレーン装置。
前記制御部は、前記変化量が前記許容範囲よりも狭い範囲である設定範囲内に収まるまで前記変化率の変更を維持し、前記変化量が前記設定範囲内に収まれば前記変化率を変更前の値に戻す請求項１に記載のクレーン装置。
前記制御部は、前記第１吊り具及び前記第２吊り具の加速時において、前記変化量が前記許容範囲外である場合に、前記変化量が許容範囲外となった時に前記巻取り速度又は前記繰出し速度が高い方の巻上機である前記第１巻上機又は前記第２巻上機における前記巻取り速度又は前記繰出し速度の加速度を減少させることで前記変化率を変更する請求項１又は２に記載のクレーン装置。
前記制御部は、前記第１吊り具及び前記第２吊り具の減速時において、前記変化量が前記許容範囲外である場合に、前記変化量が許容範囲外となった時に前記巻取り速度又は前記繰出し速度が低い方の巻上機である前記第１巻上機又は前記第２巻上機における前記巻取り速度又は前記繰出し速度の減速度を減少させることで前記変化率を変更する請求項１〜３のいずれか一項に記載のクレーン装置。
前記第１巻上機の第１モータに電力を供給する第１インバータと、
前記第２巻上機の第２モータに電力を供給する第２インバータと、を更に備え、
前記制御部は、前記変化量が前記許容範囲外である場合に、前記第１インバータ及び前記第２インバータの少なくとも一方に供給される電力の周波数を変更し、前記変化量が前記許容範囲内に収まるように、前記第１巻上機及び前記第２巻上機の少なくとも一方における前記巻取り速度又は前記繰出し速度の変化率を変更する請求項１〜４の何れか一項に記載のクレーン装置。