JPH0543603B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、自動倉庫設備における荷役機械とし
て利用されるに好適なスタツカクレーンの振れを
小さくする振れ止め方法に関するものである。

〔発明の背景〕

自動倉庫の荷役作業を行なう機械として、通常
スタツカクレーンが利用されている。スタツカク
レーンは、倉庫棚間の床面に敷設されたレール上
を走行し、入庫口において昇降体上に積載した荷
物を目的棚段まで昇降させ、この昇降体に備え付
けられたフオーク装置によつてその荷物を目的の
棚に格納する作業を行なう。また、反対に、棚に
格納された荷物をフオーク装置によつて昇降体上
に積載し、クレーンを走行させて出庫口に出庫す
る作業を行なう。スタツカクレーンのこのような
作業においては、所定位置へのクレーンの移動お
よび停止は不可欠であるが、スタツカクレーンが
停止した直後においてはかなりの振れがあるのが
一般的である。振れが大きいままフオーク装置を
動作させることは安全上好ましくない。したがつ
て、その振れが収まるのを待つてフオーク装置を
動作させるように工夫されている。しかし、停止
後において、振れの自然減衰を待つていたのでは
荷役効率は悪くなる。

このため、従来からスタツカクレーンの振れを
強制的に減衰させるための各種振れ止め装置が開
発されている。この種の技術としては、例えば、
実公昭49−10624号公報、実公昭52−3267号公報
に開示されたものが公知である。

さて、従来におけるこの種装置は、スタツカク
レーンの振れに抗した制振力を付与するための特
別な装置あるいは機構を必要とする。荷役効率向
上のため、スタツカクレーンの大型化、あるいは
走行速度の高速化をねらつていこうとする場合、
従来からの機械的な揺れ止め装置でこれに対処し
ようとすると振れ止め装置が大きくなり、あるい
は複雑化することとなり好ましくない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、簡単な構成でスタツカクレー
ン停止直後の振れを減少させることのできるスタ
ツカクレーンの振れ止め方法を提供することであ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、スタツカクレーンの昇降体重量およ
び該昇降体の昇降位置を入力し、該入力量を利用
して得られる該スタツカクレーンの周期に基づい
て、該周期の1/4〜1/2倍の減速時間を演算し、該
スタツカクレーンが目的停止位置近傍に達した時
点から該スタツカクレーン走行用モータを該演算
した減速時間減速させ、次いでブレーキを作動さ
せて該スタツカクレーンを減速停止させることを
特徴とする。

〔発明の実施例〕

本発明の具体的な実施例を説明する前に、振れ
止め制御方法の原理について説明する。通常のス
タツカクレーンにおいて、目的位置での停止動作
におけるクレーンポストあるいは昇降体の振れ
（以下、単に振れまたはクレーンの振れ）の関係
は第４図のようになる。すなわち、クレーンは、
昇降体重量ｍおよび昇降体の昇降位置ｌと密接な
関係を有する固有振動数の振動周期Ｔで振動す
る。第４図においては、昇降体の初期振れがない
ものとしている。クレーンが停止動作時に初期振
動を有している場合には、その初期振動の振れの
位相と振幅、および加速度の位相と大きさは第５
図〜第８図に示すようになる。第５図は停止動作
時における制動開始時の振れの位相φ＝0°の場
合、第６図はφ＝45°の場合、第７図はφ＝90°の
場合、第８図はφ＝135°の場合をそれぞれ示す。
これから判るように、制動開始時の振れの位相φ
の違いにより、停止後の振れの状況が大きく異な
る。この制動開始時の振れの位相と振れの減衰の
開係を第９図に示す。第９図において、実線は振
れの最大値を、破線は振れが±５mm以下に収まる
までの時間を示している。第９図から明らかなよ
うに、減速開始時の振れの位相φが90°〜180°の
とき、すなわち、加速度の微分値が正の範囲で減
速制御を行なうと、停止時の振れが小さくなる。
また、逆に加速度の微分値が負の範囲で減速制動
を行なうと、振れを助長することとなり、停止時
の振れは大きくなる。このことから、本発明の実
施例においては、停止のためのブレーキによる制
動の前に、固有振動数から求まる周期Ｔの1/4〜
１／２倍の時間だけ走行用のモータによる減速を行
なつて、スタツカクレーンの加速度の方向を正に
しておき、この状態でブレーキによる減速停止を
行なつて、クレーン停止時の振れを小さくする。
周期Ｔは、次式で求められる。

Ｔ＝2π／ω ……(1) また、角周波数ωは、スタツカクレーンの簡易
モデルから次式にて求められる。

ここで、 Ｋ：定数 ｍ：昇降体の重量 ｇ：減速度 ｌ：主柱系の質量中心までの距離（すなわち昇降
体の昇降位置ｌの関数） したがつて、走行用のモータによる減速時間、
すなわち周期Ｔの1/4〜1/2の時間T_fは次式の範
囲の値となる。

そして、モータによる減速後のブレーキによる
減速停止は、このT_f時間の減速の後開始される。
ところで、スタツカクレーンの停止制御において
は振れの防止と共に、目標位置に停止されること
が重量である。したがつて、上述の如き振れ止め
制御を行なう場合においても、目標位置に停止さ
せることができるものとなつていることが必要で
ある。第１０図Ａ〜第１図Ｃを用いて、このこと
を考察する。いま、第１０図Ａに示すように、目
標位置P₀（原点からの距離として考える。）が指
示されると、スタツカクレーンは移動を開始し、
その現在位置Ｐが変化する。スタツカクレーンの
速度パターンが第１０図Ｂのように与えられてい
るとすると、ＰがP₀にかなり近づいた時点で、
スタツカクレーンの走行速度はv₁となる。この時
点においては、振れ止めのための速度制御パター
ンが決まつているので、振れ止め制御の開始タイ
ミングt₀を決めることができる。すなわち、この
タイミングは、スタツカクレーンの走行位置Ｐと
目標位置P₀との差が、振れ止め制御期間中にス
タツカクレーンが走行する距離a_sとなつた時点で
ある。すなわち、 P₀−Ｐ＝a_s ……(4) この距離a_sは、第１０図Ｃに示す斜線部で表わ
される。走行用モータの減速度をα、ブレーキの
制動時の減速度をｇ、走行用モータの減速時間を
T_f、走行用モータにおける減速終了時の速度を
v₂、ブレーキ制動開始からスタツカクレーン停止
までの時間をT_xとすると、次の関係式が導出で
きる。

v₆＝v₁−α・T_f ……(5) Ｏ＝v₂−gT_x ……(6) a_s＝v₁・T_f−１／２（v₁−v₂）・T_f＋１／２v₂・T_x ……(7) (5)、(6)、(7)式からT_x、v₂を含まない式に変形
すると、a_sは次式のように表わされる。

a_s＝v₁・T_f−αT_f ²＋（v₁−αT_f）²／2g ……(8) (8)式から判るように、v₁、α、ｇの定数を設定
しておくと、T_fが求まればa_sが得られる。

以上のことをふまえ、以下本発明の実施例を説
明する。

第１図は本発明の一実施例における動作フロー
図を示す。第２図は本発明の一実施例におけるブ
ロツク構成図を示す。第３図は本発明の一実施例
が適用される自動倉庫の概略図を示す。

まず、第３図により自動倉庫に用いられるスタ
ツカクレーンの概略を説明する。入庫品を保管す
るラツク１に沿つてスタツカクレーン２が配置さ
れている。スタツカクレーン２は、ラツク間の床
面上に敷設されたレール３上に配置され、走行車
輪および該車輪に駆動力を与える走行用のモータ
４によつて、レール３上を走行できる。スタツカ
クレーンの上部には、図示していないけれどもガ
イドローラが設けられており、ガイドレールに沿
つて走行する。一方、昇降体５には、ラツク１へ
の荷の格納およびラツクに収納された荷の搬入を
行なうためのフオーク設備が設けられている。昇
降体５の昇降は、図示しない昇降用のモータによ
つて行なわれる。スタツカクレーンの走行量を検
出する走行距離検出方式としては、地上に設置し
たストライカを用いる方式、パルスエンコーダ等
を用いる方式、その他音波等を利用したものなど
がある。昇降体５の位置検出は、走行距離検出の
場合と同様のものの他に、昇降用ロープの巻取り
量を測定することでも検出できる。昇降体の重量
は、自重十積荷の重量で得られるが、自重は変化
しないため、例えば積荷の重量を荷重計で計測す
ることで検出できる。また、昇降用のモータにか
かる負荷電流は、昇降体の重量に比例するので、
この負荷電流を計測することも検出できる。

次に、第２図により本発明の一実施例における
ハード構成を説明する。走行用モータ４とブレー
キ１１は、走行駆動装置１２で制御される。走行
駆動装置は、モータ４の速度を入力される速度パ
ターンに応じて変速させる機能（速度制御機能）
を有している。昇降用モータ１４は、電源１５よ
り供給される電力により駆動され、昇降体の昇降
を行なう。なお、昇降制御については、ここでは
省略する。変流器１６、モータ１４の負荷電流を
検出し、これを昇降体５の総重量ｍに見合う物理
量として計算機２１に供給する。パルス検出器１
８は、昇降体５の昇降位置ｌを検出するためのも
ので、検出した物理量ｌは計算機２１に供給す
る。パルス検出器１３は、スタツカクレーンの走
行量Ｐを検出するためのもので、このＰは計算機
２１に供給される。l₀は昇降体の目的位置であ
り、計算機２１に入力される。P₀は走行の目的
番地であり、計算機２１に入力される。計算機２
１には、予め、スタツカクレーン構造物のデータ
１９が入力されており、例えば、クレーンの振れ
固有振動数、昇降体の昇降位置に応じた振れ振動
定数、減衰定数等が記憶されている。計算機２１
は、このようなクレーン側の各種データと、各検
出値、各設定入力値とを用いて、スタツカクレー
ンの走行停止時にその振れを少なくするための制
御量を演算し、その制御量を走行駆動装置１２に
出力する。

以下、この制御量の演算および出力制御を第１
図に示す動作フローにより説明する。この制御に
必要な各種データ（例えばv₁、α、ｇ、Ｋ）およ
び制御プログラムは予め計算機２１に入力され、
内部のメモリに記憶されているものとする。スタ
ツカクレーン２に作業指令が与えられると、計算
機２１は移動すべき目的位置P₀、目的昇降位置l₀
を入力する。これによつて、計算機２１が速度パ
ターンを演算し、走行駆動装置１２に出力する。
走行用モータ４は、走行駆動装置１２によつて駆
動され、スタツカクレーンの走行が開始される。
スタツカクレーンの走行開始によつて、振れ止め
制御のための処理も開始される。まず、各検出器
の検出値ｌ、ｍ、ｐを入力する（ステツプF1）。
入力したｌ、ｍにより走行用モータの減速時間
T_fを演算する（ステツプF2）。これは、(1)〜(3)式
を利用する。続いて、予め記憶されているv₁、
α、ｇと、ステツプF2で求めたT_fを用いて、(8)
式により振れ止め制御期間中にクレーンが走行す
る距離a_sを演算する（ステツプF3）。ステツプF4
で、振れ止め制御開始タイミングになつたかどう
かをチエツクし、そうでなければステツプF1に
戻る。スタツカクレーンが、目標位置P₀までa_sを
残すところまで走行すると、ステツプF2で求め
たT_fを利用する振れ止め制御を開始する。まず、
この時点t₀において、タイマを起動（ステツプ
F5）すると共に、走行用モータを減速度αで減
速開始する（ステツプF6）。ステツプF7では、減
速度αによる減速がステツプF2で求めた時間T_f
継続されたかどうかのチエツクを行なう。走行用
モータによる減速がT_f時間行なわれた後、今度
はブレーキによる制動（減速度ｇ）をかけ、スタ
ツカクレーンを目的位置に停止させる（ステツプ
F8、F9）。このような制御を行なつた例を第１１
図に示している。図から判るようにクレーン停止
後短時間で振れが減衰していることが判る。した
がつて、フオーク装置の動作待時間は短縮され、
荷役作業の効率が向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、特別な制
振装置を設けなくとも簡単な構成でクレーン停止
直後の振れを大幅に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における制御動作フ
ローを示す図、第２図は本発明の一実施例におけ
るハード構成を示すブロツク図、第３図は自動倉
庫の概要を示す図、第４図〜第８図はスタツカク
レーンの停止動作におけるクレーンの振れの関係
を示す図、第９図は制動開始時のクレーンの振れ
の位相と振れの減衰との関係を示す図、第１０図
Ａ〜第１０図Ｃは振れ止め制御を行なう場合の制
御開始タイミングを説明するための図、第１１図
は振れ止め制御を行なつた場合のクレーンの振れ
を示した図である。 ２……スタツカクレーン、３……レール、４…
…走行用モータ、５……昇降体、１１……ブレー
キ、１２……走行駆動装置、１３……パルス検出
器、１４……昇降用モータ、１６……変流器、１
８……パルス検出器、２１……計算機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スタツカクレーンの昇降体重量および該昇降
   体の昇降位置を入力し、該入力した昇降体重量お
   よび昇降位置を利用して得られる該スタツカクレ
   ーンの周期に基づいて、該周期の1/4〜1/2倍の減
   速時間を演算し、該スタツカクレーンが目的位置
   近傍に達した時点から該減速時間だけ該スタツカ
   クレーンの走行用モータを減速させ、次いでブレ
   ーキを作動させて該スタツカクレーンを停止させ
   ることを特徴とするスタツカクレーンの振れ止め
   方法。