JPH06255984A - 自動クレーンの振れ止め制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クレーンの走行中に生じる振れを短時間で抑
制し、所定の位置に停止するクレーンの制御方法を提供
する。 【構成】 ロープで吊荷を吊り移動する天井クレーンの
振れ止め制御方法において、ロープの長さ、吊荷の荷
量、荷の振れを検出し、クレーンが所定距離を移動した
とき、クレーンの加減速により生じる振れを停止時に零
とする速度パターンとする。そしてクレーンの等速移動
中、減速中または停止中の振れを、ロープ長、目標位置
との位置の偏差、振れの位相と大きさから、移動速度を
修正する。これにより所定位置に到着時の振れの抑制と
位置合わせを同時に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はクレーンの自動制御方法
に係り、特に自動化の際に必要とされる吊荷の振れ抑止
制御に好適な天井クレーンの振れ止め制御方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】天井クレーンの運転に際し、ワイヤロー
プで吊り下げられた荷は、荷振れを生じやすく、また一
方吊荷は所定の位置に振れのない状態で下降する必要が
ある。このため一般にプログラム制御あるいはファジー
制御等が採用され、これにより停止時に振れを零とする
制御手段が採られている。その一例として特公昭６１−
３１０２９号、同特公平４−５９５９６号公報に開示さ
れたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法において
は、荷の振れの状態を計測せずに制御しているため、吊
荷の状態、振れの状態に応じた最適な制御が行えない。
また振れを計測する方法においても振れを抑制するため
に要する時間が荷の振れの周期に依存し、短時間で振れ
を抑制することができなかった。

【０００４】本発明はクレーンの走行中に生じる振れを
短時間で抑制し、所定の位置に停止するクレーンの制御
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになしたもので、ロープで吊荷を吊り移動する
天井クレーンの振れ止め制御方法において、ロープの長
さ、吊荷の荷量、荷の振れを検出し、クレーンが所定距
離を移動したとき、クレーンの加減速により生じる振れ
を停止時に零とする速度パターンとし、クレーンの等速
移動中、減速中または停止中の振れを、ロープ長、目標
位置との位置の偏差、振れの位相と大きさから、移動速
度を修正し、所定位置に到着時の振れの抑制と位置合わ
せを同時に行うことを要旨とする。

【０００６】

【作用】本発明はクレーンの走行による自己の加減速に
よる振れを所定位置に停止したときに零となる速度パタ
ーンで所定の距離を移動し、走行中に生じる振れを等速
移動中、減速中、または停止中の振れが一定の角度を維
持する安定した領域で、クレーンを加減速することによ
り生じる振れと実際の荷の振れを比較し、両者の差を零
にするよう移動速度を修正し、振れを抑制する。所定位
置はクレーンの速度を積分することにより得られる位置
と、実際の位置を比較し、両者の偏差並びに偏差の累積
が零になるよう移動速度を修正し所定位置にクレーンを
移動する。クレーンの加減速により生じる振れは、上端
が固定された単振子として記述する。単振子の振れは本
来は吊荷の重量に依存せず、ロープの長さと重力の加速
度で決まるものであるが、クレーンでは荷を安定した状
態で保持するための吊具が存在し、吊具の重量と、吊荷
の重量により重心位置が移動し、荷の振れの周期はロー
プ長で決まる周期とは異なる。この周期を補正するため
に重量の計測を行う。振れの抑制はクレーンの移動のた
めの加減速により生じる振れ（θｐ）と実際の振れ（θ
ａ）の差（θｅｒｒ＝θｐ−θａ）と、振れの角速度で
表される位相面上でθｅｒｒが常に零になるよう加速度
を制御する。

【０００７】

【実施例】以下本発明自動クレーンの振れ止め制御方法
を図示の実施例にもとづいて説明する。クレーンの運動
は横行・走行とも独立して行われるが、次にその走行運
動について説明する。

【０００８】（１）速度パターンの発生機構 速度パターンは加速領域、等速領域、減速領域及び調整
領域の４つの領域を持つ。この図１の速度線図における
加速領域において、図１のの領域は１／６の周
期で加速度をクレーンの定格加速度ａと零を交互に切り
換える。そして図１のの領域の時間は最大速度まで加
速する時間から周期の１／３を減じた時間となる。

【０００９】これにより図１のでは一定の角

【００１０】

【式１】

【００１１】を維持し、同図の位置に到達した時点
で、振れ角θ、角速度ωの両方が零になる。

【００１２】減速領域は最大速度から低速の調整領域の
速度まで減速する。図１の領域と丸付１１の位置は加
速度−ａで、時間は周期の１／６とする。そしてと丸
付１０は加速度を−ａ／４とし、時間は周期の

【００１３】

【式２】

【００１４】

【式３】

【００１５】領域と丸付１０の加速度を零としないの
は、制御系の過渡応答においてその制御誤差を小さく
し、追従性を上げるためである。

【００１６】調整領域丸付１２は定格の加速度よりも小
さい加速度、例えば１ａ／８で１周期で減速する。これ
により停止時の振れ及び角速度は零となる。

【００１７】等速領域は加速領域、減速領域、調整領域
のそれぞれの移動距離を目標への移動距離から減じ、そ
の残距離を定格速度で移動するものとする。また移動距
離が小さく最大速度まで加速できない場合は、移動距離
に応じて最大速度を抑制する。これにより任意の目標点
へ移動する基本速度パターンを生成することができる。

【００１８】（２）振れ抑制機構 振れの安定点は振れ角、角速度ともに零の点であるが、
直接振れ角を零に導くのではなく、速度パターン発生機
構で生成する速度パターンの持つ固有の振れとセンサで
計測した振れの偏差を零に導くよう制御する。パターン
の持つ固有の振れは速度パターンを微分して加速度を
得、この加速度で単振子モデルの運動方程式を解くこと
により任意の速度パターンに対しその振れ（θｐ）を得
ることができる。

【００１９】振れ抑制加速度補正値の発生は、速度パタ
ーン固有の振れとセンサで検出した振れの偏差と振れの
角速度を入力し、バン・バン制御により偏差θｅｒｒ＝
θｐ−θａ及びその角速度

【００２０】

【式４】

【００２１】加速度補正値の切り換えを図４に示すよう
に行う。状態がａであればａｓｓ＝−ｋの制御を行い、
ｃに到着すればａｓｓ＝ｋに切り換える。またｂであれ
ばａｓｓ＝ｋでｄに到着し、ａｓｓ＝−ｋに切り換え
る。この切換線−は、振子の長さ、クレーンの応答
性の性能により変わるものである。

【００２２】この加速度の補正値を積分し、速度補正値
Ｖｓｓを得る。振れ抑制の操作は〜丸付１２の全領域
において操作可能とし、その付加する操作量は領域毎に
可変とする。

【００２３】（３）位置制御機構 振れ抑制機構は振れの抑制のためクレーンの移動速度を
変化させ、これによりクレーンは目標位置からずれた位
置へ到着するため、これを位置制御機構により補正を行
い目標位置へ導く。

【００２４】パターン発生機構より得られる速度を積分
し、クレーンの位置（ｘｐ）を得る。クレーンの実際の
位置はクレーンの従動輪により取り付けられたエンコー
ダの発生パルスを計数カウンタで計数し（ｘａ）を得
る。ｘｐ−ｘａの偏差を比例・積分することにより速度
の補正値ｖｐを得る。

【００２５】振れ抑制による位置ずれを補正するのであ
れば振れ抑制のための速度補正値ｖｓｓを積分し、この
値が零になるよう制御する方法も考案されるが、本方式
では振れによる位置ずれだけでなくクレーンの駆動系全
体での位置の誤差を抑制できるため、先に述べた振れの
位置ずれのみを補正する方法を包含する。

【００２６】（４）全体制御 制御系には運転指令から出力される移動距離を基に速度
パターンを発生し、この速度に振れ抑制の速度補正値、
位置制御の速度補正値を合成し、これをインバータの速
度指令値とする。

【００２７】本方式の制御ではＶ／Ｆ制御のオープンル
ープ型のインバータよりも速度制御範囲が大きく、応答
性に優れるベクトル制御インバータが適する。モータの
駆動の応答性が約１０ｒａｄ／ｓ以上得られるのであれ
ば、駆動装置はインバータとインダクションモータの組
み合せに限定されることはなく、サーボモータ、直流モ
ータ等その種類は問わない。

【００２８】

【発明の効果】本発明自動クレーンの振れ止め制御方法
はロープで吊荷を吊り移動する天井クレーンの振れ止め
制御方法において、ロープの長さ、吊荷の荷量、荷の振
れを検出し、クレーンが所定距離を移動したとき、クレ
ーンの加減速により生じる振れを停止時に零とする速度
パターンとし、クレーンの等速移動中、減速中または停
止中の振れを、ロープ長、目標位置との位置の偏差、振
れの位相と大きさから、移動速度を修正し、所定位置に
到着時の振れの抑制と位置合わせを同時に行うようにし
ているため、吊荷の振れを確実に抑止制御できる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明自動クレーンの振れ止め制御方法を示す
クレーンの速度線図である。

【図２】同位相面図である。

【図３】同振れ抑制のブロック説明図である。

【図４】切換線図である。

【図５】位置補正機構のブロック図である。

【図６】本発明自動クレーンの振れ止め制御方法の実施
例を示す全体ブロック図である。

【符号の説明】

ａｓｓ 加速度補正値 ｇ 重力加速度 Ｋ 比例定数 ｌ 吊荷のロープ長 Ｓ ラプラス変換演算子 Ｔ 積分定数 Ｖ クレーン移動速度 Ｖｓｓ 速度補正値 Ｖｐ 位置制御速度補正値 ｘｐ クレーンの位置 ｘａ 実際の位置 θｐ パターンにより生じる振れ θａ 実際の振れ θｅｒｒ 振れの偏差

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロープで吊荷を吊り移動する天井クレー
   ンの振れ止め制御方法において、ロープの長さ、吊荷の
   荷量、荷の振れを検出し、クレーンが所定距離を移動し
   たとき、クレーンの加減速により生じる振れを停止時に
   零とする速度パターンとし、クレーンの等速移動中、減
   速中または停止中の振れを、ロープ長、目標位置との位
   置の偏差、振れの位相と大きさから、移動速度を修正
   し、所定位置に到着時の振れの抑制と位置合わせを同時
   に行うことを特徴とする自動クレーンの振れ止め制御方
   法。