JPH07100599B2 - 平衡荷役装置の制御回路 - Google Patents

平衡荷役装置の制御回路

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JPH07100599B2
JPH07100599B2 JP63131698A JP13169888A JPH07100599B2 JP H07100599 B2 JPH07100599 B2 JP H07100599B2 JP 63131698 A JP63131698 A JP 63131698A JP 13169888 A JP13169888 A JP 13169888A JP H07100599 B2 JPH07100599 B2 JP H07100599B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ワークを昇降するアクチュエータと、そのア
クチュエータを駆動する駆動回路と、ワークの重量を検
出する力検出器と、オペレータが速度指令を入力する速
度指令器と、検出したワーク重量と速度指令に基づいて
駆動回路への出力を演算する演算回路等を備え、任意の
重量ワークに対して、その重量に見合った力をアクチュ
エータが出力することによって平衡状態を実現し、人が
ワークに直接手を加え軽い力で昇降できるようにした平
衡荷役装置の制御回路に関する。
〔従来の技術〕
本出願人は先に第6図に示す平衡荷役装置を出願した。
つまり、アクチュエータとしてのモータ1により回転さ
れるドラム2にロープ3を巻掛け、このロープ3に速度
指令器4、加速度検出器5、力検出器6を介してワーク
7を吊り下げ、前記モータ1の回転速度を検出する速度
検出器8、モータ1の回転位置を検出する位置検出器
9、演算回路10を設けると共に、その演算回路10に、レ
バーモード演算部11、位置モード演算部12、バランスモ
ード演算部13、バランス静止モード演算部14、重量記憶
部15、モード選択部16を設け、このモード選択部16によ
っていずれかのモード演算部を選択して駆動回路17に制
御信号を出力してワーク7の重量に見合うモータ1の保
持力を与えて平衡させることができると共に、レバー4a
で指令速度を入力するとその指令速度に見合うようにモ
ータ1が回転制御されて人が軽い力でワーク7を昇降で
きるように構成してある。
具体的には、前記速度指令器4はレバー4aの操作量に応
じた速度指令信号Rを出力するようになっており、また
力検出器6はワーク7に作用する荷重(力)を検出して
その信号FLを出力するようになっている。さらに上記位
置検出器9はモータ1の回転位置信号xを、速度検出器
8は速度信号Vをそれぞれ出力するようになっている。
前記駆動回路17は指令値Vfとモータ1の速度信号Vとの
偏差をとる加算器18と、駆動部19とで構成され、上記偏
差Vf−vに従ってモータ1を駆動するようになってい
る。
20はモータ加速度フィードバック回路であり、モータ1
の速度検出器9から出力される速度信号Vを微分してモ
ータ1の加速度信号を求める微分器21と、加算点22を
有し、加算点22において上記加速度信号と後述する演
算回路10とからの速度指令値VMをフィードバックして指
令値Vfを出力するようになっている。
前記重量記憶演算部15ではワーク7の重量Wを記憶して
重量指令W0を出力する。
次に動作を説明する。
(1)レバーモード まず速度指令器4のレバー4aを作動する。速度指令器4
から出力された速度指令信号Rは演算回路10のレバーモ
ード演算部11に入力される。一方安定化のために、速度
検出器8から速度信号Vもレバーモード演算部11に入力
される。
レバーモード演算部ではゲインが乗じられ、その結果が
モータ1の駆動回路17に入力される。このときモータ1
の速度信号VにゲインKvnが乗じられて負帰還(ネガテ
イブ フィーバック)されて駆動回路17に入力され指令
値Vfが安定化される。
なおレバーモードは他のモードに優先し、レバー入力が
あればモード選択回路16は強制的にレバーモード位置に
切換わる。
(2)位置モード 位置モードは、レバー4aが停止してこのレバー4aによる
速度指令信号Rがなくなった直後、すなわち、|R|<閾
値R0となったときからモード選択回路16が位置モード位
置に切換わって開始される。そしてこれと同時に荷重記
憶演算部15も作動を開始する。位置モード開始後、記憶
時間TMが過ぎても作業員が操作しなければ |重量信号FL−記憶値W0|≦閾値F0 となって位置モードが維持される。
また重量記憶値W0の精度が閾値F0以内であれば同様にバ
ランスモードに移ることなく位置モードを維持して静止
している。なお閾値K0、閾値F0はあらかじめ設定されて
いるものである。
上記位置モードではワーク7を静止させるために位置フ
ィードバックがかけられ、実際には位置モードになった
瞬間のモータ位置信号Xからの偏差x−x0にゲインを乗
じて負帰還する。一方安定化のためにモータ速度信号V
にゲインを乗じ負帰還する。
(3)バランスモード 位置モードになってからTM後で、かつワーク7に作用す
る操作力の絶対値|FL−W0|が閾値F0より大きくなったと
きに移行する。
力検出器6からの検出値FLは第4図のように加算点23に
て重量記憶演算部15からの重量指令W0とが比較され、こ
の偏差(W0−FL)に所定のゲインKFが乗じる。また安定
化のために、モータ速度信号VにゲインKvpを乗じて正
帰還し、その結果をモード選択回路16より加速度フィー
ドバック回路20の加算器22に入力する。
上記重量記憶演算部15には静止しているときのワーク7
の重量Wがあらかじめ記憶されている。
今静止しているワーク7に対して作業者が上向きの操作
力(荷重)Fを加えたとすると、このときの力検出器6
の検出値FLが加算点23に入力される。加算点23は重量記
憶演算部15からの出力W0と上記検出値FLと比較する。
そしてその偏差に力フィードバックゲインKFが乗じられ
て増幅される。このときの操作力信号はモータ速度信号
Vに速度ポシティブフィードバックゲイKvpを乗じた値
を正帰還された後、加速度フィードバック回路20に入力
される。この場合、上向きの操作力Fにより力検出器6
の検出値FLは減少するので、加算点23が出力される偏差
W0−(W−F)は静止時の偏差W0−Wに比べて操作力F
だけ増大し、これによりモータトルクが増大しワーク7
は上方へ移動する。すなわち、平衡状態からワークに力
を加え始める際に、力検出器6がこの操作力Fを感知さ
えすれば、加算点23にワーク7を上下させる偏差が生
じ、このため力フィードバックゲインKFを十分大きくと
れば、作業員は静止摩擦を殆ど感じることなくワーク7
を昇降させることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
かかる制御回路であると、平衡状態からワーク7を昇降
させるべく作業者がワーク7に力を加えると、その加え
られた力、つまり操作力を力検出器6が検出し、その検
出値FLと重量記憶値W0との偏差W0−FLを求めると共に、
その偏差W0−FLに力フィードバックゲインKFを乗じた値
と速度信号Vに速度ポジティブフィードバックゲインKv
pを乗じた値を加算して速度指令値VMとするので、その
各ゲインKF、Kvpの大きさが重要となる。
すなわち、各ゲインKF、Kvpを大きくすればワーク7を
高速で移動させる時の操作力を軽くできるが、その反
面、低速で移動させる時の操作力が軽くなりすぎて少し
力を加えただけでワーク7が大きく動き位置決め性が悪
くなってしまう。
そこで、本発明は高速で移動させる時の操作力を軽くで
きると共に、低速で移動させる時の位置決め性を向上で
きるようにした平衡荷役装置の制御回路を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
ワークを昇降するアクチュエータと、そのアクチュエー
タを駆動する駆動回路と、オペレータが速度指令を入力
する速度指令器と、荷重を検出する力検出器と、アクチ
ュエータ速度を検出する速度検出器と、アクチュエータ
位置を検出する位置検出器と、各検出器の検出信号に基
づいてアクチュエータの駆動回路に入力信号を出力し、
ワークの重量を記憶する演算回路を備え、 前記演算回路に、力検出器の力検出信号FLと重量記憶値
W0との偏差W0−FLに力フィードバックゲインKFを乗じた
値と、アクチュエータ速度Vに速度ボジティブフィード
バックゲインKVPを乗じた値を加算して速度指令値VM
する演算部を設け、その速度指令値VMをアクチュエータ
の駆動回路に送ってワークを軽い力で昇降できるように
した平衡荷役装置において、 前記演算部に、アクチュエータが低速の時には小さな速
度ボジティブフィードバックゲインKVPをアクチュエー
タ速度Vに乗じ、アクチュエータが高速の時には大きな
速度ボジティブフィードバックゲインKVPをアクチュエ
ータ速度Vに乗じる回路を設けた平衡荷役装置の制御回
路。
これにより、ワークを高速で移動する時には速度ポジテ
ィブフィードバックゲインが大きくなるから操作力を軽
くでき、ワークを低速で移動する時には速度ポジティブ
フィードバックゲインが小さくなるから適度な操作力と
なって精度良く位置決めできる。
〔実 施 例〕
以下本発明の一実施例を説明する。
まず、先に述べたバランスモード演算部13における操作
力fは と表わされ、定常的な操作力(一定の速度で昇降した時
の操作力)f∞は となり、モータ回路速度Vに比例するから、第5図の図
表における直線(イ)となると共に、(2)式より力フ
ィードバックゲインKF、速度ポジティブフィードバック
ゲインKvpを大きくすれば操作力が小さくなることが判
る。
また、一般的に微小位置決め時(低速時)の操作力とし
ては重すぎるのは勿論として軽すぎてもフワフワと浮い
た状態となって位置決めしにくく、適度な操作力が要求
される。
他方、高速で移動する時は操作力が重いと疲労するのみ
で軽い方が良いので、力フィードバックゲインKF、速度
ポジティブフィードバックゲインKvpを大きくして操作
力を小さくすると、低速時に軽くなりすぎてしまう。
そこで、本発明はアクチュエータ速度によって速度ポジ
ティブフィードバックゲインKvpを変化させて、低速時
は適度な操作力を与え、高速時は操作力を軽くできるよ
うにした。
以下、その一実施例を説明する。
第1図に示すように、バランスモード演算部13にアクチ
ュエータ速度信号Vに速度ポジティブフィードバックゲ
インKvpを乗じる乗算回路24を設け、この乗算回路24
を、予じめ与えられている速度閾値V0よりもアクチュエ
ータ絶対速度|V|が小さい時、つまり低速域ではKvp1
Vの乗算を行ない、大きい時に、つまり高速域では、下
記式の乗算を行なうように構成する。
Kvp2(V−V0)+Kvp1・V0 …(3) Kvp2(V+V0)−Kvp1・V0 …(4) 但し、(3)式はV>0の場合、(4)式はV<0の時
であり、Kvp1<Kvp2となっている。
このようであるから、速度ポジティブフィードバックゲ
インKvpは低速時に小さく(Kvp1)、高速時に大きく(K
vp2)なるので、速度ポジティブフィードバック量は低
速時にKvp1・Vとなると共に、高速時に前記(3)式、
(4)式に示すようになる。このことを図表で表わす
と、第2図のようになって速度閾値V0を境として勾配が
大きくなり、操作力も、第5図直線(ロ)のように速度
閾値V0以上の速度ではあまり大きくならない。
そして、アクチュエータ速度指令VMは低速時には、 VM=KF(W0−FL)+Kvp1・V …(5) となると共に、高速時には、 VM=KF(W0−FL)+Kvp2・(V−V0) +Kvp1・V0 …(6) VM=KF(W0−FL)+Kvp2・(V+V0) −Kvp1・V0 …(7) となる。
なお、以上の実施例では速度ポジティブフィードバック
ゲインFvpを2段階としたが、多段階(Kvp1<Kvp2<Kvp
3<Kvp4・・・)としても良いし、連続的、例えば の様にしても良い。
次に、バランスモード演算部13の具体例を第3図に基づ
いて説明する。
オペアンプ30により力センサ信号FLと重量記憶値W0との
偏差(W0−Fe)を演算すると共に、その偏差(W0−Fe)
に力フィードバックゲインKFを乗算して力フィードバッ
ク信号KF(W0−FL)としてA点に出力する。
アクチュエータ速度信号Vを第1比較器31、第1リレー
の常開接点RY1a、常閉接点RY1bにそれぞれ入力し、第1
比較器31の出力側を第1リレーのコイルRYC1のスイッチ
イングトランジスタ32のベースに接続してV>0の時に
コイルRYCが励磁するようにすると共に、常閉接点RY1b
の出力側をインバータ33を経て常開接点RY1aの出力側に
接続してV>0、V<0の時でも|V|が第2比較器34、
第1コンパレータ35に入力されるようにしてある。
この第1コンパレータ35と第2コンパレータ36と前記比
較器34とには速度閾値V0が入力され、第1コンパレータ
35でKvp2(|V|−V0)の演算をし、第2コンパレータ36
でKvp1・V0の演算を行うと共に、その両者の値を加算器
37で加算し、その結果を第1リレーの常開接点RY1a、常
閉接点RY1b及びインバータ38で反転してB点に出力す
る。
前記第2比較器34は|V|−V0<0の時に、第2リレーの
コイルRY2cのスイッチングトランジスタ39をONする。
前記アクチュエータ速度信号Vは第3コンパレータ40で
Kvp1乗算され、Kvp1・VとしてC点に出力される。
そして、B点の値は第2リレーの常閉接点RY2bを経て加
算器41に送られ、C点の値は第2リレーの常開接点RY2a
を経て加算器41に送られて、力フィードバック信号KF
(W0−FL)と加算されるようになり、これにより、速度
閾値V0より低速の時、つまり|V|−V0<0の時には第2
リレーの常開接点RY2aがONしてC点の出力が加算器41で
力フィードバック信号KF(W0−FL)と加算されてアクチ
ュエータ速度指令VMは前記(5)式の値となり、速度閾
値V0より高速の時には第2リレーの常閉接点RY2bがONし
ているからB点の出力が加算器41で力フィードバック信
号KF(W0−FL)と加算されてアクチュエータ速度指令は
前記の(6)式又は(7)式の値となる。
〔発明の効果〕
ワークを高速で移動する時には速度ポジティブフィード
バックゲインが大きくなるから操作力を軽くでき、ワー
クを低速で移動する時には速度ポジティブフィードバッ
クゲインが小さくなるから適度な操作力となって精度良
く位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の実施例を示し、第1図はバラ
ンスモード演算部の説明図、第2図はアクチュエータ速
度と速度ポジティブフィードバック量の関係を示す図
表、第3図はバランスモード演算部の具体例の説明図、
第4図は従来のバランスモード演算部の説明図、第5図
はアクチュエータ速度と操作力の関係を示す図表、第6
図は平衡荷役装置の構成説明図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワークを昇降するアクチュエータと、その
    アクチュエータを駆動する駆動回路と、オペレータが速
    度指令を入力する速度指令器と、荷重を検出する力検出
    器と、アクチュエータ速度を検出する速度検出器と、ア
    クチュエータ位置を検出する位置検出器と、各検出器の
    検出信号に基づいてアクチュエータの駆動回路に入力信
    号を出力し、ワークの重量を記憶する演算回路を備え、 前記演算回路に、力検出器の力検出信号FLと重量記憶値
    W0との偏差W0−FLに力フィードバックゲインKFを乗じた
    値と、アクチュエータ速度Vに速度ボジティブフィード
    バックゲインKVPを乗じた値を加算して速度指令値VM
    する演算部を設け、その速度指令値VMをアクチュエータ
    の駆動回路に送ってワークを軽い力で昇降できるように
    した平衡荷役装置において、 前記演算部に、アクチュエータが低速の時には小さな速
    度ボジティブフィードバックゲインKVPをアクチュエー
    タ速度Vに乗じ、アクチュエータが高速の時には大きな
    速度ボジティブフィードバックゲインKVPをアクチュエ
    ータ速度Vに乗じる回路を設けたことを特徴とする平衡
    荷役装置の制御回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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