JPH0710460A - 吊り荷の揺れ止め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吊り荷の揺れを検出して吊り支点を能動的に
制御し、短時間に吊り荷の揺れを止める。 【構成】 移動装置２と、移動装置２から下方に延びる
対の吊りワイヤ３，４と、荷８を支持し上部に設けられ
たフック５，６等を介して個々に又は対にして吊りワイ
ヤ３，４の夫々によって吊り下げられた吊り具７と、フ
ック５，６を吊り具７に対して移動させる移動アクチュ
エータ１７，１８と、吊りワイヤ３，４の揺れ量を検出
する揺れ量検出装置１９と、揺れ量検出装置１９の検出
値に基づいて移動アクチュエータ１７，１８を作動させ
る重心移動量演算器とを備え、フック５，６を移動して
荷８の揺れを止める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吊り荷を搬送する荷役
クレーン、ゴンドラ、リフト等において、吊りワイヤで
吊り下げて搬送する吊り荷の揺れを止めるようにした吊
り荷の揺れ止め装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】吊り荷を搬送する荷役クレーン、ゴンド
ラ、リフト等において、吊りワイヤで吊り下げて搬送す
る吊り荷の揺れを止めるようにした従来の吊り荷の揺れ
止め装置を図１３によって説明すると、走行台車ｉを備
えた走行装置ｍが車輪ｊによってレールｋ上を走行する
ことができるようになっていて、走行装置ｍには、対の
モータｅから減速機ｄを介して回転される対のドラムｃ
が設けられている。

【０００３】ドラムｃに巻き付けられている対の吊りワ
イヤａは、張力を調整するダンパｌ、シーブｂを経由し
て走行装置ｍの下方に垂下し、対の吊りワイヤａの下端
は、夫々フックｈを介して吊り具ｆを吊り下げている。
そして吊り具ｆは、搬送しようとする所要の吊り荷ｇを
把持等によって支持することができるようになってい
る。

【０００４】吊り具ｆが把持等によって支持した吊り荷
ｇを吊りワイヤａによって吊り下げ、走行装置ｍがレー
ルｋ上を走行して吊り荷ｇを所要箇所に搬送する。

【０００５】吊り荷ｇを搬送する際に、走行装置ｍが走
行を開始すると、シーブｂから下方に吊り下げられてい
るフックｈ、吊り具ｆ、吊り荷ｇは任意振幅で揺れるよ
うになる。又走行装置ｍが停止した場合も吊り荷ｇは揺
れることになる。

【０００６】吊り荷ｇを搬送する際の揺れが大きくなる
と吊り荷ｇが振れて所定位置へ吊り荷ｇを着地させるこ
とが不可能なので、吊り荷ｇの揺れを減衰させるために
ダンパｌによって対の吊りワイヤａの張力が一定になる
ように調整し、揺れを減衰させていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の吊り
荷の揺れ止め装置は、吊り荷ｇの揺れの大小にかかわり
なく、ダンパｌの持っている物理的能力で減衰力がきま
るため、吊り荷ｇの重量の大小によって揺れ止め効果が
違い、又能動的に吊り荷ｇの運動を制御していないの
で、揺れ止め効果が小さい欠点があった。

【０００８】さらにシーブｂから垂下している部分の吊
りワイヤａの長さにより吊り荷ｇの固有揺れ周期が変化
し、一方ダンパｌの能力は、シーブｂから垂下している
部分の吊りワイヤａの長さの任意のポイント１点におい
て決定しているので、シーブｂから垂下している部分の
吊りワイヤａの長さが変化すると揺れ止め効果が少なく
なり、従って十分な揺れ止め効果が期待できない欠点が
あった。

【０００９】本発明はこのような従来の欠点を除去し、
吊り荷の揺れを検出して吊り支点を能動的に制御し、短
時間に吊り荷の揺れを止めることができるようにした吊
り荷の揺れ止め装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の吊り荷の揺れ止
め装置は、移動装置と、該移動装置から下方に延びる対
の吊りワイヤと、荷を支持し上部に設けられたフック等
を介して個々に又は対にして前記吊りワイヤの夫々によ
って吊り下げられた吊り具と、前記フックを前記吊り具
に対して移動させる移動アクチュエータと、前記吊りワ
イヤの揺れ量を検出する揺れ量検出装置と、該揺れ量検
出装置の検出値に基づいて前記移動アクチュエータを作
動させる重心移動量演算器と、を備えたことを特徴とす
るものである。

【００１１】

【作用】揺れ量検出装置で吊りワイヤの揺れ量を検出
し、検出した揺れ量に基づいて重心移動量演算器により
移動アクチュエータを作動させ、フックを吊り具に対し
て移動装置の移動方向と平行な方向に移動し、吊り荷の
吊り支点を制御して揺れを減衰させる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。

【００１３】図１は本発明の一実施例の正面図、図２は
図１の右側面図であって、レール１に沿って走行するト
ロリー等の移動装置２から、図１の左右で対になってい
る吊りワイヤ３，４が下方に延びていて、吊りワイヤ
３，４の上端は、移動装置２に固定又は移動装置２上に
設けてあるウインチ等によって巻取り、巻戻しされるよ
うになっている。又吊りワイヤ３，４の下端には、図１
の左右で対になっているフック５，６を介して吊り具７
が次に説明するように吊り下げられている。そしてこの
吊り具７は、搬送しようとする荷８を把持等の手段で支
持することができるようになっている。

【００１４】図４は図１のＩＶ−ＩＶから見た拡大平面
図、図５は図４のＶ−Ｖ断面図、図６は図４のＶＩ−Ｖ
Ｉ断面図であって、これらの図に示すように平板状の吊
り具７の上部には対の移動架台９，１０が設けてあっ
て、前述したフック５，６は、図４、図６に示すように
移動架台９，１０の上面に固着されている。移動架台
９，１０の両端は平行なガイドロッド１１，１２によっ
て移動可能に支持されている。又移動架台９，１０の下
面には、図４、図５に示すようにボールナット１３，１
４が取付けられていて、ボールナット１３，１４には各
別にねじ杆１５，１６が螺合していて、ねじ杆１５，１
６は個別に移動アクチュエータ１７，１８により回転さ
れるようになっている。

【００１５】上述した図４ないし図６において、移動ア
クチュエータ１７によってねじ杆１５を回転させると移
動架台９がガイドロッド１１，１２に沿って移動し、こ
れにともなってフック５が吊り具７に対して移動するこ
とになる。又移動アクチュエータ１８によってねじ杆１
６を回転させると移動架台１０がガイドロッド１１，１
２に沿って移動し、これにともなってフック６が吊り具
７に対して移動し、吊り具７の吊り点位置を変えて重心
位置を変更することになる。

【００１６】図１に示すように移動装置２又は吊り具７
には揺れ量検出装置１９が設けられていて、揺れ量検出
装置１９は図３に示すように揺れ量演算器２０、重心移
動量演算器２１を介して、前述した移動アクチュエータ
１７，１８に接続されている。

【００１７】移動装置２に設けられる揺れ量検出装置１
９としては、吊りワイヤ３，４の揺れを監視できるカメ
ラが用いられ、移動装置２が停止している時の原点に対
するワイヤ３，４の揺れ角度を検出し、揺れ量演算器２
０において吊りワイヤ３，４の吊り長さから吊り具７の
揺れ振幅を演算し、重心移動量演算器２１に入力する。

【００１８】一方揺れ量検出装置１９は吊り具７に設け
る時には加速度計が用いられ、揺れ量演算器２０におい
て吊り具７の加速度を２回積分して吊り具７の揺れ振幅
を演算し、重心移動量演算器２１に入力する。

【００１９】次に作用を説明する。

【００２０】吊りワイヤ３，４で吊り下げられている吊
り具７が荷８を支持していて、移動装置２がレール１に
沿って走行すると、吊り具７は任意振幅で振動する。又
移動装置２が停止した場合も吊り具７は任意振幅で振動
する。

【００２１】いま吊り具７が左に＋１ｍ、右に−１ｍ即
ち±１ｍの振幅で任意の周期で振動したとし、吊り具７
が図１の左方向に振れた時に揺れを止めるとすると、振
れの振幅は±１ｍで揺れるので、この振幅を当初の振幅
±１ｍの片振幅＋１ｍの半分即ち＋０．５ｍの位置、い
いかえるならば振幅±１ｍの原点と＋１ｍの片振幅を案
分した±０．５ｍの振幅になるようにフック５を移動ア
クチュエータ１７により左方向に移動させて重心位置を
変更する。この移動量は図３の揺れ量検出装置１９、揺
れ量演算器２０、重心移動量演算器２１を介して演算さ
れ、もとの重心と移動アクチュエータ１７作動後の重心
との間で復元力が等価になるように、すなわち移動アク
チュエータ１７作動後の重心を原点とする振幅がもとの
重心位置で最大振幅となるように、移動アクチュエータ
１７の移動量を決定する。

【００２２】吊り具７がもとの原点に来た時に移動アク
チュエータ１７を元の位置に戻すと、吊り具７は任意周
期の半周期で停止させることができる。

【００２３】吊り具７が図１の右方向に振れた時にも移
動アクチュエータ１８を作動させることにより、同様に
吊り具７を停止させることができる。

【００２４】その制御方法を計算モデルで図７の模式的
な正面図によって説明する。

【００２５】実際の装置はワイヤ４本吊りであるが、紙
面に垂直方向に対称であるので、２本吊りのモデルで説
明する。

【００２６】Ｍ₁、Ｍ₂は移動装置２の吊りワイヤ吊り下
げ位置で、その間隔はＯを中心として夫々Ｉである。２
本の吊りワイヤの長さはＬで、吊り具７上のＳ₁，Ｓ₂で
張力Ｔ₁，Ｔ₂により吊り下げられている。重心はこの間
のＭにあり、荷８の重量もここに掛かるものとし、その
距離はＤ₁，Ｄ₂で、これらは夫々制御により長さを変動
することが出来る。吊りワイヤの傾きθ₁，θ₂や吊り具
７の傾きφは、Ｍの移動装置２の中心Ｏに対する相対変
位Ｘにより全て決まるため、吊り具７の運動は水平方向
１自由度で計算を行った。

【００２７】運動方程式として、

【数１】 力の釣合より

【数２】Ｔ₁ｃｏｓθ₁＋Ｔ₂ｃｏｓθ₂＝ｍｇ…式２ Ｄ₁Ｔ₁ｃｏｓ（θ₁＋φ）−Ｄ₂Ｔ₂ｃｏｓ（θ₂−φ）＝０…式３ が成り立つ。

【００２８】式２と式３とからＴ₁，Ｔ₂を解くと、

【数３】 Ｔ₁＝｛ｍｇｃｏｓ（θ₂−φ）｝／｛Ｄ₁ｃｏｓ（θ₁＋φ）ｃｏｓθ₂＋Ｄ₂ｃｏ ｓθ₁ｃｏｓ（θ₂−φ）｝…式５ Ｔ₂＝｛ｍｇｃｏｓ（θ₂＋φ）｝／｛Ｄ₁ｃｏｓ（θ₁＋φ）ｃｏｓθ₂＋Ｄ₂ｃｏ ｓθ₁ｃｏｓ（θ₂−φ）｝…式６ となり、Ｓ₁，Ｓ₂の位置は吊りワイヤが伸びないとする
と以下に示す式７、８、９、１０で表わされる。

【００２９】

【数４】ｘ₁＝ｘ−Ｄ₁ｃｏｓφ…式７ ｘ₂＝ｘ＋Ｄ₂ｃｏｓφ…式８ θ₁＝ｔａｎ^-1｛（−ｘ₁−Ｉ）／ｙ₁｝…式９ θ₂＝ｔａｎ^-1｛（ｘ₂−Ｉ）／ｙ₂｝…式１０

【００３０】又これらの関係から、式１１、１２、１３

【数５】 φ＝ｔａｎ^-1｛（ｙ₂−ｙ₁）／（ｘ₂−ｘ₁）｝…式１１ ｙ₁＝−√｛Ｌ²−（ｘ₁−Ｉ）²｝…式１２ ｙ₂＝−√｛Ｌ²−（ｘ₂−Ｉ）²｝…式１３ が求まる。

【００３１】式７，８，９，１０，１１，１２，１３に
より、ｘに対してｘ₁，ｘ₂，ｙ₁，ｙ₂，φ，θ₁，θ₂が
求まる。これらの式と式２、３とを連立させて式１の運
動方程式を解く。

【００３２】計算条件は以下の４条件で計算を行った。 吊りワイヤ長さＬ＝３４ｍ 荷重Ｗ＝４３．４ｔ（荷８：３０．４ｔ、シーブブロッ
ク＋吊り具７：１３ｔ） 吊りワイヤピッチ （ケース１）吊り具７部Ｄ₁，Ｄ₂＝１ｍ （ケース２）吊り具７部Ｄ₁＝１ｍ、Ｄ₂＝１．７ｍ （ケース３）吊り具７部Ｄ₁＝１．７ｍ、Ｄ₂＝１ｍ （ケース４）吊り具７部Ｄ₁＝１．１ｍ、Ｄ₂＝１ｍ 移動装置２部Ｉ＝４ｍ、静止状態での吊りワイヤ傾き角
θ₁，θ₂＝約５度、吊りワイヤは曲がったり、伸びたり
しないことで計算した。

【００３３】初期変位を０．５ｍ与えて、上記４条件で
自由振動させた場合の計算結果を夫々図８、図９、図１
０、図１１に示す。縦軸の単位は、ｍおよび角度、横軸
の単位は秒を示し、荷８の重心位置の変位ｘと傾き角φ
を示す。

【００３４】図８はケース１のＤ₁，Ｄ₂＝１ｍであるの
で初期変位０．５ｍを振幅として±０．５ｍの範囲で振
動する。その周期は約１１．５秒で最大傾き角度は２．
５度になっている。

【００３５】図９はケース２で初期変位と反対側の吊り
ワイヤ吊り下げピッチを０．７ｍ伸ばした場合で振幅は
約±１．５ｍになる。

【００３６】図１０はケース３で、逆に初期変位側の吊
りワイヤ吊り下げピッチを０．７ｍ伸ばした場合で、中
心位置と逆の方向に±０．５ｍの振幅で振動している。

【００３７】図１１はケース４で、変位させた側のピッ
チを０．１ｍ伸ばすと、その振幅は±０．３１ｍとな
り、この事から振幅が±０．２５ｍになるように吊り下
げピッチを伸ばし、振幅が０の位置で吊り下げピッチを
元に戻すことにより、振動を停止させることができる。

【００３８】以上の結果を力学的にとらえるために、Ｄ
₁，Ｄ₂と荷８に掛かる力Ｆの変位Ｘに対する関係を図１
２に示す。縦軸が荷８に掛かる力Ｆ（ｔｆ）を示し、力
がマイナスの時に荷８を変位と逆に戻す方向に力が働
く。横軸がＤ₁，Ｄ₂の長さで、１．０から２．０ｍの範
囲を示す（Ｄ₁，Ｄ₂の初期値は１．０ｍとする）。右上
がりのカーブがＤ₁を変動させたときの変位Ｘを示し、
右下がりのカーブがＤ₂を変動させたときの変位を示
す。

【００３９】まずケース１は簡単で、図１２のＡで示す
振動となる。

【００４０】ケース２の場合は図１２のＢで示す振動
で、Ｘが０．５ｍ変動した位置でＤ₂を０．７ｍ変動さ
せると約２ｔｆの復元力が働く（Ｂの下部）。従ってこ
のままの状態であれば−２ｔｆの力が働く位置が逆の最
大変位点となるので、その位置をグラフ上で見ると、Ｘ
は約−２．５ｍとなる（Ｂの上部）。

【００４１】ケース３の場合は、Ｃの実線で示す。Ｘが
０．５ｍ変動した位置でＤ₁を０．７ｍ変動させると約
０．７ｔｆの復元力が働き（Ｃの上部）、外側に振動す
る。そして０．７ｔｆの復元力を得るためにＸが１．５
ｍの位置まで振動する。

【００４２】最後にケース４の場合はＤに示すように、
Ｄ₁を０．１ｍ変動させると約０．４ｔｆの復元力とな
り、−０．４ｔｆの復元力を得る位置はＸが−０．１ｍ
となる。

【００４３】以上の結果から制御則を考える。

【００４４】まず、機械制御系の応答時間を考えないと
すると、変動の最大振幅位置で吊り下げピッチの必要変
動量を計算して、変位した側の吊り下げ位置を移動さ
せ、振幅が０になった位置（相対速度が０）で変動量を
元に戻すことにより停止する。従って最大振幅の位置か
ら１／２周期で停止することになり、制振に要する時間
は吊りワイヤの長さによって決まる。

【００４５】この結果を図１２で説明すると、例えば最
大変位が０．６ｍであったとすると、そのままでは０．
８ｔｆの復元力が働き、振動してしまうことになる。こ
こでＤ ₁を変化させるということは、Ｘ＝０．６の右上
がりのカーブ上を動くことになる。従ってＤ₁を大きく
すると復元力は小さくなる。Ｄ₁を１．３５にすると復
元力がなくなり、その場で停止する。変位Ｘが０の位置
で停止させるためには、Ｘ＝０とＸ＝０．６の中間で正
負の復元力が釣り合う位置にＤ₁を調整すればよい。そ
の位置は図１２のＥで示す位置で、Ｄ₁を０．１７にし
た位置になる。Ｄ₁を０．１７にすると、復元力が夫々
約０．４ｔｆとなり、変位Ｘが０になった時点でＤ ₁を
０にすれば、運動は停止することになる。

【００４６】上述の説明は左右方向の揺れについて説明
したが、直角方向の２方向に重心移動できる装置にする
こともできる。又フックを対で重心移動できるようにし
たが、フックはそれぞれ単独で移動するようにしてもよ
い。

【００４７】重心移動装置はレールに沿って走行するト
ロリーロープ式クレーンのほか、荷役クレーン、ゴンド
ラ、リフト、ケーブルクレーン等ロープ、チェーン等に
よって荷役する装置の揺れを止める必要があるものには
適用することができる。

【００４８】又重心移動をする移動アクチュエータは、
ねじ式のほかジャッキ式、リンク機構式等移動可能な装
置に使用することもできる。又フックはロープ固定とし
たが、フックをシーブとしてロープが自由に移動（回転
等）できるようにしたものでもよい。

【００４９】

【発明の効果】本発明は、簡単な構成で吊り荷の揺れを
短時間で確実に止めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の正面図である。

【図２】図１の右側面図である。

【図３】制御装置の回路図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶから見た拡大平面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ断面図である。

【図７】作用を説明するための模式的な正面図である。

【図８】振動状態を示すグラフである。

【図９】振動状態を示すグラフである。

【図１０】振動状態を示すグラフである。

【図１１】振動状態を示すグラフである。

【図１２】復元力を示すグラフである。

【図１３】従来装置の正面図である。

【符号の説明】

２ 移動装置 ３ 吊りワイヤ ４ 吊りワイヤ ５ フック ６ フック ７ 吊り具 ８ 荷 １７ 移動アクチュエータ １８ 移動アクチュエータ １９ 揺れ量検出装置 ２１ 重心移動量演算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 我妻 隆夫 東京都江東区毛利一丁目19番10号 石川島 播磨重工業株式会社江東事務所内 (72)発明者 大須賀 哲夫 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 大久保 考一 東京都新宿区百人町一丁目15番18号 石川 島防音工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動装置と、該移動装置から下方に延び
   る対の吊りワイヤと、荷を支持し上部に設けられたフッ
   ク等を介して個々に又は対にして前記吊りワイヤの夫々
   によって吊り下げられた吊り具と、前記フックを前記吊
   り具に対して移動させる移動アクチュエータと、前記吊
   りワイヤの揺れ量を検出する揺れ量検出装置と、該揺れ
   量検出装置の検出値に基づいて前記移動アクチュエータ
   を作動させる重心移動量演算器と、を備えたことを特徴
   とする吊り荷の揺れ止め装置。