JPS5912085A - クレ−ン吊り荷の振れ止め制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクレーン吊り荷の振れ止め制御方法に係り、特
に、ロープ懸垂式天井走行−クレーンに適用するに好適
なりレーン吊り荷の撮れ止め制御方法に関する。

従来よりロープ懸水式の天井走行うレーンに適用される
吊り荷の振れ止め制御方法は大別して次の２種類がある
。

（１）振れ角を制御系にフィードバックする方法。

（２）撮れが無くなるような加減速パターンを予め求め
ておき、これをプログラム制御する（なお、加減速度を
コントロールすることにより搗れを無くせることは周知
の事実である。） （１）の方法は第１図に示すよう友制御ブロック構成に
より実現されるもので、各定数の定義は第２図に示す如
く、基準位置よりｄの位置にあるクラブ１は長さｔのロ
ープ２によって吊り荷３を吊下しながら移動している。

矢印方向に移動するクラブ１がｄの距離にあるとき、吊
り荷３は慣性のためにＸの距離にあり、ロープ２は垂下
位置に対しθの角度をもって吊下され、Ｘ、　　の距離
を搬送する。この場合の制御は、搬送距離Ｘ０　　を指
令値として加算器４を介し比例要素５に印加する。比例
要素５による入力信号の大きさに比例した出力信号は、
加算器６を介し一次遅れ要素７に印加しクラブ位置ｄに
相当する信号を得る。ついで−次遅れ要素７の出力は、
２次遅れ要素８に送出され、ここで振れ角θに相当する
信号が得られる。さらに振れ角θに対しロープ長さｔを
演算要素９によって加味し加算器１０に出力する。加算
器１０には一次遅れ要素７の出力がフィードフォワード
信号として加算され、この加算器１０の出力信号が吊り
荷の位置ｘに相当したものとなる。以上の制御系には実
際の動特性を加味するためにフィードバック系が設けら
れる。即ち、加算器４にフィードバックされる加算器１
０の出力信号の系、−次遅れ要素７の出力と加算器１０
の出力とを加算器１１で加算した結果を１／ｌの伝達関
数１２を介し比例要素１３によってフィードバックゲイ
ンを調節し加算器６に出力する系である。なお、ロープ
長さｔが一定である場合には、図示の点線ルートのフィ
ードバック系が加えられる。

次に、（２）の方法は、第３図に示すような制御ブロッ
ク構成により実現されるもので、移動距離Ｘ。

は設定値としてプログラム発生器１５に印加され、加減
速パターンに従った制御指令が加算器１６を介し速度制
御回路１７に出力する。速度制御回路１７は移動距離ｘ
０　に応じてクラブを移動させるだめの速度指令をクレ
ーンシステム１８に送出する。クレーンシステム１８は
速一度指令に基づいてクラブの駆動制御を実行するもの
で、積分要素１９を介し移動位置を出力すると共に、出
力信号を加算器１６にフィードバックし、さらにロープ
長ｌに対応した信号をプログラム発生器１５に送出する
。洩た、プログラム発生器１５には積分要素１９の出力
が、横走行ならびに巻−ヒげ開始タイミングの確定のだ
めに入力される。

ところで、振れ止め制御を行なうに際し必要不可決な条
件は、吊り荷の振れ止めを確実に行ない、且つ目的地ま
での所要時間（サイクルタイム）を最短にすることであ
る。しかし、前記（１）の方法を用いた場合には、常に
振れ角θをフィードバックする構成であるため、撮れ角
θが許容値以上になるとクラブに設けられている駆動用
モータを常に減速する方向に制御するため、目的地にお
ける吊り荷の振れ止め精度は高いものの、サイクルタイ
ムが著るしく長くなり、物流システムが成立しなくなる
欠点がある。

壕だ、前記（２）の方法は、近年著るしく研究が進んで
おり、ポンドリヤギンの最大原理による最短時間制御等
を具体的に例示することができる。しかし、かかる方法
においては、サイクルタイムは短かくなるものの、荷を
吊る際の初期振れ、制御中の外乱、風等による外乱等の
種々の外乱に対する考慮がなされていないために、目的
地（ｘｏ　の位置）における振れ止め精度が悪く々る欠
点がある。

本発明の目的は、クラブの移動状態または各種外乱に基
づく吊り荷の撮れを防止し、上記した従来の欠点を解消
するクレーン吊り荷の振れ止め制御方法を提供するにあ
る。

本発明は、加減速時に最短時間制御パターンを用いると
共に、加速完了後の等速移動中に振れ角θおよび振れ角
速度δを演算し、この結果に基づいてモータ速度（即ち
、クラブ移動速度）を制御し振れ止めを無くするように
したものである。

以下１本発明を図面に基づいて説明する。

第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ＣＤは最知時間プロ
グラム制御による速度パターン、加速度パターンおよび
外乱の有無による吊り荷の振れパターンを示すものであ
る。速度変化は第４図（ａ）のようにクラブの移動初期
及び終了時に段階的々変化を示し７、これに伴なって加
速度は第４図（ｂ）の如く速度変化領域でその増減に従
って方向が変化する。外乱の無い場合の吊シ荷の振れは
第４図（Ｃ）に示すように、加速中においてクラブの移
動方向と逆方向にθの角度をもって振れ、等速移動中は
振れが生じないものの減速段階で加速中の振れとは逆方
向に振れ、減速完了時点で振れは止まる。

しかし、第４図（ｄ）に示すように外乱がある場合、例
えば、吊り荷を吊った瞬間からの初期撮れ等が外乱とし
て生じると、この撮れは等速移動中の定常振れ、目的地
での残留振れとして残ることになり、振れが停止するま
で作業ができないために作業能率が低下する。この状況
を更に位相図に基づいて説明する。

第５図（ａ）、（ｂ）、　（Ｃ）は外乱の無いときと有
るときの振れの位相図である。加減速の無い場合の吊り
荀゛の振れの運動方程式は、角速度をす、撮れ角を（但
し、ω＝、ｔ７う７７である） で示され、振れ角θ＝０を中心として４辰幅値に比例し
２だ大きさの円を描く。しかし、加速度を変えた制御で
は加減速度αを考慮する必要があり、この場合の運動方
程式は、 相軌跡となり、外乱の無い場合は第５図（ａ）の如くと
なり、外乱の有る場合の初期振れに対しては第５図（ｈ
）、残留振れに対しては第５図（Ｃ）の如くとなる。図
中のｔｏ、ｔａ−ｔｆの各々は第４図に示す時間を意味
する。

第５図に示す位相図および第（２）式より明なかな如く
、吊り荷の振れを無くするだめには、振れ角θと振れ角
速度すを検出すればよい。これらの検出は、例えばロー
プの傾きやバーチカルジャイロ等を用いて行なうことが
できる。この点に着目したのが本発明であり、θをクラ
ブの等速移動中に検知すると共にｂをｄθ／ｄｉの演算
により算出し、撮れを無くするようＫしたものである。

つぎに、θとｂの検出手順と４辰れ防上の速度修正パタ
ーンを得る方法を第６図の説明図に基づいて説明する。

ここで、搗れをゼロにする制御を、第７図に示すプログ
ラム制御装置で行なうものとする。θおよびｂ／ωの検
出値は演算器２０と掘れ方向を判別する極性判別器２１
に送出される。

２２に出力する。

第６図において、撮れの位置が位相図で示されるＡ点に
あるとき、第７図に示す構成の装置でプログラム制御を
行なった場合、点線で示す軌跡をたどる。このときθの
みを検知した場合、第６図より明らかな如くゾーンの異
なるＣ点とＡ点との区別ができず、修正速度パターンを
得ることができない。このために演算器２０を設け、Ａ
点の正確な位置を知ると共に極性判別器２１による判別
結果を用いて修正速度パターンを得る。第６図のの如く
である。

第８図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
８図においては第３図及び第７図に示したと同一物であ
るものには同一符号を用いている。

第８図において振れ止め制御装置は、クレーンを成る位
置に移動する際に与えられた移動指令に該当する速度パ
ターンを出力するプログラム制御装置２２と、該装置２
２の出力信号と速度フィードバック信号とを加算する加
算器１６と、プログラム制御装置２２より与えられた指
令に従った速度パターンでクレーンを動かすだめの駆動
モータをコントロールする速度制御回路１７と、該速度
制御回路１７よりの速度パターンに基づいて所定の位置
に移動させるクレーンシステム１８と、クレーンシステ
ム１８より出力される速度指令を積分し移動位置信号を
得る積分回路１９と、第７図に示した演算器２０および
極性判別器２１とより構成される。

以上の構成において、例えば、任意の移動指令が与えら
れるとき、第９図（ａ）に示す如き速度パターン（最知
時間制御パターン）がプログラム制御装置２２より初期
振れがある状態（ておいて出力されると、吊り荷の振れ
は第９図（ｂ）に示すように加速完了後のトップスピー
ドｖ　ｍ’　ａ　’ｘで移動のときに定常振れを発生す
る。

この定常振れを無くすために、ｖｍａｘの検出（クラブ
移動用の駆動モータの軸端に取付けられた。ｆルスゼネ
レータにより検出しフィードバック信号としてプログラ
ム制御装置２２に送出）すると共に、演算器２０と極性
判別器２１によりθおよびθの演算ならびに極性判別を
行なうことにより、例えば第１０図の位相図に示す負領
域にある０点に対する速度修正は図中ｔ、〜ｔ３期間の
ように（減速→加速→ｖｒｎａｘ）の制御を実行し、定
常撮れを無くすることができる。なお、第９図（ａ）、
　（ｂ）において、１ｏ−１，は加速領域、１．−、−
１．はｖｒｒｌａＸ領域、ｔ、〜ｔ、は定常撮れ無くす
る期間（本発明に係る制御領域ｓ　　’８〜ｔ、はｖｍ
ａｘ領域、そしてｔ４〜ｔ、領域）は減速〜停止領域を
各々示している。

なお、初期撮れ補正後に外乱が生じた場合、点線図示の
ように残留振れの生ずる恐れがあるが、再補正により除
去が可能である。

以上より明らかな如く本発明によれば、等速移動中に外
乱に応じた速度制御を行なうことによって、サイクルタ
イムの短縮と最短撮れ止めを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の振れ止め制御を示す系統図、第２図は振
れ止め制御にかかる各定数の定義説明図、第３図は従来
の他の振れ止め制御を示す系統図、第４図（ａ）、（ｂ
）、（Ｃ）、（ｄ）は最短プログラム制御による速度パ
ターン、加速度バターシおよび外乱の有無による吊り荷
の振れパターン特性図、第５図（ａ）、（ｂ）　、ｌ・
（Ｃ）は外乱の無い場合、初期振れ外乱のある場合、残
留撮れ外乱のある場合における撮れ位相図、第６図は本
発明に係る角度検出説明図、第７図は本発明に係るプロ
グラム制御の構成を示すブロック図、１１ｇ８図は本発
明の実施例を示すブロック図、第９図（ａ）、　（ｂ）
は本発明における制御例を示す速度パターン図および吊
り荷振れ特性図、第１０図は第９図（ａ）　、＋　（ｂ
）の制御に係る位相図である。 １６・・・加算器、１７・・・速度制御回路、１８・・
・クレーンシステム、　　１９・・・積分器、２０・・
・演算器、２１・・・極性判別器、２２・・・プログラ
ム制御装置。 代理人　鵜　沼　辰　之 （ほか２名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の加減速パターンに従って吊り荷を目的地に
   搬送するロープ懸垂式天井走行うレーンにおいて、該ク
   レーンの加速完了後の等速運動中にロープの振れ角およ
   び振れ角速度を検出し２、前記振れ角の極性を判別する
   と共に前記吊り荷の運動方程式を演算し、前記クレーン
   の移動中の加減速度を制御することを特徴とするクレー
   ン吊り荷の撮れ止め制御方法。