JPS6317793A - クレ−ンの制御方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、クレーンの自動運転に適したクレーン制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来のクレーン制御方式としては、例えば特開昭５．８
−９５０９４号公報に記載のように、振れ止め運転を実
現できるトロリー速度パターンを予め求めておき、ロリ
ー速度を上記速度パターンに追従させるように制御する
方法が知られている。

この制御方法では、トロリー最大加速をＯＮ−○ＦＦＬ
、て得られる加速度パターンにより速度パターンを構成
し、速度制御装置により、トロリーを上記速度パターン
へ追従させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、トロリーの速度パターンへの追従が正
しく実現された結果として振れ止め運転が可能となるが
、追従目標となる速度パターンが、荷物の振れによるロ
ープからのテンションパックを無視して求めたもの、つ
まり、トロリーの速度に荷物の振れの影響を考えずに求
めたため、速度パターンへの追従性に問題があった。本
発明の目的は、−宝前減速力の０Ｎ−ＯＦＦだけで荷物
の振れ止め制御を行なうことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、トロリーの加速区間については、トロリー
の加速後にロープの振れが残らないこと、及び加速後の
速度が所定の値となること、という２つの条件を満たす
ように加速時間を２つに分け、加速は一定の力により行
なうものとし、中間を休止時間として、低動の一定の加
速力のＯＮ−ＯＦＦだけで加速を行なうことにより達成
される。

また、トロリーの減速区間については、減速後に振れが
残らないこと、所定の速度から減速した時に目標の位置
に停止できるという２つの条件を満たすように減速時間
を２つに分け、減速は一定の力により行なうものとし、
中間を休止時間として、既知の一定の減速力の０Ｎ−Ｏ
ＦＦだけで減速を行ならことにより達成される。

〔作用〕

本発明の制御によれば、既知の一定の加減速力の０Ｎ−
ＯＦＦだけで振れ止め制御が可能となるため、速度パタ
ーンへの追従をする必要がない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、図面により詳細に説明する
。

第１図（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれトロリー加減速力、
トロリー目標速度指令、電機子電流ＯＦＦ指令の出力、
電機子電流、及びトロリー速度の時間変化を示している
。また、第２図は１本発明の一実施例であるクレーンに
ついて、加減速時間を算出するために用いた力学モデル
、第３図は１本発明の一実施例においてクレーン制御装
置のブロック図、第４図は、第３図のマイクロコンピュ
ータ３４で処理されるプログラムのフローチャートを示
す。

第４図のフローチャートに従ってプログラムの起動後の
動作を説明する。

先ず、ステップ４０１においては、基準ロープ長及びト
ロリー位置基準点を設定する。第３図におけるロープ長
測定装置３２は、例えば、ロープを巻きつけるドラムの
回転数に比例したパルスを発生させ、そのパルスをカウ
ントし、ドラムの回転量をロープ長に換算して基準ロー
プ長からの変位を算出することにより、ロープ長を求め
る。また、第３図におけるトロリー位置測定装置３１は
、例えば、車軸の回転数に比例したパルスを発生させ、
そのパルスをカウントして車軸の回転量をトロリーの走
行距離に換算し、基準位置からの変化を算出することに
より、トロリー位置を測定する。

このようにして求められたロープ長及びトロリーの位置
は、プログラムの起動後、一定の時間間隔でマイクロコ
ンピュータ３４に読み込まれる。

ステップ４０２では、荷物の運般先におけるロープ長と
トロリー位置、及び、運搬経路上の障害物情報を第３図
におけるキーボード３９により入力する。

ステップ４０３でロープの巻き上げを開始し。

ステップ４０４において、ロープの巻き上げ中に、第３
図の荷重量測定装置３３はによって荷物の重量を測定す
る。荷物重量は、例えば１巻き上げ速度とその時の電動
機の電流値から判定する。

ステップ４０５では、ステップ４０２において入力した
障害物情報より、荷物が越えねばならない最高の高さを
算出する。

ステップ４０６では、ロープを巻き上げて持ち上げてい
る荷物の高さが、ステップ４０５において求めた最高の
高さ＋１．０ｍ　（横行加速開始高さ）になったかどう
かを判定する。

ステップ４０７においては、荷物加速開始高さに達した
後、以下の方法で加速方法を決定した後、加速を開始す
る。

通常、モータにおける速度制御の方法は、目標とする速
度を与え、電機子電流の最大値（これを限流値という）
に対応する加速力で加速し、目標とする速度に達した後
はその速度を維持する方式をとっている。この場合、限
流値に対応する加速力（最大加速力）の大きさをＦＭ、
トロリーの位置Ｘの関数として与えられているトロリー
の走行抵抗係数をＲ（Ｘ）、）−ロリー重量をＭ、荷物
の重量をｍ、加速開始位置をＸＡとすると、トロリーの
走行抵抗力ＦＲは（ｍ　＋　Ｍ）　”　Ｒ（ＸＡ）とな
る。

このとき、実際の加速力Ｆ。はＦう−ＦＲとなる。

加速は、第１図に示すように、一定力Ｆ。による時間δ
の加速を２回行ない、２つの加速期間の間に加速休止時
間τを設ける。一定力Ｆ。による加速期間中は、例えば
、指令しうる最大目標速度を電動機制御装置３５を指令
し、また、休止時間中は電機子電流をＯＦＦすることに
より上記制御をする。尚、休止期間での間は、電動機制
御３５に与える目標速度指令は最大目標速度のままでよ
い。この２回の加速の後、トロリーは定速走行時の目標
速度■アに達する。この加速時間δ及び休止時間τは、
加速後に目標速度に達すること、及び振れが残らないこ
とという２つの条件を満すために、次のようにして求め
る。

いま、ロープ長をＱ、重力加速度をｇ、トロリー加速力
をＦ。＝Ｆい−ＦＲとすると、加速中、ロープの振れ角
Ｏは、角時度 ω＝ＪＣｍ　＋　Ｍ）ｇ／　Ｍ　Ｑ　　　　　　　　　
−（１）で変化する。このとき、振れ止め条件は、ｊａ
ｎ（ωτ／２）・ｔａｎ（ωδ／２）＝１・・・（２）
である。次に、トロリーを目標速度に到達させるための
条件として、加速力の行なった仕事量が加速後の運動エ
ネルギーに一致するという条件から、次の関係式が求ま
る。

−（ｍ　十Ｍ　）　Ｖ　７” ２（ｍ十Ｍ） α２ ＋　　　　　　　（Ｆｏ”＋（Ｆｏ＋　Ｆｙｔ）２ｇｅ −２ＦＯ（ＦＯ＋　ＦＲ）ｃｏｓ　ωδ（ＦＯ＋　ＦＲ
）２ｃｏｓ　（１１ｔ ＋２Ｆｏ（Ｆｏ＋ＦＲ）ｃｏｓ（ω（δ＋τ））−Ｆ。

２ｃｏｓ　（＋１＋（２δ＋τ）））　　　−（３）上
記（２）及び（３）で与えられるδが２回に分けて行な
われる加速時間、τが休止時間に相当する。

ステップ４０８では、以上のようにして求めた２δ＋τ
の加速期間が終了したか否かを判断し、終了したならば
ステップ４０９で定速走行を行ない、前記目標速度ｖＴ
を維持して走行する。この定速走行期間中に、式（３）
における走行抵抗による抵抗力Ｆ８を減速時のものにし
、第１図に示す如く、加速時と同様の２回に分けた減速
時間δ′と休止時間τ′を決定する。また、定速走行中
は、ステップ４１０で、一定時間（例えば１０ｍ５）ご
とに減速後のトロリーの停止位置を予測し、予測される
停止位置が停止目標位置を越えたと判断した場合に、ス
テップ４１１の減速を開始する。

減速後の停止位置は、例えば次のようにして求める。定
速走行中の速度はｖＴ、減速に要する時間は２６′＋τ
′であるから、減速中の平均加速度ａは、 ａ＝　　ＶＴ／（２６′＋τ′）　　　・・・（５）と
なる。また、定速走行中の運動エネルギーが城速によっ
て消費されたとすると、減速を開始してから停止するま
での移動距離をＸ。とじた場合に、（ｍ　＋　Ｍ）　ａ
　ＸＤ＝　−（ｍ　＋　Ｍ　）Ｖ７”が成り立つ。従っ
て、式（５）、（６）からＸ。を求め、これと現在位置
Ｘとから停止後の位置を予測することができる。

ステップ４１１で行なう減速の方法は、加速の場合とは
逆に、負の最大目標速度と、電機子電流のＯＦＦにより
行なう。ステップ４１２で前記２δ′十τ′の減速期間
が終了したかどうかを判断し、終了したならば電動機制
御装置３５に目標速度として２０を指令する。

トロリーの停止後ステップ４１３で、ロープの巻き下げ
を開始し、停止目標高さに達したと判断したならば（ス
テップ４１４）、ロープの巻き下げを停止する。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな如く、本発明によれば、トロリ
ー位置、ロープ長および荷物重量の各測定データと、事
前にわかっているトロリー重量、最大加速力、走行抵抗
力の値から、トロリー加速力の０Ｎ−ＯＦＦ時間を決定
し、このＯＮ−〇ＦＦ制御により、速度パターンへの追
従制御を行なうことなく、振れ止めを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｅ）は本発明のクレーン制御における
制御指令の与え方と、それに伴なう動作状況を説明する
ための波形図、第２図は本発明の適用対象であるクレー
ンの力学モデルを示す図、第３図は本発明の一実施例の
クレーン制御装置のブロック図、第４図は、第３図のマ
イクロコンピュータが行なう制御プログラムのフローチ
ャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トロリーの位置と、該トロリーから吊り下げられたロー
   プの長さと、該トロリーに吊り下げられた荷物の重量を
   測定し、これらの値に応じてトロリーを所定の速度で走
   行させるクレーン制御装置において、トロリー制御区間
   を、トロリーを静止状態から所定速度に達するまでの加
   速する第１制御機間と、トロリーを上記所定の速度で走
   行させる第２制御区間と、トロリーを上記所定の速度か
   ら減速して停止させる第３制御区間に分け、上記第１制
   御区間を既知の一定力により加速する第１の加速時間帯
   と、加速休止時間帯と、上記第１の加速時間帯と同一の
   制御を行なう第２の加速時間帯とで構成し、上記第３制
   御区間を既知の一定力により減速する第１の減速時間と
   、減速休止時間帯と、上記第１の減速時間帯と同一の制
   御を行なう第２の減速時間帯とで構成し、上記第１、第
   ２の加速時間帯とその間の休止時間帯、および上記第１
   、第２の減速時間帯とその間の休止時間帯の長さを、前
   記ロープ長、荷物重量、トロリー重量および既知のトロ
   リー特性値から算出して、加減速の開始と終了を指令す
   るようにしたことを特徴とするクレーンの制御方法。