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JP3087616B2 - Sway control method for crane suspended load - Google Patents
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JP3087616B2 - Sway control method for crane suspended load - Google Patents

Sway control method for crane suspended load

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JP3087616B2
JP3087616B2 JP07177012A JP17701295A JP3087616B2 JP 3087616 B2 JP3087616 B2 JP 3087616B2 JP 07177012 A JP07177012 A JP 07177012A JP 17701295 A JP17701295 A JP 17701295A JP 3087616 B2 JP3087616 B2 JP 3087616B2
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crane
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max
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  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロープ懸垂式クレ
ーンの吊り荷の振れ止め制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a suspension control method for a suspended load of a suspended rope crane.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にクレーンオペレーションにおいて
は、荷を吊り上げ、横走行し、荷を降ろすまでのいわゆ
るサイクルタイムを縮め、極力荷役効率を上げることが
望まれる。その際、横走行終了時に荷の残留振れが生じ
ると、安全上、吊り荷を降ろすことができないので、こ
の荷振れが許容範囲内に収まるまで待たねばならない。
この待ち時間がサイクルタイムを増加させ、荷役効率の
減少を生じさせる。特に、有人クレーンにおいては、運
転者の勘と経験に基づく振れ止め制御が行われており、
熟練するまでにかなりの年月を要していた。
2. Description of the Related Art In general, in crane operation, it is desired to shorten a so-called cycle time from lifting a load, traveling laterally to unloading the load, and to increase the cargo handling efficiency as much as possible. At this time, if a residual deflection of the load occurs at the end of the lateral traveling, the suspended load cannot be unloaded for safety reasons. Therefore, it is necessary to wait until the load deflection falls within an allowable range.
This waiting time increases the cycle time and reduces the cargo handling efficiency. In particular, in manned cranes, steady rest control based on the driver's intuition and experience is performed,
It took a considerable amount of time to become skilled.

【0003】これに対して、無人クレーンにおける振れ
止め制御機構には、機械的制御機構と電気的制御機構と
の2種類がある。前者の機械的制御機構では、クレーン
フック等の可動部を構造的に固定するようになっている
ので、原理的に振れが生じることはなく、完全な振れ止
め制御が可能である。しかし、後者の電気的制御機構の
方がコスト面で有利な場合が多い。また、機械的制御機
構では横走行前に吊り荷を最高位置まで巻き上げる必要
があり、サイクルタイム上不利である。かかる点から、
電気的振れ止め機構を備えたクレーンの必要性が高くな
っている。
On the other hand, there are two types of steady rest control mechanisms in an unmanned crane, a mechanical control mechanism and an electric control mechanism. In the former mechanical control mechanism, since a movable portion such as a crane hook is structurally fixed, no shake is generated in principle, and complete swing prevention control is possible. However, the latter electrical control mechanism is often more cost-effective. Further, in the mechanical control mechanism, it is necessary to hoist the suspended load to the highest position before the lateral traveling, which is disadvantageous in the cycle time. From this point,
There is an increasing need for cranes with an electric steady rest.

【0004】従来、電気的振れ止め制御機構を備えたク
レーン運転制御方法では、吊り荷の振れ周期に関連した
加減速時間を設定し、物理法則上振れが残らない速度パ
ターン制御を採用している場合が多い。現在知られてい
る速度パターン制御を大別すると、図5(a)に示すよ
うに、運転時におけるクレーン加速度が一定の時間区間
を複数組み合わせ、図5(b)に示すように、クレーン
速度パターンが折れ線になるように制御する方法(特公
昭61−031032号公報)と、図6(a)に示すよ
うにクレーン加速度を連続的に変化させ、図6(b)の
ようにクレーン速度パターンが滑らかな連続曲線を描く
ように制御する方法(特開平6−305686号公報)
に分けられる。
Conventionally, in a crane operation control method provided with an electric steady rest control mechanism, an acceleration / deceleration time related to a swing cycle of a suspended load is set, and a speed pattern control that does not leave a shake due to a physical law is adopted. Often. The speed pattern control known at present is roughly classified into a plurality of time sections in which the crane acceleration during operation is constant as shown in FIG. 5A, and a crane speed pattern as shown in FIG. 5B. (Japanese Patent Publication No. 61-031032) and a method in which the crane acceleration is continuously changed as shown in FIG. 6A and the crane speed pattern is changed as shown in FIG. 6B. Method of controlling so as to draw a smooth continuous curve (JP-A-6-305686)
Divided into

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、サイクルタ
イムの観点から考えると、クレーンの最大加速度を有効
に使用して、クレーン最大速度まで素早く加速する必要
がある。その点では前者の折れ線による速度パターンの
方が優れている。しかしながら、クレーンは剛体ではな
く、ガーダー、ドライブシャフトの捻れ、減速機のガタ
等が存在し、それらによる制御性能の劣化を防ぐために
は連続曲線による速度パターンを採用することが望まし
い。
By the way, from the viewpoint of cycle time, it is necessary to use the maximum acceleration of the crane effectively and accelerate the crane to the maximum speed. In that respect, the former speed pattern based on the polygonal line is superior. However, the crane is not a rigid body but has a girder, a torsion of a drive shaft, a play of a speed reducer, and the like. In order to prevent deterioration of control performance due to these, it is desirable to adopt a speed pattern based on a continuous curve.

【0006】本発明はかかる問題に鑑みて考案されたも
のであり、滑らかな連続曲線を描く振れ止め速度パター
ンでありながら,電動機仕様や機械制約等から与えられ
る最大加速度を使用して,最大速度まで素早く加減速を
行うことができる振れ止め速度パターンを提供すること
を目的とする。
The present invention has been devised in view of such a problem, and has a steady velocity pattern that draws a smooth continuous curve, but uses the maximum acceleration given by the specifications of the electric motor and mechanical constraints to obtain the maximum velocity. It is an object of the present invention to provide a steady rest speed pattern that can accelerate and decelerate quickly.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係るクレーン吊
り荷の振れ止め制御方法は、吊り荷の振れを止めるため
の懸垂式クレーンの運転制御方法において、前記懸垂式
クレーンの加速度制御パターンを、零値から時間T1
かけて加速度η1 まで直線的に増大または減少させる第
1工程と、前記吊り荷の振れ周期の半分の時間から前記
時間T1 を差し引いた時間T2 だけ前記加速度η1 を保
持する第2工程と、前記時間T1 と同時間をかけて、前
記加速度η1 から加速度η1 の2倍の加速度である加速
度η2 まで直線的に増大または減少させる第3工程と、
前記加速度η2 を所定時間T3 だけ保持する第4工程
と、前記時間T1 と同時間をかけて前記加速度η2 から
前記加速度η1 まで直線的に減少または増大させる第5
工程と、前記時間T2 と同時間だけ加速度η1 を保持す
る第6工程と、前記時間T1 と同時間かけて加速度η1
から零値に直線的に減少または増大する第7工程と、を
備えたものとして構成したものである。
According to the present invention, there is provided a method for controlling the suspension of a suspended load of a crane according to the present invention. A first step of linearly increasing or decreasing the acceleration η 1 from the zero value over a time T 1 to the acceleration η 1 , and the acceleration η for a time T 2 obtained by subtracting the time T 1 from a half of the swing cycle of the suspended load. a second step of holding 1, over the time T 1 the same time, a third step of linearly increasing or decreasing from the acceleration eta 1 to acceleration eta 2 is twice the acceleration of the acceleration eta 1 ,
A fourth step of holding the acceleration η 2 for a predetermined time T 3, and a fifth step of linearly decreasing or increasing the acceleration η 2 to the acceleration η 1 over the same time as the time T 1 .
A step, a sixth step of holding only an acceleration eta 1 wherein the time T 2 the same time, the acceleration eta 1 over the time T 1 and the time
And a seventh step of linearly decreasing or increasing from zero to a zero value.

【0008】上記のように構成することによって、クレ
ーンの速度の増減が滑らかになり、ガーダー、ドライブ
シャフトの捻れや減速機のガタ等による制御性能劣化を
防止できる。
With the above-described structure, the speed of the crane can be smoothly increased and decreased, and the deterioration of the control performance due to the torsion of the girder and the drive shaft and the play of the speed reducer can be prevented.

【0009】また、加速度η2 を、前記クレーンに使用
される電動機の仕様や機械制約等から与えられる走行の
最大加速度に設定したものである。
Further, the acceleration η 2 is set to the maximum acceleration of traveling given by the specifications of the electric motor used for the crane, mechanical restrictions, and the like.

【0010】さらに、第7工程が前記クレーンの加速工
程である場合において、該第7工程の終了時の前記クレ
ーンの速度が、前記クレーンに使用される電動機の仕様
や機械制約等から与えられる走行の最大速度になるよう
に前記所定時間T3 を設定したものである。
Further, when the seventh step is an acceleration step of the crane, the speed of the crane at the end of the seventh step is determined based on the specifications of the electric motor used in the crane, mechanical restrictions, and the like. It said to be the maximum speed of the is obtained by setting the predetermined time T 3.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態に使用
するクレーンの自動制御装置のブロック図である。図に
おいて、1はクレーンであり、レール2の上をロープ4
の下端に取り付けられた吊り荷3を吊り下げながらx方
向に走行するようになっている。そして、このクレーン
1の走行を制御するのが、クレーン位置検出装置11、
ロープ長検出装置12、振れ周期演算装置13、クレー
ン移動目標指令装置14、速度パターン発生装置15、
モータ制御装置16及び速度制御モータ17である。
FIG. 1 is a block diagram of an automatic control device for a crane used in an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a crane, and a rope 4
It travels in the x-direction while suspending the suspended load 3 attached to the lower end of the vehicle. The traveling of the crane 1 is controlled by the crane position detecting device 11,
Rope length detector 12, runout cycle calculator 13, crane movement target commander 14, speed pattern generator 15,
A motor control device 16 and a speed control motor 17;

【0012】クレーン位置検出装置11は、レール2上
を走行するクレーン1の始点からの位置を検出するため
の装置であり、クレーン1の車輪の回転量等からクレー
ン1の走行位置を検出できるようになっている。ロープ
長検出装置12は、走行時のロープ4の長さを検出する
ための装置であり、ロープ4の巻き用モータの回転量等
からロープ4の長さを検出するようになっている。振れ
周期演算装置13は、ロープ長検出装置12からの検出
信号に基づいて、吊り荷3の振れ周期を演算する装置で
ある。この振れ周期演算装置13は、主にロープ長検出
装置12からの吊りロープ情報に基づいて振れ周期を演
算するが、場合によってはこれに吊り荷質量などの補助
的情報を勘案して振れ周期を演算する。
The crane position detecting device 11 is a device for detecting a position of the crane 1 traveling on the rail 2 from a starting point. The crane position detecting device 11 can detect the traveling position of the crane 1 from the amount of rotation of the wheels of the crane 1 and the like. It has become. The rope length detection device 12 is a device for detecting the length of the rope 4 during traveling, and detects the length of the rope 4 from the rotation amount of a winding motor of the rope 4 and the like. The swing cycle calculation device 13 is a device that calculates the swing cycle of the suspended load 3 based on the detection signal from the rope length detection device 12. The swing cycle calculating device 13 mainly calculates the swing cycle based on the hanging rope information from the rope length detecting device 12. In some cases, the swing cycle calculating apparatus 13 calculates the swing cycle in consideration of auxiliary information such as the mass of the suspended load. Calculate.

【0013】速度パターン発生装置15は、振れ周期演
算装置13からの演算信号とクレーン移動目標指令装置
14からの信号に基づいて、クレーン1に与える速度パ
ターンを発生する。モータ制御装置16は、外部から速
度制御モータ17に与えられた運転速度指令を実現する
ためのマイナー制御ループにより構成されている。すな
わち、速度制御モータ17はモータ制御装置16からの
速度指令値になるように自動制御されるのである。
The speed pattern generator 15 generates a speed pattern to be given to the crane 1 based on a calculation signal from the shake period calculator 13 and a signal from the crane movement target command device 14. The motor control device 16 is configured by a minor control loop for realizing an operation speed command externally given to the speed control motor 17. That is, the speed control motor 17 is automatically controlled so as to be a speed command value from the motor control device 16.

【0014】上記のような自動制御装置によって、本実
施形態に係るクレーン運転制御方法が実現されている。
なお、本実施形態では、図2に示すように、吊り荷3の
質量をm、吊り荷3の振れ角をθ、ロープ4の長さを
L、クレーン1の位置をxとし、クレーン1がレール2
上を加速度d2 x/dt2 (以下ηと表記)で走行して
いる場合を想定する。このとき、吊り荷3の振れが大き
くないと仮定して、吊り荷3の運動方程式は下式とな
る。 Lm(d2 θ/dt2 )=−mgθ−mη ・・・・・(1) 上式からmを消去して L(d2 θ/dt2 )=−gθ−η ・・・・・(2) 又は、 d2 θ/dt2 =−ω2 θ−η/L ・・・・・(3) (gは重力加速度であり、ω2 =g/Lである。) 以下、吊り荷3の振れについては上記の運動方程式を用
いて説明する。
The automatic control device as described above implements the crane operation control method according to the present embodiment.
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the mass of the suspended load 3 is m, the swing angle of the suspended load 3 is θ, the length of the rope 4 is L, the position of the crane 1 is x, and the crane 1 Rail 2
It is assumed that the vehicle is traveling at an acceleration d 2 x / dt 2 (hereinafter referred to as η). At this time, assuming that the swing of the suspended load 3 is not large, the equation of motion of the suspended load 3 is as follows. Lm (d 2 θ / dt 2 ) = − mgθ−mη (1) By removing m from the above equation, L (d 2 θ / dt 2 ) = − gθ−η (...) 2) or d 2 θ / dt 2 = −ω 2 θ−η / L (3) (g is the gravitational acceleration and ω 2 = g / L). Will be described using the above equation of motion.

【0015】図3は、本実施の形態で適用されるクレー
ン加速度パターンと、これにより生じるクレーン速度及
び吊り荷振れ角を示すタイムチャートである。図4は振
れ角θとその角速度との位相面軌跡図である。本実施の
形態は、吊り荷3を吊り下げてレール2上を走行するク
レーン1の加速度を連続的に変化させることにより、ク
レーンの速度を急変なく滑らかに変化させるようにした
ものである。そのため、クレーン加速度を、図3(a)
に示すように、速度が増加してゆく加速区間I、速度が
一定になる等速度区間II及び速度が減少してゆく減速
区間III からなるパターンになるように制御している。
なお、図3において、時間軸tの上側(正方向)がクレ
ーン1の進行方向を示し、下側(負方向)が進行方向と
逆方向を示す。
FIG. 3 is a time chart showing the crane acceleration pattern applied in the present embodiment, and the resulting crane speed and suspended load swing angle. FIG. 4 is a phase locus diagram of the deflection angle θ and its angular velocity. In the present embodiment, the speed of the crane is smoothly changed without sudden change by suspending the load 3 and continuously changing the acceleration of the crane 1 traveling on the rail 2. Therefore, the crane acceleration is changed as shown in FIG.
As shown in (1), the control is performed so that the pattern includes an acceleration section I in which the speed increases, a constant speed section II in which the speed is constant, and a deceleration section III in which the speed decreases.
In FIG. 3, the upper side (positive direction) of the time axis t indicates the traveling direction of the crane 1, and the lower side (negative direction) indicates the direction opposite to the traveling direction.

【0016】以下、各区間ごとに、クレーンの速度、加
速度、吊り荷の振れ角を具体的に説明する。 (1)加速区間Iについて 本区間は、図3に示すように、走り始め部Aと加速部B
と等速連結部Cとで構成されている。そして、走り始め
部Aはさらに区間A1 、区間A2 及び区間A3 の3つの
区間に細分されている。区間A1 は、任意時間T1 で加
速度を零値から最大加速度ηmax の半分すなわち(1/
2)ηmax まで一定勾配で増大させる区間である。ま
た、区間A2 は、振れ周期TとT1 から定まる時間T2
=T/2−T1 だけ加速度を(1/2)ηmax に保持す
る区間である。さらに、区間A3 は、T1 時間で(1/
2)ηmax からηmax へ一定勾配で加速度を増大させる
区間である。
Hereinafter, the crane speed, acceleration, and swing angle of the suspended load will be specifically described for each section. (1) Acceleration section I In this section, as shown in FIG.
And a constant velocity connecting portion C. The running start portion A is further subdivided into three sections: section A 1 , section A 2 and section A 3 . In the section A 1 , the acceleration is changed from a zero value to a half of the maximum acceleration η max at an arbitrary time T 1 , ie, ( 1/1 ).
2) A section in which the rate is increased at a constant gradient up to η max . The section A 2 is a time T 2 determined from the shake periods T and T 1.
= T / 2−T 1 is a section in which the acceleration is held at (1 /) η max . Further, the section A 3 is (1/1 / T 1)
2) it is an interval to increase the acceleration at a constant gradient from eta max to eta max.

【0017】加速部Bはクレーンの加速度が一定の区間
であり、この区間は細分されることはない。等速連結部
Cは、走り始め部Aと同様に、区間C1 、区間C2 及び
区間C3 の3つの区間に細分されている。区間C1 は、
任意時間T1 で加速度を最大加速度ηmax から(1/
2)ηmax まで一定勾配で減少させる区間である。ま
た、区間C2 は、振れ周期TとT1 から定まる時間T2
=T/2−T1 だけ加速度を(1/2)ηmax に保持す
る区間である。さらに、区間C3 は、T1 時間で(1/
2)ηmax から零値へ一定勾配で加速度を減少させる区
間である。
The acceleration section B is a section where the acceleration of the crane is constant, and this section is not subdivided. The constant velocity connecting portion C is subdivided into three sections, a section C 1 , a section C 2, and a section C 3 , similarly to the running start part A. Section C 1 is
Acceleration at any time T 1 from the maximum acceleration η max (1 /
2) A section in which the value is decreased at a constant gradient up to η max . The section C 2 is a time T 2 determined from the shake periods T and T 1.
= T / 2−T 1 is a section in which the acceleration is held at (1 /) η max . Further, the section C 3 is (1/1 / T 1)
2) A section in which the acceleration is reduced at a constant gradient from η max to a zero value.

【0018】まず、区間A1 におけるクレーンの速度、
加速度、吊り荷の振れ角について説明する。区間A1
おける加速度ηは上記の設定条件から、時間tの関数と
して下式で表わされる。 η=(1/2)ηmax t/T1 ・・・・・(4) この(4)式を積分することによって、区間A1 におけ
るクレーン1の速度vは、下記(5)式となる。 v=(1/4)ηmax 2 /T1 ・・・・・(5) この(5)式から明らかなように、この区間においては
クレーン1の速度vは二次関数的に増加し、この速度曲
線は図3(b)に示すように滑らかな曲線を描くことに
なる。
[0018] First of all, the speed of the crane in the section A 1,
The acceleration and the swing angle of the suspended load will be described. The acceleration η in the section A 1 from the above setting conditions, represented by the following equation as a function of time t. η = (1/2) η max t / T 1 ····· (4) By integrating this equation (4), the speed v of the crane 1 in the section A 1 becomes the following equation (5) . v = (1/4) η max t 2 / T 1 (5) As is apparent from the equation (5), in this section, the speed v of the crane 1 increases quadratically. This speed curve draws a smooth curve as shown in FIG.

【0019】また、このときの吊り荷3の振れ角θと振
れ角速度dθ/dtは、初期条件として、θ(0)=
0、(dθ/dt)(0)=0を考慮すると、上記
(3)式から、それぞれ下記(6)、(7)式で表され
る。 θ=ηmax (sin(ωt)−ωt)/(2T1 gω)・・・・(6) dθ/dt=ηmax (cos(ωt)−1)/(2T1 g)・・(7) したがって、区間A1 の終端であるt=T1 におけるθ
とdθ/dt(以下φと表記)は、下記(8)、(9)
式で表わす値となる。 θ1 =ηmax (sin(ωT1 )−ωT1 )/(2T1 gω)・・・(8) φ1 =ηmax (cos(ωT1 )−1)/(2T1 g) ・・・・・(9) この結果、区間A1 における点(φ/ω、θ)の位相面
上の軌跡は、図4に示すように、原点OからP1(φ1
/ω、θ1 )まで移動することになる。すなわち、吊り
荷3の振れ角θは、図3(c)および図2の二点鎖線に
示すように、クレーン1の進行方向と逆方向に零値から
漸次増加していく。
At this time, the swing angle θ and the swing angular velocity dθ / dt of the suspended load 3 are set as θ (0) =
Taking into account 0 and (dθ / dt) (0) = 0, from the above equation (3), they are expressed by the following equations (6) and (7), respectively. θ = η max (sin (ωt) −ωt) / (2T 1 gω) (6) dθ / dt = η max (cos (ωt) -1) / (2T 1 g) (7) Therefore, θ at t = T 1 which is the end of section A 1
And dθ / dt (hereinafter referred to as φ) are given by the following (8) and (9)
It is the value represented by the formula. θ 1 = η max (sin (ωT 1 ) −ωT 1 ) / (2T 1 gω) (8) φ 1 = η max (cos (ωT 1 ) -1) / (2T 1 g) ... (9) as a result, the locus on the phase plane of the point in the section a 1 (φ / ω, θ ) , as shown in FIG. 4, from the origin O P1 (phi 1
/ Ω, θ 1 ). That is, the swing angle θ of the suspended load 3 gradually increases from zero in the direction opposite to the traveling direction of the crane 1 as shown by the two-dot chain line in FIG. 3C and FIG.

【0020】次に、区間A2 では区間A1 の終端の加速
度(1/2)ηmax をT2 =(1/2)T−T1 時間だ
け保持する。すなわち、区間A2 では η=(1/2)ηmax ・・・・・(10) と設定する。これにより、クレーン速度vは、区間A2
の初期条件を考慮すると下記(11)式となり、図3
(b)に示すように一次関数的に増加する。 v=(1/2)ηmax t−(1/4)ηmax 1 ・・・・・(11)
Next, hold the acceleration (1/2) η max at the end of the section A 2 in the section A 1 by T 2 = (1/2) T- T 1 hour. That is, in the section A 2 eta = (1/2) set eta max · · · · · (10). As a result, the crane speed v becomes equal to the section A 2
Taking into account the initial condition, the following expression (11) is obtained, and FIG.
It increases linearly as shown in FIG. v = (1/2) η max t− (1/4) η max T 1 (11)

【0021】また、このときの吊り荷の振れ角θ、振れ
角速度φは、区間A2 の初期条件となるθ1 、φ1 を考
慮すると、 θ=ηmax (sin ( ωt)+sin ( ωT1 −ωt) −ωT1 ) /(2T1 gω) ・・・(12) φ=ηmax (cos(ωt) −cos(ωt−ωT1 )/(2T1 g) ・・・(13) となる。区間A2 の終端におけるθとφの値は、上記
(12)式(13)式にt=T1 +T2 =T/2を代入
することによって、下記のとおり求めることができる。 θ2 =−ηmax (sin(ωT2 )+ωT1 )/(2T1 gω)・(14) φ2 =−ηmax (1+cos(ωT2 ))/(2T1 g) ・・・(15) すなわち、区間A2 において点(φ/ω、θ)の軌跡
は、図4においてP1からP2(φ2 /ω、θ2 )まで
移動する。
Further, the deflection angle theta of suspended load in this case, the swing angular velocity phi, the initial conditions theta 1 of the section A 2, considering the φ 1, θ = η max ( sin (ωt) + sin (ωT 1 −ωt) −ωT 1 ) / (2T 1 gω) (12) φ = η max (cos (ωt) −cos (ωt−ωT 1 ) / (2T 1 g) (13) . the value of theta and φ at the end of the section a 2, by substituting t = T 1 + T 2 = T / 2 in equation (12) (13), can be obtained as follows. theta 2 = −η max (sin (ωT 2 ) + ωT 1 ) / (2T 1 gω) · (14) φ 2 = −η max (1 + cos (ωT 2 )) / (2T 1 g) (15) locus of the points in the section a 2 (φ / ω, θ ) from P1 in FIG. 4 P2 (φ 2 / ω, θ 2) to move to.

【0022】区間A3 では、加速度を η=ηmax (t−T1 −T2 )/(2T1 )+ηmax /2・・(16) と設定する。これによりクレーン1の速度は下記(1
7)式となる。 v=ηmax (t−T1 −T2 2 /(4T1 )+ηmax (t−T1 /2)/2 ・・・・・(17) この(17)式から明らかなように、この区間において
はクレーン1の速度vは二次関数的に増加し、この速度
曲線は図3(b)に示すように滑らかな曲線を描くこと
になる。
[0022] In section A 3, sets the acceleration η = η max (t-T 1 -T 2) / (2T 1) + η max / 2 and ... (16). As a result, the speed of the crane 1 becomes
7) v = η max (t-T 1 -T 2) 2 / (4T 1) + η max (t-T 1/2) / 2 ····· (17) As is apparent from the equation (17), In this section, the speed v of the crane 1 increases quadratically, and this speed curve draws a smooth curve as shown in FIG.

【0023】このとき、吊り荷3の振れ角θと振れ角速
度φは、θ2 、φ2 を考慮すると、 θ=ηmax (sin(ωt+ωT2 )−ω(t−T2 ))/(2T1 gω) ・・・(18) φ=ηmax (cos(ωt+ωT2 )−1)/(2T1 g) ・・・(19) となる。
At this time, the swing angle θ and the swing angular velocity φ of the suspended load 3 are given by θ = η max (sin (ωt + ωT 2 ) −ω (t−T 2 )) / (2T) in consideration of θ 2 and φ 2. 1 g [Omega]) becomes ··· (18) φ = η max (cos (ωt + ωT 2) -1) / (2T 1 g) ··· (19).

【0024】区間A3 の終端におけるθとφの値は、上
記(18)式、(19)式にt=T1 +T2 +T1 を代
入することによって、下記のとおり求めることができ
る。 θ3 =−ηmax /g ・・・・・(20) φ3 =0 ・・・・・(21) すなわち、区間A3 において点(φ/ω、θ)の軌跡
は、図4においてP2からP3(φ3 /ω、θ3 )まで
移動する。点P3は、最大加速度ηmax によって定まる
静的なつり合い位置である。
The values of θ and φ at the end of the section A 3 can be obtained as follows by substituting t = T 1 + T 2 + T 1 into the above equations (18) and (19). θ 3 = -η max / g ····· (20) φ 3 = 0 ····· (21) i.e., the locus of the point in the interval A 3 (φ / ω, θ ) , in FIG. 4 P2 To P3 (φ 3 / ω, θ 3 ). Point P3 is a static balancing position determined by the maximum acceleration η max .

【0025】次に、加速部Bにおける動作について説明
する。加速部Bでは、クレーン1の加速度ηを最大加速
度ηmax に保持する工程であるが、この保持時間T3
求める。保持時間T3 を決定する条件として、等速連結
部Cの加速度が走り始め部Aの逆のパターンで変化する
こと、及び加速区間Iの終了時にクレーン1の速度が最
大速度vmax になっていることを考慮して算出する。す
なわち、図3(a)における加速区間Iにおける加速度
線図と時間軸で囲まれる面積がvmax に等しいと置き、
これをT3 について整理することによって、下式(2
2)のように求められる。 T3 =vmax /ηmax −T1 −T/2 ・・・・・(22)
Next, the operation of the acceleration section B will be described. In the accelerating section B, the acceleration η of the crane 1 is held at the maximum acceleration η max . The holding time T 3 is obtained. As a condition for determining the holding time T 3, the acceleration of the constant velocity joint portions C is changed in the reverse pattern of the running start portion A, and the speed of the crane 1 at the end of the acceleration section I becomes the maximum speed v max Calculation taking into account that That placed and is equal to v max area surrounded by the acceleration diagram and a time axis in the acceleration section I in FIG. 3 (a),
By rearranging this for T 3 , the following equation (2)
It is required as in 2). T 3 = v max / η max -T 1 -T / 2 (22)

【0026】また、上記T3 の時間は加速度がηmax
保持されるので、クレーン1の速度は下記(23)式に
示されるように直線的に増大する。 v=ηmax (t−T1 −T2 /2) ・・・・・(23) また、この区間においては、加速度が一定であるから吊
り荷3は静的な釣り合い状態のまま保持され、振れ角
θ、振れ角速度φは(20)、(21)式の値のまま保
持される。したがって、図4における点(φ/ω、θ)
のこの区間における軌跡は、P3の位置に停滞すること
になる。
Since the acceleration is maintained at η max during the time T 3 , the speed of the crane 1 increases linearly as shown in the following equation (23). v = eta max The (t-T 1 -T 2/ 2) ····· (23), in this interval, the load 3 hanging from the acceleration constant is held at a static equilibrium state, The shake angle θ and the shake angular velocity φ are kept as they are in the expressions (20) and (21). Therefore, the point (φ / ω, θ) in FIG.
In this section will stagnate at the position of P3.

【0027】等速連結部Cでは、加速度パターンを走り
始め部Aの逆のパターンで変化させる。すなわち、クレ
ーン加速度をηmax から(1/2)ηmax へ上記T1
間で一定勾配で減少させ、その後上記T2 時間だけ加速
度を(1/2)ηmax に保持し、さらに零値まで加速度
を上記T1 時間で一定勾配で減少させる。このとき、等
速連結部終了時点の振れ角条件をθ=0、φ=0とし
て、逆時間で(3)式を解くことにより、等速連結部の
開始時点での振れ角θ4 、φ4 は(20)、(21)式
の値となることが確かめられる。すなわち、加速区間I
終了後、振れ角θ、振れ角速度φは θ=0 ・・・・・(24) φ=0 ・・・・・(25) となる。すなわち、吊り荷3は垂直方向に吊り下げられ
た状態で停止している。
In the constant velocity connecting portion C, the acceleration pattern is changed in a pattern opposite to the portion A in which the vehicle starts running. That is, the crane acceleration is reduced from η max to (1 /) η max at a constant gradient in the above T 1 time, and thereafter, the acceleration is kept at (1 /) η max for the above T 2 time and further reduced to zero value. the acceleration is reduced at a constant gradient in the time T 1. At this time, assuming that the deflection angle condition at the end of the constant velocity connection portion is θ = 0 and φ = 0, the equation (3) is solved in the reverse time, whereby the deflection angles θ 4 and φ at the start of the constant velocity connection portion are obtained. 4 (20), is confirmed that a value of (21). That is, the acceleration section I
After completion, the shake angle θ and the shake angular velocity φ are as follows: θ = 0 (24) φ = 0 (25) That is, the suspended load 3 is stopped in a state of being suspended in the vertical direction.

【0028】(2)一定速度区間IIについて 一定速度区間IIでは、加速度η=0であり、一定速度
(vmax )でクレーン1は走行する。したがって、吊り
荷3は(24)、(25)式で示す状態を初期条件とす
るので、振れることなく垂直方向に吊り下げられた状態
のまま停止している。なお、この一定速度区間IIの走
行時間は目的地との関係で任意に設定できる。
(2) Constant Speed Section II In the constant speed section II, the acceleration η = 0, and the crane 1 runs at a constant speed (v max ). Therefore, since the suspended load 3 is set to the state shown by the formulas (24) and (25) as the initial condition, the suspended load 3 is suspended in the vertically suspended state without swinging. The traveling time in the constant speed section II can be arbitrarily set in relation to the destination.

【0029】(3)減速区間III について 減速区間III における加速度は、加速区間Iにおける加
速度の符号を逆にしたものになるため、振れ角θ、振れ
角速度φの符号が逆になるだけであり、減速終了後に
は、振れ角θ、振れ角速度φはどちらも零値となる。
(3) Regarding the deceleration section III Since the acceleration in the deceleration section III is the reverse of the sign of the acceleration in the acceleration section I, only the signs of the deflection angle θ and the deflection angular velocity φ are reversed. After the end of the deceleration, both the shake angle θ and the shake angular velocity φ become zero values.

【0030】なお、上記最大加速度ηmax と最大速度v
max は速度制御モータ17の能力の範囲内で自由に設定
することができる。
The maximum acceleration η max and the maximum speed v
max can be set freely within the range of the capability of the speed control motor 17.

【0031】本実施の形態によれば、クレーン加速度は
連続的に変化し、クレーン速度パターンは滑らかな連続
曲線を描くため、ガーダー、ドライブシャフトの捻れや
減速機のガタ等による制御性能劣化を防ぐことができ
る。また、従来の連続曲線速度パターンに比べて短時間
で加減速を行いサイクルタイムを短縮することができ
る。
According to the present embodiment, since the crane acceleration changes continuously and the crane speed pattern draws a smooth continuous curve, the control performance is prevented from deteriorating due to the torsion of the girder and the drive shaft and the play of the speed reducer. be able to. In addition, the cycle time can be reduced by performing acceleration / deceleration in a shorter time as compared with the conventional continuous curve speed pattern.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本実施形態と従来法(特開平6−30
5686号公報に記載)のものとを具体的に比較する。 ηmax =0.5(m/s2 ) vmax =3.0(m/s) T =5.0(sec) T1 =T/4=1.25(sec) とすると、従来法では加速区間I又は減速区間III の所
要時間told は told =T+vmax /ηmax =11.0(sec) であるのに対し、本発明による方法では、 tnew =T1 +T/2+vmax /ηmax =9.75(s
ec) となる。加速区間Iの所要時間が短縮できるということ
は、早く最大速度vmaxに達することができることを意
味し、また減速区間III 所要時間が短縮できるというこ
とは、最大速度vmax で走行する時間を長くすることが
できることを意味する。したがって、サイクルタイムを
短縮できることになる。
The present embodiment and the conventional method (Japanese Patent Laid-Open No.
No. 5686) is specifically compared. η max = 0.5 (m / s 2 ) v max = 3.0 (m / s) T = 5.0 (sec) T 1 = T / 4 = 1.25 (sec) In the conventional method, The required time t old of the acceleration section I or the deceleration section III is t old = T + v max / η max = 11.0 (sec), whereas in the method according to the present invention, t new = T 1 + T / 2 + v max / η max = 9.75 (s
ec). The fact that the required time in the acceleration section I can be shortened means that the maximum speed v max can be reached quickly, and the fact that the required time in the deceleration section III can be reduced means that the time required to travel at the maximum speed v max becomes longer. Means that you can. Therefore, the cycle time can be reduced.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のクレーン
吊り荷の振れ止め制御方法によれば、クレーンの速度の
増減が滑らかになり、ガーダー、ドライブシャフトの捻
れや減速機のガタ等による制御性能劣化を防止できると
共に、従来の連続曲線速度パターンに比べて短時間で加
減速を行いサイクルタイムを短縮することができる。
As described above, according to the method of controlling the steady movement of a crane hanging load according to the present invention, the crane speed can be smoothly increased and decreased, and the control by the girder, the drive shaft torsion and the play of the speed reducer can be performed. The performance can be prevented from being deteriorated, and the cycle time can be reduced by performing acceleration / deceleration in a shorter time as compared with the conventional continuous curve speed pattern.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るクレーン運転制御方
法に適用されるクレーンの自動制御装置のブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram of a crane automatic control device applied to a crane operation control method according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施形態に適用されるクレーンの動作を説明す
る説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation of the crane applied to the embodiment.

【図3】実施形態のクレーン運転制御方法によって制御
される物理量を示すタイムチャートであり、図3(a)
はクレーン加速度を示し、図3(b)はクレーン速度を
示し、図3(c)は吊り荷の振れ角を示している。
FIG. 3 is a time chart showing physical quantities controlled by the crane operation control method according to the embodiment, and FIG.
Shows the crane acceleration, FIG. 3B shows the crane speed, and FIG. 3C shows the swing angle of the suspended load.

【図4】振れ角とその角速度との位相面軌跡図である。FIG. 4 is a phase plane locus diagram of a deflection angle and its angular velocity.

【図5】従来のクレーン制御方法を示すタイムチャート
であり、図5(a)はクレーン加速度を示し、図5
(b)はクレーン速度を示し、図5(c)は吊り荷の振
れ角を示している。
FIG. 5 is a time chart showing a conventional crane control method, and FIG. 5 (a) shows crane acceleration;
5B shows the crane speed, and FIG. 5C shows the swing angle of the suspended load.

【図6】従来のクレーン制御方法を示すタイムチャート
であり、図6(a)はクレーン加速度を示し、図6
(b)はクレーン速度を示し、図6(c)は吊り荷振れ
角を示している。
FIG. 6 is a time chart showing a conventional crane control method, and FIG. 6 (a) shows crane acceleration;
6B shows the crane speed, and FIG. 6C shows the swing angle of the suspended load.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 クレーン 2 レール 3 吊り荷 4 ロープ A 走り始め部 B 加速部 C 等速連結部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crane 2 Rail 3 Suspended load 4 Rope A Running part B Acceleration part C Constant velocity connection part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B66C 13/06,13/22 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B66C 13 / 06,13 / 22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 吊り荷の振れを止めるための懸垂式クレ
ーンの運転制御方法において、前記懸垂式クレーンの加
速度制御パターンを、 零値から時間T1 をかけて加速度η1 まで直線的に増大
または減少させる第1工程と、 前記吊り荷の振れ周期の半分の時間から前記時間T1
差し引いた時間T2 だけ前記加速度η1 を保持する第2
工程と、 前記時間T1 と同時間をかけて、前記加速度η1 から加
速度η1 の2倍の加速度である加速度η2 まで直線的に
増大または減少させる第3工程と、 前記加速度η2 を所定時間T3 だけ保持する第4工程
と、 前記時間T1 と同時間をかけて前記加速度η2 から前記
加速度η1 まで直線的に減少または増大させる第5工程
と、 前記時間T2 と同時間だけ加速度η1 を保持する第6工
程と、 前記時間T1 と同時間かけて加速度η1 から零値に直線
的に減少または増大する第7工程と、を備えたものとし
て構成したことを特徴とするクレーン吊り荷の振れ止め
制御方法。
1. An operation control method of a suspended crane for stopping swing of a suspended load, wherein the acceleration control pattern of the suspended crane is linearly increased from a zero value to an acceleration η 1 over a time T 1. A second step of maintaining the acceleration η 1 for a time T 2 obtained by subtracting the time T 1 from a half of the swing cycle of the suspended load.
A step, over the time T 1 the same time, a third step of linearly increasing or decreasing from the acceleration eta 1 to acceleration eta 2 is twice the acceleration of the acceleration eta 1, the acceleration eta 2 a fourth step of holding a predetermined time T 3, a fifth step of the to linearly decreased or increased to the acceleration eta 1 from the acceleration eta 2 over the time T 1 the same time, and the time T 2 the A sixth step of holding the acceleration η 1 for a time, and a seventh step of linearly decreasing or increasing the acceleration η 1 to a zero value over the same time as the time T 1. Characteristic method of controlling steadying of suspended load on a crane.
【請求項2】 前記加速度η2 を、前記クレーンに使用
される電動機の仕様や機械制約等から与えられる走行の
最大加速度に設定したことを特徴とする請求項1記載の
クレーン吊り荷の振れ止め制御方法。
2. The steady rest of a crane hanging load according to claim 1, wherein the acceleration η 2 is set to a maximum acceleration of traveling given by specifications of an electric motor used for the crane, mechanical restrictions, and the like. Control method.
【請求項3】 前記第7工程が前記クレーンの加速工程
である場合において、該第7工程の終了時の前記クレー
ンの速度が、前記クレーンに使用される電動機の仕様や
機械制約等から与えられる走行の最大速度になるように
前記所定時間T3を設定したことを特徴とする請求項1
記載のクレーン吊り荷の振れ止め制御方法。
3. In the case where the seventh step is an acceleration step of the crane, the speed of the crane at the end of the seventh step is given by specifications of a motor used in the crane, mechanical restrictions, and the like. claim 1, wherein the predetermined time T 3 that was set at the maximum speed of travel
The method for controlling the steady rest of the suspended load of the crane described above.
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