JP7825971B2 - Crane anti-sway device and crane equipped with same - Google Patents
Crane anti-sway device and crane equipped with sameInfo
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Description
本発明は、クレーンの振れ止め装置およびこれを備えたクレーンに関する。 The present invention relates to a crane sway prevention device and a crane equipped with the same.
従来、移動式クレーンとして、下部走行体と、上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能なように下部走行体に支持された上部旋回体と、ブームやジブなどの起伏体とを備えたものが知られている。起伏体は、水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように上部旋回体に取り付けられている。また、起伏体の先端部から垂下された吊り荷ロープにはフックが装着されており、当該フックに吊り荷が接続されることで、吊り荷が吊り上げられる。 Traditionally, mobile cranes have been known that include a lower running body, an upper rotating body supported on the lower running body so that it can rotate around a vertically extending central axis of rotation, and a hoisting body such as a boom or jib. The hoisting body is attached to the upper rotating body so that it can rotate in the hoisting direction around a horizontal central axis of rotation. A hook is attached to a load rope hanging down from the tip of the hoisting body, and the load is lifted by connecting it to the hook.
特許文献1には、ブームを有するクレーンにおいて、吊り荷の振れ(旋回振れ)が発生している場合には、ブームの先端部を吊り荷の鉛直上方の位置に移動させるように、上部旋回体の旋回動作を制御する技術が開示されている。ブームの先端部が吊り荷に追従するように移動することで、やがて吊り荷の振れが減衰する。 Patent Document 1 discloses a technology for controlling the rotation of an upper rotating body of a crane with a boom when the load is swinging (swinging during rotation) so that the tip of the boom is moved to a position vertically above the load. As the tip of the boom moves to follow the load, the swing of the load eventually attenuates.
特許文献1に記載された技術では、吊り荷の振れ止めのためにクレーンが旋回動作を行う必要があり、旋回動作を行うことができないような限られたスペースでは、振れ止めを行うことが困難になる。 The technology described in Patent Document 1 requires the crane to rotate to prevent the suspended load from swaying, making it difficult to prevent swaying in limited spaces where rotation is not possible.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吊り荷を水平方向に積極的に移動させることなく吊り荷の振れを減衰させることが可能なクレーンの振れ止め装置およびクレーンを提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a crane and a sway prevention device that can dampen the sway of a suspended load without actively moving the suspended load horizontally.
本発明の一局面に係るクレーンの振れ止め装置は、クレーンに用いられる。前記クレーンは、クレーン本体と、所定の支点から垂下され吊り荷に接続されるロープと、指令信号を受け付け当該指令信号に応じて前記ロープを介して前記吊り荷を昇降させることが可能な昇降部とを有する。前記振れ止め装置は、前記吊り荷の振れを抑える振れ止め制御を実行することが可能である。前記振れ止め装置は、制御部を有する。前記制御部は、前記吊り荷の振れ方向を判定し、前記振れ方向が前記支点を通り鉛直方向に延びる基準線に近づく戻り方向の場合は前記吊り荷に下向きの加速度が加わるように前記吊り荷を下降させるための前記指令信号を前記昇降部に入力し、前記振れ方向が前記基準線から離れる離隔方向の場合は前記吊り荷に上向きの加速度が加わるように前記吊り荷を上昇させるための前記指令信号を前記昇降部に入力する。 A crane sway prevention device according to one aspect of the present invention is used in a crane. The crane has a crane body, a rope suspended from a predetermined fulcrum and connected to a suspended load, and a lifting unit capable of receiving command signals and raising or lowering the suspended load via the rope in response to the command signals. The sway prevention device is capable of executing sway prevention control to suppress sway of the suspended load. The sway prevention device has a control unit. The control unit determines the sway direction of the suspended load, and if the sway direction is a return direction approaching a reference line passing through the fulcrum and extending vertically, inputs the command signal to the lifting unit to lower the suspended load so that a downward acceleration is applied to the suspended load. If the sway direction is an away direction away from the reference line, inputs the command signal to the lifting unit to raise the suspended load so that an upward acceleration is applied to the suspended load.
本構成によれば、吊り荷が基準線に向かって移動している場合には前記吊り荷に下向きの加速度を加える一方、吊り荷が基準線から離れるように移動している場合には前記吊り荷に上向きの加速度を加えるように吊り荷を昇降させることで、吊り荷の運動エネルギーを減少させ、吊り荷の振れを減衰させることができる。したがって、従来のようにクレーンの旋回動作によって吊り荷の振れを減衰させる場合と比較して、吊り荷を水平方向に積極的に移動させることなく、限られたスペースにおいても前記振れを減衰させることができる。 With this configuration, the load is raised or lowered so that a downward acceleration is applied to the load when it is moving toward the reference line, and an upward acceleration is applied to the load when it is moving away from the reference line, thereby reducing the kinetic energy of the load and damping the sway of the load. Therefore, compared to conventional methods of damping the sway of the load by rotating the crane, the sway can be damped even in limited spaces without actively moving the load horizontally.
上記の構成において、前記昇降部は、前記ロープを巻き取ることで前記吊り荷を上昇させ、前記ロープを繰り出すことで前記吊り荷を下降させることが可能な吊り荷ウインチを含み、前記制御部は、前記振れ方向が前記戻り方向の場合は前記吊り荷ウインチによって前記ロープを繰り出し、前記振れ方向が前記離隔方向の場合は前記吊り荷ウインチによって前記ロープを巻き取るように、前記昇降部に対して前記指令信号を入力することが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that the lifting unit includes a load winch that can raise the load by winding in the rope and lower the load by letting out the rope, and that the control unit inputs the command signal to the lifting unit so that the load winch lets out the rope when the swing direction is the return direction, and the load winch winds up the rope when the swing direction is the away direction.
本構成によれば、吊り荷ウインチによって吊り荷を昇降させるため、吊り荷に対して水平方向の移動力が作用しにくく、吊り荷に対して上下方向の加速度を効率的に加えながら吊り荷の振れを減衰させることができる。 With this configuration, the load is raised and lowered using a load winch, which makes it difficult for horizontal movement forces to act on the load, and it is possible to efficiently apply vertical acceleration to the load while damping the sway of the load.
上記の構成において、前記クレーンは、前記支点を含み前記クレーン本体に起伏可能に支持される起伏体を更に備え、前記昇降部は、前記起伏体を起伏方向に回動させることが可能な起伏装置を含み、前記制御部は、前記振れ方向が前記戻り方向の場合は前記起伏装置によって前記起伏体を倒伏方向に回動させ、前記振れ方向が前記離隔方向の場合は前記起伏装置によって前記起伏体を起立方向に回動させるように、前記昇降部に対して前記指令信号を入力することが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that the crane further includes a hoisting body that includes the fulcrum and is supported on the crane body so that it can be raised or lowered, the lifting unit includes a hoisting device that can rotate the hoisting body in the hoisting direction, and the control unit inputs the command signal to the lifting unit so that when the swing direction is the return direction, the hoisting device rotates the hoisting body in the lowering direction, and when the swing direction is the away direction, the hoisting device rotates the hoisting body in the upright direction.
本構成によれば、起伏体の起伏動作によって吊り荷を昇降させるため、作業現場において吊り荷ウインチによるロープの巻き取り、繰り出し作業に制限がある場合であっても、吊り荷の振れを減衰させることができる。 With this configuration, the load is raised and lowered by the raising and lowering action of the lifting body, so the sway of the load can be damped even if there are restrictions on the rope winding and unwinding operations using the load winch at the work site.
上記の構成において、前記起伏体の起伏角を検出することが可能な起伏角検出部と、前記クレーン本体の前後方向における前記吊り荷の前記基準線に対する相対位置を検出することが可能な吊り荷位置検出部と、を更に備え、前記制御部は、前記起伏角検出部によって検出される前記起伏角が予め設定された閾値よりも大きい場合であって、前記吊り荷位置検出部によって検出される前記吊り荷の相対位置が前記基準線よりも後方であるときは前記昇降部に対して前記指令信号を入力する一方、前記吊り荷の前記相対位置が前記基準線よりも前方であるときは前記昇降部に対する前記指令信号の入力を保留することが望ましい。 The above configuration preferably further comprises a derrick angle detection unit capable of detecting the derrick angle of the derrick body, and a load position detection unit capable of detecting the relative position of the load with respect to the reference line in the fore-and-aft direction of the crane body, and the control unit preferably inputs the command signal to the lifting unit when the derrick angle detected by the derrick angle detection unit is greater than a preset threshold and the relative position of the load detected by the load position detection unit is behind the reference line, but suspends input of the command signal to the lifting unit when the relative position of the load is ahead of the reference line.
本構成によれば、起伏体の起伏角が相対的に大きい場合には、吊り荷が基準線の後方に位置する場合に限って振れ止め制御を行うことで、振れの増大を防止しながら前記振れを減衰させることができる。 With this configuration, when the elevation angle of the elevation body is relatively large, anti-sway control is performed only when the suspended load is located behind the reference line, thereby damping the sway while preventing it from increasing.
上記の構成において、前記制御部は、前記起伏角検出部によって検出される前記起伏角が前記閾値よりも小さい場合は、前記吊り荷位置検出部によって検出される前記吊り荷の相対位置に関わらず前記昇降部に対して前記指令信号を入力することが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that when the elevation angle detected by the elevation angle detection unit is smaller than the threshold value, the control unit inputs the command signal to the lifting unit regardless of the relative position of the suspended load detected by the suspended load position detection unit.
本構成によれば、起伏体の起伏角が相対的に小さい場合には起伏体の起伏動作によって吊り荷の振れが悪化しにくいことを利用して、基準線に対する吊り荷の相対位置に関わらず振れ止め制御を積極的に実行することができる。 With this configuration, when the elevation angle of the elevation body is relatively small, the elevation movement of the elevation body is less likely to worsen the sway of the suspended load, making it possible to actively perform anti-sway control regardless of the relative position of the suspended load with respect to the reference line.
上記の構成において、前記吊り荷が前記基準線上に静止した場合における、地面に対する前記吊り荷の高さを検出することが可能な吊り荷高さ検出部を更に備え、前記制御部は、前記吊り荷高さ検出部によって検出される前記吊り荷の高さが前記振れ止め制御を実行する前の前記吊り荷の高さである初期高さよりも低くなることを阻止するように前記昇降部に前記指令信号を入力することが望ましい。 In the above configuration, it is desirable to further include a load height detection unit capable of detecting the height of the load relative to the ground when the load is stationary on the reference line, and for the control unit to input the command signal to the lifting unit so as to prevent the height of the load detected by the load height detection unit from becoming lower than the initial height, which is the height of the load before the anti-sway control is executed.
本構成によれば、振れ止め制御を実行する際に吊り荷の下方に障害物がある場合でも、吊り荷と前記障害物とが接触することを防止することができる。 With this configuration, even if there is an obstacle below the suspended load when anti-sway control is performed, contact between the suspended load and the obstacle can be prevented.
上記の構成において、前記制御部は、前記吊り荷の振れが予め設定された許容範囲に含まれかつ前記吊り荷の高さが前記初期高さと異なる場合、前記吊り荷の高さが前記初期高さに戻るように前記昇降部に前記指令信号を入力することが望ましい。 In the above configuration, if the swing of the suspended load is within a preset tolerance range and the height of the suspended load differs from the initial height, it is desirable that the control unit input the command signal to the lifting unit so that the height of the suspended load returns to the initial height.
本構成によれば、吊り荷の振れを減衰させた上で前記吊り荷を初期高さに戻すことができるため、速やかに次の作業に移行することができる。 This configuration allows the swing of the suspended load to be dampened and the load to be returned to its initial height, allowing for quick transition to the next task.
上記の構成において、前記制御部は、前記吊り荷の振れの周期を算出し、当該算出された周期に応じて前記吊り荷に加える加速度の大きさを調整するように前記昇降部に前記指令信号を入力することが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that the control unit calculates the swing period of the suspended load and inputs the command signal to the lifting unit so as to adjust the magnitude of the acceleration applied to the suspended load in accordance with the calculated period.
本構成によれば、吊り荷の振れの周期に応じて吊り荷に加える加速度を調整することで、振れを減衰させるための所要時間を短くすることができる。特に、吊り荷の振れ周期が長い場合には振れ止め制御を行う時間に余裕があるため、吊り荷に加える加速度を大きく設定することで、吊り荷の振れの減衰を早めることができる。また、吊り荷の振れ周期が短い場合には吊り荷に加える加速度を小さくすることで、振れ止め制御中に吊り荷が基準線、または、振れにおける最上点に到達し、誤って逆向きの加速度が吊り荷に加わることを防止することができる。 With this configuration, the time required to dampen the sway can be shortened by adjusting the acceleration applied to the load according to the sway period of the load. In particular, when the sway period of the load is long, there is ample time to perform sway prevention control, so by setting a large acceleration to be applied to the load, the damping of the sway of the load can be accelerated. Furthermore, when the sway period of the load is short, by reducing the acceleration to be applied to the load, it is possible to prevent the load from reaching the reference line or the highest point of the sway during sway prevention control, and erroneously applying acceleration in the opposite direction to the load.
また、本発明によって提供されるのは、クレーンである。当該クレーンは、クレーン本体と、所定の支点から垂下され吊り荷に接続されるロープと、指令信号を受け付け当該指令信号に応じて前記吊り荷を昇降させることが可能な昇降部と、前記吊り荷の振れを抑える振れ止め制御を実行することが可能な上記に記載のクレーンの振れ止め装置と、を備える。 The present invention also provides a crane. The crane includes a crane body, a rope hanging from a predetermined fulcrum and connected to a suspended load, a lifting unit capable of receiving command signals and raising or lowering the suspended load in response to the command signals, and the above-described crane anti-sway device capable of executing anti-sway control to suppress sway of the suspended load.
本構成によれば、従来のようにクレーンの旋回動作によって吊り荷の振れを減衰させる場合と比較して、吊り荷を水平方向に積極的に移動させることなく、限られたスペースにおいても前記振れを減衰させることができる。 With this configuration, compared to conventional methods of damping the sway of a suspended load by rotating the crane, the sway can be damped even in limited spaces without actively moving the suspended load horizontally.
本発明によれば、吊り荷を水平方向に積極的に移動させることなく吊り荷の振れを減衰させることが可能なクレーンの振れ止め装置およびクレーンが提供される。 The present invention provides a crane sway prevention device and a crane that can dampen the sway of a suspended load without actively moving the suspended load horizontally.
<第1実施形態>
以下、図面を参照しつつ、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るクレーン10の側面図である。なお、図1には、「上」、「下」、「前」および「後」の方向が示されているが、当該方向は、本実施形態に係るクレーン10の構造を説明するために便宜上示すものであり、本発明に係るクレーンの移動方向や使用態様などを限定するものではない。
First Embodiment
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Fig. 1 is a side view of a crane 10 according to this embodiment. Note that although Fig. 1 indicates directions such as "up,""down,""front," and "rear," these directions are shown for the sake of convenience in explaining the structure of the crane 10 according to this embodiment, and do not limit the direction of movement or the manner of use of the crane according to the present invention.
クレーン10は、走行体14と、走行体14に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された上部旋回体12(クレーン本体)と、上部旋回体12に起伏可能に支持されるブーム16(起伏体)およびマスト20と、を備える。また、上部旋回体12の後部には、クレーン10のバランスを調整するためのカウンタウエイト13が積載されている。また、上部旋回体12の前端部には、キャブ15が備えられている。キャブ15は、クレーン10の運転席に相当する。 The crane 10 comprises a running body 14, an upper rotating body 12 (crane body) supported on the running body 14 so as to be rotatable around a central axis of rotation extending in the vertical direction, and a boom 16 (hoisting body) and mast 20 supported on the upper rotating body 12 so as to be able to be raised and lowered. A counterweight 13 is mounted on the rear of the upper rotating body 12 to adjust the balance of the crane 10. A cab 15 is also provided at the front end of the upper rotating body 12. The cab 15 corresponds to the driver's seat of the crane 10.
図1に示されるブーム16は、いわゆるラチス型であり、下部ブーム16A(起伏体基端部)と、一または複数(図例では3個)の中間ブーム16B,16C、16Dと、上部ブーム16E(前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部)とから構成される。具体的に、下部ブーム16Aは、上部旋回体12の前部に水平な回転中心軸(第1回転中心軸)回りに起伏方向に回動可能となるように支持される。中間ブーム16B,16C,16Dは、その順に下部ブーム16Aの先端側に着脱可能に継ぎ足される。上部ブーム16Eは中間ブーム16Dの先端側に着脱可能に継ぎ足される。下部ブーム16Aは、その下端部に備えられたブームフット16Sにおいて上部旋回体12に回動可能に軸支される。 The boom 16 shown in FIG. 1 is a so-called lattice type, consisting of a lower boom 16A (the base end of the hoisting unit), one or more (three in the illustrated example) intermediate booms 16B, 16C, and 16D, and an upper boom 16E (the tip end of the hoisting unit opposite the base end of the hoisting unit). Specifically, the lower boom 16A is supported at the front of the upper rotating unit 12 so that it can rotate in the hoisting direction around a horizontal central axis of rotation (first central axis of rotation). The intermediate booms 16B, 16C, and 16D are detachably attached to the tip end of the lower boom 16A, in that order. The upper boom 16E is detachably attached to the tip end of the intermediate boom 16D. The lower boom 16A is rotatably supported on the upper rotating unit 12 by a boom foot 16S provided at its lower end.
また、ブーム16は、アイドラシーブ34S、36Sを有する。アイドラシーブ34S、36Sは、下部ブーム16Aの基端部の後側面にそれぞれ回転可能に支持されている。 The boom 16 also has idler sheaves 34S and 36S. The idler sheaves 34S and 36S are each rotatably supported on the rear side of the base end of the lower boom 16A.
ただし、本発明ではブームの具体的な構造は限定されない。例えば、当該ブームは、中間部材がないものでもよく、また、上記とは中間部材の数が異なるものでもよい。更に、ブームは、単一の部材で構成されたものでもよい。また、ブームは、伸縮可能なテレスコピックブームでも良い。 However, the present invention does not limit the specific structure of the boom. For example, the boom may not have an intermediate member, or may have a different number of intermediate members than those described above. Furthermore, the boom may be constructed from a single member. The boom may also be a telescopic boom that can be extended and retracted.
マスト20は、基端及び回動端を有し、その基端が上部旋回体12に回動可能に連結される。マスト20の回動軸は、ブーム16の回動軸と平行でかつ当該ブーム16の回動軸のすぐ後方に位置している。すなわち、このマスト20はブーム16の起伏方向と同方向に回動可能である。 The mast 20 has a base end and a pivot end, and the base end is pivotally connected to the upper rotating body 12. The pivot axis of the mast 20 is parallel to the pivot axis of the boom 16 and is located immediately rearward of the pivot axis of the boom 16. In other words, the mast 20 can pivot in the same direction as the boom 16's elevation.
更に、クレーン10は、左右一対のバックストップ23と、左右一対のブーム用ガイライン24と、を備える。 The crane 10 also includes a pair of left and right backstops 23 and a pair of left and right boom guy lines 24.
左右一対のバックストップ23はブーム16の下部ブーム16Aの左右両側部に設けられる。これらのバックストップ23は、ブーム16が図1に示される起立姿勢まで到達した時点で、上部旋回体12の前後方向の中央部に当接する。この当接によって、ブーム16が強風等で後方に煽られることが規制される。 A pair of left and right backstops 23 are provided on both the left and right sides of the lower boom 16A of the boom 16. These backstops 23 abut against the center of the upper rotating body 12 in the fore-and-aft direction when the boom 16 reaches the upright position shown in Figure 1. This abutment prevents the boom 16 from being blown backward by strong winds, etc.
左右一対のブーム用ガイライン24は、マスト20の回動端をブーム16の先端部に連結する。この連結は、マスト20の回動とブーム16の回動とを連携させる。 A pair of left and right boom guy lines 24 connect the rotating end of the mast 20 to the tip of the boom 16. This connection coordinates the rotation of the mast 20 and the rotation of the boom 16.
また、クレーン10は、各種ウインチを更に備える。具体的には、クレーン10は、ブーム16を起伏させるためのブーム起伏用ウインチ30(起伏装置)と、吊り荷の巻上げ及び巻下げを行うための主巻用ウインチ34(吊り荷ウインチ)及び補巻用ウインチ36とを備える。また、クレーン10は、ブーム起伏用ロープ38と、上部ブーム16E(ブーム16の先端部)から垂下され吊り荷に接続される主巻ロープ50(ロープ)と、補巻ロープ60と、を備える。本実施形態に係るクレーン10では、主巻用ウインチ34および補巻用ウインチ36がブーム16の基端近傍部位に据え付けられる。また、ブーム起伏用ウインチ30が上部旋回体12に据え付けられる。これらのウインチ30,32,34,36の位置は、上記に限定されるものではない。 The crane 10 also includes various winches. Specifically, the crane 10 includes a boom hoist winch 30 (hoisting device) for raising and lowering the boom 16, a main hoisting winch 34 (load winch) for hoisting and lowering the load, and an auxiliary hoisting winch 36. The crane 10 also includes a boom hoist rope 38, a main hoisting rope 50 (rope) that hangs down from the upper boom 16E (tip of the boom 16) and connects to the load, and an auxiliary hoisting rope 60. In the crane 10 according to this embodiment, the main hoisting winch 34 and auxiliary hoisting winch 36 are installed near the base end of the boom 16. The boom hoist winch 30 is installed on the upper rotating body 12. The locations of these winches 30, 32, 34, and 36 are not limited to those described above.
ブーム起伏用ウインチ30は、ブーム起伏用ロープ38の巻き取り及び繰り出しを行う。そして、この巻き取り及び繰り出しによりマスト20が回動するようにブーム起伏用ロープ38が配索される。具体的には、マスト20の回動端部及び上部旋回体12の後端部にはそれぞれ複数のシーブが幅方向に配列されたシーブブロック40,42が設けられ、ブーム起伏用ウインチ30から引き出されたブーム起伏用ロープ38がシーブブロック40,42間に掛け渡される。従って、ブーム起伏用ウインチ30がブーム起伏用ロープ38の巻き取りや繰り出しを行うことにより、両シーブブロック40,42間の距離が変化し、これによってマスト20さらにはこれと連動するブーム16が起伏方向に回動する。 The boom hoist winch 30 winds and pays out the boom hoist rope 38. The boom hoist rope 38 is routed so that this winding and paying out causes the mast 20 to rotate. Specifically, sheave blocks 40, 42, each with multiple sheaves arranged in the width direction, are provided at the rotating end of the mast 20 and the rear end of the upper rotating body 12, and the boom hoist rope 38 pulled out from the boom hoist winch 30 is stretched between the sheave blocks 40, 42. Therefore, when the boom hoist winch 30 winds and pays out the boom hoist rope 38, the distance between the two sheave blocks 40, 42 changes, causing the mast 20 and, in turn, the boom 16 to rotate in the hoisting direction.
主巻用ウインチ34は、主巻ロープ50による吊り荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。主巻ロープ50は、ブーム16の上部ブーム16Eから垂下され、吊り荷に接続される。また、上部ブーム16Eには主巻用ガイドシーブ54が配置され、当該主巻用ガイドシーブ54に隣接する位置に複数の主巻用ポイントシーブ56が幅方向に配列された主巻用シーブブロックが設けられている。主巻用ウインチ34から引き出された主巻ロープ50が、アイドラシーブ34S、主巻用ガイドシーブ54に順に掛けられ、かつ、シーブブロックの主巻用ポイントシーブ56と、吊り荷用の主フック57に設けられたシーブブロックのシーブ58との間に掛け渡される。従って、主巻用ウインチ34が主巻ロープ50の巻き取りや繰り出しを行うと、両シーブ56,58間の距離が変わって、ブーム16の先端から垂下された主巻ロープ50に連結された主フック57の巻き上げ及び巻き下げが行われる。この結果、吊り荷の巻き上げ、巻き下げが可能となる。 The main hoisting winch 34 hoists and lowers the load using the main hoisting rope 50. The main hoisting rope 50 hangs down from the upper boom 16E of the boom 16 and is connected to the load. A main hoisting guide sheave 54 is also disposed on the upper boom 16E, and a main hoisting sheave block is provided adjacent to the main hoisting guide sheave 54, with multiple main hoisting point sheaves 56 arranged in the width direction. The main hoisting rope 50 pulled out from the main hoisting winch 34 is hung in turn around the idler sheave 34S and the main hoisting guide sheave 54, and is then stretched between the main hoisting point sheave 56 of the sheave block and the sheave 58 of the sheave block provided on the main load hook 57. Therefore, when the main hoisting winch 34 winds or unwinds the main hoisting rope 50, the distance between the two sheaves 56, 58 changes, causing the main hook 57 connected to the main hoisting rope 50 hanging down from the tip of the boom 16 to be hoisted up or down. As a result, the load can be hoisted up or down.
同様にして、補巻用ウインチ36は、補巻ロープ60による吊り荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。この補巻については、主巻用ガイドシーブ54と同軸に補巻用ガイドシーブ64が回転可能に設けられ、補巻用ガイドシーブ64に隣接する位置に不図示の補巻用ポイントシーブが回転可能に設けられている。補巻用ウインチ36から引き出された補巻ロープ60は、アイドラシーブ36S、補巻用ガイドシーブ64に順に掛けられ、かつ、補巻用ポイントシーブから垂下される。従って、補巻用ウインチ36が補巻ロープ60の巻き取りや繰り出しを行うと、補巻ロープ60の末端に連結された図略の吊り荷用の補フックが巻き上げられ、または巻き下げられる。 Similarly, the auxiliary winch 36 hoists and lowers the load using the auxiliary hoisting rope 60. For this auxiliary hoisting, an auxiliary hoisting guide sheave 64 is rotatably mounted coaxially with the main hoisting guide sheave 54, and an auxiliary hoisting point sheave (not shown) is rotatably mounted adjacent to the auxiliary hoisting guide sheave 64. The auxiliary hoisting rope 60 pulled out from the auxiliary hoisting winch 36 is hooked in turn around the idler sheave 36S and the auxiliary hoisting guide sheave 64, and then suspended from the auxiliary hoisting point sheave. Therefore, when the auxiliary hoisting winch 36 winds or unwinds the auxiliary hoisting rope 60, the auxiliary hook for the load (not shown), which is connected to the end of the auxiliary hoisting rope 60, is hoisted or lowered.
図2は、本実施形態に係るクレーン10のブロック図である。図3および図4は、本実施形態に係るクレーン10の模式的な平面図および側面図である。図2を参照して、クレーン10は、操作部70と、入力部71と、カメラ72(吊り荷位置検出部)と、ブーム角度計73(起伏角検出部、吊り荷高さ検出部)と、ロープ長検出部74(吊り荷高さ検出部)と、ブーム起伏駆動部80と、ウインチ駆動部81と、旋回駆動部82と、制御部90とを更に備える。 Figure 2 is a block diagram of the crane 10 according to this embodiment. Figures 3 and 4 are schematic plan and side views of the crane 10 according to this embodiment. Referring to Figure 2, the crane 10 further includes an operation unit 70, an input unit 71, a camera 72 (load position detection unit), a boom angle meter 73 (boom hoisting angle detection unit, load height detection unit), a rope length detection unit 74 (load height detection unit), a boom hoisting drive unit 80, a winch drive unit 81, a swing drive unit 82, and a control unit 90.
操作部70は、一例としてキャブ15内に配置されており、オペレータによるクレーン10の各部材を駆動するための操作を受け付ける。操作部70は、起伏操作部70Aと、ウインチ操作部70Bと、旋回操作部70Cとを含む。なお、クレーン10が遠隔操作される場合、操作部70はクレーン10とは異なる場所に配置されてもよい。 The operation unit 70 is, for example, located inside the cab 15 and accepts operations by the operator to drive each component of the crane 10. The operation unit 70 includes a hoisting operation unit 70A, a winch operation unit 70B, and a swing operation unit 70C. Note that if the crane 10 is remotely operated, the operation unit 70 may be located in a location different from the crane 10.
起伏操作部70Aは、ブーム起伏駆動部80によってブーム16を起伏するための操作を受け付ける。起伏操作部70Aは、ブーム16を起伏させるための起伏用位置とブーム16の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。たとえば、起伏操作部70Aはレバーであり、当該レバーを一の方向に倒すことでブーム16が起立方向に回動し、当該レバーを前記一の方向とは逆の他の方向に倒すことでブーム16が倒伏方向に回動し、前記レバーを中立位置に配置することで、ブーム16の起伏動作が停止する。当該レバーの操作方向および操作量に対応する信号は制御部90に入力される。 The hoisting operation unit 70A accepts operations to raise or lower the boom 16 using the boom hoist drive unit 80. The hoisting operation unit 70A is switchable between a hoisting position for raising or lowering the boom 16 and a neutral position for stopping the hoisting of the boom 16. For example, the hoisting operation unit 70A is a lever; tilting the lever in one direction rotates the boom 16 in the upright direction, tilting the lever in the opposite direction rotates the boom 16 in the lowered direction, and placing the lever in the neutral position stops the hoisting operation of the boom 16. A signal corresponding to the direction and amount of operation of the lever is input to the control unit 90.
ウインチ操作部70Bは、ウインチ駆動部81によって吊り荷を昇降させるための操作を受け付ける。ウインチ操作部70Bは、吊り荷を昇降させるための昇降用位置と吊り荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。たとえば、ウインチ操作部70Bはレバーであり、当該レバーを一の方向に倒すことで吊り荷が上昇するように主巻用ウインチ34が回転し、当該レバーを前記一の方向とは逆の他の方向に倒すことで吊り荷が下降するように主巻用ウインチ34が回転し、前記レバーを中立位置に配置することで、吊り荷の昇降動作(主巻用ウインチ34の回転動作)が停止する。当該レバーの操作方向および操作量に対応する信号は制御部90に入力される。 The winch operating unit 70B accepts operations to raise and lower the suspended load using the winch drive unit 81. The winch operating unit 70B is switchable between a lifting position for lifting and lowering the suspended load and a neutral position for stopping the lifting and lowering of the suspended load. For example, the winch operating unit 70B is a lever; tilting the lever in one direction rotates the main hoisting winch 34 so that the suspended load rises; tilting the lever in the other direction opposite to the one direction rotates the main hoisting winch 34 so that the suspended load falls; and placing the lever in the neutral position stops the lifting and lowering operation of the suspended load (the rotation of the main hoisting winch 34). A signal corresponding to the direction and amount of operation of the lever is input to the control unit 90.
旋回操作部70Cは、旋回駆動部82によって上部旋回体12を旋回駆動するための操作を受け付ける。旋回操作部70Cは、上部旋回体12を第1旋回方向および前記第1旋回方向とは逆の第2旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と上部旋回体12の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。たとえば、旋回操作部70Cはレバーであり、当該レバーを一の方向に倒すことで上部旋回体12が前記第1旋回方向に旋回し、当該レバーを前記一の方向とは逆の他の方向に倒すことで上部旋回体12が前記第2旋回方向に旋回し、前記レバーを中立位置に配置することで、上部旋回体12の旋回動作が停止する。当該レバーの操作方向および操作量に対応する信号は制御部90に入力される。 The rotation control unit 70C accepts operations to rotate the upper rotating body 12 using the rotation drive unit 82. The rotation control unit 70C is switchable between rotation positions for rotating the upper rotating body 12 in a first rotation direction and a second rotation direction opposite to the first rotation direction, and a neutral position for stopping the rotation of the upper rotating body 12. For example, the rotation control unit 70C is a lever; tilting the lever in one direction rotates the upper rotating body 12 in the first rotation direction; tilting the lever in another direction opposite to the first direction rotates the upper rotating body 12 in the second rotation direction; and placing the lever in the neutral position stops the rotation of the upper rotating body 12. A signal corresponding to the direction and amount of operation of the lever is input to the control unit 90.
入力部71は、一例としてキャブ15内に配置されており、オペレータによるクレーン10に関する各種の入力情報を受け付ける。入力部71は、後記の振れ止め制御の実行を開始するための実行スイッチを含む。 The input unit 71 is located, for example, inside the cab 15 and accepts various input information about the crane 10 from the operator. The input unit 71 includes an execution switch for starting the execution of the anti-sway control described below.
カメラ72は、図4に示すように、ブーム16の上端部に配置されており、その撮像範囲が下方を向くように設定されている。カメラ72は、基準線CL(図4)に対する吊り荷Rの相対位置を検出することが可能である。本実施形態では、カメラ72によって撮像された画像が制御部90に入力され、吊り荷Rの位置情報などが取得される。この際、図4に示すように、主フック57に予めマーカー57Mが装着されていることで、カメラ72はマーカー57Mの位置を追従し、吊り荷Rの位置を正確に検出(撮影)することができる。 As shown in Figure 4, the camera 72 is positioned at the upper end of the boom 16, with its imaging range facing downward. The camera 72 is capable of detecting the relative position of the load R with respect to the reference line CL (Figure 4). In this embodiment, the image captured by the camera 72 is input to the control unit 90, which acquires information such as the position of the load R. At this time, as shown in Figure 4, a marker 57M is attached to the main hook 57 in advance, allowing the camera 72 to track the position of the marker 57M and accurately detect (photograph) the position of the load R.
ブーム角度計73は、ブームフット16Sに配置されており、ブーム16の起伏角α(図4)を検出する。起伏角αは、ブーム16の長手方向に延びる中心線とブームフット16Sから前方に延びる水平線とがなす角度である。なお、起伏角αは、その他の角度に基づいて検出されるものでもよい。 The boom angle meter 73 is located at the boom foot 16S and detects the boom hoist angle α (Figure 4) of the boom 16. The boom hoist angle α is the angle between the center line extending in the longitudinal direction of the boom 16 and a horizontal line extending forward from the boom foot 16S. Note that the boom hoist angle α may also be detected based on other angles.
ロープ長検出部74は、主巻ロープ50がブーム16の上端部から垂下されるロープ長L2(図4)を検出する。なお、図4では、ロープ長L2が、ブーム16の上端部の主巻用ポイントシーブ56(主巻ロープ50の振れ支点)から吊り荷Rの重心までの長さとして示されているが、主巻用ポイントシーブ56から主フック57(シーブ58)までの長さなどでもよい。ロープ長検出部74は、主巻用ウインチ34の回転量を検出可能な回転量検出部と、主巻用ウインチ34の外周面上における主巻ロープ50の巻き層数を検出する巻き層検出部とを含む。ロープ長検出部74は、主巻用ウインチ34のウインチ径、前記回転量検出部が検出するウインチ回転量に加え、前記巻き層検出部が検出する主巻ロープ50の巻き層から推定される主巻用ウインチ34から繰りだされる主巻ロープ50の繰り出し量と、主巻用ポイントシーブ56とシーブ58のシーブブロック間と間における主巻ロープ50の掛け数とから、前記距離を算出し出力する。ロープ長L2は、その他の手法によって算出されるものでもよい。 The rope length detection unit 74 detects the rope length L2 ( FIG. 4 ) of the main hoisting rope 50 hanging down from the upper end of the boom 16. Note that in FIG. 4 , rope length L2 is shown as the length from the main hoisting point sheave 56 (the swing fulcrum of the main hoisting rope 50) at the upper end of the boom 16 to the center of gravity of the suspended load R, but it may also be the length from the main hoisting point sheave 56 to the main hook 57 (sheave 58), for example. The rope length detection unit 74 includes a rotation amount detection unit capable of detecting the amount of rotation of the main hoisting winch 34, and a winding layer detection unit that detects the number of winding layers of the main hoisting rope 50 on the outer circumferential surface of the main hoisting winch 34. The rope length detection unit 74 calculates and outputs the distance from the winch diameter of the main hoisting winch 34, the amount of winch rotation detected by the rotation amount detection unit, the amount of main hoisting rope 50 let out from the main hoisting winch 34 estimated from the wound layers of the main hoisting rope 50 detected by the wound layer detection unit, and the number of loops of the main hoisting rope 50 between the main hoisting point sheave 56 and the sheave blocks of the sheave 58. The rope length L2 may also be calculated by other methods.
なお、ブーム16の長さL1、ロープ長検出部74によって検出されるロープ長L2、ブーム角度計73によって検出されるブーム16の起伏角αは、吊り荷R(主フック57)の地面に対する相対的な高さHの算出にも用いられる。高さHは、吊り荷Rが基準線CL上に静止していると仮定した場合の高さである。なお、高さHの基準は地面以外でもよい。 The length L1 of the boom 16, the rope length L2 detected by the rope length detection unit 74, and the boom hoisting angle α detected by the boom angle meter 73 are also used to calculate the height H of the load R (main hook 57) relative to the ground. The height H is the height when it is assumed that the load R is stationary on the reference line CL. The reference for the height H may be something other than the ground.
図2のブーム起伏駆動部80は、前述のブーム起伏用ウインチ30を含むとともに、当該ブーム起伏用ウインチ30を回転させるための駆動力を発生し、ブーム16を前記回転中心軸回りに回動することが可能とされている。ブーム起伏駆動部80は、作動油の供給を受けることでブーム起伏用ウインチ30を回転させる油圧式モータを含む。 The boom hoisting drive unit 80 in Figure 2 includes the boom hoist winch 30 described above, and is capable of generating a driving force to rotate the boom hoist winch 30 and rotate the boom 16 about the central axis of rotation. The boom hoisting drive unit 80 includes a hydraulic motor that receives a supply of hydraulic oil to rotate the boom hoist winch 30.
ウインチ駆動部81は、前述の主巻用ウインチ34を含むとともに、当該主巻用ウインチ34を回転させるための駆動力を発生し、主巻用ウインチ34によって主巻ロープ50の巻き取りおよび繰り出しを行うことで吊り荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能とされている。補巻用ウインチ36についても同様である。ウインチ駆動部81は、作動油の供給を受けることで主巻用ウインチ34および補巻用ウインチ36をそれぞれ回転させる油圧式モータを含む。 The winch drive unit 81 includes the aforementioned main hoisting winch 34 and generates a driving force to rotate the main hoisting winch 34. By using the main hoisting winch 34 to wind and unwind the main hoisting rope 50, the load can be raised and lowered relative to the ground. The same applies to the auxiliary hoisting winch 36. The winch drive unit 81 includes a hydraulic motor that receives a supply of hydraulic oil to rotate the main hoisting winch 34 and auxiliary hoisting winch 36.
なお、ブーム起伏駆動部80およびウインチ駆動部81は、本発明の昇降部を構成する。昇降部は、指令信号を受け付け当該指令信号に応じてロープを介して吊り荷Rを昇降させることが可能である。 The boom hoisting drive unit 80 and winch drive unit 81 constitute the lifting unit of the present invention. The lifting unit is capable of receiving command signals and raising and lowering the load R via a rope in accordance with the command signals.
旋回駆動部82は、上部旋回体12を前記旋回中心軸回りに前記第1旋回方向および前記第2旋回方向にそれぞれ旋回させることが可能な駆動力を発生する。旋回駆動部82は、作動油の供給を受けることで上部旋回体12を旋回させる油圧式モータを含む。 The slewing drive unit 82 generates a driving force capable of rotating the upper slewing body 12 in each of the first and second slewing directions around the central slewing axis. The slewing drive unit 82 includes a hydraulic motor that receives a supply of hydraulic oil to rotate the upper slewing body 12.
制御部90は、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、CPUの作業領域として使用されるRAM(Random Access Memory)等から構成されている。制御部90は、前記CPUがROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部901、荷振れ制御部902および記憶部903の各機能部を備えるように機能する。これらの機能部は、実体を有するものではなく、前記制御プログラムによって実行される機能の単位に相当する。なお、制御部90のすべてまたは一部は、クレーン10内に設けられるものに限定されず、クレーン10がリモート制御される場合には、クレーン10とは異なる位置に配置されても良い。また、前記制御プログラムは遠隔地のサーバ(管理装置)やクラウドなどからクレーン10内の制御部90に送信され実行されるものでもよいし、前記サーバやクラウド上で前記制御プログラムが実行され、その指令がクレーン10に送信されるものでもよい。制御部90は、前述のカメラ72、ブーム角度計73およびロープ長検出部74とともに、本発明の振れ止め装置100(図2)を構成する。振れ止め装置100は、ブーム16の先端部を支点とした吊り荷Rの振れを抑える振れ止め制御を実行することが可能である。 The control unit 90 is composed of a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory) that stores the control program, and RAM (Random Access Memory) used as the CPU's work area. The control unit 90 functions as a drive control unit 901, a load swing control unit 902, and a memory unit 903 by the CPU executing the control program stored in the ROM. These functional units do not have physical entities, but correspond to units of function executed by the control program. Note that all or part of the control unit 90 is not limited to being located within the crane 10; if the crane 10 is remotely controlled, it may be located in a location separate from the crane 10. The control program may be transmitted from a remote server (management device) or cloud to the control unit 90 within the crane 10 and executed therein, or the control program may be executed on the server or cloud and its commands transmitted to the crane 10. The control unit 90, together with the aforementioned camera 72, boom angle meter 73, and rope length detection unit 74, constitutes the anti-sway device 100 (Figure 2) of the present invention. The anti-sway device 100 is capable of performing anti-sway control to suppress sway of the suspended load R, with the tip of the boom 16 as the fulcrum.
次に、制御部90の各機能部について説明する。駆動制御部901は、起伏操作部70A、ウインチ操作部70Bおよび旋回操作部70Cが受け付ける操作の操作方向および操作量に応じた指令信号をブーム起伏駆動部80、ウインチ駆動部81および旋回駆動部82にそれぞれ入力し、各駆動部を駆動する。 Next, we will explain each functional unit of the control unit 90. The drive control unit 901 inputs command signals corresponding to the direction and amount of operation received by the boom hoisting operation unit 70A, winch operation unit 70B, and swing operation unit 70C to the boom hoisting drive unit 80, winch drive unit 81, and swing drive unit 82, respectively, to drive each drive unit.
荷振れ制御部902は、上部旋回体12の旋回動作停止後などに、主巻ロープ50に接続された吊り荷Rが上部ブーム16Eの主巻用ポイントシーブ56を支点として振れる現象である吊り荷Rの振れを抑えることが可能である(振れ止め制御)。なお、吊り荷Rの振れには、クレーン10の静止状態において風などの影響によって発生するものも含まれる。また、荷振れ制御部902が振れ止め制御を実行する場合、起伏操作部70A、ウインチ操作部70Bおよび旋回操作部70Cが受け付ける操作の操作方向および操作量に関わらず、振れ止め制御のための指令信号が荷振れ制御部902から各駆動部に入力される。 The load sway control unit 902 is capable of suppressing sway of the load R, which is a phenomenon in which the load R connected to the main hoisting rope 50 sways around the main hoisting point sheave 56 of the upper boom 16E as a fulcrum, after the upper rotating body 12 has stopped rotating (anti-sway control). Note that sway of the load R also includes sway caused by wind or other factors when the crane 10 is stationary. Furthermore, when the load sway control unit 902 performs anti-sway control, command signals for anti-sway control are input from the load sway control unit 902 to each drive unit, regardless of the direction and amount of operation received by the hoisting operation unit 70A, winch operation unit 70B, and swing operation unit 70C.
記憶部903は、駆動制御部901が実行する通常の駆動制御、および荷振れ制御部902が実行する振れ止め制御において参照される各種の閾値、パラメータなどを予め記憶している。一例として、記憶部903は、ブーム16の長さであるブーム長L1(図4)を予め記憶している。なお、作業者が入力部71を通じてブーム長L1を入力し、記憶部903が記憶してもよい。 The storage unit 903 stores in advance various thresholds, parameters, and the like that are referenced in the normal drive control executed by the drive control unit 901 and the anti-sway control executed by the load sway control unit 902. As an example, the storage unit 903 stores in advance a boom length L1 (FIG. 4) that is the length of the boom 16. Note that the operator may input the boom length L1 via the input unit 71, and the storage unit 903 may store it.
上記のような各機能部を有する制御部90は、ブーム起伏駆動部80またはウインチ駆動部81を制御することで、吊り荷Rの振れ止め制御を実行する。特に、制御部90は、振れ止め制御の許容状態および禁止状態を判定するとともに、吊り荷Rの振れ方向を判定する。そして、制御部90は、前記振れ方向が主巻用ガイドシーブ54(支点)を通り鉛直方向に延びる基準線CLに近づく戻り方向である場合、吊り荷Rに下向きの加速度が加わるように吊り荷Rを下降させるための前記指令信号をブーム起伏駆動部80またはウインチ駆動部81に入力する。また、制御部90は、前記振れ方向が基準線CLから離れる離隔方向である場合は、吊り荷Rに上向きの加速度が加わるように吊り荷Rを上昇させるための前記指令信号をブーム起伏駆動部80またはウインチ駆動部81に入力する。更に、制御部90は、前記禁止状態では吊り荷Rの振れ方向に関わらず前記指令信号の入力を保留(中止)する。ここで、前記許容状態は、前記昇降部(ブーム起伏駆動部80、ウインチ駆動部81)に対する前記指令信号の入力が許容された状態であり、前記禁止状態は前記昇降部に対する前記指令信号の入力が禁止された状態である。前述のように、振れ止め装置100が振れ止め制御を実行するスイッチを有する場合、前記スイッチがオンにされると制御部90は振れ止め制御が許容状態であると判定し、前記スイッチがオフにされると制御部90は振れ止め制御が禁止状態であると判定すればよい。 The control unit 90, which has the functional units described above, controls the boom hoisting drive unit 80 or the winch drive unit 81 to perform anti-sway control of the load R. In particular, the control unit 90 determines whether the anti-sway control is permitted or prohibited, and also determines the sway direction of the load R. If the sway direction is a return direction approaching the reference line CL that passes through the main hoist guide sheave 54 (fulcrum) and extends vertically, the control unit 90 inputs the command signal to the boom hoisting drive unit 80 or the winch drive unit 81 to lower the load R so that a downward acceleration is applied to the load R. If the sway direction is a direction away from the reference line CL, the control unit 90 inputs the command signal to the boom hoisting drive unit 80 or the winch drive unit 81 to raise the load R so that an upward acceleration is applied to the load R. Furthermore, in the prohibited state, the control unit 90 suspends (suspends) the input of the command signal regardless of the sway direction of the load R. Here, the permitted state is a state in which the input of the command signal to the lifting unit (boom hoisting drive unit 80, winch drive unit 81) is permitted, and the prohibited state is a state in which the input of the command signal to the lifting unit is prohibited. As described above, if the anti-sway device 100 has a switch that executes anti-sway control, the control unit 90 determines that anti-sway control is permitted when the switch is turned on, and determines that anti-sway control is prohibited when the switch is turned off.
<振れ止め制御の運動方程式について>
本発明では、吊り荷Rに振れが発生している場合に、吊り荷Rに加速度を与えることで、そのエネルギー保存則に含まれる運動エネルギーを減少させ、吊り荷Rの制振を行っている。吊り荷Rに加速度を与える方法として、主巻ロープ50の巻き取りおよび繰り出し動作、ブーム16の起伏動作を用いることができる。
<On the equation of motion for anti-sway control>
In the present invention, when the load R is swaying, the kinetic energy included in the law of conservation of energy is reduced by accelerating the load R, thereby suppressing the vibration of the load R. As a method for accelerating the load R, the winding and unwinding operations of the main hoisting rope 50 and the raising and lowering operation of the boom 16 can be used.
前述のブーム長L1、主巻ロープ50のロープ長L2、ブーム16の起伏角α、吊り荷Rの振れ角度θ(図6)を用いると、ラグランジュの運動方程式を解くことによって、吊り荷Rの半径方向の吊り荷角度の運動方程式は以下の式1によって表すことができる。
なお、gは重力加速度である。式1の最後の項に含まれる加速度の微分成分から、吊り荷Rの見かけの重力加速度gaprは、以下の式2によって表すことができる。
すなわち、吊り荷Rの見かけの重力加速度は、たとえばブーム16の起伏角αおよびその角加速度に応じて変化することがわかる。なお、後記のとおり、主巻ロープ50の巻き取りおよび繰り出しによっても、吊り荷Rの見かけの重力加速度は変化する。 In other words, it can be seen that the apparent gravitational acceleration of the load R changes depending on, for example, the boom hoisting angle α and its angular acceleration. Furthermore, as will be described later, the apparent gravitational acceleration of the load R also changes depending on the winding and unwinding of the main hoisting rope 50.
ここで、ブーム16の起伏や主巻ロープ50の巻き取りおよび繰り出しによって吊り荷Rの振れを抑制するには、適切な時刻で吊り荷Rに加速度を与える必要がある。このため、吊り荷Rの周期を把握することで、加速度の入力時刻(タイミング)を調整することが望ましい。吊り荷Rの挙動を単振り子とみなした場合、吊り荷Rの初期振れ角度θをθ0とすると、以下の式3によって、吊り荷Rの振れ周期Tを算出することができる。
前述のように、吊り荷Rの振れをブーム16の起伏動作によって調整する場合には、吊り荷Rの見かけの重力加速度が式2のように変化するため、上記の式3の重力加速度gを式2の重力加速度gaprに置き換えることで、精度良く、振れ周期Tを算出することができる。 As described above, when the sway of the load R is adjusted by the raising and lowering operation of the boom 16, the apparent gravitational acceleration of the load R changes as shown in Equation 2. Therefore, by replacing the gravitational acceleration g in Equation 3 above with the gravitational acceleration g apr in Equation 2, the sway period T can be calculated with high accuracy.
一方、ブーム16の起伏角αを一定に維持し、主巻ロープ50の巻き取りおよび繰り出しによって吊り荷Rの振れを抑制する場合、前述の式1の運動方程式のうち、起伏角αの微分成分がゼロとなるため、吊り荷Rの運動方程式は以下の式4によって表すことができる。
また、吊り荷Rの見かけの重力加速度(式2)では、起伏角αの微分成分がゼロとなる一方、主巻ロープ50の巻き取りおよび繰り出しによる加速度が付与されるため、以下の式5のように、吊り荷Rの見かけの重力加速度を表すことができる。ここで、ghは、主巻ロープ50の巻き取りおよび繰り出しによって主フック57にもたらされる加速度である。なお、式5は、吊り荷Rから見た加速度であるため、加速度ghの向きは実際の主フック57の加速度の向きとは逆になる。
なお、吊り荷Rは常に下向きの重力加速度gを受けているため、吊り荷Rに対して上向きの加速度を付与することは、下向きの加速度が小さくなることを意味し、吊り荷Rに対して下向きの加速度を付与することは、下向きの加速度が大きくなることを意味する。 In addition, since the suspended load R is constantly subjected to downward gravitational acceleration g, applying upward acceleration to the suspended load R means that the downward acceleration will decrease, and applying downward acceleration to the suspended load R means that the downward acceleration will increase.
<振れ止め制御の流れについて>
次に、本実施形態に係る振れ止め装置100による吊り荷Rの振れ止め制御の流れについて説明する。以下の説明では、主巻ロープ50の巻き取りおよび繰り出しによって吊り荷Rの振れを抑制する態様について説明する。図3、図4に示すように、ブーム16の上端部(図1の主巻用ポイントシーブ56、吊り荷Rの振れにおける支点)を通る鉛直線を基準線CLと定義する。また、吊り荷Rの移動について、基準線CLから後方に向かう方向、すなわち、上部旋回体12に向かう水平な方向を+X方向、基準線CLから前方に向かう水平な方向を-X方向と定義する。また、基準線CLから右方に向かう方向を+Y方向、基準線CLから左方に向かう方向を-Y方向と定義する。また、上方向を+Z方向と定義し、下方向を-Z方向と定義する。
<About the anti-sway control flow>
Next, the flow of sway prevention control of the suspended load R by the sway prevention device 100 according to this embodiment will be described. The following explanation will discuss how sway of the suspended load R is suppressed by winding and unwinding the main hoisting rope 50. As shown in FIGS. 3 and 4 , a vertical line passing through the upper end of the boom 16 (the main hoisting point sheave 56 in FIG. 1 , the fulcrum for the sway of the suspended load R) is defined as the reference line CL. Furthermore, with regard to the movement of the suspended load R, the direction rearward from the reference line CL, i.e., the horizontal direction toward the upper rotating body 12, is defined as the +X direction, and the horizontal direction forward from the reference line CL is defined as the -X direction. Furthermore, the direction toward the right from the reference line CL is defined as the +Y direction, and the direction toward the left from the reference line CL is defined as the -Y direction. Furthermore, the upward direction is defined as the +Z direction, and the downward direction is defined as the -Z direction.
図5は、本実施形態に係るクレーン10の旋回振れ止め制御のフローチャートである。図6および図7は、吊り荷Rの振れ止め制御を説明するための模式的な側面図である。図5を参照して、作業者が入力部71(図2)に含まれる振れ止め制御の実行スイッチを入れると、振れ止め装置100の制御部90が振れ止め制御を開始する。この際、オペレータが操作部70を操作しても、当該操作に関わらず、振れ止め制御が自動的に実行される。 Figure 5 is a flowchart of the swing anti-sway control of the crane 10 according to this embodiment. Figures 6 and 7 are schematic side views for explaining the swing anti-sway control of the suspended load R. Referring to Figure 5, when the operator turns on the swing anti-sway control execution switch included in the input unit 71 (Figure 2), the control unit 90 of the swing anti-sway device 100 starts the swing anti-sway control. At this time, even if the operator operates the operation unit 70, the swing anti-sway control is automatically executed regardless of the operation.
制御部90が振れ止め制御を開始すると、吊り荷Rの振れの測定が行われる(図5のステップS1)。当該測定では、カメラ72が吊り荷Rを含む画像を連続的に撮影し、当該画像情報が制御部90に入力される。荷振れ制御部902は、前記画像情報から基準線CLに対する吊り荷Rの相対位置を特定し、その振れの最大幅(振れ量Q)および方向などに関する情報を取得する。 When the control unit 90 starts sway prevention control, it measures the sway of the suspended load R (step S1 in Figure 5). During this measurement, the camera 72 continuously captures images including the suspended load R, and this image information is input to the control unit 90. The load sway control unit 902 identifies the relative position of the suspended load R with respect to the reference line CL from the image information, and obtains information regarding the maximum amplitude (sway amount Q) and direction of the sway.
次に、荷振れ制御部902は、取得された吊り荷Rの振れ量Qと予め設定された振れ閾値QSとを比較する(ステップS2)。振れ閾値QSは、振れの許容範囲の絶対値として記憶部903に予め記憶されている。振れ量Q>QS(ステップS2でYES)の場合、荷振れ制御部902は、振れ止め制御によって吊り荷Rの振れ止めが必要であると判定する。この場合、荷振れ制御部902は、制御開始前の吊り荷Rの高さHを測定する。測定された吊り荷Rの高さHは、初期高さH0として記憶部903に記憶される(ステップS3)。 Next, the load sway control unit 902 compares the acquired sway amount Q of the suspended load R with a preset sway threshold QS (step S2). The sway threshold QS is pre-stored in the memory unit 903 as an absolute value of the allowable sway range. If the sway amount Q>QS (YES in step S2), the load sway control unit 902 determines that sway prevention of the suspended load R is necessary through sway prevention control. In this case, the load sway control unit 902 measures the height H of the suspended load R before control begins. The measured height H of the suspended load R is stored in the memory unit 903 as the initial height H0 (step S3).
次に、荷振れ制御部902は、吊り荷Rの振れにおける周期Tを前述の式3から算出する(ステップS4)。更に、荷振れ制御部902は、カメラ72によって撮影された画像情報に基づいて、吊り荷Rが基準線CLに近づくように移動しているか否かを判定する(ステップS5)。ここで、図6の矢印D61に示すように、吊り荷Rが-X方向かつ-Z方向(戻り方向)に向かって移動しながら基準線CLに近づいている場合(ステップS5でYES)、荷振れ制御部902は、現在の吊り荷Rの高さHが初期高さH0よりも高いか否かを判定する(ステップS6)。吊り荷Rに対する振れ止め制御の開始段階では、H=H0であるため(ステップS6でNO)、荷振れ制御部902は主フック57の高さ(吊り荷Rの高さ)を維持して(ステップS11)、ステップS5に戻る。この場合、後記のステップS12以後のフローを経て吊り荷Rが上昇されるまでは、ステップS5、S6、S11を繰り返すこととなる。一方、ステップS6においてH0<Hの場合(ステップS6でYES)、荷振れ制御部902は、現在の残り時間Sを算出する(ステップS7)。残り時間Sは、図6の矢印D61のように移動する吊り荷Rが、基準線CLに到達するまでの時間に相当する。なお、残り時間Sは、吊り荷Rの荷振れにおける周期Tと現在の吊り荷Rの位置から算出されてもよいし、カメラ72によって撮像される吊り荷Rの位置、加速度から、吊り荷Rが次に基準線CLに到達する時刻が直接算出される態様でもよい。 Next, the load sway control unit 902 calculates the swing period T of the suspended load R using the aforementioned equation 3 (step S4). Furthermore, the load sway control unit 902 determines whether the suspended load R is moving toward the reference line CL based on the image information captured by the camera 72 (step S5). Here, as shown by arrow D61 in Figure 6, if the suspended load R is approaching the reference line CL while moving in the -X direction and the -Z direction (return direction) (YES in step S5), the load sway control unit 902 determines whether the current height H of the suspended load R is higher than the initial height H0 (step S6). Because H = H0 at the start of anti-sway control for the suspended load R (NO in step S6), the load sway control unit 902 maintains the height of the main hook 57 (height of the suspended load R) (step S11) and returns to step S5. In this case, steps S5, S6, and S11 are repeated until the load R is raised via the flow from step S12 onwards, which will be described later. On the other hand, if H0<H in step S6 (YES in step S6), the load swing control unit 902 calculates the current remaining time S (step S7). The remaining time S corresponds to the time until the load R, moving as indicated by arrow D61 in FIG. 6, reaches the reference line CL. Note that the remaining time S may be calculated from the period T of the load swing of the load R and the current position of the load R, or the time at which the load R will next reach the reference line CL may be calculated directly from the position and acceleration of the load R imaged by the camera 72.
ステップS8において、残り時間Sが予め記憶部903に格納された時間閾値SAよりも大きい場合(ステップS8でYES)、荷振れ制御部902は、ウインチ駆動部81に対して指令信号を入力し、主巻用ウインチ34によって主巻ロープ50を繰り出すことで、図6の矢印D62のようにフック下げを実行する(ステップS9)。この結果、主巻ロープ50の張力が一時的に小さくなるとともに、吊り荷Rに対して下向きの加速度が加わる。この結果、基準線CLに向かって移動する吊り荷Rに対して、基準線CLの近傍に留めるような制動力が作用する。なお、時間閾値SAは、ウインチ駆動部81に指令信号が入力された後、実際に主巻用ウインチ34が繰り出し方向に回転し始めるまでの応答時間などを考慮して、吊り荷Rが基準線CLに至る前に主フック57を下降させることが可能か否かという観点に基づいて設定されている。一方、ステップS8において、残り時間Sが時間閾値SA以下の場合(ステップS8でNO)、荷振れ制御部902は、図6の矢印D61方向に移動する吊り荷Rに対する制動力の付与を見送り、主フック57の高さを維持して(ステップS10)、ステップS1に戻る。 In step S8, if the remaining time S is greater than the time threshold SA previously stored in the memory unit 903 (YES in step S8), the load swing control unit 902 inputs a command signal to the winch drive unit 81, causing the main hoisting winch 34 to pay out the main hoisting rope 50, thereby executing hook lowering as indicated by arrow D62 in Figure 6 (step S9). As a result, the tension in the main hoisting rope 50 temporarily decreases, and a downward acceleration is applied to the load R. As a result, a braking force acts on the load R moving toward the reference line CL, keeping it near the reference line CL. The time threshold SA is set based on whether it is possible to lower the main hook 57 before the load R reaches the reference line CL, taking into account factors such as the response time from when the command signal is input to the winch drive unit 81 until the main hoisting winch 34 actually begins to rotate in the payout direction. On the other hand, in step S8, if the remaining time S is less than or equal to the time threshold SA (NO in step S8), the load swing control unit 902 refrains from applying a braking force to the suspended load R moving in the direction of arrow D61 in Figure 6, maintains the height of the main hook 57 (step S10), and returns to step S1.
なお、図5のステップS5以後の処理において、吊り荷Rが基準線CLに近づくように移動している場合の流れは、図6の矢印D63に示すように、吊り荷Rが+X方向かつ-Z方向(戻り方向)に向かって移動しながら基準線CLに近づいている場合も同様である。この場合、ステップS8において残り時間Sが時間閾値SAよりも大きい場合(ステップS8でYES)、荷振れ制御部902は、ウインチ駆動部81に対して指令信号を入力し、主巻用ウインチ34によって主巻ロープ50を繰り出すことで、図6の矢印D64のようにフック下げを実行する(ステップS9)。この結果、上記と同様の制動力が吊り荷Rに作用する。 In the processing after step S5 in Figure 5, the flow when the load R is moving toward the reference line CL is the same as when the load R is moving toward the reference line CL while moving in the +X direction and the -Z direction (return direction), as shown by arrow D63 in Figure 6. In this case, if the remaining time S is greater than the time threshold SA in step S8 (YES in step S8), the load swing control unit 902 inputs a command signal to the winch drive unit 81, and the main hoisting winch 34 unwinds the main hoisting rope 50, thereby lowering the hook as shown by arrow D64 in Figure 6 (step S9). As a result, a braking force similar to that described above acts on the load R.
一方、ステップS5において、図7の矢印D71に示すように、吊り荷Rが-X方向かつ+Z方向(離隔方向)に向かって移動しながら基準線CLから遠ざかっている場合(ステップS5でNO)、荷振れ制御部902は、ステップS7と同様に残り時間Sを算出する(ステップS12)。そして、残り時間Sが予め記憶部903に格納された時間閾値SBよりも大きい場合(ステップS13でYES)、荷振れ制御部902は、ウインチ駆動部81に対して指令信号を入力し、主巻用ウインチ34によって主巻ロープ50を巻き取ることで、図7の矢印D72のようにフック上げを実行する(ステップS14)。この結果、主巻ロープ50の張力が一時的に大きくなるとともに、吊り荷Rに対して上向きの加速度が加わる。この結果、基準線CLから離れるように移動する吊り荷Rに対して、基準線CLに引き寄せるような制動力が作用する。なお、時間閾値SBは、時間閾値SAと同様に、ウインチ駆動部81に指令信号が入力された後、実際に主巻用ウインチ34が巻き取り方向に回転し始めるまでの応答時間などを考慮して、吊り荷Rが振れの最上点に至る前に主フック57を上昇させることが可能か否かという観点に基づいて設定されている。時間閾値SBは、時間閾値SAと同じ値でもよい。一方、ステップS13において、残り時間Sが時間閾値SA以下の場合(ステップS13でNO)、荷振れ制御部902は、図7の矢印D71方向に移動する吊り荷Rに対する制動力の付与を見送り、主フック57の高さを維持して(ステップS10)、ステップS1に戻る。 On the other hand, in step S5, as shown by arrow D71 in FIG. 7, if the load R is moving in the -X direction and the +Z direction (away direction) while moving away from the reference line CL (NO in step S5), the load swing control unit 902 calculates the remaining time S as in step S7 (step S12). If the remaining time S is greater than the time threshold value SB previously stored in the memory unit 903 (YES in step S13), the load swing control unit 902 inputs a command signal to the winch drive unit 81, causing the main hoisting winch 34 to reel in the main hoisting rope 50, thereby performing hook lifting as shown by arrow D72 in FIG. 7 (step S14). As a result, the tension in the main hoisting rope 50 temporarily increases, and an upward acceleration is applied to the load R. As a result, a braking force acts on the load R, which is moving away from the reference line CL, pulling it toward the reference line CL. Note that, like time threshold value SA, time threshold value SB is set based on whether it is possible to raise the main hook 57 before the load R reaches the highest point of swing, taking into consideration factors such as the response time from when a command signal is input to the winch drive unit 81 until the main hoisting winch 34 actually begins to rotate in the winding direction. Time threshold value SB may be the same value as time threshold value SA. On the other hand, in step S13, if the remaining time S is equal to or less than time threshold value SA (NO in step S13), the load swing control unit 902 refrains from applying a braking force to the load R moving in the direction of arrow D71 in FIG. 7, maintains the height of the main hook 57 (step S10), and returns to step S1.
なお、図5のステップS5以後の処理において、吊り荷Rが基準線CLから離れるように移動している場合の流れは、図7の矢印D73に示すように、吊り荷Rが+X方向かつ+Z方向(離隔方向)に向かって移動しながら基準線CLから離れている場合も同様である。この場合、ステップS13において残り時間Sが時間閾値SAよりも大きい場合(ステップS13でYES)、荷振れ制御部902は、ウインチ駆動部81に対して指令信号を入力し、主巻用ウインチ34によって主巻ロープ50を巻き取ることで、図7の矢印D74のようにフック上げを実行する(ステップS14)。この結果、上記と同様の制動力が吊り荷Rに作用する。 In the processing after step S5 in FIG. 5, the flow when the load R is moving away from the reference line CL is the same as when the load R is moving in the +X direction and the +Z direction (away direction) while moving away from the reference line CL, as shown by arrow D73 in FIG. 7. In this case, if the remaining time S is greater than the time threshold SA in step S13 (YES in step S13), the load swing control unit 902 inputs a command signal to the winch drive unit 81, and the main hoisting winch 34 reels in the main hoisting rope 50, thereby performing hook lifting as shown by arrow D74 in FIG. 7 (step S14). As a result, a braking force similar to that described above acts on the load R.
以上のように、基準線CLに近づくように移動する吊り荷Rに対しては、主巻ロープ50を介して吊り荷R(主フック57)を下げることで、その運動エネルギーを減少させることができる。また、基準線CLから遠ざかるように移動する吊り荷Rに対しては、主巻ロープ50を介して吊り荷R(主フック57)を上げることで、同様に運動エネルギーを減少させることができる。なお、上記のような吊り荷Rの上げ下げは、吊り荷Rが基準線CLまたは振れにおける最上点に到達する前に、都度終了するように制御される。 As described above, the kinetic energy of a load R moving toward the reference line CL can be reduced by lowering the load R (main hook 57) via the main hoisting rope 50. Similarly, the kinetic energy of a load R moving away from the reference line CL can be reduced by raising the load R (main hook 57) via the main hoisting rope 50. The above-described raising and lowering of the load R is controlled to end each time before the load R reaches the reference line CL or the highest point in the swing.
なお、図6を参照して、吊り荷Rの振れ止め制御について付言すると、吊り荷Rはその振れにおける最上点では運動エネルギーがゼロである一方、位置エネルギーが最大となる。図6のように吊り荷Rが基準線CLに向かって移動する場合、上記の位置エネルギーが運動エネルギーに変換されながら吊り荷Rが移動する。この際、上記のように主巻ロープ50を介して吊り荷Rを下げると、吊り荷Rに作用する下向きの加速度が小さくなり、結果として、基準線CLに到達した際の運動エネルギー(速度)も小さくなる。 Note that with reference to Figure 6, regarding the sway prevention control of the load R, at the highest point of its swing, the kinetic energy of the load R is zero, while the potential energy is at its maximum. When the load R moves toward the reference line CL as shown in Figure 6, the potential energy is converted into kinetic energy as the load R moves. At this time, if the load R is lowered via the main hoisting rope 50 as described above, the downward acceleration acting on the load R decreases, and as a result, the kinetic energy (speed) when it reaches the reference line CL also decreases.
図5のフローが繰り返されると、やがてステップS2において、吊り荷Rの振れ量Qが閾値QS以下となる(ステップS2でNO)。この場合、荷振れ制御部902は、現在の吊り荷Rの高さHが初期高さH0と同じか否かを判定する(ステップS15)。ステップS14におけるフック上げとステップS9におけるフック下げが同じ回数だけ実行された場合には、ステップS15において、H=H0であるため、荷振れ制御部902(振れ止め装置100)は吊り荷Rの振れ止め制御を終了する。 As the flow in Figure 5 is repeated, eventually in step S2, the sway amount Q of the suspended load R becomes equal to or less than the threshold value QS (NO in step S2). In this case, the load sway control unit 902 determines whether the current height H of the suspended load R is the same as the initial height H0 (step S15). If the hook raising in step S14 and the hook lowering in step S9 have been performed the same number of times, H = H0 in step S15, and the load sway control unit 902 (sway prevention device 100) ends sway prevention control of the suspended load R.
一方、ステップS15において、H≠H0、換言すれば、H>H0の場合には、荷振れ制御部902は、H=H0となるまで主フック57を下げるように、ウインチ駆動部81に指令信号を入力する。この際、新たな振れを発生することがないように、主巻用ウインチ34を緩やかに回転させることが望ましい。なお、吊り荷Rの振れ止め制御を通じて、吊り荷Rが下方の障害物に接触することを防止するために、2回のフック上げ動作の後に1回のフック下げ動作を行うなど、予め設定されたパターンに基づいて、上記のフローが実行されるものでもよい。 On the other hand, if H≠H0 in step S15, in other words, H>H0, the load sway control unit 902 inputs a command signal to the winch drive unit 81 to lower the main hook 57 until H=H0. At this time, it is desirable to rotate the main hoisting winch 34 slowly to avoid generating new sway. Note that the above flow may be executed based on a preset pattern, such as performing two hook-raising operations followed by one hook-lowering operation, to prevent the load R from contacting an obstacle below through load sway prevention control.
また、上記の説明では、上部旋回体12の左右方向から見た場合の吊り荷Rの振れ止め制御について説明したが、吊り荷RにY方向の振れが発生している場合、更に、X方向およびY方向を含む振れが発生している場合も同様である。この場合も、吊り荷Rと基準線CLとの相対位置に応じて、吊り荷R(主フック57)を上げ下げすることで、同様に振れを減衰させることが可能となる。 In addition, the above explanation has been about anti-sway control of the load R when viewed from the left and right of the upper rotating body 12, but the same applies when the load R is swaying in the Y direction, or when it is swaying in both the X and Y directions. In this case, too, the sway can be similarly damped by raising and lowering the load R (main hook 57) according to the relative position of the load R and the reference line CL.
以上のように、本実施形態では、吊り荷Rが基準線CLに向かって移動している場合には吊り荷Rに下向きの加速度を加える一方、吊り荷Rが基準線CLから離れるように移動している場合には吊り荷Rに上向きの加速度を加えるように吊り荷Rを昇降させることで、吊り荷Rの運動エネルギーを低下させ、その振れを減衰させることができる。したがって、従来のようにクレーンの旋回動作によって吊り荷Rの振れを減衰させる場合と比較して、限られたスペースにおいても前記振れを減衰させることができる。また、制御部90は振れ止め制御の許容状態および禁止状態をスイッチの状態などに基づいて判定するため、禁止状態において誤って吊り荷の昇降が行われることを防止することができる。なお、本実施形態では、クレーン10の旋回動作によって吊り荷Rに振れが発生した場合に限らず、静止した吊り荷Rに風などの外乱の影響によって振れが発生した場合でも、吊り荷Rを昇降させることで前記振れを減衰させることができる。また、吊り荷Rに対する加速度の付与は、振れ方向が戻り方向、離隔方向のいずれの場合にも行ってもよいし、いずれかの方向においてのみ行うものでもよい。また、吊り荷Rが基準線CLの前方に位置する場合のみに行ってもよいし、吊り荷Rが基準線CLの後方に位置する場合のみに行ってもよい。更に、吊り荷Rに振れが確認された後、可能なすべてのタイミングで吊り荷Rに加速度を付与してもよい。 As described above, in this embodiment, the load R is raised or lowered to apply downward acceleration to the load R when it is moving toward the reference line CL, and to apply upward acceleration to the load R when it is moving away from the reference line CL, thereby reducing the kinetic energy of the load R and damping its sway. Therefore, compared to conventional methods of damping the sway of the load R by rotating the crane, the sway can be damped even in limited spaces. Furthermore, because the control unit 90 determines whether the anti-sway control is permitted or prohibited based on the switch status, it is possible to prevent the load from being erroneously raised or lowered in the prohibited state. Note that this embodiment can dampen the sway by raising or lowering the load R not only when sway of the load R occurs due to the rotation of the crane 10, but also when sway of a stationary load R occurs due to external disturbances such as wind. Furthermore, acceleration may be applied to the load R whether the sway direction is the return direction or the away direction, or only in one of these directions. It may also be applied only when the load R is located in front of the reference line CL, or only when the load R is located behind the reference line CL. Furthermore, after swaying of the load R is confirmed, acceleration may be applied to the load R at all possible times.
また、本実施形態では、主巻用ウインチ34によって吊り荷Rを昇降させるため、吊り荷Rに対して水平方向の移動力が作用しにくく、吊り荷Rを上下方向に沿って効率的に移動させ、吊り荷の振れを減衰させることができる。なお、主巻用ウインチ34に代えて、補巻用ウインチ36によって吊り荷Rの振れ止め制御を行っても良い。 In addition, in this embodiment, the load R is raised and lowered using the main hoisting winch 34, which makes it difficult for horizontal movement forces to act on the load R, allowing the load R to be moved efficiently in the vertical direction, thereby damping the sway of the load. Note that, instead of the main hoisting winch 34, the auxiliary hoisting winch 36 may be used to perform sway prevention control of the load R.
また、本実施形態では、制御部90は、ブーム角度計73、ロープ長検出部74などによって検出される吊り荷の高さHが振れ止め制御を実行する前の初期高さH0よりも低くなることを阻止するように主巻用ウインチ34に前記指令信号を入力する。このため、振れ止め制御を実行する際に吊り荷Rの下方に障害物がある場合でも、吊り荷Rと前記障害物とが接触することを防止することができる。 In addition, in this embodiment, the control unit 90 inputs the command signal to the main hoisting winch 34 to prevent the height H of the suspended load detected by the boom angle meter 73, rope length detection unit 74, etc. from becoming lower than the initial height H0 before anti-sway control is executed. Therefore, even if there is an obstacle below the suspended load R when anti-sway control is executed, contact between the suspended load R and the obstacle can be prevented.
更に、本実施形態では、制御部90は、吊り荷Rの振れが予め設定された許容範囲(閾値QS)に含まれると吊り荷Rの振れが減衰したと判定するとともに、吊り荷Rの高さHが初期高さH0に戻るように主巻用ウインチ34に前記指令信号を入力する(図5のステップS16)。このため、吊り荷Rの振れを減衰させた上で吊り荷Rを初期高さH0に戻すことができるため、速やかに次の作業に移行することができる。 Furthermore, in this embodiment, the control unit 90 determines that the sway of the load R has attenuated when the sway of the load R falls within a preset tolerance range (threshold QS), and inputs the command signal to the main hoisting winch 34 so that the height H of the load R returns to the initial height H0 (step S16 in Figure 5). As a result, the sway of the load R can be attenuated and the load R can be returned to the initial height H0, allowing for a prompt transition to the next task.
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る振れ止め装置100およびクレーン10について説明する。図8は、本実施形態に係るクレーン10の模式的な側面図である。図9は、本実施形態に係るクレーン10の旋回振れ止め制御のフローチャートである。図10乃至図13は、吊り荷Rの振れ止め制御を説明するための模式的な側面図である。なお、本実施形態では、先の第1実施形態との相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a sway prevention device 100 and a crane 10 according to a second embodiment of the present invention will be described. Fig. 8 is a schematic side view of the crane 10 according to this embodiment. Fig. 9 is a flowchart of swing sway prevention control for the crane 10 according to this embodiment. Figs. 10 to 13 are schematic side views for explaining sway prevention control for the suspended load R. Note that in this embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and a description of common points will be omitted.
先の実施形態では、主巻用ウインチ34によって主巻ロープ50を巻き取りまたは繰り出すことで、吊り荷R(主フック57)を昇降させる態様にて説明した。一方、本実施形態では、ブーム16の起伏動作によって吊り荷Rを昇降させる。また、本実施形態では、第1実施形態におけるカメラ72(図4)に代わって、振れ止め装置100が主フック57に装着されたIMU(IMU:Inertial Measurement Unit)センサ75(ジャイロセンサ、吊り荷位置検出部)を有している。IMUセンサ75は、カメラ72と同様に、基準線CLに対する吊り荷Rの相対位置を検出するために用いられ、吊り荷Rの振れ量Q、加速度などを検出することができる。なお、IMUセンサ75は主フック57に装着されるものに限定されるものではない。また、IMUセンサ75以外の検出部によって、吊り荷Rの振れ量Q、振れ方向、位置などが検出されてもよい。 In the previous embodiment, the load R (main hook 57) was raised and lowered by winding or unwinding the main hoisting rope 50 using the main hoisting winch 34. In contrast, in this embodiment, the load R is raised and lowered by the raising and lowering operation of the boom 16. Furthermore, in this embodiment, instead of the camera 72 ( FIG. 4 ) in the first embodiment, the sway prevention device 100 has an IMU (Inertial Measurement Unit) sensor 75 (gyro sensor, load position detection unit) attached to the main hook 57. Like the camera 72, the IMU sensor 75 is used to detect the relative position of the load R with respect to the reference line CL, and can detect the sway amount Q, acceleration, etc. of the load R. Note that the IMU sensor 75 is not limited to being attached to the main hook 57. Furthermore, the sway amount Q, sway direction, position, etc. of the load R may be detected by a detection unit other than the IMU sensor 75.
図9を参照して、本実施形態においても、制御部90が振れ止め制御を開始すると、IMUセンサ75によって吊り荷Rの振れの測定が行われる(図9のステップS21)。そして、荷振れ制御部902は、取得された吊り荷Rの振れ量Qと予め設定された振れ閾値QSとを比較する(ステップS22)。振れ量Q>QS(ステップS22でYES)の場合、荷振れ制御部902は、振れ止め制御によって吊り荷Rの振れ止めが必要であると判定する。この場合、荷振れ制御部902は、ブーム角度計73が検出するブームの起伏角αを取得する(ステップS23)。一方、振れ量Q≦QS(ステップS22でNO)の場合、荷振れ制御部902は、吊り荷Rの振れ止めが不要であると判定し、振れ止め制御のフローを終了する。 Referring to FIG. 9 , in this embodiment, when the control unit 90 starts anti-sway control, the IMU sensor 75 measures the sway of the load R (step S21 in FIG. 9 ). The load sway control unit 902 then compares the acquired sway amount Q of the load R with a preset sway threshold QS (step S22). If the sway amount Q > QS (YES in step S22), the load sway control unit 902 determines that anti-sway control is required to prevent the load R from swaying. In this case, the load sway control unit 902 acquires the boom hoisting angle α detected by the boom angle meter 73 (step S23). On the other hand, if the sway amount Q ≦ QS (NO in step S22), the load sway control unit 902 determines that anti-sway control of the load R is not required and ends the anti-sway control flow.
ステップS23においてブーム16の起伏角αが取得されると、荷振れ制御部902は、ステップS21においてIMUセンサ75が取得した情報に基づいて、吊り荷Rの位置、振れ方向を算出する(ステップS24)。具体的に、荷振れ制御部902は、IMUセンサ75が検出した加速度を2回積分することで振れ角度θ(位置)を算出し、その変化から振れの方向を算出することができる。 Once the boom 16 hoisting angle α is acquired in step S23, the load sway control unit 902 calculates the position and sway direction of the suspended load R based on the information acquired by the IMU sensor 75 in step S21 (step S24). Specifically, the load sway control unit 902 calculates the sway angle θ (position) by integrating twice the acceleration detected by the IMU sensor 75, and can calculate the sway direction from the change in this angle.
次に、荷振れ制御部902は、吊り荷Rの高さHを測定する(ステップS25)。また、荷振れ制御部902は、吊り荷Rの振れ周期Tを算出する(ステップS26)。これらのステップは、先の第1実施形態と同様である。なお、ステップS23からステップS26の順番は任意に変更可能である。 Next, the load swing control unit 902 measures the height H of the suspended load R (step S25). The load swing control unit 902 also calculates the swing period T of the suspended load R (step S26). These steps are the same as those in the first embodiment. Note that the order of steps S23 to S26 can be changed as desired.
更に、荷振れ制御部902は、ステップS23において取得されたブーム16の起伏角αと予め記憶部903に格納された閾値角度αsとを比較する(ステップS27)。一例として、αsは、50度に設定されている。ここで、α<αsの場合(ステップS27でYES)、荷振れ制御部902は、現在の吊り荷Rの上下の移動方向が-Z方向か否かを判定する(ステップS28)。たとえば、図10の矢印D101に示すように、吊り荷Rが-Z方向かつ+X方向(戻り方向)に移動している場合(ステップS28でYES)、荷振れ制御部902は、ブーム起伏駆動部80に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ30を回転させることで、ブーム16を図10の矢印102のように倒伏方向に回動させる(ステップS29)。なお、この動作は、吊り荷Rが基準線CLに至る前に終了する。その後、ステップS21に戻る。 Furthermore, the load swing control unit 902 compares the boom hoisting angle α of the boom 16 acquired in step S23 with the threshold angle αs previously stored in the memory unit 903 (step S27). As an example, αs is set to 50 degrees. If α<αs (YES in step S27), the load swing control unit 902 determines whether the current up-and-down movement direction of the load R is the -Z direction (step S28). For example, if the load R is moving in the -Z direction and the +X direction (return direction), as indicated by arrow D101 in FIG. 10 (YES in step S28), the load swing control unit 902 inputs a command signal to the boom hoisting drive unit 80, rotating the boom hoist winch 30 and thereby rotating the boom 16 in the lowering direction, as indicated by arrow 102 in FIG. 10 (step S29). Note that this operation ends before the load R reaches the reference line CL. Then, the process returns to step S21.
一方、ステップS28において、たとえば、図11の矢印D111に示すように、吊り荷Rが+Z方向かつ-X方向(離隔方向)に移動している場合(ステップS28でNO)、荷振れ制御部902は、ブーム起伏駆動部80に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ30を回転させることで、ブーム16を図11の矢印112のように起立方向に回動させる(ステップS30)。この動作は、吊り荷Rが振れの最上点に至る前に終了する。その後、ステップS21に戻る。 On the other hand, in step S28, for example, if the load R is moving in the +Z direction and the -X direction (away direction) as shown by arrow D111 in Figure 11 (NO in step S28), the load swing control unit 902 inputs a command signal to the boom hoisting drive unit 80, causing the boom hoisting winch 30 to rotate, thereby rotating the boom 16 in the upright direction as shown by arrow 112 in Figure 11 (step S30). This operation ends before the load R reaches the highest point of swing. Then, the process returns to step S21.
なお、図9のステップS28以後の処理において、吊り荷Rが-Z方向に移動している場合の流れは、図12の矢印D121に示すように、吊り荷Rが-X方向かつ-Z方向(戻り方向)に向かって移動しながら基準線CLに近づく場合も同様である。この場合、荷振れ制御部902は、ブーム起伏駆動部80に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ30を回転させることで、ブーム16を図12の矢印122のように倒伏方向に回動させる。 In the processing after step S28 in Figure 9, the flow when the load R is moving in the -Z direction is the same as when the load R approaches the reference line CL while moving in the -X and -Z directions (return direction), as shown by arrow D121 in Figure 12. In this case, the load swing control unit 902 inputs a command signal to the boom hoisting drive unit 80, causing the boom hoisting winch 30 to rotate, thereby rotating the boom 16 in the lowering direction, as shown by arrow 122 in Figure 12.
同様に、図9のステップS28以後の処理において、吊り荷Rが+Z方向に移動している場合の流れは、図13の矢印D131に示すように、吊り荷Rが+X方向かつ+Z方向(離隔方向)に向かって移動しながら基準線CLから離れる場合も同様である。この場合、荷振れ制御部902は、ブーム起伏駆動部80に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ30を回転させることで、ブーム16を図13の矢印132のように起立方向に回動させる。 Similarly, in the processing after step S28 in Figure 9, the flow when the load R is moving in the +Z direction is the same as when the load R moves away from the reference line CL while moving in the +X and +Z directions (away direction), as shown by arrow D131 in Figure 13. In this case, the load swing control unit 902 inputs a command signal to the boom hoisting drive unit 80, rotating the boom hoisting winch 30 and thereby rotating the boom 16 in the upright direction as shown by arrow 132 in Figure 13.
一方、図9のステップS27において、α≧αsの場合(ステップS27でNO)、荷振れ制御部902は、現在の吊り荷RがAF領域およびAR領域のうちAR領域に位置するか否かを判定する(ステップS31)。これらの領域は、基準線CLに対する吊り荷Rの前後方向における相対位置を表している。すなわち、上部旋回体12(クレーン本体)の前後方向において、吊り荷Rが基準線CLに対して前方に位置している場合(禁止状態)、吊り荷RがAF領域に位置している(図10、図11)。一方、上部旋回体12の前後方向において、吊り荷Rが基準線CLに対して後方(上部旋回体12に近い側)に位置している場合(許容状態)、吊り荷RがAR領域に位置している(図12、図13)。なお、上部旋回体12の前後方向とは、平面視においてブーム16が延びる方向と平行である。 On the other hand, if α≧αs in step S27 of FIG. 9 (NO in step S27), the load swing control unit 902 determines whether the current load R is located in the AR region of the AF and AR regions (step S31). These regions represent the relative position of the load R in the fore-and-aft direction with respect to the reference line CL. That is, when the load R is located forward of the reference line CL in the fore-and-aft direction of the upper rotating body 12 (crane body) (prohibited state), the load R is located in the AF region (FIGS. 10 and 11). On the other hand, when the load R is located rearward of the reference line CL (closer to the upper rotating body 12) in the fore-and-aft direction of the upper rotating body 12 (permissible state), the load R is located in the AR region (FIGS. 12 and 13). The fore-and-aft direction of the upper rotating body 12 is parallel to the extension direction of the boom 16 in a plan view.
ステップS31において、吊り荷RがAR領域に位置している場合(ステップS31でYES、図12、図13)、荷振れ制御部902は、ステップS28と同様の処理を行う。すなわち、図12の矢印D121に示すように、吊り荷Rが-Z方向かつ-X方向に移動している場合(ステップS32でYES)、荷振れ制御部902は、ブーム起伏駆動部80に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ30を回転させることで、ブーム16を図12の矢印122のように倒伏方向に回動させる。また、ステップS32において、図13の矢印D131に示すように、吊り荷Rが+Z方向かつ+X方向に移動している場合(ステップS32でNO)、荷振れ制御部902は、ブーム起伏駆動部80に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ30を回転させることで、ブーム16を図13の矢印132のように起立方向に回動させる。 In step S31, if the load R is located in the AR area (YES in step S31, Figures 12 and 13), the load swing control unit 902 performs the same processing as in step S28. That is, if the load R is moving in the -Z direction and the -X direction as shown by arrow D121 in Figure 12 (YES in step S32), the load swing control unit 902 inputs a command signal to the boom hoisting drive unit 80, causing the boom hoist winch 30 to rotate, thereby rotating the boom 16 in the lowering direction as shown by arrow 122 in Figure 12. Also, in step S32, if the load R is moving in the +Z direction and the +X direction as shown by arrow D131 in Figure 13 (NO in step S32), the load swing control unit 902 inputs a command signal to the boom hoisting drive unit 80, causing the boom hoist winch 30 to rotate, thereby rotating the boom 16 in the raising direction as shown by arrow 132 in Figure 13.
一方、ステップS31において、吊り荷RがAF領域に位置している場合(ステップS31でNO、図10、図11)、荷振れ制御部902は、ブーム16の起伏動作を実行することなく、ブーム16の角度を維持して、ステップS21に戻る。換言すれば、荷振れ制御部902は、振れ止め制御を保留する。以下に、この処理の理由について、詳述する。 On the other hand, if the load R is located in the AF area in step S31 (NO in step S31, Figures 10 and 11), the load sway control unit 902 maintains the angle of the boom 16 without performing a hoisting operation of the boom 16, and returns to step S21. In other words, the load sway control unit 902 suspends anti-sway control. The reason for this processing is described in detail below.
ブーム16の起伏角αが小さい状態でブーム16が所定の角度だけ起伏すると、吊り荷Rの移動では主に上下方向の移動が支配的になる。一方、ブーム16の起伏角αが大きい状態でブーム16が所定の角度だけ起伏すると、吊り荷Rの移動では上下方向のみならず前後方向(水平方向)の移動を無視できなくなる。上記の処理はこの点を鑑みたものである。 When the boom 16 is raised and lowered by a predetermined angle with a small boom hoisting angle α, the movement of the load R is dominated by movement in the vertical direction. On the other hand, when the boom 16 is raised and lowered by a predetermined angle with a large boom hoisting angle α, movement of the load R not only in the vertical direction but also in the fore-and-aft direction (horizontal direction) cannot be ignored. The above processing takes this into consideration.
具体的に、図10に示すように、吊り荷RがAF領域で基準線CLに向かって移動している場合にブーム16を倒伏方向に回動させるとブーム16の先端部は-X方向かつ-Z方向に加速するが、上記のように移動している吊り荷Rは+X方向かつ-Z方向に加速している。この場合、吊り荷Rから見ると上下方向の加速度は減衰されるが、前後方向(水平方向)の加速度はブームの先端部の移動によってむしろ増大することになる。また、図11に示すように、吊り荷RがAF領域で基準線CLから離れるように移動している場合にブーム16を起立方向に回動させるとブーム16の先端部は+X方向かつ+Z方向に加速するが、上記のように移動している吊り荷Rは-X方向かつ+Z方向に加速している。この場合も、吊り荷Rから見ると上下方向の加速度は減衰されるが、前後方向の加速度はむしろ増大することになる。 Specifically, as shown in Figure 10, when the boom 16 is rotated in the lowering direction while the load R is moving toward the reference line CL in the AF region, the tip of the boom 16 accelerates in the -X and -Z directions, but the load R, which is moving as described above, accelerates in the +X and -Z directions. In this case, as viewed from the load R, the acceleration in the up-and-down direction is attenuated, but the acceleration in the fore-and-aft direction (horizontal direction) actually increases due to the movement of the tip of the boom. Also, as shown in Figure 11, when the load R is moving away from the reference line CL in the AF region and the boom 16 is rotated in the up-and-down direction, the tip of the boom 16 accelerates in the +X and +Z directions, but the load R, which is moving as described above, accelerates in the -X and +Z directions. In this case, too, as viewed from the load R, the acceleration in the up-and-down direction is attenuated, but the acceleration in the fore-and-aft direction actually increases.
一方、図12に示すように、吊り荷RがAR領域で基準線CLに向かって移動している場合にブーム16を倒伏方向に回動させるとブーム16の先端部は-X方向かつ-Z方向に加速するが、上記のように移動している吊り荷Rも-X方向かつ-Z方向に加速している。この場合、吊り荷Rから見ると上下方向および前後方向のいずれの方向においても加速度は減衰されることになる。同様に、図13に示すように、吊り荷RがAR領域で基準線CLから離れるように移動している場合にブーム16を起立方向に回動させるとブーム16の先端部は+X方向かつ+Z方向に加速するが、上記のように移動している吊り荷Rも+X方向かつ+Z方向に加速している。この場合も、吊り荷Rから見ると上下方向および前後方向のいずれの方向においても加速度は減衰されることになる。 On the other hand, as shown in Figure 12, when the boom 16 is rotated in the lowering direction while the load R is moving toward the reference line CL in the AR region, the tip of the boom 16 accelerates in the -X and -Z directions, but the moving load R also accelerates in the -X and -Z directions as described above. In this case, acceleration is attenuated in both the up-down and forward-backward directions as viewed from the load R. Similarly, as shown in Figure 13, when the boom 16 is rotated in the upright direction while the load R is moving away from the reference line CL in the AR region, the tip of the boom 16 accelerates in the +X and +Z directions, but the moving load R also accelerates in the +X and +Z directions as described above. In this case, acceleration is also attenuated in both the up-down and forward-backward directions as viewed from the load R.
以上のように、本実施形態では、吊り荷Rに加速度を与えることで、エネルギー保存則のうち運動エネルギーの加速度を減衰させて吊り荷Rのエネルギー総量を減少させることで制振を行っている。しかしながら、ブーム16の起伏角αが大きい場合、吊り荷RがAF領域に位置していると、ブーム16の起伏動作によって吊り荷Rの前後方向の加速度が増大し、吊り荷Rのエネルギーが増えてしまう。このため、本実施形態では、ブーム16の起伏動作は吊り荷RがAR領域に位置している場合のみに行う。なお、先の第1実施形態において吊り荷Rの高さを調整する機能などは、本実施形態においても適用可能である。 As described above, in this embodiment, vibration is damped by applying acceleration to the load R, which attenuates the acceleration of kinetic energy in accordance with the law of conservation of energy and reduces the total energy of the load R. However, if the boom 16 has a large hoisting angle α and the load R is located in the AF area, the hoisting operation of the boom 16 increases the acceleration of the load R in the fore-and-aft direction, increasing the energy of the load R. For this reason, in this embodiment, the hoisting operation of the boom 16 is performed only when the load R is located in the AR area. Note that the function of adjusting the height of the load R in the first embodiment can also be applied to this embodiment.
このような本実施形態においても、先の第1実施形態と同様に、吊り荷Rが基準線CLに向かって移動している場合には吊り荷Rに下向きの加速度を加える一方、吊り荷Rが基準線CLから離れるように移動している場合には吊り荷Rに上向きの加速度を加えるように吊り荷Rを昇降させることで、吊り荷Rの運動エネルギーを低下させ、その振れを減衰させることができる。したがって、従来のようにクレーンの旋回動作によって吊り荷Rの振れを減衰させる場合と比較して、限られたスペースにおいても前記振れを減衰させることができる。 In this embodiment, as in the first embodiment, the load R is raised or lowered so that a downward acceleration is applied to the load R when the load R is moving toward the reference line CL, and an upward acceleration is applied to the load R when the load R is moving away from the reference line CL, thereby reducing the kinetic energy of the load R and damping its sway. Therefore, compared to conventional methods of damping the sway of the load R by rotating the crane, the sway can be damped even in a limited space.
また、本実施形態では、ブーム16の起伏動作によって吊り荷を昇降させるため、作業現場において主巻用ウインチ34、補巻用ウインチ36による各ロープの巻き取り、繰り出し作業に制限がある場合であっても、吊り荷Rの振れを減衰させることができる。一例として、現在の繰り出し量以上ロープを繰り出すと、ウインチからロープがなくなり、ウインチ上でのロープの巻き取り方向が逆転してしまうような状況では、本実施形態のようにブーム16の起伏動作によって吊り荷を昇降させることが望ましい。 In addition, in this embodiment, because the load is raised and lowered by the boom 16 raising and lowering operation, the sway of the load R can be damped even if there are restrictions on the rope winding and payout operations by the main winch 34 and the auxiliary winch 36 at the work site. As an example, in a situation where paying out more rope than the current payout amount would cause the rope to run out of the winch and the winding direction of the rope on the winch to reverse, it is desirable to raise and lower the load by the boom 16 raising and lowering operation as in this embodiment.
また、本実施形態では、制御部90は、ブーム角度計73によって検出される起伏角αが予め設定された閾値角度αsよりも小さい場合には、カメラ72によって検出される吊り荷Rの基準線CLに対する相対位置に関わらず、許容状態であると判定する。すなわち、ブーム16の起伏角αが相対的に小さい場合には、ブーム16が起伏しても吊り荷Rの振れが悪化しにくいことを利用して、基準線CLに対する吊り荷Rの相対位置に関わらず振れ止め制御を積極的に実行することができる。 In addition, in this embodiment, if the boom hoisting angle α detected by the boom angle meter 73 is smaller than a preset threshold angle αs, the control unit 90 determines that the state is permissible regardless of the relative position of the load R to the reference line CL detected by the camera 72. In other words, when the boom hoisting angle α of the boom 16 is relatively small, the sway of the load R is less likely to worsen even when the boom 16 is hoisted. This makes it possible to actively execute anti-sway control regardless of the relative position of the load R to the reference line CL.
一方、制御部90は、ブーム角度計73によって検出される起伏角αが閾値角度αsよりも大きい場合には、カメラ72によって検出される吊り荷Rの相対位置が基準線CLよりも前方であるときに禁止状態と判定し、吊り荷Rの相対位置が基準線CLよりも後方であるときに許容状態であると判定する。すなわち、ブーム16の起伏角αが相対的に大きい場合には、吊り荷Rが基準線CLの後方にある場合に限って振れ止め制御を行うことで、吊り荷Rの振れの増大を防止しながら前記振れを減衰させることができる。 On the other hand, when the boom hoisting angle α detected by the boom angle meter 73 is greater than the threshold angle αs, the control unit 90 determines that the state is prohibited when the relative position of the load R detected by the camera 72 is forward of the reference line CL, and determines that the state is permissible when the relative position of the load R is rearward of the reference line CL. In other words, when the boom hoisting angle α is relatively large, anti-sway control is performed only when the load R is rearward of the reference line CL, thereby preventing the sway of the load R from increasing while attenuating the sway.
以上、本発明の各実施形態に係る振れ止め装置100およびこれを備えたクレーン10について説明した。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明は、例えば以下のような変形実施形態を取ることができる。 The above describes the anti-sway device 100 and the crane 10 equipped with the same according to each embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to these embodiments. The present invention can take on modified embodiments such as the following:
(1)本発明に係る振れ止め装置100が適用されるクレーンの構造は、図1に示されるクレーン10に限定されるものではなく、他の構造を有するクレーンであってもよい。すなわち、本発明が適用されるクレーンは、ラチスマストやガントリが備えられるものや、起伏用ウインチが上部旋回体12の上部フレーム(後側)に配置されるものでもよい。また、クレーンは、ブームの先端部にジブやストラットが装着されたものでもよい。 (1) The structure of the crane to which the anti-sway device 100 of the present invention is applied is not limited to the crane 10 shown in FIG. 1, and may be a crane with a different structure. In other words, the crane to which the present invention is applied may be one equipped with a lattice mast or gantry, or one in which a hoisting winch is located on the upper frame (rear side) of the upper rotating body 12. The crane may also be one in which a jib or strut is attached to the tip of the boom.
(2)上記の第2実施形態では、ブーム16の起伏角が大きい場合には吊り荷RがAR領域に位置する場合に限って振れ止め制御を実行する態様にて説明したが、ブーム16の起伏角αが大きい場合には、第2実施形態から第1実施形態の制御に切り換え、主巻ロープ50(ロープ)の巻き取り、繰り出しによって吊り荷Rの振れを減衰させてもよい。 (2) In the second embodiment described above, anti-sway control is performed only when the load R is located in the AR area when the boom 16 hoisting angle is large. However, when the boom 16 hoisting angle α is large, the control of the second embodiment may be switched to the control of the first embodiment, and the sway of the load R may be damped by winding and unwinding the main hoisting rope 50 (rope).
(3)また、吊り荷Rに対して所定の加速度を加える際、制御部90は、前述のように吊り荷Rの振れの周期Tを算出し、当該算出された周期Tに応じて吊り荷Rの昇降速度を調整するように主巻用ウインチ34やブーム起伏用ウインチ30に前記指令信号を入力してもよい。 (3) Furthermore, when applying a predetermined acceleration to the load R, the control unit 90 may calculate the swing period T of the load R as described above, and input the command signal to the main hoisting winch 34 and the boom hoisting winch 30 so as to adjust the lifting and lowering speed of the load R in accordance with the calculated period T.
このような構成によれば、吊り荷Rの振れの周期Tに応じて昇降速度を調整することで、振れを減衰させるための所要時間を低減することができる。特に、吊り荷Rの振れ周期Tが長い場合には振れ止め制御を行う時間に余裕があるため、吊り荷Rに加わる加速度を大きく設定することで、吊り荷Rの振れの減衰を早めることができる。また、吊り荷Rの振れ周期Tが短い場合には吊り荷Rの加速度を小さくすることで、振れ止め制御中に吊り荷Rが基準線CL、または、振れにおける最上点に到達し、誤って逆向きの加速度が吊り荷Rに加わることを防止することができる。 With this configuration, the time required to damp the sway can be reduced by adjusting the lifting/lowering speed according to the sway period T of the load R. In particular, when the sway period T of the load R is long, there is ample time to perform sway prevention control, so by setting a large acceleration to the load R, the damping of the sway of the load R can be accelerated. Furthermore, when the sway period T of the load R is short, by reducing the acceleration of the load R, it is possible to prevent the load R from reaching the reference line CL or the highest point of the sway during sway prevention control, and erroneously applying acceleration in the opposite direction to the load R.
10 クレーン
100 振れ止め装置
12 上部旋回体(クレーン本体)
14 走行体
15 キャブ
16 ブーム(起伏体)
16S ブームフット
20 マスト
30 ブーム起伏用ウインチ(起伏装置)
34 主巻用ウインチ(吊り荷ウインチ)
50 主巻ロープ(ロープ)
57 主フック
57M マーカー
70 操作部
71 入力部
72 カメラ(吊り荷位置検出部)
73 ブーム角度計(起伏角検出部、吊り荷高さ検出部)
74 ロープ長検出部(吊り荷高さ検出部)
75 IMUセンサ(吊り荷位置検出部)
80 ブーム起伏駆動部(昇降部)
81 ウインチ駆動部(昇降部)
82 旋回駆動部
90 制御部
901 駆動制御部
902 荷振れ制御部
903 記憶部
CL 基準線
R 吊り荷
10 Crane 100 Anti-sway device 12 Upper rotating body (crane body)
14 Running body 15 Cab 16 Boom (elevating body)
16S Boom foot 20 Mast 30 Boom raising winch (hoisting device)
34 Main winch (load winch)
50 Main hoisting rope (rope)
57 Main hook 57M Marker 70 Operation unit 71 Input unit 72 Camera (hanging load position detection unit)
73 Boom angle meter (boom angle detector, lifting load height detector)
74 Rope length detector (hanging load height detector)
75 IMU sensor (hanging load position detection unit)
80 Boom hoisting drive unit (lifting unit)
81 Winch drive unit (lifting unit)
82 Swing drive unit 90 Control unit 901 Drive control unit 902 Load swing control unit 903 Memory unit CL Reference line R Suspended load
Claims (9)
前記支点を通り鉛直方向に延びる基準線に対する前記吊り荷の相対位置を検出することが可能な吊り荷位置検出部と、
前記吊り荷位置検出部によって検出される前記吊り荷の相対位置に基づいて、前記吊り荷の振れ状態を判定し、かつ、
前記振れ状態が、前記吊り荷が前記基準線に近づきつつ、前記支持点に近づくことを示す第1状態の場合は、前記吊り荷に下向きの加速度が加わるように前記吊り荷を下降させるための前記指令信号を前記昇降部に入力し、
前記振れ状態が、前記吊り荷が前記基準線に近づきつつ、前記支持点から離れることを示す第2状態の場合は、前記吊り荷に下向きの加速度が加わるように前記吊り荷を下降させるための前記指令信号を前記昇降部に入力し、
前記振れ状態が、前記吊り荷が前記基準線から離れつつ、前記支持点に近づくことを示す第3状態の場合は、前記吊り荷に上向きの加速度が加わるように前記吊り荷を上昇させるための前記指令信号を前記昇降部に入力し、
前記振れ状態が、前記吊り荷が前記基準線から離れつつ、前記支持点から離れることを示す第4状態の場合は、前記吊り荷に上向きの加速度が加わるように前記吊り荷を上昇させるための前記指令信号を前記昇降部に入力する制御部とを備える、クレーンの振れ止め装置。 A crane anti-sway device that is used in a crane having a crane body, a rope suspended from a predetermined fulcrum and connected to a suspended load, a lifting section that can receive a command signal and raise or lower the suspended load via the rope in accordance with the command signal , and an elevation body that includes the fulcrum and a support point spaced from the fulcrum and is supported at the support point on the crane body , and that is capable of executing anti-sway control to suppress sway of the suspended load,
a load position detection unit capable of detecting the relative position of the load with respect to a reference line that passes through the fulcrum and extends in a vertical direction;
Determining a swing state of the suspended load based on the relative position of the suspended load detected by the suspended load position detection unit , and
When the swing state is a first state indicating that the load is approaching the support point while approaching the reference line, the command signal for lowering the load is input to the lifting unit so that a downward acceleration is applied to the load,
When the swing state is a second state indicating that the load is approaching the reference line and moving away from the support point, the command signal for lowering the load is input to the lifting unit so that a downward acceleration is applied to the load,
When the swing state is a third state indicating that the load is moving away from the reference line and approaching the support point , the command signal for raising the load is input to the lifting unit so that an upward acceleration is applied to the load ,
A crane sway prevention device comprising: a control unit that, when the sway state is a fourth state indicating that the load is moving away from the reference line and the support point, inputs the command signal to the lifting unit to raise the load so that an upward acceleration is applied to the load .
前記制御部は、前記振れ状態が前記第1状態及び前記第2状態のいずれかの状態の場合は前記吊り荷ウインチによって前記ロープを繰り出し、前記振れ状態が前記第3状態及び前記第4状態のいずれかの状態の場合は前記吊り荷ウインチによって前記ロープを巻き取るように、前記昇降部に対して前記指令信号を入力する、請求項1に記載のクレーンの振れ止め装置。 The lifting unit includes a load winch that can lift the load by winding up the rope and lower the load by letting out the rope,
2. The anti-sway device for a crane according to claim 1 , wherein the control unit inputs the command signal to the lifting unit so that the rope is let out by the load winch when the sway state is either the first state or the second state, and the rope is reeled in by the load winch when the sway state is either the third state or the fourth state.
前記昇降部は、前記起伏体を起伏方向に回動させることが可能な起伏装置を含み、
前記制御部は、前記振れ状態が前記第1状態及び前記第2状態のいずれかの状態の場合は前記起伏装置によって前記起伏体を倒伏方向に回動させ、前記振れ状態が前記第3状態及び前記第4状態のいずれかの状態の場合は前記起伏装置によって前記起伏体を起立方向に回動させるように、前記昇降部に対して前記指令信号を入力する、請求項1に記載のクレーンの振れ止め装置。 The hoisting body is supported by the crane body so as to be able to be hoisted and hoisted,
the lifting unit includes a lifting device capable of rotating the lifting body in a lifting direction,
2. The anti-sway device for a crane as described in claim 1 , wherein the control unit inputs the command signal to the lifting unit so that the hoisting device rotates the hoisting body in a lowering direction when the sway state is either the first state or the second state , and so that the hoisting device rotates the hoisting body in an upright direction when the sway state is either the third state or the fourth state.
前記吊り荷の振れ方向を判定し、前記振れ方向が前記支点を通り鉛直方向に延びる基準線に近づく戻り方向の場合は前記吊り荷に下向きの加速度が加わるように前記吊り荷を下降させるための前記指令信号を前記昇降部に入力し、前記振れ方向が前記基準線から離れる離隔方向の場合は前記吊り荷に上向きの加速度が加わるように前記吊り荷を上昇させるための前記指令信号を前記昇降部に入力する制御部と、
前記起伏体の起伏角を検出することが可能な起伏角検出部と、
前記クレーン本体の前後方向における前記吊り荷の前記基準線に対する相対位置を検出することが可能な吊り荷位置検出部と、
を備え、
前記昇降部は、前記起伏体を起伏方向に回動させることが可能な起伏装置を含み、
前記制御部は、
前記振れ方向が前記戻り方向の場合は前記起伏装置によって前記起伏体を倒伏方向に回動させ、前記振れ方向が前記離隔方向の場合は前記起伏装置によって前記起伏体を起立方向に回動させるように、前記昇降部に対して前記指令信号を入力し、
かつ、前記起伏角検出部によって検出される前記起伏角が予め設定された閾値よりも大きい場合であって、前記吊り荷位置検出部によって検出される前記吊り荷の相対位置が前記基準線よりも後方であるときは前記昇降部に対して前記指令信号を入力する一方、前記吊り荷の前記相対位置が前記基準線よりも前方であるときは前記昇降部に対する前記指令信号の入力を保留する、クレーンの振れ止め装置。 A crane sway prevention device that is used in a crane having a crane body, a rope suspended from a predetermined fulcrum and connected to a suspended load, a lifting section that can receive a command signal and raise or lower the suspended load via the rope in accordance with the command signal, and a hoisting body that includes the fulcrum and is supported on the crane body so that it can be raised or lowered, and that is capable of performing sway prevention control to suppress sway of the suspended load,
a control unit that determines the swing direction of the suspended load, and when the swing direction is a return direction approaching a reference line that passes through the fulcrum and extends in a vertical direction, inputs the command signal to the lifting unit to lower the suspended load so that a downward acceleration is applied to the suspended load, and when the swing direction is a direction away from the reference line, inputs the command signal to the lifting unit to raise the suspended load so that an upward acceleration is applied to the suspended load;
an elevation angle detection unit capable of detecting an elevation angle of the undulating body;
a load position detection unit capable of detecting a relative position of the load with respect to the reference line in the front-rear direction of the crane body;
Equipped with
the lifting unit includes a lifting device capable of rotating the lifting body in a lifting direction,
The control unit
inputting the command signal to the lifting unit so that the undulating body is rotated in a falling direction by the undulating device when the swing direction is the returning direction, and so that the undulating body is rotated in an upright direction by the undulating device when the swing direction is the separating direction;
Furthermore, when the elevation angle detected by the elevation angle detection unit is greater than a preset threshold value and the relative position of the load detected by the load position detection unit is behind the reference line, the command signal is input to the lifting unit, but when the relative position of the load is ahead of the reference line , the input of the command signal to the lifting unit is withheld.
前記吊り荷の振れ方向を判定し、前記振れ方向が前記支点を通り鉛直方向に延びる基準線に近づく戻り方向の場合は前記吊り荷に下向きの加速度が加わるように前記吊り荷を下降させるための前記指令信号を前記昇降部に入力し、前記振れ方向が前記基準線から離れる離隔方向の場合は前記吊り荷に上向きの加速度が加わるように前記吊り荷を上昇させるための前記指令信号を前記昇降部に入力する制御部と、
前記吊り荷が前記基準線上に静止した場合における、地面に対する前記吊り荷の高さを検出することが可能な吊り荷高さ検出部とを備え、
前記制御部は、前記吊り荷高さ検出部によって検出される前記吊り荷の高さが前記振れ止め制御を実行する前の前記吊り荷の高さである初期高さよりも低くなることを阻止するように前記昇降部に前記指令信号を入力する、クレーンの振れ止め装置。 A crane sway prevention device that is used in a crane having a crane body, a rope suspended from a predetermined fulcrum and connected to a suspended load, and a lifting unit that can receive a command signal and raise or lower the suspended load via the rope in accordance with the command signal, and that can perform sway prevention control to suppress sway of the suspended load,
a control unit that determines the swing direction of the suspended load, and when the swing direction is a return direction approaching a reference line that passes through the fulcrum and extends in a vertical direction, inputs the command signal to the lifting unit to lower the suspended load so that a downward acceleration is applied to the suspended load, and when the swing direction is a direction away from the reference line, inputs the command signal to the lifting unit to raise the suspended load so that an upward acceleration is applied to the suspended load;
a load height detection unit capable of detecting the height of the load relative to the ground when the load is stationary on the reference line,
The control unit inputs the command signal to the lifting unit so as to prevent the height of the suspended load detected by the suspended load height detection unit from becoming lower than an initial height , which is the height of the suspended load before the anti-sway control is executed.
前記吊り荷の振れ方向を判定し、前記振れ方向が前記支点を通り鉛直方向に延びる基準線に近づく戻り方向の場合は前記吊り荷に下向きの加速度が加わるように前記吊り荷を下降させるための前記指令信号を前記昇降部に入力し、前記振れ方向が前記基準線から離れる離隔方向の場合は前記吊り荷に上向きの加速度が加わるように前記吊り荷を上昇させるための前記指令信号を前記昇降部に入力する制御部を備え、
前記制御部は、前記吊り荷の振れの周期を算出し、当該算出された周期に応じて前記吊り荷に加える加速度の大きさを調整するように前記昇降部に前記指令信号を入力する、クレーンの振れ止め装置。 A crane sway prevention device that is used in a crane having a crane body, a rope suspended from a predetermined fulcrum and connected to a suspended load, and a lifting unit that can receive a command signal and raise or lower the suspended load via the rope in accordance with the command signal, and that can perform sway prevention control to suppress sway of the suspended load,
a control unit that determines the swing direction of the suspended load, and when the swing direction is a return direction approaching a reference line that passes through the fulcrum and extends in a vertical direction, inputs the command signal to the lifting unit to lower the suspended load so that a downward acceleration is applied to the suspended load, and when the swing direction is a direction away from the reference line, inputs the command signal to the lifting unit to raise the suspended load so that an upward acceleration is applied to the suspended load,
The control unit calculates the period of swing of the suspended load and inputs the command signal to the lifting unit so as to adjust the magnitude of acceleration applied to the suspended load in accordance with the calculated period .
所定の支点から垂下され吊り荷に接続されるロープと、
指令信号を受け付け当該指令信号に応じて前記吊り荷を昇降させることが可能な昇降部と、
前記吊り荷の振れを抑える振れ止め制御を実行することが可能な請求項1乃至8の何れか1項に記載のクレーンの振れ止め装置と、
を備える、クレーン。 The crane body,
A rope suspended from a predetermined fulcrum and connected to a suspended load;
a lifting unit that receives a command signal and lifts or lowers the suspended load in response to the command signal;
The anti-sway device for a crane according to any one of claims 1 to 8, which is capable of executing anti-sway control to suppress sway of the suspended load;
A crane equipped with:
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|---|---|---|---|
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