JPH075256B2 - 巻上げ運搬装置の荷重振れ止め制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばクレーンなどのような巻上げ運搬装置
による荷重の運搬、殊に水平直線方向の短距離運搬の際
に、運搬装置の移動終了時に運搬された荷重に振れが残
らないように制御する荷重の振れ止め制御方法に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、巻上げ運搬装置によって荷重を運搬する際に
は、作業の安全ならびに能率の面から、運搬装置の移動
終了時に運搬された荷重に振れが残らないように制御す
ることが肝要である。

次に、このような荷重振れ止め制御の従来の方法を第３
図に示すクレーン装置によって説明する。先ずクレーン
装置10は、例えば倉庫12内の隅角部支柱14（２本のみが
示されている）上に架設される走行レール16と、この走
行レール16上に長手方向走行可能に架設される横行レー
ル18を備えた走行桁20と、前記横行レール18上に横行可
能に架設される横行トロリ22とからなり、横行トロリ22
に荷重24がワイヤ26を介して巻上げ巻下げ可能に懸垂さ
れるように構成されている。

そして、従来の荷重振れ止め制御方法において、位置Pa
上の荷重24を距離Daを距てた位置Pd上へ運搬する場合に
は、クレーン装置10を操作して横行トロリ22を、先ず位
置区間Pa〜Pdにおいて、第４図に相関して示されるよう
に荷重24の振れ周期 （但しＬは荷重24の懸垂長さ）でなる加速運転時間t_uの
間等加速運転して最高設定速度v_eに達せしめ、次いで位
置区間Pb〜Pcにおいて前記最高設定速度v_eで所要の等速
運転時間t_eの間等速運転し、最後に位置区間Pc〜Pdにお
いて荷重の振れ周期αでなる減速運転時間t_dの間等減速
運転して荷重24を位置Pd上に停止せしめる。

この場合、荷重24の振れ周期αは荷重24の懸垂長さＬを
計測することによりマイコンなどにより正確に演算され
且つ加，減速時間t_u,t_dは前記周期α時間に正確に合致
せしめられ、すなわち、トロリ22が荷重24の周期α時間
内において等加，減速をもって正確に移動されるので、
トロリ22の加，減速運転の終了時に荷重24に振れが残存
されることがない。また、適宜所定の値に予め設定され
るトロリ22の最高設定速度v_eに対応して、所要のトロリ
等速運転時間t_eが正確に演算設定されるので、荷重24は
その位置を正確に位置Pd上に停止される。なお、荷重24
の移動開始時の高さあるいは移動終了時の高さが移動時
の高さと異なる場合には、移動開始前あるいは移動終了
後に荷重24が巻上げあるいは巻下げられる。

ここで、トロリ22、荷重24およびワイヤ26からなる系の
運動方程式をラグランジ（Lagrange）の運動方程式から
導く。トロリ22の水平方向の変位をｘ、荷重24の振れ角
（懸垂角度）をθ、ワイヤ26の長さをＬ、荷重24の質量
をｍと置き、且つ重力加速度をｇで表すと、ラグランジ
の運動方程式Ｆは、 Ｆ＝（1/2）ｍ〔（Ｌ cosθ ＋ sinθ−）²＋ （Ｌ sinθ− cosθ）²〕 ＋mgL cosθ ・・・（１） で表される。（１）式から、 ここで、振れ角θが小さいとして、cosθ≒１、sinθ≒
θとし、さらにワイヤ26の長さが変化しないとして、
＝０と置くと、 （２）式から、 ＋（g/L）θ＝/L ・・・（３） が得られる。さらに、 ＝β（加速度一定）、θ_ｔ＝０＝θ₀、_ｔ＝０ ＝₀として、（３）式から、 θ＝（θ₀−β/g） cosωｔ ＋（₀／ω） sinωｔ＋β/g ・・・（4A） ＝−ω（θ₀−β/g） sinωｔ ＋₀ cosωｔ ・・・（4B） が得られる。但し、 ω＝２π／α＝(g/L)^1/2 である。

この（4A）および（4B）式をみると、 ωｔ＝（２π／α）ｔ＝2nπ （ｎ＝1,2…） のとき、加速度β（減速度−β）に拘らず、θ＝θ₀お
よび＝₀が得られ、θ₀＝０、₀＝０、すなわち加
減速運転の初めに振れがなければ、加減速運転時間を周
期の整数倍にとれば、振れが残らないことになる。

第２図において、等加速運転の初期に荷重24が振れてい
ないとすれば、t_u＝２π(Lb/g)^1/2後の等加速運転終了
時点では、振れが残っていないことになり、これに続く
等減速運転の初期に荷重24が振れていないのであるか
ら、荷重24の振れの一周期、t_d＝２π(Lb/g)^1/2後の等
減速運転終了時点にも振れは残存していないことにな
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明したように、前述のような荷重振れ止め制御方
法によれば、荷重に振れを残存させることなく運搬を行
なうことができる。しかしながら、このような制御方法
は、次に述べるように、荷重の運搬距離が短い場合でも
運搬時間を長時間必要とする難点を本質的に有するもの
であった。

すなわち、第３図において、比較的短い距離Dbを距てた
位置区間Pa〜Pfにおいて荷重24を運搬する場合には、第
４図に示されるように荷重24は等加速運転と等減速運転
のみによって運搬が完了される。しかしながら、この場
合、等加速運転時間t_uと等減速運転時間t_dとは共に荷重
24の振れ周期 時間に設定されるものであるから、運搬距離Dbが如何に
短縮されても、荷重24の運搬には最低 時間を必要とする。なおこの場合、最高設定速度v_mは推
奨される目標最大速度v_eに関係なく低い値に設定される
こととなる。

そこで、本発明の目的は、荷重の移動終了時に荷重に振
れを残存させることなく、短い運搬距離における荷重の
運搬を短時間に行える巻上げ運搬装置の荷重振れ止め制
御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

先の目的を達成するために、本発明に係る巻上げ運搬装
置の荷重振れ止め制御方法は、巻上げ運搬装置による荷
重の水平直線方向の短距離運搬において、巻上げ運搬装
置を荷重の振れ周期の1/4の時間間隔で順次且つ連続し
て停止状態から所定の最高設定速度まで等加速運転し、
前記最高設定速度から停止状態まで等減速運転し、停止
状態から前記最高設定速度まで等加速運転し、前記最高
設定速度から停止状態まで等減速運転することを特徴と
する。

〔作用〕

巻上げ運搬装置は、荷重の振れ周期の1/4の時間づつの
４回の等加，減速運転で運転移動される。したがって、
荷重は荷重の振れ周期内に運搬が完了される。すなわ
ち、従来の制御方法における1/2の所要時間をもって運
搬が完了される。

一方、この場合、前記荷重の振れ周期はマイコンなどに
より正確に演算され且つこの振れ周期時間の1/4に前記
加，減速時間が正確に合致せしめられるので、荷重に働
く振れ作用が確実に制止される。したがって、荷重の移
動終了時に荷重に振れが残存されることがない。

〔実施例〕

次に、本発明に係る巻上げ運搬装置の荷重振れ止め制御
方法の実施例につき添付図面を参照しながら以下詳細に
説明する。なお、説明の便宜上第３図および第４図に示
す従来の構造と同一構成部分には同一参照符号を付し詳
細な説明を省略する。

先ず初めに、クレーン装置について説明する。第１図に
おいて、クレーン装置10は、例えば倉庫12内の隅角部支
柱14（２本のみが示されている）上に架設される走行レ
ール16と、この走行レール16上に長手方向走行可能に架
設される横行レール18を備えた走行桁20と、前記横行レ
ール18上に横行可能に架設される横行トロリ22とからな
り、横行トロリ22に荷重24がワイヤ26を介して巻上げ巻
下げ可能に懸垂されるように構成されている。

次に、このクレーン装置10によって位置Pa上の荷重24を
短い距離Dbを距てた位置Pf上へ運搬する場合について、
第１図ならびに第１図に相関して作図された第２図を参
照しながら、本発明の荷重振れ止め制御方法を説明す
る。本発明の制御方法においては、横行トロリ22は荷重
24の振れ周期 （但しＬは荷重24の懸垂長さ）の1/4の時間間隔すなわ
ち の時間間隔をもって、先ず位置区間Pa〜Pgにおいて停止
状態から等加速運転され、次いで位置区間Pg〜Peにおい
て停止状態まで等減速運転され、さらに位置区間Pe〜Ph
において停止状態から等加速運転され、最後に位置区間
Ph〜Pfにおいて停止状態まで等減速運転される。そして
これによって、荷重24は振れを残存することなく位置Pf
上へ運搬を完了される。なお、荷重24の移動開始時の高
さあるいは移動終了時の高さが移動時の高さと異なる場
合には、移動開始前あるいは移動終了後において荷重24
が巻上げあるいは巻下げされる。

ここで、等加速運転期間t_u1、等減速運転期間t_d1、等加
速運転期間t_u2および等減速運転期間t_d2毎に荷重24の振
れ角θおよび振れの速度を、それぞれ（4A）および
（4B）式から求める。

等加速運転期間t_u1については、その初期に振れがな
い、即ちθ₀＝０、₀＝０として、 θ_u1＝−（β/g） cosωｔ＋β/g、_u1 ＝ω（β/g） sinωｔ、 等減速運転期間t_d1については、加速度を−βとして、 θ_d1＝（β/g） cosωｔ−β/g ＋（_u1／ω） sinωｔ、_d1 ＝−ω（θ_u1＋β/g） sinωｔ ＋_u1 cosωｔ、 等加速運転期間t_u2については、 θ_u2＝−（β/g） cosωｔ＋β/g、 ＋（_d1／ω） sinωｔ、_u2 ＝−ω（θ_d1−β/g） sinωｔ ＋_d1 cosωｔ、 等減速運転期間t_d2については、加速度を−βとして、 θ_d2＝（β/g） cosωｔ−β/g ＋（_u2／ω） sinωｔ、_d2 ＝−ω（θ_u2＋β/g） sinωｔ ＋_u2 cosωｔ、 と置き、ωｔ＝２π/4＝π/2として、上記の各式を順次
計算してゆくと、等加速度βの運転をα/4の期間、等減
速度−βの運転をα/4の期間、等加速度βの運転をα/4
の期間、最後に等減速度−βの運転をα/4の期間順次行
った後の荷重24の振れθ_aおよび振れの速度_aとして、
θ_d2及び_d2の式から、θ_a＝０および_a＝０が得ら
れ、荷重24の振れは停止している。

トロリ22の最高設定速度v_m′は すなわち の関係式からマイコンにより予め演算設定され、またト
ロリ22の等加速度a_uならびに等減速度a_dは、それぞれ の関係式から、同様にマイコンにより予め演算設定され
る。なお、本発明の制御方法における最高設定速度v_m′
は従来の制御方法における最高設定速度v_mの２倍に相当
する。

このように、本発明の制御方法によれば、荷重の運搬は
この荷重の振れ周期内に完了される。したがって、第２
図にも２点鎖線で示されているように、荷重の振れ周期
の２倍の運搬時間を要する従来の制御方法に比べてその
運搬時間が半分に短縮される。一方、荷重の振れ周期、
運搬装置の最高設定速度、加，減速度ならびに加，減速
運転時間はそれぞれ正確に計測あるいは演算設定される
ので、荷重に働く振れ作用が確実に制止される。したが
って、荷重の移動終了時に荷重に振れが残存されること
がない。

以上、本発明を好適な実施例について説明したが、本発
明はその精神を逸脱することなく多くの設計変更が可能
であることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る巻上げ運搬装置の荷
重振れ止め制御方法は、巻上げ運搬装置による荷重の水
平直線方向の短距離運搬において、巻上げ運搬装置を荷
重の振れ周期の1/4の時間間隔で順次且つ連続して停止
状態から所定の最高設定速度まで等加速運転し、前記最
高設定速度から停止状態まで等減速運転し、停止状態か
ら前記最高設定速度まで等加速運転し、前記最高設定速
度から停止状態まで等減速運転するよう構成したので、
荷重をこの荷重の振れ周期内で運搬完了することができ
る。したがって、荷重の振れ周期の２倍の運搬時間を要
した従来の制御方法における運搬時間を半分に短縮する
ことができる。

また一方、本発明の制御方法によれば、荷重の振れ周
期、運搬装置の最高設定速度、加，減速度ならびに加，
減速運転時間がそれぞれ正確に計測あるいは演算設定さ
れるので、荷重に働く振れ作用が確実に制止される。し
たがって、荷重の移動終了時に荷重に振れが残存される
ことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る巻上げ運搬装置の荷重振れ止め制
御方法を実施するクレーン装置の一実施例を示す斜視
図、第２図は第１図に示す本発明の制御方法を実施する
クレーン装置の運転時間に対する移動速度線図、第３図
は従来の巻上げ運搬装置の荷重振れ止め制御方法を実施
するクレーン装置の斜視図、第４図は第３図に示す従来
の制御方法を実施するクレーン装置の運搬時間に対する
移動速度線図である。 10……クレーン装置、12……倉庫 14……支柱、16……走行レール 18……横行レール、20……走行桁 22……横行トロリ、24……荷重 26……懸垂ワイヤ Pa,Pg,Pe,Ph,Pf……荷重位置あるいは横行トロリ位置 Db……短い運搬移動距離 Ｌ……荷重の懸垂長さ a_u……横行トロリの加速度 a_d……横行トロリの減速度 v_m′……横行トロリの最高設定速度 t_u……横行トロリの等加速運転時間 t_d……横行トロリの等減速運転時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻上げ運搬装置による荷重の水平直線方向
   の短距離運搬において、巻上げ運搬装置を荷重の振れ周
   期の1/4の時間間隔で順次且つ連続して停止状態から所
   定の最高設定速度まで等加速運転し、前記最高設定速度
   から停止状態まで等減速運転し、停止状態から前記最高
   設定速度まで等加速運転し、前記最高設定速度から停止
   状態まで等減速運転することを特徴とする巻上げ運搬装
   置の荷重振れ止め制御方法。