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技術 クレーンの振れ止め制御の制御終了方法

出願人 日立機電工業株式会社
発明者 山本治正
出願日 1993年9月28日 (25年3ヶ月経過) 出願番号 1993-265740
公開日 1995年4月11日 (23年9ヶ月経過) 公開番号 1995-097177
状態 特許登録済
技術分野 クレーンの細部(制御,安全)
主要キーワード 制御開放 振れ止 位置規制機構 位置補正機構 制御量信号 最大変化率 レートリミッタ 位置制御機構
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年4月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

目的

振れ抑制制御と位置を目標位置に合わせる制御の終了を判定し、判定後荷を大きく振らすことなく目標位置に正確に停止させる。

構成

クレーン走行中の振れを走行の加速度を制御し抑制する振れ制御機構3と、目標位置に誘導する位置制御機構4を具備する天井走行クレーンにおいて、振れの収束と位置の整合を終えたことを判定する手段を設けるとともに、条件判定後に振れを誘発せずに停止させる。

効果

クレーン走行中の振れ制御機構と、目標位置に誘導する位置制御機構とにより振れの収束と位置の整合を終えたことを判定し、その後変化率制限機構に設定された変化率により制御量を制御し停止位置に停止するようにしたから、制御の終了の判定後荷を大きく振らすことなく停止することができる。

概要

背景

従来の振れ止制御方法振れ収束と位置の整合を判定し、条件成立時にインバータの出力を停止し、クレーンブレーキ等の制動手段により制動し、クレーンを停止していた。

概要

振れの抑制制御と位置を目標位置に合わせる制御の終了を判定し、判定後荷を大きく振らすことなく目標位置に正確に停止させる。

クレーンの走行中の振れを走行の加速度を制御し抑制する振れ制御機構3と、目標位置に誘導する位置制御機構4を具備する天井走行クレーンにおいて、振れの収束と位置の整合を終えたことを判定する手段を設けるとともに、条件判定後に振れを誘発せずに停止させる。

クレーン走行中の振れ制御機構と、目標位置に誘導する位置制御機構とにより振れの収束と位置の整合を終えたことを判定し、その後変化率制限機構に設定された変化率により制御量を制御し停止位置に停止するようにしたから、制御の終了の判定後荷を大きく振らすことなく停止することができる。

目的

本発明は振れの抑制制御と位置を目標位置に合わせる制御の、制御の終了の判定方法及び判定後荷を大きく振らすことなく目標位置に正確に停止する方法を提供し、クレーンの制御性能を向上することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

クレーン走行中の振れを走行の加速度を制御し抑制する振れ制御機構と、目標位置誘導する位置制御機構具備する天井走行クレーンにおいて、振れの収束と位置の整合を終えたことを判定する手段を設けるとともに、条件判定後に振れを誘発せずに停止することを特徴とするクレーンの振れ止め制御の制御終了方法

技術分野

0001

本発明は走行中の荷の振れ加速度を抑制することにより抑制し、位置制御目標位置と実際の位置の差により速度を制御する天井クレーンの制御に係り、目標位置の近傍に到達したときの制御を終了しクレーンを停止するクレーンの振れ止め制御の制御終了方法に関するものである。

背景技術

0002

従来の振れ止め制御方法は振れの収束と位置の整合を判定し、条件成立時にインバータの出力を停止し、クレーンをブレーキ等の制動手段により制動し、クレーンを停止していた。

発明が解決しようとする課題

0003

この方法では、制御停止時に最短時間で停止するため位置はずれることなく停止できるが、ブレーキをかけることによる負の加速度により荷の振れを発生する。このため精度のよい振れの抑制制御が行えない欠点があった。また振れの抑制と位置制御の制御出力になるまで制御を続けた場合、制御の収束に時間がかかる欠点があった。

0004

本発明は振れの抑制制御と位置を目標位置に合わせる制御の、制御の終了の判定方法及び判定後荷を大きく振らすことなく目標位置に正確に停止する方法を提供し、クレーンの制御性能を向上することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明は上記目的を達成するためになしたもので、クレーンの走行中の振れを走行の加速度を制御し抑制する振れ制御機構と、目標位置に誘導する位置制御機構具備する天井走行クレーンにおいて、振れの収束と位置の整合を終えたことを判定する手段、及び条件判定後に振れを誘発せずに停止することを要旨とするものである。

0006

振れの抑制と位置の制御は干渉的な制御で振れを抑制するために、加速度を制御すればその加速度の制御量が位置制御の外乱となり位置が変化する。位置を制御するために移動速度を制御すれば、その制御量の加速度が振れ抑制制御の外乱となり正または負の振れが発生する。従って振れの抑制と位置の制御に対し、それぞれの制御の目標値(許容値)に幅を持たせ、振れ目標の判定は振れが目標範囲入り、かつ位置も目標の範囲に入っていた場合に振れの抑制制御を停止する。その後は位置の制御のみが続けられる。振れの抑制が終了した後、吊荷の位置が目標範囲に入っていれば位置制御も停止する。振れの制御終了後、位置制御を行っている間に振れが発生した場合、振れの抑制制御を再開する。位置制御が停止したとき、振れの抑制制御量と位置の制御量は零でないため、この制御量を一定の加速度で零に収束させる。これにより振れの発生量及び位置の誤差予測可能な状態を維持しながらクレーンを停止し制御を終了する。

0007

以下本発明クレーンの振れ止め制御の制御終了方法を図示の実施例に基づいて説明する。この振れ止め制御装置1は、図1に示す如く、クレーンの走行速度を制御し目標位置に到達するよう速度指令を発生する速度指令機構2と、加速度を制御し振れを抑制する振れ抑制制御機構3と、走行位置の制御と停止位置に到達したとき制御停止を行うための位置制御機構4と、位置制御終了後の停止位置を補正する停止位置補正機構5とを備える。

0008

速度指令機構2は、クレーンの移動距離が与えられたとき、移動距離に応じた速度指令を発生しインバータIVに与え、誘導電動機IMを駆動する。

0009

荷振れ抑制制御機械は、荷の振れ状態により制御量を切り替える振れ制御機構10と振れ制御開放機構11とを備える。荷振れの状態により振れ制御機構10は、荷の振れ角θ及び振れ角速度を座標軸とする位相面において、振れが位相面上の切替線Tで2分割される領域のうち、切替線の上方領域ではSW1を1へ、切替線の下方領域ではSW1を2へ切り替える。この制御量を一次遅れ回路12を通じ操作回路6を介してインバータIVに振れ抑制のための速度の制御量信号を与える。

0010

振れ制御開放機構11は、吊荷が目標位置の近傍の許容範囲到着し、かつ振れの振幅が許容範囲に入っていればスイツチSW2を2に切り替え、振れ定数=0即ち振れの抑制制御を停止する。

0011

位置制御機構4は、スタートしてから時刻tにおける目標位置と現在位置の差により位置を制御する位置規制機構13と、位置制御停止時に速度制御量を零に切り替える位置制御開放機構14とを備える。位置規制機構13は、スタートしてからt時間後のクレーンの現在位置を該時間経過後の計算上の位置即ち目標位置に合わせるようにしたもので、速度指令を積分して得られる位置とクレーンの実際の位置を比較し、その差を比例積分し速度の補正量を得るようにしたものである。

0012

位置制御開放機構14は、目標位置の近傍で既に振れ止め制御が停止している場合、スイツチSW3を2に切り替え制御値を零とし位置制御を停止するようにしたものである。

0013

停止位置補正機構5は、位置制御終了後インバータに入力される速度指令の単位時間当り変化率最大値を一定の値に制限する変化率制限機構15、及び荷の振れと目標との位置の誤差により前記の制御の停止を判定し切り替えるスイツチSW4とより構成される。位置制御を停止したとき、振れの抑制制御の制御量及び位置の制御量は一般に零になっていない。このため変化率制限機構15は制御量を徐々に零に収束させ、かつこの間に大きな振れを発生しないようスイツチSW4を2に切り替え、単位時間当りの変化率を制限したレートリミッタにより徐々に制御量を放出する。制御量の放出中に移動する距離は、スイツチSW4を切り替えた時点の速度とレートリミッタの変化率(加速度)により決定される。

0014

図2は上記構成による本発明の制御フローチヤートを示す。先ず速度指令機構2によりクレーンのスタート位置から吊荷の移行停止位置までの距離を測定し、搬送速度を設定し指令出力をインバータIVに印加し、電動機IMを駆動する。クレーンの走行に伴い、走行時間から走行距離、従って走行残距離計測され、この残距離が距離許容値1(これについては後述する)より大、即ち残距離許容値に達しない中間位置では、荷振れ抑制制御機構3と位置制御機構4により振れの抑制と位置制御を同時に制御する。そして残距離が残距離許容値1より小、即ち該許容値内に到達し、かつ吊荷の振れが許容値内であるときは、荷振れ抑制制御機構3のスイツチSW2は2に切替え、振れ制御を開放する。

0015

ついで残距離が距離許容値2(後述する)より小、即ち停止位置の許容範囲内で振れ抑制制御が既に停止しているときは、スイツチ3を2へ切り替えると共に停止位置補正機構5のスイツチSW4を2側に切替える。これは後述する如く変化率制限機構15により残存する振れ及び位置の制御量を徐々に減少し、所定位置に停止させるためのものである。速度が0、即ち停止した状態を確認したとき、制御を終了する。なお、残距離が距離許容値2より大、即ち停止位置許容範囲に到達していないきときは、最初からの制御を繰り返す。

0016

上記距離許容値1及び2は予め設定したもので、判定条件は、その大小関係により制御特性を選択できる。
(a)残距離許容値1>残距離許容値2
の場合、振れを優先的に抑制し、その後位置を合わせる。
(b)残距離許容値1<残距離許容値2
の場合、位置を優先的に合わせる。

0017

なお、位置制御を停止したとき、上述の如く振れの抑制制御の制御量及び位置の制御量は一般に零になっていない。このためスイツチSW4を2に切り替え、単位時間当りの変化率を制限したレートリミッタにより徐々に制御量を放出する。このスイツチSW4を切り替えてから停止するまでの時間をtとすると、
t=(Vs+Vp)/a・・・・(1)

0018

スイツチSW4を切り替えてから停止するまでの移動距離をLとすると、
L=(Vs+Vp)t/2・・・(2)

0019

0020

(3)式に於て、第1項はレートリミッタの加速度による振れを示し、第2項はスイツチSW4を切り替えた時点での振れの継続を示す。第1項はπ/4で最大となり、その値はa/gになる。

0021

制御停止後の移動距離、移動時間、振れは推定可能であり、最終的な要求精度に対し停止後の挙動を考慮し、残距離の許容値と振れの許容値を設定することにより振れの大きさと位置の誤差を満足する制御が行える。

0022

制御出力の状態を図3に示す。即ち位置Aに至る迄は振れ抑制と位置制御の両方を行い、該位置Aにおいて振れ抑制を停止する。また位置Bにおいては位置制御も停止する。この時点では前述の如くそれぞれの制御量は零になつていない。このため前記停止位置補正機構5を作動し変化率制限機構15に設定された単位時間当たりの変化率により制御量を序々に零に収束させ、停止位置Cに停止させる。

発明の効果

0023

以上の如く、本発明クレーンの振れ止め制御の制御終了方法は、クレーンの走行中の振れを走行の加速度を制御し抑制する振れ制御機構と、目標位置に誘導する位置制御機構を具備する天井走行クレーンにおいて、振れの収束と位置の整合を終えたことをこれら制御機構により判定すると共に、条件判定後に振れを誘発せずに変化率制限機構に設定された単位時間当たりの変化率により制御量を序々に零に収束させ、停止位置に停止するようになしているため、制御の終了の判定方法及び判定後荷を大きく振らすことなく停止することができ、クレーンの制御性能を向上できる等の効果がある。

図面の簡単な説明

0024

図1本発明クレーンの振れ止め制御の制御終了方法における制御のブロック図である。
図2制御フローチャートである。
図3制御出力の状態を示す説明図である。

--

0025

1振れ止め制御装置
2速度指令機構
3振れ抑制制御機構
4位置制御機構
5 停止位置補正機構
Vs 振れ抑制制御出力
Vp位置制御制御出力
aレートリミッタの最大変化率
t 位置制御停止後の移動時間
L 位置制御停止後の移動距離
重力加速度
ω 角速度

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