(57)【要約】【課題】クレーン運転の加減速時におけるスリップの発生を抑制し、クレーンの吊り荷の位置決め精度と振れ止めの精度とを向上させることができるクレーンの運転制御方法およびクレーンの運転制御装置を提供すること。【解決手段】クレーンの運転制御方法は、荷振れ周期の整数倍の時間で加減速を行って振れ止めを行う方法であり、加減速時にＳ字型の速度パターンによってクレーン速度の加減速を行う。【選択図】図４
2020158218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷振れ周期の整数倍の時間で加減速を行って振れ止めを行うクレーンの運転制御方法において、加減速時にＳ字型の速度パターンによってクレーン速度の加減速を行うクレーンの運転制御方法。
【請求項２】
クレーンの機上運転またはテレコンによる手動運転において、加減速時にＳ字型の速度パターンによってクレーン速度の加減速を行う請求項１に記載のクレーンの運転制御方法。
【請求項３】
荷振れ周期の整数倍の時間で加減速を行って振れ止めを行うクレーンの運転制御装置において、加減速時にＳ字型の速度パターンによってクレーン速度の加減速を行うクレーンの運転制御装置。
【請求項４】
クレーンの機上運転またはテレコンによる手動運転において、加減速時にＳ字型の速度パターンによってクレーン速度の加減速を行う請求項３に記載のクレーンの運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンの運転制御方法およびクレーンの運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にクレーンによる搬送では、荷を吊り上げ、横走行し、荷を下ろすまで時間を示すサイクルタイムを短縮し、極力荷役効率を上げることが望まれる。その際、クレーンの横走行終了時に荷の残留振れが生じると、安全上吊り荷を下ろすことができず、荷振れが許容範囲内に収まるまで待たねばならないといった問題がある。
【０００３】
このようなクレーン運転時の荷振れを防ぐために、例えば特許文献１では、吊り荷を搬送する際に、吊り荷の荷振れ周期時間の整数倍時間で加減速を行う速度パターンを使用することにより、荷振れを最小化する方法が提案されている。なお、図６は、その際の速度パターンを示したタイミングチャートであり、台形形状の速度パターンとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２５５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案された方法では、図６に示すように、クレーン速度の変わり目で加速度がステップ上に変化するため、クレーンの駆動車輪とレールとの間で、急激な速度変化によるスリップが生じる場合があった。このようなスリップが生じると、クレーンの吊り荷の位置決め精度（停止精度）と振れ止めの精度とが悪化する、加速度の急激な切り替えによってモータや減速機といった駆動系に負担がかかる、といった問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、クレーン運転の加減速時におけるスリップの発生を抑制し、クレーンの吊り荷の位置決め精度と振れ止めの精度とを向上させることができるクレーンの運転制御方法およびクレーンの運転制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るクレーンの運転制御方法は、荷振れ周期の整数倍の時間で加減速を行って振れ止めを行うクレーンの運転制御方法において、加減速時にＳ字型の速度パターンによってクレーン速度の加減速を行う。
【０００８】
また、本発明に係るクレーンの運転制御方法は、上記発明において、クレーンの機上運転またはテレコンによる手動運転において、加減速時にＳ字型の速度パターンによってクレーン速度の加減速を行う。
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るクレーンの運転制御装置は、荷振れ周期の整数倍の時間で加減速を行って振れ止めを行うクレーンの運転制御装置において、加減速時にＳ字型の速度パターンによってクレーン速度の加減速を行う。
【００１０】
また、本発明に係るクレーンの運転制御装置は、上記発明において、クレーンの機上運転またはテレコンによる手動運転において、加減速時にＳ字型の速度パターンによってクレーン速度の加減速を行う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吊り荷を搬送する際にＳ字型の速度パターンを用いることにより、加速度の変わり目でクレーン速度が滑らかに変化する。これにより、クレーンの駆動車輪とレールとの間におけるスリップの発生を抑制することができるため、クレーンの吊り荷の位置決め精度と振れ止めの精度とを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、クレーンによる吊り荷の搬送時において、当該吊り荷の動きを模式的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るクレーンの運転制御装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、クレーンによる搬送時に吊り荷が図１で示した動きをした場合において、従来技術に係るクレーンの運転制御方法における振れ止め制御の速度パターンを示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、クレーンによる搬送時に吊り荷が図１で示した動きをした場合において、本発明の実施形態に係るクレーンの運転制御方法における振れ止め制御の速度パターンを示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るクレーンの運転制御方法の実施例であり、実際にコイルを搬送した際のサイクルタイムを、従来技術と本発明とで比較した図である。
【図６】図６は、吊り荷の荷振れ周期時間の整数倍時間で加減速を行う速度パターンを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るクレーンの運転制御方法およびクレーンの運転制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１４】
（振れ止め制御の概要）
まず、クレーンによる吊り荷の搬送時における振れ止め制御の概要について、図１を参照しながら説明する。同図は、クレーンによる搬送時における吊り荷の動きを示している。吊り荷の搬送時において、吊り荷と、吊り具により形成される質点とを１点に近似し、支点から質点までの振り子長をＬとすると、吊り荷の荷振れ周期Ｔは、下記式（１）のように示すことができる。
【００１５】
【数１】
2020158218.tif 000003
【００１６】
そして、上記式（１）の荷振れ周期Ｔの整数倍の時間でクレーンの加減速を行うと、加減速の完了時点で吊り荷の振れ角がゼロとなる（特許文献１参照）。
【００１７】
（クレーンの運転制御装置）
続いて、本発明の実施形態に係るクレーンの運転制御装置（以下、「運転制御装置」という）の構成について、図２を参照しながら説明する。運転制御装置１は、図２に示すように、プロセス計算機１１と、クレーン制御装置１２と、から構成されている。なお、プロセス計算機１１およびクレーン制御装置１２は、一つのコンピュータによって構成してもよく、あるいは複数のコンピュータによって構成し、各コンピュータ間で情報の授受をさせるように構成してもよい。
【００１８】
プロセス計算機１１は、上位コンピュータであり、コイルの大きさやコイルの置き場等を含むコイル情報と、コイルをどの場所からどの場所まで運搬するのか等に関する運搬先情報と、をクレーン制御装置１２に出力する。
【００１９】
クレーン位置検出装置１５は、例えばレーザ距離計であり、クレーンの横行方向の位置および走行方向の位置を検出し、その検出値をクレーン制御装置１２に出力する。また、クレーン吊高さ検出装置１６は、例えばＰＬＧ（Pulse  Generator）であり、支点から質点までの振り子長Ｌ（図１参照）を検出し、その検出値をクレーン制御装置１２に出力する。
【００２０】
クレーン制御装置１２は、プロセス計算機１１から入力される情報（コイル情報、運搬先情報）と、クレーン位置検出装置１５およびクレーン吊高さ検出装置１６から入力される検出値と、に基づいて、荷振れを起こさないようなクレーンの加減速の速度パターンを演算する。そして、クレーン制御装置１２は、演算した速度パターンに基づく指令をインバータ１３に送り、クレーンのモータ１４を駆動させる。
【００２１】
クレーン制御装置１２は、具体的には、下記式（２）に示す加速期間のクレーン加速度α［ｍ／ｓ２］と、下記式（３）に示す減速期間のクレーン加速度β［ｍ／ｓ２］に基づいて、クレーンの加速度を演算する。
【００２２】
【数２】
2020158218.tif 000004
【００２３】
（クレーンの運転制御方法）
続いて、本発明の実施形態に係る運転制御装置１を用いたクレーンの運転制御方法について、図３および図４を参照しながら説明する。本実施形態に係るクレーンの運転制御方法では、前提として、上記式（１）に示した荷振れ周期Ｔの整数倍の時間でクレーンの加減速を行う振れ止め制御を実施する。これにより、上記式（２）に示すクレーン加速度αの加速期間と上記式（３）に示すクレーン加速度βの減速期間とが同じとなる。
【００２４】
また、従来のクレーンの運転制御方法では、例えば図３に示すように、クレーン速度の変わり目で加速度がステップ上に変化するような速度パターンによってクレーン速度の加減速を行っている。従って、加速度の変わり目におけるクレーン速度の変化が急峻であるため、クレーンの駆動車輪とレールとの間でスリップが生じる場合があった。このようなスリップが発生すると、クレーンの吊り荷の位置決め精度と振れ止めの精度が悪化するとともに、スリップが収まるまで待機する時間が必要となるため、クレーン運転時のサイクルタイムも長くなる。
【００２５】
一方、本実施形態に係るクレーンの運転制御方法では、図４に示すようなＳ字型の速度パターンによってクレーン速度の加減速を行う。このＳ字型の速度パターンでは、同図の破線丸で示すように、加速度の変わり目でクレーン速度が緩やかに変化するため、クレーンの駆動車輪とレールとの間でスリップが生じにくくなる。
【００２６】
以上説明したような本実施形態に係るクレーンの運転制御方法およびクレーンの運転制御装置によれば、吊り荷を搬送する際にＳ字型の速度パターンを用いることにより、加速度の変わり目でクレーン速度が滑らかに変化する。これにより、クレーンの駆動車輪とレールとの間におけるスリップの発生を抑制することができるため、クレーンの吊り荷の位置決め精度と振れ止めの精度とを向上させることができる。
【００２７】
また、スリップが発生しにくくなることにより、スリップ発生時の待機時間が不要または短縮されるため、クレーン運転時のサイクルタイムを短縮することができる。また、加速度の急激な切り替えが減少するため、モータ１４等の負担についても軽減される。
【００２８】
なお、本実施形態に係るクレーンの運転制御方法は、クレーンの自動運転の場合はもちろん、クレーンの機上運転またはテレコンによる手動運転においても適用可能である。
【実施例１】
【００２９】
本実施形態に係るクレーンの運転制御方法の実施例について、図５を参照しながら説明する。本実施例では、クレーン速度の変わり目で加速度がステップ上に変化する速度パターンを用いた従来例と、Ｓ字型の速度パターンを用いた本発明例とで実際のコイルの搬送を行い、搬送時のサイクルタイムとクレーンの停止精度について比較を行った。
【００３０】
本実施例におけるコイルの搬送は、（１）搬送台車からコイルを吊り上げ、西から東方向へ３０ｍ走行し、パレット台車への吊り下ろしを行う東方向への搬送と、それとは反対に、（２）パレット台車からコイルを吊り上げ、東から西方向へ３０ｍ走行し、搬送台車への吊り下ろしを行う西方向への搬送と、それぞれ交互に５回（合計１０回）実施した。
【００３１】
図５は、１０回の搬送のうちの１回分のデータを抜きだし、その速度パターンの形状を比較したものである。同図に示すように、本発明例では、吊り荷が振れている時間が短縮されたことにより、従来例と比較して速く搬送を開始および終了できていることが確認できる。また、吊り荷の搬送時のサイクルタイムは、従来例では１５４．０（ｓ）であったのに対して、本発明例では１４２．８（ｓ）であり、約１０％程度短縮していることが確認できた。
【００３２】
表１に、上記のような速度パターンで吊り荷の搬送を行った場合において、西から東方向へ走行して停止した場合の停止精度（目標偏差）と、東から西方向へ走行して停止した場合の停止精度（目標偏差）とを、従来技術と本発明とで比較した結果を示す。なお、表１では、西方向をマイナス、東方向をプラスとしている。また、停止精度の要求精度としては、コイル内径にクレーンのツメを差し込むことが可能な範囲である±３５ｍｍを基準とした。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１に示すように、本発明例では、従来例と比較して、停止精度が約１０ｍｍ程度向上することが確認できた。また、停止精度（目標偏差）のバラツキについても、従来と同等以上の結果となることが確認できた。
【００３５】
以上、本発明に係る本実施形態に係るクレーンの運転制御方法およびクレーンの運転制御装置について、発明を実施するための形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３６】
１  運転制御装置
１１  プロセス計算機
１２  クレーン制御装置
１３  インバータ
１４  モータ
１５  クレーン位置検出装置
１６  クレーン吊高さ検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020158218.tif 000008
【図４】
2020158218.tif 000009
【図５】
2020158218.tif 000010
【図６】
2020158218.tif 000011