(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻上げ、巻下げ可能なワイヤに支持させた上部リフタと、この上部リフタに水平面内で旋回可能に支持された下部リフタとを有する吊り荷把持部に把持させた吊り荷の旋回方法であって、
前記上部リフタと、吊り荷を把持した状態の下部リフタとの慣性モーメントを求めるとともに、
前記各慣性モーメントに基づいて前記ワイヤとワイヤを巻掛けた滑車とから構成される捩り振動系の旋回固有振動数とを求め、
予め与えられた前記吊り荷に関する旋回捩り振動の運動方程式に基づいて、前記旋回固有振動数と前記各慣性モーメントとにより、前記吊り荷を目標旋回位置に旋回させ、かつ目標旋回位置における吊り荷の旋回振動が零となる吊り荷の旋回速度パターンを求め、この求めた旋回速度パターンに従って前記吊り荷を旋回させることを特徴とする吊り荷旋回方法。
【請求項２】
前記吊り荷を旋回させる速度は、前記吊り荷の目標旋回位置近傍において、吊り荷の旋回位置、実際の旋回速度を求めて吊り荷の旋回振動が零となるようにフィードバック制御をすることを特徴とする請求項１に記載の吊り荷旋回方法。
【請求項３】
巻上げ機により巻上げ、巻き下げされるワイヤに設けた吊り荷把持部が把持した吊り荷を水平面内で旋回させる旋回駆動手段と、
入力されたまたは検出された前記吊り荷把持部と前記吊り荷との重量と、予め与えられた吊り荷把持部と吊り荷との形状情報とに基づいて、これらの慣性モーメントを求めるモーメント演算部と、
前記巻上げ機が繰り出した前記ワイヤの長さを検出するワイヤ長センサと、
このワイヤ長センサが検出した前記ワイヤの繰り出し長さと前記モーメント演算部が求めた慣性モーメントとに基づいて、前記ワイヤとワイヤを巻き掛けた滑車とから構成される捩り振動系の旋回固有振動数を求める旋回固有振動数演算部と、
予め与えられた前記吊り荷の旋回捩り振動の運動方程式に基づいて、前記旋回固有振動数演算部の求めた前記旋回固有振動数と前記モーメント演算部が求めた慣性モーメントとにより、前記吊り荷を目標旋回位置に最短時間で旋回させ、かつ目標旋回位置において前記吊り荷の旋回振動が零となる吊り荷の旋回速度パターンを求める旋回速度パターン演算部と、
この旋回速度パターン演算部が求めた旋回速度パターンに応じて前記旋回駆動手段の出力を制御する旋回速度制御部と、
を有することを特徴とする吊り荷旋回装置。
【請求項４】
前記吊り荷把持部は前記吊り荷の旋回位置と旋回角速度を検出する旋回位置センサと旋回速度センサとを有し、前記旋回駆動手段は旋回駆動手段の出力を検出する出力センサを有し、前記旋回速度制御部は、前記旋回位置センサの出力信号に基づいて前記吊り荷が前記目標旋回位置近傍に旋回したことを検知し、前記旋回位置センサと前記旋回速度センサと前記出力センサとの検出信号を取り込んで、前記吊り荷の旋回振動が零となるように前記旋回駆動手段の出力をフィードバック制御することを特徴とする請求項３に記載の吊り荷旋回振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤによって吊り上げた吊り荷を旋回させる吊り荷旋回方法に係り、特にクレーン等の巻上げ装置によって吊り上げた荷物を水平面ないで旋回させるのに好適な吊りに旋回方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鋼所や製鉄所においては、圧延した薄板鋼材を最終工程において巻き取ってコイルにしている。このスティールコイルは、大きな重量を有するため、移送する場合、巻上げ装置である天井クレーンに取り付けたコイルリフタと称する装置を使用している。そして、コイルリフタは、スティールコイルを次工程に搬送したり、出荷をする際に、コイルの向きを変える必要があるところから、コイルを水平面内で旋回できるようになっている。図５は、コイルリフタを備えた巻上げ装置の概略を示す説明図である。
【０００３】
図５において、巻上げ装置１０は、工場などの天井近くを走行する天井クレーンを構成しているトロリ１２と、吊り荷把持部であるコイルリフタ１４とを有している。そして、トロリ１２には、巻上げ機１５が設置してある。巻上げ機１５は、ワイヤ１６を巻回した巻胴１８と、巻胴１８を回転させてワイヤ１６を巻上げまたは巻下げる巻上げモータ２０とからなっている。また、トロリ１２には、複数の滑車２２が回転自在に設けてあって、これらの滑車２２に、一端が巻胴１８に固定され、他端がトロリ１２に固定されたワイヤ１６が巻き掛けしてある。
【０００４】
コイルリフタ１４は、上部リフタ２４と下部リフタ２６とからなっている。上部リフタ２４は、ビーム３０の上部に回転自在に取り付けた一対の動滑車２８と、ビーム３０の下部に固定したフック３２とを有し、一対の動滑車２８にワイヤ１６が巻き掛けられ、動滑車２８を介してワイヤ１６に支持されている。そして、フック３２は、下部リフタ２６を掛止している。
【０００５】
下部リフタ２６は、上部リフタ２４のフック３２に掛止させた吊具３４を有していて、この吊具３４の下部に回転軸３６の上端部が回転自在に連結してある。そして、回転軸３６は、軸方向の中間部に旋回歯車３８が取り付けてあるとともに、下端部に吊りビーム４０が固定してある。また、吊具３４の側部には、ブラケット４２を介して旋回駆動手段である旋回モータ４４が取り付けてある。この旋回モータ４４の駆動軸には、旋回歯車３８と噛み合っているピニオン４６が固定してあって、旋回モータ４４を駆動することにより、ピニオン４６、歯車３８を介して吊りビーム４０を回転軸３６と一体に水平面内で回転できるようにしてある。そして、吊りビーム４０の長手方向両側下部には、吊りビーム４０の長手方向に移動可能な一対の腕部４８が設けてあり、これらの腕部４８の対向面側下部に把持爪５０が設けてある。この把持爪５０は、吊り荷であるスティールコイル５２の中心孔５４に挿入可能に形成してあって、把持爪５０を中心孔５４に挿入することにより、スティールコイル５２を把持できるようになっている。
【０００６】
このように構成してある巻上げ装置１０は、スティールコイル５２を出荷等のためにトラック５４などに搬送する場合、旋回モータ４４を駆動して図６に示したように、スティールコイル５２を９０度旋回させてその向きを変えるようにしている。そして、従来は、スティールコイル５２を旋回させる場合、図７の符号ａに示したよに、例えばスティールコイル５２、すなわち吊りビーム４０が２ｒｐｍの回転速度で旋回するように旋回モータ４４を一定の出力をもって駆動し、吊りビーム４０の入力回転角（リフタ入力回転角）が同図の曲線ｂのように、旋回開始から時間とともに直線的に増加するようにし、吊りビーム４０が目標の旋回角度（目標旋回位置）となる直前で旋回モータ４４の駆動を停止して、リフタ入力回転角が目標旋回角（目標旋回位置）である９０度となるように制御している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、巻上げ装置１０は、大きな重量を有するスティールコイル５２を長いワイヤ１６により吊って移送するため、リフタ入力回転角が９０度となるように旋回モータ４４を制御しても、スティールコイル５２を把持した下部リフタ２６が目標旋回位置ですぐに停止せずに揺れてしまう。すなわち、旋回モータ４４を駆動して重いスティールコイル５２を把持した吊りビーム４０を旋回させたときの上部リフタ２４を構成しているフック３２と吊りビーム４０との挙動をシミュレーションすると、フック３２は、図７の曲線ｃに示したように、ワイヤ１６が旋回の開始時にその反力によりスティールコイル５２の旋回方向と逆方向に捩れ、その後吊りビーム４０の旋回方向に捩れることにより、捩れ振動をする。このため、吊りビーム４０の実際の回転角（リフタ回転角）は、曲線ｄのようにリフタ入力角に対して遅れたり進んだりして振動し、旋回モータ４４の駆動を停止してもワイヤ１６の捩り振動によって旋回振れが継続する。この旋回振れは、スティールコイル５２の重量が大く、ワイヤ１６が長いために容易に減衰せず、スティールコイル５２を所定位置に吊り下ろすのを困難にするばかりでなく、コイルリフタ１４の把持を解除した把持爪５０が吊り下ろしたスティールコイル５２と干渉したり、コイルリフタ１４を把持位置に移動させたときに、次に把持するスティールコイル５２と干渉し、スティールコイル５２を傷つけてしまう。このため、巻上げ装置１０を自動運転することが困難で、効率的な自動運転の障害となっていた。
【０００８】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、旋回させた際の吊り荷の捩り振動を防止することができる吊り荷旋回方法および装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る吊り荷旋回方法は、巻上げ、巻下げ可能なワイヤに支持させた上部リフタと、この上部リフタに水平面内で旋回可能に支持された下部リフタとを有する吊り荷把持部に把持させた吊り荷の旋回方法であって、前記上部リフタと、吊り荷を把持した状態の下部リフタとの慣性モーメントを求めるとともに、前記各慣性モーメントに基づいて前記ワイヤとワイヤを巻掛けた滑車とから構成される捩り振動系の旋回固有振動数とを求め、予め与えられた前記吊り荷に関する旋回捩り振動の運動方程式に基づいて、前記旋回固有振動数と前記各慣性モーメントとにより、前記吊り荷を目標旋回位置に旋回させ、かつ目標旋回位置における吊り荷の旋回振動が零となる吊り荷の旋回速度パターンを求め、この求めた旋回速度パターンに従って前記吊り荷を旋回させる構成となっている。吊り荷を旋回させる速度は、吊り荷の目標旋回位置近傍において、吊り荷の旋回位置、実際の旋回速度を求め、吊り荷の旋回振動が零となるようにフィードバック制御をすることが望ましい。
【００１０】
そして、本発明に係る吊り荷旋回装置は、巻上げ機により巻上げ、巻き下げされるワイヤに設けた吊り荷把持部が把持した吊り荷を水平面内で旋回させる旋回駆動手段と、入力されたまたは検出された前記吊り荷把持部と前記吊り荷との重量と、予め与えられた吊り荷把持部と吊り荷との形状情報とに基づいて、これらの慣性モーメントを求めるモーメント演算部と、前記巻上げ機が繰り出した前記ワイヤの長さを検出するワイヤ長センサと、このワイヤ長センサが検出した前記ワイヤの繰り出し長さと前記モーメント演算部が求めた慣性モーメントとに基づいて、前記ワイヤとワイヤを巻き掛けた滑車とから構成される捩り振動系の旋回固有振動数を求める旋回固有振動数演算部と、予め与えられた前記吊り荷の旋回捩り振動の運動方程式に基づいて、前記旋回固有振動数演算部の求めた前記旋回固有振動数と前記モーメント演算部が求めた慣性モーメントとにより、前記吊り荷を目標旋回位置に最短時間で旋回させ、かつ目標旋回位置において前記吊り荷の旋回振動が零となる吊り荷の旋回速度パターンを求める旋回速度パターン演算部と、この旋回速度パターン演算部が求めた旋回速度パターンに応じて前記旋回駆動手段の出力を制御する旋回速度制御部と、を有する構成となっている。吊り荷把持部には吊り荷の旋回位置と旋回角速度を検出する旋回位置センサと旋回速度センサとを設け、旋回駆動手段には旋回駆動手段の出力を検出する出力センサを設けるとともに、旋回速度制御部は、旋回位置センサの出力信号に基づいて吊り荷が目標旋回位置近傍に旋回したことを検知し、旋回位置センサと旋回速度センサと出力センサとの検出信号を取り込んで、吊り荷の旋回振動が零となるように旋回駆動手段の出力をフィードバック制御するように構成する。
【００１１】
【作用】
上記のごとく構成した本発明は、旋回固有振動数演算部がワイヤ長センサの検出した繰り出しワイヤ長と予め与えられたワイヤの弾性定数等から、ワイヤとワイヤを巻き掛けした滑車とから構成される捩り振動系の捩り剛さを求めるとともに、モーメント演算部が求めた吊り荷把持部と吊り荷との慣性モーメントと捩り振動系の捩り剛さとから捩り振動系の旋回固有振動数を演算する。そして、旋回速度パターン演算部は、予め与えられている吊り荷の捩り振動に関する運動方程式に基づいて、旋回固有振動数演算部が求めた捩り振動系の旋回固有振動数と、モーメント演算部が求めた吊り荷把持部、吊り荷の慣性モーメントとを用いて、吊り荷を所定旋回位置まで最短時間で旋回させ、かつ旋回目標位置で吊り荷の旋回振動が零となるような吊り荷の旋回速度パターン、すなわち時々刻々の旋回速度（旋回速度の時刻歴）を演算する。また、旋回速度制御部は、旋回速度パターン演算部が求めた吊り荷の時々刻々の旋回速度が実現するように旋回駆動手段の出力を制御する。
【００１２】
これにより、吊り荷を旋回振動させることなく目標旋回位置に容易に旋回させることができ、吊り荷の吊り上げ、吊り下ろし時に、吊り荷と吊り荷把持部との干渉が避けられ、巻上げ装置の自動運転を実現することができる。特に、吊り荷が目標旋回位置近傍まで旋回したときに、吊り荷の捩り振動が零となるように旋回駆動手段の出力をフィードバック制御すると、吊り荷の残留旋回振れをより確実に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る吊り荷旋回方法および装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。なお、前記従来技術において説明した部分に対応する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態に係る吊り荷旋回装置のブロック図である。図２において、巻上げ装置１０を構成しているトロリ１２に設けた本図に図示しない巻上げ機１５の巻胴１８には、荷重センサ６０とロータリエンコーダ等からなるワイヤ長センサ６２とが設けてあって、ワイヤ１６に吊ったコイルリフタ１４と吊り荷であるスティールコイル５２との重量を検出できるようになっているとともに、ワイヤ１６の繰り出し長さを検出できるようになっている。そして、荷重センサ６０とワイヤ長センサ６２との検出信号は、コンピュータによって構成した詳細を後述する旋回制御装置６４に入力するようにしてある。
【００１５】
一方、コイルリフタ１４に設けた旋回モータ４４には、このモータ４４の出力（回転速度）を検出するためのモータ速度センサ６６が取り付けてあり、この速度センサ６６の検出したモータ回転速度が旋回制御装置６４に入力するようになっている。また、下部リフタ２６の吊りビーム４０には、ジャイロ６７が取り付けてある。このジャイロ６７は、吊りビーム４０、すなわちスティールコイル５２の旋回位置と旋回速度とを検出する旋回位置センサ、旋回速度センサとしての役割をなし、検出信号を旋回制御装置６４に入力するようにしてある。さらに、旋回制御装置６４には、上部リフタ２４に設けたリミットスイッチ６９の作動信号が入力するようになっている。
【００１６】
このリミットスイッチ６９は、下部リフタ２６をフィードフォーワード制御で旋回させる場合に使用するもので、目標旋回位置の直前、例えばスティールコイル５２を９０度旋回させる場合、旋回開始位置から８８度ないし８９．５度の位置に設置してある。そして、旋回制御装置６４は、旋回モータ４４をフィードフォーワード制御している場合にリミットスイッチ６９の作動信号が入力すると、下部リフタ２６が目標旋回位置に停止するように、旋回モータ４４の回転速度（出力）を予め与えられている制御パターンに従って減速制御する。さらに、上部リフタ２４には、旋回検出手段であるジャイロ６８が設けてあって、上部リフタ２４の旋回振動や旋回速度（回転速度）を検出して旋回制御装置に入力するようにしてある。
【００１７】
旋回制御装置６４は、操作室などに設置した自動運転ホストコンピュータ７０から運転指令信号を受けるようになっていて、運転指令を受けると後述する旋回速度パターンを演算し、この速度パターンに基づいたモータ速度信号をモータ駆動回路７２に出力するようになっている。そして、モータ駆動回路７２は、電源７４が接続してあって、旋回制御装置６４の出力したモータ速度信号に応じた電力を旋回モータ４４に供給し、旋回モータ４４を回転駆動する。
【００１８】
旋回制御装置６４は、図１に示したように、慣性モーメント演算部（モーメント演算部）７６、旋回固有振動数演算部７８、旋回速度パターン演算部８２、旋回速度制御部であるモータ速度信号出力部８４を有している。慣性モーメント演算部７６は、荷重センサ６０の検出荷重と予め与えられているコイルリフタ１４とスティールコイル５２との形状情報とに基づいて、コイルリフタ１４とスティールコイル５２との慣性モーメントを算出する。
【００１９】
また、旋回固有振動数演算部７８は、捩り剛さ演算部７９と固有振動数演算部８０とから構成してあって、捩り剛さ演算部７９がワイヤ長センサ６２の検出した巻上げ機１５の繰り出したワイヤ長と、予め与えられているワイヤ１６の弾性定数等とから、ワイヤ１６とワイヤ１６を巻き掛けした滑車２２、動滑車２８とから構成される捩り振動系の捩り剛さを求めるようになっている。そして、固有振動数演算部８０は、慣性モーメント演算部７６と捩り剛さ演算部７９との出力信号が入力するようになっており、これらの演算部７６、７９が求めた慣性モーメントと捩り剛さとから、上記した捩り振動系の旋回固有振動数を算出する。
【００２０】
旋回固有振動数演算部７８と慣性モーメント演算部との出力信号が入力する旋回速度パターン演算部８２は、内部メモリに予め与えられたスティールコイル５２の旋回捩り振動の運動方程式が格納してあり、この運動方程式に基づいて、入力する慣性モーメントと捩り振動系の旋回固有振動数とを用いてスティールコイル５２を最短時間で目標旋回角まで旋回させ、かつ目標旋回位置においてスティールコイル５２の旋回振動が零となる旋回速度の時刻歴（旋回速度パターン）を演算する。また、モータ速度信号出力部８４は、旋回速度パターン演算部８２が求めた旋回速度パターンを受け、その速度パターンに一致するように旋回モータ４４の速度指令信号をモータ駆動回路７２に出力する。さらに、モータ速度信号出力部８４は、ジャイロ６７の出力する旋回位置信号（旋回角度信号）からスティールコイル５２が目標旋回位置の近くまで、例えば目標旋回角の１度手前まで旋回すると、スティールコイル５２が目標旋回位置に旋回振れ（旋回振動）することなく停止するように、モータ速度センサ６６とジィロ６８との検出信号を読み込んでモータ出力（モータ回転速度）のフィードバック制御を行う。
【００２１】
上記のごとく構成した実施の形態の作用は、次の通りである。
まず、旋回制御装置６４は、自動運転ホストコンピュータ７０から運転指令信号を受け取ると、図３のステップ９０に示したように、慣性モーメント演算部７６が荷重センサ６０の検出した重量、すなわちコイルリフタ１４とスティールコイル５２との重量を読み込み、旋回固有振動数演算部７８を構成している捩り剛さ演算部７９がワイヤ長センサ６２の出力する巻上げ機１５から繰り出されたワイヤ１６の長さを読み込む。そして、慣性モーメント演算部７６は、ホストコンピュータ７０から予め与えられているコイルリフタ１４とスティールコイル５２との形状情報と読み込んだ荷重とに基づいて、吊具３４、旋回モータ４４を含む上部リフタ２４の慣性モーメントＩ１  と、スティールコイル５２を把持した状態の下部リフタ２６の旋回する部分の慣性モーメントＩ２  とを演算する。
【００２２】
なお、慣性モーメント演算部７６に与える荷重は、スティールコイル５２などの場合、板厚と巻取り長さとによってほぼ一定であるため、ホストコンピュータ７０から与えてもよい。そして、上部リフタ２４の慣性モーメントＩ１  は、その荷重と形状が一定であるため、予め求めて定数として与えてもよい。
【００２３】
一方、捩り剛さ演算部７９は、ワイヤ１６の弾性係数や断面係数等とワイヤ１６の繰出し長さから、ワイヤ１６と滑車２２、２８とから構成される捩り振動系の捩り剛さｋを求める。この求めた捩り剛さｋは、慣性モーメント演算部７６の求めた慣性モーメントＩ１  、Ｉ２  とともに固有振動数演算部８０に入力される。そして、固有振動数演算部８０は、上記捩り振動系の捩り振動の固有振動数ω０  を次式により求める（ステップ９２）。
【数１】
ω０  ＝｛ｋ／（Ｉ１  ＋Ｉ２  ）｝１／２
【００２４】
その後、旋回制御装置６４は、旋回速度パターン演算部８２がステップ９４に示したように、予め与えられているスティールコイル５２の旋回捩り振動の運動方程式に基づいて、捩り剛さｋと慣性モーメントＩ１  、Ｉ２  とを用いてスティールコイル５２（吊りビーム４０）を旋回させる旋回速度の時刻歴（旋回速度パターン）を演算する。この旋回速度パターンを求めるための運動方程式は、次の数２式、数３式によって表される。
【数２】
（ｄ２  θ１  ／ｄｔ２  ）＋ω０２θ１  ＝−μ（ｄωＲ  ／ｄｔ）
【数３】
ｄ２  θＲ  ／ｄｔ２  ＝ｄωＲ  ／ｄｔ
【００２５】
ただし、ここにθ１  は上部リフタ２４の旋回する回転角度（以下同じ）であり、ｄ２  θ１  ／ｄｔ２  はその角加速度、ｄωＲ  ／ｄｔは下部リフタ２６の上部リフタ２４に対する相対角加速度であって、上部リフタ２４の角加速度をｄω１  ／ｄｔ＝ｄ２  θ１  ／ｄｔ２  、下部リフタ２６の角加速度をｄω２  ／ｄｔ＝ｄ２  θ２  ／ｄｔ２  とすると、
【数４】
0003618179.tif 000002
である。
【００２６】
また、μは、
【数５】
μ＝Ｉ１  ／（Ｉ１  ＋Ｉ２  ）
である。さらに、θＲ  は下部リフタ２６の上部リフタ２４に対する相対旋回角度θ２  −θ１  である。なお、数３式のｄωＲ  ／ｄｔは、上部リフタ２４に設けたジャイロ６８と下部リフタ２６のジャイロ６７との出力信号から求めるようになっている。そして、上記の運動方程式を状態空間で書き直すと、
【数６】
ｄｘ／ｄｔ＝Ａｘ＋Ｂｕ
となる。
【００２７】
ただし、ここにｘは状態変数ベクトルであって、
【数７】
ｘ＝｛ｘ１    ｘ２    ｘ３    ｘ４  ｝
また、
【数８】
ｘ１  ＝θＲ  ，ｘ２  ＝ｄθＲ  ／ｄｔ，ｘ３  ＝θ１  ，ｘ４  ＝ｄθ１  ／ｄｔ
であり、Ａはシステム行列、Ｂは制御行列を表し、ｕは制御入力でｕ＝ｄωＲ  ／ｄｔである。
【００２８】
旋回速度パターン演算部８２は、上記の数２式および数３式を用い、初期状態として上部リフタ２４の旋回角（振れ角）θ１  、旋回角速度（振れ角速度）ｄθ１  ／ｄｔが零であるとして、目標旋回位置（目標旋回角度）まで最短時間で吊りビーム４０（スティールコイル５２）を旋回させ、かつ目標旋回位置において吊りビーム４０の旋回振動が零となるような旋回速度パターン（旋回速度時刻歴）を計算する。そして、モータ速度信号出力部８４は、吊りビーム４０の旋回速度が旋回速度パターン演算部８２の求めた旋回速度パターンとなるようにモータ駆動回路７２にモータ速度制御信号を出力し、トロリ１２の横行運転中に旋回モータ４４を駆動して吊りビーム４０を旋回させる（ステップ９６）。
【００２９】
上記の条件を満たすモータ旋回速度（モータ出力）は、種々考えられ、一例として次の数９式、数１０式を解くことにより求められる。
【数９】
Ｔ＝ζ２＋２ζη−η２＋４（ｋ−１）π（ζ＋η）＋４（ｋ−１）２π２
【数１０】
（２−ｓｉｎζ）／ｓｉｎζ＝（１／ｃｏｓη  ・ｓｉｎζ）−ｔａｎη
ただし、ζ、ηは、無次元切替時間であってζ＝ω０  ｔ１  、η＝ω０  ｔ２  であっる。そして、旋回モータ４４の回転速度（吊りビーム４０の入力旋回速度）のシミュレーション結果の一例を図４の曲線ｅに示した。
【００３０】
このシミュレーションにおいてはｔ１  が約３．４秒、ｔ２  が約１．５秒であって、吊りビーム４０の入力旋回速度は、約３．４秒間で零から約２．８ｒｐｍまで直線的に増加させ、その後、約１．５程度で２ｒｐｍまで減速したのち、約１．５秒程度で再び約２．８ｒｐｍまで増速し、その後、約３．４秒かけて零になるまで直線的に減速している。これにより、スティールコイル５２を把持した吊りビーム４０の入力旋回角（リフタ入力回転角）は図４の曲線ｆのようになり、フック３２（上部リフタ２４）の旋回角（回転角）θ１  は曲線ｇのようになり、また吊りビーム４０の旋回角（リフタ回転角）θ２  は曲線ｈのように変化する。
【００３１】
モータ速度信号出力部８４は、所定の周期（例えば１ｍｓｅｃ）でジャイロ６７の出力する吊りビーム４０の旋回位置と旋回速度とを読み込むとともに、旋回モータ４４に設けたモータ速度センサ６６の検出したモータ回転速度を読み込む（ステップ９８）。そして、モータ速度信号出力部８４は、ジャイロ６７の出力した旋回位置信号によって吊りビーム４０が旋回目標位置の近傍まで旋回したことを検知すると、ジャイロ６７の旋回位置信号と旋回角速度信号とから吊りビーム４０（スティールコイル５２）の旋回捩り振動を求め、その旋回捩り振動が零となるように、モータ速度センサ６６の検出信号を取り込んで旋回モータ４４の回転速度（出力）をフィードバック制御する（ステップ１００）。次に、モータ出力信号出力部８４は、吊りビーム４０が目標旋回位置に到達したか否かを判断し（ステップ１０２）、目標旋回位置に達していない場合はステップ９８〜１０２の処理を続行し、目標到達位置に達したときには吊りビーム４０の旋回制御を終了する。
【００３２】
上記した旋回速度のフィードバック制御は、測定される状態ｘを測定し、比例制御の状態フィードバックを実施することにより行うことができる。すなわち、
【数１１】
ｕ＝ｄωＲ  ／ｄｔ＝ｋｘ
である。そして、定数ｋは、最適レギュレータ、ファジー制御などの現代制御理論によって求めることができる。
【００３３】
これにより、吊りビーム４０、すなわちスティールコイル５２を図４の曲線ｈに示したように、残留旋回振動することなく目標旋回位置に停止させることができる。従って、従来のようにスティールコイル５２を旋回させた際に、コイルリフタ１４が旋回振動をして吊り下ろしたまたは吊り上げようとするスティールコイル５２と干渉するようなことがなく、巻上げ装置１０の自動運転を行うことが可能となり、スティールコイル５２の搬送等を迅速に行うことができる。
【００３４】
なお、前記実施の形態においては、スティールコイル５２の旋回位置、旋回速度をジャイロ６７によって検出する場合を説明したが、これに限定されず、旋回位置と旋回速度とを異なったセンサによって検出してもよい。また、前記の実施形態においては、吊り荷がスティールコイル５２である場合について説明したが、吊り荷は車両や建設資材等であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、吊り荷把持部と吊り荷との慣性モーメントと、ワイヤとワイヤを巻き掛けした滑車とから構成される捩り振動系の旋回固有振動数を演算とを求め、旋回速度パターン演算部が予め与えられている吊り荷の捩り振動に関する運動方程式に基づいて、捩り振動系の旋回固有振動数と、吊り荷把持部と吊り荷との慣性モーメントとを用いて、吊り荷を所定旋回位置まで最短時間で旋回させ、かつ旋回目標位置で吊り荷の旋回振動が零となるような吊り荷の旋回速度パターンを求め、その旋回速度パターンに従って吊りにを旋回させるようにしているため、吊り荷を旋回振動させることなく目標旋回位置に容易に旋回させることができ、吊り荷の吊り上げ、吊り下ろし時に、吊り荷と吊り荷把持部との干渉が避けられ、巻上げ装置の自動運転を実現することができる。しかも、吊り荷が目標旋回位置近傍まで旋回したときに、吊り荷の捩り振動が零となるように旋回駆動手段の出力をフィードバック制御しているため、吊り荷の旋回振れをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る吊り荷旋回装置の旋回制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る吊り荷旋回装置のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る吊り荷旋回方法のフローチャートである。
【図４】実施の形態に係る旋回方法による吊り荷の旋回状態のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】コイルリフタを備えた巻上げ装置の概略説明図でる。
【図６】コイルリフタによりスティールコイルを９０度旋回させる状態を示す斜視図である。
【図７】従来の吊り荷旋回方法による吊り荷の旋回状態のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
１０          巻上げ装置
１２          トロリ
１４          吊り荷把持部（コイルリフタ）
１５          巻上げ機
１６          ワイヤ
２２          滑車
２４          上部リフタ
２６          下部リフタ
２８          動滑車
４０          吊りビーム
４４          旋回駆動手段（旋回モータ）
５２          吊り荷（スティールコイル）
６０          荷重センサ
６２          ワイヤ長センサ
６４          旋回制御装置
６６          出力センサ（モータ速度センサ）
６７          旋回位置センサ、旋回速度センサ（ジャイロ）
６８          ジャイロ
６９          リミットスイッチ
７６          モーメント演算部（慣性モーメント演算部）
７８          旋回固有振動数演算部
７９          捩り剛さ演算部
８０          固有振動数演算部
８２          旋回速度パターン演算部
８４          旋回速度制御部（モータ速度信号出力部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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