(57)【要約】【課題】モータやインバータを故障させることなく、減速時に広い範囲で減速度を連続的に変更できる装置とすることにより容易に位置決めと振れ止めを同時に実現できる運転を可能とするクレーンの動作制御装置を提供する。【解決手段】演算制御装置３からの方向・速度制御信号に基づいてインバータ４が回転数信号を出力し、回転数信号により駆動モータ５を回転させてクレーン動作させるクレーンにおいて、演算制御装置３に対し、手動操作で方向・速度指令を与える手動レバー１と、足踏み操作で減速指令を与える足踏みペダル２を備えており、演算制御装置３は、手動レバー１からの方向・速度指令に基づき通常運転を行い、足踏みペダル２の足踏み操作があったとき強制減速運転を行うものであり、強制減速運転は強制減速信号を出すと共に、足踏み操作量に比例した減速度信号をインバータ４へ送る。【選択図】図１
2006240810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算制御装置からの方向・速度制御信号に基づいて回転数制御器が回転数信号を出力し、該回転数信号により駆動モータを回転させてクレーン動作させるクレーンにおいて、
前記演算制御装置に対し、手動操作で方向・速度指令を与える主操作手段と、足踏み操作で減速指令を与える副操作手段を備えており、
前記演算制御装置は、前記主操作手段からの方向・速度指令に基づき通常運転を行い、前記副操作手段の足踏み操作があったとき強制減速運転を行うものであり、該強制減速運転をするときは強制減速信号を出すと共に、足踏み操作量に比例した減速度信号を前記回転数制御器へ送る
ことを特徴とするクレーンの動作制御装置。
【請求項２】
前記演算制御装置は、通常運転のための速度設定値演算器および加減速演算器と、強制減速運転のための強制減速指令器および減速度演算器とを備えており、
前記副操作手段の発する強制減速指令を、前記強制減速指令器から強制減速命令に基づいて前記速度設定値演算器が０速度信号を前記加減速演算器に出力し、
かつ前記減速度演算器からの減速度命令に基づいて前記加減速演算器が減速度信号を前記回転数制御器に出力することにより実行する
ことを特徴とする請求項１記載のクレーンの動作制御装置。
【請求項３】
前記減速度演算器の発する減速度命令の変化量ｄは、下記式（１）で求められる
ｄ＝{（ｐ−Ｐ１）／（Ｐ２−Ｐ１）}×（Ｄ２−Ｄ１）＋Ｄ１  ・・・式（１）
副操作手段の踏込み操作量                            ：ｐ
強制減速制御開始の踏込み操作量                      ：Ｐ１
副操作手段の最大操作量                              ：Ｐ２
最長減速時間のときの１スキャン当りの速度命令変化量  ：Ｄ１
最短減速時間のときの１スキャン当りの速度命令変化量  ：Ｄ２
ことを特徴とする請求項１記載のクレーンの動作制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンの動作制御装置に関する。さらに詳しくは、インバータ等の回転数制御器によって駆動モータを回転させてクレーンの走行・旋回等の動作をさせる動作制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転数制御器の一例であるインバータを用いた走行装置では、インバータでモータに速度信号を出し、指示された速度に向かって加減速を行っていた。この場合、速度信号値が変化した場合は一定の加減速度で現在速度から新しい指令速度に向かって加減速を行う。そのため、所定の停止位置でクレーンの走行を停止させる場合は、運転者の指令タイミングを相当正確に行わないと停止位置がズレてしまうことになる。
ところで、旋回が可能なクレーンにおいて、吊り荷を旋回させた後、吊り荷を所定位置にピタリと着地させるのは、走行以上に困難な技が要求される。なぜなら、旋回クレーンの旋回動作は吊り荷の移動速度が速く、吊り荷の振れを止めるのが難しいからである。
つまり、旋回減速度が一定の場合に、停止後に荷振れが無いようにするためには、減速開始タイミングは非常に狭い時間帯のなかで選択しなければならず、このため、位置決めと振れ止めを同時に実現するのは熟練した高度な運転が必要とされる。
【０００３】
そこで、上記のインバータ制御に加えて、機械式ブレーキを併用した装置が開発され、そのような従来例として、つぎがある。
・従来例１（特許文献１）
インバータで駆動する誘導電動機に加え、運転者が任意に操作できる機械式ブレーキを具備しており、機械式ブレーキを使用し減速する場合において、インバータの出力周波数を走行速度に同期させ、機械式ブレーキの制動と電動機の駆動トルクの干渉を排除し制動、停止させる。
・従来例２（特許文献２）
クレーン走行用モートルの出力に機械的な制御力を付与するブレーキを備え、加減速演算器から出力された速度指令に基づくインバータの制御によって、クレーン走行用モートルを速度制御するクレーン走行装置において、加減速演算器に速度検出手段にて検出された速度に基づく値が入力される構成として、クレーン走行用モートルの惰走運転時、インバータとクレーン走行用モートルを電気的に接続した状態でブレーキを作動させ、クレーン走行用モートルを減速し、クレーン走行用モートルの再加速または逆転動作時には、速度検出手段によって検出されたクレーン走行用モートルの回転数に基づく速度の値をクレーン走行用速度指令として設定し、加減速演算器から出力された速度指令に基づいてインバータを制御する。
・従来例３（特許文献３）
オペレータの意志通りに急加速、逆転でき応答性を高めるために、速度検出手段を設け、インバータは、速度センサー付きベクトル制御、センサーレスベクトク制御、速度推定演算による速度検出手段を設けた制御とする。コースチング時には、パワーオン状態でモートルの最大トルクを制限してブレーキを掛け、コースチング動作後、再加速または逆転時は目標の速度指令に設定した後、変更可能なトルク制限により運転する。
【０００４】
上記従来例１〜３は、いずれも機械式ブレーキを用いるものであるが、機械式ブレーキとインバータとのマッチングが困難であり、干渉回避のため複雑な制御を用いる等の工夫をしているが、それでもモータやインバータの故障の原因となっていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−６１７６９号
【特許文献２】特許第３３６２８３０号号
【特許文献３】特開平１１−２６８８８５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、モータやインバータを故障させることなく、減速時に広い範囲で減速度を連続的に変更でき、容易に位置決めと振れ止めを正確に実現できるクレーンの動作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】
第１発明のクレーンの動作制御装置は、演算制御装置からの方向・速度制御信号に基づいて回転数制御器が回転数信号を出力し、該回転数信号により駆動モータを回転させてクレーン動作させるクレーンにおいて、前記演算制御装置に対し、手動操作で方向・速度指令を与える主操作手段と、足踏み操作で減速指令を与える副操作手段を備えており、前記演算制御装置は、前記主操作手段からの方向・速度指令に基づき通常運転を行い、前記副操作手段の足踏み操作があったとき強制減速運転を行うものであり、該強制減速運転をするときは強制減速信号を出すと共に、足踏み操作量に比例した減速度信号を前記回転数制御器へ送ることを特徴とする。
第２発明のクレーンの動作制御装置は、第１発明において、前記演算制御装置は、通常運転のための速度設定値演算器および加減速演算器と、強制減速運転のための強制減速指令器および減速度演算器とを備えており、前記副操作手段の発する強制減速指令を、前記強制減速指令器から強制減速命令に基づいて前記速度設定値演算器が０速度信号を前記加減速演算器に出力し、かつ前記減速度演算器からの減速度命令に基づいて前記加減速演算器が減速度信号を前記回転数制御器に出力することにより実行することを特徴とする。
第３発明のクレーンの動作制御装置は、第１発明において、前記減速度演算器の発する減速度命令の変化量ｄは、下記式（１）で求められることを特徴とする。
ｄ＝{（ｐ−Ｐ１）／（Ｐ２−Ｐ１）}×（Ｄ２−Ｄ１）＋Ｄ１  ・・・式（１）
副操作手段の踏込み操作量                            ：ｐ
強制減速制御開始の踏込み操作量                      ：Ｐ１
副操作手段の最大操作量                              ：Ｐ２
最長減速時間のときの１スキャン当りの速度命令変化量  ：Ｄ１
最短減速時間のときの１スキャン当りの速度命令変化量  ：Ｄ２
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、副操作手段の足踏み操作があったときは、通常運転に優先して強制減速運転に切換えられて減速するので、回転数制御器と駆動モータの間に干渉が生じない。また、減速度は、副操作手段の踏込み量に比例させたので、減速度を自在に変えて停止位置の位置決めを正確に行い、吊り荷の振れを抑制することができる。
第２発明によれば、通常運転のための速度設定値演算器および加減速演算器と、強制減速運転のための強制減速指令器と減速度演算器とを別系統として設け、かつ、副操作手段の足踏み操作があったときは、強制減速指令器の強制減速命令と減速度演算器の減速度命令どおりに通常運転用の速度設定値演算器と加減速演算器を経由して制御信号を回転数制御器に送るので、制御系内部での干渉も生じず、回転数制御器への制御信号も一系統に絞られており、クレーンの強制減速が確実かつ円滑に行える。
第３発明によれば、減速度演算器の発する減速度命令は、副操作手段の踏込み量に比例するように変化するので、油圧ブレーキの圧力を踏込み量でコントロールしているのと近似した操作性を得ることができ、運転者にとって、減速操作が容易となり、熟練を要することなく正確に停止位置に止め、荷振れも防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るクレーンの動作制御装置のブロック図、図２は演算制御装置の機能説明図、図３は減速制御を説明するタイムチャートである。
【００１０】
まず、図１に基づきクレーンの動作制御装置の概要を説明する。
手動レバー１は特許請求の範囲にいう主操作手段の一例である。この主操作手段には、レバー以外にボタンやダイヤル等の公知の手動操作手段で構成してもよい。運転者は、この手動レバー１により、通常運転のための方向指令と速度指令を与えることができる。
足踏みペダル２は特許請求の範囲にいう副操作手段の一例である。この副操作手段には、ペダル以外にフットレバー等の公知の足踏み操作手段で構成してもよい。運転者は、この足踏みペダル２の踏み込みにより、減速したい時に強制減速と減速度を指令することができる。なお、足踏みペダル２の踏み込みの有無と踏み込み量は、ペダルに連結したポテンショメータ等で検知すればよい。
【００１１】
演算制御装置３は公知のコンピュータ等で構成されており、手動レバー１と足踏みペダル２からの入力により加減速度を調整しながら後述する回転数制御器４へ方向・速度制御信号を送る機能を有する。
回転数制御器４は、例えば公知のインバータで構成される。この回転数制御器４は演算制御装置３よりの速度・方向制御信号に基づき、回転数信号を出力して駆動モータ５を回転制御する。回転数制御器４にインバータを用いたときは、駆動モータ５には、例えばインダクションモータ５を用い、周波数と電圧を可変して回転数制御を行う。
なお、本発明が適用されるクレーンにおいて、インバータとインダクションモータに代え、サイリスタを回転数制御器とし、直流電動機を駆動モータとしてもよい。
【００１２】
図２に基づき、前記演算制御装置３の詳細を説明する。
演算制御装置３は、通常運転用の速度設定値演算器３１および加減速演算器３２と、強制減速用の強制減速指令器３３および減速度演算器３４とを備えている。
通常運転用の速度設定値演算器３１は目標速度を設定する機能を有しており、手動レバー１からの指令を受けて演算設定する。手動レバー１からは、方向指令「Ｆ」，「Ｒ」と速度指令１〜４ノッチ（図示の実施例では、１ノッチから４ノッチの４段階を有している）がレバー操作量に応じて出力される。なお、手動レバー１が中立のときは、０速度が設定される。
加減速演算器３２は目標速度に到達するための加減速度を演算する機能を有する。手動レバー１のノッチ変更に伴う加速度指令と減速度指令を受けて、加減速度の加速指令と減速指令を出力する。この場合の加速度と減速度は一定割合で変化するように設定されている。
上記の運転方向指令の演算方法、加減速演算器３２を出た制御信号に従って回転数制御を行うインバータ４およびモータ５は従来制御と全く同一である。
【００１３】
強制減速用の強制減速指令器３３は、足踏みペダル２の踏み込みが遊び代を超えたことを検知すると、強制減速命令を前記速度設定値演算器３１に出す機能を有している。また、減速度演算器３４は、足踏みペダル２の踏込み量に応じた減速度を演算し、前記加減速演算器３２に出力する機能を有している。
【００１４】
本実施形態の減速度演算器３４における減速度の設定方法は、下記式（１）のとおりである。
ｄ＝{（ｐ−Ｐ１）／（Ｐ２−Ｐ１）}×（Ｄ２−Ｄ１）＋Ｄ１  ・・・式（１）
足踏みペダルの操作量                                ：ｐ
減速制御開始足踏みペダルの操作量                    ：Ｐ１
足踏みペダルの最大操作量                            ：Ｐ２
最長減速時間のときの１スキャン当りの速度命令変化量  ：Ｄ１
最短減速時間のときの１スキャン当りの速度命令変化量  ：Ｄ２
足踏みペダルの操作量に応じた速度指令の変化量        ：ｄ
上記（１）式に示すように、減速度演算器３４では、足踏みペダル２を操作して、強制減速指令が出ると加減速演算器３２の減速度指令を１スキャン当りｄだけ減算するようにしている。この減速度指令に時々刻々対応して変化した速度制御信号が加減速演算器３２から回転数制御器４へ出力される。また、最終的に駆動モータ５が停止するまで、ペダル踏込み量に対応した減速制御が継続する。
このような制御をすることにより、運転者が足踏みペダル２の操作したとき、油圧ブレーキの圧力を踏込み量でコントロールしているのと近似の操作性を得ることができる。
【００１５】
つぎに、上記動作制御装置の制御動作を説明する。
（通常運転モード）
速度設定値演算器３１は、手動レバー１からの方向指令（Ｆ´，Ｒ´）と速度指令（１〜４）により、次の通常運転制御を行う。
ａ）手動レバー１と回転数制御器（インバータ）４への方向指令が一致している場合、または回転数制御器（インバータ）４への速度指令が０速度の場合は、速度設定を手動レバー１のノッチ（１〜４）に対応して速度指令を出力する。
ｂ）手動レバー１と回転数制御器（インバータ）４への方向指令が不一致の場合は、速度設定は０速度指令を出力する。
ｃ）設定速度＞回転数制御器（インバータ）指令速度の時には１スキャン（プログラマブルコントローラーなどで一順の計算を指す）あたり加速度命令に応じて、１スキャン分の変化量を回転数制御器（インバータ）速度指令に加算して、回転数制御器（インバータ）の速度命令をランプ関数で変化させる。
ｄ）設定速度＜回転数制御器（インバータ）指令速度の時には１スキャン（プログラマブルコントローラーなどで一順の計算を指す）あたり減速度指令に応じて、１スキャン分の変化量を回転数制御器（インバータ）速度指令から減算して、回転数制御器（インバータ）の速度指令をランプ関数で変化させる。
【００１６】
（強制減速モード）
強制減速モードは、前記通常運転モードに優先して実行される。すなわち、足踏みペダル２が遊び代を超えて踏み込まれると強制減速命令を出し、無条件に目標速度設定を０速度とする。すなわち、強制減速命令は速度設定値演算器３１へ送る。そして、現状速度から０速度になるまでの減速制御は、減速度演算器３４が加減速演算器３２に減速度命令を出力することにより行う。
既述のごとく、減速度演算器３４が出力する減速度命令は、前記（１）式のように足踏みペダル２の踏込み量に応じて減速度を増減するため、足踏みペダルの操作により油圧ブレーキの圧力を踏込み量でコントロールしているのと近似の操作性を得ることができる。このため、クレーン動作（走行や旋回）の停止を思うように操作することができる。
【００１７】
図３に基づき、強制減速を含む制御動作の運転状態を説明する。
まず、手動レバー１を４ノッチで運転すると、速度指令は４ノッチの速度設定値（最高速）で運転される。この状態は、通常運転モードである。
この状態で足踏みペダル２を踏込み、足踏みペダル２の遊び代を超える（Ｔ１の点）と、強制的に速度設定値は０とされる。そして、当初の減速度指令値は、最長減速度の勾配で減速を始める。
さらに足踏みペダル２を踏込むと、強制減速モードに切り換わる。このモードでは、踏込み量に比例して減速度が大きくなり（Ｔ１→Ｔ２）、踏込み量を戻すと減速度は小さくなる（Ｔ２→Ｔ３）。
踏込み量がさらに小さくなり、足踏みペダル２の遊び代を下回ると（Ｔ３の点）速度設定値は４ノッチの速度設定値となり、設定している加速度に従い加速していく。このように、足踏みペダルの操作により油圧ブレーキの圧力を踏込み量でコントロールしているのと近似の操作性を得ることができる。
この後は通常運転に戻り、加速途中で手動レバー１を２ノッチに操作する（Ｔ４の点）と、速度設定値は２ノッチ速度となり、設定している加速度（加速度指令）による加速、または設定している減速度（減速度指令１）による（２ノッチへの操作時のインバータへの速度指令と、２ノッチ設定速度の大小により加速か減速かが決まる）をおこない２ノッチ速度になると等速で運転する。
そして、０ノッチに戻す（Ｔ５の点）と、速度設定値は０となり、設定している減速度で減速して停止する。
【００１８】
上記の速度制御は、クレーンの走行にも旋回にも適用できる。とくに旋回に適用した場合は、旋回終了点手前の減速を微妙に行えるので、オペレータも熟練を要することなく吊り荷を振れさすことなく、正確に位置決めして停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る動作制御装置のブロック図である。
【図２】演算制御装置の機能説明図である。
【図３】減速制御を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２０】
１    手動レバー
２    足踏みペダル
３    演算制御装置
４    回転数制御器
５    駆動モータ
３１    速度設定値演算器
３２    加減速演算器
３３    強制減速指令器
３４    減速度演算器
【図１】
2006240810.tif 000003
【図２】
2006240810.tif 000004
【図３】
2006240810.tif 000005