(57)【要約】【課題】簡単な操作で吊荷の振れを抑制することを課題とする。【解決手段】押しボタンスイッチを介して入力された速度指令値に基づく制御対象機器の制御上の速度である制御速度と、天井クレーンシステムモデルとに基づいて、制御対象機器によって運ばれる吊荷６のモデル速度を算出するモデル演算部２３２と、算出された吊荷のモデル速度と、吊荷の目標速度とが一致又は近づくよう、制御対象機器の速度を算出し、該算出した制御対象機器の速度を制御速度として出力する制御演算部２３１と、出力された制御速度に基づいて、制御対象機器の実速度を制御する実制御部２３３と、を有し、吊荷の目標速度は、制御速度であり、モデル演算部２３２は、制御演算部２３１で算出され、出力された制御速度と天井クレーンシステムモデルとに基づいて、吊荷のモデル速度を算出し、制御演算部２３１へ出力することを繰り返すことを特徴とする【選択図】図３
2018002391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象機器であるトロリ又はガーダを移動させる速度の指令値である速度指令値が入力される入力部と、
前記入力された速度指令値に基づく前記制御対象機器の制御上の速度である制御速度と、所定の前記制御対象機器のモデルである制御対象機器モデルとに基づいて、前記制御対象機器によって運ばれる吊荷のモデル速度を算出するモデル演算部と、
前記算出された吊荷のモデル速度と、吊荷の目標速度とが一致又は近づくよう、前記制御対象機器の速度を算出し、該算出した制御対象機器の速度を前記制御速度として出力する制御演算部と、
前記出力された制御速度に基づいて、前記制御対象機器の実速度を制御する制御実行部と、
を有し、
前記吊荷の目標速度は、前記制御速度であり、
前記モデル演算部は、
前記制御演算部で算出され、出力された前記制御速度と前記制御対象機器モデルとに基づいて、前記吊荷のモデル速度を算出し、前記制御演算部へ出力することを繰り返す
ことを特徴とする天井クレーン制御システム。
【請求項２】
前記入力部から入力される速度指令値の入力時間が所定の値に達しない場合、
前記モデル演算部及び前記制御演算部で処理された結果を出力しないよう制御する
制御切替部を有することを特徴とする請求項１に記載の天井クレーン制御システム。
【請求項３】
前記入力部は、非インチング用の入力部と、インチング用の入力部とを有し、
インチング用の入力部を介して入力された場合、前記モデル演算部及び前記制御演算部の処理が行われないよう制御する制御切替部を
有することを特徴とする請求項１に記載の天井クレーン制御システム。
【請求項４】
前記吊荷がつり下げられているワイヤの長さに関する情報を取得するワイヤ長取得部を有し、
前記ワイヤ長取得部で取得されたワイヤの長さに関する情報が前記制御対象機器モデルに用いられる
ことを特徴とする請求項１に記載の天井クレーン制御システム。
【請求項５】
前記ワイヤ長取得部は、前記トロリにおける前記ワイヤの巻き上げ及び巻き下げを行う巻き上げ装置に備えられたロータリエンコーダであり、
前記モデル演算部は、前記ロータリエンコーダから入力された前記トロリにおける前記ワイヤの巻き上げ速度又は巻き下げ速度を基に、前記制御対象機器モデルに用いられる前記ワイヤの長さを算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の天井クレーン制御システム。
【請求項６】
前記ワイヤ長取得部は、前記吊荷がつり下げられているワイヤの振れ周期を計測する振れ周期計測部であり、
前記モデル演算部は、前記振れ周期計測部で計測された前記ワイヤの振れ周期を基に、前記制御対象機器モデルに用いられる前記ワイヤの長さを算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の天井クレーン制御システム。
【請求項７】
前記吊荷がつり下げられているワイヤの振れ角を計測する振れ角計測部を有し、
前記振れ角計測部で計測された前記ワイヤの振れ角が前記制御対象機器モデルに用いられる
ことを特徴とする請求項１に記載の天井クレーン制御システム。
【請求項８】
前記制御対象機器の速度を計測する速度計測部を有し、
前記速度計測部で計測された前記制御対象機器の速度である計測速度と、前記制御演算部で算出された前記制御速度との差又は比が所定以上の場合、前記計測速度を前記制御速度として前記モデル演算部に入力する
ことを特徴とする請求項１に記載の天井クレーン制御システム。
【請求項９】
前記制御実行部は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）で構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の天井クレーン制御システム。
【請求項１０】
前記制御演算部及び前記モデル演算部は、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)又はＰＬＣで構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の天井クレーン制御システム。
【請求項１１】
入力部を介して、制御対象機器であるトロリ又はガーダを移動させる速度の指令値である速度指令値が入力されるステップと、
モデル演算部が、
前記入力された速度指令値に基づく前記制御対象機器の制御上の速度である制御速度と、所定の前記制御対象機器のモデルである制御対象機器モデルとに基づいて、前記制御対象機器によって運ばれる吊荷のモデル速度を算出する第１のモデル演算ステップと、
制御演算部が、
当該算出された吊荷のモデル速度と、吊荷の目標速度とが一致又は近づくよう、前記制御対象機器の速度を算出し、該算出した制御対象機器の速度を前記制御速度として出力する第１の制御演算ステップと、
前記モデル演算部が、
前記制御演算部から出力された前記制御速度と前記制御対象機器モデルとに基づいて、前記吊荷のモデル速度を算出する第２のモデル演算ステップと、
前記制御演算部が、
前記モデル演算部で算出された吊荷のモデル速度と、吊荷の目標速度とが一致又は近づくよう、前記制御対象機器の速度を算出し、該算出した制御対象機器の速度を前記制御速度として出力するとともに、前記モデル演算部へ出力する第２の制御演算ステップと、
実制御部が、
前記第１の制御演算ステップ及び前記第２の制御演算ステップで出力された制御速度に基づいて、前記制御対象機器の実速度を制御する制御実行ステップと、
を有し、
前記吊荷の目標速度は、前記制御速度であり、
前記第２のモデル演算ステップと、前記第２の制御演算ステップとが繰り返される
ことを特徴とする天井クレーン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天井クレーンシステムにおける天井クレーン制御システム及び天井クレーン制御方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
吊荷の形状、重量、搬送経路が不特定の天井クレーンシステムでは、吊荷がつり下げられた状態で運搬されるため、トロリ／ガーダが停止すると、吊荷が振れ（揺れ）てしまうという課題がある。
熟練者であれば、このような吊荷の振れをとめることができるが、熟練者以外の人間が吊荷の振れをとめることは困難である。
【０００３】
このような天井クレーンシステムの振れ止制御方法として、例えば、特許文献１に記載の技術が開示されている。特許文献１には、「与えられた速度指令を加減速調整する加減速調整器と、前記加減速調整された速度指令によりロープで懸垂された負荷を走行させる駆動システムと、前記負荷の振れ角を電気的に検出する振れ角検出手段と、該振れ角検出手段によって検出された振れ角信号を前記駆動システムに負帰還することにより前記負荷の振れ止め制御を行い、前記負荷を目標位置に停止する停止点制御装置とを備えた振れ止め制御装置において、前記停止点制御装置は、定格速度よりも低い低速指令を与える速度設定器と、前記与えられた速度指令から前記低速指令に切替えるために、前記加減速調整器の入力を選択する信号選択回路とを備え、前記低速指令で与えられた速度からゼロ速度への減速開始時点及び該減速開始時点の減速度を演算し、前記減速開始時点で前記振れ止め制御を打ち切り、前記減速度を前記加減速調整器に設定することを特徴とする」振れ止め制御装置が記載されている（請求項１参照）。
【０００４】
また、特許文献２に記載の技術も開示されている。特許文献２には、「天井クレーンの加速及び減速区間にて、２種類の加速度及び減速度による加速及び減速時間帯を有するパターンを発生する速度パターン発生装置、速度パターン発生装置より出力された速度指令に応じた電動機駆動信号を生成する速度制御出力装置、吊り荷の振れ角／振れ角速度を検出する振れ角検出装置及び天井クレーンの現在移動速度を検出する速度検出装置を設けることにより、加速区間では振れ周期をＴ、最大加速度をαとすると加速開始からＴ／２時間の加速度α／２の加速制御を行い、加速度α／２の加速制御後の加速度αの加速制御を天井クレーンの最高移動速度をＶMAXとした場合、ＶMAXーＴα／４速度まで行い、その後、ＶMAXまで加速を行うことと、振れ位相一定時の加速制御時に外乱等により振れ位相が固定位相から外れた場合は振れ位相の関係がθ2＋（θ’／ω）2＝（α／ｇ）2かつθ’＞０となるタイミングにてθ’＝０となるまで等速制御を行う。減速区間では振れ周期をＴ、最大減速度をーαとすると減速開始からＴ／２時間の減速度ーα／２の減速制御を行い、減速度ーα／２の減速制御後の減速度ーαの減速制御をＴα／４速度まで行い、その後、速度零まで減速を行うとともに、振れ位相一定時の減速制御時に外乱等により振れ位相が固定位相から外れた場合は振れ位相の関係がθ2＋（θ’／ω）2＝（α／ｇ）2かつθ’＜０となるタイミングにてθ’＝０となるまで等速制御を行うことを特徴とする」天井クレーンの振れ止め装置が記載されている（請求項１参照）。
【０００５】
さらに、特許文献３に記載の技術も開示されている。特許文献３には、「クレーン制御装置は、トロリーを駆動する走行モータの駆動力を制御装置に入力し、制御装置が所定の状態方程式から求められたオブザーバに基づいて、ロープの振れ速度推定値、振れ位置推定値及び外乱推定値を求める。制御装置が走行モータの速度操作指令信号を出力し、レギュレータにより速度操作指令信号からトロリーの速度、振れ速度推定値及び振れ位置推定値をそれぞれ調整した値を減算することによりトロリーの目標駆動力を求め、これを走行モータのトルク操作指令信号に変換すると共に、この信号から、外乱推定値から求められたトルク成分をキャンセルして走行モータのトルク指令信号を算出しこれによって走行モータをトルク制御する」クレーン振れ角検出方法及び装置、並びにクレーン振れ止め制御方法及び装置が記載されている（要約参照）。
【０００６】
そして、特許文献４に記載の技術も開示されている。特許文献４には、「吊荷を巻きロープで吊り下げ、水平に横行し、かつ巻きロープの巻上げ及び巻下げを行なうクレーンの振れ止め制御方法であって、Ｉｎｐｕｔ Ｓｈａｐｉｎｇ法により運搬クレーンの走行計画を作成する走行計画作成ステップと、前記走行計画に基づいてクレーンの運搬シミュレーションを行って残留振動幅を求める運搬シミュレーションステップと、前記残留振動幅が所定の閾値以下の場合に、自動運転作業指令を出力し、前記走行計画に基づき、横行し、かつロープの巻上げ及び巻下げにより目標位置まで運搬する自動運転制御ステップと、を有し、前記運搬シミュレーションステップにおいて、運搬する吊荷の重量を変化させて予めいくつかの重さで吊荷を実際のクレーンで運搬し、クレーンの速度指令に対する実際のクレーンの動作の伝達関数を計測しておき、実際に運搬するために吊荷を持ち上げた瞬間にその重さを計測し、その重さに近い２つの伝達関数を補間して伝達関数を求める、ことを特徴とする」クレーンの振れ止め制御方法が記載されている（請求項１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４２４７６９７号公報
【特許文献２】特許第３２２７４５５号公報
【特許文献３】特開２０１２−１１１５６１号公報
【特許文献４】特許第４８８３２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に記載の技術は、トロリやガータの移動速度や吊りワイヤの振れ角等といったクレーンの挙動を観測する複数のセンサを使用し、イニシャルコストが高くなる課題がある。また、機械的な故障やセンシング数値の部材摩耗等に伴う測定精度の経時変化により、振れ止め操作や、その精度に不具合発生のリスクが高くなる課題がある。さらに工場内における生産・製造機械から発する電磁波のノイズ対策等を詳細に計画し、天井クレーンシステムが誤作動を起こすリスクを抑制する等の安全対策を実施することになる。また、定期的な高所に取り付けられたセンサに対するメンテナンス費用が発生する等の課題がある。
【０００９】
特許文献３に記載の技術は、煩雑で複雑な制御システムを構築することになる。これは計算負荷が高く、それに伴う設備コストも増大する課題がある。
特許文献４に記載の技術は、クレーンの型式、ガータスパン、揚程、さらには吊荷の質量等の多種多様な吊荷状態を再現し、実機クレーンの動作特性を予め把握することになる。その特性把握のための労力は多く、製品コストも増大する課題がある。
【００１０】
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、簡単な操作で吊荷の振れを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した課題を解決するため、本発明は、制御対象機器であるトロリ又はガーダを移動させる速度の指令値である速度指令値が入力される入力部と、前記入力された速度指令値に基づく前記制御対象機器の制御上の速度である制御速度と、所定の前記制御対象機器のモデルである制御対象機器モデルとに基づいて、前記制御対象機器によって運ばれる吊荷のモデル速度を算出するモデル演算部と、前記算出された吊荷のモデル速度と、吊荷の目標速度とが一致又は近づくよう、前記制御対象機器の速度を算出し、該算出した制御対象機器の速度を前記制御速度として出力する制御演算部と、前記出力された制御速度に基づいて、前記制御対象機器の実速度を制御する制御実行部と、を有し、前記吊荷の目標速度は、前記制御速度であり、前記モデル演算部は、前記制御演算部で算出され、出力された前記制御速度と前記制御対象機器モデルとに基づいて、前記吊荷のモデル速度を算出し、前記制御演算部へ出力することを繰り返すことを特徴とする。
その他の解決手段については後記する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な操作で吊荷の振れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る天井クレーンシステムＺ１の概略図である。
【図２】第１実施形態に係る天井クレーン制御システムＺ２の構成例を示す図である。
【図３】第１実施形態に係るＤＳＰ２３及びＰＬＣ２４の機能構成を示すブロック図である。
【図４】実制御システムの構成を示す図である。
【図５】第１実施形態に係るワイヤ長算出の方法を示す図である。
【図６】第１実施形態における天井クレーンシステム制御で使用される各パラメータを説明するための図である。
【図７】本実験における実験条件を示す図である。
【図８】実験条件でトロリ１を横行させたときにおけるトロリ１の速度の時間変化を示す図である。
【図９】実験においてトロリ１を横行させたときの、吊荷６の振れ具合を示す図である。
【図１０】非インチング制御が行われているときのトロリ１／ガーダ２の速度の時間変化を示す図である。
【図１１】インチング制御が行われているときのトロリ１／ガーダ２の速度の時間変化を示す図である。
【図１２】第２実施形態に係るＤＳＰ２３ａ及びＰＬＣ２４の構成を示す制御ブロック図である。適宜、図２を参照する。
【図１３】第２実施形態に係る天井クレーンシステム制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】第３実施形態に係る天井クレーンシステム制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】第４実施形態に係る天井クレーン制御システムＺ２ｃの構成例を示す図である。
【図１６】第４実施形態に係る天井クレーンシステム制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】第５実施形態に係る天井クレーン制御システムＺ２ｄを示す図である。
【図１８】第５実施形態に係るＤＳＰ２３ｄの構成を示す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
（天井クレーンシステムＺ１）
図１は、第１実施形態に係る天井クレーンシステムＺ１の概略図である。
天井クレーンシステムＺ１は、トロリ（制御対象機器）１、ガーダ（制御対象機器）２、走行レール３を有している。
トロリ１は、ガーダ２上を横行するための車輪、ワイヤ４を巻き上げる又は巻き下げるための巻き取り装置１１を有している。ワイヤ４の先端には吊荷６をかけるためのフック５が備えられている。
ガーダ２には、トロリ１が横行する横行レールが備えられるとともに、走行レール３上をガーダ２が走行するための車輪が備えられている。
トロリ１の車輪によって、トロリ１がガーダ２の長手方向に横行する。また、ガーダ２の車輪によって、ガーダ２が走行レール３の長手方向に走行する。
【００１６】
ここで、ガーダ２の方向の移動を「横行」と称し、走行レール３の方向の移動を「走行」と称する。なお、「横行」、「走行」をあわせて「移動」と適宜称する。
ガーダ２が走行レール３上を走行し、かつ、トロリ１がガーダ２上を横行することにより、吊荷６が目的の位置まで運ばれる。そして、トロリ１がワイヤ４を巻き上げたり、巻き下げたりすることで、吊荷６の上げ下げが行われる。
【００１７】
（システム構成）
図２は、第１実施形態に係る天井クレーン制御システムＺ２の構成例を示す図である。
天井クレーン制御システムＺ２は、押しボタンスイッチ（入力部）２１、ＰＣ（Personal Computer）２２、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)２３、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）２４、インバータ２５、天井クレーンシステムＺ１を有する。天井クレーンシステムＺ１の構成は、図１に示すものと同様のため、図１と同一の符号を付して、説明を省略する。
ＰＣ２２では、ＤＳＰ２３や、ＰＬＣ２４で実行されるプログラムが作成される。作成されたプログラムは、ＤＳＰ２３や、ＰＬＣ２４に読み込まれる。
【００１８】
押しボタンスイッチ２１は、操作者が天井クレーンシステムＺ１を操作するための押しボタンであり、横行指令のための押しボタン、走行指令のための押しボタン、ワイヤ４の巻き上げ・巻き下げ指令のための押しボタンを有している。
押しボタンスイッチ２１は、例えば、紙面左から、横行用の押しボタン、走行用の押しボタン、巻き上げ・巻き下げ用の押しボタンが備えられている。横行用及び走行用の押しボタンは、ある方向へ走行を指令する押しボタンと、逆方向への走行を指令する押しボタンの２つが組となっている。また、巻き上げ・巻き下げ用の押しボタンでは、巻き上げ用の押しボタン、巻き下げ用の押しボタンの２つが組となっている。
【００１９】
ＤＳＰ２３は、押しボタンスイッチ２１から入力される速度指令値等を基に、トロリ１／ガーダ２を制御するための速度である制御速度を算出し、ＰＬＣ２４へ出力する
ＰＬＣ２４は、ＤＳＰ２３から入力した制御速度となるようトロリ１／ガーダ２のモータ制御値を算出し、インバータ２５へ出力する。
インバータ２５は、ＰＬＣ２４から入力したモータ制御値をアナログ信号へ変換し、トロリ１／ガーダ２の駆動モータ１２（図４参照）へ出力する。
天井クレーンシステムＺ１におけるトロリ１／ガーダ２の駆動モータ１２は、インバータ２５から入力した信号に従って駆動する。
【００２０】
また、図２に示すようにトロリ１の巻き取り装置１１には、巻き取り装置１１における回転変位を計測するロータリエンコーダ（ワイヤ長取得部）３１が備えられている。ロータリエンコーダ３１による計測結果は、ＤＳＰ２３に送信される。ＤＳＰ２３は、ロータリエンコーダ３１による計測結果を基に、吊荷６の巻き上げ速度、巻き下げ速度、ワイヤ長等を算出する。ワイヤ長は、吊荷６の巻き上げ速度又は巻き下げ速度に、押しボタンスイッチ２１の押下時間を乗算することで算出される。なお、ワイヤ長は、図示しないストッパの位置を基準とするのがよい。
【００２１】
また、天井クレーンシステムＺ１には、ラインレーザ装置（ワイヤ長取得部、振れ周期計測部、振れ角計測部）３２が備えられている。ラインレーザ装置３２は、ワイヤ４の振れ位置を検出する。ラインレーザ装置３２の計測結果はＤＳＰ２３に送信され、ＤＳＰ２３はラインレーザ装置３２によって検出された振れ位置を基に、吊荷６の周期を算出し、さらに、算出した吊荷６の周期からワイヤ長や、ワイヤ角度を算出する。より詳細には、ＤＳＰ２３はラインレーザ装置３２によって検出された振れ位置の両端点をワイヤ４が往復する時間から吊荷６の周期を算出する。また、ＤＳＰ２３は、ラインレーザ装置３２によって検出された振れ位置からワイヤ角度を算出する。なお、ワイヤ角度は、ロータリエンコーダ３１以外の（ワイヤ角度計測専用の）ロータリエンコーダによる情報を基に算出されてもよい。
また、ラインレーザ装置３２が備えられていれば、ロータリエンコーダ３１は備えられていなくてもよい。
【００２２】
算出されたワイヤ長、ワイヤ角度は、後記する天井クレーンシステムモデル（制御対象機器モデル）に反映される。なお、ワイヤ長、ワイヤ角度の取得は、本実施形態に記載された手法以外の手法が用いられてもよい。
【００２３】
（ＤＳＰ２３及びＰＬＣ２４）
図３は、第１実施形態に係るＤＳＰ２３及びＰＬＣ２４の機能構成を示すブロック図である。
ＤＳＰ２３は、制御演算部２３１と、モデル演算部２３２とを有している。また、ＰＬＣ２４は、実制御部（制御実行部）２３３を有している。
【００２４】
制御演算部２３１は、モデル演算部２３２からフィードバックされる吊荷６のモデル速度と、吊荷６の目標速度とを基に、トロリ１／ガーダ２の制御速度をモデル演算部２３２へ出力するとともに、実制御部２３３へ出力する（フィードフォワード出力）。
吊荷６のモデル速度及び吊荷６の目標速度については後記する。
【００２５】
モデル演算部２３２は、天井クレーンシステムモデルを用いて、制御演算部２３１から出力された制御速度で、トロリ１、ガーダ２、吊荷６等がどのような動きをするかをシミュレーションする。シミュレーションされた結果としての吊荷６のモデル速度が制御演算部２３１へフィードバックされる。
なお、モデル演算部２３２は、図２に示すロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２等から得られた情報を基にワイヤ長や、ワイヤ角度等を算出し、算出したワイヤ長や、ワイヤ角度等を天井クレーンシステムモデルに反映させる。
制御演算部２３１及びモデル演算部２３２の処理については後記する。
【００２６】
また、実制御部２３３は制御演算部２３１から出力された制御速度で実際の天井クレーンシステムＺ１を制御する。具体的には、実制御部２３３は制御演算部２３１から出力された制御速度となるようトロリ１／ガーダ２のモータ制御値を算出し、インバータ２５へ出力する。
なお、本実施形態では、制御演算部２３１及びモデル演算部２３２がＤＳＰ２３に搭載されているものとしているが、これに限らず、ＰＬＣ２４に搭載されるものとしてもよい。
【００２７】
（実制御システム）
図４は、実制御システムの構成を示す図である。
実制御システムは、図２のＰＬＣ２４→インバータ２５→天井クレーンシステムＺ１におけるシステムである。
ＰＬＣ２４は、実制御部２３３（図３参照）が格納され、実行されているプログラミング領域２４１と、プログラミング領域２４１のプログラムに従って制御対象を制御するシーケンス制御領域２４２を有している。
インバータ２５は、シーケンス制御領域２４２から出力される制御信号に従って、天井クレーンシステムＺ１の駆動モータ１２を駆動させる。なお、図４における駆動モータ１２は、トロリ１（図１参照）の駆動モータ及びガーダ２（図２参照）の駆動モータである。
【００２８】
（天井クレーンシステム制御方法）
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態に係る天井クレーンシステムモデルを説明する。図５及び図６において、図１と同様の構成については、図１と同一の符号を付して説明を省略する。なお、以降では、トロリ１の横行について記載しているが、ガーダ２の走行に対しても同様に制御可能である。
図５は、第１実施形態に係るワイヤ長算出の方法を示す図である。
図５において、Ｌ０はワイヤ４が最大限巻き上げられた時におけるワイヤ４の長さである。そして、ｖは巻き取り装置１１によるワイヤ４の巻き下げ速度又は巻き上げ速度である。
従って、Ｌ０の値は予めわかっているので、モデル演算部２３２は、ロータリエンコーダ３１からワイヤ４の巻き上げ速度又は巻き下げ速度といったワイヤ速度を取得すると、次の式（１）により現在のワイヤ長Ｌを算出する。なお、ここでは、ロータリエンコーダ３１から入力された情報を基にワイヤ長Ｌが算出されているが、前記したように、ラインレーザ装置３２から入力された情報を基にワイヤ長Ｌが算出されてもよい。
【００２９】
Ｌ＝Ｌ０＋ｖ・ｔ  ・・・  （１）
【００３０】
ここで、ｔは、巻き取り装置１１がワイヤ４を巻き上げ又は巻き下げている時間である。この時間は、押しボタンスイッチ２１を押下している時間と一致する。なお、式（１）はｖが一定の場合における式であり、ｖが一定でない場合、式（１）のｖ・ｔの項は、速度の時間積分値となる。
【００３１】
図６は、第１実施形態における天井クレーンシステム制御で使用される各パラメータを説明するための図である。
図６において、原点Ｏはトロリ１の出発点である。そして、ｕはトロリ１の原点からの横行距離を示している。また、Ｌはワイヤ４の長さであり、図５で説明した手法によって算出される。
θは、トロリ１の鉛直軸とワイヤ４とがなす角である。この角度は、ロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２から入力される情報を基に算出されるものである。
【００３２】
以下に、図６を参照しつつ、モデル演算部２３２における処理を説明する。
図６に示す天井クレーンシステムモデルにおいて、吊荷６における運動方程式は、以下の式（２）となる。なお、これ以降において、時間微分を数式中では変数の上に点をうつことで示すが、本文中ではｄ●／ｄｔの形式で示す。
【００３３】
【数１】
2018002391.tif 000003
【００３４】
なお、ｍは吊荷の質量であり、ｇは重力加速度である。
【００３５】
そして、ｓｉｎθ≒θ、ｃｏｓθ≒１を用いると、式（２）は以下の式（３）となる。
【００３６】
【数２】
2018002391.tif 000004
【００３７】
そして、式（３）をラプラス変換することにより、以下の式（４）が得られる。なお、式（５）において、Ｘ＝ｘ（ｓ）であり、Ｕ＝ｕ（ｓ）である。
【００３８】
【数３】
2018002391.tif 000005
【００３９】
式（４）から状態方程式は以下の式（５）で与えられる。
【００４０】
【数４】
2018002391.tif 000006
【００４１】
以下、図３を参照して、本実施形態における処理を説明する。
まず、押しボタンスイッチ２１を介して、トロリ１／ガーダ２の速度指令値が入力される。
すると、最初の段階では、モデル演算部２３２からのフィードバック入力がないため、制御演算部２３１は、入力されたトロリ１／ガーダ２の速度指令値を制御速度としてモデル演算部２３２へ出力する。これとともに、制御演算部２３１は、トロリ１／ガーダ２の速度指令値を制御速度として実制御部２３３へ出力する。
【００４２】
モデル演算部２３２では、入力されたトロリ１／ガーダ２の制御速度（ｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎ）と、天井クレーンシステムモデルの式（５）に従って、吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌが算出される。算出された吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌは、制御演算部２３１にフィードバック入力される。なお、式（５）におけるｕはトロリ１／ガーダ２の変位であるが、これはトロリ１／ガーダ２の制御速度（ｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎ）を積分することによって得られるものである。
また、ここでの、吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌは、式（５）でのｄｘ／ｄｔに相当する。
【００４３】
制御演算部２３１では、モデル演算部２３２からフィードバック入力された吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌと、吊荷６の目標速度ｄｘ／ｄｔ｜ｒｅｆとを比較し、吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌと、吊荷６の目標速度ｄｘ／ｄｔ｜ｒｅｆとが一致又は近くなるよう、トロリ１／ガーダ２の制御速度ｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎを算出する。
なお、吊荷６の目標速度ｄｘ／ｄｔ｜ｒｅｆは、現在のトロリ１／ガーダ２の制御速度ｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎである。本実施形態は、天井クレーン制御システムＺ２は吊荷６の振れを抑制することが目的であるが、これはトロリ１／ガーダ２の移動速度と、吊荷６の移動速度の相対値が０となることを意味するためである。
【００４４】
吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌと、吊荷６の目標速度ｄｘ／ｄｔ｜ｒｅｆ（＝トロリ１／ガーダ２の制御速度ｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎ）との差が小さい場合（所定の微小値未満の場合）、制御演算部２３１は、吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌと、吊荷６の目標速度ｄｘ／ｄｔ｜ｒｅｆ（＝トロリ１／ガーダ２の制御速度ｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎ）とを一致させる。しかしながら、吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌと、吊荷６の目標速度ｄｘ／ｄｔ｜ｒｅｆ（＝トロリ１／ガーダ２の制御速度ｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎ）との差が大きい場合（所定の微小値以上の場合）、トロリ１／ガーダ２の速度が大きく変更されると、吊荷６の振れが大きくなる等の事象が発生し、好ましくない。そのため、吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌと、吊荷６の目標速度ｄｘ／ｄｔ｜ｒｅｆとの差が大きい場合、制御演算部２３１は、吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌを、吊荷６の目標速度ｄｘ／ｄｔ｜ｒｅｆ（＝トロリ１／ガーダ２の制御速度ｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎ）近づけるよう変更する。
【００４５】
制御演算部２３１におけるｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎの算出方法は、例えば、ＤＭＭ（Dual Model Matching）による方法や、最急降下法等が用いられてもよい（ＤＭＭについては、Tagawa, Y., Tagawa, R. and Stoten, D.P., 2009,  “Characteristic transfer function matrix-based linear feedback control system analysis and synthesis”. International Journal of Control, 82-4, 585-602.を参照）。
【００４６】
（実験結果）
次に、図７〜図９を参照して、本実施形態に係る天井クレーンシステム制御の効果を示す実験結果を示す。
図７は、本実験における実験条件を示す図である。図７の上段は、本実験におけるワイヤの巻き上げ条件を示し、図７の下段は、トロリ１の走行条件を示している。図７の下段において、横軸は時間を示し、縦軸はトロリ１の速度を示している。
ここでは、トロリ１がガーダ２上を横行している結果を示すが、ガーダ２が走行レール３上を走行している場合も同じである。
図７の上段に示すように、１０ｍつりさげられている吊荷６を０．３５ｍ／ｓの速度で巻き上げつつ、図７の下段に示す時間変化でトロリ１に１０秒間（図７下段のｔ０からｔ１まで）横行させる指令を与えた状態で本実施形態に係る天井クレーンシステム制御を行った。その後、トロリ１は速度０ｍ／ｓになるまで減速しているが、この間も、ＤＳＰ２３は、制御演算部３３１が算出した制御速度に基づくトロリ１の速度制御（減速制御）を行っている。これは、指令が停止して、すぐにトロリ１の速度制御も停止してしまうと、吊荷６の振れが止まらなくなってしまうからである。
【００４７】
図８は、図７に示す条件でトロリ１を横行させたときにおけるトロリ１の速度の時間変化を示す図である。
図８は、図７と同様、横軸は時間を示し、縦軸はトロリ１の速度を示している。
図８において、符号Ｌ１（実線）は本実施形態に示す天井クレーンシステム制御を行った場合におけるトロリ１の速度の変化を示している。また、符号Ｌ２（破線）は何も制御を行わずにトロリ１を横行させた場合におけるトロリ１の速度の変化を示している。なお、符号Ｌ２では、操作者が押しボタンスイッチ２１を離すとすぐにトロリ１の速度が低下しているが、前記したように、実際には、トロリ１の速度がある速度になるまで制御が続く。
図８に示すように、符号Ｌ２は、図７の下段に示すグラフと同様の波形を示している（ただし、レールとの摩擦や、外乱等に由来するゆらぎが生じている）。これに対して、符号Ｌ１は、速度が変化している様子がみてとれる。これは、本実施形態に係る天井クレーンシステム制御によって、トロリ１の速度が制御されているためである。具体的には、制御演算部２３１が、トロリ１の速度と、吊荷６の速度とが一致するように、言い換えれば、トロリ１と、吊荷６の相対速度が０となるよう、トロリ１の速度を制御している。このようにすることで、トロリ１と、吊荷６の相対速度が０となる、すなわち、吊荷６の振れが抑制される。
【００４８】
図９は、本実験においてトロリ１を横行させたときの、吊荷６の振れ具合を示す図である。図９において、横軸は時間を示し、縦軸は吊荷６の変位を示している。ここで、吊荷６の変位は、操作開始時点の吊荷６の位置を０としている。
ここで、符号Ｌ１１（実線）は本実施形態に示す天井クレーンシステム制御を行った場合における吊荷６の変位の変化を示している。また、符号Ｌ１２（破線）は何も制御を行わずトロリ１を横行させた場合における吊荷６の変位の変化を示している。
また、操作指令時間は、図８及び図７と同様、１０秒間である。図９のｔ１１からｔ１２は、トロリ１の速度制御が行われている時間（図７で説明した減速制御を含む時間）である。
【００４９】
符号Ｌ１２に示すように、本実施形態に係る制御を行わない場合、操作終了後、吊荷６が大きく振れている。その振れ幅は、図９に示すように、０．４２５ｍである。ちなみに、０．４２５ｍは、吊荷６の振れ幅の中心から、振れ幅の最大値までの距離である。
これに対し、符号Ｌ１１に示すように、本実施形態に係る制御が行われると、操作終了後の吊荷６の振れは抑制される。その振れ幅は、図９示すように、０．０２５ｍである。
なみに、０．０２５は、吊荷６の振れ幅の中心から、振れ幅の最大値までの距離である。
【００５０】
このように、第１実施形態によれば、熟練者でなくても、吊荷６の振れをとめることができる。さらに、操作者は、これまでの操作と同じ操作で、吊荷６の振れをとめることができる。
また、操作指令値と、ワイヤ長、ワイヤ角度のみで制御が可能であるため、センサの数を極力少なくすることができる。
このように、センサの数を少なくすることで、イニシャルコストを抑えることができる。また、多数のセンサを使用しないため、観測ノイズの影響を少なくすることができる。
さらに、センサの数を少なくする使用しないことからメンテナンスコストを下げることができる。
また、センサの数を少なくすることで、センサの故障や、センサの経時劣化や、電磁ノイズの影響等による不具合の発生を抑えることができる。また、センサの故障や、センサの経時劣化や、電磁ノイズの影響等による不具合の発生を抑えることができることにより、天井クレーンシステムＺ１がコントロール不可に陥ることを抑えることができるので、安全対策にかけるコストを軽減することができる。
【００５１】
さらに、式（５）等に基づくモデル速度や、ＤＭＭ等による制御速度の算出は、特許文献３に記載の技術よりシンプルである。そのため、本実施形態に係る天井クレーン制御システムＺ１は、特許文献３に記載の技術より構成をシンプルにすることができ、設備コストの軽減を実現することができる。
また、ワイヤ長、ワイヤ角度のみが取得されればよいので、天井クレーンシステムＺ１の動特性把握のための労力を軽減することができる。
【００５２】
また、ロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２からの情報を基に、ワイヤ長が算出され、天井クレーンシステムモデルに反映されることで、トロリ１／ガーダ２が移動中にワイヤの長さが変化しても、第１実施形態に係る制御を行うことができる。
【００５３】
なお、ロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２は省略可能である（センサレス）。この場合、モデル演算部２３２は、天井クレーンシステムモデル（具体的には式（５））のみを用いた数値シミュレーションによって吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌを算出する。このとき、ワイヤ４の巻き上げ速度等は、押しボタンスイッチ２１からの指令値等を基に算出されればよい。このようにすることにより、センサレスで第１実施形態に係る天井クレーンシステム制御を行うことができる。このようなセンサレスでの天井クレーンシステム制御により、ロータリエンコーダ３１、ラインレーザ装置３２等のセンサの故障や、センサの経時劣化や、電磁ノイズの影響等による不具合の発生を抑えることができる。また、センサの故障や、センサの経時劣化や、電磁ノイズの影響等による不具合の発生を抑えることができることにより、天井クレーンシステムＺ１がコントロール不可に陥ることを抑えることができるので、安全対策にかけるコストを軽減することができる。
【００５４】
また、天井クレーンシステムモデルを使用せず（モデルレス）、ロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２から取得される情報を基に、実際の吊荷６の速度が算出されるようにすることが可能である。この場合、モデル演算部２３２の代わりに演算部（不図示）が備えられ、この演算部はロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２から取得される情報を基に、実際の吊荷６の速度を算出する。ロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２から取得される情報を基に、実際の吊荷６の速度を算出することは、当業者であれば周知の技術である。そして、演算部は、算出した吊荷６の速度を、第１実施形態における吊荷６のモデル速度の代わりに制御演算部２３１へ出力する。そして、制御演算部２３１は、演算部で算出された吊荷６の速度と、吊荷６の目標速度ｄｘ／ｄｔ｜ｒｅｆとが一致又は近くなるよう、トロリ１／ガーダ２の制御速度ｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎを算出する。このようにすることで、天井クレーンシステムモデルを基に算出された吊荷６のモデル速度を用いるよりも、精度の高いトロリ１／ガーダ２の制御が可能となる。また、外乱に強い天井クレーン制御システムＺ２を構築することができる。
【００５５】
なお、本実施形態に係るトロリ１／ガーダ２の速度制御の他にトロリ１／ガーダ２の変位を制御（変位制御）する手法がある。しかしながら、モータによる制御系はもともと速度制御系となっていることが多いため、本実施形態のような速度制御による天井クレーンシステム制御では、制御速度をそのまま用いることができるという顕著な効果を有する。変位制御の場合、押しボタンスイッチ２１の操作による速度指令を積分して変位指令にしてから、天井クレーンシステムＺ１に出力しなければならない。また、駆動モータ１２（図４参照）自体も変位制御系にしなければならず、２度手間となってしまう。本実施形態のように、速度制御とすることで、このような手間を省くことができ、効率的な天井クレーンシステム制御を行うことができる。このように、本実施形態におけるトロリ１／ガーダ２の速度制御は、トロリ１／ガーダ２の変位制御に対して顕著な効果を有するものである。
【００５６】
［第２実施形態］
次に、図１０〜図１３を参照して、本発明に係る第２実施形態について説明する。第２実施形態では、インチングが行われた場合における制御について説明する。
まず、図１０及び図１１を参照して、インチングについて説明する。
図１０は、非インチング制御が行われているときのトロリ１／ガーダ２の速度の時間変化を示す図である。
操作者は、時刻０で押しボタンスイッチ２１（図２参照）を押し始め、時刻ｔ２まで押しボタンスイッチ２１を押し続ける。
すると、トロリ１／ガーダ２は時刻ｔ１まで速度が増加し、時刻ｔ１で最大速度Ｖｍａｘとなる。トロリ１／ガーダ２は最大速度Ｖｍａｘ以上となることはできないので、押しボタンスイッチ２１が離される時刻ｔ２までトロリ１／ガーダ２は最大速度Ｖｍａｘのまま移動する。
そして、時刻ｔ２で押しボタンスイッチ２１が離されると、トロリ１／ガーダ２は速度を徐々に減少させ、時刻ｔ３で停止する。
図１０に示すように、非インチング制御が行われているとき、トロリ１／ガーダ２の速度変化は台形状となる。また、ｔ２＞ｔ１の関係が成り立っている。ちなみに、０〜ｔ１の時間＝ｔ２〜ｔ３の時間となっている。
【００５７】
図１１は、インチング制御が行われているときのトロリ１／ガーダ２の速度の時間変化を示す図である。
操作者は、時刻０で押しボタンスイッチ２１を押し始め、時刻ｔ４で押しボタンスイッチ２１を離す。このとき、ｔ４は、図１０の時刻ｔ１未満の時間である（ｔ１＞ｔ４）。
すると、トロリ１／ガーダ２は、最大速度Ｖｍａｘに到達する前に減速し、時刻ｔ５で停止する。
図１１のようにトロリ１／ガーダ２が最大速度Ｖｍａｘに到達する前に押しボタンスイッチ２１を離し、トロリ１／ガーダ２を減速させることはインチングと呼ばれている。
図１１に示すように、インチング制御が行われているとき、トロリ１／ガーダ２の速度変換は三角形状になる。
【００５８】
インチングは、吊荷６が目標位置近傍まで近づいた時に、吊荷６の位置を微調整するために行われるものである。
【００５９】
（ＤＳＰ２３ａ及びＰＬＣ２４）
図１２は、第２実施形態に係るＤＳＰ２３ａ及びＰＬＣ２４の構成を示す制御ブロック図である。適宜、図２を参照する。なお、図１２において、ロータリエンコーダ３１、ラインレーザ装置３２は図示省略している。
なお、図１２において、図３と同様の構成については、図３と同一の符号を付し、説明を省略する。
図１２におけるＤＳＰ２３ａは、判定切替部（制御切替部）２３５を有している点が図３に示すＤＳＰ２３と異なる。
判定切替部２３５には、押しボタンスイッチ２１（図２参照）からの速度指令値が入力される。そして、判定切替部２３５は、押しボタンスイッチ２１が押下されている時間が、所定の時間ｔａ未満であるか否かを判定する。そして、押しボタンスイッチ２１が押下されている時間が所定の時間ｔａ未満である場合、判定切替部２３５は、制御演算部２３１から出力される制御速度を出力せず、押しボタンスイッチ２１から入力された速度指令値をそのまま天井クレーンシステムＺ１へ出力する。
【００６０】
押しボタンスイッチ２１が押下されている時間が所定の時間ｔａ以上である場合、判定切替部２３５は、押しボタンスイッチ２１から入力された速度指令値を出力せず、制御演算部２３１から出力される制御速度を実制御部２３３へ出力する（切り替える）。この結果、天井クレーン制御システムＺ２は、第１実施形態に基づく天井クレーンシステム制御（速度制御）を行う。
【００６１】
（フローチャート）
図１３は、第２実施形態に係る天井クレーンシステム制御の処理手順を示すフローチャートである。適宜、図１２を参照する。
まず、操作者が押しボタンスイッチ２１（図２参照）を押下する（Ｓ１０１）。
すると、判定切替部２３５は、押しボタンスイッチ２１の押下時間が所定の時間ｔａ未満であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。所定の時間ｔａは、図７下段に示す０〜ｔ１の時間が望ましいが、０〜ｔ１の時間より短い時間が設定されてもよい。
ステップＳ１０２の結果、押下時間が所定の時間ｔａ以上である場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、判定切替部２３５は制御演算部２３１から出力される制御速度を実制御部２３３へ出力する。この結果、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御（速度制御）が行われる（Ｓ１０３）。
ステップＳ１０２の結果、押下時間が所定の時間ｔａ未満である場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、判定切替部２３５は、制御演算部２３３から出力される制御速度を実制御部２３３へ出力せず、押しボタンスイッチ２１から入力された速度指令値を実制御部２３３へ出力する。この結果、インチング制御が行われ、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御は行われない（速度制御なし；Ｓ１０４）。
【００６２】
ステップＳ１０３又はステップＳ１０４の後、判定切替部２３５は、押しボタンスイッチ２１が離されたか否かを判定する（Ｓ１０５）。
ステップＳ１０５の結果、押しボタンスイッチ２１が離されていない場合（Ｓ１０５→Ｎｏ）、判定切替部２３５はステップＳ１０２へ処理を戻す。
ステップＳ１０５の結果、押しボタンスイッチ２１が離された場合（Ｓ１０５→Ｙｅｓ)、トロリ１／ガーダ２が減速し、トロリ１／ガーダ２が停止する（Ｓ１０６）。
つまり、図１３に示す処理では、押しボタンスイッチ２１が所定の時間ｔａ以上押し続けられるまで、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御は行われず、インチング制御が行われる。なお、天井クレーンシステム制御が行われていない間でも、制御演算部２３１及びモデル演算部２３２による処理は実行されている。そして、押しボタンスイッチ２１の押下時間が所定の時間ｔａを超えると、実制御部２３３に出力されるものが制御速度に切り替えられ、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御が行われる。
【００６３】
なお、ここでは、ステップＳ１０２において押下時間が所定の時間ｔａ未満であるか否かを判定しているが、これに限らない。例えば、トロリ１／ガーダ２の速度が最大速度Ｖｍａｘに到達したか否かを判定するようにし、最大速度Ｖｍａｘに到達するまでは、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御（速度制御）を行わないようにしてもよい。
【００６４】
インチング制御によって、吊荷６が振れることになるが、その振れ幅は十分小さく、振れはすぐにおさまるので、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御（速度制御）の効果を打ち消すものではない。
【００６５】
第２実施形態によれば、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御（速度制御）を行わなくてもよいインチング時に天井クレーンシステム制御（速度制御）を行わないようにすることができる。
【００６６】
［第３実施形態］
次に、図１４を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２実施形態の変形例であり、押しボタンスイッチ２１の浅押し・深押しによって、インチング制御と、第１実施形態の天井クレーンシステム制御とを切り替えるものである。
（フローチャート）
図１４は、第３実施形態に係る天井クレーンシステム制御の処理手順を示すフローチャートである。なお、第３実施形態において、ＤＳＰ２３ａ、ＰＬＣ２４の構成は図１２と同様であり、図１４の説明において、適宜、図１２を参照する。
まず、操作者が押しボタンスイッチ２１（図２参照）を押下する（Ｓ２０１）。
すると、判定切替部２３５は、押しボタンスイッチ２１の押下が浅押しであるか否かを判定する（Ｓ２０２）。浅押しであるか否かは、押しボタンスイッチ２１の押下深さが所定の値以下であるか否かによって判定される。
ステップＳ２０２の結果、浅押しではない場合（Ｓ２０２→Ｎｏ）、判定切替部２３５は制御演算部２３１から出力される制御速度を実制御部２３３へ出力する。この結果、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御（速度制御）が行われる（Ｓ２０３）。
ステップＳ２０２の結果、浅押しである場合（Ｓ２０２→Ｙｅｓ）、判定切替部２３５は、制御演算部２３３から出力される制御速度を実制御部２３３へ出力せず、押しボタンスイッチ２１から入力された速度指令値を実制御部２３３へ出力する。この結果、インチング制御が行われ、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御は行われない（速度制御なし；Ｓ２０４）。
【００６７】
ステップＳ２０３又はステップＳ２０４の後、判定切替部２３５は、押しボタンスイッチ２１が離されたか否かを判定する（Ｓ２０５）。
ステップＳ２０５の結果、押しボタンスイッチ２１が離されていない場合（Ｓ２０５→Ｎｏ）、判定切替部２３５はステップＳ２０２へ処理を戻す。
ステップＳ２０５の結果、押しボタンスイッチ２１が離された場合（Ｓ２０５→Ｙｅｓ)、トロリ１／ガーダ２が減速し、トロリ１／ガーダ２が停止する（Ｓ２０６）。
つまり、図１３に示す処理では、押しボタンスイッチ２１が深押しとなる（所定の深さまで押される）まで、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御は行われず、インチング制御が行われる。なお、天井クレーンシステム制御が行われていない間でも、制御演算部２３１及びモデル演算部２３２による処理は実行されている。そして、押しボタンスイッチ２１が深押しとなると、実制御部２３３に出力されるものが制御速度に切り替えられ、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御が行われる。
【００６８】
第３実施形態によれば、浅押しか深押しかでインチングの制御・非制御が決定されるため、第２実施形態よりもインチングの制御・非制御を迅速に決定することができる。
【００６９】
［第４実施形態］
次に、図１５〜図１６を参照して、本実施形態の第４実施形態について説明する。
第４実施形態は、第２実施形態の変形例であり、押しボタンスイッチにインチング専用の押しボタンが設けられているものである。
【００７０】
（構成図）
図１５は、第４実施形態に係る天井クレーン制御システムＺ２ｃの構成例を示す図である。
図１５の天井クレーン制御システムＺ２ｃにおいて、図１２と同様の構成については、図２と同一の符号を付して説明を省略する。
図１５の押しボタンスイッチ２１ｃは、非インチング操作用の押しボタン（非インチング用押しボタン２１１）と、インチング操作用の押しボタン（インチング用押しボタン２１２）とを有している。
なお、ＤＳＰ２３ａ及びＰＬＣ２４の構成は図１２に示す構成と同様であるので、ここでの図示及び説明を省略する。また、図１５において、ロータリエンコーダ３１及びラインレーザ装置３２は図示省略されているが、図２と同様に設置されている。
【００７１】
（フローチャート）
図１６は、第４実施形態に係る天井クレーンシステム制御の処理手順を示すフローチャートである。適宜、図１２及び図１５を参照する。
操作者が、非インチング用押しボタン２１１を押下する（Ｓ３０１）と、判定切替部２３５は制御演算部２３１から出力される制御速度を実制御部２３３へ出力する。この結果、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御（速度制御）が行われる（Ｓ３０２）。そして、判定切替部２３５は、非インチング用押しボタン２１１が離されたか否かを判定する（Ｓ３０３）。
ステップＳ３０３の結果、非インチング用押しボタン２１１が離されていない場合（Ｓ３０３→Ｎｏ）、判定切替部２３５はステップＳ３０２へ処理を戻す。
ステップＳ３０３の結果、非インチング用押しボタン２１１が離された場合（Ｓ３０３→Ｙｅｓ)、トロリ１／ガーダ２が減速し、トロリ１／ガーダ２が停止する（Ｓ３２１）。
【００７２】
一方、操作者が、インチング用押しボタン２１２を押下する（Ｓ３１１）と、判定切替部２３５は、制御演算部２３３から出力される制御速度を実制御部２３３へ出力せず、インチング用押しボタン２１２から入力された速度指令値を実制御部２３３へ出力する。この結果、インチング制御が行われ、第１実施形態に示す天井クレーンシステム制御は行われない（速度制御なし；Ｓ３１２）。
そして、判定切替部２３５は、インチング用押しボタン２１２が離されたか否かを判定する（Ｓ３１３）。
ステップＳ３１３の結果、インチング用押しボタン２１２が離されていない場合（Ｓ３１３→Ｎｏ）、判定切替部２３５はステップＳ３１２へ処理を戻す。
ステップＳ３１３の結果、インチング用押しボタン２１２が離された場合（Ｓ３１３→Ｙｅｓ)、トロリ１／ガーダ２が減速し、トロリ１／ガーダ２が停止する（Ｓ３２１）。
第４実施形態によれば、インチング用の押しボタンと、非インチング用の押しボタンとを押し間違えることを防止することができる。
【００７３】
なお、第２〜第４実施形態では、判定切替部２３５が制御演算部２３１と実制御部２３３の間に設けられているが、これに限らない。例えば、判定切替部２３５が制御演算部２３１の前段に設置されてもよい。そして、インチング制御が行われていると判定制御部２３５が判定した場合（図１３のステップＳ１０２、図１４のステップＳ２０２で「Ｙｅｓ」又は図１６のステップＳ３１１）、判定切替部２３５は、押しボタンスイッチ２１（図２参照）又は押しボタンスイッチ２１ｃ（図１５参照）から入力された速度指令値を実制御部２３３へ出力する。この場合、制御演算部２３１、モデル演算部２３２によるトロリ１／ガーダ２の速度制御は行われない。そして、インチング制御が行われていないと判定切替部２３５が判定した場合（図１３のステップＳ１０２、図１４のステップＳ２０２で「Ｎｏ」又は図１６のステップＳ３０１）、判定切替部２３５は、押しボタンスイッチ２１又は押しボタンスイッチ２１ｃから入力された速度指令値を制御演算部２３１へ出力する。これにより、制御演算部２３１及びモデル演算部２３２によるトロリ１／ガーダ２の速度制御が行われる。つまり、インチング制御時には第１実施形態に記載の天井クレーンシステム制御のための演算は行われず、非インチング制御時に天井クレーンシステム制御のための演算が行われるようにしてもよい。
このようにすることで、制御演算部２３１及びモデル演算部２３２の処理負荷を軽減することができる。
【００７４】
なお、第２〜第４実施形態において、第１実施形態に記載のセンサレス、モデルレスによる天井クレーンシステム制御を行うことが可能である。
【００７５】
［第５実施形態］
図１７は、第５実施形態に係る天井クレーン制御システムＺ２ｄを示す図である。第５実施形態では、外乱に対してロバストな天井クレーン制御システムＺ２ｄを提供することを課題とする。
図１７に示す天井クレーン制御システムＺ２ｄのガーダ２には速度計測装置（速度計測部）３３が備えられている。速度計測装置３３は、例えば、ロータリエンコーダであり、ガーダ２の駆動モータ１２の回転変位を計測する。速度計測装置３３による計測結果はＤＳＰ２３ｄへ送信され、ＤＳＰ２３ｄは計測された回転変位を基に、ガーダ２の走行速度を算出する。
また、トロリ１には速度計測装置（速度計測部）３４が備えられている。速度計測装置３４は、例えば、ロータリエンコーダであり、トロリ１の駆動モータ１２の回転変位を計測する。速度計測装置３４による計測結果はＤＳＰ２３ｄへ送信され、ＤＳＰ２３ｄは計測された回転変位を基に、トロリ１の横行速度を算出する。
速度計測装置３３，３４で計測された情報を基に算出される速度を計測速度と称することとする。
なお、天井クレーンシステムＺ１ｄは、図２に示す天井クレーンシステムＺ１に、速度計測装置３３，３４が追加されているものであり、その他の構成は図２に示す天井クレーンシステムＺ１と同様の構成を有している。
【００７６】
図１８は、第５実施形態に係るＤＳＰ２３ｄの構成を示す制御ブロック図である。
図３と対比するとモデル演算部２３２には、速度計測装置３３，３４から情報が入力される。
モデル演算部２３２は、制御演算部２３１から入力された制御速度（もしくは、速度指令値）と、計測速度を比較し、その差又は比が所定値以上の場合、制御速度（もしくは、速度指令値）の代わりに計測速度を用いてモデル演算を行う。
ＤＳＰ２３ｄにおけるその他の機能、及び、ＰＬＣ２４の機能は、図２に示すものと同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００７７】
第５実施形態によれば、外乱によってトロリ１／ガーダ２の速度が変化しても対応可能な（ロバストな）天井クレーン制御システムＺ２ｄを提供することができる。
【００７８】
なお、第５実施形態において、天井クレーンシステムモデルを使用せず（モデルレス）、ロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２から取得される情報を基に、実際の吊荷６の速度が算出されることが可能である。この場合、モデル演算部２３２の代わりに演算部（不図示）が備えられ、この演算部はロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２から取得される情報を基に、実際の吊荷６の速度を算出する。ロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２から取得される情報を基に、実際の吊荷６の速度を算出することは、当業者であれば周知の技術である。そして、演算部は、算出した吊荷６の速度を、第１実施形態における吊荷のモデル速度の代わりに制御演算部２３１へ出力する。この場合、制御演算部２３１は、演算部で算出された吊荷６の速度と、吊荷６の目標速度ｄｘ／ｄｔ｜ｒｅｆとが一致又は近くなるよう、トロリ１／ガーダ２の制御速度ｄｕ／ｄｔ｜ｃｏｎを算出する。このようにすることで、天井クレーンシステムモデルを基に算出された吊荷６のモデル速度を用いるよりも、精度の高いトロリ１／ガーダ２の制御が可能となる。また、外乱に強い天井クレーン制御システムＺ２ｄを構築することができる。
【００７９】
なお、ロータリエンコーダ３１や、ラインレーザ装置３２は省略可能である。そして、モデル演算部２３２は、制御演算部２３１から入力された制御速度と、計測速度を比較し、その差又は比が所定値未満の場合、天井クレーンシステムモデル（具体的には式（５））のみを用いた数値シミュレーションによって吊荷６のモデル速度ｄｘ／ｄｔ｜ｍｏｄｅｌを算出する。このようにすることで、ロータリエンコーダ３１、ラインレーザ装置３２等のセンサの数が少ない状態で第１実施形態に係る制御を行うことができる。このようなセンサの数が少ない状態による制御により、センサの故障や、センサの経時劣化や、電磁ノイズの影響等による不具合の発生を抑えることができる。また、センサの故障や、センサの経時劣化や、電磁ノイズの影響等による不具合の発生を抑えることができることにより、天井クレーンシステムＺ１ｄがコントロール不可に陥ることを抑えることができるので、安全対策にかけるコストを軽減することができる。
【００８０】
また、第５実施形態において、第２〜第４実施形態に記載の天井クレーンシステム制御が適用可能である。
【００８１】
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００８２】
また、前記した各構成、機能、各部２１１〜２１３，２１５、記憶部等は、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤ（Hard Disk）に格納すること以外に、メモリや、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。
【符号の説明】
【００８３】
１      トロリ（制御対象機器）
２      ガーダ（制御対象機器）
３      走行レール
４      ワイヤ
５      フック
６      吊荷
１１    巻き取り装置
１２    駆動モータ
２１，２１ｃ  押しボタンスイッチ（入力部）
２２    ＰＣ
２３，２３ａ，２３ｄ  ＤＳＰ
２４    ＰＬＣ
２５    インバータ
３１    ロータリエンコーダ（ワイヤ長取得部）
３２    ラインレーザ装置（ワイヤ長取得部、振れ周期計測部、振れ角計測部）
３３，３４  速度計測装置（速度計測部）
２１１  非インチング用押しボタンスイッチ
２１２  インチング用押しボタンスイッチ
２３１  制御演算部
２３２  モデル演算部（制御対象機器モデルを含む）
２３３  実制御部（制御実行部）
２３５  判定切替部（制御切替部）
Ｚ１，Ｚ１ｄ  天井クレーンシステム
Ｚ２，Ｚ２ｃ，Ｚ２ｄ  天井クレーン制御システム
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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