(57)【要約】【課題】簡略な装置構成にて旋回クレーンの旋回による吊り荷の振れが生じないようにする。【解決手段】旋回開始時は線形加速し、加速開始点７を死点とする振り子が前側の最下点まで移動するときの下向き変位距離と、振り子の１／４周期と、設定旋回速度Ｖ１の遠心力による外側変位距離Δｒと、下向き変位距離を考慮した吊り荷６の巻き出し量とを求めておき、旋回停止時は線形減速し、減速開始点を最下点とする振り子が前側の死点まで移動するときの上向き変位距離と、振り子の１／４周期とを求めておき、旋回加速時には、線形加速時間を振り子の１／４周期に一致させ且つ距離Δｒだけ吊り点半径ｒを減少すると共に、巻き出し量だけ吊り荷６を巻き下げ、旋回停止時には、線形減速時間を振り子の１／４周期に一致させ且つ上向き変位距離だけ吊り荷６を巻き上げ、吊り点半径を距離Δｒだけ増加して吊り点４を停止点８上に一致させる。【選択図】        図２
2004161460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブームを有する旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法であって、ブームの旋回加速時はブーム吊り点を設定旋回速度まで線形加速させるようにし、加速開始点を死点とする振り子が前側に向けて最下点まで移動するときの下向き変位距離と、振り子の１／４周期と、設定旋回速度の遠心力により吊り荷がブーム吊り点半径から外方に変位する外側変位距離とを予め演算して求めておき、一方、ブームの旋回停止時はブーム吊り点を設定旋回速度から停止点まで線形減速させるようにし、減速開始点を最下点とする振り子が前側に向けて死点まで移動するときの上向き変位距離と、振り子の１／４周期とを予め演算して求めておき、ブームの旋回加速時には、線形加速時間を前記振り子の１／４周期の時間に一致させ、且つ振り子の１／４周期の時間内において吊り荷の外側変位距離だけブーム吊り点半径を減少し、同時に前記下向き変位距離を考慮した巻き出し量の巻き出しを行うことにより前後方向と半径方向の振れを防止し、ブームの旋回停止時には、線形減速時間を前記振り子の１／４周期の時間に一致させ、且つ振り子の１／４周期の時間内で前記上向き変位距離だけ吊り荷を巻き上げ、同時に吊り荷の外側変位距離だけブーム吊り点半径を増加してブーム吊り点を停止点上に一致させることを特徴とする旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法。
【請求項２】
前記加速開始点の半径と停止点の半径とが異なる場合は、設定旋回速度での旋回による遠心力によって外側に変位する吊り荷が停止点を通る半径の円上に位置するよう、線形加速時にブーム吊り点半径を増減する調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法。
【請求項３】
ブームを有する旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法であって、ブームの設定旋回速度を予め設定しておき、ブームの旋回加速時はブーム吊り点を設定旋回速度まで線形加速させるようにし、一方、ブームの旋回停止時は設定旋回速度から停止点まで線形減速させるようにし、前記線形加速と線形減速を吊り荷の振れの１／４周期の時間内で完了させることを特徴とする旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法。
【請求項４】
ブームを有する旋回クレーンのブーム吊り点と吊り荷間の吊り高さを変えることなく吊り荷を半径方向に搬送する場合の吊り荷の振れ止め制御方法であって、半径方向の搬送加速時は設定搬送速度まで線形加速させるようにし、加速開始点を死点とする振り子が最下点まで移動するときの下向き変位距離と、該振り子の１／４周期とを予め演算して求めておき、一方、搬送停止時は設定搬送速度から停止点まで線形減速させるようにし、減速開始点を最下点とする振り子が死点まで移動するときの上向き変位距離と、該振り子の１／４周期とを予め演算して求めておき、搬送加速時には、線形加速時間を前記振り子の１／４周期の時間に一致させ且つ振り子の１／４周期の時間内で前記下向き変位距離だけ吊り荷を巻き下げ、一方、搬送停止時には、線形減速時間を前記振り子の１／４周期の時間に一致させ且つ振り子の１／４周期の時間内で前記上向き変位距離だけ吊り荷を巻き上げることを特徴とする旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法。
【請求項５】
ブームを有する旋回クレーンのブーム吊り点と吊り荷間の吊り高さを変えることなく吊り荷を半径方向に搬送する場合の旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法であって、半径方向の設定搬送速度を予め設定しておき、搬送加速時は設定搬送速度まで線形加速させるようにし、一方、搬送停止時は設定搬送速度から停止点まで線形減速させるようにし、前記線形加速と線形減速を吊り荷の振れの１／４周期の時間内で完了させることを特徴とする旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は旋回クレーンにおける吊り荷の振れ止め制御方法に関し、更に詳しくは、吊り荷の旋回時及び吊り荷の引込み・押出し時における吊り荷の振れを簡単な装置構成にて効果的に低減できるようにした旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１、図１２は、クレーン本体１に旋回可能に設けられた旋回台２に、俯仰と伸縮が可能なブーム３を備えた旋回クレーンの場合を示している。旋回クレーンは、ブーム３先端のブーム吊り点４から垂下されるロープ５により吊り荷６を吊り上げ、ブーム３の矢印Ａで示す旋回によって吊り荷６を加速開始点７から停止点８へ搬送するようにしている。また、図１３に示すように、ブーム３の俯仰と伸縮を組合わせて作動することによって吊り荷６を半径方向に引込み搬送或いは押出し搬送するようにしている。
【０００３】
図１１、図１２の旋回クレーンでは、加速開始点７の直上にブーム吊り点４が位置するようにブーム３を伸縮させたブーム吊り点半径ｒで吊り荷６を吊り上げ、加速開始点７から停止点８に向けて矢印Ａで示すように水平旋回するとき、図１４に示すように、吊り荷６とブーム吊り点４との間に吊り高さＬ０を有するために慣性によって吊り荷６は二点鎖線のように旋回方向の後方ａへ遅れ、このために吊り荷６が旋回方向前後に振れを生じることになる。また、図１１、図１２に示すように、矢印Ａの旋回による遠心力によって、吊り荷６は、一点鎖線で示すブーム吊り点半径ｒに対して二点鎖線で示すように外方へ距離Δｒだけ膨らんで（変位して）旋回することになる。
【０００４】
また、所定の旋回速度で旋回しているブーム３の旋回を減速して吊り荷６を停止点８に停止するときは、図１４に示すように、ブーム吊り点４の減速によって吊り荷６は慣性により破線のように旋回方向の前方ｂへ進み、このために吊り荷６は旋回方向前後の振れを生じることになる。また、図１１、図１２に示すように、旋回速度の減速により、遠心力によって外方にΔｒだけ変位していた吊り荷６がブーム吊り点４の直下に戻るように振れ、このために半径方向の振れを生じることになる。
【０００５】
従って、図１４のように、減速時に旋回方向の前方ｂに進んだ吊り荷６が吊り点４直下に戻る振れと、図１１のように、遠心力によって外方に変位した吊り荷６がブーム吊り点４直下に戻ろうとする振れとが合成されることによって、従来の旋回クレーンでは一般に図１２にＸで示すように停止点８で円形の振れを生じていた。
【０００６】
一方、図１３に示したように、ブーム３の俯仰と伸縮を組合わせて吊り荷６を半径方向に引込み搬送する場合においても、引込み開始点イから矢印方向に引込むときには吊り荷６が後方ａに遅れることにより振れを生じ、引込み搬送速度を減速して停止点ロに停止させるときには吊り荷６が前方ｂへ進むことにより振れを生じ、更に、ブーム３により吊り荷６を半径方向外方に押出し搬送する場合にも、上記引込み搬送時と同様の振れを生じる。
【０００７】
上記したようなブームの旋回加速時及び旋回停止時の旋回方向前後の振れ、半径方向の振れ、旋回停止時の円運動の振れ、引込み・押出し搬送時の振れは、吊り荷６に慣性による重力バネが作用したために起こるものであり、こうした吊り荷６の振れは旋回クレーンの荷役作業における作業性や安全性を損なう要因となっている。
【０００８】
従来の旋回クレーンの吊り荷の振れを止める方法としては、ワイヤの吊り長さとブームの現在位置から吊り荷の静止目標位置上までの旋回角度と、ブームが現在位置にあるときの吊り荷の振り子運動の振れ角、振れ速度とに基づいて、旋回角度と振れ角および振れ速度とが許容誤差範囲内になるように、所定時間ごとに計算してブームの旋回角速度を制御してブームを旋回させることにより、吊り荷を目標位置に静止させる方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０９−３１５７６５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に示された振れ止め方法は、ブームの旋回速度を所定時間ごとに計算して制御することにより吊り荷の旋回方向前後の振れを防止するというものであるが、このような方法は従来から走行クレーンなどで行われていた方法であり、制御が非常に大変で装置が高価になるという問題がある。また、上記従来の方法では、吊り荷の旋回方向前後の振れを対象としているが、旋回クレーンでは、旋回方向前後の振れと同時に遠心力による半径方向の振れも生じ、このために停止点では合成された円形の振れが生じることになるが、このような円形の振れは防止することができない。
【００１１】
また、図１３に示したように、吊り荷の引込み・押出し搬送時にも搬送方向の振れが生じ、旋回クレーンの作業性や安全性において問題となっていた。
【００１２】
本発明は、上記したような従来技術に存在する問題点に着目してなしたものであり、その目的とするところは、簡略な装置構成にて旋回クレーンの旋回による吊り荷の振れ及び引込み・押出し搬送時の吊り荷の振れが生じないようにした旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法を提供することにある。
【００１３】
【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、請求項１に記載の発明は、ブームを有する旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法であって、ブームの旋回加速時はブーム吊り点を設定旋回速度まで線形加速させるようにし、加速開始点を死点とする振り子が前側に向けて最下点まで移動するときの下向き変位距離と、振り子の１／４周期と、設定旋回速度の遠心力により吊り荷がブーム吊り点半径から外方に変位する外側変位距離とを予め演算して求めておき、一方、ブームの旋回停止時はブーム吊り点を設定旋回速度から停止点まで線形減速させるようにし、減速開始点を最下点とする振り子が前側に向けて死点まで移動するときの上向き変位距離と、振り子の１／４周期とを予め演算して求めておき、ブームの旋回加速時には、線形加速時間を前記振り子の１／４周期の時間に一致させ、且つ振り子の１／４周期の時間内において吊り荷の外側変位距離だけブーム吊り点半径を減少し、同時に前記下向き変位距離を考慮した巻き出し量の巻き出しを行うことにより前後方向と半径方向の振れを防止し、ブームの旋回停止時には、線形減速時間を前記振り子の１／４周期の時間に一致させ、且つ振り子の１／４周期の時間内で前記上向き変位距離だけ吊り荷を巻き上げ、同時に吊り荷の外側変位距離だけブーム吊り点半径を増加してブーム吊り点を停止点上に一致させることを特徴とする旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法、に係るものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記加速開始点の半径と停止点の半径とが異なる場合は、設定旋回速度での旋回による遠心力によって外側に変位する吊り荷が停止点を通る半径の円上に位置するよう、線形加速時にブーム吊り点半径を増減する調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法、に係るものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、ブームを有する旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法であって、ブームの設定旋回速度を予め設定しておき、ブームの旋回加速時はブーム吊り点を設定旋回速度まで線形加速させるようにし、一方、ブームの旋回停止時は設定旋回速度から停止点まで線形減速させるようにし、前記線形加速と線形減速を吊り荷の振れの１／４周期の時間内で完了させることを特徴とする旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法、に係るものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、ブームを有する旋回クレーンのブーム吊り点と吊り荷間の吊り高さを変えることなく吊り荷を半径方向に搬送する場合の吊り荷の振れ止め制御方法であって、半径方向の搬送加速時は設定搬送速度まで線形加速させるようにし、加速開始点を死点とする振り子が最下点まで移動するときの下向き変位距離と、該振り子の１／４周期とを予め演算して求めておき、一方、搬送停止時は設定搬送速度から停止点まで線形減速させるようにし、減速開始点を最下点とする振り子が死点まで移動するときの上向き変位距離と、該振り子の１／４周期とを予め演算して求めておき、搬送加速時には、線形加速時間を前記振り子の１／４周期の時間に一致させ且つ振り子の１／４周期の時間内で前記下向き変位距離だけ吊り荷を巻き下げ、一方、搬送停止時には、線形減速時間を前記振り子の１／４周期の時間に一致させ且つ振り子の１／４周期の時間内で前記上向き変位距離だけ吊り荷を巻き上げることを特徴とする旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法、に係るものである。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、ブームを有する旋回クレーンのブーム吊り点と吊り荷間の吊り高さを変えることなく吊り荷を半径方向に搬送する場合の旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法であって、半径方向の設定搬送速度を予め設定しておき、搬送加速時は設定搬送速度まで線形加速させるようにし、一方、搬送停止時は設定搬送速度から停止点まで線形減速させるようにし、前記線形加速と線形減速を吊り荷の振れの１／４周期の時間内で完了させることを特徴とする旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法、に係るものである。
【００１８】
上記手段では以下のように作用する。
【００１９】
請求項１記載の発明では、簡略な装置構成、制御方法にて吊り荷の旋回時における旋回方向前後の振れと半径方向の振れを防止し、よって従来のように旋回停止時に吊り荷が円形の振れを生じる問題を防止し、吊り荷を停止点に静止させることができる。
【００２０】
請求項２記載の発明では、吊り荷の加速開始点と停止点の半径が異なっても吊り荷を停止点に静止させることができる。
【００２１】
請求項３記載の発明では、旋回時の吊り荷の振れを更に簡略な方法によって防止できる。
【００２２】
請求項４記載の発明では、簡略な装置構成、制御方法にて吊り荷の半径方向の引込み・押出し搬送時における吊り荷の振れを防止できる。
【００２３】
請求項５記載の発明では、吊り荷の半径方向の引込み・押出し搬送時の振れを更に簡略な方法によって防止できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１、図２は本発明の吊り荷の振れ止め制御方法を実施する旋回クレーンの一例を示したものであり、この旋回クレーンは、ブーム３の旋回、俯仰、伸縮及び吊り荷６の巻き上げ、巻き下げを駆動する装置の駆動制御を行うための駆動制御器９を備えている。
【００２６】
駆動制御器９は、図３に示す制御装置１０の演算装置１１からの制御信号によって制御されるようになっており、前記演算装置１１には、旋回クレーンの設定旋回速度Ｖ１（設定した一定速度）と、例えばロープ５の巻取り量から検出した吊り荷６の吊り高さＬ０とが入力されている。
【００２７】
旋回クレーンでは、吊り荷６を吊り上げてブーム３を所定の位置まで旋回して搬送する時、吊り荷６は旋回方向前後の振れと遠心力による半径方向の振れを同時に生じることになるが、以下では上記旋回方向前後の振れと半径方向の振れを分けて説明する。
【００２８】
先ず、吊り荷６の旋回方向前後の振れについて説明する。
【００２９】
図４はブーム３の旋回加速時を示し、図５はブーム３の旋回停止時を示している。
【００３０】
ブーム３の旋回加速時は、図１、図２に示すようにブーム吊り点４を加速開始点７上に移動してブーム吊り点半径ｒで吊り荷６を吊上げたクレーン本体１に対し、制御装置１０は図４（Ａ）に示すように、加速開始点７（速度Ｖ０）から設定旋回速度Ｖ１まで線形加速（一定変化率加速）するよう制御する。更に、演算装置１１は図４（Ｂ）に示すように、旋回加速時における加速開始点７の吊り荷６の位置を死点Ｒ０とする振り子が最下点Ｒ１まで移動するときの重力バネである下向き変位距離Δｈ１と、この振り子の周期Ｔの１／４周期、即ちＴ／４を予め演算して求めるようにしている。
【００３１】
更に、前記重力バネである下向き変位距離Δｈ１を相殺するために前記線形加速時に吊り荷６を巻き下げるように制御し、この時の巻き下げ速度Ｖｖｍ１を求めている。
【００３２】
下向き変位距離Δｈ１は、吊り荷６が走行開始点を死点Ｒ０として振り子の最下点Ｒ１まで移動するときの位置エネルギＵと運動エネルギＫから求められる。即ち、
Ｕ＝ｍＧｈ
Ｋ＝１／２ｍＶ１２
であるので、Ｕ＝Ｋとおくことにより、下向き変位距離Δｈ１は
【数１】
Δｈ１＝Ｖ１２／２Ｇ・・・（１）
である。
【００３３】
また、吊り荷６の振れの角速度ωは
【数２】
ω＝√｛Ｇ／（Ｌ０＋Δｈ１）｝・・・（２）
であるので、周期Ｔは
【数３】
Ｔ＝２π／ω・・・（３）
である。
【００３４】
更に、重力バネである下向き変位距離Δｈ１を相殺するために線形加速時に吊り荷６を巻き下げる巻き下げ速度Ｖｖｍ１は
【数４】
Ｖｖｍ１＝８Δｈ１／Ｔ・・・（４）
である。また、この時の巻き下げ加速度αｖ１は、αｖ１＝±６４Δｈ１／Ｔ２である。＋符号は下向きを、−符号は上向きをそれぞれ表わす。
【００３５】
この時の水平加速度αｈは
【数５】
αｈ＝４Ｖ１／Ｔ・・・（５）
であり、よって線形加速時の速度ｖは
【数６】
ｖ＝αｈｔ・・・（６）
となる。
【００３６】
一方、旋回中のブーム３の旋回停止時は、前記制御装置１０は図５（Ａ）に示すように、設定旋回速度Ｖ１の減速開始点から停止点８までを線形減速（一定変化率減速）で制御するようにしており、更に、演算装置１１は図５（Ｂ）に示すように、上記停止時における減速開始点を吊り荷６の最下点Ｆ１として振り子が死点Ｆ０まで移動するときの重力バネである上向き変位距離Δｈ２と、この振り子の周期Ｔの１／４周期、即ちＴ／４とを予め演算して求める。
【００３７】
また、前記重力バネである上向き変位距離Δｈ２を相殺するために前記線形減速時に吊り荷６を巻き上げるようにし、この時の巻き上げ速度Ｖｖｍ２を求める。
【００３８】
上向き変位距離Δｈ２は、吊り荷６が減速開始点を最下点Ｆ１として振り子の死点Ｆ０まで移動するときの位置エネルギＵと運動エネルギＫから求められる。即ち、
Ｕ＝ｍＧｈ
Ｋ＝１／２ｍＶ１２
であるので、Ｕ＝Ｋとおくことにより、上向き変位距離Δｈ２は
【数７】
Δｈ２＝Ｖ１２／２Ｇ・・・（７）
である。
【００３９】
また、吊り荷６の角速度ωは
【数８】
ω＝√（Ｇ／Ｌ０）・・・（８）
であり、周期Ｔは
【数９】
Ｔ＝２π／ω・・・（９）
である。
【００４０】
更に、重力バネである上向き変位距離Δｈ２を相殺するために線形減速時に吊り荷６を巻き上げる巻き上げ速度Ｖｖｍ２は
【数１０】
Ｖｖｍ２＝８Δｈ２／Ｔ・・・（１０）
である。また、この時の巻き上げ加速度αｖ２は、αｖ２＝±６４Δｈ２／Ｔ２である。−符号は下向きを、＋符号は上向きをそれぞれ示す。
【００４１】
この時の水平減速度αｈは
【数１１】
αｈ＝４Ｖ１／Ｔ・・・（１１）
であり、よって線形減速時の速度ｖ’は
【数１２】
ｖ’＝αｈｔ・・・（１２）
となる。
【００４２】
図３の演算装置１１は上記演算の結果を記憶しており、ブーム３の旋回加速時及び旋回停止時には制御装置１０は、演算装置１１の演算結果に基づき駆動制御器９のインバータ装置１２を介してブーム３の旋回と吊り荷６の巻き上げ巻き下げ用の各駆動装置１３を自動制御するようにしている。
【００４３】
次に、上記ブーム３の旋回加速時における振れ止め制御方法を図４、図６を参照して説明する。
【００４４】
ブーム３の旋回加速時は、図４（Ａ）に示すように、加速開始点７（速度＝０）から設定した設定旋回速度Ｖ１までを線形加速（一定変化率加速）するようにブーム３の旋回を制御し、この時、線形加速時間ｔが演算装置１１で予め求めた振り子の周期Ｔの１／４の時間であるＴ／４に一致して加速されるようにブーム３の旋回を制御する。
【００４５】
更に、上記旋回加速の開始と同時に、振り子の１／４周期の時間Ｔ／４内で、演算装置１１で求めておいた下向き変位距離Δｈ１だけ吊り荷６を巻き下げる。この時、吊り荷６を巻き下げ速度Ｖｖｍ２で巻き下げる。このように振り子の１／４周期の時間Ｔ／４内で下向き変位距離Δｈ１だけ吊り荷６を巻き下げると、吊り荷６は図４（Ｂ）に示す破線のように死点Ｒ０から最下点Ｒ１に移動することによって重力バネが相殺され、これにより旋回加速時に吊り荷６が振れる問題は生じなくなる。
【００４６】
上記したように、ブーム３の旋回加速時は、線形加速を振り子の１／４周期の時間に一致させて行い、且つ同時に振り子の１／４周期の時間内で下向き変位距離Δｈ１だけ吊り荷６を巻き下げることにより、線形加速によって生じる振り子の重力バネが相殺されて吊り荷６が振れなくなり、よって吊り荷６は略ブーム吊り点４の直下に位置して振れないまま設定旋回速度Ｖ１に移行することができる。
【００４７】
次に、設定旋回速度Ｖ１で旋回しているブーム３の旋回停止時における振れ止め制御方法を図５、図７を参照して説明する。
【００４８】
設定旋回速度Ｖ１で旋回しているブーム３の旋回停止時は、図５（Ａ）に示すように、減速開始点（速度＝Ｖ１）から停止点８（速度＝Ｖ０）までを線形減速（一定変化率減速）するようにブーム３の旋回を制御する。この時、ブーム吊り点４の線形減速時間ｔが演算装置１１で予め求めた振り子の１／４周期の時間に一致して減速されるように制御する。
【００４９】
更に、上記減速開始と同時に、振り子の１／４周期の時間内で、演算装置１１で求めておいた上向き変位距離Δｈ２だけ吊り荷６を巻き上げる。このように振り子の１／４周期の時間Ｔ／４内で上向き変位距離Δｈ２だけ吊り荷６を巻き上げると、吊り荷６は図５（Ｂ）に示す破線のように最下点Ｆ１から死点Ｆ０に移動することによって重力バネは相殺され、これにより旋回停止時に吊り荷６が振れる問題は生じなくなる。
【００５０】
上記したように、ブーム３の旋回停止時に、線形減速を振り子の１／４周期の時間に一致させて行い、且つ同時に振り子の１／４周期の時間内で上向き変位距離Δｈ２だけ吊り荷６を巻き上げることにより、減速によって生じる振り子の重力バネが相殺されて吊り荷６が振れなくなり、よって吊り荷６はブーム吊り点４の略直下位置に静止される。
【００５１】
次に、旋回時における吊り荷の半径方向の振れについて説明する。
【００５２】
図１、図２、図８において、加速開始点７にて吊り荷６を吊上げたブーム吊り点半径ｒのブーム３を、加速開始点７（速度Ｖ０）から設定旋回速度Ｖ１まで線形加速するように旋回させると、吊り荷６は遠心力によってブーム吊り点半径ｒに対し外方に向けて変位する。従って、外側変位距離Δｒを予め求めておき、線形加速時にブーム３を縮小することによって吊り荷６の位置をブーム吊り点半径ｒに一致させる制御を行う。又、外側変位距離Δｒだけブーム吊り点半径ｒを減少すると、図８のようにロープ５が傾斜することによって吊り荷６は半径方向の揺れを生じることになるので、この揺れを防止するために前記と同様の巻き出しを行なうが、前記前後方向の揺れを防止するための下向き変位距離Δｈ１を考慮した巻き出し量ΔＬを求めて、巻き出しを制御する。
【００５３】
即ち、図８において、質量ｍの吊り荷６が旋回によって外側に変位する外側変位距離Δｒは、
Δｒ＝ｍｒω０２／ｍＧ（Ｌ０＋Δｈ１）であり
【数１３】
Δｒ＝ｒω０２／Ｇ（Ｌ０＋Δｈ１）・・・（１３）
である。ω０はブーム３の旋回角速度である。
【００５４】
従って、上記式（１３）から外側変位距離Δｒを演算装置１１にて予め演算して求めておく。
Ｌ２＝（Ｌ０＋Δｈ１）２＋ｒ２
Ｌ２＝（Ｌ０＋Δｈ１）２＋（ｒω０２／Ｇ）２（Ｌ０＋Δｈ１）２
Ｌ２＝｛１＋（ｒω０２／Ｇ）２｝（Ｌ０＋Δｈ１）２
∴Ｌ＝√｛１＋（ｒω０２／Ｇ）２｝（Ｌ０＋Δｈ１）
そして、ｒω０２＜＜Ｇであれば、
√｛１＋（ｒω０２／Ｇ）２｝≒１＋１／２（ｒω０２／Ｇ）２
と近似することができる。
∴Ｌ＝｛１＋１／２（ｒω０２／Ｇ）２｝（Ｌ０＋Δｈ１）
である。
【００５５】
よって、巻き出し量ΔＬ１は
ΔＬ１＝Ｌ−（Ｌ０＋Δｈ１）
であり、
【数１４】
ΔＬ１＝１／２（ｒω０２／Ｇ）２（Ｌ０＋Δｈ１）・・・（１４）
である。
【００５６】
更に、重力バネである巻き出し量ΔＬ１を相殺するために線形加速時に吊り荷６を巻き下げる巻き下げ速度Ｖｖｍ１は
【数１５】
Ｖｖｍ１＝８ΔＬ１／Ｔ・・・（１５）
である。また、この時の巻き下げ加速度αｖ１は、αｖ１＝±６４ΔＬ１／Ｔ２である。＋符号は下向きを、−符号は上向きをそれぞれ表わす。
【００５７】
上記式（１４）から外側変位距離Δｒに基づく前記下向き変位距離Δｈ１を考慮した巻き出し量ΔＬ１を演算装置１１にて予め演算して求めておく。
【００５８】
そして、ブーム３の旋回加速時に設定旋回速度Ｖ１まで線形加速する間、即ち振り子の１／４周期の時間Ｔ／４内において、図２に示すように外側変位距離Δｒだけブーム３を縮小させることによりブーム吊り点半径をｒ−Δｒに減少し、同時に巻き出し量ΔＬ１だけ巻き出すと、吊り荷６は図２に示すように半径方向に揺れることなく停止点８の半径の円上を移動することになる。
【００５９】
一方、ブーム３の旋回停止時には、旋回を設定旋回速度Ｖ１から線形減速する間、即ち振り子の１／４周期の時間Ｔ／４内において、図２に示すように外側変位距離Δｒだけブーム３を伸長させることによりブーム吊り点半径をｒに戻すように増加する。
【００６０】
このとき、吊り荷６の半径方向の振れを防止するために上向き変位距離Δｈ２を考慮した巻き込み量ΔＬ２を求めて巻き込み量を制御する。即ち、前記式（１４）と同様にして巻き込み量ΔＬ２
【数１６】
ΔＬ２＝１／２（ｒω０２／Ｇ）２（Ｌ０＋Δｈ２）・・・（１６）
を求める。
【００６１】
更に、重力バネである巻き込み量ΔＬ２を相殺するために線形減速時に吊り荷６を巻き上げる巻き上げ速度Ｖｖｍ２は
【数１７】
Ｖｖｍ２＝８ΔＬ２／Ｔ・・・（１７）
である。また、この時の巻き下げ加速度αｖ１は、αｖ１＝±６４ΔＬ２／Ｔ２である。−符号は下向きを、＋符号は上向きをそれぞれ表わす。
【００６２】
上記式（１６）から外側変位距離Δｒに基づく前記上向き変位距離Δｈ２を考慮した巻き込み量ΔＬ２を演算装置１１にて予め演算して求めておく。
【００６３】
そして、ブーム３の旋回停止時に線形減速する間、即ち振り子の１／４周期の時間Ｔ／４内において、図２に示すように外側変位距離Δｒだけブーム３を伸長させることによりブーム吊り点半径を元に戻し、同時に巻き込み量ΔＬ２だけ巻き込むと、ブーム吊り点４は吊り荷６の略直上に位置するようになり、遠心力による半径方向の振り子の重力バネは相殺され、従って、吊り荷６は半径方向の振れがない状態で停止点８に静止するようになる。
【００６４】
上記したように、旋回加速時においては、線形加速と、旋回方向前後の振れを防止するための下向き変位距離Δｈ１の巻き下げ操作により旋回方向前後の振れを防止し、同時に、旋回時の遠心力によって外方に変位する吊り荷６が停止点８の半径の円上にくるようにブーム吊り点半径ｒを減少し、そのときに生じる半径方向の振れを防止するために前記下向き変位距離Δｈ１の巻き下げを考慮した巻き出し量ΔＬ１での巻き出し操作を行うことによって半径方向の振れを防止する。
【００６５】
また、旋回停止時においては、線形減速と、上向き変位距離Δｈ２だけ吊り荷６を巻き上げる操作とにより旋回方向前後の振れを防止し、同時に、外側変位距離Δｒだけブーム吊り点半径を増加し、そのときに生じる半径方向の振れを防止するために前記上向き変位距離Δｈ２の巻き上げを考慮した巻き出し量ΔＬ２での巻き込み操作を行うことにより、吊り荷６は半径方向に振れることなく停止点に一致して静止する。従って、旋回停止時における旋回方向前後の振れと半径方向の振れの両方が防止されることにより、従来の図１２にＸで示したような円形の振れが防止される。
【００６６】
一方、図２では、前記加速開始点７のブーム吊り点半径ｒと停止点８の半径ｒとが一致している場合について説明したが、加速開始点７の半径と停止点８の半径とが異なる場合がある。
【００６７】
この場合には、図２の方法で吊り荷６を停止させると、停止点８と異なる半径位置に吊り荷６が停止されることになる。このとき、吊り荷６の旋回停止後に吊り荷６の半径方向位置を停止点８に調整することはできるが、これでは作業に時間が掛ってしまう。
【００６８】
このため、以下のように制御することによって、旋回停止時に吊り荷６を任意の停止点８に停止させることができる。
【００６９】
即ち、加速開始点７の半径と停止点８の半径とが異なる場合は、ブーム３の旋回加速時に前記半径の差分を調整する操作を行う。即ち、例えば図９に示すように、加速開始点７のブーム吊り点半径ｒに対して停止点８の半径が距離Ｓだけ小さい場合には、ブーム吊り点４を加速開始点７から設定旋回速度Ｖ１に線形加速させる間に、図６の破線枠及び図９に示すように、設定旋回速度Ｖ１の旋回により遠心力を受けて外側に変位した吊り荷６が停止点８を通る半径の円上になるように、Ｓ＋Δｒだけ吊り点半径を減少する。
【００７０】
このとき、距離Ｓだけ吊り点半径を余分に変化させることによって遠心力が変化し、半径方向の振れを生じることになるので、この分の補正を行う。即ち、距離Ｓだけ余分に吊り点４が移動することにより図８のロープ５の傾き角が大きくなってＬの値が大きくなるので、このＬの増加により変化する巻き出し量αを予め求めて式（１４）の巻き出し量ΔＬ１に加算しておき、線形加速時に巻き出し量ΔＬ１＋αの巻き出しを行う。これにより吊り荷６は振れを生じることなく停止点８を通る半径の円上を旋回するようになる。一方、旋回停止時には、前記旋回停止時と同様にしてブーム吊り点４が吊り荷６の上部になるように外側変位距離Δｒだけブーム吊り点４の半径を増加すると同時に巻き出し量ΔＬ２を巻き出すことにより、吊り荷６は停止点８で静止して正確に停止するようになる。
【００７１】
次に、前記吊り荷の旋回方向前後の振れを防止する簡便な形態例を図１０について説明する。
【００７２】
ブーム３の設定旋回速度Ｖ１を予め設定しておき、ブーム３の旋回加速時は、加速開始点７（速度Ｖ０＝０）のブーム吊り点４がｔ時間後に最高速度である設定旋回速度Ｖ１になるように線形加速（一定変化率加速）させる。また、設定した設定旋回速度Ｖ１で旋回しているブーム３の停止時は、予定した停止点で停止させるために、停止点よりｔ時間前の時点から線形減速（一定変化率減速）させる。そして、前記線形加速と線形減速の操作が、吊り荷６の振れの周期Ｔ＝２π／ωの１／４周期の時間で完了するようにする。
【００７３】
このように、線形加速と線形減速の操作を、吊り荷の振れの１／４周期の時間内で完了させるという簡便な制御によっても、吊り荷の振れを低減することができる。また、上記簡便な制御方法によるブーム３の旋回停止時にも、前記図２或いは図９に示した半径方向の振れを防止する制御を同時に行うことにより、旋回停止時に吊り荷６が図１２にＸで示したような従来の円形の振れを防止できる。
【００７４】
次に、ブーム３の俯仰と伸縮を組合わせて吊り荷を半径方向に搬送する引込み搬送と押出し搬送における搬送開始時と搬送停止時における吊り荷の振れを防止する形態を説明する。
【００７５】
上記半径方向の搬送時における吊り荷の振れ防止は、前記ブーム旋回時の吊り荷の振れ防止の方法と全く同様の方法を用いることができ、よって図４、図５に示した符号を用いて説明する。
【００７６】
即ち、半径方向搬送の搬送加速時は、図４に示すように設定搬送速度Ｖ１まで線形加速させるようにし、加速開始点を死点Ｒ０とする振り子が最下点Ｒ１まで移動するときの下向き変位距離Δｈ１と、該振り子の１／４周期とを予め演算して求めておき、一方、搬送停止時は、図５に示すように設定搬送速度Ｖ１から停止点まで線形減速させるようにし、減速開始点を最下点Ｆ１とする振り子が死点Ｆ０まで移動するときの上向き変位距離Δｈ２と、該振り子の１／４周期とを予め演算して求めておく。
【００７７】
そして、半径方向の搬送加速時には、線形加速時間ｔを前記振り子の１／４周期の時間に一致させ且つ振り子の１／４周期の時間内で前記下向き変位距離Δｈ１だけ吊り荷６を巻き下げる。これにより、吊り荷６は図４（Ｂ）に破線で示したように死点Ｒ０から最下点Ｒ１に移動することになるために重力バネが相殺され、これによって加速時に吊り荷６が振れる問題は生じなくなる。
【００７８】
一方、半径方向の搬送停止時には、線形減速時間ｔを前記振り子の１／４周期の時間に一致させ且つ振り子の１／４周期の時間内で前記上向き変位距離Δｈ２だけ吊り荷６を巻き上げる。これにより、吊り荷６は図５（Ｂ）に破線で示したように最下点Ｆ１から死点Ｆ０に移動することになるために重力バネは相殺され、これによって減速時に吊り荷６が振れる問題は生じなくなる。
【００７９】
更に、前記吊り荷６の引込み・押出し搬送の場合にも図１０に示したような簡便な方法にて吊り荷６の振れを防止することができる。
【００８０】
即ち、吊り荷６を半径方向に搬送する設定搬送速度Ｖ１を予め設定しておき、搬送加速時は、搬送開始点（速度Ｖ０＝０）のブーム吊り点４がｔ時間後に最高速度である設定搬送速度Ｖ１になるように線形加速（一定変化率加速）させる。また、設定搬送速度Ｖ１で搬送している吊り荷６の搬送停止時は、予定した停止点で停止させるために、停止点よりｔ時間前の時点から線形減速（一定変化率減速）させる。そして、前記線形加速と線形減速の操作が、吊り荷６の振れの周期Ｔ＝２π／ωの１／４周期の時間で完了するようにする。
【００８１】
このように、線形加速と線形減速の操作を、吊り荷６の振れの１／４周期の時間内で完了させるという簡略な制御によっても、吊り荷６の振れを低減することができる。
【００８２】
前記したように、本発明の旋回クレーンの吊り荷の振れ止め制御方法では、旋回クレーンによる吊り荷運搬時における吊り荷の振れを予め演算し、その振れの重力バネを相殺するように吊り荷の位置をフィードフォワード制御で調節するようにしたので、簡略な装置構成、制御方法によって効果的な振れ止めを達成することができた。
【００８３】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、簡略な装置構成、制御方法にて吊り荷の旋回時における旋回方向前後の振れと半径方向の振れを防止し、よって従来のように旋回停止時に吊り荷が円形の振れを生じる問題を防止し、吊り荷を停止点に静止させられる効果がある。
【００８５】
請求項２記載の発明によれば、吊り荷の加速開始点と停止点の半径が異なっても吊り荷を停止点に静止させられる効果がある。
【００８６】
請求項３記載の発明によれば、旋回時の吊り荷の振れを更に簡略な方法によって防止できる効果がある。
【００８７】
請求項４記載の発明によれば、簡略な装置構成、制御方法にて吊り荷の半径方向の引込み・押出し搬送時における吊り荷の振れを防止できる効果がある。
【００８８】
請求項５記載の発明によれば、吊り荷の半径方向の引込み・押出し搬送時の振れを更に簡略な方法によって防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吊り荷の振れ止め制御方法を実施する旋回クレーンの一例を示す側面図である。
【図２】図１の旋回クレーンの平面図である。
【図３】本発明を実施する制御装置のブロック図である。
【図４】（Ａ）は本発明における旋回加速時の速度制御方法を示す線図、（Ｂ）は旋回加速時の吊り荷の振れ止め原理を示す線図である。
【図５】（Ａ）は本発明における旋回停止時の速度制御方法を示す線図、（Ｂ）は旋回停止時の吊り荷の振れ止め原理を示す線図である。
【図６】本発明における旋回加速時の吊り荷の振れ止め制御を行うフローチャートである。
【図７】本発明における旋回停止時の吊り荷の振れ止め制御を行うフローチャートである。
【図８】本発明においてブーム吊り点半径を減少するときに吊り荷の半径方向の振れを防止するために巻き出す巻き出し量を説明するための線図である。
【図９】本発明において吊り荷を任意の停止点に停止させる方法を示すためのクレーンの平面図である。
【図１０】本発明の吊り荷の振れ止め制御方法の簡便な形態例を示す線図である。
【図１１】従来の旋回クレーンにおける吊り荷の振れの発生原理を示す側面図である。
【図１２】図１１の旋回クレーンの平面図である。
【図１３】従来の旋回クレーンにおいて吊り荷を半径方向に搬送する際の吊り荷の振れの発生原理を示す側面図である。
【図１４】従来の旋回クレーンにおいて吊り荷を旋回する際の吊り荷が旋回方向前後に振れる発生原理を示す側面図である。
【符号の説明】
３    ブーム
４    ブーム吊り点
６    吊り荷
７    加速開始点
８    停止点
ｒ          ブーム吊り点半径
Ｆ０            死点
Ｆ１            最下点
Ｌ０        吊り高さ
Ｒ０            死点
Ｒ１            最下点
Ｔ        周期
Ｖ１            設定旋回速度（設定搬送速度）
ｔ        線形加速時間（線形減速時間）
Δｈ１        下向き変位距離
Δｈ２        上向き変位距離
Δｒ    外側変位距離
【図１】
2004161460.tif 000003
【図２】
2004161460.tif 000004
【図３】
2004161460.tif 000005
【図４】
2004161460.tif 000006
【図５】
2004161460.tif 000007
【図６】
2004161460.tif 000008
【図７】
2004161460.tif 000009
【図８】
2004161460.tif 000010
【図９】
2004161460.tif 000011
【図１０】
2004161460.tif 000012
【図１１】
2004161460.tif 000013
【図１２】
2004161460.tif 000014
【図１３】
2004161460.tif 000015
【図１４】
2004161460.tif 000016