(57)【要約】  インプットシェーピングのためのホイスト長さ測定方法は、ホイスト長さＬを、初期長さ（Ｌｉｎｉｔ＝Ｌ０＋Ｌ１）に設定する第一ステップと、ホイストが動作を開始した後、予め設定した時間が経過した否かを判定する第二ステップと、予め設定した時間が経過した場合、フックが下降中若しくは上昇中であるかを判定する第三ステップと、フックが下降中若しくは上昇中である場合、それぞれに該当する次式を適用して判定時点でのホイスト長さＬを算出する第四ステップとを主に具備する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイスト長さＬを、初期長さ（Ｌｉｎｉｔ＝Ｌ０＋Ｌ１）に設定する第一ステップ（ここで、Ｌ０はホイストのフックが上限位置に到達した状態で、前記フックの中心と前記ホイストのモータの軸の中心間の距離に相当し、Ｌ１は前記フックの中心と前記フックにぶら下がった対象物の中心間の距離に相当する）と、
前記ホイストが動作を開始した後、サンプリング時間が経過したか否かを判定する第二ステップと、
前記サンプリング時間が経過している場合、前記フックが下降中若しくは上昇中であるかを判定する第三ステップと、
前記フックが下降中若しくは上昇中である場合、それぞれに該当する次式を適用してサンプリング時点でのホイスト長さＬを算出する第四ステップと
を含むことを特徴とするインプットシェーピングのためのホイスト長さ測定方法。
上昇時  Ｌ＝Ｌ−ΔＬ
下降時  Ｌ＝Ｌ＋ΔＬ
（ここで、ΔＬは前記フックの上昇速度または下降速度×サンプリング時間に相当し、前記フックの上昇または下降に伴う長さ変化を意味する）
【請求項２】
請求項１において、前記第三ステップは、
前記フックが上昇中の場合、前記上限位置に到達したか否かを判定し、
前記フックが前記上限位置に到達している場合、前記ホイスト長さを初期長さに設定することを特徴とするインプットシェーピングのためのホイスト長さ測定方法。
【請求項３】
請求項１において、前記第三ステップは、
前記フックが上昇中の場合、前記フックが前記上限位置に到達したか否かを判定し、
前記フックが前記上限位置に到達していない場合、前記第四ステップに移行することを特徴とするインプットシェーピングのためのホイスト長さ測定方法。
【請求項４】
請求項１において、前記第四ステップは、
前記フックが上昇中の場合、前記ホイスト長さを算出した後、算出された前記ホイスト長さが前記初期長さよりも大きい場合、算出された前記ホイスト長さをそのまま設定し、
前記初期長さよりも小さい場合、前記ホイスト長さを前記初期長さに設定することを特徴とするインプットシェーピングのためのホイスト長さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプットシェーピングのためのホイスト長さ測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動制御方法の一つであるインプットシェーピング（ｉｎｐｕｔ  ｓｈａｐｉｎｇ：入力整形）の制御は、対象物の振動に対して逆位相の振動を付与して対象物の移動開始時、または停止時の対象物の揺動を最小化する制御をいう。これに関連する特許は、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００３】
このようなインプットシェーピングの制御をクレーンに適用するためには、対象物の移動時に発生するホイストの固有振動数を算出し、この固有振動数の逆位相に対応するインプットシェーピングを発生させる必要がある。このとき、固有振動数を算出するためには、ホイストの長さがリアルタイムで測定されなければならない。
【０００４】
これを図１を参照して具体的に説明する。クレーンを例にすると、図１のような大型構造物の天井に設置されたレール１２にスライド可能に駆動部１４が装着される。駆動部１４の下部にはホイストが設置され、このホイストはモータと当該モータに長さ調整可能に接続されたロープ１６とから構成され、ロープ１６の下端部には対象物１０が固定される。
【０００５】
このクレーンにおいて、駆動部１４を移動させると、ホイストに固定された対象物１０は移動するが、対象物１０は移動開始時、または停止時に周期的な揺れが発生するため、対象物１０を希望経路に移動させることができず、対象物１０を正確な位置に停止させることが難しいとともに、対象物１０が完全に停止するまでに時間が必要される。
【０００６】
ここで、ホイストの固有振動数をωｎ、重力加速度をｇ、及びホイスト長さ、すなわち、駆動部１４から対象物１０までの距離をｌとすると、ホイストの固有振動数は次式（数１）で表される。したがって、対象物１０の固有振動数は、ホイスト長さｌによって決定されることがわかる。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
さらに、ホイスト長さを算出する方法として、特許文献３では、ホイストと駆動部との間に超音波センサ部を設置し、駆動部またはホイストに反射した超音波を検出し、ホイスト長さを測定する方法が開示されている。しかしながら、この方法によれば、ホイストが揺れるため、超音波発振部と受信部とが一致していないか、或いは超音波センサそのものがその他の影響を受けるため、信頼性に欠ける問題点を有している。また、高価な超音波センサを設置しなければならないため、装備の製造コストが上昇するという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、ホイスト長さを高い信頼性で測定することができ、高価な装置を追加する必要がなく、ホイスト長さをリアルタイムで正確に測定できることが可能なホイスト長さの測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的は、ホイスト長さＬを、初期長さ（Ｌｉｎｉｔ＝Ｌ０＋Ｌ１）に設定する第一ステップと、ホイストが動作を開始した後、サンプリング時間が経過したか否かを判定する第二ステップと、前記サンプリング時間が経過している場合、前記フックが下降中若しくは上昇中であるかを判定する第三ステップと、前記フックが下降中若しくは上昇中である場合、それぞれに該当する次式を適用してサンプリング時点でのホイスト長さＬを算出する第四ステップとを含むホイスト長さの測定方法によって達成することができる。
【００１１】
ここで、Ｌ０はホイストのフックが上限位置に到達した状態で、前記フックの中心と前記ホイストのモータの軸の中心間の距離に相当し、Ｌ１は前記フックの中心と前記フックにぶら下がった対象物の中心間の距離に相当し、上昇時Ｌ＝Ｌ−ΔＬ、下降時Ｌ＝Ｌ＋ΔＬの式に適用し、ΔＬは前記フックの上昇速度または下降速度×サンプリング時間に相当し、前記フックの上昇または下降に伴う長さ変化を示している。
【００１２】
さらに、第三ステップでは、フックが上昇中の場合、フックが上限位置に到達したか否かを判定し、フックが上限位置に到達している場合、ホイスト長さを初期長さに設定する。さらに、前記第三ステップでは、フックが上昇中の場合、フックが上限位置に到達したか否かを判定し、フックが上限位置に到達していない場合、第四ステップに移行することができる。
【００１３】
さらに、第四ステップでは、フックが上昇中の場合、ホイスト長さを算出した後、算出されたホイスト長さが初期長さよりも大きい場合、算出されたホイスト長さをそのまま設定し、初期長さよりも小さい場合、算出したホイスト長さを初期長さに設定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成によれば、ホイスト長さを高い信頼性で測定することができ、高価な装置を追加する必要がなく、ホイストの長さをリアルタイムで正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】インプットシェーピングを説明するための概念図である。
【図２】ホイスト長さの測定方法が適用されるクレーンを概略的に示す斜視図である。
【図３】ホイスト長さの測定方法を説明するために、図２のクレーンの構造を単純化した構成図である。
【図４】本発明のホイスト長さの測定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付した図面を参照して本発明のインプットシェーピングのためのホイスト長さの測定方法の実施例を詳細に説明する。ここで、図２は本発明のホイスト長さの測定方法が適用されるクレーンの概要を示す斜視図である。
【００１７】
図２によると、水平移送ユニット１００と垂直移送ユニット２００、及び、制御コントローラ３００が互いに結合した単一ユニットを組んでレール（図示しない）にスライド可能に装着される。
【００１８】
垂直移送ユニット２００のモータ２１０のモータの軸にロープ２５０の一端が連結され、その他は制御コントローラ３００に連結され、中間に対象物を把持するフック４００が装着され、モータ２１０の回転によりロープ２５０を巻き込むことでフック４００が上昇または下降する。
【００１９】
垂直移送ユニット２００の一端に固定されたサポート２２０は、ロープ２５０の間に延設され、その裏面には接触センサ２３０が設置され、後述するフック４００が上昇時の上限位置で接触センサ２３０と接触する。
【００２０】
制御コントローラ３００には、ペンダントタイプのスイッチボックス３２０が連結され、当該スイッチボックス３２０には上昇、下降、または停止のための操作ボタンが設置される。
【００２１】
図３は本発明のホイスト長さの測定方法を説明するために、図２のクレーンの構造を単純化した構成図である。
【００２２】
図３によると、Ｌ０は、フック４００が上限位置にある状態、換言すると、フック４００が接触センサ２３０と接触した状態であり、フック４００の中心と垂直移送ユニット２００のモータ２１０のモータ軸の中心間の距離に相当する。
【００２３】
また、Ｌ１はフック４００の中心とフック４００にぶら下がる対象物１０の中心間の距離に相当する。
【００２４】
したがって、ホイスト長さＬ＝Ｌ０＋Ｌ１＋ΔＬ＝Ｌｉｎｉｔ＋ΔＬとなり、ここで、Ｌｉｎｉｔは初期長さを示し、ΔＬはフック４００の上昇または下降に伴う長さ変化を意味し、上昇速度（または、下降速度）×設定時間によって算出される。
【００２５】
以下、本発明のホイスト長さの測定方法を図２〜図４を参照して説明する。図４は本発明のホイスト長さの測定方法を示すフローチャートである。
【００２６】
ここで、説明を簡略化するため、フック４００は予め上限高さ位置にセットされ、下降して対象物をピックアップして移送する場合を例示する。
【００２７】
まず、初期設定値を入力する（ステップＳ４１）。すなわち、駆動されるクレーンの種類に応じて対象物の上昇、または下降速度（または、フックの上昇または下降速度）が異なることがあり、その他の構造と関連して、前述した長さＬ０とＬ１が異なることがある。したがって、初期設定値で対象物の上昇速度、下降速度、設定時間、フックと対象物間の距離Ｌ１、及びフックの上限で、かつモータ軸との距離Ｌ０の値をそれぞれ入力する。
【００２８】
ここで、設定時間はホイストの長さ変化を算出するために設定されたサンプリング時間に相当し、入力された初期設定値は制御コントローラ３００のメモリに保存される。また、初期設定値は操作者によって何時でも変更することが可能である。
【００２９】
次に、設定時間が経過したのか否かを判定する（ステップＳ４２）。設定時間は、例えば、３０ｍｓ程度に設定することができ、設定時間を経過していないと復帰して設定時間の経過を継続してチェックする。
【００３０】
ステップＳ４２で、設定時間が経過したと判定すると、フックが下降しているかどうかを判定する（ステップＳ４３）。そのためには、スイッチボックス３２０の下降ボタンが操作者によって押されたかをチェックし、下降ボタンからの押下信号が検出されると下降しているものと判定する。
【００３１】
次に、ステップＳ４４で現時点のホイスト長さＬを算出する（ステップＳ４５）。具体的には、ホイスト長さＬ＝Ｌ＋ΔＬによって算出され、ここではΔＬはフック４００の下降速度と設定時間の積として算出される。
【００３２】
続いて、ステップＳ５０で算出されたホイスト長さＬに基づいて、固有振動数を計算し（数２）、計算された固有振動数によって振動周期を計算し（数３）、この振動の周期を持つ逆位相の振動を付与してクレーンを制御する。
【００３３】
【数２】
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【００３４】
【数３】
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【００３５】
ここで、Ｔは振動周期、ωｎはホイストの固有振動数、ｇは重力加速度、及びｌはステップＳ４４で算出されたホイスト長さを示す。
【００３６】
このように、上記のステップＳ４２〜ステップＳ５０を繰り返しながら、ホイストが対象物のある地点まで下降し、下降ボタンから手を離し、別の操作をしなければ、ステップＳ４２→ステップＳ４３→ステップＳ４５→ステップＳ４２とされる繰り返しループを実行する。
【００３７】
このとき、操作者はホイストのフック４００を対象物に掛け、続いて上昇ボタンを押す。このように、上昇ボタンが押されることによりステップＳ４３で、フック４００が下降していないと判定されると、ステップＳ４５でフックが上昇しているかどうかを判定する。
【００３８】
ステップ４５で、フック４００が上昇していると判定されると、フック４００が接触センサ２３０に接触したか否かを判定する（ステップＳ４６）。すなわち、フック４００が上限位置に到達し、これ以上上昇することができない状態にあるかどうかを判定する。ここで、判定は接触センサ２３０から送信される検知信号を受信することで判定することができる。
【００３９】
ステップＳ４６で、フック４００が接触センサ２３０と接触していないと判定されると、現在のサンプリング時点でのホイスト長さＬを算出する（ステップＳ４７）。具体的には、ホイスト長さＬ＝Ｌ−ΔＬによって算出され、ここで、ΔＬはフック４００の上昇速度と設定時間の積として算出される。
【００４０】
次に、ステップＳ４８で、現在のホイスト長さＬが初期長さＬｉｎｉｔより小さいか否かを判定し、初期長さＬｉｎｉｔより大きいと判定されると、ステップＳ５０で算出されたホイスト長さＬに基づいて固有振動数を計算し、計算された固有振動数に応じて振動周期を計算し、当該振動周期が有する逆位相の振動を付与してクレーンを制御する。
【００４１】
一方、フック４００が接触センサ２３０と接触したと判定される場合には、ステップＳ４８で現在のホイスト長さＬが初期長さＬｉｎｉｔより小さいと判定した場合には、ステップＳ４９でホイスト長さＬを初期長さＬｉｎｉｔに設置し、これに基づいてステップＳ５０で振動周期を算出し、クレーンを制御する。
【００４２】
以上、本発明の実施例を中心に説明したが、当業者のレベルと同様な変更を加えることが勿論可能である。したがって、本発明の権利範囲は前述した実施例に限定されて解釈することができず、以下に記載されている特許請求の範囲によって解釈されなければならない。
【符号の説明】
【００４３】
１０  対象物
１２  レール
１４  駆動部
１６，２５０  ロープ
１００  水平移送センサ
２００  垂直移送ユニット
２１０  モータ
２２０  サポート
２３０  接触センサ
３００  制御コントローラ
３２０  スイッチボックス
４００  フック
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】米国特許第４９９７０９５号明細書
【特許文献２】米国特許第５６３８２６７号明細書
【特許文献３】韓国登録実用新案第０４３７２９５号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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