本發(fā)明是涉及具備由電動機驅動的提升裝置和橫移裝置的起重機的控制裝置。

背景技術：

圖6表示在專利文獻1中記載的現有的起重機的控制裝置。

在圖6中，速度指令值轉換電路102基于速度指令器101或者后述的速度計算電路113的輸出，指示對于感應電動機203的速度指令值n^#。單一型積分器103利用預先確定的加速梯度(增加值/單位時間)或者減速梯度(減少值/單位時間)，輸出在達到速度指令值n^#(n^*＝n^#)為止增加或者減少的速度設定值n^*。

速度調節(jié)器104輸出將速度設定值n^*與由速度檢測器107進行的速度檢測值n的偏差設為零這樣的力矩指令值τ^*。另外，磁通量指令值計算器105根據速度檢測值n對磁通量指令值φ^*進行計算并輸出。

在矢量計算器106中，根據力矩指令值τ^*以及磁通量指令值φ^*，輸出對逆變器202進行矢量控制的控制信號。由此，交流電源201的電力通過逆變器202被轉換為期望的電壓以及頻率的交流電力而供給到感應電動機203，進行電動機203的可變速控制。

圖7是表示速度指令值n^#與速度設定值n^*的關系的時序圖。

在圖7中，若使正轉方向的速度指令值n^#在時刻t0產生，則在時刻t0～t1期間，基于在單一型積分器103設定的加速梯度將速度設定值n^*向正轉方向增加，并在時刻t1成為n^*＝n^#。在從時刻t1起到速度指令值n^#成為零的時刻t2為止的期間，單一型積分器103輸出n^*(＝n^#)，在時刻t2～t3的期間，基于在單一型積分器103設定的減速梯度降低速度設定值n^*的正轉方向的值，并在時刻t3成為n^*＝0。

在從時刻t3起到速度指令值n^#成為反轉方向的值的時刻t4為止的期間，單一型積分器103輸出n^*(＝0)，在時刻t4～t5的期間，基于減速梯度來增加速度設定值n^*的反轉方向的值，并在時刻t5成為n^*＝n^#。在從時刻t5到速度指令值n^#成為零的時刻t6為止的期間，單一型積分器103輸出n^*(＝n^#)，在時刻t6～t7的期間，基于加速梯度來降低速度設定值n^*的反轉方向的值，并在時刻t7成為n^*＝0。

圖8是利用圖6所示的控制裝置，經由減速機將曳引機204b以及荷重m(其重量也設為m)作為感應電動機203的負荷204來驅動的系統(tǒng)的動作說明圖。另外，圖9是上述系統(tǒng)的整體構成圖，204a表示減速機。

在圖8中，(a)表示曳引機的狀態(tài)，(b)表示使曳引機升降的感應電動機203的速度，(c)表示伴隨曳引機的升降的感應電動機203的輸出力矩。

在時刻t0以前，負荷m位于地上。此時，感應電動機203停止(速度＝0)，通過制動器被制動。曳引機204b從時刻t0起開始提升，圖8(a)的左端為時刻t0的曳引機的狀態(tài)，在解除制動器之后，在時刻t0～t1的期間以在單一型積分器103中設定的加速梯度增加曳引機204b的提升速度v。

在時刻t1，使速度指令值n^#與速度設定值n^*一致，并且在時刻t1～t2的期間，提升速度v保持為一定。在時刻t2～t3的期間，以在單一型積分器103設定的減速梯度來降低提升速度v。在時刻t3～t4的期間，感應電動機203停止且通過制動器被制動。在該期間，如圖8(a)的中央所示，m停止在空中。

接下來，在時刻t4～t5的期間，以在單一型積分器103中設定的減速梯度來增加曳引機204b的下降速度v。在時刻t5，使速度指令值n^#與速度設定值n^*一致，在時刻t5～t6的期間下降速度v保持為一定。

在時刻t6～t7的期間，以在單一型積分器103中設定的加速梯度來降低下降速度v。在時刻t7之后的期間，荷重m位于地上。此時，感應電動機203停止且通過制動器被制動。圖8(a)的右端表示時刻t7的曳引機204b的狀態(tài)。

圖8(c)表示上述的一系列的動作中的、曳引機204b的固定行駛所需的感應電動機203的輸出力矩(圖示的τ0)和曳引機204b的加速或者減速所需的感應電動機203的輸出力矩(圖示的τ0±τ1)。

接下來，對利用圖6的加速度計算電路108、加速力矩計算電路110、力矩設定電路109、荷重推斷電路111、力矩計算電路112、速度計算電路113以及速度指令值轉換電路102，針對吊物的荷重m來計算能夠運轉的感應電動機203的最大旋轉速度的方法進行說明。

在圖9中，感應電動機203以旋轉速度n[r/min]旋轉時，經由減速機204a使曳引機204b旋轉，并且荷重m以速度v[m/min]上升、下降。在速度設定值n^*正在增加或者減少的加減速時，從速度調節(jié)器104輸出的力矩指令值τ^*、行駛力矩τ0和加減速必要力矩τ1之間存在算式1的關系。

[算式1]

τ^*＝τ0+τ1

算式1中的行駛力矩τ0被分解為算式2的右邊所示的兩個成分。

[算式2]

τ0＝τ01+τ02

這里，τ01：對于荷重m的行駛力矩，τ02：機械損失補償力矩

另外，加減速必要力矩τ1被分解為算式3的右邊所示的兩個成分。

[算式3]

τ1＝τ11+τ12

這里，

τ11：對于荷重m的加減速必要力矩，

τ12：對于電動機203以及曳引機204b的加減速必要力矩

上述τ01、τ11、τ12分別能夠根據該系統(tǒng)的機械規(guī)格通過算式4～算式6來表示。

[算式4]

τ01＝mv/(2πn)[kgfm]

[算式5]

τ11＝(mv²/2π²n²)·(1/375)·δn[kgfm]

[算式6]

τ12＝(gd²/375)·δn[kgfm]

該系統(tǒng)的機械損失補償力矩τ02的基于減速機204a的效率的成分占大部分，因此通過下述的算式7得到的值預先設置在力矩設定電路109中。

[算式7]

τ02＝{減速機額定輸出×(1－減速機效率)/電動機額定輸出}×電動機額定力矩[kgfm]

應予說明，如圖10所示，機械損失補償力矩τ02的極性因感應電動機203的旋轉方向的不同而不同，因此在力矩設定電路109中獲取速度檢測值n，輸出具有極性的機械損失補償力矩τ02。

算式6所示的加減速必要力矩τ12利用加速力矩計算電路110將可以預先設定的電動機軸換算全飛輪效應gd²與由后述的加速度計算電路108得到的加速度δn相乘而求出。

在加速度計算電路110中進行算式8的計算。

[算式8]

δn＝(nk－n(k－1))/ts[r/min/s]

這里，

nk：本次的電動機速度檢測值[r/min]，

n(k－1)：前次的電動機速度檢測值[r/min]，ts：檢測周期[s]

應予說明，利用速度調節(jié)器104進行控制，以使速度設定值n^*和速度檢測值n的偏差始終為零，因此算式8的加速度δn可以使用在單一型積分器103中設定的值。

通過將從力矩設定電路109輸出的機械損失補償力矩τ02與從加速力矩計算電路110輸出的加減速必要力矩τ12代入到上述算式1～算式3，得到算式9。

[算式9]

τ01+τ11＝τ^*－τ02－τ12

即，在上述算式4、算式5、算式9中，存在算式4+算式5＝算式9的關系，因此基于該關系式，荷重推斷電路111計算荷重m。

另外，在力矩計算電路112中，基于從荷重推斷電路111輸出的荷重m與算式4計算行駛力矩τ01，并且同樣地根據算式5計算加減速必要力矩τ11。

接下來，對速度計算電路113進行的能夠運轉最大速度指令值n0^#的計算進行說明。

首先，在加速力矩計算電路110的計算值τ12、由力矩設定電路109得出的設定值τ02、力矩計算電路112的計算值τ01、τ11、曳引機204b的加減速所需的感應電動機203的輸出力矩的最大值τm1之間存在算式10的關系。

[算式10]

τm1＝|τ01+τ02|+|τ11+τ12|

接著，由算式11求出圖11(只圖示第1象限)所示的感應電動機203的短時間運轉允許力矩－旋轉速度的特性圖中的、與τm1對應的電動機203的速度值n01^#。

[算式11]

n01^#＝(τa/τm1)·nb

這里，

nb：電動機203的額定速度，

τa：電動機203的額定速度的短時間運轉允許力矩

另外，在應用于升降距離較長的系統(tǒng)的情況下，以定速對曳引機204b進行升降的時間變長，因此曳引機204b的定速運轉所需的感應電動機203的輸出力矩的最大值τm2由算式12求出。

[算式12]

τm2＝|τ01+τ02|

另外，由算式13求出圖12(只圖示第1象限)所示的感應電動機203的連續(xù)運轉允許力矩－旋轉速度的特性圖中的、與τm2對應的電動機203的速度值n02^#。

[算式13]

n02^#＝(τb/τm2)·nb

這里，

nb：電動機203的額定速度，

τb：電動機203的額定速度中的連續(xù)運轉允許力矩

即，在速度計算電路113中，將上述n01^#和n02^#中較小的一方作為感應電動機203的能夠運轉最大速度指令值n0^#進行輸出?；蛘?，配合該系統(tǒng)的動作模式，選擇符合條件的上述n01^#和n02^#中的一個，作為能夠運轉最大速度指令值n0^#進行輸出。

進而，在速度指令值轉換電路102中，將根據速度指令器101得到的指令值n^#和根據速度計算電路113得到的計算值n0^#中較大的一方作為新的速度指令值n^#向單一型積分器103輸出。

換句話說，在圖6的現有技術中，基于由荷重推斷電路111推斷的荷重、感應電動機203的短時間以及連續(xù)的允許力矩－速度特性等來計算感應電動機203的能夠運轉最大速度，并根據該最大速度使感應電動機203運轉。因此，在對設置在起重機的提升裝置進行驅動的系統(tǒng)中使用該控制裝置的情況下，在以輕荷重對提升裝置進行升降時能夠通過以高速進行升降來改善起重機的運轉效率。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2001-157479號公報(說明書第[0002]～[0038]段，圖8～圖10等)

技術實現要素：

技術問題

在如圖6所示的現有技術中，作為改善起重機的運轉效率的方法，改變輕負荷時的曳引機的速度。

這里，圖13是具備提升裝置與橫移裝置的起重機的整體構成圖，1是小車(trolley)，2是梁，3是提升裝置，4是橫移裝置，5是吊物。

在圖13中，在指定吊物5的任意的移動軌跡來控制提升裝置3以及橫移裝置4的情況下，例如如圖14所示，考慮連續(xù)地進行將吊物5從起點的a點向g點移動的提升動作、從g點向h點移動的橫移動作、從h點向終點的f點移動的下降動作。此時，提升裝置3以及橫移裝置4的速度圖形如圖15所示，各動作沿時間軸相互獨立。因此，在該起重機的控制中使用現有技術的情況下，分別控制提升速度、下降速度、橫移速度即可，因此不會發(fā)生特別問題。

然而，如圖16所示，在連續(xù)進行將吊物5從a點向b點移動的提升動作、從b點向c點提升并且橫移的動作、從c點向d點移動的橫移動作、從d點向e點下降并且橫移的動作、從e點向f點移動的下降動作的情況下，如圖17所示，從b點向c點的移動時和從d點向e點的移動時提升動作與橫移動作同時進行。

為了使吊物5通過c點以及e點，需要使用提升裝置3以及橫移裝置4的速度來設定b點以及d點的位置或者設定為了通過b點以及d點的提升裝置3以及橫移裝置4的速度。

這里，在現有技術中，由于在提升裝置3的動作的過程中，提升速度根據吊物5的荷重m而改變，存在在如上述那樣實現同時進行提升動作與橫移動作的自動運轉的情況下，通過d點以及e點變得困難的問題。

另外，圖16中的從b點到e點的移動軌跡是為了避免與存在于其內側的障礙物的碰撞而設定的。因此，在根據吊物的推斷荷重而改變了提升速度的情況下，不允許增加因伴隨速度變更產生的移動軌跡的變化而碰撞到障礙物的風險，但是在現有技術中難以避免該風險。

因此，本發(fā)明的解決課題在于提供即使在同時進行提升動作與橫移動作的情況下，也使吊物沿任意的軌跡可靠地移動，并且不存在碰撞到障礙物的隱患的起重機的控制裝置。

技術方案

為了實現上述課題，技術方案1的發(fā)明為一種起重機的控制裝置，其具備利用提升用電動機對提升機構進行驅動的提升裝置，以及利用橫移用電動機對橫移機構進行驅動的橫移裝置，上述起重機的控制裝置用于通過控制上述提升用電動機以及上述橫移用電動機來對上述提升機構以及上述橫移機構進行驅動，從而使吊物沿規(guī)定的移動軌跡移動，該起重機的控制裝置具備：

軌跡生成單元，其以使上述吊物通過任意的目標地點的方式生成上述吊物的移動軌跡；

電動機控制單元，其基于上述移動軌跡分別對各個上述電動機的旋轉位置以及速度進行控制；

荷重推斷單元，其根據上述提升用電動機的狀態(tài)量來推斷上述吊物的荷重；以及

速度計算單元，其根據利用上述荷重推斷單元推斷出的上述吊物的荷重、機械損失力矩和加速力矩，分別對各個上述電動機的能夠運轉最大速度指令值進行計算，

在上述起重機的動作中，上述軌跡生成單元基于上述能夠運轉最大速度指令值對上述移動軌跡進行再次計算。

技術方案2的發(fā)明為，在技術方案1所記載的起重機的控制裝置中，上述提升裝置與上述橫移裝置能夠同時動作，上述軌跡生成單元基于至少包括上述移動軌跡的起點以及終點在內的參數和上述提升用電動機以及上述橫移用電動機的速度，對上述移動軌跡進行再次計算。

技術方案3的發(fā)明為一種起重機的控制裝置，其具備利用提升用電動機對提升機構進行驅動的提升裝置，以及利用橫移用電動機對橫移機構進行驅動的橫移裝置，上述起重機的控制裝置用于通過控制上述提升用電動機以及上述橫移用電動機來對上述提升機構以及上述橫移機構進行驅動，從而使吊物沿規(guī)定的移動軌跡移動，該起重機的控制裝置具備：

軌跡生成單元，其以使上述吊物通過任意的目標地點方式生成上述吊物的移動軌跡；

電動機控制單元，其基于上述移動軌跡分別對各個上述電動機的旋轉位置以及速度進行控制；

荷重推斷單元，其根據上述提升用電動機的狀態(tài)量來推斷上述吊物的荷重；以及

速度計算單元，其根據利用上述荷重推斷單元推斷出的上述吊物的荷重、機械損失力矩和加速力矩，分別對各個上述電動機的能夠運轉最大速度指令值進行計算，

上述軌跡生成單元基于上述能夠運轉最大速度指令值來修正針對各個電動機的逐次位置指令。

技術方案4的發(fā)明為一種起重機的控制裝置，其具備利用提升用電動機對提升機構進行驅動的提升裝置，以及利用橫移用電動機對橫移機構進行驅動的橫移裝置，上述起重機的控制裝置用于通過控制上述提升用電動機以及上述橫移用電動機來對上述提升機構以及上述橫移機構進行驅動，從而使吊物沿規(guī)定的移動軌跡移動，該起重機的控制裝置具備：

軌跡生成單元，其以使上述吊物通過任意的目標地點的方式生成上述吊物的移動軌跡；

電動機控制單元，其基于上述移動軌跡分別對各個上述電動機的旋轉位置以及速度進行控制；

荷重推斷單元，其根據上述提升用電動機的狀態(tài)量來推斷上述吊物的荷重；

提升最大速度計算單元，其根據由上述荷重推斷單元推斷出的上述吊物的荷重、上述提升裝置的機械損失力矩和加速力矩，計算上述提升用電動機的最大速度；以及

橫移最大速度計算單元，其基于上述吊物的到目標地點為止的橫移距離與加減速時間來計算上述橫移用電動機的最大速度，

以在上述提升裝置的速度不超過上述提升用電動機的最大速度，并且上述橫移裝置的速度不超過上述橫移用電動機的最大速度的條件下，以使上述提升用電動機與上述橫移用電動機的速度比保持為一定的方式分別對各個上述電動機的能夠運轉最大速度指令值進行計算，

上述軌跡生成單元基于各個上述能夠運轉最大速度指令值來修正針對各個電動機的逐次位置指令。發(fā)明效果

根據技術方案1的發(fā)明，軌跡生成單元使用對于提升裝置以及橫移裝置的能夠運轉最大速度指令值來對移動軌跡進行再次計算，在吊物為輕荷重的情況下能夠以使提升裝置以及橫移裝置以高速進行動作的同時使吊物通過預先設定的目標地點的方式進行控制。

根據技術方案2的發(fā)明，軌跡生成單元能夠基于移動軌跡的起點以及終點等參數和提升用電動機以及橫移用電動機的速度來生成移動軌跡。

根據技術方案3的發(fā)明，以使提升用電動機與橫移用電動機的速度比保持為一定的方式對能夠運轉最大速度指令值進行計算并對吊物的逐次移動量進行修正，由此在吊物為輕荷重的情況下，能夠使提升裝置以及橫移裝置以高速進行動作的同時，使吊物通過預先設定的目標地點。

根據技術方案4的發(fā)明，在得到提升最大速度時，求出在到起重機的目標地點為止的橫移距離與加減速時間的關系下能夠實現的橫移最大速度，在滿足提升最大速度和橫移最大速度的同時以不改變速度比的方式改變提升能夠運轉最大速度指令值以及橫移能夠運轉最大速度指令值，因此不管橫移距離等條件如何，都能夠以使吊物通過預先設定的目標地點的方式進行動作。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式的框圖。

圖2是表示本發(fā)明的實施方式中的吊物的移動軌跡的一個例子的圖。

圖3是表示本發(fā)明的實施方式中的速度判定修正單元的動作的流程圖。

圖4是表示橫移動作和提升動作中的速度以及力矩的一個例子的時序圖。

圖5是確定提升能夠運轉最大速度指令值以及橫移能夠運轉最大速度指令值的處理的流程圖。

圖6是表示現有技術的框圖。

圖7是表示速度指令值與速度設定值的關系的時序圖。

圖8是利用感應電動機對曳引機以及荷重進行驅動的系統(tǒng)的動作說明圖。

圖9是利用感應電動機對曳引機以及荷重進行驅動的系統(tǒng)的整體構成圖。

圖10是表示感應電動機的旋轉速度與機械損失補償力矩的關系的特性圖。

圖11是表示感應電動機的旋轉速度與短時間運轉允許力矩的關系的特性圖。

圖12是表示感應電動機的旋轉速度與連續(xù)運轉允許力矩的關系的特性圖。

圖13是具有提升裝置以及橫移裝置的起重機的說明圖。

圖14是表示吊物的移動軌跡的圖。

圖15是表示提升裝置速度以及橫移裝置速度的時序圖。

圖16是表示吊物的移動軌跡的圖。

圖17是表示提升裝置速度與橫移裝置速度的關系的時序圖。

符號說明

1：小車

2：梁

3：提升裝置

4：橫移裝置

5：吊物

11：橫移機構

12：提升機構

13：橫移用電動機

14：提升用電動機

15、16：位置檢測單元

17：電動機控制單元

18、19：逆變器

20、21：位置控制單元

22：交流電源

23：轉換器

24：軌跡生成單元

25：加速度計算單元

26：提升加速力矩計算單元

27：提升力矩設定單元

28：荷重推斷單元

29：提升力矩計算單元

30：橫移加速力矩計算單元

31：橫移力矩計算單元

32：速度計算單元

33：提升速度計算單元

34：橫移速度計算單元

35：速度判定修正單元

50：橫移裝置

60：提升裝置

具體實施方式

以下，根據附圖說明本發(fā)明的實施方式。圖1是該實施方式的控制裝置的框圖。

在圖1中，11是用于驅動使吊物沿水平方向移動的小車的橫移機構，12是將起重機的吊物沿上下方向移動的繩索(wirerope)的提升機構，13是驅動橫移機構11的橫移用電動機，14是驅動提升機構12的提升用電動機，15是檢測電動機13的旋轉角、速度的輪轉式編碼器、解析器等位置檢測單元，16是檢測電動機14的旋轉角、速度的輪轉式編碼器、解析器等位置檢測單元。

這里，橫移機構11具備變速器以及卷筒等，通過卷筒送出繩索來使小車進行橫移動作。另外，提升機構12具備變速器以及卷筒等，通過卷筒使繩索卷繞或者不斷放出從而使吊物進行上下運動。

應予說明，50表示包括橫移機構11以及橫移用電動機13的橫移裝置，60表示包括提升機構12以及提升用電動機14的提升裝置。

接下來，17是用于控制各電動機13、14的電動機控制單元。

在該電動機控制單元17中，18、19是將速度指令值nt^*、th^*[rad/s]作為輸入來對電動機13、14分別進行可變速驅動的逆變器，20、21是將電動機13、14的檢測位置(相當于吊物的位置)pt、ph[rad]進行反饋來以跟隨逐次位置指令pt^*、ph^*[rad]的方式分別輸出速度指令值nt^*、nh^*[rad/s]的位置控制單元。逆變器18、19從與交流電源22連接的轉換器23接收直流電力，并且吊物下降時產生的能量經由轉換器23能夠用于交流電源22的再生。

應予說明，在與速度、位置有關的符號中，下標t表示橫移方向的值，下標h表示提升方向的值。

另外，24是生成吊物的移動軌跡的軌跡生成單元。

該軌跡生成單元24在吊物的提升和下降方向與小車移動的橫移方向的二維坐標系中，將吊物移動的終點的坐標e(xe、ye)[m]、位于從移動開始點到終點之間的障礙物的坐標z(xz、yz)[m]、橫移開始時的最低高度yamin[m]、橫移結束時的最低高度ydmin[m]、吊物的加重為額定值時的電動機13、14的速度指令值nt^*、nh^*[rad/s]、能夠運轉最大速度指令值nt^##、nh^##[rad/s]、加速度指令值δnt^*、δnh^*[rad/s²]作為輸入，與位置pt、ph[rad]對應地輸出逐次位置指令pt^*、ph^*[rad]。

接下來，對基于從提升用逆變器19輸出的提升速度nh以及力矩指令τ^*等計算提供給軌跡生成單元24的能夠運轉最大速度指令值nt^##、nh^##的結構進行說明。

加速度計算單元25根據提升用電動機14的提升速度nh[rad/s]計算提升加速度δnh[rad/s²]。提升加速力矩計算單元26根據提升加速度δnh計算對去除了吊物的荷重的提升裝置60進行加減速所需的提升加減速必要力矩τh12[n·m]。

另外，提升力矩設定單元27根據提升速度nh對預先設定的提升機械損失補償力矩τh02[n·m]進行符號判定并將其輸出。荷重推斷單元28根據從逆變器19輸出的提升用電動機14的力矩指令τ^*、提升速度nh、提升加速度δnh、提升加減速必要力矩τh12、提升機械損失補償力矩τh02來對吊物的荷重m進行推斷并將其輸出。

提升力矩計算單元29根據提升加速度δnh以及荷重m，來計算針對負荷m的提升加減速必要力矩τh11以及提升行駛力矩τh01。

橫移加速力矩計算單元30根據橫移加速度指令δnt^*計算對去除了吊物的荷重的橫移裝置50進行加減速所需的橫移加減速必要力矩τt12。

橫移力矩計算單元31根據橫移加速度指令δnt^*以及荷重m計算針對荷重m的吊物橫移加減速必要力矩τt11。

另外，32是具備提升速度計算單元33、橫移速度計算單元34以及速度判定修正單元35的速度計算單元。

提升速度計算單元33根據提升加減速必要力矩τh12、提升機械損失補償力矩τh02、提升行駛力矩τh01、吊物加減速必要力矩τh11來計算提升最大速度指令值nh^#。橫移速度計算單元34根據橫移加減速必要力矩τt12、吊物橫移加減速必要力矩τt11、以及從外部設定的橫移機械損失補償力矩τt02來計算橫移最大速度指令值nt^#。

另外，速度判定修正單元35在將提升速度與橫移速度與之比保持為一定的同時對提升最大速度指令值nh^#、橫移最大速度指令值nt^#以及吊物的重量為額定值時的速度指令值nt^*、nh^*進行修正，由此計算能夠運轉最大速度指令值nt^##、nh^##，并將其向軌跡生成單元24輸出。

接下來，對該實施方式中的起重機控制裝置的動作進行說明。

從位置檢測單元15、16向電動機控制單元17輸入電動機13、14的速度等狀態(tài)量。位置控制單元20、21對從軌跡生成單元24輸入的逐次位置指令pt^*、ph^*進行反饋控制等，并輸出速度指令nt^*、nh^*，以使從逆變器18、19輸出的位置pt、ph分別與從軌跡生成單元24輸入的逐次位置指令pt^*、ph^*一致。在逆變器18、19中，以使電動機13、14的速度nt、nh分別跟隨速度指令nt^*、nh^*的方式控制電壓、電流，并且控制電動機13、14的力矩、磁通量。

接著，對軌跡生成單元24的動作進行說明。

首先，軌跡生成單元24以當前時刻的吊物的位置為起點o，將移動的終點的坐標e(xe，ye)、存在于從移動開始點起到終點的路徑的障礙物的坐標z(xz，yz)、吊物的重量為額定值時的速度指令值nt^*、nh^*作為輸入，將提升方向作為y軸、將橫移方向作為x軸來計算吊物所通過的位置，由此求出移動軌跡。

圖2是吊物的移動軌跡的一個例子。圖2中的o、a、b、c、d、e等同于分別對圖16、圖17中的a、b、c、d、e、f進行置換而得到的。

這里，速度指令值nt^*、nh^*之比(速度比)，即α由算式14表示。

[算式14]

α＝nh^*/nt^*

從作為開始點的o點到a點為止為僅進行提升動作，a點的位置利用橫移開始時的最低高度yamin由算式15求出。

[算式15]

a＝(xa，ya)＝(0，yamin)

從a點開始到b點為止為同時進行提升動作與橫移動作。在此期間的吊物的位置利用算式16求出。

[算式16]

y＝αx+yamin

另外，b點可以通過算式17求出。

[算式17]

b＝(xb，yb)

這里，xb＝(yz－yamin)，yb＝y(tǒng)z

從b點開始到c點為止為在吊物高度固定的狀態(tài)下只進行橫移動作。c點的位置可以使用d點的橫移結束時的最低高度ydmin、速度比α和終點的坐標e，通過算式18求出。

[算式18]

c＝(xc，yc)

這里，xc＝xe－(yz－ydmin)/α，yc＝y(tǒng)z

從c點開始到d點為止為同時進行下降動作與橫移動作。在此期間的吊物的位置通過算式19求出。

[算式19]

y＝－α(x－xe)+ydmin

另外，d點的位置可以通過算式20求出。

[算式20]

d＝(xd，yd)＝(xe，ydmin)

進而，從d點開始到e點為止為不進行橫移動作而只進行下降動作。e點為從外部輸入的坐標，通過算式21表示。

[算式21]

e＝(xe，ye)

應予說明，實際的移動軌跡由于帶有加減速而向外側凸出，并不是理想的軌跡。因此，吊物通過障礙物的位置z的外側，并沒有什么問題。

圖1中的加速度計算單元25的動作與圖6中的加速度計算電路108相同，根據從電動機控制單元17內的逆變器19輸出的提升速度nh，利用算式22求出提升加速度δnh。

[算式22]

δnh＝(nh[k]－nh[k－1])/ts[rad/s²]

加速度計算單元25通過微機、可編程序控制器等計算裝置來實現，進行離散值計算，k為取樣編號，ts為取樣周期[s]。

提升加速力矩計算單元26的動作與圖6中的加速力矩計算電路110相同，通過算式23求出提升加減速必要力矩τh12。

[算式23]

τh12＝jhm·δnh[n·m]

這里，jhm為將可以預先設定的電動機、減速機、卷筒、吊具等機構折算為電動機軸上的慣性力矩[kg·m²]。

提升力矩設定單元27的動作與圖6中的力矩設定電路109相同，利用算式24設定提升機械損失補償力矩τh02。

[算式24]

τh02＝{減速機額定輸出×(1－減速機效率)/電動機額定輸出}×電動機額定力矩

與現有技術相同地，因電動機14的旋轉方向的不同，提升機械損失補償力矩τh02的極性不同，因此基于提升速度nh[rad/s]對提升機械損失補償力矩τh02的極性進行改變并將其輸出。

荷重推斷單元28的動作與圖6中的荷重推斷電路111相同，根據算式25、算式26、算式27的關系來推斷吊物的荷重m。

[算式25]

τh01＝(vh/nh)mg[n·m]

這里，

g：重力加速度，

vh：提升時的吊物的額定速度[m/s]，

nh：提升用電動機14的額定速度[rad/s]

[算式26]

τh11＝(vh²/nh²)·m·δnh[n·m]

這里，(vh²/nh²)·m相當于負荷折算到電動機軸上的慣性力矩。

[算式27]

τh01+τh11＝τh^*－τh02－τh12[n·m]

提升力矩計算單元29的動作與圖6中的力矩計算電路112相同。即，根據利用荷重推斷單元28推斷的荷重m以及算式25求出提升行駛力矩τh01，同樣地根據荷重m以及算式26求出提升加減速必要力矩τh11。

提升速度計算單元33的動作與圖6中的速度計算電路113相同。

這里，τh12、τh02、τh01、τh11與提升機構12的加減速所需的提升用電動機14的輸出力矩最大值τhm1之間存在算式28的關系。

[算式28]

τhm1＝|τh01+τh02|+|τh11+τh12|

提升用電動機14的短時間運轉允許力矩－旋轉速度特性如前述的圖11所示，求出與輸出力矩最大值τhm1對應的電動機14的短時間運轉的最大速度指令值nh01^#。

應予說明，該速度值n01^#由算式29表示。

[算式29]

nh01^#＝(τha/τhm1)·nhb

這里，

nhb：電動機14的額定速度，

τha：電動機14的額定速度下的短時間運轉允許力矩

另外，連續(xù)運轉所需的電動機14的輸出力矩最大值τhm2由算式30表示。

[算式30]

τhm2＝|τh01+τh02|[n·m]

此時，與現有技術相同，求出與圖12的連續(xù)運轉允許力矩－旋轉速度特性中的上述τhm2對應的電動機14的最大速度值nh02^#。

該連續(xù)運轉時的最大速度值nh02^#由算式31表示。

[算式31]

nh02^#＝(τhb/τhm2)·nhb[rad/s]

這里，

τhb：電動機14的額定速度的連續(xù)運轉允許力矩

提升速度計算單元33與圖6的速度計算電路113相同，對n01^#與nh02^#進行比較，將較低的一方的速度作為提升最大速度指令值nh^#輸出。

橫移加速力矩計算單元30利用算式32計算橫移加減速必要力矩τt12。

[算式32]

τt12＝jtm·δnt^*[n·m]

這里，jtm為將去除了吊物的荷重m的、可以預先設定的電動機、減速機、卷筒、吊具等機構折算到電動機軸上的慣性力矩[kg·m²]。

橫移力矩計算單元31利用算式33，使用吊物的荷重m以及橫移加速度指令δnt^*來計算吊物橫移加減速必要力矩τt11。

[算式33]

τt11＝vt²/nt²·m·δnt^*[n·m]

這里，

vtb：小車的額定速度[m/s]，

ntb：電動機13的額定速度[rad/s]

應予說明，vt²/nt²·m是將吊物的荷重m折算到電動機軸上的等價慣性力矩的式子。

接下來，對橫移速度計算單元34進行說明。

橫移速度計算單元34將橫移加減速必要力矩τt12、吊物橫移加減速必要力矩τt11、以及根據外部設定的橫移機械損失補償力矩τt02作為輸入，利用算式34計算包括吊物的小車的橫移加減速所需的電動機13的輸出力矩的最大值τtm1。

[算式34]

τtm1＝τt02+τt11+τt12

進而，與提升動作相同地，在圖11的短時間運轉允許力矩－旋轉速度特性圖中，求出與上述τtm1對應的電動機13的最大速度指令值nt^#。

應予說明，該速度值nt^#通過算式35表示。

[算式35]

nt^#＝(τta/τtm1)·ntb

這里，

τta：電動機13的額定速度的短時間運轉允許力矩

應予說明，如算式36所示，連續(xù)運轉所需的電動機13的輸出力矩的最大值τtm2成為與橫移機械損失補償力矩τt02相當的值。

[算式36]

τhm2＝τh02[n·m]

接下來，對圖1中的速度判定修正單元35進行說明。

在速度判定修正單元35中，如圖3所示，將橫移時以及提升時的最大速度指令值nt^#、nh^#以及額定時的速度指令值nt^*、nh^*作為輸入，計算各自的增速率γt，γh(步驟s1)。為了在改變速度的同時通過圖2的移動軌跡中的b點以及d點，需要將算式14所示的速度比α保持為一定。

因此，對增速率γt、γh的大小關系進行比較(步驟s2)，以與較小一方的增速率匹配的方式對最大速度指令值nt^#，nh^#進行修正，作為能夠運轉最大速度指令值nt^##，nh^##進行輸出(步驟s3、s4)。

若從速度判定修正單元35確定輸出能夠運轉最大速度指令值nt^##，nh^##，則在軌跡生成單元24中，以將逐次位置指令pt^*，ph^*加速到能夠運轉最大速度指令值nt^##，nh^##的方式進行修正。

圖4表示橫移和提升動作中的速度以及力矩波形的一個例子。

在提升裝置60以及橫移裝置50的速度中，虛線是表示以保持額定速度的方式運轉的速度波形。另外，實線是應用了本實施方式的情況的速度波形，在提升動作的加速時推斷吊物的荷重，并確定能夠運轉最大速度指令值nt^##，nh^##。

提升動作時的逐次位置指令ph^*以使加速度持續(xù)的同時使速度成為nh^##的方式被再次計算，橫移動作時的逐次位置指令pt^*也以使速度成為nt^##的方式被再次計算。其結果，能夠不改變吊物的軌跡地，根據吊物的荷重m以適當的速度高效地使提升裝置60以及橫移裝置50動作。

在上述實施方式中，以使速度比α與額定速度同等的方式設定能夠運轉最大速度指令值，但也可以通過能夠變更移動軌跡的條件使得nt^##＝nt^#，nh^##＝nh^#。

另外，也可以構成為將圍繞電動機的旋轉系統(tǒng)的物理量置換為吊物側的線性運動系統(tǒng)的物理量。

應予說明，提升速度上限值主要受到吊物的荷重支配，與此相對地，橫移速度上限值主要受到橫移距離和加減速時間支配。

通常，橫移時的加減速時間需要以抑制吊物的擺動的方式基于繩索長等來設定。因此，越增大橫移速度則加減速距離變得越長，不允許設定導致加減速距離比橫移距離長的橫移速度。在這樣的狀況中為了將速度比α保持為固定地通過預先設定的目標地點，在通過荷重推斷得到最大速度時，最好通過圖5所示的順序確定能夠提升以及橫移運轉最大速度指令值。

這里，將通過荷重推斷得到的最大速度作為第1提升最大速度(步驟s11)。之后，根據橫移距離以及加減速時間，以橫移的加減速距離被限定在到目標地點為止的橫移距離以下的方式計算橫移最大速度(步驟s12)。

接下來，得到由速度比α與上述橫移最大速度相乘得到的值作為第2提升最大速度(步驟s13)。并且，對第1提升最大速度與第2提升最大速度進行比較，通過較小一方的值確定能夠提升運轉最大速度指令值(步驟s14)。

最后，通過將確定的能夠提升運轉最大速度指令值除以速度比α而得到的值，確定橫移運轉最大速度指令值(步驟s15)。

這樣，使用已確定的能夠提升運轉最大速度指令值以及能夠橫移運轉最大速度指令值，軌跡生成單元24更新針對吊物的逐次位置指令pt^*，ph^*，由此不管橫移距離等條件如何，都能夠以使吊物通過預先設定的目標位置的方式進行動作。