JP2011063346A - Position detecting device in crane device - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、クレーン装置において、例えば、吊荷の移動制御上の基準となるブームの先端部あるいはフックの二次元位置を、該ブームの伸縮量とか起伏量等の機械的な変位量に基づくことなく検出するようにしたクレーン装置における位置検出装置に関するものである。 In the crane device of the present application, for example, the two-dimensional position of the tip or hook of the boom, which serves as a reference for the movement control of a suspended load, is based on the amount of mechanical displacement such as the amount of expansion and contraction of the boom or the amount of undulation. The present invention relates to a position detection device in a crane device that detects without any loss.
クレーン装置においては、従来から吊荷の移動制御を行なう場合の基準となるブームの先端部あるいは該先端部から垂下支持されるフックの二次元位置を検出する要求があり、そのために種々の手法が提案されている(例えば、特許文献1〜2参照)。
In a crane apparatus, there has been a demand for detecting a two-dimensional position of a boom tip or a hook supported by hanging from the tip, which is a reference in the conventional movement control of a suspended load. It has been proposed (see, for example,
特許文献1に示されるものは、ブームの先端から垂下支持されるフックの最大降下位置を求める技術であって、ブームの伸縮量と起伏角度に基づいてブーム先端部の位置を求めるとともに、ワイヤロープの最大繰出量を記憶しておき、現在のブームの伸縮量と起伏角度の下でワイヤロープを最大に繰出したときのフックの降下位置を求めるものである。
しかし、係る算出手法では、ブームの伸縮量と起伏角度を要素としているため、ブームに撓みが生じた場合には、この撓みによるブーム先端の降下変量に対応する距離だけフックの降下位置にズレが生じ、フックの地上高さに誤差が生じる。 However, in such a calculation method, the amount of boom expansion and contraction and the angle of undulation are used as elements, so that when the boom is bent, the hook is shifted to the lowered position by a distance corresponding to the lowering amount of the boom tip due to the bending. This will cause an error in the ground level of the hook.
また、フックの地上高さを一定に保持してこれを水平に移動させるフック水平移動においては、上記誤差の分だけフックが上下方向に移動し適正なフック水平移動が困難となる。 In addition, in the horizontal movement of the hook in which the ground height of the hook is kept constant and the hook is moved horizontally, the hook moves up and down by the amount of the error, so that proper horizontal movement of the hook becomes difficult.
このような問題に対処する技術として、特許文献2には、ブームの伸縮量と起伏角度に基づいてブーム先端部の位置を求めるものにおいて、予めブーム先端に負荷を作用させたときに生じるブームの撓み角度と負荷の関係をブーム起伏角度毎に記憶させておき、実際の作業に際しては、ブームの起伏角度と負荷の大きさ基づいてブームの撓み角度を読出し、この撓み角度をブーム起伏角度から減じてこれを補正起伏角度とし、この補正起伏角度に基づいてブーム先端の位置、さらにはここから垂下支持されたフックの位置を求めるものである。 As a technique for coping with such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228667 determines the position of the boom tip based on the boom expansion / contraction amount and the undulation angle, and the boom generated when a load is applied to the boom tip in advance. The relationship between the deflection angle and the load is stored for each boom undulation angle. During actual work, the boom deflection angle is read based on the boom undulation angle and the magnitude of the load, and the deflection angle is subtracted from the boom undulation angle. This is used as a corrected undulation angle, and the position of the tip of the boom, and further the position of the hook supported by hanging from this, is obtained based on the corrected undulation angle.
なお、通常、ブーム長さは、ブームの伸縮量を長さセンサによって検出し、この検出された伸縮量を、予め求めたブーム全縮小時の基準長さに加えることで算出されるが、このような長さ検出手法とは異なり、超音波を用いて長さ(距離)を求める手法も知られている(特許文献3参照)。 Normally, the boom length is calculated by detecting the amount of expansion / contraction of the boom by a length sensor, and adding the detected amount of expansion / contraction to the reference length when the boom is fully reduced. Unlike such a length detection method, a method for obtaining a length (distance) using ultrasonic waves is also known (see Patent Document 3).
即ち、特許文献3に示されるものは、二点間における超音波の伝播時間を求め、この伝播時間に音速を掛け合わせることで二点間距離を求める超音波測定手法である。なお、この超音波測定手法では音速を演算要素とすることから、この音速が空気温度、即ち、超音波の伝播環境温度によって変化すると、この音速を用いて取得された距離には誤差を生じる。係る不具合を解消する技術として、特許文献3に示されるように、検出点からの距離が異なる二つの測定点にそれぞれ超音波受信器を配置し、上記検出点から発信された超音波、又は該検出点で反射した反射波を上記二つの測定点の超音波受信器でそれぞれ受信し、それら各測定点における超音波の伝播時間を求めることで、音速を考慮することなく、該伝播時間に基づいて検出点と測定点の間の距離を算出するものである。
That is, the technique disclosed in
ところが、上掲の特許文献2に示された位置検出手法では、特許文献1の位置検出手法における問題点、即ち、ブームの撓み変形による位置検出誤差を解消し精度の高い位置検出を行なうことができるものの、予めブームの撓み角度と負荷の関係をブーム起伏角度毎に保持し、且つブームの起伏角度と負荷の大きさ基づいてブームの撓み角度を読出し、演算にて補正起伏角度を得ることが必要であって、その制御系が複雑となり、延いてはコストアップを将来するという問題がある。
However, the position detection method disclosed in the above-mentioned
なお、上掲の特許文献3に示される長さ検出手法によってブーム長さを検出したとしても、このブーム長さを用いて例えば、ブーム先端の位置検出を行なう場合には、やはりブームの撓み変形に起因する位置検出誤差は生じる。
Even if the boom length is detected by the length detection method shown in the above-mentioned
そこで本願発明は、超音波を用いた測距技術を利用することで、ブームの撓み変形の影響を排して、しかも簡単な構成によって、ブーム先端部あるいは該ブーム先端部から垂下支持されたフックの二次元位置を高精度で検出し得るようにしたクレーン装置における位置検出装置を提供することを目的としてなされたものである。 Therefore, the present invention uses a distance measuring technique using ultrasonic waves to eliminate the influence of the bending deformation of the boom, and with a simple configuration, the hook is suspended from the boom tip or suspended from the boom tip. The present invention has been made for the purpose of providing a position detecting device in a crane device that can detect the two-dimensional position of the above with high accuracy.
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。 In the present invention, the following configuration is adopted as a specific means for solving such a problem.
本願の第1の発明では、車両1上に取付けたブーム3の先端部3bからワイヤロープ6を介してフック5を垂下支持したクレーン装置において、上記ブーム3の先端部3bに取付けられた超音波発信器11と、上記車両1側に離間状態で取付けられ上記超音波発信器11から発信される超音波を受信する第1超音波受信器12と第2超音波受信器13と、上記超音波発信器11における超音波の発信時から上記第1超音波受信器12と第2超音波受信器13のそれぞれにおける受信時までの超音波の伝播時間をそれぞれ求め、これら各伝播時間に基づいて上記第1超音波受信器12と第2超音波受信器13と上記超音波発信器11の距離をそれぞれ求めることで上記車両1に対する上記ブーム3の先端部3bの位置を算出する位置演算手段10とを備えたことを特徴としている。
In the first invention of the present application, in the crane apparatus in which the
本願の第2の発明では、上記第1の発明に係るクレーン装置における位置検出装置において、上記ブーム3の先端部3bから垂下される上記フック5に第3超音波受信器14を配置し、上記位置演算手段10は、上記第3超音波受信器14における超音波の伝播時間に基づいて上記ブーム3の先端部3bに対する上記フック5の高さ方向の位置を求めるとともに、該高さ方向の位置と上記ブーム3の先端部3bの上記車両1に対する位置とに基づいて上記フック5の上記車両1に対する位置を算出する構成であることを特徴としている。
In the second invention of the present application, in the position detection device in the crane device according to the first invention, the third
本願の第3の発明では、上記第1又は第2の発明に係るクレーン装置における位置検出装置において、上記フック5を吊下支持する上記ワイヤロープ6の繰出長さの変化量を検出する変化量検出手段17を備え、上記位置演算手段10は、上記変化量検出手段17にて検出される上記ワイヤロープ6の繰出長さの変化量と、上記第3超音波受信器14にて受信される超音波の伝播時間であって上記変化量検出手段17による上記ワイヤロープ6の変化量の検出始点における伝播時間と検出終点における伝播時間の差分とに基づいて音速を推定し、この推定音速と超音波の伝播時間とによって距離を算出する構成であることを特徴としている。
In the third invention of the present application, in the position detection device in the crane device according to the first or second invention, a change amount for detecting a change amount of the feeding length of the
本願発明では次のような効果が得られる。 In the present invention, the following effects can be obtained.
(a)本願の第1の発明に係るクレーン装置における位置検出装置によれば、上記ブーム3の先端部3bに取付けられた超音波発信器11から発信される超音波を、上記車両1側に離間状態で取付けられた第1超音波受信器12と第2超音波受信器13においてそれぞれ受信し、超音波の発信時から上記第1超音波受信器12と第2超音波受信器13のそれぞれにおける受信時までの超音波の伝播時間をそれぞれ求め、これら各伝播時間に基づいて上記第1超音波受信器12と第2超音波受信器13と上記超音波発信器11の距離をそれぞれ求めることで上記車両1に対する上記ブーム3の先端部3bの位置を算出するように構成しているので、換言すれば、ブーム3を該ブーム3の先端部3bの位置検出の要素として用いることなく、空中を介して対向する上記超音波発信器11と上記第1超音波受信器12の間の直線距離と、上記超音波発信器11と上記第2超音波受信器13の間の直線距離とに基づいて上記車両1に対する上記ブーム3の先端部3bの位置を算出するように構成しているので、例え上記ブーム3に撓み変形が生じていても、またその変形量の多少に拘らず、この撓み変形の影響を完全に排除して、上記ブーム3の先端部3bの上記車両1に対する位置を極めて精度良く検出することができ、例えば、上記ブーム3の先端部3bの位置を基準として行なわれるクレーン装置の揚程監視あるいは作業半径監視の信頼性が向上することになる。
(A) According to the position detection device in the crane device according to the first invention of the present application, the ultrasonic wave transmitted from the
(b) 本願の第2の発明に係るクレーン装置における位置検出装置によれば、上記(a)に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記フック5に配置した第3超音波受信器14によって上記超音波発信器11からの超音波を受信してその伝播時間に基づいて上記ブーム3の先端部3bに対する上記フック5の高さ方向の位置を求め、さらにこの高さ方向の位置と上記ブーム3の先端部3bの上記車両1に対する位置(即ち、上記ブーム3の撓み変形の影響が完全に排除された高精度の位置)とに基づいて上記フック5の上記車両1に対する位置を算出するようにしているので、上記フック5の上記車両1に対する位置も上記ブーム3の撓み変形の影響が完全に排除された高精度なものとなり、特にフック5の揚程監視、延いては吊荷の吊上げた係る作用効果の監視を高い信頼性の下で行なうことができる。
(B) According to the position detection device in the crane device according to the second invention of the present application, in addition to the effect described in the above (a), the following specific effect can be obtained. In other words, in the present invention, the third
(c) 本願の第3の発明に係るクレーン装置における位置検出装置によれば、上記(a)又は(b)に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記フック5を吊下支持する上記ワイヤロープ6の繰出長さの変化量を検出する変化量検出手段17を備え、上記変化量検出手段17にて検出される上記ワイヤロープ6の繰出長さの変化量と、上記第3超音波受信器14にて受信される超音波の伝播時間であって上記変化量検出手段17による上記ワイヤロープ6の変化量の検出始点における伝播時間と検出終点における伝播時間の差分とに基づいて音速を推定し、この推定音速と超音波の伝播時間とによって距離を算出するようにしているので、
(c−1) 推定音速と超音波の伝播時間とに基づいて距離を算出することで、その算出距離の精度がより一層高められ、その結果、上記ブーム3の先端部3bの上記車両1に対する位置検出、あるいは上記フック5の上記車両1に対する位置検出がより高精度なものとなる、
(c−2) 上記推定音速の取得を、クレーン装置に本来的に備えられている装備品用いて行なうことができ、推定音速の取得のために専用の部材を設ける必要がなく、それだけ位置検出装置のコストダウンを図ることができる、
等の効果が得られる。
(C) According to the position detection device in the crane device according to the third invention of the present application, in addition to the effect described in the above (a) or (b), the following specific effect can be obtained. That is, according to the present invention, the
(C-1) By calculating the distance based on the estimated sound speed and the propagation time of the ultrasonic wave, the accuracy of the calculated distance is further enhanced. As a result, the
(C-2) The estimated sound speed can be acquired using the equipment that is originally provided in the crane device, and there is no need to provide a dedicated member for acquiring the estimated sound speed, and the position is detected accordingly. The cost of the device can be reduced,
Etc. are obtained.
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on preferred embodiments.
A:システム構成
図1及び図2は、本願発明の実施形態に係るクレーン装置Zにおける位置検出装置のシステム構成を示しており、同図において符号1は車両、符号2は上記車両1上に旋回可能に搭載された旋回台、符号3はその基端部3aが上記旋回台2に起伏動可能に連結された伸縮式のブーム、符号4は上記ブーム3の先端部3bに設けられたブームヘッド、符号5はワイヤロープ6によって上記ブームヘッド4から垂下支持されたフックである。
A: System Configuration FIGS. 1 and 2 show a system configuration of a position detection device in a crane device Z according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1,
上記フック5は、上記旋回台2側に配置したウィンチ7によって上記ワイヤロープ6を巻き込み・繰り出しすることで上昇又は降下される。また、上記ブーム3は、内蔵の伸縮用油圧シリンダ(図示省略)によって伸縮駆動されるとともに、上記旋回台2との間に配置して起伏用油圧シリンダ8によって起伏駆動される。
The
そして、このクレーン装置Zに備えられた本願発明の要旨に係る位置検出装置は、上記ブームヘッド4の特定位置、例えば、上記ワイヤロープ6が多段に巻き掛けられるシーブブロック(図示省略)の軸心位置と、上記フック5の特定位置、例えば、該フック5が保持されたシーブブロック位置の、上記車両1の特定位置、例えば、後述する第1超音波受信器12の取付位置に対する二次元位置を、超音波を用いた測距技術を利用して、検出するものである。
The position detection device according to the gist of the present invention provided in the crane device Z is a specific position of the
なお、この実施形態では、次述の第1超音波受信器12の取付位置を座標原点として上記ブームヘッド4とフック5の二次元位置を求めるようにしている。この場合、上記第1超音波受信器12の上記旋回台2に対する取付位置と、該第1超音波受信器12(即ち、座標原点)に対する上記第2超音波受信器13の取付位置は、共に既知とされる。従って、上記座標原点の地面からの高さも既知とされる。
In this embodiment, the two-dimensional position of the
係る位置検出を実現するために、上記ブームヘッド4の上記特定位置には超音波発信器11が、上記車両1の上記旋回台2には適宜離間して第1超音波受信器12と第2超音波受信器13が、それぞれ配置されるとともに、上記フック5側には第3超音波受信器14が配置されている。
In order to realize such position detection, the
また、同期信号の送受信を行なうために、上記ブームヘッド4側には無線送受信機15が、上記フック5側には無線送受信機16が、それぞれ配置されている。
In order to transmit and receive a synchronization signal, a
さらに、上記ブーム3の基端部3aには、上記ウィンチ7からの上記ワイヤロープ6の繰出し量をガイドシーブ9の回転量として検出する回転量検出器17(特許請求の範囲中の「変化量検出手段」に該当する)が備えられている。この回転量検出器17は、従来周知の過巻制御に使用されるために常備されているものをこの位置検出装置の一構成部材として転用したものである。
Further, a
なお、この実施形態では、上記回転量検出器17を上記ブーム3の基端部3aに設けて上記ガイドシーブ9の回転量を検出することで上記ウィンチ7からの上記ワイヤロープ6の繰出し量を取得するように構成したが、係る構成に限定されるものではなく、例えば、上記回転量検出器17を上記ウィンチ7の回転量を検出し、この回転量に基づいて該ウィンチ7からの上記ワイヤロープ6の繰出し量を取得するように構成することもできる。
In this embodiment, the
ここで、上記超音波発信器11は、上記ブーム3側の各超音波受信器12,13と上記フック5側の上記第3超音波受信器14に対して同時に超音波を送信し得るように、比較的指向性の低い超音波発信器が採用される。
Here, the
また、他の実施形態においては、上記超音波発信器11の指向方向を可変とし、常時該超音波発信器11の指向方向が、上記ブームヘッド4から上記車両1に向かう方向と上記ブームヘッド4から上記フック5に向かう方向(即ち、鉛直方向)を略二分する方向となるように制御することも可能である。
In another embodiment, the directivity direction of the
さらに、上記超音波発信器11を二個備え、一方の超音波発信器11は上記車両1側へ指向させ、他方の超音波発信器11は上記フック5側へ指向させるように構成することもできる。
Further, two
B:機能説明
図2には、本願発明の実施形態に係る位置検出装置の機能ブロック図を示している。この位置検出装置は、図1を参照して説明した構成部材、即ち、超音波発信器11と第1超音波受信器12と第2超音波受信器13と第3超音波受信器14及び回転量検出器17に加えて、位置演算手段10と表示手段27を備えて構成される。
B: Functional Description FIG. 2 shows a functional block diagram of a position detection device according to an embodiment of the present invention. This position detection apparatus includes the components described with reference to FIG. 1, that is, an
上記超音波発信器11から発信された超音波は、同期信号「S0」とともに上記第1超音波受信器12と第1超音波受信器12と第2超音波受信器13においてそれぞれ受信される。なお、この同期信号「S0」は、上記超音波発信器11からの超音波の発信時と上記各超音波受信器12〜14における計時開始時とを同期させるための信号であって、図示しない同期信号発生器によって発生され、上記超音波発信器11においては上記同期信号「S0」を受けて超音波を発信し、上記各超音波受信器12〜14では上記同期信号「S0」を受けて計時を開始しこの計時開始時点から超音波の受信までの経過時間を計測する。
The ultrasonic waves transmitted from the
また、上記同期信号「S0」は、上記第3超音波受信器14と同様に、上記第1超音波受信器12及び第2超音波受信器13にも入力されるが、その場合、この実施形態では図示しない電線にて同期信号発生器と上記第1超音波受信器12及び第2超音波受信器13を接続するように構成しているが、係る電線を介しての信号伝達方式に代えて、上記第1超音波受信器12及び第2超音波受信器13にも無線での信号伝達方式を採用することもできる。
The synchronization signal “S0” is also input to the first
上記第1超音波受信器12と上記第2超音波受信器13及び上記第3超音波受信器14においては、上記超音波発信器11から発信された超音波を受信して、該超音波の発信から受信までの超音波の伝播時間を求めて伝播時間に関する信号「S1」、「S2」、「S3」を上記位置演算手段10の第1距離演算手段21と第2距離演算手段22及び第3距離演算手段23にそれぞれ出力する。
In the first
上記位置演算手段10は、第1距離演算手段21と第2距離演算手段22と第3距離演算手段23とブーム先端部位置演算手段24とフック位置演算手段25及び音速推定手段26を備えて構成される。 The position calculating means 10 includes a first distance calculating means 21, a second distance calculating means 22, a third distance calculating means 23, a boom tip position calculating means 24, a hook position calculating means 25, and a sound speed estimating means 26. Is done.
上記第1距離演算手段21と第2距離演算手段22及び第3距離演算手段23は、共に、上記各伝播時間に関する信号「S1」、「S2」、「S3」と、後述の音速推定手段26から出力される音速信号「S9」を受けて距離を算出するものであって、上記第1距離演算手段21は上記超音波発信器11と上記第1超音波受信器12の間の距離を算出し距離信号「S4」として、上記第2距離演算手段22は上記超音波発信器11と上記第2超音波受信器13の間の距離を算出し距離信号「S5」として、それぞれ次述のブーム先端部位置演算手段24に出力する。また、上記第3距離演算手段23は、上記超音波発信器11と上記第3超音波受信器14の間の距離を算出してこれを距離信号「S6」として、後述のフック位置演算手段25と音速推定手段26及び表示手段27にそれぞれ出力する。
The first distance calculating means 21, the second distance calculating means 22 and the third distance calculating means 23 are all signals “S1”, “S2” and “S3” related to the above propagation times, and a sound speed estimating means 26 which will be described later. The first distance calculation means 21 calculates a distance between the
上記ブーム先端部位置演算手段24は、上記第1距離演算手段21からの距離信号「S5」と上記第2距離演算手段22からの距離信号「S6」を受けて、上記車両1に対する上記超音波発信器11の位置、即ち、上記ブームヘッド4の位置(二次元座標状の位置)を算出する。
The boom tip position calculating means 24 receives the distance signal “S5” from the first distance calculating means 21 and the distance signal “S6” from the second distance calculating means 22 and receives the ultrasonic wave for the
ここで、このブーム先端部位置演算手段24における位置算出手法を幾つか例示する。第1の位置算出手法は、図3に示すように、上記超音波発信器11と上記第1超音波受信器12の距離「R1」は上記第1距離演算手段21からの距離信号「S4」によって既知とされ、上記超音波発信器11と上記第2超音波受信器13との距離「R2」は上記第2距離演算手段22からの距離信号「S5」によって既知とされており、さらに上記第1超音波受信器12と第2超音波受信器13の距離「R0」も当初設定により既知であることから、上記超音波発信器11と第1超音波受信器12と第2超音波受信器13を結ぶ三角形に余弦定理を適用して、上記第1超音波受信器12の位置を座標原点とする座標系における上記超音波発信器11の二次元位置(X1,Y1)を求めるものである。
Here, several position calculation methods in the boom tip position calculation means 24 will be exemplified. As shown in FIG. 3, the first position calculation method uses a distance signal “S4” from the first distance calculation means 21 as the distance “R1” between the
第2の位置算出手法は、図4に示すように、上記超音波発信器11と上記第1超音波受信器12の距離「R1」は上記第1距離演算手段21からの距離信号「S4」によって既知とされ、上記超音波発信器11と上記第2超音波受信器13との距離「R2」は上記第2距離演算手段22からの距離信号「S5」によって既知とされており、さらに上記第1超音波受信器12と第2超音波受信器13の距離「R0」も当初設定により既知であることから、上記第1超音波受信器12を中心とする半径「R1」の円弧と、上記第2超音波受信器13を中心とする半径「R2」の円弧の交点を演算にて算出し、上記第1超音波受信器12の位置を座標原点とする座標系における上記超音波発信器11の二次元位置(X1,Y1)を求めるものである。
As shown in FIG. 4, the second position calculation method is such that the distance “R1” between the
なお、これら第1の位置算出手法と第2の位置算出手法の何れを採用するかは任意であり、何れを採用した場合にも同一の結果が得られることは言うまでも無い。 Note that it is arbitrary which of the first position calculation method and the second position calculation method is adopted, and it goes without saying that the same result can be obtained when any of them is adopted.
以上のようにして求められた上記超音波発信器11の上記車両1に対する二次元位置、即ち、上記ブームヘッド4の特定位置の二次元位置は、位置信号「S7」として、次述のフック位置演算手段25にフック位置の演算要素として入力されるとともに、表示手段27に入力されここで表示される。
The two-dimensional position of the
上記フック位置演算手段25では、上記第3距離演算手段23からの距離信号「S6」と上記ブーム先端部位置演算手段24からの位置信号「S7」を受けて、上記フック5の上記ブームヘッド4からの高さ位置、即ち、上記車両1に対する上記フック5の二次元位置を算出し、これを位置信号「S8」として、上記表示手段27に出力し、ここで表示させる。
The hook position calculation means 25 receives the distance signal “S6” from the third distance calculation means 23 and the position signal “S7” from the boom tip position calculation means 24 and receives the
上記音速推定手段26は、現在の音速を推定してこれを上記各距離演算手段21〜23における距離演算に反映させるものであって、この実施形態では、上記超音波発信器11と上記第2超音波受信器13と上記回転量検出器17で構成される。上記回転量検出器17は、上記フック5を吊下支持する上記ワイヤロープ6の繰出長さの変化量を上記ガイドシーブ9の回転数に基づいて検出するものであり、その変化量を変化量信号「S10」として上記音速推定手段26に出力する。
The sound speed estimation means 26 estimates the current sound speed and reflects it in the distance calculation in each of the distance calculation means 21 to 23. In this embodiment, the
上記音速推定手段26においては、上記回転量検出器17からの変化量信号「S11」と、上記第3超音波受信器14にて受信される超音波の伝播時間であって上記回転量検出器17による上記ワイヤロープ6の変化量の検出始点における伝播時間と検出終点における伝播時間の差分とに基づいて、現在の周囲環境下での音速を推定し、音速信号「S9」を上記各距離演算手段21〜23に出力し、該各距離演算手段21〜23における距離演算に供する。
In the sound speed estimation means 26, the change amount signal “
なお、このような音速の推定は必ずしも行なう必要はなく、例えば、さほど高水準の位置検出を必要としないような作業条件下での制御においては、基準音速(約340m/s)をそのまま使用することもできる。例えば、図2に破線図示するように、音速選択手段28と切換手段29を備え、該切換手段29の切換操作により上記音速選択手段28において推定音速と基準音速を選択し、この選択された音速信号「S9」を上記各距離演算手段21〜23に入力させるように構成することもできる。 It is not always necessary to perform such estimation of the sound speed. For example, in the control under a working condition that does not require a very high level position detection, the reference sound speed (about 340 m / s) is used as it is. You can also. For example, as shown by a broken line in FIG. 2, the sound speed selecting means 28 and the switching means 29 are provided, and the sound speed selecting means 28 selects the estimated sound speed and the reference sound speed by the switching operation of the switching means 29, and the selected sound speed is selected. The signal “S9” may be input to each of the distance calculation units 21 to 23.
C:上記位置検出装置における作用効果
以上のように構成された上記位置検出装置では、以下のような作用効果が得られる。
C: Operation and Effect in the Position Detection Device The position detection device configured as described above provides the following operation and effect.
(C−1) この位置検出装置では、上記ブーム3の先端部3bに取付けられた上記超音波発信器11から発信される超音波を、上記車両1側に離間状態で取付けられた上記第1超音波受信器12と上記第2超音波受信器13においてそれぞれ受信して該超音波の伝播時間をそれぞれ求め、これら各伝播時間に基づいて上記第1超音波受信器12と第2超音波受信器13と上記超音波発信器11の距離をそれぞれ求めることで上記車両1に対する上記ブーム3の先端部3bの位置を算出するように構成している。
(C-1) In this position detection device, the first ultrasonic wave transmitted from the
従って、この位置検出装置においては、上記ブーム3を該ブーム3の先端部3bの位置検出の要素として用いることなく、空中を介して対向する上記超音波発信器11と上記第1超音波受信器12の間の直線距離と、上記超音波発信器11と上記第2超音波受信器13の間の直線距離とに基づいて上記車両1に対する上記ブーム3の先端部3bの位置を算出するように構成していることから、例え上記ブーム3に撓み変形が生じていても、またその変形量の多少に拘らず、この撓み変形の影響を完全に排除して、上記ブーム3の先端部3bの上記車両1に対する位置を極めて精度良く検出することができ、例えば、上記ブーム3の先端部3bの位置を基準として行なわれるクレーン装置の揚程監視あるいは作業半径監視の信頼性が向上することになる。
Therefore, in this position detecting device, the
(C−2) この実施形態の位置検出装置では、上記フック5に配置した上記第3超音波受信器14によって上記超音波発信器11からの超音波を受信してその伝播時間に基づいて上記ブーム3の先端部3bに対する上記フック5の高さ方向の位置を求め、さらにこの高さ方向の位置と上記ブーム3の先端部3bの上記車両1に対する位置(即ち、上記ブーム3の撓み変形の影響が完全に排除された高精度の位置)とに基づいて上記フック5の上記車両1に対する位置を算出するようにしているので、上記フック5の上記車両1に対する位置も上記ブーム3の撓み変形の影響が完全に排除された高精度なものとなる。従って、特に、上記フック5の揚程監視、延いては吊荷の吊上げた係る作用効果の監視を高い信頼性の下で行なうことができる。
(C-2) In the position detection device of this embodiment, the third
(C−3) この位置検出装置では、上記フック5を吊下支持する上記ワイヤロープ6の繰出長さの変化量を検出する回転量検出器17を備え、上記回転量検出器17にて検出される上記ワイヤロープ6の繰出長さの変化量と、上記第3超音波受信器14にて受信される超音波の伝播時間であって上記回転量検出器17による上記ワイヤロープ6の変化量の検出始点における伝播時間と検出終点における伝播時間の差分とに基づいて音速を推定し、この推定音速と超音波の伝播時間とによって距離を算出するようにしているので、その算出距離の精度がより一層高められ、その結果、上記ブーム3の先端部3bの上記車両1に対する位置検出、あるいは上記フック5の上記車両1に対する位置検出がより高精度なものとなる。
(C-3) This position detection device includes a
また、上記推定音速の取得を、クレーン装置に本来的に備えられている装備品用いて行なうことができ、推定音速の取得のために専用の部材を設ける必要がなく、それだけ位置検出装置のコストダウンを図ることができる。 In addition, the estimated sound speed can be acquired using the equipment that is originally provided in the crane device, and there is no need to provide a dedicated member for acquiring the estimated sound speed, and the cost of the position detection device is increased accordingly. You can go down.
1 ・・車両
2 ・・旋回台
3 ・・ブーム
4 ・・ブームヘッド
5 ・・フック
6 ・・ワイヤロープ
7 ・・ウィンチ
8 ・・起伏用油圧シリンダ
9 ・・ガイドシーブ
10 ・・位置演算手段
11 ・・超音波発信器
12 ・・第1超音波受信器
13 ・・第2超音波受信器
14 ・・第3超音波受信器
15 ・・無線送受信機
16 ・・無線送受信機
17 ・・回転量検出器(変化量検出手段)
21 ・・第1距離演算手段
22 ・・第2距離演算手段
23 ・・第3距離演算手段
24 ・・ブーム先端部位置演算手段
25 ・・フック位置演算手段
26 ・・音速推定手段
27 ・・表示手段
28 ・・音速選択手段
29 ・・切換手段
Z ・・クレーン装置
DESCRIPTION OF
21 .. First distance calculation means 22 .. Second distance calculation means 23 .. Third distance calculation means 24 .. Boom tip position calculation means 25 .. Hook position calculation means 26 .. Sound speed estimation means 27. Means 28 ・ ・ Sonic speed selection means 29 ・ ・ Switching means Z ・ ・ Crane apparatus
Claims (3)
上記ブーム(3)の先端部(3b)に取付けられた超音波発信器(11)と、
上記車両(1)側に離間状態で取付けられ上記超音波発信器(11)から発信される超音波を受信する第1超音波受信器(12)と第2超音波受信器(13)と、
上記超音波発信器(11)における超音波の発信時から上記第1超音波受信器(12)と第2超音波受信器(13)のそれぞれにおける受信時までの超音波の伝播時間をそれぞれ求め、これら各伝播時間に基づいて上記第1超音波受信器(12)と第2超音波受信器(13)と上記超音波発信器(11)の距離をそれぞれ求めることで上記車両(1)に対する上記ブーム(3)の先端部(3b)の位置を算出する位置演算手段(10)と、
を備えたことを特徴とするクレーン装置における位置検出装置。 In the crane apparatus in which the hook (5) is supported by hanging from the tip (3b) of the boom (3) mounted on the vehicle (1) via the wire rope (6),
An ultrasonic transmitter (11) attached to the tip (3b) of the boom (3);
A first ultrasonic receiver (12) and a second ultrasonic receiver (13) which are attached to the vehicle (1) in a separated state and receive ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmitter (11);
The ultrasonic wave propagation times from the time when the ultrasonic wave is transmitted by the ultrasonic wave transmitter (11) to the time when the ultrasonic wave is received by each of the first ultrasonic wave receiver (12) and the second ultrasonic wave receiver (13) are obtained. Based on these propagation times, the distances between the first ultrasonic receiver (12), the second ultrasonic receiver (13), and the ultrasonic transmitter (11) are obtained, respectively, to the vehicle (1). Position calculating means (10) for calculating the position of the tip (3b) of the boom (3);
A position detection device in a crane device, comprising:
上記ブーム(3)の先端部(3b)から垂下される上記フック(5)に第3超音波受信器(14)を配置し、
上記位置演算手段(10)は、上記第3超音波受信器(14)における超音波の伝播時間に基づいて上記ブーム(3)の先端部(3b)に対する上記フック(5)の高さ方向の位置を求めるとともに、該高さ方向の位置と上記ブーム(3)の先端部(3b)の上記車両(1)に対する位置とに基づいて上記フック(5)の上記車両(1)に対する位置を算出する構成であることを特徴とするクレーン装置における位置検出装置。 In claim 1,
A third ultrasonic receiver (14) is disposed on the hook (5) suspended from the tip (3b) of the boom (3);
The position calculation means (10) is arranged in the height direction of the hook (5) relative to the tip (3b) of the boom (3) based on the propagation time of the ultrasonic wave in the third ultrasonic receiver (14). While calculating | requiring a position, the position with respect to the said vehicle (1) of the said hook (5) is calculated based on the position of this height direction and the position with respect to the said vehicle (1) of the front-end | tip part (3b) of the said boom (3). The position detection apparatus in the crane apparatus characterized by the above-mentioned.
上記フック(5)を吊下支持する上記ワイヤロープ(6)の繰出長さの変化量を検出する変化量検出手段(17)を備え、
上記位置演算手段(10)は、上記変化量検出手段(17)にて検出される上記ワイヤロープ(6)の繰出長さの変化量と、上記第3超音波受信器(14)にて受信される超音波の伝播時間であって上記変化量検出手段(17)による上記ワイヤロープ(6)の変化量の検出始点における伝播時間と検出終点における伝播時間の差分とに基づいて音速を推定し、この推定音速と超音波の伝播時間とによって距離を算出する構成であることを特徴とするクレーン装置における位置検出装置。 In claim 1 or 2,
A change amount detecting means (17) for detecting a change amount of a feeding length of the wire rope (6) for supporting the hook (5) in a suspended manner;
The position calculation means (10) receives the change amount of the feed length of the wire rope (6) detected by the change amount detection means (17) and the third ultrasonic receiver (14). The speed of sound is estimated based on the difference between the propagation time at the detection start point and the propagation time at the detection end point of the detected amount of change of the wire rope (6) by the change amount detection means (17). A position detection device in a crane device, characterized in that the distance is calculated based on the estimated sound speed and the propagation time of the ultrasonic wave.
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