JP2005145684A - クレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クレーンで吊ったフックブロック７の振れをクレーンの自動操作によって止めるために、ワイヤーロープの振れ角を簡便にかつ正確に検出する。
【解決手段】クレーンのフックブロック部７のシーブ軸１に回転可能な支持点１を設け、当シーブを吊る両側のワイヤーロープ２にもシーブ軸１から等距離にローラー等でワイヤーロープに保持される支持点５，６を設け、これらの支持点１，５，６によって位置の定まる架台１２にセンサー１３を取り付けることによって振れ角を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明はクレーンでの吊り荷の振れ止め制御のためにクレーン吊りワイヤーロープの振れ角を計測する装置に関する。

クレーンの自動運転においてクレーンフックで荷を吊り上げて移動する際の課題として、サイクルタイムの短縮、位置決め精度の向上、振れ止め機能の向上が挙げられてきた。サイクルタイムを短くするために移動速度を上げ、正確な位置へ移動しても、その位置で振れが止まっていなくては安全に荷物を荷卸することができない。

そこで、特許文献１では移動した後の残留振れ振幅を測定し、位置ズレ量と合わせて同時に制御する方法が述べられている。また、特許文献２では移動中の振れを小さくするために移動のための加速時間を１周期に限定したり、クレーンの減速中において減速を中断してクリープ段階を経て位置決めすることが述べられている。更に特許文献３でも、振れ角を検出し、クレーンの追いノッチ及び逆ノッチによって振れを止める技術を開示している。

ただし、これらの文献では振れを抑える制御方法が述べられているが、振れ角が正確に検出されなければ、振れを制御できないことは明らかである。

振れ角の検出に関しては、特許文献１ではクレーンのクラブトロリーとフックブロックとを別のワイヤーロープで結び、これらの位置関係から振れ角を測定している。この方法ではケーブルの設置、適正な張力を得るための装置など煩雑な機構と調整が必要となる。
特許文献２では特に検出の方法が述べられていない。
特許文献３では振れ角を検出するために、フックブロックに直接振れ角センサーを取り付ける簡便な方法が提案されているが、場合によっては吊り荷の振れ制御に適正な振れ角が検出できない場合がある。
特開平６−８０３８７号公報 特開２０００−９５４７７号公報 特開２００２−３０２３８３号公報

クレーンの吊り荷の振れの制御は、基本的にはクレーンのクラブトロリーより垂下したフックブロックを吊るワイヤーロープの振れの制御であり、当該ワイヤーロープの振れ角を簡便且つ正確に測定することが必要である。特許文献３のようにフックブロックに直接振れ角センサーを取り付ける方法は簡便ではあるがワイヤーロープの振れを制御するのに望ましい測定値が必ずしも検出できない場合があり、この場合はクレーンの微小な自動の移動操作による振れ止め制御が十分効果的に実施できないケースもある。
そこで、本発明の課題はクレーンのクラブトロリーから垂下したフックブロックを吊るシーブを対称に挟みこむワイヤーロープの振れ角を正確且つ簡便に測定する装置を供給することにある。

上記の目的を達成するため、本発明者はクレーン搬送におけるワイヤーロープとフックブロックとの位置関係について広く研究を行った。
図１０のようにワイヤーロープおよびフックブロック７を介して吊られた吊り荷は、図１１に示したようにクラブトロリー１７を中心に振り子同様にシーブの軸方向ｘと軸に垂直な方向ｙの２軸の方向の振れが合成された、直線形、楕円形、円形等の振れ動作をする。
ここでシーブ軸に対する垂直方向の振れについてはフック及びフックブロックがシーブ軸部でワイヤーロープ２に対して折れ曲がるため、図８のようにフックブロックの振れ角２０は必ずしもワイヤーロープ２の振れ角１９と同一とはならない。これがフックブロックに直接振れ角センサーを取り付けた場合に必ずしもワイヤーロープ２の振れの制御にとって望ましい測定値を検出できない場合が発生する理由の一つとなる。この場合、測定値の一例として図９のようにフックブロックの振れ角（点線）がワイヤーロープの振れ角（実線）に対して小さな値或いは動作遅れが検出される場合がある。このようにワイヤーロープ２の振れとフックブロック７の振れには振れ角の大きさ、或いは振れ動作タイミングが相違したりする場合があることが解った。
一方、シーブ軸の軸方向の振れについてはフック及びフックブロックがワイヤーロープに対して折れ曲がることがなく比較的同一な振れになることが解った。これらの知見より、吊り荷の振れ制御にのぞましい振れ角を検出するためには、シーブ軸の直角方向の振れについては、フックブロック７自身の振れ角の検出では不都合な場合があり、フックブロックを吊るワイヤーロープ２の振れ角を検出をすることが必要であることが解った。

本発明者は上記の知見を基に以下のような装置を発明した。
（１）クレーンのフックブロックのシーブ軸に回転可能な第一の支持点を設け、前記第一の支持点から等距離にあってシーブを吊る両側のワイヤーロープに接するように第二及び第三の支持点を設け、これら３つの支持点によって支持される架台に振れ角を計測するセンサーを取り付けたことを特徴とするクレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置。
（２）第二及び第三の支持点の中点を通る中心線と第一の支持点を接続する架台にセンサーが設置されていることを特徴とする（１）に記載のクレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置。
（３）第二及び第三の支持点を保持する部位がシーブまたはローラーとなっていることを特徴とする（１）または（２）に記載のクレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置。
（４）センサーがジャイロ式振れ角センサーであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のクレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置。
（５）第二及び第三の支持点が弾性体を介して架台に支持されていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のクレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置。

本発明ではセンサーを直接フックブロックに取り付けた場合に比べて、ワイヤーロープの振れ制御の測定値として常にのぞましい振れ角の値の検出ができる。また、別ワイヤーを設置する検出に比べて構造が簡便で安価である。本発明の測定値を用いることにより、吊り荷の振れを止めるための適正なクレーンの制御量が求められ、自動で移動中或いは移動後の吊り荷の振れを効果的に制御し、止めることができるようになる。

図１に本発明の形態として、本発明の装置を取り付けたフックブロックの立面図の一例を示し、図２にこれの斜視図を示す。１はシーブ軸であり、シーブにワイヤーロープ２を掛け回すように通してある。シーブ軸１の軸方向両端部に架台１２の下部が回転可能に支承され、シーブ軸１は架台１２に対して回転可能な第一の支持点となっている。シーブを吊る両側のワイヤーロープ２に、それぞれ架台１２の左右両側に設けられた支持ローラー３及び４が係合するようにされ、これらによってワイヤロープ２は支持点５及び６で支持され、また、各支持ローラ３，４とワイヤロープ２との係合部である支持点５および６によって、架台１２は支持点５及び６で支持される。前記架台１２は、第一の支持点であるシーブ軸１と、支持点５，６の中点を通る中心線（支持点５，６に対する垂直２等分線（垂直面））を接続するように構成されている。
これらの支持点５及び６は架台１２を支持する第二及び第三の支持点である。これらのローラー３，４は、ばね９，１０を介して両側から支持機構１１に接続しており、ローラー３，４はばね９，１０により常にワイヤーロープ２に押し付けられている。
支持機構１１は架台１２と一体となっており、ばね９，１０を等長でばね定数が同一のものに選定することにより、シーブ軸１中心と支持点５，６の中点を結ぶ架台１２の中心線８は常に両側のワイヤーロープ２間の中心線と同位置を保持可能となる。
角度検出用のセンサー１３を架台１２に固定するとセンサー１３は常にワイヤーロープ２の対象軸の角度変化を検出することが可能となる。センサー１３の検出角度のゼロ点と鉛直軸とのズレは取り付け位置調整或いはセンサーの出力のソフト的な処理によって調整可能である。ただし、ばね９，１０のばね定数及びバネ長さの左右での差異は、制御に必要とする精度によるが、これまでの実験等により、最大２０％程度の差までは許容可能であることが解っている。又、ワイヤーロープ２が高速で動く場合、支持点５，６に振動が発生することが考えられ、振動防止のために支持点５，６のシーブあるいはローラー３，４の径は大きいことが望ましく、この振動が振れ角検出用のセンサー１３から出力される場合はフィルターによるソフト的な処理によって除去可能である。

ワイヤーロープ上の第二及び第三の支持点５，６は、図１及び２で内側から支持していたが、外側から支持しても問題ない。図３に本発明の形態でワイヤーロープ２を外側から支持したものを示す。この場合でもセンサー１３は図１の形態のときと同様に振れ角を検出できる。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付して説明を省略する。以下の実施形態でも同様である。

センサーの取り付け位置は架台１２に取り付けてあれば特にどこであっても問題はない。ただし、左右や前後方向のバランスを取ったほうがよい。図４に図３の形態に対して、本発明の形態でセンサー１３をフックブロック７の前面に取り付けた例を示す。天井クレーンのフックブロック７はクレーン揚程の高い位置まで巻き上げることがあり、センサー１３の位置が架台の上側が望ましくない場合もある。ただし、この場合はフックブロックの前後の重量バランスを保つために後面にバランスウエイト１６をつけた。

図５には本発明で図４の形態に対し、シーブ軸１と支持ローラー３，４とをプレートからなるリンク１４、１５で繋ぎ、支持ローラー３，４のローラフレームがバネ９，１０を介して架台１２に接続するように設置した例を示している。この場合は、ワイヤーロープ２の開き加減により、第二及び第三の支持点５，６の中点が架台に対して若干上下する。この上下の動きは架台の中心線から外れることがないので問題とはならない。

図６は第二または第三の支持点５，６でのワイヤーロープ２の支持方法を示したものである。(ａ)の支持ローラー４の場合は外れないように軸方向に十分な長さが取れている必要がある。（ｂ）の支持シーブ４ａにすればこの部分がコンパクトになる。何れの場合においても、ワイヤーロープ２の動きに対して対応できるように回転可能な支持方法であることが望ましい。
本発明のセンサー１３は比較的簡単な機構で角度検出ができることより、ジャイロ式振れ角センサーが望ましい。仮にセンサーにレーザー変位計を用いた場合、反射板を設けたり複雑な装置が必要になる。望ましくはセンサーからのデータを電波で通信することが、余計なケーブルを使わなくてすむので好ましい。

図７は本発明の装置をつけたフックブロック７が右に振れた場合の図である。フックブロック７がシーブ軸１で折れ曲がり、ワイヤーロープ２の振れ角度１９とフックブロック７の振れ角度２０に大きな差異が発生している。ところが、架台１２はシーブを吊る左右のワイヤーロープ２の中心線と同一の傾きとなっており、当架台１２に設置したセンサー１３はワイヤーロープ２の振れ角を正確に検出していることがわかる。

本発明の装置の形態を示した立面図である。 本発明の装置の形態を示した斜視図である 本発明の形態でワイヤーを外側から支持したものである。 本発明の形態でセンサーの位置を変えたものである。 本発明の形態でシーブ軸と支持ローラーとを直接接続したものである。 本発明の支持ローラーの形態の例を示す図である。 本発明の装置が振れ角を与えられたときにその振れ角を検知している図である。 シーブ軸に垂直方向に振れたときのフックブロックの振れ方を示した図である。 フックブロックに取り付けたジャイロで検出される振れ角を示した図である。 天井クレーンで吊り荷をつるす状況を示した図である。 天井側から見た吊り荷の振れの軌跡を示した図である。

符号の説明

１ フックブロックのシーブ軸（第一の支持点）
２ ワイヤーロープ
３ 支持ローラー
４ 支持ローラー
４ａ 支持シーブ
５ 支持ローラーで支持されたワイヤーの支持点（第二の支持点）
６ 支持ローラーで支持されたワイヤーの支持点（第三の支持点）
７ フックブロック
８ フックブロックの中心軸
９ 架台と支持ローラーを接続するばね
１０ 架台と支持ローラーを接続するばね
１１ ワイヤーロープを支持する部位を弾性体を介して支持する支持機構
１２ 架台
１３ センサー
１４ シーブ軸と支持ローラーをつなぐプレートからなるリンク
１５ シーブ軸と支持ローラーをつなぐプレートからなるリンク
１６ バランスウエイト
１７ クラブトロリー
１８ 天井クレーンの桁
１９ ワイヤーロープの振れ角
２０ フックブロックの振れ角
ｘ シーブ軸方向
ｙ シーブ軸に垂直な方向

Claims (5)

1. クレーンのフックブロックのシーブ軸に回転可能な第一の支持点を設け、前記第一の支持点から等距離にあってシーブを吊る両側のワイヤーロープに接するように第二及び第三の支持点を設け、これら３つの支持点によって支持される架台に振れ角を計測するセンサーを取り付けたことを特徴とするクレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置。
2. 第二及び第三の支持点の中点を通る中心線と第一の支持点を接続する架台にセンサーが設置されていることを特徴とする請求項１に記載のクレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置。
3. 第二及び第三の支持点を保持する部位がシーブまたはローラーとなっていることを特徴とする請求項１または２に記載のクレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置。
4. センサーがジャイロ式振れ角センサーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置。
5. 第二及び第三の支持点が弾性体を介して架台に支持されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のクレーン吊りワイヤーロープの振れ角検出装置。

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