JP3043923B2 - クレーン吊荷の振れ検出装置 - Google Patents
クレーン吊荷の振れ検出装置Info
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- JP3043923B2 JP3043923B2 JP5174516A JP17451693A JP3043923B2 JP 3043923 B2 JP3043923 B2 JP 3043923B2 JP 5174516 A JP5174516 A JP 5174516A JP 17451693 A JP17451693 A JP 17451693A JP 3043923 B2 JP3043923 B2 JP 3043923B2
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クレーン吊荷の振れ角
度及び振れ角度を高精度かつリアルタイムで計測する吊
荷の振れ角度及び角速度検出装置に関するものである。
度及び振れ角度を高精度かつリアルタイムで計測する吊
荷の振れ角度及び角速度検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば鉄鋼業においては、鉄鋼中間素材
であるビレットや棒鋼、線材コイル等の鉄鋼製品の搬送
用に多くのクレーンが使用されている。クレーンは、通
常、運転者の操作により運行されているが、最近の無人
化、省力化の要求の高まりにより自動運転化が重要とな
っている。クレーンの自動運転に対する最大の技術課題
は、最短時間で吊荷の位置決めと吊荷の振れを最小とす
る運転制御方法を確立することであり、これを実現する
最適制御を行うためには、吊荷の振れ角度及び角速度を
リアルタイムで知る必要がある。
であるビレットや棒鋼、線材コイル等の鉄鋼製品の搬送
用に多くのクレーンが使用されている。クレーンは、通
常、運転者の操作により運行されているが、最近の無人
化、省力化の要求の高まりにより自動運転化が重要とな
っている。クレーンの自動運転に対する最大の技術課題
は、最短時間で吊荷の位置決めと吊荷の振れを最小とす
る運転制御方法を確立することであり、これを実現する
最適制御を行うためには、吊荷の振れ角度及び角速度を
リアルタイムで知る必要がある。
【０００３】吊荷の振れ角度は、クレーンの運行速度、
吊荷重量及び吊り長さ等の各種データから演算により求
める方法と検出装置により実測する方法がある。該演算
により振れ角度を求める方法は、クレーンの運行速度等
の各種の計測データが精度良いものでなければ演算結果
も正確な値とはならないが、通常、各データには誤差を
伴うため、精度のよい振れ角度の検出が出来ない。吊荷
の振れ角度を実測する方法としては、特開昭６２−２４
４８９２号公報、特開昭６２−２４４８９３号公報に開
示される検出装置がある。
吊荷重量及び吊り長さ等の各種データから演算により求
める方法と検出装置により実測する方法がある。該演算
により振れ角度を求める方法は、クレーンの運行速度等
の各種の計測データが精度良いものでなければ演算結果
も正確な値とはならないが、通常、各データには誤差を
伴うため、精度のよい振れ角度の検出が出来ない。吊荷
の振れ角度を実測する方法としては、特開昭６２−２４
４８９２号公報、特開昭６２−２４４８９３号公報に開
示される検出装置がある。
【０００４】これらは、吊荷用ロープに発光素子を固定
して、発光素子からの光をＩＴＶカメラで検出して振れ
角度を計測するものであるが、振れ角度の計測精度を高
くするには、ＩＴＶカメラの撮像エリアを小さくして撮
像分解能を高くする必要があり、この場合、大きな振れ
角度の計測が出来ない問題がある。
して、発光素子からの光をＩＴＶカメラで検出して振れ
角度を計測するものであるが、振れ角度の計測精度を高
くするには、ＩＴＶカメラの撮像エリアを小さくして撮
像分解能を高くする必要があり、この場合、大きな振れ
角度の計測が出来ない問題がある。
【０００５】又、吊荷の振れ角度及び角速度を計測する
方法としては、以下の２通りの方法がある。１つは、特
開昭６０−４４４８６号公報に開示される方法であり、
これは、吊荷の振れ角度を振れ角度検出器で計測し、振
れ角速度は振れ角度から演算により求めるものである
が、演算精度及びリアルタイム性から角速度の検出精度
に問題がある。
方法としては、以下の２通りの方法がある。１つは、特
開昭６０−４４４８６号公報に開示される方法であり、
これは、吊荷の振れ角度を振れ角度検出器で計測し、振
れ角速度は振れ角度から演算により求めるものである
が、演算精度及びリアルタイム性から角速度の検出精度
に問題がある。
【０００６】もう１つは、文献 電波航法 Electronic
Navigation Review No. 33（1987）に開示された振
動ジャイロによる計測の方法であり、図４で内容を示
す。振動ジャイロ３は、基台１６に一端を固定された板
ばね１７と、その板ばね１７の他端よりのびたアームに
より音叉１８を重心位置でつり下げる構造となってい
る。音叉１８には左右の腕部に各２枚の圧電素子１９が
接着されており、音叉１８の駆動および変位の検出を行
っている。これらの圧電素子１９は音叉駆動回路（図示
せず）に接続されており、音叉１８の振動速度が常に一
定になるように制御されている。音叉１８がγ方向に振
動している状態で、入力軸まわりの角速度Ωをジャイロ
に与えると、音叉１８の速度方向と入力軸方向とに互い
に垂直な方向にコリオリの力Ｆ0 が音叉１８に作用し、
偶力となる。この偶力は、音叉１８を支持している板ば
ね１７にとっては曲げモーメントとして作用するから、
板ばね１７はこの曲げモーメントにより変形する。この
変形量を板ばね１７に接続した圧電素子１９から電圧と
して取り出し、デモジュレータ回路により同期整流後、
直流電圧として角速度を検出する。振れ角度は、この振
動ジャイロ３で検出される角速度信号を積分することに
より計測する。振動ジャイロ３は構造が簡単で安価であ
り、高感度な角速度の計測が可能な特徴を有する。
Navigation Review No. 33（1987）に開示された振
動ジャイロによる計測の方法であり、図４で内容を示
す。振動ジャイロ３は、基台１６に一端を固定された板
ばね１７と、その板ばね１７の他端よりのびたアームに
より音叉１８を重心位置でつり下げる構造となってい
る。音叉１８には左右の腕部に各２枚の圧電素子１９が
接着されており、音叉１８の駆動および変位の検出を行
っている。これらの圧電素子１９は音叉駆動回路（図示
せず）に接続されており、音叉１８の振動速度が常に一
定になるように制御されている。音叉１８がγ方向に振
動している状態で、入力軸まわりの角速度Ωをジャイロ
に与えると、音叉１８の速度方向と入力軸方向とに互い
に垂直な方向にコリオリの力Ｆ0 が音叉１８に作用し、
偶力となる。この偶力は、音叉１８を支持している板ば
ね１７にとっては曲げモーメントとして作用するから、
板ばね１７はこの曲げモーメントにより変形する。この
変形量を板ばね１７に接続した圧電素子１９から電圧と
して取り出し、デモジュレータ回路により同期整流後、
直流電圧として角速度を検出する。振れ角度は、この振
動ジャイロ３で検出される角速度信号を積分することに
より計測する。振動ジャイロ３は構造が簡単で安価であ
り、高感度な角速度の計測が可能な特徴を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、振動ジャイロ
は温度等の環境条件の変化に対して出力信号がドリフト
するため、精度のよい吊荷の振れ角度と角速度が検出で
きない問題がある。吊荷が静止しているとき、即ち、振
れの角速度がゼロのときの、ドリフトの影響を図５に示
す。
は温度等の環境条件の変化に対して出力信号がドリフト
するため、精度のよい吊荷の振れ角度と角速度が検出で
きない問題がある。吊荷が静止しているとき、即ち、振
れの角速度がゼロのときの、ドリフトの影響を図５に示
す。
【０００８】図５はドリフト（ε）があるときの振動ジ
ャイロの角速度（ω）と積分後の角度（θ）の関係を示
すが、ドリフト（ε）の影響により、吊荷が振れていな
くとも角速度（ω）が出力され、角度は時間とともにず
れてしまう。ドリフト（ε）は周囲の温度差が大きい程
大きくなり実用上大きな問題である。
ャイロの角速度（ω）と積分後の角度（θ）の関係を示
すが、ドリフト（ε）の影響により、吊荷が振れていな
くとも角速度（ω）が出力され、角度は時間とともにず
れてしまう。ドリフト（ε）は周囲の温度差が大きい程
大きくなり実用上大きな問題である。
【０００９】本発明は、上記の問題を解決し、クレーン
吊荷の精度の良い振れ角度及び角速度を検出することが
できる検出装置を得ることを目的とする。
吊荷の精度の良い振れ角度及び角速度を検出することが
できる検出装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、クレーン吊
荷用ロープの固定側に振動ジャイロを備え、振動ジャイ
ロからの角速度信号のドリフト成分を低周波数フィルタ
ーにより検出し、角速度信号から減算器により除去する
ことによりリアルタイムで角速度信号のドリフト成分を
除去するもので、この後、高周波数フィルターにより高
周波数成分を除去した角速度信号から積分回路により振
れ角度を求める。
荷用ロープの固定側に振動ジャイロを備え、振動ジャイ
ロからの角速度信号のドリフト成分を低周波数フィルタ
ーにより検出し、角速度信号から減算器により除去する
ことによりリアルタイムで角速度信号のドリフト成分を
除去するもので、この後、高周波数フィルターにより高
周波数成分を除去した角速度信号から積分回路により振
れ角度を求める。
【００１１】
【作用】振動ジャイロの角速度信号のドリフト成分はド
リフト補正器により除去され、又、吊荷の微小振動等の
ノイズは高周波数フィルターにより除去され、実際の吊
荷の振れ角速度信号が精度良く検出される。又、振れ角
度も積分回路により精度良く検出される。以下、本発明
の実施例を図面により詳細に説明する。
リフト補正器により除去され、又、吊荷の微小振動等の
ノイズは高周波数フィルターにより除去され、実際の吊
荷の振れ角速度信号が精度良く検出される。又、振れ角
度も積分回路により精度良く検出される。以下、本発明
の実施例を図面により詳細に説明する。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の振れ検出装置１の回路図を
示す図である。本発明装置は、振動ジャイロ３、低周波
数フィルター４とピークホールド回路５及び減算器６か
らなるドリフト補正器２、高周波数フィルター７及び積
分回路８から構成される。
示す図である。本発明装置は、振動ジャイロ３、低周波
数フィルター４とピークホールド回路５及び減算器６か
らなるドリフト補正器２、高周波数フィルター７及び積
分回路８から構成される。
【００１３】温度等の環境条件の変動による振動ジャイ
ロ３のドリフトは変動周期の極めて長い（数百sec から
数分）、つまり周波数の極めて低い変動であるのに対し
て、吊荷のロープの振れ周期は数秒程度であることか
ら、ドリフト補正器２の低周波数フィルター４は、カッ
トオフ周波数が０．０１Hz以下の低域通過フィルターを
適用し、周波数の低いドリフトを検出する。
ロ３のドリフトは変動周期の極めて長い（数百sec から
数分）、つまり周波数の極めて低い変動であるのに対し
て、吊荷のロープの振れ周期は数秒程度であることか
ら、ドリフト補正器２の低周波数フィルター４は、カッ
トオフ周波数が０．０１Hz以下の低域通過フィルターを
適用し、周波数の低いドリフトを検出する。
【００１４】ピークホールド回路５は、低周波数フィル
ター４で検出されたドリフトを約５０m sec 毎に信号保
持し、振動ジャイロ３から出力された角速度信号
（ω0 ）から減算器６によりドリフトを除去して角速度
（ω1 ）を得る。
ター４で検出されたドリフトを約５０m sec 毎に信号保
持し、振動ジャイロ３から出力された角速度信号
（ω0 ）から減算器６によりドリフトを除去して角速度
（ω1 ）を得る。
【００１５】低周波数フィルター４で検出したドリフト
のピークホールド回路５による更新は、クレーン移動中
に継続しててもよいが、クレーン移動中では、吊荷の振
れによる角速度もわずかではあるが低周波数フィルター
４で検出されて、この分だけ振れ角速度の精度を低下さ
せる問題と、ドリフトの変動周期が長いことから、クレ
ーンが移動を停止して吊荷を上下する振れの小さいタイ
ミングだけ更新するのが有効である。従って、ピークホ
ールド回路５では、クレーンが移動を停止して吊荷を上
下するタイミングでは低周波数フィルター４で検出した
ドリフトを更新し、クレーン移動中は停止時の最後のド
リフトを保持しておく。
のピークホールド回路５による更新は、クレーン移動中
に継続しててもよいが、クレーン移動中では、吊荷の振
れによる角速度もわずかではあるが低周波数フィルター
４で検出されて、この分だけ振れ角速度の精度を低下さ
せる問題と、ドリフトの変動周期が長いことから、クレ
ーンが移動を停止して吊荷を上下する振れの小さいタイ
ミングだけ更新するのが有効である。従って、ピークホ
ールド回路５では、クレーンが移動を停止して吊荷を上
下するタイミングでは低周波数フィルター４で検出した
ドリフトを更新し、クレーン移動中は停止時の最後のド
リフトを保持しておく。
【００１６】高周波数フィルター７は、角速度（ω1 ）
から微小振動や電磁誘導ノイズ等の吊荷の振れ以外の高
周波数成分を除去する低域通過フィルターであり、カッ
トオフ周波数は１０Hz程度に設定する。高周波数のノイ
ズが除去された角速度（ω2）は積分回路８により積分
されて振れ角度（θ2 ）に変換される。
から微小振動や電磁誘導ノイズ等の吊荷の振れ以外の高
周波数成分を除去する低域通過フィルターであり、カッ
トオフ周波数は１０Hz程度に設定する。高周波数のノイ
ズが除去された角速度（ω2）は積分回路８により積分
されて振れ角度（θ2 ）に変換される。
【００１７】図２は、本発明装置の振れ検出装置１のク
レーンへの設置状況を示す図である。吊荷ビーム１３は
吊荷用ロープ１５の巻き上げ、巻き下げにより上下する
が、吊荷用ロープ１５の一端はクレーン横行クラブ１１
に設置された固定シーブ１２に固定され、吊荷ビーム１
３の滑車１４を経由して他端が巻き上げ用ドラム（図示
せず）に接続される。吊荷は吊荷ビーム１３の長手方向
と直交方向に振れるが、振れ検出装置１はクレーンの吊
荷用ロープ１５の固定端側（吊荷用ロープ１５が上下し
ても動かない側）に取付けた計測器台９に設置され、吊
荷の振れと同期した吊荷用ロープ１５の振れが計測され
る。
レーンへの設置状況を示す図である。吊荷ビーム１３は
吊荷用ロープ１５の巻き上げ、巻き下げにより上下する
が、吊荷用ロープ１５の一端はクレーン横行クラブ１１
に設置された固定シーブ１２に固定され、吊荷ビーム１
３の滑車１４を経由して他端が巻き上げ用ドラム（図示
せず）に接続される。吊荷は吊荷ビーム１３の長手方向
と直交方向に振れるが、振れ検出装置１はクレーンの吊
荷用ロープ１５の固定端側（吊荷用ロープ１５が上下し
ても動かない側）に取付けた計測器台９に設置され、吊
荷の振れと同期した吊荷用ロープ１５の振れが計測され
る。
【００１８】図３は、本発明の振れ検出装置による角速
度と角度の計測結果を示す。吊荷を一定角度で、振れ周
期を各々２０秒と１０秒で振らせた場合を図３（ａ），
（ｂ）に示し、高周波数のノイズや一定方向への変位の
ない精度の良い振れ角度及び角速度の計測が可能である
ことがわかる。
度と角度の計測結果を示す。吊荷を一定角度で、振れ周
期を各々２０秒と１０秒で振らせた場合を図３（ａ），
（ｂ）に示し、高周波数のノイズや一定方向への変位の
ない精度の良い振れ角度及び角速度の計測が可能である
ことがわかる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明装置によれば、ク
レーンの吊荷の振れ角度及び角速度精度良く計測出来る
ため、クレーン運転自動化のための制御信号として有効
に利用出来、産業上極めて有益である。
レーンの吊荷の振れ角度及び角速度精度良く計測出来る
ため、クレーン運転自動化のための制御信号として有効
に利用出来、産業上極めて有益である。
【図１】本発明装置の回路図を示す図である。
【図２】本発明装置のクレーンへの設置状況を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明装置による振れ角度及び角速度の計測結
果を示す図である。
果を示す図である。
【図４】振動ジャイロによる角速度の計測原理を示す図
である。
である。
【図５】振動ジャイロのドリフトによる角速度及び角度
計測の問題を示す図である。
計測の問題を示す図である。
１ 振れ検出装置 ２ ドリフト
補正器 ３ 振動ジャイロ ４ 低周波数
フィルター ５ ピークホールド回路 ６ 減算器 ７ 高周波数フィルター ８ 積分回路 ９ 計測器台 １１ クレーン
横行クラブ １２ 固定シーブ １３ 吊荷ビ
ーム １４ 滑車 １５ 吊荷用
ロープ １６ 基台 １７ 板ばね １８ 音叉 １９ 圧電素
子
補正器 ３ 振動ジャイロ ４ 低周波数
フィルター ５ ピークホールド回路 ６ 減算器 ７ 高周波数フィルター ８ 積分回路 ９ 計測器台 １１ クレーン
横行クラブ １２ 固定シーブ １３ 吊荷ビ
ーム １４ 滑車 １５ 吊荷用
ロープ １６ 基台 １７ 板ばね １８ 音叉 １９ 圧電素
子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−300093（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−157186（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−269622（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−123880（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−101416（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 19/00 - 19/72 B66C 13/22
Claims (1)
- 【請求項１】 クレーン吊荷用ロープの振れ角速度を検
出する振動ジャイロと、前記検出された角速度信号から
低周波数成分を検出する低周波数フィルターと、前記検
出された低周波数成分により前記検出された角速度信号
のドリフトを除去する回路と、該回路後の信号から高周
波数成分を除去する高周波数フィルターと、該高周波数
フィルター後の信号を積分して前記ロープの振れ角度を
求める積分器とを具備したことを特徴とする吊荷の振れ
角度と振れ角速度の検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5174516A JP3043923B2 (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | クレーン吊荷の振れ検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5174516A JP3043923B2 (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | クレーン吊荷の振れ検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0727774A JPH0727774A (ja) | 1995-01-31 |
| JP3043923B2 true JP3043923B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=15979886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5174516A Expired - Lifetime JP3043923B2 (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | クレーン吊荷の振れ検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3043923B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7289875B2 (en) * | 2003-11-14 | 2007-10-30 | Siemens Technology-To-Business Center Llc | Systems and methods for sway control |
| KR100599233B1 (ko) * | 2004-07-16 | 2006-07-13 | (주)경일 | 판유리 무늬성형장치 |
| CN101652272B (zh) | 2007-04-09 | 2012-04-18 | 三菱电机株式会社 | 乘客保护装置的起动装置 |
| JP5592394B2 (ja) * | 2008-12-17 | 2014-09-17 | ザ・ボーイング・カンパニー | 燃料補給ブームに掛かる力の自動的軽減 |
-
1993
- 1993-07-14 JP JP5174516A patent/JP3043923B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0727774A (ja) | 1995-01-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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