JP4630908B2 - ケーブルシステム - Google Patents
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Description
しかも、ケーブル巻き取りの際に第1設定電流でモータを制御するので、適度な張力でケーブルを巻き取って、たるみの発生を解消できる。また、ケーブル繰り出しの際に、リール装置のモータがフリー状態となり、このモータがケーブルの繰り出しの抵抗とならず、ケーブルの繰り出しを円滑に行うことができる。
さらに、移動可能な装置の加速度情報に基づき当該装置の移動状況に応じて応答性良くリール装置のモータを制御することができる。
これによれば、ケーブルが障害物に接してもリールの巻き取り、繰り出しを円滑に行え、移動可能な装置の移動に支障が生じない。
上記構成によれば、移動可能な装置がケーブルを引き出す第1方向に移動している状況で急停止した場合等に、加速度センサでこれを感知して、モータを巻き取り方向に制御するので、ケーブルのたるみを応答性良く解消できる。しかも、この巻き取り時のモータコイル電流は第1設定電流またはそれより小さい第2設定電流であるので、ケーブルを引っ張りすぎることもない。なお、この巻き取り時の電流を第2設定電流にすれば、再び移動可能な装置が第1方向に移動する際の瞬間的なケーブル引っ張り荷重の増大を抑えることができる。
上記構成によれば、移動可能な装置が第2方向に移動してリールが巻き取り制御されている状況において、その移動速度が低下した時には、モータコイル電流を上記第1設定電流より小さい第3設定電流にしてその巻き取りトルクを減じ、ケーブルを引っ張り過ぎないようにできる。また、その後で移動可能な装置が急停止したり第1方向に移動方向を転換する際に、ケーブルへの瞬間的な引っ張り荷重の増大を抑えることができる。
上記構成によれば、移動可能な装置が第2方向に移動してリールが巻き取り制御されている状況において、急停止した時には、巻き取りトルクを減じることにより、ケーブルの引っ張り過ぎを回避することができる。また、その後で移動可能な装置が急停止したり第1方向に移動方向を転換する際に、ケーブルへの瞬間的な引っ張り荷重の増大を抑えることができる。
上記構成によれば、移動可能な装置がケーブルを引き出す第1方向に移動している状況で急停止した場合等のように、ケーブルへの繰り出し方向の力が急に解除された場合には、モータフリー状態にあるリールから慣性によりケーブルが繰り出され、リールが繰り出し方向に回転し続けるが、この繰り出し方向の回転速度が設定回転速度より低下した時に、モータは巻き取り方向のトルクを発生させるので、未然にケーブルのたるみを解消できるか即座にたるみを解消することができる。しかも、この巻き取り時のモータコイル電流は第1設定電流以下であるので、ケーブルを引っ張りすぎることもない。なお、この巻き取り時の電流を第1設定電流より小さい第3設定電流にすれば、再び移動可能な装置が第1方向に移動する際の瞬間的なケーブル引っ張り力の増大を抑えることができる。
ちなみに、特許文献1,2では、ケーブルのたるみが生じてから角度センサで検出し、モータを巻き取り方向に回転させるまでの間、たるみを解消できない。
リールの巻取りトルクは、質量を有するリールを回すトルク分と、ケーブルの張力に抗してケーブルを引っ張るトルク分とに分配される。そのため、巻き取りトルクが一定であると、リール質量が大きい場合にはケーブル張力が低減し、リール質量が小さい場合にはケーブル張力が増大する。しかし、この構成によれば、ケーブル残量が多くリールが重い場合には設定電流を大きくして巻き取りトルクを増大させることにより、ケーブル張力の減少を回避できる。また、ケーブル残量が少なくリールが軽い場合には設定電流を小さくして巻き取りトルクを減少させることにより、ケーブル張力の増大を回避できる。
この構成によれば、距離センサ等の非接触型のケーブル残量検出手段に比べて、安価に提供できる。
これにより、ケーブルがリールから全て引き出されて根元から断線するのを防止できる。具体的には、この警告により移動可能な装置の第1方向への移動を抑制ないしは禁止することができる。
好ましくは、さらに、整列機構の近傍にリング形状のガイドを配置し、上記ケーブルがこのガイドを通り整列機構を経てリールに巻かれる。これによれば、ガイドにより整列機構から延びるケーブルの上下左右の角度を適正範囲に制限することができ、整列機構でのケーブルの整列作業を円滑に行うことができる。
本実施形態では、上記探査装置2、クローラ装置5およびこれら装置と一緒に移動する付属部材により、本発明の移動可能な装置を構成する。
上記ハウジング10には、このリール11の軸芯と平行に延びる開口10aが形成されている。
上記整列機構12は周知のものであるので、簡単に説明する。整列機構12はケーブル3を挿通させるガイド部材を有しており、リール11の1回転毎にケーブル3をケーブル径だけリール11の軸方向に移動させ、その移動行程の終端位置に達したらケーブルの移動方向を逆転させるようになっている。
上記第2制御モードM2では、基本的に、巻き取り方向にトルクを発生させるように、かつ上記電流検出回路17aでの検出電流が第1設定電流Iuになるように、モータ15への供給電流をデューティ制御する(ステップ20)。これにより適度な張力を持ってケーブル3を巻き取ることができる。
(1)ロータリーエンコーダ16からのモータ15の回転速度Rの情報。
(2)加速度センサ19からのクローラ装置5(探査装置2)の移動加速度Aの情報。
(3)上記加速度センサ19の加速度に基づく移動速度Vの情報。この移動速度Vは、制御デバイス18において別ルーチンで加速度センサ19からの加速度情報に基づき積分演算により求められる。
まず、ステップS11に進んで加速度センサ19からの加速度Aを読み込み、次のステップS12でこの加速度Aが後退方向の加速度でありかつ設定加速度A0以上であるか否かを判断する。
なお、この第3設定電流Idは第2設定電流Id’と等しくてもよいし、異なっていてもよい。
クローラ装置5が前進し、ステップS2、S3で肯定判断し、第1制御モードM1の基本制御を実行している状況(ステップ10でモータフリーリーにしてケーブル3を繰り出している状況)で、クローラ装置5が急停止したり階段を昇り終わって急に傾き状態から水平状態になった直後には、繰り出し状態にあったケーブル3が瞬間的にたるむ。この場合には、ステップS12で肯定判断してステップS13を実行し、モータ15に第2設定電流Id’を供給しリール11に巻き取り方向の小さなトルクを付与する。その結果、ケーブル3のたるみ状態を即座に解消することができる。
同様にステップS12で肯定判断した時、モータ15を第1設定電流Iuで巻き取り方向に制御してもよい。
つるまきバネ53は、上記回転シャフト52の一端部に巻かれ、その一端が回転シャフト52に係止され、他端が本体10に係止されている。このつるまきバネ53の弾性力により、接触アーム51は下方に、すなわちリール11に向かって付勢されており、これにより接触アーム51の接触ロッド51bは常時リール11に巻かれた最外周のケーブル3に接するようになっている。
したがって、上記接触アーム51は、リール11に巻かれたケーブル3の残量が多いほど水平に近い角度になる。なお、図7ではケーブル3の図示を省略している。
なお、上記第1〜第3の所定電流Iu0,Id'0,Id0は、第1実施形態での第1〜第3設定電流Iu,Id',Idよりそれぞれ小さい。
また、第2実施形態の特徴は後述する第3〜6実施形態にも適用できる。
第6実施形態において、上記小型ヘリコプター21の代わりにラジコンカーを用いてもよい。また、探査装置2は省略してもよい。
さらに、バッテリ電圧の低下にしたがって設定電流を増大させてもよい。
第1実施形態においてクローラ装置が移動可能な装置となり、探査装置が無い場合も本発明が適用される。
2 探査装置(移動可能な装置)
3 ケーブル(ケーブル)
4 リール装置
5 クローラ装置(運搬装置、移動可能な装置)
10 ハウジング(本体)
11 リール
15 モータ
16 ロータリーエンコーダ(回転検出手段)
17a 電流検出回路(電流検出手段)
18 制御デバイス(モータ制御手段)
19 加速度センサ
20 無線装置(中継装置、移動可能な装置)
21 小型ヘリコプター(搬送体)
22 探査装置
50 ケーブル残量検出手段
51 接触アーム
53 つるまきバネ(付勢手段)
54 角度センサ
Claims (10)
- ケーブルと、このケーブルの一端に接続された基地装置と、このケーブルの他端に接続され、ケーブルを介して基地装置への信号の送信または基地装置からの信号の受信の少なくとも一方を行う移動可能な装置と、上記移動可能な装置と一緒に移動し上記ケーブルを巻くリール装置とを備えたケーブルシステムにおいて、
上記リール装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されて上記ケーブルを巻くリールと、上記リールに連結されたモータと、上記リールの回転方向を検出する回転検出手段と、上記モータのコイル電流を検出する電流検出手段と、上記モータを制御するモータ制御手段とを備え、
上記モータ制御手段は、上記回転検出手段により上記リールがケーブル繰り出し方向に回転している状態を検出した時に、第1制御モードを実行し、上記回転検出手段により上記リールがケーブル巻き取り方向に回転している状態または停止している状態を検出した時に、第2制御モードを実行し、
上記第1制御モードでは、基本的に、モータの駆動回路を開くか、モータへの供給電流をゼロにし、
上記第2制御モードでは、基本的に、巻き取り方向のトルクを発生させるように、かつ上記電流検出手段により検出される電流が第1設定電流になるように上記モータを制御し、
さらに、上記移動可能な装置または上記リール装置に設けられた加速度センサを備え、この加速度センサは、上記リール装置に巻かれたケーブルを引き出すような上記移動可能な装置の第1方向の移動の加速度か、第1方向とは逆の第2方向の加速度の少なくとも一方を検出し、
上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報に基づき、上記第1、第2制御モードの少なくともいずれか一方の制御に補正を加えることを特徴とするケーブルシステム。 - 上記移動可能な装置が運搬装置を含み、上記リール装置がこの運搬装置に搭載されていることを特徴とする請求項1に記載のケーブルシステム。
- ケーブルと、このケーブルの一端に接続された基地装置と、このケーブルの他端に接続され、ケーブルを介して基地装置への信号の送信または基地装置からの信号の受信の少なくとも一方を行う移動可能な装置と、上記基地装置の近傍に設けられて上記ケーブルを巻くリール装置とを備えたケーブルシステムにおいて、
上記リール装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されて上記ケーブルを巻くリールと、上記リールに連結されたモータと、上記リールの回転方向を検出する回転検出手段と、上記モータのコイル電流を検出する電流検出手段と、上記モータを制御するモータ制御手段とを備え、
上記モータ制御手段は、上記回転検出手段により上記リールがケーブル繰り出し方向に回転している状態を検出した時に、第1制御モードを実行し、上記回転検出手段により上記リールがケーブル巻き取り方向に回転している状態または停止している状態を検出した時に、第2制御モードを実行し、
上記第1制御モードでは、基本的に、モータの駆動回路を開くか、モータへの供給電流をゼロにし、
上記第2制御モードでは、基本的に、巻き取り方向のトルクを発生させるように、かつ上記電流検出手段により検出される電流が第1設定電流になるように上記モータを制御し、
さらに、上記移動可能な装置に設けられた加速度センサを備え、この加速度センサは、上記リール装置に巻かれたケーブルを引き出すような上記移動可能な装置の第1方向の移動の加速度か、第1方向とは逆の第2方向の加速度の少なくとも一方を検出し、
上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報に基づき、上記第1、第2制御モードの少なくともいずれか一方の制御に補正を加えることを特徴とするケーブルシステム。 - 上記モータ制御手段は、上記第1制御モードにおいて、上記回転方向が繰り出し方向であっても、上記加速度センサが上記第2方向の設定加速度以上の加速度を検出した時には、電流検出手段からの検出電流が上記第1設定電流またはそれより小さい第2設定電流になるように、モータを巻き取り方向に制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のケーブルシステム。
- 上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報から上記移動可能な装置の移動速度を演算し、上記第2制御モードにおいて、この移動速度が上記第1方向の場合または上記第2方向であっても設定移動速度より遅い場合には、上記電流検出手段からの検出電流が上記第1設定電流より小さい第3設定電流になるように、モータを巻き取り方向に制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のケーブルシステム。
- 上記モータ制御手段は、上記第2制御モードにおいて、上記加速度センサからの検出加速度が上記第1方向であってしかも設定加速度以上の場合には、上記電流検出手段からの検出電流が上記第1設定電流より小さい第3設定電流になるようにモータを巻き取り方向に制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のケーブルシステム。
- 上記回転検出手段は上記リールの回転速度も検出し、上記モータ制御手段は、上記第1制御モードにおいて、上記回転方向が繰り出し方向であっても、検出された回転速度が設定回転速度未満の場合には、上記第2制御モードを実行することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のケーブルシステム。
- 上記リール装置はさらに、上記リールに巻かれたケーブルの残量を検出するケーブル残量検出手段を備え、
上記モータ制御手段は、上記ケーブル残量検出手段で検出されたケーブル残量が多いほど上記設定電流を大きく、ケーブル残量が少ないほど設定電流を小さくすることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のケーブルシステム。 - 上記ケーブル残量検出手段は、上記リール装置の本体に上下方向の回動を可能にして支持された接触アームと、このアームを上記リールに向かって付勢してリールに巻かれたケーブルに接触させる付勢手段と、上記アームの回動角を検出する角度検出手段とを備え、
上記モータ制御手段は、上記角度検出手段からのアームの回動角をケーブル残量の情報として用いることを特徴とする請求項8に記載のケーブルシステム。 - さらに、警告手段を備え、この警告手段は上記ケーブル残量検出手段で検出されたケーブル残量が閾値未満になった時に、警告信号を発することを特徴とする請求項8または9に記載のケーブルシステム。
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