JP5432419B2 - ケーブルシステム - Google Patents
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- B65H2701/30—Handled filamentary material
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Description
基地局にリールを配置する場合、クローラ走行体が長い距離離れた現場に向かう際に、クローラ走行体は、基地局のリールからケーブルを引き出し、長いケーブルを引きながら移動する必要があり、負荷が大きすぎる。
そのため、基地局と現場が長い距離離れている場合には、リールをクローラ走行体に載せるのが適当である。この場合、クローラ走行体の移動にしたがってケーブルを繰り出すので、負荷が小さい。また、ケーブルは、重たい動力線を省いて、細くて軽く丈夫な信号伝送線のみを有することが好ましい。
しかし、上記のようにリールをクローラ走行体に載せる方式を採った場合、細く長いケーブルをリールに巻き付けるため、ケーブルがたるんでクローラ走行体の一部に引っ掛かったり、ケーブルが絡んで信号伝送ができなくなり、その結果としてクローラ走行体が動かなくなるという問題があった。
また、クローラ走行体がリモートコントローラに近づく方向に移動する(後退する)場合には、モータを駆動してケーブルをリールに巻き取り、これによりケーブルがたるまないようにする。
そこで、上記特許文献1では、クローラ走行体に前後方向の加速度を検出する加速度センサを設置し、上記のようにクローラ走行体が前進中に急停止した時には、加速度センサにより検出された後退方向の加速度に応答して、モータを駆動しリールを巻き取り方向に回転させ、ケーブルを巻き取るようにしている。
上記クローラ走行体が階段を昇り切った時に、クローラ走行体は重力により前側が急激に下降し、傾いた姿勢から水平な姿勢に急激に変化する。それから、クローラ走行体は階段の最上段に位置する床面に激しく当たって着地する(姿勢急変の終了)。上記リールはクローラ走行体の姿勢急変に伴い、ケーブルに引っ張られるためリールが高速で回転し、ケーブルを高速で繰り出す。クローラ走行体が着地した後もリールは慣性により高速で回転し続ける。その結果、ケーブルにたるみが生じ、このたるみ部分が、繰り出し方向に回転しているリールに絡まったり、リールの近傍に無秩序に広がったり、クローラ走行体の一部に引っ掛かったりし、クローラ走行体が動かなくなって回収ができなくなる原因となっている。
上記特許文献1では、加速度センサによる前後方向の加速度情報に基づき、上記のような階段昇り切りを検出し、リールの巻き取り制御を実行しようと図ったが、実際には満足できる結果は得られなかった。
特にケーブルが百メートル以上もある場合は、上記のような昇り切りのみならず降り始めや降り切り時でも同様の不都合が生じていた。
基地装置と走行体とを繋ぎ少なくとも信号伝送を担うケーブルと、
上記走行体に搭載され、上記ケーブルが巻かれるリールと、このリールを駆動するモータと、このリールの回転を検出する回転センサを有するリール装置と、
上記リール装置のモータを制御するモータコントローラと、
上記走行体の上下方向の加速度を検出する加速度センサと、
を備え、
上記モータコントローラは、上記回転センサからの検出情報に基づき上記リールが上記ケーブルを繰り出す方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータの駆動回路を開くかモータへの供給電流を零にし、上記回転センサからの検出情報に基づき上記リールがケーブルを巻き取る方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与し、さらに上記モータコントローラは、上記リールが繰り出し方向に回転している状況にあっても、上記加速度センサからの上下方向の加速度情報に基づき、走行体の姿勢急変の終了時点を検出した場合には、上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与することを特徴とする。
この構成によれば、加速度の微分値を用いるので、応答性をより一層高めることができる。
この構成によれば、上下の加速度情報にのみ依存した場合に生じる誤検出を確実に回避できる。すなわち不整地を走行中に上下方向の振動を受けた時に、階段の昇り切りや降り始めと誤って判断するのを回避できる。その結果、不必要にリールに巻き取り方向の回転トルクを付与して走行体の前進を妨げないで済む。
この構成でも、上記と同様に、上下の加速度情報にのみ依存した場合に生じる誤検出を確実に回避できる。
この構成によれば、リールが繰り出し方向に回転している状況でも、ケーブル繰り出し速度が走行体の移動速度より大きい場合には、リールの回転を制限することにより、ケーブルのたるみの原因を解消できる。
上記モータ15は例えばブラシ付きDCモータであり、サポート11の側壁に固定され、内蔵のギアトレインを介して上記リール12に連結されている。
上記回転センサ16は、上記モータ15(ひいては上記リール12)の回転方向すなわち巻き取り方向か繰り出し方向かを検出するとともに、その回転速度(単位時間当たりの回転数)を検出するものである。
つるまきバネ23は、上記回転シャフト21aの一端部に巻かれ、その一端が回転シャフト21aに係止され、他端がサポート11に係止されている。このつるまきバネ23の弾性力により、接触アーム21の回転ローラ21dは下方に、すなわちリール12の胴部12aに向かって付勢されている。これにより接触アーム21の回転ローラ21dは常時リール12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。なお、図2、図3では煩雑さを回避するためにケーブル3を省いて示す。
上記モータドライバ30は、モータ15への駆動電流を供給する駆動回路を含むとともに、モータ15のコイルを流れる電流を検出する電流検出回路31を含んでいる。
まず、ステップS1で、上記回転センサ16で検出されたリール12の回転方向、回転速度Rの情報、上記角度センサ24で検出された接触アーム21の角度情報、加速度センサ50で検出された加速度A,Bの情報、回転センサ60で検出されたクローラスプロケットの回転方向、回転速度の情報を読み込む。
F=πD・R
さらにステップS6では、回転センサ60からの検出情報に基づき、クローラ走行体2の移動速度Vを演算するとともに、加速度センサ50からの加速度Bの微分値Xを演算する。
上記ステップS7でリール12が繰り出し方向に回転していると判断した時には、ステップS8で、リール12の回転速度Rが設定回転速度R0以上か否かを判断する。この設定回転速度R0は、クローラ走行体2の通常の前進状態でのリール12の回転速度に比較して遥かに低い回転速度(微速)であり、クローラ走行体2が通常の前進状態にある時には、このステップS8では肯定判断される。
上記ステップS8で、否定判断した場合(すなわちリール12が繰り出し方向に回転しているものの、非常に低速であると判断した場合)には、ケーブル3にたるみが生じる事態を想定して後述の巻き取り制御を行い、たるみを予防ないしは解消する。
ステップS9で否定判断した時には、原則的に繰り出し制御を維持すべく、次のステップS10に進む。ステップS9で肯定判断した時には、ステップ11に進み、ここでケーブル3の繰り出し速度を制限する。すなわち、後述するモータフリーではなく、モータ15の駆動回路を閉じ、モータ15での抵抗によりリール12の繰り出し方向の回転を抑制する。
ステップS10で否定判断した時には、原則的に繰り出し制御を維持すべく、次のステップS12に進む。
クローラ走行体2が階段を昇り切る場合を例にとって説明する。図5Aに示すように、クローラ走行体2が階段を昇っている時にはクローラ走行体2は傾斜しており、階段を昇りきった時に、重力により前側が下降するようにクローラ走行体2が回転し、図5Bに示す水平姿勢になる。このクローラ走行体2の姿勢の急変の過程で、リール12が急に上方へ変位する(本実施形態のようにリール12がクローラ走行体2の後部に設けられている場合)ため、ケーブル3の引っ張り力で、リール12は繰り出し方向に高速で回転し、その慣性で回転し続ける。その結果、本実施形態のような改良が無い場合には、ケーブル3はたるんで、たるんだ部分が絡んだり無秩序にリール12近傍に広がってしまう。
(a)上記ステップS7でリール12が巻き取り方向に回転しているか停止していると判断した場合。
(b)リール12が繰り出し方向に回転している状況でも、ステップS8でリール12の回転速度が微速であると判断した場合。
(c)リール12が繰り出し方向に回転している状況でも、ステップS10でクローラ走行体2が停止中であると判断した場合。
(d)リール12が繰り出し方向に回転している状況でも、ステップS12で階段や段差の昇り切り、降り始めや降り切りのようなクローラ走行体2の姿勢急変が生じたと判断した場合。
本実施形態では、走行体の姿勢急変の終了時点を上下方向の加速度の微分値に基づいて検出したが、上下方向の加速度に基づいて検出してもよい。
走行体に設けた傾斜センサを上下方向の加速度センサとして用いてもよい。この傾斜センサの傾斜情報は走行体の上下方向の加速度の情報を含んでいるからである。
ケーブルは信号伝送を行う光ファイバと給電線を含んでいてもよい。この場合、クローラ走行体、リール装置の電源を、基地装置近傍に配置することができる。
リール径検出部としてレーザー距離計等の距離センサを用い、リールに巻かれた最外周のケーブルまでの距離情報から、ケーブル残量を非接触式で検出するようにしてもよい。
上記実施形態では加速度センサ50をリール装置10のサポート11に設けたが、設置場所は特に制約されず、クローラ走行体の前部に設けてもよい。
走行体はクローラ走行体に限らず、複数の車輪を装備した走行体であってもよい。
Claims (4)
- 基地装置(1)と走行体(2)とを繋ぎ少なくとも信号伝送を担うケーブル(3)と、
上記走行体に搭載され、上記ケーブルが巻かれるリール(12)と、このリールを駆動するモータ(15)と、このリールの回転を検出する回転センサ(16)を有するリール装置(10)と、
上記リール装置のモータを制御するモータコントローラ(40)と、
上記走行体の上下方向の加速度を検出する加速度センサ(50)と、
を備え、
上記モータコントローラ(40)は、上記回転センサ(16)からの検出情報に基づき上記リール(12)が上記ケーブル(3)を繰り出す方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータ(15)の駆動回路を開くかモータへの供給電流を零にし、上記回転センサ(16)からの検出情報に基づき上記リールがケーブルを巻き取る方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与し、
さらに上記モータコントローラ(40)は、上記リール(12)が繰り出し方向に回転している状況にあっても、上記加速度センサ(50)からの上下方向の加速度の微分値に基づき、走行体(2)の姿勢急変の終了時点を検出した時には、上記モータ(15)を駆動させて上記リール(12)に巻き取り方向の回転トルクを付与することを特徴とするケーブルシステム。 - 基地装置(1)と走行体(2)とを繋ぎ少なくとも信号伝送を担うケーブル(3)と、
上記走行体に搭載され、上記ケーブルが巻かれるリール(12)と、このリールを駆動するモータ(15)と、このリールの回転を検出する回転センサ(16)を有するリール装置(10)と、
上記リール装置のモータを制御するモータコントローラ(40)と、
上記走行体の上下方向の加速度を検出する加速度センサ(50)と、
を備え、
上記モータコントローラ(40)は、上記回転センサ(16)からの検出情報に基づき上記リール(12)が上記ケーブル(3)を繰り出す方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータ(15)の駆動回路を開くかモータへの供給電流を零にし、上記回転センサ(16)からの検出情報に基づき上記リールがケーブルを巻き取る方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与し、
さらに上記モータコントローラ(40)は、上記リール(12)が繰り出し方向に回転している状況にあっても、上記加速度センサ(50)からの上下方向の加速度情報に基づき、走行体(2)の姿勢急変の終了時点を検出した時には、上記回転センサ(16)で検出される上記リールの繰り出し方向の回転速度が設定値を超えていると判断した場合にのみ、上記モータ(15)を駆動させて上記リール(12)に巻き取り方向の回転トルクを付与することを特徴とするケーブルシステム。 - 基地装置(1)と走行体(2)とを繋ぎ少なくとも信号伝送を担うケーブル(3)と、
上記走行体に搭載され、上記ケーブルが巻かれるリール(12)と、このリールを駆動するモータ(15)と、このリールの回転を検出する回転センサ(16)と、上記ケーブル(3)を巻いた上記リール(12)の径を検出するリール径検出部(20)を有するリール装置(10)と、
上記リール装置のモータを制御するモータコントローラ(40)と、
上記走行体の上下方向の加速度を検出する加速度センサ(50)と、
を備え、
上記モータコントローラ(40)は、上記回転センサ(16)からの検出情報に基づき上記リール(12)が上記ケーブル(3)を繰り出す方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータ(15)の駆動回路を開くかモータへの供給電流を零にし、上記回転センサ(16)からの検出情報に基づき上記リールがケーブルを巻き取る方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与し、
さらに上記モータコントローラ(40)は、
a.上記リール径検出部(20)で検出されたリール径と上記回転センサ(16)で検出されたリール(12)の繰り出し方向の回転速度とから、上記ケーブル(3)が上記リール(12)から繰り出される速度を演算し、
b.上記リール(12)が繰り出し方向に回転している状況にあっても、上記加速度センサ(50)からの上下方向の加速度情報に基づき、走行体(2)の姿勢急変の終了時点を検出した時には、上記ケーブル(3)の繰り出し速度が設定値を超えていると判断した場合にのみ、上記モータ(15)を駆動させて上記リール(12)に巻き取り方向の回転トルクを付与することを特徴とするケーブルシステム。 - 基地装置(1)と走行体(2)とを繋ぎ少なくとも信号伝送を担うケーブル(3)と、
上記走行体に搭載され、上記ケーブルが巻かれるリール(12)と、このリールを駆動するモータ(15)と、このリールの回転を検出する回転センサ(16)と、上記ケーブル(3)を巻いた上記リール(12)の径を検出するリール径検出部(20)を有するリール装置(10)と、
上記リール装置のモータを制御するモータコントローラ(40)と、
上記走行体の上下方向の加速度を検出する加速度センサ(50)と、
を備え、
上記モータコントローラ(40)は、上記回転センサ(16)からの検出情報に基づき上記リール(12)が上記ケーブル(3)を繰り出す方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータ(15)の駆動回路を開くかモータへの供給電流を零にし、上記回転センサ(16)からの検出情報に基づき上記リールがケーブルを巻き取る方向に回転していると判断した時には、基本的に上記モータを駆動させて上記リールに巻き取り方向の回転トルクを付与し、
さらに上記モータコントローラ(40)は、上記リール(12)が繰り出し方向に回転している状況にあっても、上記加速度センサ(50)からの上下方向の加速度情報に基づき、走行体(2)の姿勢急変の終了時点を検出した場合には、上記モータ(15)を駆動させて上記リール(12)に巻き取り方向の回転トルクを付与し、
さらに上記モータコントローラ(40)は、上記リール(12)が繰り出し方向に回転している状況において、
a.上記リール径検出部(20)で検出されたリール径と上記回転センサ(16)で検出されたリール(12)の繰り出し方向の回転速度とから、上記ケーブル(3)が上記リール(12)から繰り出される速度を演算し、
b.上記ケーブル繰り出し速度が上記走行体(2)の移動速度より小さい場合には、モータ駆動回路を開いて上記モータ(15)による抵抗を最小限にし、
c.上記ケーブル繰り出し速度が上記走行体(2)の移動速度より大きい場合には、上記モータ(15)の駆動回路を閉じてこのモータの抵抗により上記リール(12)の回転を制限することを特徴とするケーブルシステム。
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