JPH06247681A - 吊具の振れ角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振子式傾斜角検出器を用いることで安価な設
備コストで、しかも高精度に吊具の振れ角を求める。 【構成】 水平移動するトロリ２に加速度検出器６を設
け、またトロリ２に設けたウインチ３から下したロープ
４に吊具５を吊設し、またウインチ３にロープの支点か
ら吊具５までのロープ長さを求めるためのパルスジェネ
レータ８を設け、更に吊具５に振子式の傾斜角検出器10
を設け、前記加速度検出器６の検出値，パルスジェネレ
ータ８からのパルスカウント値及び振子式傾斜角検出器
10の検出値に基づき吊具５の振れ角θを求める演算装置
12とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は天井ロープクレーン等に
おける吊具の振れ角測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年省力化の観点からクレーンの自動化
が推進されているが、クレーンの自動化を図る上で吊具
の振れ止め制御は極めて重要な課題とされている。クレ
ーンにおける吊具の振れ止め制御としては、従来吊具の
振れ角を検出してクレーンの移動速度を調整する方式が
広く採用されているが、このような吊具の振れ止め制御
精度は吊具の振れ角検出精度に左右されるため、従来よ
り種々の振れ角検出法が提案されている。

【０００３】例えば特開昭61-119591 号公報に開示され
ている技術は天井クレーンの吊具を備えたトロリと吊具
の吊垂用ロープとの間にロッドを渡してロッドの水平変
位量を検出し、この検出値に基づいて吊具の振れ角を検
出する技術である。また特開昭57-175905 号公報に開示
されている技術はトロリから鉛直に照射されるレーザ光
を検出することで吊具の変位を測定し、この測定値に基
づき振れ角を求める技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで前者の技術で
はトロリとそのレールとの間の機械的ながたつき, ロッ
ドと変位検出器との摩擦等のため検出精度に限界があ
り、また後者の技術ではレーザ発振器, 受光器及び高速
のサンプリング器が必要で、その信号処理にも高速性が
要求され、設備コストが高くなるという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは高精度の振子式傾斜角検出器を用い
ることでメンテナンスフリーで、安価に、しかも正確に
吊具の振れ角検出が可能な吊具の振れ角検出装置を提供
するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る吊具の振れ
角検出装置は、水平方向に移動する移動部から下ろした
ロープに吊り下げられている吊具の振れ角を検出する装
置において、前記移動部に設けられ、その移動速度を検
出する速度検出器又は加速度を検出する加速度検出器
と、ロープ支点から吊具までのロープ長さを検出するロ
ープ長検出器と、前記吊具に設けられ、フレクチャ支持
された振子の平衡点からの重力に起因するずれを検出し
て傾斜角を検出する振子式傾斜角検出器と、前記速度検
出器又は加速度検出器の検出値，ロープ長検出器の検出
値及び振子式傾斜角検出器の検出値に基づいて吊具の振
れ角を演算する演算装置とを具備することを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】本発明にあっては吊具に設けた振子式傾斜角検
出器の振子の傾斜角を用いることで、安価な設備で正確
な振れ角の検出が可能となる。

【０００７】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づき
具体的に説明する。図１は本発明に係る吊具の振れ角検
出装置を示す模式図であり、図中１はガイドレール，２
は横行用のトロリを示している。ガイドレール１は図示
しない縦行用の梁に設けられ、梁と共に、図１において
紙面と直交する方向（縦方向という）に、またトロリ２
はガイドレール１上を左, 右方向（横方向という）に夫
々移動可能に載架されている。

【０００８】トロリ２はウインチ３を備えており、これ
に巻き付けたロープ４にて吊具５を上，下移動可能に吊
垂してあり、前記吊具５下に吊荷（図示せず）を吊持す
るようになっている。

【０００９】またトロリ２には加速度検出器６が設置さ
れており、横方向移動時の加速度を検出し、これをアン
プ７にて増幅し、制御室内に設置した演算装置12へ出力
するようになっている。また前記ウインチ３にはパルス
ジェネレータ８が付設されており、ウインチ３の回転角
度に対応したパルス信号をパルスカウンタ９でカウント
して演算装置12へ出力するようになっている。更に吊具
５には横方向の振れ角検出のための振子式傾斜角検出器
10及び縦方向の振れ角検出のための振子式傾斜角検出器
(図示せず) が設置されており、その出力は同じくアン
プ11にて増幅して演算装置12へ出力するようになってい
る。

【００１０】図２は従来公知の振子式傾斜角検出器10の
模式的断面図であり、ハウジング21内の頂部から支持具
22にフレクチャ支持部23を介して振子24が吊垂されてお
り、この振子24の上, 下略中央部には円筒形をなすコイ
ル25が貫設されている。振子24はコイル25の軸と直交す
る向きにこれに貫通した状態で固定されており、コイル
25の両端部にはハウジング21にホルダ26にて固定した磁
石27,28 の各一端部を挿入せしめてトルカ29が構成され
ている。

【００１１】また振子24の下端部両側には前記コイル25
の軸と平行な向きに鉄心30a を対向配設し、夫々コイル
30b を巻回してなる検出器30を設けてある。この検出器
30の出力端は比較器31に接続し、その出力端は増幅器32
を介在させて前記トルカ29を構成するコイル25の一端に
接続してある。コイル25の他端は図１に示す如くアンプ
11を介在させて演算装置12に接続されている。

【００１２】このような振子式傾斜角検出器10にあって
は、常時は振子24が平衡点に位置しているがトロリ２の
移動で図２に示すハウジング21は矢符で示す入力方向に
傾斜するとハウジング21と振子24とが相対移動し、振子
24が平衡点からずれた状態となる。この平衡点からのず
れは振子式傾斜角検出器10が静止しているか、又は等速
運動している場合には重力の作用のみによることとな
る。

【００１３】そこで振子式傾斜角検出器10が静止又は等
速運動している場合において、振子24の平衡点からのず
れを検出器30にて検出し、この検出信号を比較器31増幅
器32を介してトルカ29を構成するコイル25にフィードバ
ックし、振子24を平衡点に迄押し戻せば、その時のコイ
ル25に流れる電流は重力に比例した値となるから、この
電流を図１に示すアンプ11を通じて演算装置12に取り込
むことで振子24の傾斜角を検出することが出来ることと
なる。

【００１４】図３はトロリ２が加，減速移動していると
きの吊具５の振れモデルと振子式傾斜角検出器10の振子
24に作用する力との関係を示す説明図である。いまトロ
リ２が加速度αで走行しているものとし、吊具５をロー
プに吊り下げられた質点とみなすと、吊具５の振れ角θ
は下記(1) 式の如き運動方程式（振れモデル式）で表わ
せる。

【００１５】

【数１】

【００１６】有効ロープ長Ｒは実際のロープ長ｄとロー
プと吊具５との結合部から吊具重心Ｏまでの距離ｐとの
和である。吊具５が吊荷を吊垂している場合には、吊荷
の大きさ，重量によりｐは変化するが、ｐを予め吊荷ご
とに計測して演算装置12内にテーブル化しておくことで
有効ロープ長が求められる。一方振子式傾斜角検出器10
にはその振子の重量mg、トロリ２の加速による慣性力を
mα、吊具５の振れによる慣性力が作用し、入力方向へ
のこれらの合力に起因する平衡点からのずれが発生し、
これを傾斜角θ_s として出力する。この傾斜角θ_s は
(2) 式で表わされる。

【００１７】

【数２】

【００１８】θ≒０，θ_s ≒０の場合には(2) 式は(3)
式となり、トロリ２が加, 減速するか吊具５は振れてい
る時、θ_s はθと異なる値となる。

【００１９】

【数３】

【００２０】演算装置12内は加速度検出器６から入力さ
れた加速度α、振子式傾斜角検出器10から入力された傾
斜角θ_s 、パルスジェネレータ８からのパルス数のカウ
ント値から求めたロープ長ｄ及びこれに基づき求めた有
効ロープ長Ｒに基づき前記(4) 式に従って吊具振れ角θ
を求める。

【００２１】なお、ノイズ除去の目的で各検出値出力を
フィルタに通す場合には、フィルタ通過後の吊具振れ角
θ_f は(5) 式で与えられる。

【００２２】

【数４】

【００２３】トロリ２が停止、又は等速で運動している
場合における減衰が小さいとすれば吊具５の振れは単振
動である。従ってフィルタを線形であるとすると、定常
状態においてθ_f は吊具５の振れ角θに対して振幅が変
化し、また位相が遅れた値となっており、これを補正す
ることで吊具５の振れ角θを求めることが出来る。図４
は各検出値をフィルタに通さないで求めた吊具５の振れ
角θと各検出値をフィルタを通して求めた吊具５の振れ
角θ_f との関係を示す説明図である。図４から明らかな
如く、振れ角θ_f は振幅が変化し、振れ角θに比較して
位相が遅れていることが解る。フィルタの伝達関数をｆ
(s) で表すものとすると、フィルタの線形性よりθ_f＝
｜ｆ(jω）｜θの関係があるので、θの振幅は(6) 式よ
り得られる。また、位相遅れΔｔ_f もフィルタの線形性
より(7) 式の如く求められる。

【００２４】

【数５】

【００２５】(6) 式に従って吊具振れ角θを、(7) 式に
従って位相遅れΔｔ_f を計算することで、実際の吊具の
振れ角θを算出することが出来る。縦方向の傾斜角θ_s
検出のための振子式傾斜検出器については具体的には示
さないが前述した横方向の傾斜角θ_s 検出のための振子
式傾斜角検出器とその設置方向が異なるのみで実質的に
同じである。このようにして縦方向の傾斜角，横行方向
の傾斜角を検出することでこれを合成すれば実際の吊具
振れ角が求められる。

【００２６】（試験例）次に本発明装置の試験例につい
て説明する。試験は有効ロープ長Ｒ＝6060mm，ロープ４
の支点から振子24の重心までの距離ｒ＝3250mmとし、ま
たフィルタにはカットオフ周波数0.3Hz のローパスフィ
ルタ、例えば４次のバターワースフィルタを用いて行っ
た。なおこの時の伝達関数は(8) 式で表わされる。

【００２７】

【数６】

【００２８】結果は図５に示す如くである。図５(a) に
クレーンの速度パターンを、図５(b) にその時の吊具振
れ角θを示す。この吊具振れ角は理論値とよく一致して
いることが確認された。尚、上述の実施例にあっては図
１に示す如くトロリ２に加速度検出器６を設置した構成
について説明したが、これに代えて速度検出器13を設
け、その出力をアンプ14を介して演算器15へ入力し、該
演算器15にて加速度を求め、これを演算装置12へ出力す
ることとしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の如く本発明にあっては、振子式傾
斜角検出器を使用することで、高精度な振れ角検出を安
価な設備で得ることが出来、またこれに基づきクレーン
の吊具振れ止め制御を精度良く行うことが出来、クレー
ン自動化技術の向上に大きく貢献することが出来る等本
発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吊具の振れ角検出装置の模式図で
ある。

【図２】本発明装置において用いる振子式傾斜角検出器
の模式図である。

【図３】吊具の振れモデルと振子式傾斜角検出器に働く
力の関係を示す説明図である。

【図４】検出値をフィルタに通した場合と、通さない場
合との振れ角の関係を示す説明図である。

【図５】本発明装置の試験におけるトロリの移動速度と
吊具の振れ角との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ガイドレール ２ トロリ ５ 吊具 ６ 加速度検出器 ８ パルスジェネレータ 10 振子式傾斜角検出器 12 演算装置 24 振子 29 トルカ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平方向に移動する移動部から下ろした
   ロープに吊り下げられている吊具の振れ角を検出する装
   置において、前記移動部に設けられ、その移動速度を検
   出する速度検出器又は加速度を検出する加速度検出器
   と、ロープ支点から吊具までのロープ長さを検出するロ
   ープ長検出器と、前記吊具に設けられ、フレクチャ支持
   された振子の平衡点からの重力に起因するずれを検出し
   て傾斜角を検出する振子式傾斜角検出器と、前記速度検
   出器又は加速度検出器の検出値，ロープ長検出器の検出
   値及び振子式傾斜角検出器の検出値に基づいて吊具の振
   れ角を演算する演算装置とを具備することを特徴とする
   吊具の振れ角検出装置。