JPH0771958A - クレーンの吊具振れ角検出装置の基準角度補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 荷の高さが変化したとき、鉛直方向のガイド
ロープの角度が変化しても振れ角を常に零と指すよう計
測した角度を補正し角度検出の誤差を排除する。 【構成】 ワイヤロープ８等にて荷を吊垂し目的位置へ
運搬するようになしたクレーンに、クレーンの吊具１１
の中央上方に設けた吊具側シーブ１０と、クレーンのト
ロリに取り付けられた２方向に回転可能な手段を備えた
センサベース４と、センサベース４の上面に配置したク
レーンの横行方向及び走行方向の傾斜角を検出する傾斜
計３と、クレーンのトロリに取り付けられた横行方向及
び走行方向の加速度を検出する加速度計２と、一端をセ
ンサベース４の下端に接続し、吊具側シーブ１０とトロ
リ側シーブ６を介して他端を巻取装置５にてガイドロー
プ７を巻き取る吊具振れ角検出装置を設ける。そしてク
レーンの停止時の振れを、吊荷の高さを複数の位置に移
動し、等間隔の時間で角度を測定し、荷の高さによる鉛
直方向の基準角度を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吊荷の振れ角をトロリ側
と吊具をガイドロープで連結し、ガイドロープの傾斜角
で荷の振れ角を測定して振れ角を検出すると共に、荷の
高さによる鉛直方向の基準角度の補正を行うクレーンの
吊具振れ角検出装置の基準角度補正方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】クレーンにおいて吊荷を吊垂運搬する場
合、吊荷の巻上時及びクレーンの横行、あるいは走行時
に吊荷に振れが発生する。特に自動運転クレーンにより
吊荷を吊垂運搬し、所望位置にしかも正確に吊荷を着床
させるには、この吊荷の振れを検出し、その振れを抑制
し、制御を行う必要がある。従来この吊荷の振れ角を検
出する位置としてクレーンの吊具が吊荷の振れによって
振れることにより、クレーンの巻上用ロープが移動する
ので、この移動量をガイドローラ等を介してポテンショ
ンメータ等により電気量に変換して、この移動量に応じ
て振れ角を検出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の振れ角測定は吊
荷に重量を支えるワイヤロープの掛け方が非対称である
場合、巻き上げドラムとトロリ側シーブの高さが異なる
場合、あるいは吊荷側シーブの中心と振れ角検出装置が
一致しない場合において、荷の高さにより鉛直方向の位
置が変化し、その変化量を検出するのが困難で、正確な
振れ角の検出ができないなどの欠点がある。

【０００４】本発明は荷の振れ角の測定において、クレ
ーンの構造的制約により荷の高さが変化したとき、鉛直
方向のガイドロープの角度が変化しても振れ角を常に零
と指すよう計測した角度を補正し角度検出の誤差を排除
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになしたもので、ワイヤロープ等にて荷を吊垂
し目的位置へ運搬するようになしたクレーンにおいて、
クレーンの吊具中央上方に設けた吊具側シーブと、クレ
ーンのトロリに取り付けられた２方向に回転可能な手段
を備えたセンサベースと、センサベースの上面に配置し
たクレーンの横行方向及び走行方向の傾斜角を検出する
傾斜計と、クレーンのトロリに取り付けられた横行方向
及び走行方向の加速度を検出する加速度計と、一端をセ
ンサベースの下端に接続し、吊具側シーブとトロリ側シ
ーブを介して他端を巻取装置にてガイドロープを巻き取
り、クレーンの停止時の振れを、吊荷の高さを複数の位
置に移動し、等間隔の時間で角度を測定し、荷の高さに
よる鉛直方向の基準角度を補正することを要旨とする。

【０００６】

【作用】荷の高さによりガイドロープの角度が変化する
が、角度の変化はクレーンの構造により決まる変化分
と、トロリのガーダ上の位置のキャンバによる変化分、
クレーンを設置する建屋の建築精度・強度等による変化
分がある。この高さによる変化分をクレーンの非稼働時
に上限位置、下限位置、中間位置で計測し二次関数によ
り任意の高さによる近似により変化量を推定し、ガイド
ロープの計測角度が常に零を指すように補正する。非稼
働時の角度の計測は一定周期で振れ角信号をサンプリン
グし、サンプリングデータの差分により１周期分のデー
タを判別し、１周期分の平均をとる。振れ角の計測は入
力データと、１周期の平均データ３点から推定した補正
値の差を取ることにより高さに依存しない振れ角を得、
これにより正確な振れ角の検出が行える。

【０００７】

【実施例】以下本発明クレーンの吊具振れ角検出装置の
基準角度補正方法を図示の実施例に基づいて説明する。
図において１はクレーンガータで、天井その他に設けた
レールＲに沿って走行し、このクレーンガータ１上には
横行するクラブ２を配設すると共に、このクラブ２上に
吊荷Ｇを吊垂支持する巻上機４を設置し、巻上機４に吊
垂される巻上ワイヤＷに掛けた吊り荷側シーブ３を介し
て吊具（フック）５を支持し、この巻上ワイヤＷを巻上
機４にて巻上げ、または巻下げすることにより吊り荷側
シーブ３に支持した吊具５に吊垂した吊荷Ｇを上昇また
は降下するようになす。なお、巻上ワイヤＷは巻上機よ
り吊り荷側シーブ３、トロリ側シーブ１２に掛けるもの
である。

【０００８】また、クラブ２には図２、図３に詳示する
ように加速計６と、センサベース８上の傾斜計７とを備
えると共に更に巻取装置９とを設け、この巻取装置に巻
取っているガイドロープ１０の先端を吊荷側ガイドシー
ブ１１に掛けた後、前記傾斜計７に係止する。

【０００９】なお、上記傾斜計７、加速度計６のセン
サ、巻上ワイヤ及びガイドロープの配置を図１及び図３
に示す。ロープの掛け方が吊具に対し左右対称で、かつ
センサベースが吊具の中心線上に配置されている場合、
荷の位置に関係なく鉛直方向でのガイドロープの角度は
常に鉛直方向を指すようになす。これに対し一例として
吊荷側シーブを３枚、トロリ側シーブを２枚使用した６
本掛けのロープ構成の場合等においては上下のシーブ間
に斜めにたすき掛けされるロープが存在するため左右が
力学的に非対称になり、荷の高さにより吊具の位置が変
動する。巻上ドラムとトロリ側シーブの高さが異なる場
合においても同様である。更にセンサベースの中心の位
置が吊具の中心線上に配置されていない場合も、高さに
よりガイドロープの角度が変動する。この高さによる角
度の変化を図３に示す。

【００１０】図６は処理装置の構成を示す。傾斜計、加
速度計、巻上ドラムに連結されたエンコーダ等の高さ認
識手段、振れ角のサンプリング、平均化及び任意の高さ
での補完処理を行い、振れ角出力を得る。振れの角速度
は振れ角を微分処理し出力する。

【００１１】次に本発明の動作及び作用を説明する。吊
り荷が静止しているときの荷の高さとガイドロープの角
度の関係は二次関数で近似できる。吊具が上限位置Ａに
あるときのガイドロープの角度をθ（Ａ）、下限Ｃにあ
るときの角度をθ（Ｃ）、上限と下限の中間位置Ｂにあ
るときの角度をθ（Ｂ）とすれば、任意の高さにおける
鉛直方向の角度は高さの二次関数として推定可能であ
る。図４にガイドロープの角度の変化を示す。

【００１２】角度を上限と下限の２点で測定し、２点間
を直線補完するのは二次関数における二次係数が零の場
合であり、二次関数近似に包含される。また４点以上の
計測点により３次関数以上の高次関数による近似も同様
に本実施例より導かれる。

【００１３】荷が静止しているときのガイドロープの角
度は傾斜計の出力と加速度計の出力で計測可能である。
傾斜角は傾斜計の出力と加速度計の出力の差になる。加
速度計はクレーンの加減速時の傾斜計の加速度感応分の
出力を補正し、かつ加速度計と傾斜計の双方に同位相で
加わる水平方向の振動加速度を相殺し、振れ角を外乱を
排除する目的で設置する。

【００１４】一般に荷が完全に静止している状態で基準
となるガイドロープの角度を測定することは運用上困難
であり、荷が振れている状態で基準点の角度を測る必要
がある。

【００１５】荷の振れは単振子として表され、荷の高さ
により一義的に決まる固有周期で正弦波振動する。測定
は荷の振れの周期に比して十分小さい時間間隔△ｔで振
れ角θを測定する。測定回数をＮとしｉ番目の測定値を
θ（ｉ）とする。基準角度の計測は振れの１周期のサン
プリングデータの平均値により得る。１周期分のデータ
の認識は測定開始後θ（ｉ）とθ（ｉ−１）の差分をと
り差分の符号が正から負へ遷移する２点を探しｍ，ｎと
すると角度θの平均θａｖｅは（１）式により得る。測
定回数Ｎは下限位置における振れの２周期をサンプリン
グする回数を選べば十分である。１周期の平均値をとる
ことにより偶発的に発生する外乱の振動は、その平均が
零であるため外乱除去の効果も併せ持つ。

【００１６】

【式１】

【００１７】振れが静止し差分により周期が得られない
場合は、Ｎ個の全サンプリングデータの平均をθａｖｅ
とする。すなわち（１）式においてｍ＝１，ｎ＝Ｎの場
合に相当する。

【００１８】本実施例では１周期の平均化処理を説明し
たが、複数の周期の平均をとり精度を上げることは本実
施例から容易に導かれる。

【００１９】

【発明の効果】本発明クレーンの吊具振れ角検出装置の
基準角度補正方法は、ワイヤロープ等にて荷を吊垂し目
的位置へ運搬するようになしたクレーンにおいて、クレ
ーンの吊具中央上方に設けた吊具側シーブと、クレーン
のトロリに取り付けられた２方向に回転可能な手段を備
えたセンサベースと、センサベースの上面に配置したク
レーンの横行方向及び走行方向の傾斜角を検出する傾斜
計と、クレーンのトロリに取り付けられた横行方向及び
走行方向の加速度を検出する加速度計と、一端をセンサ
ベースの下端に接続し、吊具側シーブとトロリ側シーブ
を介して他端を巻取装置にてガイドロープを巻き取る吊
具振れ角検出装置において、クレーンの停止時の振れ
を、吊荷の高さを複数の位置に移動し、等間隔の時間で
角度を測定し、荷の高さによる鉛直方向の基準角度を補
正するようになしているため、高さに影響されずに振れ
角を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】天井走行クレーンの概略構造図である。

【図２】センサの構成図である。

【図３】荷の高さによる鉛直方向の角度変動の説明図で
ある。

【図４】ガイドロープの角度変動図である。

【図５】平均化区間の抽出説明図である。

【図６】処理装置の構成図である。

【符号の説明】

１ クレーンガーダー ２ クラブ ３ 吊荷側シーブ ４ 巻上機 ５ 吊具 ６ 加速度計 ７ 傾斜計 ８ センサベース ９ 巻取装置 １０ ガイドロープ １１ 吊荷側ガイドシーブ １２ トロリ側シーブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤロープ等にて荷を吊垂し目的位置
   へ運搬するようになしたクレーンにおいて、クレーンの
   吊具中央上方に設けた吊具側シーブと、クレーンのトロ
   リに取り付けられた２方向に回転可能な手段を備えたセ
   ンサベースと、センサベースの上面に配置したクレーン
   の横行方向及び走行方向の傾斜角を検出する傾斜計と、
   クレーンのトロリに取り付けられた横行方向及び走行方
   向の加速度を検出する加速度計と、一端をセンサベース
   の下端に接続し、吊具側シーブとトロリ側シーブを介し
   て他端を巻取装置にてガイドロープを巻き取る吊具振れ
   角検出装置において、クレーンの停止時の振れを、吊荷
   の高さを複数の位置に移動し、等間隔の時間で角度を測
   定し、荷の高さによる鉛直方向の基準角度を補正するク
   レーンの吊具振れ角検出装置の基準角度補正方法