JPH11139763A - クラブ旋回型クレーン吊具の旋回振れ角測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダブルフック式のクラブ旋回型クレーンのク
ラブ旋回時の吊具の振れ角を短時間で正確に測定するこ
と。 【解決手段】 ダブルフック式のクラブ旋回型クレーン
１のクラブ旋回体１０の旋回角度を絶対角度として検出
する角度検出器２１と、吊具１５の旋回振れ角を検出す
る光ファイバジャイロスコープ２２と、前記光ファイバ
ジャイロスコープ２２で検出した吊具１５の最大旋回振
れ角から角度検出器２１で検出したクラブ旋回体１０の
絶対角度を減算して吊具１５の旋回振れ角を得る旋回振
れ角演算装置からなり、クラブ旋回体１０の旋回角度を
含まない吊具１５の正味の旋回振れ角を、吊具１５の旋
回振れ周期の１／４の時間で正確に測定でき、高速の旋
回振れ止め制御に対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クラブ旋回型クレ
ーンのクラブ旋回後の吊荷の残留振れを抑制する振れ止
め自動制御を行うに際し、フィードバック信号として用
いられる吊具の旋回振れ角の測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダブルフック式のクラブ旋回型クレーン
は、走行レールに沿って走行自在のガータ上に走行レー
ルと直交する横行レールを設置し、横行レールに沿って
移動自在のトロリにクラブ旋回体駆動装置により旋回自
在にクラブ旋回体が設置され、クラブ旋回体に２個のフ
ックを懸垂する一端が固定されたワイヤロープの巻上ド
ラムと巻上モータが据付けられている。

【０００３】ダブルフック式のクラブ旋回型クレーンに
よる長尺物の搬送は、ガータの走行、トロリの横行によ
りクラブ旋回体を吊上げ位置に位置させたのち、巻上モ
ータを駆動してワイヤロープに懸垂された２個のフック
に支持された吊具を下降させ、長尺物に掛け回した複数
のワイヤ両端を吊具の複数のフックに掛けたのち、巻上
モータを駆動して長尺物を所定高さに巻上げ、要すれば
クラブ旋回体駆動装置によりクラブ旋回体を旋回させて
長尺物を搬送可能方向に向ける。しかるのち、トロリの
横行、ガータの走行によって長尺物を目的位置上まで搬
送し、クラブ旋回体駆動装置によりクラブ旋回体を旋回
させて長尺物を目的位置に吊下ろしている。

【０００４】クラブ旋回型クレーンにおいては、吊荷を
搬送する際、吊荷の巻上げ時、クレーンの横行、走行あ
るいはクラブ旋回時に吊荷に振れが発生する。特に、自
動運転クレーンにおいては、吊荷を搬送し、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、その振れを抑制する制御を行う必要がある。さ
らに、クラブ旋回後の吊荷の振れを抑制する運転操作
は、極めて熟練を必要とすることから、種々の自動振れ
止め方法が提案されている。

【０００５】吊荷の自動振れ止めを実施する際には、旋
回振れ角を正確に検出することが重要となる。従来、ク
レーンの吊荷の振れ角を検出する位置は、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
巻上げ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、この移動量に応じて振れ角を検出していた。この
吊荷の振れ角検出装置は、巻上げ用ロープを常にガイド
する必要があり、しかも巻上げ用ロープの硬さや表面の
凹凸、変形などの影響を受けるため、巻上げ用ロープの
移動量を正確に検出できず、また、ガイドローラの摩耗
により、さらに直巻ドラム式の場合にはロープの繰り出
し位置が変化し、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欠点がある。

【０００６】上記欠点を解消する吊荷の振れ角を検出す
る装置としては、クラブに傾斜式の振れ角センサを設置
し、このセンサよりセンサシーブを経由してクラブ上の
巻取装置にセンサロープを巻取るようにした吊具の振れ
止め制御用の振れ角センサにおいて、吊荷を吊垂する吊
具のフック回転中心位置にセンサロープを掛けるシーブ
中心を合わせて配置し、センサロープの揺動を検出する
装置（特開平７−５３１８１号公報）、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、センサベースに配置したクレーンの横行方向お
よび走行方向の傾斜角を検出する２台の傾斜計と、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２台の巻取装置にてガイドロー
プを巻取るようにして荷の振れと荷の捩れを検出する装
置（特開平７−８１８７７号公報）が提案されている。

【０００７】また、他の吊荷の振れ角検出装置として
は、吊荷の振れ方向の加速度を測定するように配置した
加速度計と、上記加速度計による加速度測定値を入力と
して、ロープ、吊荷のダイナミクス、ならびに加速度計
の取付け位置を考慮した観測方程式から導出したカルマ
ンフィルタにより、吊荷の振れに関する状態量の推定値
を計算する演算手段とを備えた装置（特開平７−１０１
６７３号公報）が提案されている。

【０００８】さらに、他の吊荷の振れ角検出装置として
は、フック部に少なくとも２軸のレートジャイロを設
け、このレートジャイロから得た角速度信号を用いて座
標変換を行い、クレーンの建屋の座標系と比較すること
により、フック部の振れ角を検出する装置（特開平８−
１４３２７３号公報）が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平７−５３１
８１号公報、特開平７−８１８７７号公報に開示の装置
は、センサがトロリ上に設置されているので吊具の慣性
を考慮する必要がある時は、振れ角として正確さに欠け
るという問題点がある。また、特開平７−１０１６７３
号公報に開示の装置は、吊具に加速度計を設置している
が、旋回角を検知したい時には加速度計では前記と同様
に正確さに欠けるという問題点がある。さらに、特開平
８−１４３２７３号公報に開示の装置は、吊具にレート
ジャイロを設置しているが、鉛直方向の振れを捉えてお
り、旋回時の振れ角の検出は困難である。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消し、クラブ旋回時の吊具の振れ角を短時間で正確に測
定できるクラブ旋回型クレーン吊具の旋回振れ角測定装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のクラ
ブ旋回型クレーン吊具の旋回振れ角測定装置は、ダブル
フック式のクラブ旋回型クレーンのクラブ旋回体からワ
イヤロープで吊るされた２基のフックに連結された長尺
物搬送用吊具の旋回振れ角測定装置であって、クラブ旋
回体の旋回角度を絶対角度として検出する旋回角度検出
センサと、前記吊具の旋回振れ角を検出する旋回振れ角
検出センサと、前記旋回振れ角検出センサで検出した吊
具の最大旋回振れ角から旋回角度検出センサで検出した
クラブ旋回体の絶対角度を減算して吊具の旋回振れ角を
得る旋回振れ角演算装置とを備えたことによって、クラ
ブ旋回体の旋回角度を含まない吊具の正味の旋回振れ角
を、吊具の旋回振れ周期の１／４の時間で正確に測定す
ることができるから、高速の旋回振れ止め制御が求めら
れる場合に対応することができる。

【００１２】また、本発明の請求項２のクラブ旋回型ク
レーン吊具の旋回振れ角測定装置は、旋回振れ角検出セ
ンサとして光ファイバジャイロスコープを用いたことに
よって、吊具の上面の任意の位置に設置可能であり、設
置工事が簡単で、また、メンテナンスも容易である。

【００１３】

【発明の実施の形態】一般に長尺物運搬用の吊具のよう
な剛体吊具は、両端を長さＬ（ｍ）のワイヤロープでつ
るし、吊具中心の鉛直周りに回転力を与えて停止させた
場合、吊具の回転運動の周期Ｔ（ｓｅｃ）は、次式で表
される。 Ｔ＝２π√（Ｌ／３ｇ） ただし、ｇ：重力加速度
（ｍ／ｓ²） 回転運動の周期Ｔ（ｓｅｃ）は、吊具を懸垂するワイヤ
ロープ長さを７ｍとすると、約３秒となる。

【００１４】クラブ旋回体を０°から上記周期時間加速
させ定速旋回させた後、上記周期時間で減速停止させる
いわゆるパターン制御方式では、吊具の実際の振れ角を
検出していないので、吊荷重量、風等による外乱の影響
を受け、吊具の振れを短時間で抑制することは困難であ
る。本発明においては、クラブ旋回体の旋回角度と吊具
の旋回振れ角を測定し、吊具の最大旋回振れ角からクラ
ブ旋回体の旋回角度を減算して実際の吊具の旋回振れ角
を求めるから、吊荷重量、風等の外乱の影響を受けるこ
となく、吊具の振れを短時間で抑制することが可能とな
る。

【００１５】本発明で用いるクラブ旋回体の回転角度検
出センサとしては、クラブ旋回体駆動装置に設置したパ
ルスジェネレータ、タコメータ、渦電流式回転計等によ
りクラブ旋回体駆動装置の回転数を求め、予め定めたク
ラブ旋回体の旋回角度とクラブ旋回体駆動装置の回転数
との関係からクラブ旋回体の旋回角度を求めることがで
きる。クラブ旋回体の旋回角度とクラブ旋回体駆動装置
の回転数との関係は、個々のクラブ旋回型クレーンによ
って異なるため、予め実験により求めておけばよい。ま
た、後述する光ファイバジャイロスコープをクラブ旋回
体の空きスペースに設置することによっても、クラブ旋
回体の回転角度を知ることができる。

【００１６】本発明で用いる吊具の旋回振れ角検出セン
サとしては、例えば、光ファイバジャイロスコープを用
いた振れ状態検出装置を用いることができる。光ファイ
バジャイロスコープの原理は、図４に示すとおり、レー
ザ発光器４１からの直線偏光の光をハーフミラー４２で
二つの光に分け、長さ約１５０ｍの単一モード光ファイ
バ４３の両端から同時に入射し、これらの光が光ファイ
バコイル４４を伝播後、再びハーフミラー４２で合成さ
れて受光器４５上に干渉縞を作る。光ファイバコイル４
４が角速度ｗで回転すると、回転と同じ向きに進む光Ｐ
₁は静止しているときよりも長い距離進み、反対向きに
進む光はより短い距離進むことになる。このため、干渉
縞は、静止の位置から移動する。回転方向が逆の場合に
は、干渉縞の移動方向が逆になる。これがサニャック効
果（Ｓａｇｎａｃ ｅｆｆｅｃｔ）であり、干渉縞の移
動量が角速度に比例する。したがって、この干渉縞の移
動量を測定すれば、物体の角速度を知ることができる。
また、角速度を時間的に積分すれば、回転角度を正確に
求められる。この干渉縞の静止の位置からの移動量ΔＺ
は、レーザ波長：λ、単一モード光ファイバ長さ：Ｌ、
光ファイバコイルの回転速度：ｗ、光ファイバコイルの
半径：Ｒ、光速：ｃとすれば、下記（１）式により求め
ることができる。 ΔＺ＝（２・Ｌ・Ｒ）／（λ・ｃ）×ｗ……（１）式

【００１７】したがって、干渉縞の移動量ΔＺが角速度
ｗに比例するから、干渉縞の移動量ΔＺを測定すれば、
吊具の角速度は下記（２）式により求めることができ
る。 ｗ＝（ΔＺ・λ・ｃ）／（２・Ｌ・Ｒ）………（２）式 市販の光ファイバジャイロスコープは、各種機能が内蔵
され、角度、角速度をアナログ、デジタルで出力でき
る。

【００１８】本発明において対象とするクレーンをクラ
ブ旋回型クレーンに限定したのは、長尺物用の吊具がワ
イヤロープで懸垂されるため、慣性が大きく、振れ止め
制御に困難性があることと、吊荷置場の状況によって長
尺物を吊下ろす際、９０°または任意の角度に旋回させ
る必要があるからである。

【００１９】

【実施例】以下に本発明のクラブ旋回型クレーンの吊具
の旋回振れ角測定装置の詳細を実施の一例を示す図１〜
図３に基づいて説明する。図１はダブルフック式のクラ
ブ旋回型クレーンの要部斜視図、図２は吊具の旋回振れ
角測定装置のブロック図、図３はクラブ旋回体の旋回角
度と吊具の旋回振れ角との関係を示すグラフである。

【００２０】図１〜図２において、１はダブルフック式
のクラブ旋回型クレーンで、一対の走行レール２に車輪
３を介してガータ４が図示しない走行モータにより走行
自在に載置されている。ガータ４上には、走行レール２
と直交する横行レール５が設置され、横行レール５に沿
って図示しない横行モータにより横行自在にトロリ６が
載置されている。トロリ６上には、円形ラック７とピニ
オン８を組合わせて旋回モータ９により旋回自在にクラ
ブ旋回体１０が設置され、クラブ旋回体１０に２個のフ
ック１１を懸垂するワイヤロープ１２が巻掛けられた巻
上ドラム１３と巻上モータ１４が据付けられている。２
個のフック１１には、長尺物用の吊具１５が連結され、
吊具１５下面には複数のフック１６が設けられ、吊荷１
７に掛け回した複数のワイヤ１８の両端が玉掛けされ
る。

【００２１】２１はクラブ旋回体１０の旋回角度を検出
する角度検出器で、クラブ旋回体１０の旋回モータ９の
回転数を検出してクラブ旋回体１０の旋回絶対角度を検
出するエンコーダやパルスジェネレータ等の回転角度計
により構成されている。２２は吊具１５の任意の位置に
設置した吊具１５の振れ角と角速度を検出する光ファイ
バジャイロスコープである。２３は吊具１５の振れ角演
算装置で、光ファイバジャイロスコープ２２から入力さ
れる吊具１５の最大振れ角から角度検出器２１から入力
されるクラブ旋回体１０の旋回角度を減算して吊具１５
の実際の振れ角を求める。２４はガータ４上に設置され
たクラブ旋回体１０の駆動制御盤、２５はガータ４の走
行、トロリ６の横行を制御する走行横行制御盤で、ガー
タ４の走行、トロリ６の横行を制御するよう構成されて
いる。

【００２２】上記のとおり構成したことによって、長尺
の吊荷１７に玉掛けした複数のワイヤ１８の両端を吊具
１５のフック１６に掛け、巻上モータ１４を駆動して所
定高さまで巻上げたのち、駆動制御盤２４を介して旋回
モータ９を駆動し、クラブ旋回体１０を任意の角度、例
えば、９０°旋回させて停止させた場合の吊具１５の振
れ角を測定する場合は、駆動制御盤２４を介して旋回モ
ータ９を駆動し、クラブ旋回体１０を９０°旋回させて
停止させる。この場合、振れ角演算装置２３には、角度
検出器２１からクラブ旋回体１０の旋回角度が入力され
ると共に、光ファイバジャイロスコープ２２から吊具１
５の旋回振れ角が入力される。振れ角演算装置２３は、
光ファイバジャイロスコープ２２から入力される吊具１
５の最大旋回振れ角から角度検出器２１から入力される
クラブ旋回体１０の旋回角度を減算し、吊具１５の実際
の旋回振れ角を求めて駆動制御盤２４に出力し、吊具１
５の旋回振れを抑制する。

【００２３】この場合、吊具１５の実際の旋回振れ角
は、図３に示すとおり、吊具１５の旋回振れ周期の１／
４の時間で求めることが可能で、吊具１５の残留振れ止
めの高速制御へ対応することができる。吊具１５の旋回
振れ角検出センサとして光ファイバジャイロスコープ２
２を使用した場合は、吊具１５の上面の任意の位置に設
置が可能であり、設置工事が簡単に実施でき、以降のメ
ンテナンスも容易となる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の請求項１のクラブ旋回型クレー
ンの吊具の旋回振れ角測定装置は、クラブ旋回体の旋回
角度を検出する装置と、吊具の旋回振れ角検出装置によ
りクラブ旋回体の旋回角度と吊具の旋回振れ角を測定
し、吊具の最大振れ角からクラブ旋回体の旋回角度を減
算して吊具の旋回振れ角を求めるから、吊具の旋回振れ
角を吊具１５の旋回振れ周期の１／４の時間で正確に測
定でき、吊具の残留振れ止めの高速制御へ対応すること
ができる。

【００２５】また、本発明の請求項２のクラブ旋回型ク
レーンの吊具の旋回振れ角測定装置は、吊具の旋回振れ
角検出装置として光ファイバジャイロスコープを使用し
たことによって、吊具の上面の任意の位置に設置が可能
であり、設置工事が簡単に実施でき、以降のメンテナン
スも容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダブルフック式のクラブ旋回型クレーンの要部
斜視図である。

【図２】吊具の旋回振れ角測定装置のブロック図であ
る。

【図３】クラブ旋回体の旋回角度と吊具の旋回振れ角と
の関係を示すグラフである。

【図４】光ファイバジャイロスコープの原理の説明図で
ある。

【符号の説明】

１ クラブ旋回型クレーン ２ 走行レール ３ 車輪 ４ ガータ ５ 横行レール ６ トロリ ７ 円形ラック ８ ピニオン ９ 旋回モータ １０ クラブ旋回体 １１、１６ フック １２ ワイヤロープ １３ 巻上ドラム １４ 巻上モータ １５ 吊具 １７ 吊荷 １８ ワイヤ ２１ 角度検出器 ２２ 光ファイバジャイロスコープ ２３ 振れ角演算装置 ２４ 駆動制御盤 ２５ 走行横行制御盤 ４１ レーザ発光器 ４２ ハーフミラー ４３ 単一モード光ファイバ ４４ 光ファイバコイル ４５ 受光器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダブルフック式のクラブ旋回型クレーン
   のクラブ旋回体からワイヤロープで吊るされた２基のフ
   ックに連結された長尺物搬送用吊具の旋回振れ角測定装
   置であって、クラブ旋回体の旋回角度を絶対角度として
   検出する旋回角度検出センサと、前記吊具の旋回振れ角
   を検出する旋回振れ角検出センサと、前記旋回振れ角検
   出センサで検出した吊具の最大旋回振れ角から旋回角度
   検出センサで検出したクラブ旋回体の旋回絶対角度を減
   算して吊具の実際の旋回振れ角を演算する演算装置とか
   らなることを特徴とするクラブ旋回型クレーン吊具の旋
   回振れ角測定装置。
2. 【請求項２】 吊具の旋回振れ角を検出する旋回振れ角
   検出センサが光ファイバジャイロスコープであることを
   特徴とする請求項１記載のクラブ旋回型クレーン吊具の
   旋回振れ角測定装置。