JPS63311189A - 距離検出装置及び連続式アンロ−ダの船底検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定物までの距離を超音波と電磁波のそれ
ぞれの属性を利用して検出する距離検出装置と、該距離
検出装置の作用を専ら利用した連続アンローダの船底検
出装置に関する。

〔従来の技術〕

船倉に積載された石炭等の被搬送物即ち積荷を荷役岸壁
に荷揚げするものとして、通常、へケ。

トエレベータを有する連続式アンローダが用いられてい
る。この種の連続式アンローダは、岸壁側の陸上設備に
よって昇降俯仰自在に吊持されたバケットエレベータを
循環回走させることによって船倉内の被搬送物を連続的
に荷揚げするものである。この際、バケットエレベータ
の下端は常に船底に向かうよう指向されている。そのた
め、波浪や被測定物の重量の変化によって船体が上下動
した場合、バケットエレベータが船底と衝突し、船底バ
ケット等を破損することがある。連続式アンローダの自
動運転を実現するためには、バケットエレベータと船底
との衝突を防止する技術が必要不可欠になってくる。こ
の種の衝突防止技術として、磁気作用を利用したセンサ
を用いた技術（実開昭５３−３９１８２　、特開昭５７
−１０１７０４、特開昭５８−１１４３３　、同１１４
３４　、同１１４３５等）、機械式センサを用いた技術
（実開昭６ｌ−１５１９３１）　、電磁波センサを用い
た技術（特開昭５３−５９４５４）等が提案されている
。

上記技術のうち、磁気センサを用いた技術は、磁気セン
サをバケットエレベータに取り付けておき、この磁気セ
ンサと船底との間の距離が接近するにつれて誘起電圧が
増大することを利用したものであり、機械式センサを用
いた技術では、バケットエレベータと船底との間の相対
的な位置を検出し、所定位置に達したことが検出される
と警報を出力している。一方、電磁波センサを用いた技
術は、電磁波を船底に向けて送信したとき、受信信号の
強度が距離に応じて変化することを利用しており、提案
された電磁波センサは５０ｋＨｚ以下の直線偏波電磁波
を無指向性の空中線を介して送受していた。

ここで従来の電磁波センサは、第５図に示すとおり、１
本の水平偏波の空中線３１、サーキュレータ３２、発振
及び送受機３３及び受信及び検出機３４から成り、１本
の空中線で送受信をまかなうものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来技術にはそれぞれ下記の欠点が
ある。

即ち、磁気センサによる場合は、磁気センサを非磁性体
で保護する必要があるうえに、検出距離が４００ｍ／ｍ
程度であり、実用性に欠ける。機械式センサによる場合
は、機械式センサの耐久性が要求されるとともに、機械
式センサと船底との接触により船底を傷つける可能性が
ある。電磁波センサによる場合は、無指向性空中線によ
るため、船倉側面等の乱反射を受けやすくしかも直線偏
波を利用しているから積荷表面からの反射板と船底から
の反射波との弁別が困難であり、Ｓ／Ｎ比の劣化を生じ
信転性に欠けるという問題があった。

また５０ｋＨｚ以下、即ち波長６廊以上の周波数を用い
ているため電界と磁界が誘導し合って伝搬する電波と異
なり検出値が距離の２乗あるいは３乗に逆比例して減衰
するため、検出距離に限界がある。加えて、空中線が大
型化し、実用性に欠けるという欠点がある。

そこで本発明の目的は、上記従来技術の欠点に鑑み、指
向性、実用性及び信頬性に優れ、センサを非磁性体で保
護する必要性のない非接触方式の距離検出装置を提供す
ることである。

本発明の他の目的は、バケットエレベータと船底間の距
離を常時検出して、両者の接触を未然に防止するととも
に、被搬送物表面とバケット下端部との距離を一定に保
ち、荷揚げ量が一定となるように制御する上述した距離
検出装置を用いた連続式アンローダの船底検出装置を提
供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、電磁波が通過する介在物に覆われた被
測定物までの距離を検出する距離検出装置において、前
記介在物に超音波を送受する第１の送受手段と、円偏波
電磁波を前記測定物に送信し、前記被測定物からの反射
波を受信する第２の送受手段と、前記第１及び第２の送
受手段による各々の送受の時間差に基づいて前記被測定
物までの距離を算出する処理手段とを有することを特徴
とする距離検出装置が得られる。また、本発明によれば
、バケットエレベータに取り付けられたセンサと、該セ
ンサの出力を処理して、電磁波が通過する介在物に覆わ
れた船底までの距離を検出する処理手段とを有する連続
式アンローダの船底検出装置において、前記センサは前
記介在物に超音波を送受する第１の送受手段と、円偏波
電磁波の送受を行なう第２の検出手段とを有し、前記第
１及び第２の送受手段からの各々の送受の時間差を前記
センサの出力として送出し、前記処理手段は前記センサ
の出力に基づいて前記船底までの距離を検出することを
特徴とする連続式アンローダの船底検出装置とが得られ
る。

〔実施例〕

本発明の一実施例に係る距離検出装置を、図面を参照し
て説明する。

第１図において、本発明に係る距離検出装置はセンサ１
を有している。センサ１は、超音波の送受を行なう第１
の送受手段と被測定物方向に最大の輻射強度を有する電
磁波を被測定物に対して送出し、被測定物からの反射波
を受信する第２の送受手段とを有している。具体的にい
えば第１の送受手段としては、周知の超音波センサ３が
用いられる。第２の送受手段としては、単指向性の空中
線２が用いられる。

ここで、空中線２には、第４図に示すとおり、円偏波空
中線２１，２２、例えば、使用周波数に応じ、ヘリカル
アンテナ、クロス八木アンテナ、円偏波導波管等を用い
る。電磁波は導体平板等に当たると反射波は位相が９０
°遅れ、仮に右旋回の円偏波面をもつ送信用円偏波空中
線２１より電磁波を反射し、船底１２に当てると反射波
は左旋回となる属性を利用し、これを左旋回の円偏波面
をもつ受信用円偏波空中線２２で受けるものである。即
ち、石炭層などの積荷表面からの反射波は偏波面がラン
ダムに傾き、左旋回用の受信アンテナでの受信レベルは
小さくなるため、受信アンテナの旋回偏波面を送信する
アンテナと逆に設置することにより、船底からの反射電
波をＳ／Ｎ比よ（とらえることができる。

尚、図中の５は、電磁波制御装置であり、電磁波を発振
し、送信用円偏波空中線２１より、発射させる送信回路
２５と、受信用円偏波空中線２２を介して、反射波を受
け、検波する復調回路２６とを含むものである。

また、第１図において本発明に係る距離検出装置は、セ
ンサーの出力を用いて被測定物までの距離を算出する処
理回路４を有している。処理回路４は、具体的には、空
中線２に接続されている電磁波制御装置５と、超音波セ
ンサ３に接続されている超音波センサアンプ６と、電磁
波制御装置５及び超音波センサアンプ６に接続されてい
る信号処理装置７とをその主要部として有している。電
磁波制御装置５は、送受タイミングの決定及び送受信号
の比較処理等を行なう送受信機で構成される。信号処理
装置７は、入力値に基づいて四則演算を行なう演算器で
構成される。

処理回路４はまた、信号処理装置７に接続された距離表
示装置８及び位置制御装置９を有している。距離表示装
置８は、信号処理装置７の出力値が視覚で把握可能な信
号に変換されるように構成され、位置制御装置９は、前
記出力値を電気信号あるいは機械信号に変換されるよう
に構成されている。

ここで、第１図に示した距離検出装置を連続式アンロー
ダに取り付け、船底検出装置として使用する場合につい
て説明する。

この場合、前記位置制御装置９は、図示しない連続式ア
ンローダの操作盤等に接続される。また、第１図に示さ
れたセンサ１は第２図に示すようにバケットエレベータ
１０の下部フレーム１１に取り付けられ、被測定物であ
る船底までの距離を介在物である積荷、ここでは、石炭
１３を通して検出するのに使用される。センサ１におい
ては、超音波センサ３から超音波を送受し、これによっ
てセンサ１から石炭１３表面までの距離に相当する検出
結果！、が得られる。更に、センサ１ては超音波の送出
と同時に電磁波を円偏波空中線２を通して船底１２に向
けて送出する、電磁波としては、例えばＬバンド帯の搬
送波信号をパルス変調したパルス、あるいは変調された
三角波等を用いることができる。尚、従来のしハンド（
１〜２　ＧＨｚ）はＤバンドと呼ばれるようになる（Ｌ
バンドは３０〜６０ＧＨｚ帯になる）。さらに、通常の
パルス変調の場合帯域はＶＨＦ−Ｌになる。いずれにし
ても、搬送波信号として、従来の５０ｋＨｚ以下のもの
ではなく、Ｌバンド帯の極超短波を用いているため、空
中線２は高利得、超小型のものを使用でき、かつ、電磁
波の指向性を改善できる。送出された電磁波は、例えば
右旋回しつつ石炭１３を透過し、良導体である船底１２
で反射される。

その際、偏波方向は逆転し、左旋回の円偏波の反射波と
して円偏波空中線２に導かれる。一方、石炭層１３の表
面からの反射波も同時に空中線２に導かれるが、一般に
石炭層１３の表面は複雑な形状になっているため、反射
波はだ円偏波となり、円偏波による前記船底からの反射
波との区別が容易になる。円偏波空中線２は、第３図の
ような波形を有する反射波を抽出し、サーキュレータ等
を介して電磁波制御装置５に導かれる。電磁波制御装置
５は、受信信号を検波し、送受信間の時間差ｔ３を検出
する。この時間差ｔユは、センサ１と船底１２との間の
距離に対応している。しかし、この時間差ｔ３を検出し
ただけでは、センサ１と船底１２との間の距離を正確に
検出することはできない。何故ならば、電磁波の伝搬速
度は、石灰１３中と空気中とでは大きく異なっているか
らである。そのため、信号処理装置７において、時間差
ｔ１　と前記Ｉ！ｃとに基づいて、まず石灰１３ＪｉＪ
の厚みδ。を算出し、この厚みδ。と！。とからセンサ
ーと船底１２間の距離Ｉ１８を算出している。

信号処理装置７の演算過程を以下に示す。

■　石炭１３内の電磁波の伝搬速度ＶＣと、空気中の電
磁波の伝搬速度Ｖ。をそれぞれ算出する。

但し、εＣ：石炭の誘電率　　　ＣＦ／ｍ）ε。：空気
の　〃〔〃〕 μＣ：石炭の透磁率　　　（Ｈ／ｍ） μ０　：空気の　〃〔〃〕 ■　前記ｊ　ａ　）　　Ｉ！　（、Ｖ（、Ｖ６とに基づ
いて石炭１３の層の厚みδ。を算出する。

■　前記ｌｃと上記δ。とからセンサ１と船底１２間の
距離１３を算出する。

ｌａ−βゎ＋　δ、　　（ｃｍ） 以上の処理によって得られた値、ｌｃ、δ０゜７！８は
、距離表示装置７に導かれ、例えばディジタル信号に変
換され表示される。

一方、位置制御装置９では、上記Ａｃｔ　　δ０゜β３
に相当する電気信号をフィールドバンク信号として連続
式アンローダの操作盤等に供給する。

その結果、例えば、バケットエレベータ１０の下端部が
船底１２と所定の距離まで達した時は警報信号により石
炭１３の荷揚げ作業を中止したり、あるいは、石炭１３
表面とバケットエレベータ１０下端部との距離Ｉ！。を
常に一定に保ち、荷揚げ量が一定になるよう連続式アン
ローダの位置を制御卸することができる。

この様に、本実施例によれば、電磁波の送受だけでなく
、超音波の送受も併せて行ない、距離を検出するように
したから、従来技術に比べて極めて正確な距離検出装置
を実現できる。これはセンサ１と被測定物との間に介在
物が存在する場合に特に有効な手段となる。また円偏波
空中線を用いたから、被測定物からの反射波を介在物表
面からの反射波との弁別が容易になり、ＳＮ比の著しい
改善が図れる。極超短波帯の電磁波を搬送波として用い
たから、空中線２は高利得、超小型のものを使用でき、
かつ、電磁波の指向性を改善できる。

更に、この距離検出装置を連続式アンローダの船底検出
に用いたから、積荷の厚みが１ｍ程度まで検出可能であ
り、かつ、船底との接触、船体の上下動に無関係な連続
式アンローダの船底検出装置を実現できる。

尚、本実施例において、センサ１は第２図に示す位置に
取り付けられている場合について説明したが、予め、セ
ンサ１の取付位置とバケットエレベータ１０の各部の位
置関係が明確であれば、第２図に示す取付位置に限定さ
れない。また、本実施例は適用範囲が広く、スタッカ、
リクレーマ、及び食料品等を保存するサイロの底面検出
等にも応用が可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明のとおり、本発明によれば、指向性、実用性
及び信頼性に優れ、センサを非磁性体で保護する必要性
のない非接触方式の距離検出装置を捉供することができ
る。

また、本発明によれば、ハケソトエレベータと船底間の
距離を常時検出して、両者の接触を未然に防止するとと
もに、被搬送物たる積荷の表面とハケソトエレヘータ下
端部との距離を一定に保ち、荷揚げ量が一定となるよう
に制御する上述した距離検出装置を用いた連続式アンロ
ーダの船底検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る距離検出装置の構成
図の一例、第２図は、連続式アンローダの船底検出装置
の外観概略図、第３図は、電磁波受信信号の検波波形の
一例をそれぞれ示すグラフ、第４図は本発明の一実施例
に係る第２の送受手段のブロック概念図、第５図は従来
の電流センサーのブロック概念図である。 １：センサ、２：単指向性空中線、３：超音波センサ、
４：処理回路、５：電磁波制御装置、６：超音波センサ
アンプ、７：信号処理装置、８：距離表示装置、９：位
置制御装置、１０：バケソトエレベータ、１１：下部フ
レーム、１２：船底、１３：石炭、２１：送信用円偏波
空中線、２２：受信用円偏波空中線、２５：送信回路、
２６：復調回路。 第１図 第２図　　　　　　第３図 第４図 にと 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電磁波が通過する介在物に覆われた被測定物までの
   距離を検出する距離検出装置において、前記介在物に超
   音波を送受する第１の送受手段と、円偏波電磁波を前記
   測定物に送信し、前記被測定物からの反射波を受信する
   第２の送受手段と、前記第１及び第２の送受手段による
   各々の送受の時間差に基づいて前記被測定物までの距離
   を算出する処理手段とを有することを特徴とする距離検
   出装置。 ２）バケットエレベータに取り付けられたセンサと、該
   センサの出力を処理して、電磁波が通過する介在物に覆
   われた船底までの距離を検出する処理手段とを有する連
   続式アンローダの船底検出装置において、前記センサは
   前記介在物に超音波を送受する第１の送受手段と、円偏
   波電磁波の送受を行なう第２の送受手段とを有し、前記
   第１及び第２の送受手段からの各々の送受の時間差を前
   記センサの出力として送出し、前記処理手段は前記セン
   サの出力に基づいて前記船底までの距離を検出すること
   を特徴とする連続式アンローダの船底検出装置。