JP4174659B2

JP4174659B2 - Crane swing angle detection method and crane swing angle detection system

Info

Publication number: JP4174659B2
Application number: JP2002251167A
Authority: JP
Inventors: 利憲金谷; 直樹藤岡; 秀政吉原; スンキスル; ヨンサクキム
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP2004091062A; CN1298609C; CN1486920A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンテナクレーンの吊り荷の振れ角の検出方法に関するもので、特に振れ角検出精度を持ちかつクレーンシステムのコストダウンに寄与する吊り荷の振れ角検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコンテナクレーンは、吊り荷となるコンテナを海上運送から陸上運送、陸上運送から海上運送、もしくは陸上運送から陸上運送するためにコンテナの積み下ろし作業を行うクレーンである。こうしたコンテナクレーンが積み下ろし作業を行う際に、吊り荷に振れが生じるとコンテナ運搬作業の時間的効率が非常に悪くなり、人件費が嵩み、物流全体に対しても時間がかかる結果となる。
このようなコンテナクレーンの吊り荷の振れに対しては、例えば、トロリー台車にＣＣＤカメラ等のビジョンセンサを設置して、撮影した画像をコンピュータにより画像処理して直接スプレッダ（又はその下に取付けるヘッドブロック）の振れ角を検出する等の方法により、吊り荷の振れを抑制していた（例えば、特開２０００−１４３１４７号公報（図２））。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ビジョンセンサシステムは価格、耐久性、メンテナンスの面を考慮すると非常にコストのかかるシステムであり、近年のクレーンシステムのコストダウンに対し徐々に適さないシステムとなっているという問題があった。
従って、本発明の目的は、スプレッダの振れ止めを行うシステムに対してビジョンセンサシステムと同程度の吊り荷の振れ角検出精度を持ち、クレーンシステムのコストダウンに適用した吊り荷の振れ角検出方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１および３に記載のクレーンの振れ角検出の発明は、走行可能なトロリーと、該トロリー上で走行方向に置かれる２つのドラムと、前記各ドラムから繰り出されるワイヤロープと、前記ワイヤロープを支えるシーブと、前記シーブを取り付けて各ワイヤロープで懸吊されるスプレッダと、により荷物を吊り上げて運搬するクレーンであって、前記スプレッダの振れに関わらず、前記ドラムから前記シーブまでのワイヤロープの長さが変化しないタイプのクレーンにおけるそのクレーンの振れ角を検出する場合、前記スプレッダに傾斜計を設置し、前記傾斜計により前記スプレッダの水平方向の傾斜角δを検出し、前記傾斜角δを用いて、（１）式により前記スプレッダの振れ角θを算出するようにしたことを特徴としている。
【数５】

ただし、ａ：トロリー上にあって、トロリーの進行方向に対して垂直方向の２点の前記ワイヤロープ間の長さ、
ｂ：スプレッダ上にあって、トロリーの進行方向に対して垂直方向の２点の前記ワイヤロープ間の長さ。
また、請求項２および４に記載のクレーンの振れ角検出の発明は、走行可能なトロリーと、該トロリー上で走行方向に置かれる２つのドラムと、前記各ドラムから繰り出されるワイヤロープと、前記ワイヤロープを支えるシーブと、前記シーブを取り付けて各ワイヤロープで懸吊されるスプレッダと、により荷物を吊り上げて運搬するクレーンであって、前記２つのドラムの中間に第３のドラムを配置し、前記シーブを巻回した各ワイヤロープを前記第３のドラムに巻くようにして、前記スプレッダの振れに関わらず、前記ドラムから前記シーブを介して前記第３のドラムまでのワイヤロープの長さが変化しないタイプのクレーンにおけるそのクレーンの振れ角を検出する場合に、前記スプレッダに傾斜計を設置し、前記傾斜計により前記スプレッダの水平方向の傾斜角δを検出し、前記傾斜角δ、前記ワイヤロープの長さｌ（エル）を用いて、（２）式により前記スプレッダの振れ角θを算出するようにしたことを特徴としている。
【数６】

ただし、ａ：トロリー上にあって、トロリーの進行方向に対して垂直方向の２点の前記ワイヤロープ間の長さの半分、
ｂ：スプレッダ上にあって、トロリーの進行方向に対して垂直方向の２点の前記ワイヤロープ間の長さ、
ｃ：前記第３のドラムの半径。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態について図を参照して詳しく説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る振れ角を検出するクレーンの斜視図である。
図２は図１に示すロープに懸吊されるスプレッダの正面図である。
図３は図２に示すスプレッダの振れ角検出法の説明図である。
図１において、１はレール５上を横行可能なトロリーであり、巻上用ドラム６によりワイヤロープ７を巻上げ、繰出すことで、懸吊しているスプレッダ４を昇降可能としている。２は後述の第３の実施の形態で使用されるロープに設置される傾斜計であり、３が本実施の形態で使用されるスプレッダ４上に設置された傾斜計である。傾斜計３には、ひずみゲージ式、差動トランス式、サーボ式、電磁センサ式などが実用化されているので、それを用いればよい。
【０００６】
つぎに動作について説明する。
図２はトロリー１の横行方向正面から見たスプレッダ４の正面図であり、スプレッダ４は上方２個のドラム６によりワイヤロープ７を介して懸吊されている状態を示している。
この図２のようなスプレッダ４の吊り方の場合は、傾斜計３の検出値から図３に示すように、スプレッダ振れ角θはスプレッダ４の水平方向との傾き角δ（傾斜計の検出角）と、トロリー１上のロープ間隔（ドラム間隔）ａ、スプレッダ４上のロープ間隔（ドラム間隔）ｂを用いて、次のように求めることができる。
先ず、図３に示すように、図２に対応するロープ間隔をａ、その中点のｘｙ座標を（０，０）として両端のｘｙ座標を（−ａ／２，０）、（＋ａ／２、０）、スプレッダ４のロープ間隔をｂ、ｘｙ座標を（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、ロープ長をｌ、傾斜計３の検出角δ、求めるスプレッダ振れ角θとすると、
スプレッダ４の軌跡を定式化すれば、（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）点の軌跡は、それぞれ点線で示す半径ｌとする円軌跡となるので、次のような連立式が得られる。
【０００７】
【数１】

次に、スプレッダ４が傾斜して傾斜計３の検出値δの場合、その角δ、斜辺をｂとする三角形を想定すれば、三角関数の性質から次式が成立する。
【０００８】
【数２】

【０００９】
スプレッダ吊りロープ先端の軌跡より、
【数３】

【００１０】
以上の式（１）〜（４）より、スプレッダ４の振れ角θは、
【数４】

この求めたスプレッダ４の振れ角θをフィードバックして、振れ角θが０になるようにトロリー速度等を制御する。
【００１１】
次に、本発明の第２の実施の形態について図を参照して説明する。
図４は本発明の第２の実施の形態に係るロープに懸吊されるスプレッダの正面図である。
図５は図４に示すスプレッダの振れ角検出法の説明図である。
第１と第２の実施の形態は、共に、請求項１に相当するものであるが、第２の実施の形態は図４に示すようにドラム８を増設して、より安定にスプレッダ４を保持するようにしたものであり、図５に示すように、ドラム６間の間隔を２ａ、ドラム８径は２ｃとなるので、この場合の座標は、それぞれ（−ａ、０）、（＋ａ，０）に、（−ｃ，０）、（＋ｃ，０）が加わり、ワイヤー長はｌ１、ｌ２となる。
また、ｙ軸の方向が図３とは逆になっている。その他の前実施の形態と同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略する。
前実施の形態と同様に、スプレッダ４の軌跡を定式化すると、
【数５】

【００１２】
更に、傾斜計３による検出角δで形成され斜辺ｂとする三角形に着目すると、次式が成立する。
【数６】

【００１３】
スプレッダ４の吊りロープ先端の軌跡より、
【数７】

【００１４】
以上の（６）〜（１０）式より、スプレッダの振れ角は、
【数８】

この求めたスプレッダ４の振れ角θをフィードバックして、振れ角θが０になるようにトロリー速度等を制御する。
【００１５】
次に、本発明の第３の実施の形態について図を参照して説明する。
図６は本発明の第３の実施の形態に係るスプレッダの振れ角検出法の説明図である。
図６に示す第３の実施の形態は請求項２に相当し、スプレッダ４上に電力線、信号出力線が配置できない状況で、スプレッダ４上に傾斜計が配置できない場合であって、図１に示すように傾斜計２ａ、２ｂを、所定のロープ位置７ａ、７ｂのように、横行方向の正面から見て前後の対角線のロープ位置に設置する例であり、ワイヤロープの振れに伴ってロープの振れα、βを検出するようになっている。
なお、図１、図２、図４については前実施の形態と共通使用となる。
更に、スプレッダ４の吊り方について、本実施の形態では図２の吊り方と、図４の吊り方の双方に適用されるものである。
【００１６】
つぎに動作について説明する。
図５に示すように、同様にしてスプレッダ４の軌跡を定式化すれば、
【数９】

【００１７】
スプレッダ吊りロープ先端の軌跡より、
【数１０】

【００１８】
以上の（１２）、（１３）式よりスプレッダ振れ角θは、
【数１１】

この求めたスプレッダ４の振れ角θをフィードバックしてロープを調整し、振れ角θが０になるようにトロリー速度等を制御する。
【００１９】
このように本発明はビジョンセンサを用いること無く、傾斜計を用いてスプレッダの振れ角θを傾斜計の検出値δ、若しくはα、βより簡単で迅速な演算により求めることができるので、確実で実用性の高い振れ角検出システムを構成できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、傾斜計を用いた安価な構成により、スプレッダの傾斜角を検出して簡単な演算で吊り荷の振れ角を求めることができるので、従来のビジョンセンサ・システムに比較して、価格、耐久性、メンテナンスの面で優れたクレーンの振れ角検出システムを構成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振れ角を検出するクレーンの斜視図である。
【図２】図１に示すロープに懸吊されるスプレッダの正面図である。
【図３】図２に示すスプレッダの振れ角検出法の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るロープに懸吊されるスプレッダの正面図である。
【図５】図４に示すスプレッダの振れ角検出法の説明図である。
【図６】第３の実施の形態に係るスプレッダの振れ角検出法の説明図である。
【符号の説明】
１トロリー
２、３傾斜計
４スプレッダ
５レール
６、８巻上げドラム
７ロープ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for detecting a swing angle of a suspended load of a container crane, and more particularly to a method of detecting a swing angle of a suspended load that has a swing angle detection accuracy and contributes to cost reduction of a crane system.
[0002]
[Prior art]
A conventional container crane is a crane that performs loading and unloading of a container in order to carry a container as a suspended load from sea transportation to land transportation, from land transportation to sea transportation, or from land transportation to land transportation. When the container crane performs the loading and unloading work, if the suspended load is shaken, the time efficiency of the container transportation work becomes very poor, the labor cost is increased, and it takes time for the whole logistics.
For example, a head mounted on a spreader (or underneath it) by installing a vision sensor such as a CCD camera on a trolley cart and processing the captured image with a computer. The swing of the suspended load is suppressed by a method such as detecting a swing angle of the block (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-143147 (FIG. 2)).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the vision sensor system is a very expensive system in consideration of price, durability, and maintenance, and there is a problem that the system is gradually unsuitable for the cost reduction of the crane system in recent years.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a suspended load deflection angle detection method that is applicable to a crane system cost reduction with a suspension load deflection angle detection accuracy comparable to that of a vision sensor system. Is to provide.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the crane swing angle detection invention according to claim 1 and 3 is a trolley capable of traveling, two drums placed in the traveling direction on the trolley, and the respective drums are fed out. and the wire rope, the sheave supporting the wire rope, the spreader is suspended by the wire rope is attached to the sheave, a crane for transporting and lifting the luggage, regardless the vibration of the spreader, the drum In the case of detecting the swing angle of a crane of a type in which the length of the wire rope from the sheave to the sheave does not change, an inclinometer is installed in the spreader, and the horizontal inclination angle δ of the spreader is determined by the inclinometer. JP detecting, with the tilt angle [delta], that to calculate the deflection angle θ of the spreader by (1) It is set to.
[Equation 5]

Where a: the length between the two wire ropes on the trolley and perpendicular to the traveling direction of the trolley,
b: Length between the two wire ropes on the spreader and perpendicular to the traveling direction of the trolley.
The invention of crane swing angle detection according to claims 2 and 4 includes a trolley capable of traveling, two drums placed in the traveling direction on the trolley, wire ropes fed from the drums , A crane that lifts and transports a load by a sheave that supports a wire rope, and a spreader that is attached to the sheave and is suspended by each wire rope, and a third drum is disposed between the two drums, Each wire rope wound around the sheave is wound around the third drum, and the length of the wire rope from the drum to the third drum via the sheave is independent of the spread of the spreader. When detecting the swing angle of a crane of a type that does not change, an inclinometer is installed in the spreader and the inclinometer is used to Detecting a horizontal tilt angle of [delta] of spreader, the inclination angle [delta], using a length l (el) of the wire rope, that it has to calculate the deflection angle θ of the spreader (2) below It is a feature.
[Formula 6]

Where a: half of the length between the two wire ropes on the trolley and perpendicular to the direction of travel of the trolley,
b: the length between the two wire ropes on the spreader and perpendicular to the traveling direction of the trolley,
c: Radius of the third drum.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a crane for detecting a deflection angle according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the spreader suspended from the rope shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory view of the spreader deflection angle detection method shown in FIG.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a trolley capable of traversing on a rail 5, and a wire rope 7 is wound up by a hoisting drum 6 and fed out, so that a suspended spreader 4 can be raised and lowered. 2 is an inclinometer installed on a rope used in a third embodiment to be described later, and 3 is an inclinometer installed on a spreader 4 used in the present embodiment. As the inclinometer 3, a strain gauge type, a differential transformer type, a servo type, an electromagnetic sensor type, and the like have been put into practical use.
[0006]
Next, the operation will be described.
FIG. 2 is a front view of the spreader 4 as viewed from the front of the trolley 1 in the transverse direction. The spreader 4 is suspended by two upper drums 6 via wire ropes 7.
In the case of hanging the spreader 4 as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 3, the spreader deflection angle θ is the inclination angle δ with respect to the horizontal direction of the spreader 4 (detection angle of the inclinometer). ) And the rope interval (drum interval) a on the trolley 1 and the rope interval (drum interval) b on the spreader 4 can be obtained as follows.
First, as shown in FIG. 3, the rope interval corresponding to FIG. 2 is a, the xy coordinate of the middle point is (0, 0), and the xy coordinates of both ends are (−a / 2, 0), (+ a / 2). , 0), the rope interval of the spreader 4 is b, the xy coordinates are (x1, y1), (x2, y2), the rope length is 1, the detection angle δ of the inclinometer 3, and the desired spreader deflection angle θ,
If the trajectory of the spreader 4 is formulated, the trajectories at the points (x1, y1) and (x2, y2) are circular trajectories each having a radius 1 indicated by a dotted line, and the following simultaneous equations are obtained.
[0007]
[Expression 1]

Next, when the spreader 4 is tilted and the detected value δ of the inclinometer 3 is assumed, a triangle having an angle δ and a hypotenuse of b is assumed.
[0008]
[Expression 2]

[0009]
From the locus of the tip of the spreader hanging rope,
[Equation 3]

[0010]
From the above formulas (1) to (4), the deflection angle θ of the spreader 4 is
[Expression 4]

The obtained swing angle θ of the spreader 4 is fed back to control the trolley speed and the like so that the swing angle θ becomes zero.
[0011]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a front view of a spreader suspended from a rope according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the spreader deflection angle detection method shown in FIG.
Both the first and second embodiments correspond to claim 1, but in the second embodiment, a drum 8 is added as shown in FIG. As shown in FIG. 5, since the interval between the drums 6 is 2a and the diameter of the drum 8 is 2c, the coordinates in this case are (−a, 0), (+ a, (−c, 0) and (+ c, 0) are added to 0), and the wire length becomes l1 and l2.
Further, the direction of the y-axis is opposite to that in FIG. The same components as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
As in the previous embodiment, when the trajectory of the spreader 4 is formulated,
[Equation 5]

[0012]
Furthermore, when attention is paid to a triangle formed by the inclinometer 3 at a detection angle δ and having a hypotenuse b, the following equation is established.
[Formula 6]

[0013]
From the trajectory of the tip of the hanging rope of the spreader 4,
[Expression 7]

[0014]
From the above equations (6) to (10), the spreader deflection angle is
[Equation 8]

The obtained swing angle θ of the spreader 4 is fed back to control the trolley speed and the like so that the swing angle θ becomes zero.
[0015]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a spreader deflection angle detection method according to the third embodiment of the present invention.
The third embodiment shown in FIG. 6 corresponds to claim 2 and is a case where an inclinometer cannot be placed on the spreader 4 in a situation where a power line and a signal output line cannot be placed on the spreader 4. As shown, the

inclinometers

2a and 2b are installed at diagonal rope positions before and after the front in the transverse direction, as in the predetermined rope positions 7a and 7b. The shakes α and β are detected.
1, 2, and 4 are used in common with the previous embodiment.
Furthermore, the method of suspending the spreader 4 is applied to both the method of suspending in FIG. 2 and the method of suspending in FIG.
[0016]
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 5, if the locus of the spreader 4 is formulated similarly,
[Equation 9]

[0017]
From the locus of the tip of the spreader hanging rope,
[Expression 10]

[0018]
From the above equations (12) and (13), the spreader deflection angle θ is
## EQU11 ##

The obtained swing angle θ of the spreader 4 is fed back to adjust the rope, and the trolley speed and the like are controlled so that the swing angle θ becomes zero.
[0019]
As described above, the present invention can obtain the spreader deflection angle θ by using an inclinometer by simple and quick calculation from the detected value δ of the inclinometer, or α, β without using a vision sensor. A highly practical deflection angle detection system can be configured.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the inclination angle of the spreader can be detected and the swing angle of the suspended load can be obtained by simple calculation with an inexpensive configuration using an inclinometer, the conventional vision sensor -Compared to the system, there is an effect that it is possible to configure a crane swing angle detection system that is superior in price, durability, and maintenance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a crane for detecting a deflection angle according to a first embodiment of the present invention.
2 is a front view of a spreader suspended from a rope shown in FIG. 1. FIG.
3 is an explanatory diagram of a spreader deflection angle detection method shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a front view of a spreader suspended from a rope according to a second embodiment of the present invention.
5 is an explanatory diagram of a spreader deflection angle detection method shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a spreader deflection angle detection method according to a third embodiment;
[Explanation of symbols]
1 Trolley 2, 3 Inclinometer 4 Spreader 5 Rail 6, 8 Winding drum 7 Rope

Claims

A trolley capable of traveling, two drums placed in the traveling direction on the trolley, a wire rope fed out from each drum , a sheave supporting the wire rope, and a sheave attached to the wire rope. A crane that lifts and carries a load by a spreader, and detects the swing angle of the crane in a type of crane in which the length of the wire rope from the drum to the sheave does not change regardless of the swing of the spreader. In the crane swing angle detection method
Install an inclinometer on the spreader,
A horizontal inclination angle δ of the spreader is detected by the inclinometer;
A crane swing angle detection method characterized in that the swing angle θ of the spreader is calculated by the equation (1) using the tilt angle δ.

Where a: the length between the two wire ropes on the trolley and perpendicular to the traveling direction of the trolley,
b: Length between the two wire ropes on the spreader and perpendicular to the traveling direction of the trolley.

A trolley capable of traveling, two drums placed in the traveling direction on the trolley, a wire rope fed out from each drum , a sheave supporting the wire rope, and a sheave attached to the wire rope. and a spreader that is, a crane for transporting and lifting the luggage by,
A third drum is disposed between the two drums, and each wire rope wound with the sheave is wound around the third drum, so that the sheave is removed from the drum regardless of the spread of the spreader. In the crane runout angle detection method for detecting the runout angle of the crane in a type of crane in which the length of the wire rope to the third drum does not change ,
Install an inclinometer on the spreader ,
A horizontal inclination angle δ of the spreader is detected by the inclinometer;
A crane swing angle detection method characterized in that the swing angle θ of the spreader is calculated by the equation (2) using the inclination angle δ and the length l (el) of the wire rope .

Where a: half of the length between the two wire ropes on the trolley and perpendicular to the direction of travel of the trolley,
b: the length between the two wire ropes on the spreader and perpendicular to the traveling direction of the trolley,
c: Radius of the third drum.

A trolley capable of traveling, two drums placed in the traveling direction on the trolley, a wire rope fed out from each drum , a sheave supporting the wire rope, and a sheave attached to the wire rope. and spreader that, a crane for transporting and lifting the luggage, regardless the vibration of the spreader, the deflection angle of the crane in a crane of the type of wire rope length from the drum to said sieve is not changed In the crane swing angle detection system to detect,
Install an inclinometer on the spreader ,
A horizontal inclination angle δ of the spreader is detected by the inclinometer;
The crane swing angle detection system according to claim 1 , wherein the swing angle θ of the spreader is calculated by the equation (1) using the tilt angle δ.

A trolley capable of traveling, two drums placed in the traveling direction on the trolley, a wire rope fed out from each drum , a sheave supporting the wire rope, and a sheave attached to the wire rope. and spreader that, a crane for transporting and lifting the luggage by,
A third drum is arranged between the two drums, and each wire rope wound with the sheave is wound around the third drum, so that the sheave is removed from the drum regardless of the spread of the spreader. In the crane run-angle detection system for detecting the run-out angle of the crane in the type of crane in which the length of the wire rope up to the third drum does not change ,
Install an inclinometer on the spreader ,
A horizontal inclination angle δ of the spreader is detected by the inclinometer;
The crane swing angle detection system according to claim 2, wherein the swing angle θ of the spreader is calculated by the equation (2) using the inclination angle δ and the length l (el) of the wire rope .

A: half of the length between the two wire ropes on the trolley and perpendicular to the traveling direction of the trolley,
b: the length between the two wire ropes on the spreader and perpendicular to the traveling direction of the trolley,
c: Radius of the third drum.