JPS61274203A - クレ−ンの振れ角検出装置 - 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〕 本発明はクレーンの掘れ角検出装置に関する。

〔従来の技術〕

一般にクレーンで吊荷作業を行なう場合、荷振れを防止
するため巻上げロープの振れ角が大きくならないように
クレーンを運転する必要がある。

このよりに、振れ角はクレーンの運転情報として知る必
要があシ、また近年、クレーンの振れ止め制御が提案さ
れているが、この制御を行なうときのノ母うメータとし
て正確な振れ角を知る必要がある。

従来、この種のクレーンの振れ角を検出する装置として
は第１１図に示すように検出子１０１を育するセンサ本
体１００をプーム１０２の先端に取り付け、ワイヤロー
プ１０３の振れに伴なって振れる上記検出子１０１の振
れ角をポテンショメータ１２０および１３ｏ（第１２図
）によって検出するようにしたものがある（特願昭５９
−２４７３８９）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、かかる装置では上記検出子の微動作が円滑に
行われず、かつワイヤロープの急速運動により該検出子
に振動が発生することがあるため、精度の高い検出精度
が得られなかった。また、高周波の振れに対し速応でき
ないという欠点も有していた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来の問題点を解決するため、本発明では、吊るさ
ルたワイヤロープに導体を取付けるとともに、この導体
を磁界中に位置させ、上記ワイヤロープの振れに伴りて
上記導体に生起される起電力に基づいて上記ワイヤロー
プの揚れ角を検出している。

〔作　用〕

本発明によれば、上記導体の起電力に基づいて上記ワイ
ヤロープの振れ角が非接触で検出される。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は、天井クレーンに適用した本発明に係る振れ角
検出装置のセンナ部１０Ａ、１０Ｂの配置態様を示して
いる。

第２図（、）および（ｂ）は、各々上記センナ部１０Ａ
。

１０Ｂの平面図および側面図を示し、同図に示すように
このセンナ部１０Ａ、１０Ｂは非磁性体からなる枠体１
１と該枠体１１の両側面に対同配置された永久磁石１２
と、銅、アルミ等からなるパイプ状の導体１３とからな
っている。

上記各センサ部１０Ａ、ＩＯＢの枠体１１は無底の嵌状
体からな）、第１図に示したように天井クレーン２０の
積荷用ワイヤロープ２１がそれらの内部空間を貫通する
態様で、かつ第３図に示す如く一方に対し他方が中心軸
回りに９０’回転された態様で該クレーン２０の走行体
２２の下面に積み重ね配置されている。そして、各セン
サ部１０Ａ。

１０Ｂの各導体１３は、それらのセンサ部の枠体内に位
置されるようにワイヤローフ２１に絶縁体１４を介して
嵌入固定されている。

上記枠体１１に配設された２個の磁石１２は。

それらの間に平行磁界が生成さｎるように配置されてお
り、したがってセンサ部１０Ａにおける平行磁界とセン
サ部１０Ｂにおける平行磁界は９０゜方向を異にする。

いま、クレーン２０のフック２３によって吊らｎた図示
していない荷が振れて、前記導体１３が速度Ｖで平行磁
界内を移動すると、導体１３には第４図に示すＥ＝Ｖｘ
Ｂ（ただし、Ｂは上記平行磁界の磁速密度ベクトル）な
る上下方向の起電力が発生する。なお、第４図において
θは速度ベクトル■と磁束密度ベクトルＢとのなす角度
である。

第５図に示すように上記センナ部１０Ａおよび１０Ｂに
おける平面を各々π１面およびπ２面、ワイヤロープ２
１の走行体２２に対する固定点Ｓよりそれらの面に至る
距離を各々１１．１２．また第６図（ａ）　、　（ｂ）
に示すようにそれらの平面における速度ベクトルおよび
磁束密度ベクトルをｖｌ、ｖ２およびＢ、　、　Ｂ２と
すると、各センサーＯＡ、ＩＯＨにおける導体１３の起
電力Ｅ１．　Ｅ２は下記するように表わされる。

Ｅ　＝Ｖ　　ｘＢ　　＝＝ｖ−Ｂ−ｓｉｎθ　　　　−
・・−・（１）１　１．１１ Ｅ２　＝Ｖ２　Ｘ　８２　＝Ｖ２　・Ｂ　’５ｉｌｌ（
π／２−〇）＝Ｖ＠Ｂ−ｃｏｓθ＝に１・ｖｌ・トＣＯ
３θ　曲−・・−（２）ま ただし、　ｋ１＝ｔ２ｉｔ。

したがって。

１　　　　　　　　　　・・・・・・・・・（３）Ｅ、
／ε２＝可−〇 θ＝ｔａ＋１−１（ｋ、（Ｅ、／Ｅ２））・・・・・・
・・・（４）なる関係が得られ、上記（４ン式は起電力
Ｅ４．　Ｅ２から上記角度θが求められたことを示唆し
ている。

この角度θが求められれば、磁束密度Ｂが既知であるこ
とから、上記（１）式より速度Ｖ、が求められる（　Ｖ
ｌ　＝　Ｉ　Ｅ、ｌ　／Ｂ−ｓｉｒｒθ）。いま、π、
千平面おいて。

速度Ｖ、で振動しているワイヤローｆ２１が時刻Ｔ。

＝０で振れ角０の位置Ｐ。にあり１時間Ｔ、を経過した
時点でワイヤローフ’２１がＰ、まで移動したとすると
。

ワイヤロープ２１の移動距離ｒ、は。

ｒｌ　＝＝　’ｒ、・Ｖ、　　　　　　　　・・・・・
・・・・・・・（５）となる。したがって、その時点で
のワイヤロープ２１の振れ角ψ、は。

となる。

次に：上記時間Ｔ８を起電力Ｅ、・ε２のサンプリング
タイムとして上記（６）式を一般化する。すなわち、ｎ
回目のサンプリング時点（時刻Ｔｎ−ΔＴ８・ｎ）にお
いて、第７図に示されるようにπ、平面上をワイヤロー
フ’２１が位置Ｐｎまで移動した際、その振れ角ψ１を
次式（７）に基づいて求める。

ただし、Ｒｎ：位置Ｐ０と位置Ｐｎとの距離上記距離Ｒ
ｎは、次式（８）によって求められる。

・・・・・−・・（８） ただし、θニー、：線分Ｐ。Ｐｎ−１が磁界方向に対し
てなす角度 上記Ｒ，，はｎ−１回目のサンプリング時点で上記（８
）弐に基づいて求められる。

上記角度θ１−１はｎ−１回目のサンプリング時点で求
められた値であり、ｎ回目のサンプリング時点の角度θ
。を次のようにして求めることができる。

θユ＝θｎ−１＋Δθ０ 九だし、Δθｎ：線分Ｐ。Ｐ、１と線分Ｐ。Ｐｎがなす
角度 上記ｒｎは上記（１）、　（４）　、　（５）式から求
められる（ｒｎｆｆＴ、　・Ｖｌｎｒ　Ｖｌ、、＝　ｌ
　Ｅｌ　１／Ｂ’ｓｉｎθｎ）。

このように、上記（１）　、　（４）　、　（５）　、
　（７）　、　（８）、（９）、α１式に基づいて、ｎ
回目のサンプリング時点での振れ角ψ□が求められる。

ただし、上記（４）式より角度θ　を求めた場合、ワイ
ヤロープ２１の振れ方向を明らかにするために。

角度θ。が第８図に示される位置Ｒ，１を原点Ｏとする
２次元平面上の濃側象限に属するかということを求める
必要がある。これを次のような条件に基づいて決定する
。

・・・・・・・・・α力 また、 このように、上記（４）式および上記条件剣η、α望に
基づいて、ワイヤロープ２１の振れ方向が求められる。

本実施例では、第２図に示されるように上記各センナ部
１０ＡおよびＩＯＢにおける各導体１３の上下両端にリ
ード線１５ｇ１，１５ｂおよびリード線１６ｍ　、１６
ｂが接続されており、各導体１３に生じた上下方向の各
起電力Ｅ、およびＥ２はＩＪ−ド線１５　ａ　、　］、
　５　ｂおよび１６ａ　、１６ｂを介して取り出される
。なお、これらのリード線にはばね定数の小さいばねが
採用され、ワイヤロープ２１の移動を妨げないようにし
ている。

第９図に示される回路の入力端子３８には上記リード線
１５ｍから取り出された信号が印加され。

この信号はバッファアンｆ３２を介してアンプ３３に伝
送される。アンプ３３はこの信号を入力すると、この信
号を増幅して引算器３４に伝送する。

また、入力端子３９に上記リード線１５ｂから取り出さ
れた信号が印加され、バッファアンプ３６およびアンｆ
３７を介して引算器３４に伝送される。引算器３４はア
ンプ３３およびアンプ３７からの各信号を入力すると、
これらの信号の差から起電力Ｅ、を示唆する信号を求め
、この信号をＡ／Ｄコｙ　バー　ｆｉ　３５　ＶＣ伝送
ｆる。Ａ／Ｄコンバータ３５はこの信号をアナログ・デ
ジタル変換し、起電力Ｅ、を示唆するデジタル信号を中
央処理装置５１に伝送する。

一方、入力端子４８および４９には上記リード線１６ｍ
および１６ｂから取り出された各信号が印加され、これ
ら各信号はバッファアンプ４２および４６．アンプ４３
および４７を介して引算器４４に伝送される。引算器４
４は入力した各信号の差から起電力Ｅ２を示唆する信号
を求め、　Ａ／Ｄコアバー１４５はこの信号をアナログ
・デジタル変換して、起電力Ｅ２を示唆するデジタル信
号を中央処理装置５１に伝送する。

中央処理装置５１は起電力Ｅ１およびＥ２を示唆する各
信号を入力すると、第１０図のフローチャートに示され
る処理を行う。

すなわち、ステップ１０１の（ｎ−１回目の振れ角表示
・・・・・・ψｎ−１）では、ｎ−１回目のサンプリン
グ時におけるワイヤロープ２１の振れ角ψｎ−１を所定
の表示手段に表示するための処理を行う。

（ｎ回目の起電力Ｅ１．Ｅ２を入力）では、ｎ回目のサ
ンプリング時における起電力Ｅ１．Ｅ２を入力する。

ステップ１０２の（予設定値ｔ、Ｔｌｌ、に１．Ｂ（Ｒ
ＯＭより））では、予設定値ｔ１．Ｔ、、に１．ＢをＲ
ＯＭより読み出す。（演算値ｅ、、　、　Ｒｎ、　（Ｒ
ＡＭより））では、　ＲＡＭに記憶されているθ。−１
およびＲｎ−１を読み出す。

次のステラｆ１０３では、上記ステップ１ｏ１゜１０２
で示したＥ、　、　Ｅ２、ｔｌ、　Ｔ、　、　ｋ、、Ｂ
、θｎ−１、Ｒ，、を用いて以下の演算を行う。まず、
θ。の属する象限を上記条件αη、（２）に基づいて求
める。以下。

θ。を求める演算θ、　＝ｔａｎ−’（ｋｌ−Ｅ、／Ｅ
２）　、　ｖ、ｎを求める演算Ｖ１ｎ＝　Ｉ　ＥＩ　Ｉ
　／Ｂ−ｓｉｎθｎ　”　ｎを求める演算ｒｎ＝ｖ１ｎ
”ｓ　、　Ｒｎを求める演算を求める演算ｗ、＝ｔａｎ
−’（Ｒｎ／ｚ、）　、θユを求める演算θ。＝θ。−
１＋　ｃｏｓ−’　（（Ｒ２ｎ＋Ｒ合一１　ｒ”、　）
／２Ｒｎ−４・Ｒｎ）を順次行う。

ステンｆ１０４ではステップ１０３で算出したθ。、Ｒ
ｎを上記ＲＡＭに記憶させる。

ステップ１０５ではｎ回目をｎ−１回目に繰り下げ１次
のｎ＋１回目をｎ回目とする。

このフローチャートに示されたこのような処理は、サン
プリングタイムチ８毎に行われる。

なお、ステップ１０１における振れ角ψ。−４の表示は
、数値表示を行ってもよいが、　ＣＲＴ等の画像表示手
段にπ、平面を表示するとともにこのπ、平面における
ワイヤロープ２１の位置を表示するようにするとわかシ
やすい。

ところで、上記実施例では導体１３をワイヤロープ２１
に固定したが、これに限定されるものでなく、上昇およ
び下降するワイヤロープの振れ角を検出する場合には１
円筒形の導体内をワイヤロープが自在に上下移行できる
ようにすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る振れ角検出装置は、
ワイヤロープに連動する導体が磁界中を移動し、その際
の導体に生じた起電力に基づいて。

ワイヤロープの振れ角を検出するので、ワイヤロープが
急速に振れても振れ角を正確に測定することができる。

また、ワイヤロープの高周波振動をも測定することが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る振れ角検出装置の一実施例を適用
した天井クレーンを示す図、第２図（ａ）および（ｂｌ
け本発明の一実施例を示す平面図および側面図、第３図
、第４図、第５図、第６図、第７図。 第８図は本発明の動作原理を説明するために用いられた
図、第９図は本発明の一実施例における信号処理回路を
示すブロック回路図、第１０図は第９図に示した回路に
おける中央処理装置で行われる演算過程を示すフローチ
ャート、第１０図、第１１図は従来の振れ角検出装置の
一例を示す図である。 １０Ａ、１０Ｂ・・・センサ部、１１・・・枠体、１２
・・・永久磁石、１３・・・導体、１４・・・絶縁体、
１５ａ１５ｂ、１６ａ、１６ｂ−リード線、　２０−・
・天井クレーン、２１・・・ワイヤロープ、２２・・・
走行体。 ２３・・・フック、３２．３６．４２．４６・・・バッ
ファアンプ、３３．３７．４３．４７−・・アンｆ。 ３４．４４・・・引算器、３５．４５・・・Ａ／Ｄコン
バータ、３８．３９．４８．４９・・・端子、５１・・
・中央処理装置。 第１図 第３図 第４図 第５図 第７図 第８図 第１１図 第１２図 手続ネｆｎ正書（方式） 昭和６０年９月３日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）クレーンのワイヤロープの支点から鉛直下方向に
   所定の距離離間して該ワイヤロープと接触しないように
   配設され、第１の磁界を発生する第１の磁界発生手段と
   、前記第１の磁界発生手段の下方に配設され、前記第１
   の磁界とは異なる方向の第２の磁界を発生する第２の磁
   界発生手段と、それぞれ前記ワイヤロープとは絶縁され
   、該ワイヤロープの振れに伴なって連動し、前記第１の
   磁界を横切る第１の導体および前記第２の磁界を横切る
   第２の導体と、前記ワイヤロープの振れに伴なってそれ
   ぞれ前記第１の導体および第２の導体に生じる起電力を
   検出する起電力検出手段と、前記検出した起電力に基づ
   いて前記ワイヤロープの振れ方向および該振れ方向の速
   度を逐次検出し、更にこれらの振れ方向および速度に基
   づいて振れ角を逐次算出する演算手段とを具えたクレー
   ンの振れ角検出装置。
2. （２）前記第１および第２の磁界発生手段から発生する
   第１および第２の磁界は、それぞれ水平方向で、かつ互
   いに直交する方向のものである特許請求の範囲第（１）
   項記載のクレーンの振れ角検出装置。
3. （３）前記第１および第２の導体は、前記ワイヤロープ
   に緩挿される円筒状のもので、それぞればね定数の小さ
   いばねを介して前記第１および第２の磁界発生手段に取
   り付けられる特許請求の範囲第（１）項記載のクレーン
   の振れ角検出装置。
4. （４）前記演算手段は、前記起電力検出手段によって検
   出した第１の導体および第２の導体に生じる起電力をそ
   れぞれＥ＿１およびＥ＿２、前記ワイヤロープの支点か
   らの第１の導体および第２の導体までの距離をそれぞれ
   ｌ＿１およびｌ＿２、前記第１、第２の磁界の磁束密度
   をＢとすると、前記ワイヤロープの振れ方向θおよび前
   記第１の導体の振れ方向の速度Ｖ＿１を、次式 θ＝ｔａｎ＾−＾１（（ｌ＿２・Ｅ＿１）／（ｌ＿１・
   Ｅ＿２））Ｖ＿１＝Ｅ＿１／（Ｂ・ｓｉｎθ） により算出し、振れ角ψが０のときの時刻Ｔ＿０からΔ
   Ｔ＿ｓ．ｎ後の時刻Ｔ＿ｎにおける上記振れ方向θおよ
   び振れ方向の速度Ｖ＿１をそれぞれθ＿ｎ、Ｖ＿１＿ｎ
   、振れ角ψが０のときの前記第１の導体の位置を基準点
   とし、この基準点からの時刻Ｔ＿ｎ＿−＿１における前
   記第１の導体の偏位置をＲ＿ｎ＿−＿１、方向をΘ＿ｎ
   ＿−＿１とすると、時刻Ｔ＿ｎにおける前記第１の導体
   の偏位置Ｒ＿ｎおよび方向Θ＿ｎを、次式 Ｒ＿ｎ＝√（Ｒ＾２＿ｎ＿−＿１＋ｒ＾２＿ｎ−２Ｒ＿
   ｎ＿−＿１・ｒ＿ｎ・ｃｏｓ｛π−（θ＿ｎ−Θ＿ｎ＿
   −＿１）｝）Θ＿ｎ＝Θ＿ｎ＿−＿１＋ｃｏｓ＾−＾１
   （（Ｒ＾２＿ｎ＋Ｒ＾２＿ｎ＿−＿１−ｒ＾２＿ｎ）／
   （２Ｒ＿ｎ＿−＿１・Ｒ＿ｎ）（ただし、ｒ＿ｎ＝Ｖ＿
   １＿ｎ・ｌ＿１） により算出し、このようにして算出したＲ＿ｎから時刻
   Ｔ＿ｎにおける振れ角ψ＿ｎを、次式、ψ＿ｎ＝ｔａｎ
   ＾−＾１（Ｒ＿ｎ／ｌ＿１）により算出する特許請求の
   範囲第（１）項記載のクレーンの振れ角検出装置。