JPH06191790A - 吊荷の振れ角度及び振れ角速度検出装置 - Google Patents

吊荷の振れ角度及び振れ角速度検出装置

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JPH06191790A
JPH06191790A JP4348927A JP34892792A JPH06191790A JP H06191790 A JPH06191790 A JP H06191790A JP 4348927 A JP4348927 A JP 4348927A JP 34892792 A JP34892792 A JP 34892792A JP H06191790 A JPH06191790 A JP H06191790A
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JP
Japan
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angular velocity
angle
swing
integrator
detecting
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Withdrawn
Application number
JP4348927A
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English (en)
Inventor
Mitsuo Yoshida
田 三 男 吉
Junichi Fujisawa
沢 淳 一 藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 吊荷の振れ角度及び角速度をリアルタイムで
高精度に検出する。 【構成】 振動ジャイロからの角速度信号から外乱ノイ
ズ等の高周波数成分を周波数フィルターにより除去して
角速度を検出し、これを積分器により積分して角度を計
測する。積分器のドリフト誤差を最小とするため、光学
センサーにより振れ角度ゼロを検出し、その検出毎に積
分器による角度信号をゼロリセットする。 【効果】 外乱ノイズ等を含まない高精度な吊荷の振れ
角度及び振れ角速度の検出をリアルタイムで行う事がで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クレーン吊荷の振れ角
度及び振れ角速度を高精度かつリアルタイムで計測する
吊荷の振れ角度及び角速度検出装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来技術】例えば鉄鋼業においては、鉄鋼中間素材で
あるビレットや棒鋼,線材コイル等の鉄鋼製品の搬送用
に多くのクレーンが使用されている。クレーンは、通
常、運転者の操作により運行されているが、最近の無人
化,省力化の要求の高まりにより自動運転化が重要とな
っている。クレーンの自動運転に対する最大の技術課題
は、最短時間で吊荷の位置決めと吊荷の振れを最小とす
る運転制御方法を確立することであり、これを実現する
最適制御を行うためには、吊荷の振れ角度及び角速度を
リアルタイムで知る必要がある。
【0003】吊荷の振れ角度は、クレーンの運行速度,
吊荷重量,及び吊り長さ等の各種データから演算して求
める方法と検出装置により実測する方法がある。該演算
により振れ角度を求める方法は、クレーンの運行速度等
の各種計測データが精度良いものでなければ演算結果も
正確な値とはならないが、通常、各データには誤差を伴
うため、精度のよい振れ角度の検出は出来ない。吊荷の
振れ角度を実測する方法としては、特開昭62−244
892号公報,特開昭62−244893号公報に開示
される検出装置がある。
【0004】これらは、吊荷用ロープに発光素子を固定
して、発光素子からの光をITVカメラで検出して振れ
角度を計測するものであるが、振れ角度の計測精度を高
くするには、ITVカメラの撮像エリアを小さくして撮
像分解能を高くする必要があり、この場合、大きな振れ
角度の計測が出来ない問題がある。又、吊荷の振れ角度
及び角速度を計測する方法としては、以下の2通りの方
法がある。1つは、特開昭60−44486号公報に開
示される方法であり、これは、吊荷の振れ角度を振れ角
度検出器で計測し、振れ角速度は振れ角度から演算によ
り求めるものであるが、演算精度及びリアルタイム性か
ら角速度の検出精度に問題がある。
【0005】もう1つは、文献 電波航法 Electroni
c Navigation Review No.33(1987)に開示
された振動ジャイロによる計測の方法であり、図4で内
容を示す。振動ジャイロ2は、基台16に一端を固定さ
れた板ばね17と、その板ばね17の他端よりのびたア
ームにより音叉18を重心位置でつり下げる構造となっ
ている。音叉18には左右の腕部に各2枚の圧電素子1
9が接着されており、音叉18の駆動および変位の検出
を行っている。これらの圧電素子19は音叉駆動回路
(図示せず)に接続されており、音叉18の振動速度が
常に一定になるように制御されている。音叉18がγ方
向に振動している状態で、入力軸まわりの角速度Ωをジ
ャイロに与えると、音叉18の速度方向と入力軸方向と
に互いに垂直な方向にコリオリの力F0 が音叉18に作
用し、偶力となる。この偶力は、音叉18を支持してい
る板ばね17にとっては曲げモーメントとして作用する
から、板ばね17はこの曲げモーメントにより変形す
る。この変形量を板ばね17に接続した圧電素子19か
ら電圧として取り出し、デモジュレータ回路により同期
整流後、直流電圧として角速度を検出する。振れ角度
は、この振動ジャイロ2で検出される。角振動ジャイロ
2は構造が簡単で安価であり、高感度な角速度の計測が
可能な特徴を有する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、微小振動も角
速度信号として検出するため吊荷の振れ角速度と微小振
動による角速度との判別が難しいこと、又、角速度の積
分器が温度等の環境条件によりドリフトするため、積分
により求めた振れ角度に誤差が発生する問題がある。図
5に吊荷の微小振動による振動ジャイロの角速度(ω)
と積分後の角度(θ)を示すが、吊荷が振れていなくと
も角度は時間とともにずれてしまう。これは、特にクレ
ーンの走行,横行開始時の吊荷に大きな加速度が加わる
時や、別のクレーンが側にきた時などに大きくなり、実
用上大きな問題である。又、積分器は図6に示す構成で
あり、この積分器を構成するコンデンサー(C)と抵抗
(R)も温度等により経時変化するため、角速度信号が
なくても角度信号が出力されてしまう問題がある。本発
明は、上記の問題を解決し、精度の良い振れ角度及び角
速度を検出する装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、クレーン吊
荷用ロープの固定側に振動ジャイロを備え、振動ジャイ
ロからの角速度信号の高周波数成分を周波数フィルター
により取り除いた信号を角速度信号とし、この角速度信
号を積分器により積分して振れ角度を求め、同時に光学
的手段で吊荷の振れ所定角度、例えば角度ゼロ(振れな
し)、を計測して、所定角度(ゼロ)が検出される毎
に、振動ジャイロと積分器により得られる角度信号を較
正(ゼロ点補正)する。
【0008】
【作用】吊荷の微小振動等による高周波数の振れ角速度
信号は周波数フィルターにより除去され、実際の吊荷の
振れ角速度である低周波数の角速度信号が精度良く検出
される。又、振れ角度は、吊荷の振れの1周期に2回,
光学的手段により所定振れ角度(例えばゼロ)が検出さ
れ、この検出タイミング毎に振動ジャイロと積分器によ
り求めた振れ角度の較正がなされるため、積分器のドリ
フトの影響のない精度の良い振れ角度の検出が可能であ
る。以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明す
る。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の振れ角度及び角速度検出装
置1の回路を示す図である。本発明装置は、振動ジャイ
ロ2,周波数フィルター3,積分器4,補正回路5及び
光学センサー6から構成される。振動ジャイロ2が検出
する吊荷の振れ角速度(ω0)には、吊荷の微小振動等
による10Hz程度の周波数のノイズ成分が含まれるた
め、周波数フィルター3により5Hz程度以上の周波数
成分が除去されたあと、角速度(ω1)として出力され
る。角速度(ω1)は、積分器4により積分されて振れ
角度(θ1)に変換されるが、積分器4にはドリフトが
あり、このままでは誤差になるため後述の方法によりこ
れを補正する。
【0010】光学センサー6は、吊荷用ロープの振れ角
度のゼロ点を光学的手段により検出するセンサーであ
り、吊荷の振れの半周期毎に振れ角度ゼロ点が検出され
る。振れ角度ゼロが計測される毎にこのタイミングで積
分器4から出力される振れ角度信号(θ1)は補正回路
5にてゼロにリセットする。この結果、積分器4での誤
差を含まない精度の良い振れ角度(θ2)の計測が可能
である。
【0011】図2は、本発明装置の振れ角度及び振れ角
速度検出装置1のクレーンへの設置状況を示す図であ
る。吊荷ビーム13は、吊荷用ロープ15の巻き上げ,
巻き下げにより上下するが、吊荷用ロープ15の一端は
クレーン横行クラブ11に設置された固定シーブ12に
固定され、吊荷ビーム13の滑車14を経由して他端が
巻き上げ用ドラム(図示せず)に接続されている。吊荷
は、吊荷ビーム13の長手方向と直交方向に振れるが、
振動ジャイロと積分器が収納された計測器7はクレーン
の吊荷用ロープ15の固定端側(吊荷用ロープ15が上
下しても動かない側)に取付けた計測器台8に設置さ
れ、吊荷の振れと同期した吊荷用ロープ15の振れが計
測される。光学センサー6はクレーン横行クラブ11に
固定した据付台9に設置され、吊荷用ロープ15の固定
端側には反射板10が設置されている。光学センサー6
は、投受光センサー(反射型)であり、センサー6から
発光された光ビームは、吊荷の振れ角度がゼロの時には
反射板10から反射されて、光学センサー6に受光さ
れ、それ以外の振れ角度では反射光は検出されず、振れ
角度ゼロのみが検出される。
【0012】図3は、本発明の振れ角度及び振れ角速度
検出装置による計測結果を示す。吊荷を一定角度で、振
れ周期を各々20秒と10秒で振らせた場合を図3の
(a)および(b)に示し、高周波数のノイズや一定方
向への変位のない精度の良い振れ角度及び角速度の計測
が出来ている。
【0013】
【発明の効果】以上のように、本発明装置によれば、ク
レーンの吊荷の振れ角度及び角速度を精度良く計測出来
るため、クレーン運転自動化のための制御信号として有
効に利用出来、産業上極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明装置の回路構成の概要を示すブロック
図である。
【図2】 クレ−ンの巻上げ機構の概要を示す斜視図で
あり、本発明装置のクレーンへの設置状況を示す。
【図3】 本発明装置による振れ角度及び角速度の計測
結果を示すグラフであり、横軸は時間を示す。
【図4】 従来の振動ジャイロによる角速度計測装置の
機構外観を示す斜視図である。
【図5】 図4に示す従来の振動ジャイロによる角速度
計測で表われる現像を示すグラフであり、横軸は時間を
示す。
【図6】 従来、振動ジャイロと共に用いられる積分器
の構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
1:振れ角度及び角速度検出装置 2:振動
ジャイロ 3:周波数フィルター 4:積分
器 5:補正回路 6:光学
センサー 7:計測器 8:計測
器台 9:据付台 10:反射
板 11:クレーン横行クラブ 12:固
定シーブ 13:吊荷ビーム 14:滑
車 15:吊荷用ロープ 16:基
台 17:板ばね 18:音
叉 19:圧電素子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クレーン吊荷用ロープの振れ角速度を検出
    する振動ジャイロと、前記検出された角速度信号から高
    周波数成分を取り除く周波数フィルターと、該周波数フ
    ィルター後の信号を積分して前記ロープの振れ角度を求
    める積分器と、ロープの振れ角度を検出する光学的検出
    手段と、該光学的検出手段の所定角度の検出により前記
    積分器からの信号を較正する補正手段とを具備したこと
    を特徴とする吊荷の振れ角度と振れ角速度の検出装置。
  2. 【請求項2】光学的検出手段は、ロ−プの振れ角度が実
    質上零を検出するものである、請求項1記載の検出装
    置。
JP4348927A 1992-12-28 1992-12-28 吊荷の振れ角度及び振れ角速度検出装置 Withdrawn JPH06191790A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100515470B1 (ko) * 2004-01-30 2005-09-20 학교법인 인하학원 진자운동을 이용한 관성측정장치의 오차보정장치
KR100791081B1 (ko) * 2006-11-16 2008-01-03 부산대학교 산학협력단 자이로 센서와 기울기 센서를 이용한 운반수단 제어 시스템
JP2008241706A (ja) * 2007-03-15 2008-10-09 Northrop Grumman Guidance & Electronics Co Inc デュアル共振子を有するii型コリオリ振動ジャイロにおけるスケール・ファクタの自己較正方法
WO2016194524A1 (ja) * 2015-05-29 2016-12-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 慣性センサ

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