JPH08143273A - クレーンの振れ角検出方法およびクレーン用振れ角センサ - Google Patents
クレーンの振れ角検出方法およびクレーン用振れ角センサInfo
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- JPH08143273A JPH08143273A JP31406994A JP31406994A JPH08143273A JP H08143273 A JPH08143273 A JP H08143273A JP 31406994 A JP31406994 A JP 31406994A JP 31406994 A JP31406994 A JP 31406994A JP H08143273 A JPH08143273 A JP H08143273A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 クレーンの振れ角検出方法およびクレーン用
振れ角センサに関し、特に、レートジャイロからの角速
度信号を用いて振れ角を検出する。 【構成】 フック部５に少なくとも２軸のレートジャイ
ロ１０を設け、このレートジャイロ１０から得た角速度
信号１０ａを用いて座標変換を行ない、フック部５の振
れ角θを検出する。
振れ角センサに関し、特に、レートジャイロからの角速
度信号を用いて振れ角を検出する。 【構成】 フック部５に少なくとも２軸のレートジャイ
ロ１０を設け、このレートジャイロ１０から得た角速度
信号１０ａを用いて座標変換を行ない、フック部５の振
れ角θを検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、クレーンの振れ角検
出方法およびクレーン用振れ角センサに関し、特に、レ
ートジャイロ（光ファイバージャイロ等）からの角速度
信号および加速度計からの加速度信号を用いて振れ角を
検出するための新規な改良に関するものである。
出方法およびクレーン用振れ角センサに関し、特に、レ
ートジャイロ（光ファイバージャイロ等）からの角速度
信号および加速度計からの加速度信号を用いて振れ角を
検出するための新規な改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のクレーン
の振れ角検出方法としては、一般に、第１の方法として
フック部に２軸の傾斜計を取付け、フック部の振れを検
出していた。また、他の第２の方法としては、横行およ
び走行の移動速度および加速度を制御して振れ止めを行
っていた。また、他の第３の方法としては、フック部の
荷振れをメカ式のバーチカルジャイロで検出し、横行お
よび走行の駆動を行うモータの加・減速制御によって振
れ止めを行っていた。
の振れ角検出方法としては、一般に、第１の方法として
フック部に２軸の傾斜計を取付け、フック部の振れを検
出していた。また、他の第２の方法としては、横行およ
び走行の移動速度および加速度を制御して振れ止めを行
っていた。また、他の第３の方法としては、フック部の
荷振れをメカ式のバーチカルジャイロで検出し、横行お
よび走行の駆動を行うモータの加・減速制御によって振
れ止めを行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の検出方法は、以
上のように構成されていたため、次のような課題が存在
していた。即ち、第１の方法の場合、クレーンの加減速
時には、フック部の振れ角のみではなく、クレーン加減
速をも検出してしまい、フック部の振れ角の正確な計測
が困難であった。また、フック部を吊り下げているワイ
ヤに捩りが発生した場合、傾斜計はフック部に取り付け
られているため、走行方向または横行方向基準でもっ
て、フック部がどの程度振れているかを検出することが
困難となっていた。
上のように構成されていたため、次のような課題が存在
していた。即ち、第１の方法の場合、クレーンの加減速
時には、フック部の振れ角のみではなく、クレーン加減
速をも検出してしまい、フック部の振れ角の正確な計測
が困難であった。また、フック部を吊り下げているワイ
ヤに捩りが発生した場合、傾斜計はフック部に取り付け
られているため、走行方向または横行方向基準でもっ
て、フック部がどの程度振れているかを検出することが
困難となっていた。
【０００４】また、第２の方法の場合、横行および走行
の加・減速制御だけでは、荷の大きさおよびアーム系の
長さに応じて変動する外乱モーメント（風等）が誤差と
なっていた。
の加・減速制御だけでは、荷の大きさおよびアーム系の
長さに応じて変動する外乱モーメント（風等）が誤差と
なっていた。
【０００５】また、第３の方法の場合、荷の振れ角を検
知できるので、改善はなされているが、荷が回転すると
座標基準を失って、横行および走行のモータ制御に誤差
が生じていた。
知できるので、改善はなされているが、荷が回転すると
座標基準を失って、横行および走行のモータ制御に誤差
が生じていた。
【０００６】この発明は、以上のような課題を解決する
ためになされたもので、特に、レートジャイロからの角
速度信号および加速度計からの加速度信号を用いて、振
れ角を検出すると共に、座標基準を失うことのないよう
にしたクレーンの振れ角検出方法およびクレーン用振れ
角センサを提供することを目的とする。
ためになされたもので、特に、レートジャイロからの角
速度信号および加速度計からの加速度信号を用いて、振
れ角を検出すると共に、座標基準を失うことのないよう
にしたクレーンの振れ角検出方法およびクレーン用振れ
角センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のこの発明
のクレーンの振れ角検出方法は、クレーン（１）に吊下
げられたフック部（５）に少なくとも２軸のレートジャ
イロ（１０）を設け、前記レートジャイロ（１０）から
得られた角速度信号（１０ａ）を用いて座標変換を行な
い、前記クレーン（１）の建屋の座標系と比較すること
により、前記フック部（５）の振れ角（θ）を検出する
ことに特徴を有するものである。
のクレーンの振れ角検出方法は、クレーン（１）に吊下
げられたフック部（５）に少なくとも２軸のレートジャ
イロ（１０）を設け、前記レートジャイロ（１０）から
得られた角速度信号（１０ａ）を用いて座標変換を行な
い、前記クレーン（１）の建屋の座標系と比較すること
により、前記フック部（５）の振れ角（θ）を検出する
ことに特徴を有するものである。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のク
レーンの振れ角検出方法において、前記レートジャイロ
（１０）は３軸とし、前記３軸に設けられた加速度計
（１１）を有し、前記各レートジャイロ（１０）のオフ
セット分を前記各加速度計（１１）からの加速度信号
（１１ａ）に基づいて除去することに特徴を有するもの
である。
レーンの振れ角検出方法において、前記レートジャイロ
（１０）は３軸とし、前記３軸に設けられた加速度計
（１１）を有し、前記各レートジャイロ（１０）のオフ
セット分を前記各加速度計（１１）からの加速度信号
（１１ａ）に基づいて除去することに特徴を有するもの
である。
【０００９】請求項３記載のこの発明のクレーン用振れ
角センサは、クレーン（１）に吊下げられたフック部
（５）に設けられた少なくとも２軸のセンサを用いて、
前記フック部（５）の振れ角（θ）を検出するようにし
たクレーン用振れ角センサにおいて、前記センサとして
レートジャイロ（１０）を用いたことに特徴を有するも
のである。
角センサは、クレーン（１）に吊下げられたフック部
（５）に設けられた少なくとも２軸のセンサを用いて、
前記フック部（５）の振れ角（θ）を検出するようにし
たクレーン用振れ角センサにおいて、前記センサとして
レートジャイロ（１０）を用いたことに特徴を有するも
のである。
【００１０】請求項４記載の発明は、請求項３記載のク
レーン用振れ角センサにおいて、前記レートジャイロ
（１０）を３軸構成とし、前記フック部（５）に設けら
れた３軸構成の加速度計（１１）を有することに特徴を
有するものである。
レーン用振れ角センサにおいて、前記レートジャイロ
（１０）を３軸構成とし、前記フック部（５）に設けら
れた３軸構成の加速度計（１１）を有することに特徴を
有するものである。
【００１１】
【作用】本発明によるクレーンの振れ角検出方法および
クレーン用振れ角センサにおいては、クレーンに吊り下
げられたフック部に少なくとも２軸のレートジャイロを
設け、この各レートジャイロから得られた各速度信号を
用いて座標変換を行ない、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ことがで
きる。また、２軸を３軸構成とし、３軸の加速度センサ
を用いた場合には、振れ角の検出精度を向上させること
ができる。
クレーン用振れ角センサにおいては、クレーンに吊り下
げられたフック部に少なくとも２軸のレートジャイロを
設け、この各レートジャイロから得られた各速度信号を
用いて座標変換を行ない、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ことがで
きる。また、２軸を３軸構成とし、３軸の加速度センサ
を用いた場合には、振れ角の検出精度を向上させること
ができる。
【００１２】
【実施例】以下、図面と共に本発明によるクレーンの振
れ角検出方法およびクレーン用振れ角センサの好適な実
施例について詳細に説明する。
れ角検出方法およびクレーン用振れ角センサの好適な実
施例について詳細に説明する。
【００１３】図１において、符号１で示されるものは建
屋（図示せず）の中に収容され、走行軸Ｘと横行軸Ｙを
有し、走行モータ２と横行モータ３とを有するクレーン
であり、この横行モータ３にワイヤ４を介して吊下げら
れたフック部５には、クレーン用振れ角センサ６が設け
られている。このフック部５のフック片５ａには荷７が
係止して吊り下げられている。
屋（図示せず）の中に収容され、走行軸Ｘと横行軸Ｙを
有し、走行モータ２と横行モータ３とを有するクレーン
であり、この横行モータ３にワイヤ４を介して吊下げら
れたフック部５には、クレーン用振れ角センサ６が設け
られている。このフック部５のフック片５ａには荷７が
係止して吊り下げられている。
【００１４】前記クレーン用振れ角センサ６は、図２で
示されるように、２軸または３軸のレートジャイロ（光
ファイバージャイロ、ガスレートセンサ等）１０および
２軸または３軸の加速度計１１（但し、この加速度計１
１は用いない場合もある）よりなり、前述のレートジャ
イロ１０からの角速度信号１０ａはクオータニオンアッ
プ・デート１２に変換されて方向余弦マトリックス１３
に変換され、且つ、この方向余弦マトリックス１３は加
速度座標変換部１４および演算部１５に入力されてい
る。
示されるように、２軸または３軸のレートジャイロ（光
ファイバージャイロ、ガスレートセンサ等）１０および
２軸または３軸の加速度計１１（但し、この加速度計１
１は用いない場合もある）よりなり、前述のレートジャ
イロ１０からの角速度信号１０ａはクオータニオンアッ
プ・デート１２に変換されて方向余弦マトリックス１３
に変換され、且つ、この方向余弦マトリックス１３は加
速度座標変換部１４および演算部１５に入力されてい
る。
【００１５】前記演算部１５は、座標変換１５ａ、トル
キング計算１５ｂ、および、地球モラール計算１５ｃの
３つの機能を主として有し、この方向余弦マトリックス
１３を基にこの演算部１５により座標変換１５ａを介し
て振れ角θおよび角速度ωが出力されるように構成され
ている。
キング計算１５ｂ、および、地球モラール計算１５ｃの
３つの機能を主として有し、この方向余弦マトリックス
１３を基にこの演算部１５により座標変換１５ａを介し
て振れ角θおよび角速度ωが出力されるように構成され
ている。
【００１６】次に、動作について述べる。まず、図１に
おける走行軸Ｘ、横行軸Ｙおよび鉛直軸Ｚを基準座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とし、この基準座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、
前記クレーン１の建屋の座標と同一である。ここで、横
行軸Ｙから吊下げられたフック部５に直交３軸座標（ｘ
b ，ｙb ，ｚb ）を設定する。この各座標軸に一致する
ようにレートジャイロ１０および加速度計１１を取り付
ける。
おける走行軸Ｘ、横行軸Ｙおよび鉛直軸Ｚを基準座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とし、この基準座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、
前記クレーン１の建屋の座標と同一である。ここで、横
行軸Ｙから吊下げられたフック部５に直交３軸座標（ｘ
b ，ｙb ，ｚb ）を設定する。この各座標軸に一致する
ようにレートジャイロ１０および加速度計１１を取り付
ける。
【００１７】前記クレーン１の横行および走行が始まる
と、図３で示すように、フック部５が加速度等を受けて
振れるが、この値を振れ角θとしている。本発明では、
この振れ角θをＸ軸およびＹ軸成分θX 、θY に分け、
且つ、その角速度θX ドット、θY ドットを検出するこ
とができる。また、前述のθX 、θY 、θX ドット、θ
Y ドットは、フック部５が図３で示すｚb 軸に回転して
も影響を受けないように前記演算部１５で演算処理され
る。
と、図３で示すように、フック部５が加速度等を受けて
振れるが、この値を振れ角θとしている。本発明では、
この振れ角θをＸ軸およびＹ軸成分θX 、θY に分け、
且つ、その角速度θX ドット、θY ドットを検出するこ
とができる。また、前述のθX 、θY 、θX ドット、θ
Y ドットは、フック部５が図３で示すｚb 軸に回転して
も影響を受けないように前記演算部１５で演算処理され
る。
【００１８】次に、前述の演算部１５の演算手順を図２
と共に説明する。まず、加速度計１１の単位時間毎の積
分値（ΔＶx ，ΔＶy ，ΔＶz ）およびレートジャイロ
１０の単位時間毎の積分値（Δθxb，Δθyb，Δθzb）
を用い、フック部５の座標（ｘb ，ｙb ，ｚb ）と前記
基準座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）間の方向余弦マトリックス１３
を求める。この方向余弦マトリックス１３を用いて振れ
角θの振れ角成分θx 、θY を次の数式〔数１〕により
求める。
と共に説明する。まず、加速度計１１の単位時間毎の積
分値（ΔＶx ，ΔＶy ，ΔＶz ）およびレートジャイロ
１０の単位時間毎の積分値（Δθxb，Δθyb，Δθzb）
を用い、フック部５の座標（ｘb ，ｙb ，ｚb ）と前記
基準座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）間の方向余弦マトリックス１３
を求める。この方向余弦マトリックス１３を用いて振れ
角θの振れ角成分θx 、θY を次の数式〔数１〕により
求める。
【００１９】
【数１】
【００２０】上記（５）式は、図１中のクオータニオン
アップ・デートである。また、演算部１５からのトルキ
ング１５ａは、方向余弦マトリックス１３のＢマトリッ
クスによって定められる。また、前述の加速度計１１と
しては、フォースバランス型、半導体型および傾斜計を
用いることができる。
アップ・デートである。また、演算部１５からのトルキ
ング１５ａは、方向余弦マトリックス１３のＢマトリッ
クスによって定められる。また、前述の加速度計１１と
しては、フォースバランス型、半導体型および傾斜計を
用いることができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によるクレーンの振れ角検出方法
およびクレーン用振れ角センサは、以上のように構成さ
れているため、次のような効果を得ることができる。 振れ角センサとして、レートジャイロを用い角速度
信号を用いて座標変換を行っているため、加減速の影響
を受けることなく高精度の振れ角を検出することがで
き、安定したフック部の位置制御を行うことができる。 また、センサ部は検出範囲および分解能等を用途に
応じて自在に選ぶことができる。 また、演算制御であるため、自在な制御を行うこと
ができる。 また、ガスレート、光ファイバージャイロを用いた
場合には、異常時の検出が容易であると共に、耐環境性
にも優れた特性を得ることができる。
およびクレーン用振れ角センサは、以上のように構成さ
れているため、次のような効果を得ることができる。 振れ角センサとして、レートジャイロを用い角速度
信号を用いて座標変換を行っているため、加減速の影響
を受けることなく高精度の振れ角を検出することがで
き、安定したフック部の位置制御を行うことができる。 また、センサ部は検出範囲および分解能等を用途に
応じて自在に選ぶことができる。 また、演算制御であるため、自在な制御を行うこと
ができる。 また、ガスレート、光ファイバージャイロを用いた
場合には、異常時の検出が容易であると共に、耐環境性
にも優れた特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例に係るクレーンの構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】この発明の実施例に係るブロック図である。
【図３】この発明の実施例に係る座標を示す斜視図であ
る。
る。
１：クレーン ２：走行モータ ３：横行モータ ４：ワイヤ ５：フック部 ５ａ：フック片 ６：クレーン用振れ角センサ ７：荷 １０：レートジャイロ １０ａ：角速度信号 １１：加速度計 １２：クオータニオンアップ・デート １３：方向余弦マトリックス １４：加速度座標変換部 １５：演算部 １５ａ：座標変換、トルキング １５ｂ：トルキング計算 １５ｃ：地球モラール計算 θ：振れ角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 収 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 阿部 康一 神奈川県横浜市鶴見区小野町１ 鋼管電設 工業株式会社内 (72)発明者 牧田 弘美 神奈川県横浜市鶴見区小野町１ 鋼管電設 工業株式会社内 (72)発明者 塩沢 公男 長野県飯田市大休1879 多摩川精機株式会 社内
Claims (4)
- 【請求項１】 クレーン（１）に吊下げられたフック部
（５）に少なくとも２軸のレートジャイロ（１０）を設
け、前記レートジャイロ（１０）から得られた角速度信
号（１０ａ）を用いて座標変換を行ない、前記クレーン
（１）の建屋の座標系と比較することにより、前記フッ
ク部（５）の振れ角（θ）を検出することを特徴とする
クレーンの振れ角検出方法。 - 【請求項２】 前記レートジャイロ（１０）は３軸と
し、前記３軸に設けられた加速度計（１１）を有し、前
記各レートジャイロ（１０）のオフセット分を前記各加
速度計（１１）からの加速度信号（１１ａ）に基づいて
除去することを特徴とする請求項１記載のクレーンの振
れ角検出方法。 - 【請求項３】 クレーン（１）に吊下げられたフック部
（５）に設けられた少なくとも２軸のセンサを用いて、
前記フック部（５）の振れ角（θ）を検出するようにし
たクレーン用振れ角センサにおいて、前記センサとして
レートジャイロ（１０）を用いたことを特徴とするクレ
ーン用振れ角センサ。 - 【請求項４】 前記レートジャイロ（１０）を３軸構成
とし、前記フック部（５）に設けられた３軸構成の加速
度計（１１）を有することを特徴とする請求項３記載の
クレーン用振れ角センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31406994A JPH08143273A (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | クレーンの振れ角検出方法およびクレーン用振れ角センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31406994A JPH08143273A (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | クレーンの振れ角検出方法およびクレーン用振れ角センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08143273A true JPH08143273A (ja) | 1996-06-04 |
Family
ID=18048859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31406994A Pending JPH08143273A (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | クレーンの振れ角検出方法およびクレーン用振れ角センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08143273A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7648036B2 (en) * | 2003-11-14 | 2010-01-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Systems and methods for sway control |
| JP2015147629A (ja) * | 2014-02-05 | 2015-08-20 | Ｉｈｉ運搬機械株式会社 | クレーン吊荷の振れ角検出装置 |
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| CN108217460A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-29 | 湖南科技大学 | 一种起重机负载空间摆角实时检测系统及方法 |
| WO2020001991A1 (de) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | Liebherr-Components Biberach Gmbh | Kran und verfahren zum steuern eines solchen krans |
| CN113865539A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-12-31 | 李志伟 | 一种用于机构偏角及转动副间隙免拆测量的测量方法 |
-
1994
- 1994-11-22 JP JP31406994A patent/JPH08143273A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP4501839A3 (de) * | 2018-06-26 | 2025-04-30 | Liebherr-Werk Biberach GmbH | Kran und verfahren zum steuern eines solchen krans |
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| CN113865539B (zh) * | 2021-10-11 | 2024-03-19 | 李志伟 | 一种用于机构偏角及转动副间隙免拆测量的测量方法 |
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