(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上空からターゲットへケーブルを降下またはターゲットに降下したケーブルを吊り上げ、人や物資を搬送するケーブル巻き取り装置のフレームの下部に固設されたプーリを取り付けるための取付金具と、前記取付金具の所定の位置を支軸として回転自在取り付けられ前記ケーブルを搬送するための前記プーリと、前記ケーブルを垂直方向に誘導するためのアームと、前記アームの先端に配設され前記ケーブルの変位角度を検出するための複数の磁気センサとから構成するケーブル巻き取り装置の吊下げケーブルの変位角度検出方式において、複数の前記磁気センサ個々に対応して設けられ前記磁気センサ個々の検出信号を入力し、前記磁気センサの検出特性のバラツキを補正する前置増幅回路と、前記前置増幅回路個々に対応し設けられ前記前置増幅回路出力を入力し前記磁気センサ個々の検出信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路個々に対応して設けられ前記増幅回路出力を入力し前記磁気センサ個々の検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路の変換出力を入力し前記ケーブルの変位角度を演算する演算回路とを有することを特徴とする吊下げケーブルの変位角度検出方式。
【請求項２】
前記演算回路は、複数の前記磁気センサ個々の検出距離対検出出力信号特性を予め測定し前記磁気センサ個々に対応して記憶しておくメモリを備え、前記検出距離対検出出力信号特性を基に前記Ａ／Ｄ変換回路から入力される前記磁気センサの検出信号に対応する距離を検出し前記ケーブルの移動位置を特定する位置検出手段と、前記プーリからの前記ケーブルの吊下がり起点から複数の前記磁気センサまでの距離と前記位置検出手段が検出した前記ケーブルの移動距離と前記メモリに記憶されている前記検出距離対検出出力信号特性とから前記ケーブルの移動位置に対する変位角度を演算する角度検出手段とを有することを特徴とする請求項１記載の吊下げケーブルの変位角度検出方式。
【請求項３】
上空からターゲットへケーブルを降下またはターゲットに降下したケーブルを吊り上げ、人や物資を搬送するケーブル巻き取り装置のフレームの下部に固設されたプーリを取り付けるための取付金具と、前記取付金具の所定の位置を支軸として回転自在取り付けられ前記ケーブルを搬送するための前記プーリと、前記ケーブルを垂直方向に誘導するためのアームと、前記アームの先端に配設され前記ケーブルの変位角度を検出するための複数の磁気センサとから構成するケーブル巻き取り装置の吊下げケーブルの変位角度検出方式において、複数の前記磁気センサ個々の検出距離対検出出力信号特性を予め測定し前記磁気センサ個々に対応して記憶しておくメモリを備え、前記検出距離対検出出力信号特性を基に前記Ａ／Ｄ変換回路から入力される前記磁気センサの検出信号に対応する距離を検出し前記ケーブルの移動位置を特定する位置検出手段と、前記プーリからの前記ケーブルの吊下がり起点から複数の前記磁気センサまでの距離と前記位置検出手段が検出した前記ケーブルの移動距離と前記メモリに記憶されている前記検出距離対検出出力信号特性とから前記ケーブルの移動位置に対する変位角度を演算する角度検出手段により前記ケーブルの変位角度を算出する演算回路を有することを特徴とする吊下げケーブルの変位角度検出方式。
【請求項４】
前記ケーブルは表面全域にわたり磁気塗料が塗布されていることを特徴とする請求項１乃至３記載の吊下げケーブルの変位角度検出方式。
【請求項５】
前記磁気センサは前記ケーブルの垂直方向の中心から水平方向に所定の距離はなれた外周上に複数列状に配設することを特徴とする請求項１乃至３記載の吊下げケーブルの変位角度検出方式。
【請求項６】
前記ケーブルは表面全域にわたり磁気塗料が塗布され、前記磁気センサは前記ケーブルの垂直方向の中心から水平方向に所定の距離はなれた外周上に複数、列状に配設することを特徴とする請求項１乃至３記載の吊下げケーブルの変位角度検出方式。
【請求項７】
請求項１乃至６記載の変位角度検出方式を備えたケーブル巻き取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウインチ等の巻取り装置に関し、特に吊下げたケーブルの振れを検出し変位角度を検出する吊下げケーブルの変位角度検出方式とケーブル巻き取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリコプターによる山や海の遭難者の救出や目的地への物資等の投下、あるいはクレーン等による建築材料の搬送等を行う場合、ウインチ等を使用してワイヤロープを上空から吊り下げて先端を目的地へ誘導するが、ヘリコプタやクレーンを運転しながらワイヤロープを降下するため、ヘリコプタやクレーン自身の移動や気象条件によりワイヤロープが揺れ、更にワイヤロープの送り出し調整も加りターゲットへの降下操作が困難である。
【０００３】
また、ワイヤロープの昇降はアームの先端に設けたローラにより誘導する方法が一般的であるが、ワイヤロープが揺れて垂直に降下しないとローラに必要以上の圧力が加わり、ワイヤロープが磨耗や損傷する危険性がある。
【０００４】
従来、ウインチ等のケーブルの振れを検出する角度検出方式として図６に示す方式がある。図６に示すように、ケーブル１、プーリ２、プーリ２を固定するためのフレ−ム３、ケーブル１に接触するローラ７が先端に取り付けられケーブル１の動きに追従して動くアーム５、アーム５の変位を検出する角度センサ８から構成し、角度センサ８がアーム５の振れを検出することによりケーブル１の振れ角を検出する方式である（第１の従来技術）。
【０００５】
上記第１の従来技術は、アーム先端のローラがケーブルと接触しているため、アームがケーブルに追従して動かない場合、接触点であるローラ位置においてケーブルが屈曲し、検出したケーブル角度に誤差を生じる。
【０００６】
また、天井クレーンのトロリ（横行体）を巻上げドラム２１を駆動することによりワイヤロープ２２の下端に設けられたフックブロック等の吊具２３を昇降させ吊荷を吊上げ、横行モータの駆動によりガーダ（走行体）に沿って横行し、ガーダは走行モータを駆動することによりトロリと共に走行レールに沿って走行し、ワイヤロープによって吊荷を吊下げたトロリがガーダ上を横行する際、吊具が左右に振れる角度を検出するクレーンの吊具振れ角検出装置が、例えば特公平５−５７５２６号公報に開示されている（第２の従来技術）。
【０００７】
上記第２の従来技術は、図７に示すように、ワイヤロープ２２の下端に設けられた吊具２３の軸にハンガープレート２４を吊具２３の外側面に軸支し、ハンガープレート２４をシーブブラケットで吊具２３の上方に固定し、シーブブラケットに吊具側シーブ２５を軸支する。吊具側シーブ２５は吊具２３の中心上方に位置するよう取り付けられ、検出ロープ２０の移動で回転すると共に吊具２３のねじれに対しても自由度を有している。
【０００８】
トロリの上面に取付金具２８を固設し、取付金具２８に２方向に回転可能なジンバルを備え、且つ下方にカウンタウエイト、下端に検出ロープ２０を接続する接続具を備えるセンサベース２９を垂直方向に支持する。
【０００９】
センサベース２９の上面にクレーンの横行、走行方向のそれぞれ傾斜角度を検知する２組のトルクバランス型傾斜計３１を配備し、取付金具２８の上面にクレーンの横行、走行方向それぞれの加速度を検知する２組の加速度計３２を配備する。
【００１０】
トロリのセンサベース２９を取り付ける取付金具２８の下方のトロリフレームに取付金具を固設し、取付金具に検出ロープ２０をガイドするガイドシーブ２６を取付け、更に検出ロープ２０の巻き取りと検出ロープ２０への適度な緊張力を与えるための検出ロープ巻取りリール２７を設ける。
【００１１】
この検出ロープ巻取リール２７は巻き取りまたは緊張力を与えるためにスプリングまたはモータを設ける。検出ロープ２０の一端はセンサベース２９の先端に接続し、吊具側シーブ２５、ガイドシーブ２６を介して一端を検出ロープ巻取りリール２７に接続される。トルクバランス型傾斜計３０および加速度計３１の各出力を整合加算演算し、振れ角を検出する整合加算検算回路３２はトロリまたはガーダ上に配置したクレーン制御装置に収納または単独で設置して構成する。
このように第２の従来技術は、トロリおよびガーダが走行し吊具２３に振れが発生し、吊具側シーブ２５が振れ、検出ロープ２０がトロリの横行方向に振れる振れ角度を検出する２組のトルクバランス型傾斜計３０と、吊具２３の振れによりトロリおよびガーダに加えられる加速度を検出する２組の加速度計３１が必要となり、また構成部品の数を多く且つ複雑である。
【００１２】
また、ケーブルに塗布した磁気塗料を磁気センサで検出するものとしては、海中の音波を検出する音響信号検出部（水中部）と、水中部からの音響情報をＶＨＦに変調して伝送する浮上部とを有し、浮上部から信号ケーブルにより水中部を吊り下げ、信号ケーブルに所定間隔に塗布された磁性塗料を磁気センサで検出し信号ケーブルの長さを調整しながら水中部の沈下位置を決定する可変吊下ソノブイが、例えば特開昭６１−７５２７８号公報に開示されている（第３の従来技術）。
【００１３】
上記第３の従来技術は、吊下ケーブルの外装に所定の間隔で磁性材料を塗布し磁化させておき、吊下ケーブルがケーブルドラムから繰り出されるとき、磁気センサによりその磁気を検出してその検出数をカウントし、所定のカウント値に達したときストッパーを作動させ吊下げケーブルの繰り出しを停止しすることにより、吊下深度を自由に設定可能とするものである。
【００１４】
このように第３の従来技術は、海上の浮上部からケーブルにより水中部を吊り下げる際、ケーブルに所定間隔で塗布されている磁気材料を磁気センサで検出、カウントすることによりケーブル長を調整するので、ケーブル長の調整は容易であるが、ケーブルの垂直方向の吊下角度を検出し調整することができない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の従来技術は、アーム先端のローラーがケーブルと接触しているため、アームがケーブルに追従して動かない場合、接触点であるローラ位置においてケーブルが屈曲し、検出したケーブル角度に誤差を生じる。
【００１６】
上記第２の従来技術は、トロリおよびガーダが走行し吊具２３に振れが発生し、吊具側シーブ２５が振れ、検出ロープ２０がトロリの横行方向に振れる振れ角度を検出する２組のトルクバランス型傾斜計３０と、吊具２３の振れによりトロリおよびガーダに加えられる加速度を検出する２組の加速度計３１が必要となり、また構成部品の数を多く且つ複雑である。
【００１７】
上記第３の従来技術は、海上の浮上部からケーブルにより水中部を吊り下げる際、ケーブルに所定間隔で塗布されている磁気材料を磁気センサで検出、カウントすることによりケーブル長を調整するので、ケーブル長の調整は容易であるが、ケーブルの垂直方向の吊下角度を検出し調整することができない。
【００１８】
本発明の目的は、上空から吊下げられるケーブルの変位角度を非接触にて直接検出することにより、検出誤差を生じなくすると共に、摩耗等による耐久性の劣化を抑えることでる角度検出方式とケーブル巻き取り装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の吊下げケーブルの変位角度検出方式は、上空からターゲットへケーブルを降下またはターゲットに降下したケーブルを吊り上げ、人や物資を搬送するケーブル巻き取り装置のフレームの下部に固設されたプーリを取り付けるための取付金具と、前記取付金具の所定の位置を支軸として回転自在取り付けられ前記ケーブルを搬送するための前記プーリと、前記ケーブルを垂直方向に誘導するためのアームと、前記アームの先端に配設され前記ケーブルの変位角度を検出するための複数の磁気センサとから構成するケーブル巻き取り装置の吊下げケーブルの変位角度検出方式において、複数の前記磁気センサ個々に対応して設けられ前記磁気センサ個々の検出信号を入力し、前記磁気センサの検出特性のバラツキを補正する前置増幅回路と、前記前置増幅回路個々に対応し設けられ前記前置増幅回路出力を入力し前記磁気センサ個々の検出信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路個々に対応して設けられ前記増幅回路出力を入力し前記磁気センサ個々の検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路の変換出力を入力し前記ケーブルの変位角度を演算する演算回路とを有することを特徴とする。
【００２０】
また、前記演算回路は、複数の前記磁気センサ個々の検出距離対検出出力信号特性を予め測定し前記磁気センサ個々に対応して記憶しておくメモリを備え、前記検出距離対検出出力信号特性を基に前記Ａ／Ｄ変換回路から入力される前記磁気センサの検出信号に対応する距離を検出し前記ケーブルの移動位置を特定する位置検出手段と、前記プーリからの前記ケーブルの吊下がり起点から複数の前記磁気センサまでの距離と前記位置検出手段が検出した前記ケーブルの移動距離と前記メモリに記憶されている前記検出距離対検出出力信号特性とから前記ケーブルの移動位置に対する変位角度を演算する角度検出手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
また、上空からターゲットへケーブルを降下またはターゲットに降下したケーブルを吊り上げ、人や物資を搬送するケーブル巻き取り装置のフレームの下部に固設されたプーリを取り付けるための取付金具と、前記取付金具の所定の位置を支軸として回転自在取り付けられ前記ケーブルを搬送するための前記プーリと、前記ケーブルを垂直方向に誘導するためのアームと、前記アームの先端に配設され前記ケーブルの変位角度を検出するための複数の磁気センサとから構成するケーブル巻き取り装置の吊下げケーブルの変位角度検出方式において、複数の前記磁気センサ個々の検出距離対検出出力信号特性を予め測定し前記磁気センサ個々に対応して記憶しておくメモリを備え、前記検出距離対検出出力信号特性を基に前記Ａ／Ｄ変換回路から入力される前記磁気センサの検出信号に対応する距離を検出し前記ケーブルの移動位置を特定する位置検出手段と、前記プーリからの前記ケーブルの吊下がり起点から複数の前記磁気センサまでの距離と前記位置検出手段が検出した前記ケーブルの移動距離と前記メモリに記憶されている前記検出距離対検出出力信号特性とから前記ケーブルの移動位置に対する変位角度を演算する角度検出手段により前記ケーブルの変位角度を算出する演算回路を有することを特徴とする。
【００２２】
前記ケーブルは表面全域にわたり磁気塗料が塗布されていることを特徴とする。
【００２３】
前記磁気センサは前記ケーブルの垂直方向の中心から水平方向に所定の距離はなれた外周上に複数列状に配設することを特徴とする。
【００２４】
前記ケーブルは表面全域にわたり磁気塗料が塗布され、前記磁気センサは前記ケーブルの垂直方向の中心から水平方向に所定の距離はなれた外周上に複数、列状に配設することを特徴とする。
【００２５】
本発明のケーブル巻き取り装置は、請求項１乃至６記載の変位角度検出方式を備えている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の主要構成を示す構造図、図２は本発明の動作原理を示す図、図３は本発明のケーブル移動位置の計測方法を示す図、図４は本発明のケーブル変位角度の算出方法を示す図、図５は本発明の主要回路構成を示すブロック図である。
【００２９】
本発明は図１に示すように、ケーブル巻取装置のフレーム３の下部に固設されプーリ２を取り付けるための取付金具６と、取付金具６の所定の位置を支軸として回転自在に取り付けられケーブル１を搬送するためのプーリ２と、ケーブル１を垂直方向に誘導するためのアーム５と、アームの先端に取り付けられた磁気センサ４とから構成されている。
【００３０】
磁気センサ４は、図２に示すように垂直に吊り下げられたケーブルに対する水平方向に、ケーブルの中心から所定の距離離れた外周上に複数、列状に配設されている。
【００３１】
ケーブル１には、全域に磁気塗料は塗布されており、磁気センサ４によりケーブルの変位角度を検出する。
【００３２】
次にケーブルの振れによる変位角度の計測原理について図２を参照して説明する。図２（Ａ）は垂直状態に吊り下げられたケーブル１が揺れて前方方向（矢印Ｃの方向）に傾斜した状態を示している。
【００３３】
磁気センサ４は図２（Ｂ）に示すように、垂直状態に吊り下げられたケーブル１に対し、水平方向にケーブル１の中心から距離Ｒ離れた位置に複数の複数の磁気センサが列状に配設されており、各センサの検出信号を基にケーブル１の位置Ｌ１を計測し、ケーブル位置Ｌ１と、プーリ２から磁気センサまでの距離Ｌ２とからケーブルの変位角度を検出することができる。
【００３４】
次に図３を参照してケーブルの垂直状態に対する変位角度の計測について説明する。
【００３５】
図３は図２（Ｂ）における磁気センサが７個配設された場合を示している。ケーブル１の垂直状態における中心位置Ｐから距離Ｒ離れた位置に磁気センサ４−１、４−２、４−３……４−７が配設されている。各磁気センサの検出距離対検出出力信号特性は、予め測定し磁気センサ個々に保存しておく。
【００３６】
ケーブル１が中心位置ＰからＰ１の位置に傾斜した場合、磁気センサ４−１、磁気センサ４−２、磁気センサ４−３によりＰ１を検出することができる。
【００３７】
磁気センサ４−１は位置Ｐ１までの距離に相当する検出信号ｖ１を出力し、磁気センサ４−２は位置Ｐ１までの距離に相当する検出信号ｖ２を出力し、磁気センサ４−３は位置Ｐ１までの距離に相当する検出信号ｖ３を出力をそれぞれ出力する。
【００３８】
予め実測して保存してある、磁気センサ４−１、磁気センサ４−２、磁気センサ４−３の検出距離対検出出力信号特性を基に検出信号ｖ１，ｖ２，ｖ３に対応する検出距離を演算し位置Ｐ１を特定する。
【００３９】
すなわち、予め実測して保存してある各磁気センサの検出距離対検出出力信号特性から検出信号ｖ１に対する距離ｒ１、検出信号ｖ２に対する距離ｒ２、検出信号ｖ３に対する距離ｒ３を求め、ｒ１，ｒ２，ｒ３を半径とする円周上の交点がケーブルの位置Ｐ１となる。
【００４０】
ケーブル１の位置Ｐ１が特定できれば図２に示すようにプーリの支軸（プーリ２からのケーブル１の吊り下がり起点）から磁気センサ４間での距離Ｌ１が固定であるため、図４に示すように、ケーブル１の変位角度θは、θ=ｔａｎ（Ｌ２／Ｌ１）により求めることができる。
【００４１】
図５は本発明のケーブル変位角度検出回路の一例を示すブロック図である。
図５は図３に示す磁気センサ４が７個配設された場合のブロック図であり、磁気センサ４−１、４−２、４−３、４−４……４−７の検出信号を入力する前置増幅回路１１−１、１１−２、１１−３、１１−４……１１−７と、前置増幅回路１１−１、１１−２、１１−３、１１−４……１１−７の出力信号を増幅する増幅回路１２−１、１２−２、１２−３、１２−４……１２−７と、増幅回路１２−１、１２−２、１２−３、１２−４……１２−７の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１３−１、１３−２、１３−３、１３−４……１３−７と、演算回路１４とから構成されている
演算回路１４は、ケーブルの位置を検出する位置検出手段１４−１と、ケーブルの変位角度を検出する角度検出手段１４−２と、磁気センサ４−１、４−２、４−３、４−４……４−７個々の検出距離対検出出力信号特性を予め測定し記憶しておくメモリ１４−３とを有している。
【００４２】
前置増幅回路１１−１、１１−２、１１−３、１１−４……１１−７は、磁気センサ個々の感度特性のバラツキを補正するためのもであり、予めバラツキを実測し補正しておく。前記前置増幅回路１１−１、１１−２、１１−３、１１−４……１１−７で増幅された磁気センサ４−１、４−２、４−３、４−４……４−７の各検出信号は増幅回路１２−１、１２−２、１２−３、１２−４……１２−７へ入力され増幅される。各増幅回路の利得は同一である。
【００４３】
増幅回路１２−１、１２−２、１２−３、１２−４……１２−７で増幅された各磁気センサの検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路１３−１、１３−２、１３−３、１３−４……１３−７に入力され、デジタル信号に変換される。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換回路１３−１、１３−２、１３−３、１３−４……１３−７で変換された磁気センサ４−１、４−２、４−３、４−４……４−７の各検出信号は、演算回路１４に入力される。
【００４５】
演算回路１４の位置検出手段１４−１は、上記図３を参照して説明したように、メモリ１４−３に予め実測して保存してある各磁気センサの検出距離対検出出力信号特性から磁気センサ４−１の検出信号ｖ１に対する距離ｒ１、磁気センサ４−２の検出信号ｖ２に対する距離ｒ２、磁気センサ４−３の検出信号ｖ３に対する距離ｒ３を求め、ｒ１，ｒ２，ｒ３を半径とする円周上の交点Ｐ１をケーブル位置として検出する。
【００４６】
角度検出手段１４−２は、上記図４を参照して説明したように、ケーブル１の中心位置Ｐから位置Ｐ１までの距離をＬ２とすると、図２に示すようにＬ１が固定であるため、図４に示すようにケーブル１のＰ１の変位角度θを、θ=ｔａｎ（Ｌ２／Ｌ１）により求める。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ケーブルの垂直方向に対し水平方向にケーブルの中心から所定の距離離れた円周上に複数の磁気センサを列状に配設し、ケーブルの垂直方向に対する変位角度を、ケーブルに塗布されている磁気材料を複数の磁気センサで非接触で検出することことができるので、ケーブルの変位角度の検出精度が向上する。
【００４８】
また、変位角度検出がケーブルに非接触で行われるため、磨耗制が向上し、ケーブルの耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の主要構成を示す構造図である。
【図２】本発明の動作原理を示す図である。
【図３】本発明のケーブル変位角度の計測方法を示す図である。
【図４】本発明のケーブル変位角度の算出方法を示す図である。
【図５】本発明のケーブル変位角度検出回路の一例を示すブロック図である。
【図６】第１の従来の技術の主要構成を示す構造図である。
【図７】第２の従来技術の主要構成を示す図である。
【符号の説明】
１    ケーブル
２    プーリ
３    フレーム
４    磁気センサ
４−１    磁気センサ
４−２    磁気センサ
４−３    磁気センサ
４−４    磁気センサ
４−５    磁気センサ
４−６    磁気センサ
４−７    磁気センサ
５    アーム
６    取付金具
７    ローラ
８    角度センサ
１１−１    前置増幅回路
１１−２    前置増幅回路
１１−３    前置増幅回路
１１−４    前置増幅回路
１１−５    前置増幅回路
１１−６    前置増幅回路
１１−７    前置増幅回路
１２−１    増幅回路
１２−２    増幅回路
１２−３    増幅回路
１２−４    増幅回路
１２−５    増幅回路
１２−６    増幅回路
１２−７    増幅回路
１３−１    Ａ／Ｄ変換回路
１３−２    Ａ／Ｄ変換回路
１３−３    Ａ／Ｄ変換回路
１３−４    Ａ／Ｄ変換回路
１３−５    Ａ／Ｄ変換回路
１３−６    Ａ／Ｄ変換回路
１３−７    Ａ／Ｄ変換回路
１４    演算回路
１４−１    位置検出手段
１４−２    角度検出手段
１４−３    メモリ
２０    検出ロープ
２１    巻上げドラム
２２    ワイヤロープ
２３    吊具
２４    ハンガープレート
２５    吊具側シーブ
２６    ガイドシーブ
２７    検出ロープ巻取りリール
２８    取付金具
２９    センサベース
３０    トルクバランス型傾斜計
３１    加速度計
３２    整合加算検算回路
【図１】
0003543795.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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