(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーンの吊り荷を巻き上げ下げするワイヤロープが挿通される過巻き検出リミットスイッチ用の重錘と、
この重錘に取り付けられる角度または角速度を検出するＭＥＭＳ慣性センサによる姿勢センサと、
前記重錘の鉛直軸周りの自転を防止する２本のワイヤで構成される非自転性ワイヤと、を備え、
前記２本のワイヤの一端を、前記クレーンの先端部に間隔をあけて取り付け、前記２本のワイヤの他端部を前記重錘に取り付けて前記２本のワイヤを略Ｖ字状に配置し、前記重錘への取付部を中心とする鉛直軸周りの自転を防止可能に構成し、
前記ＭＥＭＳ慣性センサは、水平面上の直交する２軸周りの角度または角速度を検出可能に構成され、前記直交する２軸を、クレーン起伏中心軸と平行な起伏軸周りとこれと直交する水平な回転軸周りの２軸として前記重錘に設置して構成されている、
ことを特徴とするクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ。
【請求項２】
前記重錘のワイヤロープ挿通部に、ワイヤロープを挟むローラガイドを設けて構成したことを特徴とする請求項１記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ。
【請求項３】
前記重錘に、ワイヤロープが挿通されるロープガイドを重錘と一体または別体に設けて構成したことを特徴とする請求項１記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ。
【請求項４】
前記重錘を２個で構成し、クレーンの２本のワイヤロープにそれぞれを挿通するとともに、２つの重錘を連結する連結部に前記姿勢センサを設けて構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クレーンの吊り荷の振れ角度検出センサに関し、ジブクレーンなどの吊り荷の振れ止め制御に必要なワイヤロープの振れ角度を巻き上げリミット用の重錘を利用してコンパクトで高精度、リアルタイムで検出できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から建築現場や港湾に設置されるクレーンなどでは、吊り荷の振れ止め制御を行って振れを抑えた状態でクレーン作業が行われており、吊り荷を巻き上げ下げするワイヤロープの振れ角度の検出装置を用いて吊り荷の振れ角度を検出し、検出角度に基づいて振れ止め制御が行われている。
【０００３】
従来の振れ角度検出装置としては、種々の形式ものが提案されているが、例えば特許文献１には、クレーンのジブの先端部にジンバル機構を介して直交する２軸回りに回動可能な検出ロッドを支持し、この検出ロッドの下端部に押えローラ機構を設けて吊り荷を巻き上げ下げするワイヤロープを挟持し、ワイヤロープの振れに検出ロッドが追従するようにしておき、この検出ロッドの直交する２軸回り（起伏軸、旋回軸）の回転角を検出する角度検出手段を設け、検出角度に基づいて制御器で演算して吊り荷の振れ角度を求めるようにしている。
これにより、押えローラ機構でワイヤロープを挟圧してワイヤロープの撚りの影響を抑えて検出ロッドをワイヤロープの振れに追従させ、精度良く振れ角度を検出するとともに、可動部分を最小限とし、装置をコンパクトにするとともに、摩擦抵抗の影響を抑えて高精度に振れ角度を検出するようにしている。
【０００４】
また、特許文献２には、クレーンからワイヤロープを介して吊り下げられたフックの胴体部の側面に、吊り荷の振れ角を計測するための振れ角センサとして光ファイバージャイロを設けるようにし、フックの振れ角を計測して吊り荷の振れ止め制御を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５９１０６号公報
【特許文献２】特開平０８−１４３２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、この特許文献１のロープ振れ角検出装置では、振れの変位を検出し、後段の制御器にて角度に変換しなければならないため制御器での負担が大きく、高度の演算処理能力をもつ制御器としなければならず、しかも振れの変位を精度よく検出するためには、ワイヤロープの高さ方向に、ある一定以上の長さとした検出ロッドが必要となるとともに、装置が大型化するという問題がある。
また、光ファイバージャイロセンサを用いる場合には、組み込みのためにスペースが必要であり、組み込みに制約があるという問題がある。
【０００７】
この発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたもので、制御器での変換の必要がなく、検出ロッドなどの設置のための高さ方向などの組み込みの制約がなく巻き上げリミット用の重錘を利用した簡単な機構で高精度かつリアルタイムに吊り荷の振れ角を検出することができるクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の請求項１記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサは、クレーンの吊り荷を巻き上げ下げするワイヤロープが挿通される過巻き検出リミットスイッチ用の重錘と、この重錘に取り付けられる角度または角速度を検出するＭＥＭＳ慣性センサによる姿勢センサと、前記重錘の鉛直軸周りの自転を防止する２本のワイヤで構成される非自転性ワイヤと、を備え、前記２本のワイヤの一端を、前記クレーンの先端部に間隔をあけて取り付け、前記２本のワイヤの他端部を前記重錘に取り付けて前記２本のワイヤを略Ｖ字状に配置し、前記重錘への取付部を中心とする鉛直軸周りの自転を防止可能に構成し、前記ＭＥＭＳ慣性センサは、水平面上の直交する２軸周りの角度または角速度を検出可能に構成され、前記直交する２軸を、クレーン起伏中心軸と平行な起伏軸周りとこれと直交する水平な回転軸周りの２軸として前記重錘に設置して構成されている、ことを特徴とするものである。  
【０００９】
この発明の請求項２記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサは、請求項１記載の構成に加え、前記重錘のワイヤロープ挿通部に、ワイヤロープを挟むローラガイドを設けて構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
この発明の請求項３記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサは、請求項１記載の構成に加え、前記重錘に、ワイヤロープが挿通されるロープガイドを重錘と一体または別体に設けて構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の請求項４記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサは、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、前記重錘を２個で構成し、クレーンの２本のワイヤロープにそれぞれを挿通するとともに、２つの重錘を連結する連結部に前記姿勢センサを設けて構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の請求項１記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサによれば、クレーンの吊り荷を巻き上げ下げするワイヤロープが挿通される過巻き検出リミットスイッチ用の重錘と、この重錘に取り付けられる角度または角速度を検出するＭＥＭＳ慣性センサによる姿勢センサと、前記重錘の鉛直軸周りの自転を防止する２本のワイヤで構成される非自転性ワイヤと、を備え、前記２本のワイヤの一端を、前記クレーンの先端部に間隔をあけて取り付け、前記２本のワイヤの他端部を前記重錘に取り付けて前記２本のワイヤを略Ｖ字状に配置し、前記重錘への取付部を中心とする鉛直軸周りの自転を防止可能に構成し、前記ＭＥＭＳ慣性センサは、水平面上の直交する２軸周りの角度または角速度を検出可能に構成され、前記直交する２軸を、クレーン起伏中心軸と平行な起伏軸周りとこれと直交する水平な回転軸周りの２軸として前記重錘に設置して構成されているので、過巻き検出リミットスイッチ用の重錘に設けたＭＥＭＳ慣性センサをワイヤロープの振れに追従させることができ、クレーン起伏中心軸と平行な起伏軸周りとこれと直交する水平な回転軸周りの２軸の角度または角速度をＭＥＭＳ慣性センサにより、制御器での変換の必要をなくして、リアルタイムで精度良く検出することができるとともに、重錘を利用することで装置をコンパクトにすることができる。
これにより、リアルタイムで得られる振れ角度を用いることで、高精度に吊り荷の振れ止め制御を行なうことができる。
また、前記重錘の鉛直軸周りの自転を防止する２本のワイヤで構成される非自転性ワイヤを備え、前記２本のワイヤの一端を、前記クレーンの先端部に間隔をあけて取り付け、前記２本のワイヤの他端部を前記重錘に取り付けて前記２本のワイヤを略Ｖ字状に配置し、前記重錘への取付部を中心とする鉛直軸周りの自転を防止可能に構成したので、非自転性ワイヤで重錘の自転（鉛直軸周りの回転）を拘束することで、高精度にワイヤロープの振れ角度を検出することができる。
さらに、前記ＭＥＭＳ慣性センサは、水平面上の直交する２軸周りの角度または角速度を検出可能に構成され、前記直交する２軸を、クレーン起伏中心軸と平行な起伏軸周りとこれと直交する水平な回転軸周りの２軸として前記重錘に設置して構成されているので、ＭＥＭＳセンサの２軸を起伏軸周りとこれと直交する水平な回転軸周りの２軸に合わせて設置することで、簡単かつ高精度にワイヤロープの振れ角度を検出することができる。
【００１４】
この発明の請求項２記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサによれば、前記重錘のワイヤロープ挿通部に、ワイヤロープを挟むローラガイドを設けて構成したので、ローラガイドでワイヤロープを挟むようにすることで、重錘とワイヤロープとの間の遊びを少なくし、一層高精度にワイヤロープの振れ角度を検出することができる。
【００１５】
この発明の請求項３記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサによれば、前記重錘に、ワイヤロープが挿通されるロープガイドを重錘と一体または別体に設けて構成したので、ロープガイドと重錘とを一体として小径の挿通穴を備えた高さの高い肉厚のロープガイドとしたり、重錘の上端部に突き出して別体として設けたロープガイドによってもワイヤロープとの遊びをなくすことができ、こうすることでも一層高精度にワイヤロープの振れ角度を検出することができる。
【００１７】
この発明の請求項４記載のクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサによれば、前記重錘を２個で構成し、クレーンの２本のワイヤロープにそれぞれを挿通するとともに、２つの重錘を連結する連結部に前記姿勢センサを設けて構成したので、大型クレーンの２本のワイヤロープの振れ角度を検出することで、一層高精度にワイヤロープの振れ角度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明のクレーンの振れ角度検出センサの一実施の形態にかかるクレーンに取り付けた状態の概略正面図および概略左側面図である。
【図２】この発明のクレーンの振れ角度検出センサの一実施の形態にかかる概略斜視図である。
【図３】この発明のクレーンの振れ角度検出センサの一実施の形態にかかる分解状態の概略斜視図である。
【図４】この発明のクレーンの振れ角度検出センサの他の一実施の形態にかかるローラガイドを備えた縦断面図および平面図である。
【図５】この発明のクレーンの振れ角度検出センサのさらに他の一実施の形態にかかるロープガイドを備えた概略斜視図およびロープガイド兼用重錘の概略斜視図である。
【図６】この発明のクレーンの振れ角度検出センサの他の一実施の形態にかかる概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
このクレーンの振れ角度検出センサ１０は、クレーンのフックの過巻き検出リミットスイッチ用の重錘１１に姿勢センサとしてＭＥＭＳ慣性センサ１２を取り付け、例えば重錘１１の自転（鉛直軸周りの回転）を防止するため２本の非自転性ワイヤ１３、１３でワイヤロープＲ周りの重錘１１の自転を拘束しておくことで、ワイヤロープＲの振れからクレーンのジブの起伏中心軸と平行な起伏軸２周りと、これと直交する水平な回転軸３周りの角度または角速度を吊り荷用のワイヤロープＲに挿通した重錘１１のＭＥＭＳ慣性センサ１２によりリアルタイムで精度良く検出するもので、制御器での変換の必要をなくすとともに、検出精度を確保するための長い吊り下げロッドを必要とせず、装置をコンパクトにする。
これにより、リアルタイムで得られる振れ角度を用いることで、高精度に吊り荷の振れ止め制御を行なうことができる。
【００２０】
このクレーンの振れ角度検出センサ１０では、吊り荷の過巻き検出リミットスイッチ用の中心部にワイヤロープＲの挿通穴１１ａが形成された円筒状の重錘１１に、センサ取付ブラケット１４が取り付けられる。このセンサ取付ブラケット１４は重錘１１の上面に当てる上面板１４ａおよび２つの側面に当てる直交する２つの側面板１４ｂ，１４ｃの３つの面板を備えており、上面板１４ａにコ字状の開口部が形成され、開口部両側の取付穴を介して重錘１１を貫通する２本のボルト１５でセンサ取付ブラケット１４が固定される。
【００２１】
センサ取付ブラケット１４の側面板１４ｂに姿勢センサとしてのＭＥＭＳ（micro  electro  mechanical  systems）慣性センサ１２が取り付けられ、センサカバー１６がシールゴムを介して取り付けられて全体が覆われており、センサカバー１６の底部に配線類の取出穴が形成され、配線類を取り出せるようにしてある。
【００２２】
このようなセンサ取付ブラケット１４を取り付けた重錘１１には、上下にワイヤガイドプレート１７，１８が２枚ずつ取り付けられる。
上部ワイヤガイドプレート１７は、略矩形の板状とされ、Ｕ字状の開口部１７ａの奥側にワイヤロープＲの外径よりわずかに大径の半円部１７ｂが形成されて構成され、開口部１７ａの両側の取付穴を介して重錘１１を貫通する２本のボルト１５で２枚の上部ワイヤガイドプレート１７が固定される。
下部ワイヤガイドプレート１８は、略円形の板状とされ、Ｕ字状の開口部１８ａの奥側にワイヤロープＲの外径よりわずかに大径の半円部１８ｂが形成されて構成され、開口部１８ａの両側の取付穴を介して重錘１１を貫通する２本のボルト１５で２枚の下部ワイヤガイドプレート１８が固定される。
これら上部ワイヤガイドプレート１７および下部ワイヤガイドプレート１８によって重錘１１の中心部のワイヤロープＲの挿通穴１１ａが大きくとも半円部１７ｂ，１８ｂによってワイヤロープＲとの隙間（遊び）が小さくなり、ワイヤロープＲの振れが精度良く重錘１１に伝達されることになる。
【００２３】
下部ワイヤガイドプレート１８の下側には、クッションゴム１９が取り付けられ、フックが当る場合の衝撃を緩和するようにしてあり、中心部に貫通穴１９ａが形成された略円板状とされ、一箇所にスリット１９ｂが形成されてワイヤロープＲを挿通できるとともに、貫通穴１９ａの両側の取付穴を介して重錘１１を貫通する２本のボルト１５で取り付けられるが、ボルト１５の頭部が突き出さないように座ぐりが設けてある。
【００２４】
このように構成したクレーンの振れ角度検出センサ１０では、重錘１１の上方から吊り荷を巻上げ下げするワイヤロープＲが、２枚の上部ガイドプレート１７の開口部１７ａおよびセンサ取付ブラケット１４の開口部を介して挿通穴１１ａに挿通され、さらに２枚の下部ガイドプレート１８の開口部１８ａおよびクッションゴム１９の貫通穴１９ａを経てフックに至るように配索される。
そして、ワイヤロープＲが挿通された重錘１１の上部に２本の非自転性ワイヤ１３，１３が連結され、上端部がクレーン１のジブの先端部の点検用歩道部分などの固定部分に間隔をあけて取り付けてある。
これにより、重錘１１は、鉛直軸４軸周りの回動は規制されるようになり、重錘１１は、クレーンの起伏中心軸と平行な起伏軸２およびこれと直交する水平な回転軸３を中心に振れ動くことができるようになる。
【００２５】
したがって、重錘１１のセンサ取付ブラケット１４の側面板１４ｂに取り付けたＭＥＭＳ（micro  electro  mechanical  systems）慣性センサ１２で、クレーンの起伏中心軸と平行な起伏軸２およびこれと直交する水平な回転軸３を中心とする直交する２軸の振れ角度または角速度を検出することができ、このＭＥＭＳ慣性センサ１２の検出信号が図示しない振れ止め制御装置に入力されることで、吊り荷の振れ止め制御を簡単に行うことができる。
【００２６】
このクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ１０によれば、過巻き検出リミットスイッチ用の重錘１１に設けたＭＥＭＳ慣性センサ１２をワイヤロープＲの振れに追従させることができ、クレーン起伏中心軸と平行な起伏軸２周りとこれと直交する水平な回転軸３周りの２軸の角度または角速度をＭＥＭＳ慣性センサ１２により、制御器での変換の必要をなくして、リアルタイムで精度良く検出することができ、重錘１１を利用することで装置をコンパクトにすることができる。
【００２７】
また、これまでのクレーンの振れ角度検出装置では、例えば精度を０．１±０．０１degや分解能０．０１degを確保するためには、センサ部分を吊り下げる検出ロッドを一定以上の長さにしなければならず、吊りワイヤロープの長さを４０ｍとした場合、吊り荷の振れ幅（両振幅）１ｍを上記分解能で正確に計測するためには、検出ロッドを２ｍ以上にする必要があることが検証されていることに比較し、重錘１１を利用する場合には、制約がなく、通常の重錘の位置で良く、装置をコンパクトにすることができる。
【００２８】
また、このクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ１０によれば、非自転性ワイヤ１３，１３で重錘１１の自転（鉛直軸周りの回転）を拘束することで、一層高精度にワイヤロープＲの振れ角度を検出することができる。
【００２９】
次に、このクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサの他の実施の形態について説明する。
このクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ１０Ａでは、吊り荷用のワイヤロープＲと重錘１１の挿通穴１１ａとの間の隙間（遊び）があると、ワイヤロープＲの振れ角の検出精度に大きく影響するため、重錘１１の挿通穴１１ａの内側にローラガイド２１が設けてあり、円周方向に１２０度の間隔の３箇所で、上下方向の３箇所に設けてある。
このようなローラガイド２１でワイヤロープＲを周囲３方向および上下３箇所から挟むようにすることで、隙間（遊び）を少なくすることができ、ワイヤロープＲの振れを精度良く検出することができる。
【００３０】
また、クレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ１０Ｂでは、重錘１１の挿通穴１１ａに比べて小径のパイプで構成したロープガイド２２が重錘１１の上部中心に突き出すように設けてあり、この小径のロープガイド２２によっても隙間（遊び）を少なくすることができ、ワイヤロープＲの振れを精度良く検出することができる。
なお、ロープガイド２２自体の肉厚を厚くすることで、重錘１１と兼用し、高さの高いロープガイド兼用重錘２３とすることもでき、同様に、ワイヤロープＲとの隙間（遊び）を少なくすることができ、ワイヤロープＲの振れを精度良く検出することができる。
【００３１】
さらに、クレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ１０Ｃでは、これまでのクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ１０〜１０Ｂは吊り荷用のワイヤロープＲの１本に重錘１１、またはロープガイド兼用重錘２３を挿通するようにしたが、ここでは、２本の吊り荷用のワイヤロープＲ，Ｒにそれぞれ重錘１１，１１を挿通するとともに、連結板２４で２つの重錘１１，１１が連結してあり、連結板２４に姿勢センサとしてのＭＥＭＳ慣性センサ１２が取り付けられ、センサカバー１６で覆われている。
このようなクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ１０Ｃによれば、大型クレーンの２本のワイヤロープＲ，Ｒの振れから振れ角度を検出することができ、１本のワイヤロープＲの振れから検出する場合に比べ、一層高精度にワイヤロープＲ，Ｒの振れ角度を検出することができる。
なお、このクレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ１０Ｃに対しても、ローラガイド２１やロープガイド２２、ロープガイド兼用重錘２３を組み合せるようにすることもでき、さらに高精度に振れ角を検出することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、クレーンとしてジブクレーンを例に説明したが、これに限らず、他の形式のクレーンであっても吊り荷用のワイヤロープを用いるものであれば同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１        クレーン
２        ジブの起伏中心軸と平行な起伏軸
３        起伏軸２と直交する水平回転軸
４        鉛直軸と平行な軸
Ｒ        吊り荷用のワイヤロープ
１０      クレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ
１１      重錘
１１ａ    挿通穴
１２      ＭＥＭＳ慣性センサ
１３      非自転性ワイヤ
１４      センサ取付ブラケット
１４ａ    上面板
１４ｂ    側面板
１４ｃ    側面板
１５      ボルト
１６      センサカバー
１７      上部ガイドプレート
１７ａ    開口部
１７ｂ    半円部
１８      下部ガイドプレート
１８ａ    開口部
１８ｂ    半円部
１９      クッションゴム
１９ａ    貫通穴
１９ｂ    スリット
１０Ａ    クレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ
２１      ローラガイド
１０Ｂ    クレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ
２２      ロープガイド
２３      ロープガイド兼用重錘
１０Ｃ    クレーンの吊り荷の振れ角度検出センサ
２４      連結板
【図１】
0005870395.tif 000002
【図２】
0005870395.tif 000003
【図３】
0005870395.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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