(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全信号、さらに詳細には、リフティング装置上の安全装置において、直流電流が電気的に供給される抵抗アナログ型のセンサ（２）があり、センサによって出力される信号（Ｓｅ）の処理を確実に行うための方法であって、前記センサ（２）によって出力された前記アナログ信号（Ｓｅ）が所定の解像度（Ｒ）のアナログ／ディジタル変換器（４）においてディジタル信号（ｎ）に変換される方法であり、
−第一の時点（ｔ１）で、前記センサ（２）によって出力された前記アナログ信号（Ｓｅ）に対応するディジタル信号（ｎ１）が、獲得され格納されること、
−次に、前記センサ（２）の供給電圧（Ｖａ，Ｖｂ）が反転されること、
−この反転の後、さらに遅い時点（ｔ２）で前記センサ（２）によって出力されたアナログ信号（Ｓｅ’）に対応する新たなディジタル信号（ｎ２）が獲得されること、
−獲得された二つのディジタル信号（ｎ１，ｎ２）が加算されること、
−これらの二つのディジタル信号の和（Ｓ）が、前記アナログ／ディジタル変換器（４）の解像度（Ｒ）と比較されること、
−この和（Ｓ）が前記変換器（４）の解像度（Ｒ）に等しいかまたはほぼ等しい場合には、コントロールプリセット（Ｓｃ）に対応する前記リフティング装置のアクチュエータ（６）を作動するための制御信号（Ｃｍ）が有効となること、または
−前記の和（Ｓ）が前記変換器（４）の解像度（Ｒ）と著しく異なる場合には、前記制御信号（Ｃｍ）は無効となること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記センサ（２）の前記供給電圧の反転の前後で変換されるべき信号であるディジタル化可能なアナログ信号（Ｓｓ）を生じるために、前記センサ（２）によって出力される前記アナログ信号（Ｓｅ）は、フィルタリングおよび整合が行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記二つのディジタル信号（ｎ１，ｎ２）の和（Ｓ）が、前記アナログ／ディジタル変換器（４）の解像度（Ｒ）と著しく異なる場合には、誤動作の状態を示している信号を発することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
安全信号、さらに詳細には、リフティング装置上の安全装置において、直流電流が電気的に供給される抵抗アナログ型のセンサ（２）によって出力される信号（Ｓｅ）の処理を確実に行うための装置であって、前記センサ（２）が、所与の解像度（Ｒ）のアナログ／ディジタル変換器（４）に連結され、前記センサ（２）によって出力されたアナログ信号（Ｓｅ）をコントロールプリセット（Ｓｃ）も受信する演算論理処理装置（５）に送信されるディジタル信号（ｎ）に変換し、かつ前記リフティング装置を動作させるために動作アクチュエータ（６）を操作するための制御可能信号（Ｃｍ）を出力することができる装置において、以下の手段、すなわち、
−前記センサ（２）の供給電圧（Ｖａ，Ｖｂ）を反転するための制御手段（７，８）と、
−前記供給電圧の反転のそれぞれ前後に、前記センサ（２）によって出力されたアナログ信号（Ｓｅ，Ｓｅ’）に対応するディジタル信号（ｎ１，ｎ２）を獲得するための手段（５）と、
−獲得された前記二つのディジタル信号（ｎ１，ｎ２）を加算し、これらの二つの信号の和（Ｓ）を前記アナログ／ディジタル変換器（４）の解像度（Ｒ）と比較するための手段（５）と、
−前記変換器（４）の解像度（Ｒ）と前記和（Ｓ）を比較した結果に応じて、プリセット（Ｓｃ）に対応する前記アクチュエータ（６）の制御（Ｃｍ）を可能／無効とする手段と、を組合せて具備していることを特徴とする装置。
【請求項５】
前記センサ（２）が電位差計であり、反転制御手段（７，８）が前記電位差計の端子の前記供給電圧（Ｖａ，Ｖｂ）の反転を実行することを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記センサ（２）によって出力される前記アナログ信号（Ｓｅ）のフィルタリングおよび整合を目的とするアナログ調節回路（３）が、前記センサ（２）と前記アナログ／ディジタル変換器（４）との間に介在されることを特徴とする、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
前記二つのディジタル信号（ｎ１，ｎ２）を獲得する前記手段と、これらの信号（ｎ１，ｎ２）を加算するための手段と、前記信号の前記和（Ｓ）を前記アナログ／ディジタル変換器（４）の解像度（Ｒ）と比較するための手段と、前記比較の結果に応じて前記制御信号（Ｃｍ）を有効／無効とする手段と、が、前記演算論理処理装置（５）に組み込まれ、前記演算論理処理装置が前記センサ（２）の供給電圧（Ｖａ，Ｖｂ）の反転制御手段（８）に連結される出力部（７）を備え、前記手段（８）が反転回路の形態で形成される、請求項４〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
二つのディジタル信号（ｎ１，ｎ２）を獲得する手段と、これらの信号（ｎ１，ｎ２）を加算する手段と、これらの和（Ｓ）を前記変換器（４）の解像度（Ｒ）と比較する手段と、を組み込んだ前記演算論理処理装置（５）は、マイクロプロセッサの形態で具体化されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
タワークレーンに設けられ、受動型アナログセンサ（２）を用いて、荷重リミッタ、トルクリミッタ、移動制限装置または速度制限装置などの安全装置または他の監視機能に適用されることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に言えば、リフティング装置のための監視／制御装置に関し、さらに詳細に言えば、タワークレーンなどのリフティング装置に設けられる荷重リミッタ、トルクリミッタ、移動（リフティング、回転、分配、並進）制限装置または速度制限装置などの安全装置に関する。
【０００２】
さらに詳細には、本発明は、直流電流が電気的に供給される抵抗アナログ型のセンサの形態で通常は形成される、これらの安全装置のセンサの信号処理を確実に行うことに関する。
【０００３】
【従来の技術】
リフティング装置の安全装置の監視システムの中で、一般によく見かけるのは、いわゆる「受動型」アナログセンサを具体化しているシステム、すなわち、たとえば電位差計、ゲージまたはプローブを作動するために電源を供給しなければならないシステムであり、これらのセンサは、低コスト、実績のある科学技術および稼動率を考慮して選択される。
【０００４】
リフティング装置におけるこの種の監視システムを利用するためには、獲得経路を確保し、これらの経路が、このような受動型センサによって出力されるアナログ信号の調整を図って送信することを確実に行う必要がある。
【０００５】
リフティング装置においてこの獲得経路を確保するために、現在用いられている唯一の既知の解法は、獲得される値の比較を利用して、回路の冗長度を低減することである。このようなシステムは、具体的に言えば出願者である企業ＰＯＴＡＩＮによって構築されたタワークレーンに適用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この既存の解決方法の主な欠点は、誤動作の危険性を共有することになるため、費用が掛かり、取付が困難で、利用の可能性を制限することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、等しい安全性のため、相当簡素でかつ経済的であり、システムの誤動作の危険性を低減するような解法を提供することによって、これらの欠点を回避することにある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
したがって、本発明の主題は、本質的に安全信号、さらに詳細には、リフティング装置上の安全装置において、直流電流が電気的に供給される抵抗アナログ型のセンサがあり、センサによって出力される信号の処理を確実に行うための方法であり、センサによって出力されたアナログ信号が、所定の解像度のアナログ／ディジタル変換器においてディジタル信号に変換され、その方法は、
−第一の時点で、センサによって出力されたアナログ信号に対応するディジタル信号が、獲得され格納されること、
−次に、センサの供給電圧が反転されること、
−この反転の後、さらに遅い時点でセンサによって出力されたアナログ信号に対応する新たなディジタル信号が獲得されること、
−二つのディジタル信号が加算されること、
−これらの二つのディジタル信号の和が、アナログ／ディジタル変換器の解像度と比較されること、
−この和が変換器の解像度に等しいまたはほぼ等しい場合には、コントロールプリセットに対応するリフティング装置のアクチュエータを作動するための制御信号が有効となること、または
−上記の和が変換器の解像度と著しく異なる場合には、制御信号は無効となること、を特徴とする。
【０００９】
したがって、本発明の原理は、抵抗アナログセンサの供給電圧を反転するだけで、このセンサの信号を獲得するための経路の作動を、点検することができることに関する。
【００１０】
補正動作の場合には、この反転の前後にそれぞれ獲得された二つのディジタル信号は、「相補性」であり、すなわちそれらの和が一定であり、アナログ／ディジタル変換器の解像度に等しい。逆に言えば、誤動作の場合には、二つの関連ディジタル値はこの解像度に等しくないため、この誤動作をたやすく検出することができる。
【００１１】
本発明の主題である処理の実装に好ましい形態によれば、センサの供給電圧の反転の前後で変換されるべき信号である、ディジタル化可能なアナログ信号をもたらすために、センサによって出力されるアナログ信号のフィルタリングおよび整合が行われる。
【００１２】
好ましくは、二つのディジタル信号の算出された和が、アナログ／ディジタル変換器の解像度と著しく異なる場合には、誤動作の状態を示している信号を発する。
【００１３】
本発明の主題はまた、上記で定義された方法の実装装置でもある。
【００１４】
この装置は、本質的に安全信号、さらに詳細には、リフティング装置上の安全装置において、直流電流が電気的に供給される抵抗アナログ型のセンサによって出力される信号の処理を確実に行うための装置として定義され、センサは、所定の解像度のアナログ／ディジタル変換器に連結され、アナログ／ディジタル変換器は、センサによって出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換し、デジタル信号を、コントロールプリセットも受信し且つ、リフティング装置を動作させるために動作アクチュエータを操作する制御可能信号を出力することが可能な、演算論理処理装置に出力する。本装置は、以下の手段、すなわち、
−センサの供給電圧を反転するための制御手段と、
−その供給電圧の反転の前後のそれぞれに、センサによって出力されたアナログ信号に対応するディジタル信号を獲得するための手段と、
−獲得された二つのディジタル信号を加算し、これらの二つの信号の和をアナログ／ディジタル変換器の解像度と比較するための手段と、
−変換器の解像度と上述の和を比較した結果に応じて、プリセットに対応するアクチュエータの制御を有効／無効とする手段と、を組合せて具備していることを特徴とする。
【００１５】
このセンサは具体的に言えば電位差計であり、反転制御手段は、電位差計の端子において供給電圧の反転を行う。
【００１６】
電位差計などのセンサによって出力されたアナログ信号のフィルタリングおよび整合のために設けられるアナログ調節回路は、センサとアナログ／ディジタル変換器との間に介在されることが好ましい。
【００１７】
本発明の装置の好ましい実施形態において、二つのディジタル信号を獲得する手段と、これらの信号を加算する手段と、これらの信号の和をアナログ／ディジタル変換器の解像度と比較する手段と、比較の結果に応じて制御を有効／無効にする手段は、演算論理処理装置の中に組み込まれ、演算論理処理装置はセンサの供給電圧の反転の制御手段に連結される出力部を備え、これらの手段は反転回路の形態で形成される。
【００１８】
好ましくは、二つのディジタル信号を獲得する手段、これらの信号を加算する手段と、これらの和を変換器の解像度と比較する手段を（上述したように）組み込んだ演算論理処理装置は、マイクロプロセッサの形態で具体化される。
【００１９】
本発明の主題である処理および装置によって、（従来技術による回路の冗長度に関して）二つのセンサではなく一つのセンサを実装すると同時に、同程度の安全性またはさらに改善された安全性を得ることが可能となる。本発明はまた、二つのセンサではなく一つのセンサのみのワイヤリングを必要とするため、節約につながり、関連するリフティング装置のワイヤリングの簡素化にもつながる。さらに、本発明は、二つの回路ではなく、一つの安全回路を実装するため、誤動作の原因を削減し、誤動作の危険性を低減する。最後に、本発明によって提案されたシステムは、ほぼ100％信頼することができ、自己監視を行うことができる。安全回路それ自体に不備がある場合には、センサの供給電圧の反転を指示しないため、二つのディジタル信号の相補性は確実でなく、システムの誤動作が生じる。
【００２０】
【実施例】
本発明は、一例としてリフティング装置における安全信号の処理を確実に行う本装置の実施形態を示した添付の図面を参照し且つ、以下の詳細な説明を助けにすることで、いずれの場合も十分に理解されるであろう。
【００２１】
図１は、本発明を適用する本質的に既知の監視／制御システムに関する一定数の構成要素を示している。
【００２２】
したがって、本システムは、たとえば（図に示したように）リフティング装置に適切に取付けられる電位差計などの抵抗アナログ型のセンサ２を具備している。センサ２は、直流電圧（Ｖｂ−Ｖａ）によって電気的に供給され、ＶａおよびＶｂは、電位差計の二つの末端端子にそれぞれの電圧を示している。この電位差計からなるセンサ２は、この電位差計のスライダの位置に応じて、アナログ信号Ｓｅを出力する。
【００２３】
本システムはまた、センサ２のグリッチをフィルタリングし、センサ２の信号を整合することも目的としたアナログ調節回路３も具備している。その入力部で、この回路３は、信号Ｓｅを受信し、その出力部でアナログ信号Ｓｓを出力する。
【００２４】
本システムは、解像度Ｒのアナログ／ディジタル変換器４をさらに具備し、この解像度は、たとえば１２ビットであり、上記の変換器は0〜4095のディジタル値を出力することができる。その入力部で、このアナログ／ディジタル変換器４は整合されたアナログ信号Ｓｓを受信し、その出力部でディジタル信号、別の言い方をすれば入力信号Ｓｓ、すなわちセンサ２の信号Ｓｅに対応する整数ｎを出力する。
【００２５】
最後に、本システムは、既知の形態における演算論理処理装置５を具備し、マイクロプロセッサの形態で具体化することができる。装置５は、変換器４によって出力されたディジタル信号ｎを受信する。装置はまた、リフティング装置のオペレータによって入力されたコントロールプリセットＳｃも受信する。リフティング装置の関連動作のアクチュエータ６の制御を有効または無効にするために、この装置５は、制御信号Ｃｍを出力するかまたは出力しない。アクチュエータ６は一般に、電動式または油圧式のモータである。
【００２６】
本発明の主題である安全装置はまた、具体的に言えばマイクロプロセッサの形態である演算論理処理装置５と、この装置５の特定の出力部７を具備している。この装置は、センサ２の供給電圧Ｖａ，Ｖｂを反転するための回路８を具備し、この装置５の出力部７が回路８の入力部に連結される。
【００２７】
反転回路８は、それぞれの電圧が二つの電圧Ｖａ，Ｖｂである二つの出力部を備え、これらの二つの出力部は、センサ２を構成している電位差計の二つの端子にそれぞれ接続される。
【００２８】
演算論理処理装置５は、アルゴリズムに応じて、その出力部７でセンサ２の供給電圧を反転するためのコマンドＳｉを出力するように設計される。このコマンドＳｉは、次にセンサ２の供給電圧の反転を指示する反転回路８に伝送される。たとえば、反転前に、回路８の出力部の電圧はＶａ=-5ボルト、Ｖｂ=+5ボルトであるのに対し、反転後、これらの二つの電圧はそれぞれ、Ｖａ=+5ボルト、Ｖｂ=-5ボルトになる。
【００２９】
したがって、前述した装置の動作は、以下のように詳細に確立される：
ある時点ｔ１で、センサ２は、アナログ測定信号Ｓｅを出力し、まず回路３によってディジタル化可能なアナログ信号Ｓｓに変換した後、変換器４で対応するディジタル値ｎ１に変換される。装置５（マイクロプロセッサ）は、時点ｔ１に対応する値ｎ１を格納し、その出力部７で反転信号Ｓｉを出力する。この信号Ｓｉを受信すると、反転回路８は、センサ２の供給電圧を反転する指示を出す。
【００３０】
したがって、さらに遅い時点ｔ２で、センサ２は、同様に回路３によって整合される反転されたアナログ信号Ｓｅを出力した後、対応するディジタル値ｎ２に変換する。装置５（マイクロプロセッサ）は、この新たな値ｎ２を獲得する。
【００３１】
装置５（マイクロプロセッサ）は、二つの数ｎ１，ｎ２を加算し、加算の結果、すなわち数Ｓ＝ｎ１＋ｎ２をアナログ／ディジタル変換器４の解像度Ｒと比較する。
【００３２】
システムが正確に作動している場合には、その供給電圧の反転の前後のセンサ２の信号Ｓｅにそれぞれ対応する二つの値ｎ１，ｎ２は、相補性であるべきであり、別の言い方をすれば、これらの和Ｓは、変換器４の解像度Ｒに等しいかまたはほぼ等しい。この場合には、装置５（マイクロプロセッサ）は、コントロールプリセットＳｃに対応するアクチュエータ６の制御信号Ｃｍを有効にする。
【００３３】
逆に言えば、システムが不正確に作動している場合には、その供給電圧の反転の前後のセンサ２の信号Ｓｅにそれぞれ対応する二つの値ｎ１，ｎ２は、相補性ではなく、別の言い方をすれば、これらの和Ｓは、変換器４の解像度Ｒと著しく異なるようになる。この場合には、装置５（マイクロプロセッサ）は、信号Ｃｍを有効にせず、アクチュエータ６の制御を行うことができない。同時に、したがって検出される誤動作が考慮され、たとえば、モニタスクリーンに表示することによってオペレータに信号を送る。したがって、オペレータが誤動作に気付くことができ、任意に進行命令が作業の「低下」モードになりうる。
【００３４】
装置の動作は、図２のフローチャートのほか、以下の表によってさらに示されており、センサの供給電圧の反転の前後で、それぞれ値ｎ１，ｎ２、制御設定の極値、中間値および任意の値に関するそれらの和Ｓが示されている。この表は、システムの正常状態を指し、和Ｓ＝ｎ１＋ｎ２が解像度Ｒに等しい。
【００３５】
0004001480.tif 000002
【００３６】
この表を見ると、本発明の処理によって誤動作の検出を行うことができない唯一の値がセンサ領域の中央に位置し、このセンサの信号Ｓｅの値（反転前または反転後）がゼロに等しいため、本装置は、ほぼ100％信頼することができることを示している。しかし、この特定の位置は、使用中、危険性のない領域でもある使用に優先されない領域に対応する。
【００３７】
さらに、システムは自己監視されており、安全装置それ自体に不備がある場合には、センサ２の供給電圧の反転の指令を出さないため、このセンサの信号Ｓｅの相補性、すなわち値ｎ１，ｎ２の相補性は確保されない。したがって、システムは自動的に誤動作を生じることになる。
【００３８】
本発明の主題である方法および装置は、リフティング装置および具体的にはタワークレーンに適した受動型アナログセンサを用いて、すべてのタイプの安全性に適用することができる。それらは、荷重リミッタ、トルクリミッタ、移動（リフティング、回転、分配、並進）制限装置が作動している時の、クレーンの利用に関連する安全装置を含んでもよい。それらはまた、さらに詳細には、クレーンを直立させるための移動（たとえば、ジブおよびマストの同時展開）の監視、安定性（たとえば、ジャッキを備えた傾斜計）の監視、金属部材の監視（たとえば、配線ケーブルの電圧の監視）または他の監視機能などの機能を含み得る。
【００３９】
言うまでもなく、前述の事項から明らかになるように、本発明は、例として上述した安全信号の処理を確実に行うための本装置の実施例のみに、限定されるわけではない。見方を変えれば、本発明は、同一の処理を実装する本発明のさまざまな実施形態およびさまざまな用途のすべてを包含する。したがって、具体的に言えば、計算および論理演算、すなわち値ｎ１，ｎ２の加算およびその和の比較を行う任意の手段を用いて、本発明の精神から逸脱することはないであろう。さらに、本発明は、あらゆる種類のリフティング装置に依然として適用可能であり、用途の分野はタワークレーンに限定されるわけではない。最後に、本発明は、一つのセンサから出力する信号の処理に関連して述べてきたが、変換器４、演算論理処理装置５および反転回路８などの同一の構成要素も（同様のリフティング装置に適した）複数のセンサ共通であってもよく、この場合にはこれらのセンサのすべてによって出力される信号を処理してもよいことは、当業者にとって明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】機能線図の形で示した本発明の主題である装置。
【図２】本装置の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
２    抵抗アナログ型のセンサ
３    アナログ調節回路
４    アナログ／ディジタル変換器
５    演算論理処理装置
６    アクチュエータ
７    演算論理処理装置５の出力部
８    反転回
Ｖａ  電位差計の端子の電圧
Ｖｂ  電位差計の端子の電圧
Ｓｅ  第一の時点ｔ１でセンサ２によって出力されるアナログ信号
Ｓｅ’遅い時点ｔ２でセンサ２によって出力されたアナログ信号
Ｓｓ  アナログ調節回路３で出力するディジタル化可能なアナログ信号
Ｒ    アナログ／ディジタル変換器４の解像度
ｎ    変換器４によって出力されたディジタル信号
Ｃｍ  制御信号
Ｓｃ  コントロールプリセット
Ｓｉ  センサ２の供給電圧を反転するための信号
ｔ１  センサ２の供給電圧の反転前の時点
ｔ２  センサ２の供給電圧の反転後の時点
ｎ１  変換器４で変換されたディジタル信号
ｎ２  反転回路８でｎ１を反転したディジタル信号
Ｓ    信号ｎ１とｎ２の和
【図１】
0004001480.tif 000003
【図２】
0004001480.tif 000004