吊车钢丝绳振摆角的检测方法 【技术领域】
本发明涉及集装箱吊车起吊载荷的振摆角的检测方法，特别是涉及振摆角的检测精度高，而且能使吊车系统的成本降低的起吊载荷的振摆角的检测方法。
背景技术
以往的集装箱吊车，是在把作为起吊载荷的集装箱从海运到陆运，从陆运到海运，或者在陆运之间周转时，进行集装箱叠垛和拆垛作业用的吊车。在集装箱吊车进行这种叠垛和拆垛作业的过程中，如果起吊载荷发生振摆，对于集装箱的搬运作业来说，在时间利用的效率方面是很不利的，其结果是人工费用增加，对于整个物流来说也多花了时间。
对于这种集装箱吊车起吊载荷的振摆，例如，曾经在移动小车上设置了CCD照相机之类地可视传感器，用计算机对摄录的图像进行处理后，利用直接检测出悬框(或者安装在其下面的吊具上部装置)的振摆角的方法，来控制起吊载荷的振摆(例如，如特开2000-143147号公报(图2)中所公开的)。
可是，考虑到可视传感器是一种在价格、寿命、维修等各个方面都要花费很多费用的装置，所以，近年来，这种装置存在着渐渐不能适应吊车系统降低成本的要求的问题。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种适用于降低吊车系统的费用的，检测起吊载荷的振摆角的方法，这种方法所具有的对起吊载荷的振摆角的检测精度，与安装在使悬框停止振摆的装置上的可视传感器的检测精度相同。
为达到上述目的，权利要求1中所记载的本发明的吊车钢丝绳振摆角检测方法，是一种用钢丝绳把货物吊起来进行搬运时，检测集装箱吊车之类上的钢丝绳振摆角的吊车钢丝绳振摆角的检测方法，其特征在于，它能把电力和信号线铺设在悬框上，在悬框和吊具上部装置中设置倾斜仪，以检测悬框水平方向的倾斜度，在上述悬框产生振摆的情况下，如果不让钢丝绳松弛，就能根据检测到的悬框的倾斜角度，计算出悬框的振摆角。
借助于这种检测吊车钢丝绳振摆角的方法，在悬框上能设置倾斜仪的情况下，把倾斜仪设置在悬框上，直接检测出倾斜角δ，并根据此时悬框起吊钢丝绳前端的轨迹，通过简单的三角函数的演算，就能求出振摆角θ。
此外，权利要求2中所记载的发明，是在权利要求1中所记载的吊车钢丝绳振摆角的检测方法的基础上，其特征在于，借助于在小车横向行驶的方向上分别在其前后的钢丝绳上各设置一个倾斜仪，以检测钢丝绳的振摆角，再根据上述钢丝绳的振摆角，通过计算，算出悬框的振摆角。
按照这种吊车钢丝绳振摆角的检测方法，即使在不能将电力线、信号线铺设在悬框的情况下，由于在前后钢丝绳上分别设置了倾斜仪，所以能用简单的三角函数演算求出振摆角θ。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例的检测振摆角的吊车的立体图；
图2是悬挂在图1中所示的钢丝绳上的悬框的正视图；
图3是图2中所示的悬框振摆角的检测方法的说明图；
图4是本发明第二实施例的悬挂在钢丝绳上的悬框的正视图；
图5是图4中所示的悬框振摆角的检测方法的说明图；
图6是第三实施例的悬框的振摆角的检测方法的说明图。
【具体实施方式】
下面，参照附图详细说明本发明的第一实施例。
图1是本发明第一实施例的检测振摆角的吊车的立体图。
图2是悬挂在图1中所示的钢丝绳上的悬框的正视图。
图3是图2中所示的悬框振摆角的检测方法的说明图。
图1中，标号1是能在轨道5上横向行驶的小车，通过卷绕滚筒6卷绕和放出钢丝绳7，能使悬挂着的悬框4升降。标号2是设置在后述第三实施例中使用的钢丝绳上的倾斜仪，标号3是设置在本实施例中使用的悬框4上的倾斜仪。倾斜仪3可以是经过实用化之后的，下列各种形式的倾斜仪：应变仪式，差动变压器式，伺服式，电磁传感器式等等。
下面，说明工作过程。
图2是从小车1横向行驶方向的正面看到的悬框4的正视图，表示悬框4通过钢丝绳7悬挂在上方的两个滚筒6上的状态。
在像图2那样悬挂着悬框4的情况下，就能如图3所示的那样，用悬框4与相对于水平方向的倾斜角δ(倾斜仪的检测角)，小车1上的钢丝绳间隔(滚筒间隔)a，悬框4上钢丝绳间隔(滚筒间隔)b，按照以下的方式，从倾斜仪3的检测值求出悬框的振摆角θ。
首先，如图3所示，设图2中互相对应的钢丝绳间隔为a；当以间隔a的中点的xy坐标为(0、0)时，设其两端的xy坐标为(-a/2、0)，(+a/2、0)；设悬框4上的钢丝绳间隔为b，且其两端的xy坐标为(x1、y1)，(x2、y2)；设钢丝绳的长度为l；设倾斜仪3所检出的角度为δ；设所求的悬框振摆角为θ时，如将悬框4的轨迹用公式来表示，由于(x1、y1)，(x2、y2)点的轨迹分别为用虚线所表示的半径为l的圆形轨迹，因此，可得出下列联立方程式：
[公式1]
(x1+a/2)2+y12＝l2，x1＜0
(x2-a/2)2+y22＝l2，x2＞0 (1)
接着，当悬框4倾斜后，倾斜仪3的检测值为δ时，在角度为δ，斜边为b的直角三角形中，可根据三角函数的关系得出下列联立方程式：
[公式2]
(x1-x2)2+(y1-y2)2＝b2，x1-x2＜0 (2)
bcosδ＝-(x1-x2)，bsinδ＝y1-y2 (3)。
但，式中：
a≠b，-π/2＜δ＜π/2(∵x1-x2＜0，cosδ＞0)
再根据悬挂悬框的钢丝绳前端的轨迹，可得：
[公式3]
tanθ＝-(x1+x2)/(y1+y2)，-π/2＜θ＜π/2 (4)
根据上述式(1)～(4)，可得悬框4的振摆角θ为：
[公式4]
θ=tan-1[btanδ-b+a1+tan2δ]]]>
(5)
再把所求得的悬框4的振摆角θ反馈回去，就能够控制小车的速度等等，使振摆角θ为0。
下面，参照附图说明本发明的第二实施例。
图4是本发明第二实施例的悬挂在钢丝绳上的悬框的正视图。
图5是图4中所示的悬框振摆角的检测方法的说明图。
第一和第二实施例都是与权利要求1相对应的实施例，但在第二实施例中增设了如图4所示的滚筒8，所以能使悬框4保持得更加稳定。如图5所示，由于滚筒6之间的间隔为2a，滚筒8的直径为2c，所以此时的坐标分别为：在(-a、0)，(+a、0)上加上(-c、0)，(+c、0)，而钢丝绳的长度为11、12。
此外，y坐标的方向与图3相反。其他与第一实施例相同的构件，均标以同样的标号，并省略了重复的说明。
与上一个实施例一样，当用公式表示悬框4的轨迹时，如公式5所示：
[公式5]
[x1-(a+c)/2]2l2+y12l2-[(a-c)/2]2=l]]>
[x2-(a+c)/2]2l2+y22l2-[(a-c)/2]2=l---(6)]]>
然后，从根据倾斜仪3所检测到的角度δ所形成的斜边为b的三角形来看，可得出下列公式：
[公式6]
(x1-x2)2+(y1-y2)2＝b2 (7)
l1+l2＝2l (8)
tanδ＝(y2-y1)/(x2-x1) (9)
根据悬框4的悬挂钢丝绳前端的轨迹，可得：
[公式7]
tanθ＝(x1+x2)/(y1+y2) (10)。
从以上式(6)～(10)，即可得悬框的振摆角为：
[公式8]
θ=tan-1[l2l2-[(a-c)/2]2·btanδ-b+(a+c)1+tan2δ]---(11)]]>
把所求得的悬框4的振摆角θ反馈回去，就能够控制小车的速度等等，使振摆角θ为0。
下面，参照附图说明本发明的第三实施例。
图6是第三实施例的悬框振摆角的检测方法的说明图。
如图6所示，第三实施例与权利要求2相当，相当于在悬框4上不能敷设电力线和信号输出线时，在悬框4上不能设置倾斜仪的情况。如图1所示，把倾斜仪2a、2b设置在规定的钢丝绳位置7a、7b上，例如设置在从横向行驶的正面看的前后成对角线的钢丝绳的位置上，这样就能随着钢丝绳的振摆，检测出钢丝绳的振摆角α、β。
另外，图1、图2、图4是与以前的实施例共用的图。
还有，关于悬框4的起吊方式，在本实施例中，图2中的起吊方式和图4中的起吊方式这两种方式都可以使用。
接着，说明其工作过程。
如图5所示，同样，用公式来表示悬框4的轨迹：
[公式9]
x1＝lsinα-a/2，y1＝lcosα
x2＝lsinβ+a/2，y2＝lcosβ (12)。
根据悬框的悬挂钢丝绳前端的轨迹，可得：
[公式10]
tanθ＝(x1+x2)/(y1+y2) (13)。
根据以上式(12)、(13)，可得悬框的振摆角θ为：
[公式11]
θ＝(α+β)/2 (14)
把所求得的悬框4的振摆角θ反馈回去，就能够控制小车的速度等等，使振摆角θ为0。
这样，本发明不必使用可视传感器，只要使用倾斜仪，通过对倾斜仪的检测值δ，或者α、β进行简单而迅速的演算，就能求出悬框的振摆角，从而能切实地构成实用性很高的振摆角检测装置。
如上所述，按照本发明，由于只要使用倾斜仪的廉价的部件，就能在检测出悬框的倾斜角之后，用简单的演算来求得起吊货物的振摆角，与以往的可视传感器系统相比较，在价格，寿命和维修等各方面，都具有构成优良的检测吊车的振摆角装置的效果。