JP2000289983A - クレーン - Google Patents
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Landscapes
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
- Jib Cranes (AREA)
Abstract
た電力をインバータ24経由でバッテリ7に蓄え、この
バッテリ蓄電力により走行用、旋回用、主巻及び補巻ウ
ィンチ用各電動機8,18,20,21を駆動して走
行、旋回、巻上各動作を行わせる。また、ブーム用電動
機16により、ブーム用油圧ポンプ17を駆動し、その
吐出油でブーム起伏、同伸縮両シリンダ14,15を作
動させてブーム起伏、同伸縮動作を行わせるようにし
た。
Description
(トラッククレーン、ラフテレーンクレーン)、クロー
ラクレーン等の自走式クレーンに関するものである。
技術を説明する。
走行体上に上部旋回体を搭載し、この上部旋回体に旋回
装置と、ブームと、ブーム起伏及び伸縮シリンダと、巻
上・巻下用のウィンチを設けて構成され、走行、旋回、
ブーム起伏、巻上(伸縮ブームの場合はさらにブーム伸
縮)の各動作を行う。
ホイール式クレーンによると、次のような問題があっ
た。
大出力に合わせて通常の負荷条件よりも高めに設定され
るため、基本的に動力の無駄が生じる。
合でも、高速を要するときはエンジンの回転速度を上げ
なければならないため、エンジンを効率(燃料消費率)
の悪い回転数領域で運転することになる。
を行っていない、所謂アイドルタイムにも巻上クラッ
チ、巻上ブレーキ等の補機の油圧やエアコンを駆動する
ためにエンジンをアイドリング回転数で運転しなければ
ならない。
プからの圧油をコントロールバルブ経由で油圧アクチュ
エータに供給する構成をとっており、ポンプとアクチュ
エータの間の管路長が長いため圧損が大きいうえに、ポ
ンプ余剰流量をコントロールバルブやリリーフ弁等でタ
ンクに捨てる無駄がある等、エネルギーの伝達効率が悪
い。
くて燃費が悪いだけでなく、排ガス、騒音等の公害問題
が生じていた。
化を実現することができるクレーンを提供するものであ
る。
装置によって走行可能な下部走行体上に、旋回装置によ
って縦軸まわりに旋回自在な上部旋回体が搭載され、こ
の上部旋回体に、ブーム起伏装置によって起伏自在なブ
ーム、及び巻上装置によって巻上・巻下可能な巻上ウィ
ンチが設けられるクレーンにおいて、発電装置と、この
発電装置から供給される電力を蓄えるバッテリと、この
バッテリの蓄電力によって駆動される電動機を具備し、
この電動機により、上記走行、旋回、ブーム起伏、巻上
の各装置を駆動するように構成したものである。
て、発電装置を、エンジンと、このエンジンによって駆
動される発電機によって構成したものである。
て、エンジンをエンジン効率の良好な回転数領域で回転
させてバッテリに蓄電するように構成したものである。
れかの構成において、バッテリの蓄電状態を監視し、こ
の蓄電状態に応じて発電装置の運転を制御するように構
成したものである。
れかの構成において、電動機の回生制御によって発生す
る電力をバッテリに蓄えるように構成したものである。
れかの構成において、走行、旋回、ブーム起伏、巻上の
各装置のうち最終出力が回転運動である装置は電動機に
よって直接駆動し、最終出力が往復運動である装置は電
動機によって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから
の圧油によって油圧シリンダを駆動するように構成した
ものである。
れかの構成において、走行、旋回、ブーム起伏、巻上の
各装置のうち、油圧アクチュエータによって作動する装
置について、電動機によって油圧ポンプを駆動し、この
油圧ポンプからの圧油によって上記油圧アクチュエータ
を駆動するように構成したものである。
れかの構成において、走行、旋回、ブーム起伏、巻上の
各装置を電動機によって直接駆動するように構成したも
のである。
れかの構成において、走行時には発電装置とバッテリの
双方を動力源として走行装置を駆動するように構成した
ものである。
ずれかの構成において、発電装置を上部旋回体に搭載し
たものである。
力をバッテリに蓄え、このバッテリで電動機を駆動して
各クレーン動作を行わせるため、 (I)動作に応じて必要な動力のみを供給すればよく、
動力源の稼働状態(通常はエンジンの回転数)を無駄に
上げる必要がない。
充電し得る稼働状態で運転すればよく、エンジンの場合
でいうと請求項3のように効率(燃料消費率)優先で運
転することができる。
機とは電気配線で接続すればよいため、エネルギーの伝
達ロスが最小限に少なくてすむ。
ーム起伏、巻上の各装置を電動機で直接(通常は減速機
経由で)駆動することにより、油圧ロスがなくなる。
め、排ガス、騒音等の公害を低減することができる。
の蓄電状態を監視し、蓄電状態に応じて発電装置の運転
を制御するため、たとえば充電が終われば動力源を停止
させ、バッテリ蓄電量の低下時に動力源を起動、あるい
は回転数を上げる等、エネルギーの無駄をさらに無く
し、エネルギー効率を一層高めることができる。
の回生制御によって発生する電力をバッテリに蓄えるこ
とができるため、蓄電効果を高め、一層の省エネルギー
化を実現することができる。
運動の装置は電動機で直接駆動するため駆動力のロスが
ない。一方、最終出力が往復運動の装置については、軽
量でしかも大出力を出し易い油圧駆動方式によって全体
構成をコンパクト化することができる。
特有の利点として、加速時や登坂時のように大きな動力
を必要とする場合に適したものとなる。
れまでは、エンジンを下部走行体に設置し、トランスミ
ッション等を介して車軸に機械的に動力を伝える構成を
とっている。
ジンを設置することから、フレーム後部をエンジンを収
容できるように二股に開かなければならないため、フレ
ームの剛性や強度に無理が生じ、かつ、重量が大きくな
る。
発電装置を上部旋回体に設置するため、下部走行体のフ
レーム設計が楽になり、箱構造等の強くて剛性の高い構
造を採用することができる。このため、下部走行体全体
ひいてはクレーン全体として軽量化することが可能とな
る。
明する。
上部旋回体2が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この
上部旋回体2に起伏自在でかつ伸縮自在なブーム3と、
走行時とクレーン作業時とに兼用されるキャビン4が設
けられたホイール式クレーンを適用対象として例にとっ
ている。
示している。同図に示すように、下部走行体1には、発
電装置を構成するエンジン5及びこのエンジン5によっ
て駆動される発電機6と、この発電機6から供給される
電力を蓄えるバッテリ7と、走行用電動機8が設置さ
れ、この走行用電動機8によって走行装置のトランスミ
ッション9が駆動されることにより、前後の車輪10,
11が回転する。
る。
させるブーム起伏装置としてのブーム起伏シリンダ14
と、ブーム3を伸縮させるブーム伸縮装置としてのブー
ム伸縮シリンダ15と、このブーム起伏、伸縮両シリン
ダ14,15の駆動源となるブーム用電動機16及び同
電動機16によって駆動されるブーム用油圧ポンプ17
と、図示しない旋回装置(旋回歯車)を駆動する旋回用
電動機18及び同電動機18の回転力を減速して旋回装
置に伝える旋回用減速機19と、巻上装置としての図示
しない主巻、補巻両ウィンチそれぞれの駆動源としての
主巻用、補巻用両電動機20,21及び同電動機20,
21の回転力を減速してウィンチに伝える巻上用減速機
22,23がそれぞれ設置されている。
ブロック構成を示している。
線矢印は電気回生系、一点鎖線矢印は油圧駆動系、二点
鎖線矢印は操作または制御信号系をそれぞれ示す。
0,21及びバッテリ7との間にインバータ24が設け
られ、このインバータ24により、 発電機6で作られた交流電力が直流に変換されてバ
ッテリ7に蓄えられ(通常蓄電作用)、 走行・クレーン作動に伴う回生作用によって各電動
機8,16,18,20,21に発生した交流電力が直
流に変換されてバッテリ7に蓄えられ(回生蓄電作
用)、 バッテリ7の蓄電力が交流に変換されて各電動機
8,16,18,20,21に供給される(放電作
用)。
ルでもよい)によって操作される操作部(たとえばポテ
ンショメータで、図1のキャビン4内に設けられ、図2
ではそのうちの一つのみを代表的に示す)24が設けら
れ、この操作部24の操作信号がコントローラ25に送
られる。
う。
16,18,20,21の回転方向と速度またはトルク
を制御する。
率の良い回転数領域(その中の特定の回転数でもよい)
で回転するようにエンジンコントローラ26を制御す
る。
24経由で(または直接)監視し、適正な蓄電作用が行
われるようにエンジンコントローラ26を制御する。す
なわち、バッテリ蓄電量が所定の値以下に低下するとエ
ンジン5を起動させるか、エンジン回転数を上げて発電
量を増やし、蓄電量が所定の値になるとエンジン5を減
速または停止させて発電作用を低下または停止させる。
レーンの駆動・制御作用を次に説明する。
動されて発電作用を行い、発生した交流電力がインバー
タ24で直流に変換されてバッテリ7に蓄えられる。
各電動機8,16,18,20,21が駆動される。
行用電動機8の回転力がトランスミッション9、アクス
ル12,13経由で前後の車輪10,11に伝えられ
る。
8−旋回用減速機19の経路で旋回装置が駆動されて旋
回動作が行われ、主巻及び補巻両ウィンチ用電動機2
0,21−減速機22,23の経路で両ウィンチが駆動
されて巻上動作が行われる。
ム用油圧ポンプ17に伝えられ、同ポンプ17の吐出油
によってブーム起伏及び伸縮両シリンダ14,15が伸
縮作動してブーム3の起伏及び伸縮動作が行われる。
費率は図3に示すような関係にあるため、大負荷時等以
外の通常時は、効率のよい回転数領域Na(1600〜
2200rpm)で駆動する。
電動機の場合、回転数とトルクの関係が図4のようにな
り、電流制御によってトルクを、電圧制御によって回転
数をそれぞれ制御することができる。
ポンプ17として、所謂一体型アクチュエータ、すなわ
ち、電動機とこれによって駆動される双方向回転ポンプ
が1ユニットとして一体化され、電動機の回転方向と速
度を制御することによってポンプからの油の吐出方向と
吐出量が可変となったものをブーム起伏用とブーム伸縮
用に個別に用いることができる。この一体型アクチュエ
ータを用いれば、より一層省エネルギー化することがで
きる。
走行制動時や坂路の降坂時、ウィンチ巻下や旋回の制動
時等)に、電動機8,16,18,20,21を発電機
として作用(回生作用)させ、これによって発生する回
生電力をバッテリ7に蓄えることができる。このため、
消費エネルギーを節約し、バッテリ7を小形化すること
ができる。
切換手段が設けられ、オペレータの操作等により上記充
放電作用の切換が行われる。また、インバータ24は各
電動機に必要であり、下部走行体1と上部旋回体2に分
けて設置してもよい。
を説明する。
バッテリ7が下部走行体1に設けられたのに対し、第2
実施形態においてはこれらが上部旋回体2に設けられて
いる。
けた場合と比較して、下部走行体1の後部をエンジンが
入るように二股に開く等の設計上の制約がなくなるた
め、フレーム設計が楽になり、箱構造等の強くて剛性の
高い構造を採用することができる。このため、下部走行
体全体ひいてはクレーン全体として軽量化することが可
能となる。
対側のデッキに比較的スペースの余裕があるため、エン
ジン5、発電機6はこの左側デッキ部分に設けることが
できる。
いて前後独立駆動方式、すなわち、前後別々に設けられ
たトランスミッション9f,9b毎に前側用、後側用両
電動機8f,8bが設けられ、前後の車輪10,11が
この両電動機8f,8bによって前後独立して駆動され
る方式に本発明を適用した場合を示している。
動方式及び第3実施形態の前後独立駆動方式の双方にお
いて、車輪10,11の中に電動機と減速機を組み込ん
だインホイールモータ方式を採用してもよい。
機のみで駆動する所謂シリーズ方式を採用したのに対
し、第4実施形態においては所謂パラレル方式、すなわ
ち、前後のアクスル12,13を、バッテリ7−インバ
ータ24−走行用電動機8−トランスミッション9の主
経路で駆動すると同時に、エンジン5−トルクコンバー
タ27−トランスミッション9の副経路で駆動する方式
を採用している。
力と、発電機6で発生した電力の双方で駆動する方式を
採用してもよい。
のように大きな動力を要する場合に有利となる。
場合を例示している。
L,28Rが設けられ、これによって図示しない左右の
クローラが駆動されて走行動作が行われる。
ンコントローラ30、発電機31、インバータ32、バ
ッテリ33、コントローラ34が設けられるとともに、
旋回用、主巻ウィンチ用、補巻ウィンチ用、それにブー
ム起伏ウィンチ用の各電動機35,36,37,38が
それぞれ設けら、バッテリ蓄電力によって各電動機28
L,28R,35〜38が回転駆動されて走行、旋回、
巻上、ブーム起伏の各動作が行われるように構成されて
いる。
旋回、ブーム起伏、巻上の各装置がいずれも回転運動を
最終出力とするため、これらを電動機で直接(通常は減
速機経由で)駆動することがてぎ、これにより油圧ロス
がなくなる。
油圧補機39,40が設けられ、エンジン29で駆動さ
れる補助ポンプ41によってこれら補機39,40が駆
動される。この補機39,40及び補助ポンプ41は、
通常、第1〜第4各実施形態のホイール式クレーンにも
設けられる。但し、補助ポンプ41はエンジン駆動とせ
ずに電動機駆動としてもよい。
は骨組構造(非伸縮式)のラチスブームが用いられるた
め、ホイール式クレーンと異なりブーム伸縮装置は不要
となる。
発電機によって発電装置を構成したがこの発電装置とし
て燃料電池を用いてもよい。
装置で作られた電力をバッテリに蓄え、このバッテリで
電動機を駆動して各クレーン動作を行わせる構成とした
から、 (I)動作に応じて必要な動力のみを供給すればよく、
動力源の稼働状態(通常はエンジンの回転数)を無駄に
上げる必要がない。
充電し得る稼働状態で運転すればよく、エンジンの場合
でいうと請求項3のように効率(燃料消費率)優先で運
転することができる。
機とは電気配線で接続すればよいため、エネルギーの伝
達ロスが最小限に少なくてすむ。
回、ブーム起伏、巻上の各装置を電動機で直接(通常は
減速機経由で)駆動することにより、油圧ロスがなくな
る。
て省エネルギー化を実現できるとともに、排ガス、騒音
等の公害を低減することができる。
の蓄電状態を監視し、蓄電状態に応じて発電装置の運転
を制御するため、たとえば充電が終われば動力源を停止
させ、バッテリ蓄電量の低下時に動力源を起動、あるい
は回転数を上げる等、エネルギーの無駄をさらに無く
し、エネルギー効率を一層高めることができる。
の回生制御によって発生する電力をバッテリに蓄えるこ
とができるため、蓄電効果を高め、一層の省エネルギー
化を実現することができる。
運動の装置は電動機で直接駆動するため駆動力のロスが
ない。また、最終出力が往復運動の装置については、軽
量でしかも大出力を出し易い油圧駆動方式によって全体
構成をコンパクト化することができる。
特有の利点として、加速時や登坂時のように大きな動力
を必要とする場合に適したものとなる。
置を上部旋回体に設置するため、下部走行体のフレーム
設計が楽になり、箱構造等の強くて剛性の高い構造を採
用することができる。このため、下部走行体全体ひいて
はクレーン全体として軽量化することが可能となる。
レーンの全体構成と機器配置を示す側面図である。
成図である。
である。
る。
レーンの全体構成と機器配置を示す側面図である。
成図である。
ロック構成図である。
ロック構成図である。
ロック構成図である。
ジン回転数を制御するコントローラ 29 クローラクレーンの場合のエンジン 31 発電機 32 インバータ 33 バッテリ 34 コントローラ 28L,28R 左右の走行用電動機 35 旋回用電動機 36 主巻ウィンチ用電動機 37 補巻ウィンチ用電動機 38 ブーム起伏ウィンチ用電動機
Claims (10)
- 【請求項1】 走行装置によって走行可能な下部走行体
上に、旋回装置によって縦軸まわりに旋回自在な上部旋
回体が搭載され、この上部旋回体に、ブーム起伏装置に
よって起伏自在なブーム、及び巻上装置によって巻上・
巻下可能な巻上ウィンチが設けられるクレーンにおい
て、発電装置と、この発電装置から供給される電力を蓄
えるバッテリと、このバッテリの蓄電力によって駆動さ
れる電動機を具備し、この電動機により、上記走行、旋
回、ブーム起伏、巻上の各装置を駆動するように構成し
たことを特徴とするクレーン。 - 【請求項2】 発電装置を、エンジンと、このエンジン
によって駆動される発電機によって構成したことを特徴
とする請求項1記載のクレーン。 - 【請求項3】 エンジンをエンジン効率の良好な回転数
領域で回転させてバッテリに蓄電するように構成したこ
とを特徴とする請求項2記載のクレーン。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のクレ
ーンにおいて、バッテリの蓄電状態を監視し、この蓄電
状態に応じて発電装置の運転を制御するように構成した
ことを特徴とするクレーン。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のクレ
ーンにおいて、電動機の回生制御によって発生する電力
をバッテリに蓄えるように構成したことを特徴とするク
レーン。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載のクレ
ーンにおいて、走行、旋回、ブーム起伏、巻上の各装置
のうち最終出力が回転運動である装置は電動機によって
直接駆動し、最終出力が往復運動である装置は電動機に
よって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプからの圧油
によって油圧シリンダを駆動するように構成したことを
特徴とするクレーン。 - 【請求項7】 請求項1乃至5のいずれかに記載のクレ
ーンにおいて、走行、旋回、ブーム起伏、巻上の各装置
のうち、油圧アクチュエータによって作動する装置につ
いて、電動機によって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポ
ンプからの圧油によって上記油圧アクチュエータを駆動
するように構成したことを特徴とするクレーン。 - 【請求項8】 請求項1乃至5のいずれかに記載のクレ
ーンにおいて、走行、旋回、ブーム起伏、巻上の各装置
を電動機によって直接駆動するように構成したことを特
徴とするクレーン。 - 【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載のクレ
ーンにおいて、走行時には発電装置とバッテリの双方を
動力源として走行装置を駆動するように構成したことを
特徴とするクレーン。 - 【請求項10】 発電装置を上部旋回体に搭載したこと
を特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のクレー
ン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093210A JP2000289983A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | クレーン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093210A JP2000289983A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | クレーン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000289983A true JP2000289983A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14076219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11093210A Pending JP2000289983A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | クレーン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000289983A (ja) |
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