JP7362427B2

JP7362427B2 - 建設機械の荷重計測装置

Info

Publication number: JP7362427B2
Application number: JP2019197173A
Authority: JP
Inventors: 秋司沢井
Original assignee: 株式会社加藤製作所
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2023-10-17
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: JP2021070552A

Description

本発明は、建設機械においてロープに作用する荷重を計測する荷重計測装置に関する。

特許文献１には、起伏可能なブームが設けられる建設機械としてクレーンが開示されている。このクレーンでは、ウィンチから繰出されるロープが、ブームの後端部から前端部に向かってブームの長手方向に沿って延設される。そして、シーブが、シャフトを介してブームに取付けられ、ロープは、ブームの後端部と前端部との間において、シーブに掛けられる。そして、シャフトに、油圧シリンダが取付けられ、油圧シリンダに作用する圧力が検知される。そして、検知された圧力から、シーブに作用する荷重が算出され、算出されたシーブに作用する荷重から、ロープに作用する荷重（張力）が算出される。

特開平１１－２１８４５３号公報

前記特許文献１のように建設機械においてロープに作用する荷重（張力）を計測する荷重計測装置では、構成を複雑化することなく、かつ、適切にロープに作用する荷重が計測されることが、求められている。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、構成が複雑化することなく、かつ、適切にロープに作用する荷重を計測する建設機械の荷重計測装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明のある態様は、起伏可能なブームが設けられるとともに、ウィンチから繰出されるロープが前記ブームの後端部から前端部に向かって延設される建設機械において、前記ロープに作用する荷重を計測する荷重計測装置であって、前記ブームの幅方向に互いに対して離れて配置される一対の板状部を備え、前記ブームの前記幅方向に沿う回動軸を中心として、前記ブームに対して回動可能に前記ブームに取付けられるブラケットと、前記ブームの前記幅方向に沿う中心軸を有し、前記ブラケットの前記一対の板状部の間に前記中心軸に沿って延設されるシャフトと、前記ウィンチと前記ブームの前記前端部との間において前記ロープが掛けられ、前記シャフトの前記中心軸を中心として回転可能な状態で、前記シャフトに支持されるシーブであって、前記回動軸を中心としてブラケット及びシャフトと一緒に、前記ブームに対して回動可能なシーブと、前記中心軸に沿う方向について前記シャフトの一端に、前記ブラケットの前記一対の板状部の一方を介して取付けられる第１の油圧シリンダと、前記中心軸に沿う前記方向について前記第１の油圧シリンダとは反対側の端で、前記ブラケットの前記一対の板状部の他方を介して前記シャフトに取付けられる第２の油圧シリンダと、を備える。

本発明によれば、構成が複雑化することなく、かつ、適切にロープに作用する荷重を計測する建設機械の荷重計測装置を提供することができる。

図１Ａは、第１の実施形態に係るアースドリルクレーンの一例を示す概略図である。図１Ｂは、図１Ａのアースドリルクレーンのブームの前端部を矢印Ｈの方向から視た状態で示す概略図である。図２は、図１Ａのアースドリルクレーンにおいて、ブームの後端部に取付けられるシーブ（ガイドシーブ）及びその近傍の構成を概略的に示す斜視図である。図３は、図１Ａのアースドリルクレーンにおいて、ブームの後端部に取付けられるシーブ（ガイドシーブ）及びその近傍の構成を、旋回体の幅方向の一方側から視た状態で示す概略図である。図４は、図１Ａのアースドリルクレーンにおいて、ブームの後端部に取付けられるシーブ（ガイドシーブ）及びその近傍の構成を、旋回体の後方側から視た状態で示す概略図である。図５は、第１の実施形態に係る荷重計測装置の制御系を概略的に示すブロック図である。図６は、第１の実施形態に係る荷重計測装置のコントローラによって行われる、ロープに作用する荷重の計測処理を示すフローチャートである。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態では、建設機械として、アースドリルクレーンを例に挙げて説明する。図１Ａは、本実施形態に係るアースドリルクレーン１の一例を示す。図１Ａに示すように、アースドリルクレーン１は、走行車体２と、走行車体２上に設置される旋回体３と、を備える。旋回体３には、運転室５が設けられる。旋回体３は、鉛直方向に沿う旋回軸を中心として、走行車体２に対して旋回可能である。また、旋回体３には、ブーム６が連結される。ブーム６は、旋回体３と一体に走行車体２に対して旋回可能である。

また、ブーム６では、長手方向（矢印Ｘ１及び矢印Ｘ２で示す方向）が規定される。そして、ブーム６では、長手方向の一方側が前方側（矢印Ｘ１側）となり、前方側とは反対側が後方側（矢印Ｘ２側）となる。ブーム６は、後端部で旋回体３に取付けられる。また、ブーム６は、旋回体３に対して起伏可能である。このため、ブーム６では、長手方向に対して交差する（垂直又は略垂直な）起伏方向（矢印Ｙ１及び矢印Ｙ２で示す方向）が、規定される。ブーム６が旋回体３に対して起きる又は伏せることにより、ブーム６の水平面に対する起伏角度θが変化する。また、ブーム６では、長手方向及び起伏方向の両方に対して交差する（垂直又は略垂直な）幅方向（図１Ａの紙面に対して垂直又は略垂直な方向）が、規定される。ブーム６の幅方向は、旋回体３の幅方向と、一致又は略一致する。また、ブーム６は、長手方向に伸縮可能である。ブーム６が伸長又は収縮することにより、ブームの長手方向についてのブーム長Ｄが変化する。

図１Ｂは、ブーム６の前端部を図１Ａの矢印Ｈの方向から、すなわち、ブーム６の前方側から視た状態で示す。図１Ｂでは、矢印Ｗ１及び矢印Ｗ２で示す方向が、ブーム６の幅方向となる。旋回体３には、ウィンチ１１，２１が設けられる。ウィンチ（ケリーバウィンチ）１１からは、ロープ（ケリーバロープ）１２が繰出される。ロープ１２は、ブーム６の後端部（基端部）から前端部（先端部）に向かってブーム６の長手方向に沿って延設される。ブーム６では、ブーム６が起きる側（矢印Ｙ１側）の端面であるブーム上面に沿って、ロープ１２が延設される。また、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、旋回体３には、シーブ１３が取付けられ、ブーム６の前端部には、シーブ１４，１５が取付けられる。ウィンチ１１から繰出されたロープ１２は、シーブ１３に掛けられた後、シーブ１４，１５の順に掛けられる。また、ロープ１２は、シーブ１３によって、ウィンチ１１へガイドされる。

また、ロープ１２は、ケリーバ１７に接続される。ケリーバ１７は、ブーム６の前端部のシーブ１５から、ロープ１２を介して吊下げられる。ブーム６の前端部から吊下げられるケリーバ１７は、ロープ１２の接続位置から鉛直下側へ向かって延設される。また、ケリーバ１７では、ロープ１２の接続位置とは反対側の端部に、ドリリングバケット１８が取付けられる。ドリリングバケット１８は、鉛直方向に沿うケリーバ１７の中心軸を中心として、ケリーバ１７に対して回転駆動される。アースドリルクレーン１では、ウィンチ１１に巻取られているロープ１２をさらに繰出すことにより、ロープ１２を介して吊下げられるケリーバ１７及びドリリングバケット１８が鉛直下側に移動する。そして、アースドリルクレーン１では、ケリーバ１７及びドリリングバケット１８を鉛直下側へ移動させながらドリリングバケット１８を回転駆動することにより、地面に掘削孔を形成する。

ウィンチ（サブウィンチ）２１からは、ロープ（サブロープ）２２が繰出される。ロープ２２は、ブーム６の後端部から前端部に向かってブーム６の長手方向に沿って延設される。ブーム６では、ブーム上面に沿って、ロープ２２が延設される。また、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ブーム６の後端部には、シーブ（ガイドシーブ）２３が取付けられ、ブーム６の前端部に、シーブ２４，２５が取付けられる。ウィンチ２１から繰出されたロープ２２は、シーブ２３に掛けられた後、シーブ２４，２５の順に掛けられる。また、ロープ２２は、シーブ２３によって、ウィンチ２１へガイドされる。また、ロープ２２は、フック２７に接続される。フック２７は、ブーム６の前端部のシーブ２５から、ロープ２２を介して吊下げられる。そして、ブーム６の前端部からロープ２２を介して吊下げられるフック２７に吊荷を引掛けることにより、吊荷を吊上げ可能になる。

図２乃至図４は、ブーム６の後端部に取付けられるシーブ（ガイドシーブ）２３及びその近傍の構成を示す。図２は、斜視図を示し、ロープ２２を省略して示す。また、図３は、旋回体３の幅方向の一方側から視た状態を示し、ブーム６の幅方向の一方側から視た状態を示す。図４は、旋回体３の後方側から視た状態を示し、ブーム６が起きる側（ブーム上面側）から視た状態を示す。なお、図２及び図４では、矢印Ｗ１及び矢印Ｗ２で示す方向が、ブーム６の幅方向となり、図３では、紙面に対して垂直又は略垂直な方向が、ブーム６の幅方向となる。

シーブ（ガイドシーブ）２３には、前述のように、ウィンチ２１とブーム６の前端部との間において、ウィンチ２１から繰出されるロープ２２が掛けられる。図２乃至図４に示すように、シーブ２３は、シャフト３１及びブラケット３２を介して、ブーム６の後端部に取付けられる。ブラケット３２は、ブーム６に直接的に取付けられる。ブラケット３２は、ブーム６への取付け位置（接続位置）に形成される回動軸Ｐ１を中心として、ブーム６に対して回動可能である。ブラケット３２のブーム６に対する回動軸Ｐ１は、ブーム６の幅方向に沿う。

また、ブラケット３２は、一対の板状部３５Ａ，３５Ｂを備える。板状部３５Ａ，３５Ｂは、ブーム６の幅方向について互いに対して離れて配置される。ブラケット３２は、ブーム６の幅方向について板状部３５Ａ，３５Ｂの間でブーム６を挟む状態で、ブーム６に取付けられる。シーブ２３は、シャフト３１を介して、ブラケット３２に取付けられる。また、シャフト３１及びシーブ２３は、ブラケット３２と一緒に、ブーム６に対して回動軸Ｐ１を中心として回動可能である。

シャフト３１は、中心軸Ｐ２を有し、中心軸Ｐ２に沿って延設される。シャフト３１は、中心軸Ｐ２がブーム６の幅方向に沿う状態で、ブラケット３２に取付けられる。中心軸Ｐ２に沿う方向についてシャフト３１の一端は、ブラケット３２の板状部３５Ａに接続され、中心軸Ｐ２に沿う方向についてシャフト３１の他端は、ブラケット３２の板状部３５Ｂに接続される。また、シーブ２３は、シャフト３１の中心軸Ｐ２を中心として回転可能に、シャフト３１によって支持される。そして、シーブ２３は、シャフト３１に対してシャフト３１の中心軸Ｐ２に沿って、移動可能である。すなわち、シーブ２３は、シャフト３１及びブラケット３２に対して、ブーム６の幅方向に沿って移動可能である。

本実施形態のアースドリルクレーン１は、ロープ２２に作用する荷重Ｔ、すなわち、ロープ２２に作用する張力を計測する荷重計測装置４０を備える。前述のアースドリルクレーン１では、ロープ２２に作用する荷重Ｔの大きさは、フック２７によって吊上げられる吊荷の荷重の大きさと、一致又は略一致する。したがって、本実施形態のアースドリルクレーン１では、荷重計測装置４０によって、吊荷の荷重が計測される。荷重計測装置４０は、前述したシーブ（ガイドシーブ）２３、シャフト３１及びブラケット３２を備える。

また、荷重計測装置４０は、一対の油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂを備える。油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂのそれぞれは、中心軸としてシリンダ軸（Ｑａ，Ｑｂの対応する一方）を有し、油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂのそれぞれは、シリンダ軸（Ｑａ，Ｑｂの対応する一方）に沿って伸縮可能である。油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂのそれぞれの一端は、旋回体３に接続される。油圧シリンダ（第１の油圧シリンダ）３７Ａの他端は、ブラケット３２の板状部３５Ａを介して、シャフト３１に接続される。このため、油圧シリンダ３７Ａは、中心軸Ｐ２に沿う方向（ブーム６の幅方向）についてシャフト３１の一端に、取付けられる。また、油圧シリンダ（第２の油圧シリンダ）３７Ｂの他端は、ブラケット３２の板状部３５Ｂを介して、シャフト３１に接続される。このため、油圧シリンダ３７Ｂは、中心軸Ｐ２に沿う方向（ブーム６の幅方向）について油圧シリンダ３７Ａの取付け位置とは反対側の端で、シャフト３１に取付けられる。

アースドリルクレーン１では、フック２７によって吊上げられる荷重が変化し、ロープ２２に作用する荷重Ｔが変化することにより、ロープ２２からシーブ２３に作用する荷重Ｆが変化する。そして、荷重Ｆが変化することにより、油圧シリンダ３７Ａに作用する荷重Ｒａ及び油圧シリンダ３７Ｂに作用する荷重Ｒｂのそれぞれが変化し、油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂのそれぞれの油圧が変化する。

ここで、ブラケット３２の回動軸Ｐ１からシャフト３１の中心軸Ｐ２（シーブ２３の回転軸）までの距離Ｌａ、及び、ブラケット３２の回動軸Ｐ１から油圧シリンダ３７Ａのシリンダ軸Ｑａ及び油圧シリンダ３７Ｂのシリンダ軸Ｑｂのそれぞれまでの距離Ｌｂを、規定する。本実施形態では、回動軸Ｐ１から油圧シリンダ３７Ａのシリンダ軸Ｑａまでの距離、及び、回動軸Ｐ１から油圧シリンダ３７Ｂのシリンダ軸Ｑｂまでの距離は、距離Ｌｂで同一であるとする。距離Ｌａ，Ｌｂは、ブーム６の起伏状態が変化しても、変化しない値である。また、シーブ２３への接点におけるロープ２２の開き角度αを規定する。開き角度αは、ブーム６の前端部からシーブ２３までのロープ２２の延設方向に沿う仮想線Ｍ１とウィンチ２１からシーブ２３までのロープの延設方向に沿う仮想線Ｍ２とによって形成される角度である。開き角度αは、ブーム６の起伏状態の変化に対応して、すなわち、前述したブーム６の起伏角度θの変化に対応して、変化する。

また、開き角度αの二等分線Ｍαを規定するとともに、ブラケット３２の回動軸Ｐ１から二等分線Ｍαまでの距離Ｌαを規定する。ここで、仮想線Ｍ１と二等分線Ｍαとの間の角度、及び、仮想線Ｍ２と二等分線Ｍαとの間の角度は、α／２となる。また、油圧シリンダ３７Ａの荷重Ｒａと油圧シリンダ３７Ｂの荷重Ｒｂとの和である荷重合計値Ｒを、規定する。前述のようにパラメータを規定した場合、距離Ｌａと距離Ｌαとの関係は、開き角度αを用いて、式（１）のようになる。また、ブラケット３２の回動軸Ｐ１の軸回りのモーメントの釣合いから、荷重合計値Ｒとシーブ２３に作用する荷重Ｆとの関係は、距離Ｌｂ，Ｌαを用いて、式（２）のようになる。そして、シーブ２３に作用する荷重Ｆとロープ２２に作用する荷重Ｔ（吊荷の荷重）との関係は、開き角度αを用いて、式（３）のようになる。なお、図３には、シリンダ軸Ｑａ，Ｑｂ、距離Ｌａ，Ｌｂ，Ｌα、仮想線Ｍ１，Ｍ２、開き角度α及び二等分線Ｍαが示されるとともに、荷重Ｒａ（Ｒｂ），Ｆ，Ｔが示される。

したがって、油圧シリンダ３７Ａの荷重Ｒａ及び油圧シリンダ３７Ｂの荷重Ｒｂが検出されることにより、荷重合計値Ｒが算出され、算出された荷重合計値Ｒ及び式（２）等を用いて、シーブ２３に作用する荷重Ｆを算出可能となる。そして、算出した荷重Ｆ及び式（３）を用いて、ロープ２２に作用する荷重Ｔを算出可能となる。したがって、アースドリルクレーン１では、油圧シリンダ３７Ａの荷重Ｒａ及び油圧シリンダ３７Ｂの荷重Ｒｂに基づいて、ロープ２２に作用する荷重Ｔを計測可能となる。

図５は、荷重計測装置４０の制御系を示す。荷重計測装置４０は、コントローラ４１を備える。コントローラ４１は、例えば、コンピュータを構成し。コントローラ４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含むプロセッサ又は集積回路（制御回路）、及び、メモリ等の記憶媒体を備える。コントローラ４１に設けられるプロセッサ又は集積回路は、１つであってもよく、複数であってもよい。コントローラ４１は、記憶媒体等に記憶されるプログラム等を実行することにより、処理を行う。

また、荷重計測装置４０は、圧力センサ（センサ）４２Ａ，４２Ｂを備える。圧力センサ４２Ａは、油圧シリンダ（第１の油圧シリンダ）３７Ａに作用する圧力（油圧）を検知する。圧力センサ４２Ｂは、油圧シリンダ（第２の油圧シリンダ）３７Ｂに作用する圧力（油圧）を検知する。コントローラ４１は、圧力センサ４２Ａでの圧力の検知結果から、油圧シリンダ３７Ａに作用する荷重Ｒａを取得し、圧力センサ４２Ｂでの圧力の検知結果から、油圧シリンダ３７Ｂに作用する荷重Ｒｂを取得する。

また、荷重計測装置４０は、ユーザインタフェース４３を備える。ユーザインタフェース４３は、操作部材を備え、操作部材では、作業者等によって操作指令が入力される。操作部材としては、ボタン、ダイヤル、タッチパネル及びリモコン等が挙げられ、ある一例では、操作部材は、運転室５の内部に設けられる。コントローラ４１は、操作部材で入力された指令に基づいて、処理を行う。また、ユーザインタフェース４３は、作業者等に情報を告知する告知装置を備える。告知装置は、画面表示、音の発信、及び、ライトの点灯等のいずれかによって、告知を行う。ある一例では、告知装置は、運転室５の内部に設けられる表示画面を備える。告知装置では、例えば、荷重計測装置４０によって計測された荷重Ｔに関する情報、及び、作業者への警告情報等が、告知される。

また、本実施形態では、アースドリルクレーン１は、角度センサ４５及び長さセンサ４６を備える。角度センサ４５は、ブーム６の起伏角度θを検知する。コントローラ４１は、角度センサ４５での検知結果から、ブーム６の起伏角度θを含むブーム６の起伏状態に関する情報を取得する。また、長さセンサ４６は、ブーム６の長手方向についてのブーム長Ｄを検知する。コントローラ４１は、長さセンサ４６での検知結果から、ブーム６のブーム長Ｄを含むブーム６の長手方向についての伸縮状態に関する情報を取得する。

図６は、荷重計測装置４０のコントローラ４１によって行われる、ロープ２２に作用する荷重Ｔの計測処理を示す。ある一例では、図６に示す処理は、コントローラ４１によって、所定の間隔で定期的に行われる。別のある一例では、図６に示す処理を行う操作指令をユーザインタフェース４３の操作部材において作業者等は入力可能であり、操作指令がユーザインタフェース４３において入力されたことに基づいて、コントローラ４１は、図６に示す処理を行う。

図６に示すように、荷重Ｔの計測処理では、コントローラ４１は、角度センサ４５及び長さセンサ４６のそれぞれでの検知結果から、ブーム６の起伏角度θ及びブーム６の長手方向についてのブーム長Ｄを取得する（Ｓ１０１）。そして、コントローラ４１は、取得したブーム６の起伏角度θ及びブーム長Ｄに基づいて、ロープ２２に作用する荷重Ｔについて限界荷重（定格荷重）Ｔｔｈを設定する（Ｓ１０２）。すなわち、吊荷の荷重についての限界値（限界荷重）が、設定される。コントローラ４１の記憶媒体等には、起伏角度θ及びブーム長Ｄのそれぞれと限界荷重Ｔｔｈとの関係を示す情報（テーブル又は関数等）が、記憶されている。コントローラ４１は、起伏角度θ及びブーム長Ｄのそれぞれと限界荷重Ｔｔｈとの関係を示す情報を用いて、限界荷重Ｔｔｈを設定する。ある一例では、ブーム６の水平面に対する起伏角度θの増加に対応させて、設定される限界荷重Ｔｔｈを連続的又は段階的に増加させ、ブーム６の長手方向のブーム長Ｄの増加に対応させて、設定される限界荷重Ｔｔｈを連続的又は段階的に減少させる。

そして、コントローラ４１は、前述したロープ２２の開き角度αを算出するとともに、ブラケット３２の回動軸Ｐ１から二等分線Ｍαまでの距離Ｌαを算出する（Ｓ１０３）。ここで、開き角度αは、ブーム６の起伏角度θの変化に対応して、変化する。コントローラ４１の記憶媒体等には、起伏角度θと開き角度αとの関係を示す情報（テーブル又は関数等）が記憶されている。コントローラ４１は、取得した起伏角度θ、及び、起伏角度θと開き角度αとの関係を示す情報に基づいて、開き角度αを算出する。そして、コントローラ４１は、算出した開き角度α及び前述の式（１）等を用いて、距離Ｌαを算出する。なお、ブラケット３２の回動軸Ｐ１からシャフト３１の中心軸Ｐ２までの距離Ｌａは、記憶媒体等に記憶されている。

そして、コントローラ４１は、圧力センサ４２Ａでの油圧シリンダ３７Ａの圧力の検知結果から、油圧シリンダ３７Ａに作用する荷重Ｒａを取得し、圧力センサ４２Ｂでの油圧シリンダ３７Ｂの圧力の検知結果から、油圧シリンダ３７Ｂに作用する荷重Ｒｂを取得する（Ｓ１０４）。そして、コントローラ４１は、油圧シリンダ３７Ａの荷重Ｒａと油圧シリンダ３７Ｂの荷重Ｒｂとの和である荷重合計値Ｒを算出する（Ｓ１０５）。そして、コントローラ４１は、算出した荷重合計値Ｒ、及び、前述した式（２）を用いて、ロープ２２からシーブ２３に作用する荷重Ｆを算出する（Ｓ１０６）。これにより、圧力センサ４２Ａ，４２Ｂでの検知結果に基づいて、荷重Ｆが算出される。なお、ブラケット３２の回動軸Ｐ１から油圧シリンダ３７Ａのシリンダ軸Ｑａ及び油圧シリンダ３７Ｂのシリンダ軸Ｑｂのそれぞれまでの距離Ｌｂは、記憶媒体等に記憶されている。

そして、コントローラ４１は、算出したシーブ２３に作用する荷重Ｆに基づいて、ロープ２２に作用する荷重（張力）Ｔを算出する（Ｓ１０７）。これにより、本実施形態では、フック２７によって吊上げられる吊荷の荷重が、算出される。荷重Ｔは、前述した式（３）を用いて、算出される。そして、コントローラ４１は、算出したロープ２２に作用する荷重Ｔを、Ｓ１０２で設定した限界荷重Ｔｔｈと比較する。そして、コントローラ４１は、荷重Ｔが限界荷重Ｔｔｈ以下であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。

荷重Ｔが限界荷重Ｔｔｈ以下である場合は（Ｓ１０８－Ｙｅｓ）、コントローラ４１は、算出した荷重Ｔを、ユーザインタフェース４３の告知装置等によって告知させる（Ｓ１０９）。なお、ある一例では、荷重Ｔを告知することなく、コントローラ４１は、荷重Ｔの計測処理を終了してもよい。一方、荷重Ｔが限界荷重Ｔｔｈを超えている場合は（Ｓ１０８－Ｎｏ）、コントローラ４１は、算出した荷重Ｔを告知させるとともに、ユーザインタフェース４３の告知装置等によって警告させる（Ｓ１１０）。警告によって、作業者等は、ロープ２２に作用する荷重Ｔ、すなわち、吊荷の荷重が、限界荷重（限界値）Ｔｔｈを超えていることを認識する。なお、ある一例では、コントローラ４１は、前述の警告のみさせ、算出した荷重Ｔを告知しなくてもよい。

本実施形態の荷重計測装置４０では、前述のように、ロープ２２が掛けられるシーブ２３が、シャフト３１の中心軸Ｐ２を中心として回転可能に、シャフト３１に支持される。そして、中心軸Ｐ２に沿う方向についてシャフト３１の一端に油圧シリンダ３７Ａが取付けられ、中心軸Ｐ２に沿う方向について油圧シリンダ３７Ａとは反対側の端で、油圧シリンダ３７Ｂがシャフト３１に取付けられる。そして、荷重計測装置４０では、油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂのそれぞれの圧力の検知結果に基づいて、前述のように、ロープ２２に作用する荷重Ｔが算出される。このため、荷重計測装置４０の構成が複雑化することなく、ロープ２２に作用する荷重Ｔが計測される。

また、本実施形態の荷重計測装置４０では、ウィンチ２１の駆動が停止され、ロープ２２の繰出し動作及び巻取り動作が停止されても、油圧シリンダ３７Ａに荷重Ｒａが作用し、油圧シリンダ３７Ｂに荷重Ｒｂが作用する。したがって、ウィンチ２１の駆動が停止されても、荷重Ｒａ，Ｒｂに基づいて、ロープ２２に作用する荷重Ｔが適切に計測される。

また、本実施形態の荷重計測装置４０では、中心軸Ｐ２に沿う方向についてシャフト３１の一端に作用する荷重として、油圧シリンダ３７Ａに作用する荷重Ｒａが取得され、中心軸Ｐ２に沿う方向についてシャフト３１の他端に作用する荷重として、油圧シリンダ３７Ｂに作用する荷重Ｒｂが取得される。そして、荷重計測装置４０では、荷重Ｒａに荷重Ｒｂを加算した荷重合計値Ｒを用いて、前述のようにロープ２２に作用する荷重Ｔが算出される。ここで、アースドリルクレーン１では、ロープ２２のウィンチ２１への巻取り等において、ブーム６の幅方向にロープ２２が移動することにより、シーブ２３がシャフト３１の中心軸Ｐ２に沿う方向（ブーム６の幅方向）に移動することがある。本実施形態では、荷重Ｒａ，Ｒｂの荷重合計値Ｒに基づいて、前述のように荷重Ｔが算出されるため、中心軸Ｐ２に沿ってシーブ２３が移動しても、ロープ２２に作用する荷重Ｔが適切に計測される。

また、シーブ２３は、アースドリルクレーン１においてロープ２２をウィンチ２１へガイドし、アースドリルクレーン１に必須の部品である。したがって、荷重Ｔの計測のために新たなシーブを追加する必要がない。したがって、アースドリルクレーン１の構成が複雑化することなく、荷重Ｔが計測される。また、シーブを追加する必要がないため、ロープ２２が掛けられるシーブの数が増加せず、ロープ２２の損傷等が有効に防止される。

また、荷重計測装置４０のコントローラ４１は、ブーム長Ｄ及びブーム６の起伏角度θに基づいて、荷重Ｔの限界値として限界荷重（定格荷重）Ｔｔｈを設定する。このため、ブーム６の起伏状態及び伸縮状態に基づいて、ロープ２２に作用する荷重Ｔの限界荷重Ｔｔｈが適切に設定される。また、コントローラ４１は、算出したロープ２２に作用する荷重Ｔが設定した限界荷重Ｔｔｈを超えている場合は、警告させる。これにより、作業者等は、ロープ２２に作用する荷重Ｔが過度に高い状態であることを、適切に認識可能になる。すなわち、吊荷の荷重が過度に高い状態であることが、適切に認識される。

（変形例）
なお、前述の実施形態等の荷重計測装置４０では、フック２７に接続されるロープ２２に作用する荷重Ｔが計測されるが、ブーム６の後端部から前端部に向かって延設されるロープに作用する荷重であれば、荷重計測装置４０と同様にして、計測可能である。ある変形例では、ケリーバ１７に接続されるロープ１２に作用する荷重が、荷重計測装置４０と同様にして、計測される。

また、アースドリルクレーン１以外の建設機械にも、前述の実施形態等と同様の荷重計測装置４０が設けられ、前述の実施形態等と同様にしてロープに作用する荷重が計測されてもよい。ある変形例では、メインフック及びサブフックの両方で吊荷を吊上げ可能なクレーンに、前述の荷重計測装置４０と同様の構成が適用される。この場合、メインフックに接続されるロープに作用する荷重、及び、サブフックに接続されるロープに作用する荷重の少なくとも一方が、前述の実施形態等と同様にして、計測される。すなわち、メインフックによって吊上げられる吊荷の荷重、及び、サブフックによって吊上げられる吊荷の荷重の少なくとも一方が、前述の実施形態等と同様にして、計測される。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。

１…アースドリルクレーン、２…走行車体、３…旋回体、６…ブーム、２１…ウィンチ（サブウィンチ）、２２…ロープ（サブロープ）、２３…シーブ、３１…シャフト、３２…ブラケット、３７Ａ，３７Ｂ…油圧シリンダ、４０…荷重計測装置、４１…コントローラ、４２Ａ，４２Ｂ…圧力センサ。

Claims

起伏可能なブームが設けられるとともに、ウィンチから繰出されるロープが前記ブームの後端部から前端部に向かって延設される建設機械において、前記ロープに作用する荷重を計測する荷重計測装置であって、
前記ブームの幅方向に互いに対して離れて配置される一対の板状部を備え、前記ブームの前記幅方向に沿う回動軸を中心として、前記ブームに対して回動可能に前記ブームに取付けられるブラケットと、
前記ブームの前記幅方向に沿う中心軸を有し、前記ブラケットの前記一対の板状部の間に前記中心軸に沿って延設されるシャフトと、
前記ウィンチと前記ブームの前記前端部との間において前記ロープが掛けられ、前記シャフトの前記中心軸を中心として回転可能な状態で、前記シャフトに支持されるシーブであって、前記回動軸を中心としてブラケット及びシャフトと一緒に、前記ブームに対して回動可能なシーブと、
前記中心軸に沿う方向について前記シャフトの一端に、前記ブラケットの前記一対の板状部の一方を介して取付けられる第１の油圧シリンダと、
前記中心軸に沿う前記方向について前記第１の油圧シリンダとは反対側の端で、前記ブラケットの前記一対の板状部の他方を介して前記シャフトに取付けられる第２の油圧シリンダと、
を具備する荷重計測装置。
前記シーブは、前記回動軸を中心として前記シャフト及び前記ブラケットと一緒に回動可能に前記ブームの前記後端部に取付けられるとともに、前記シャフトに対して前記シャフトの前記中心軸に沿って移動可能である、請求項１の荷重計測装置。
前記第１の油圧シリンダ及び前記第２の油圧シリンダのそれぞれに作用する圧力を検知するセンサと、
前記センサでの前記圧力の検知結果に基づいて、前記シーブに作用する荷重を算出し、前記シーブに作用する前記荷重に基づいて前記ロープに作用する前記荷重を算出するコントローラと、
をさらに具備する、請求項１又は２の荷重計測装置。
前記コントローラは、前記ブームのブーム長及び前記ブームの起伏角度を取得するとともに、前記ブームの前記ブーム長及び前記起伏角度に基づいて、前記ロープに作用する前記荷重について限界荷重を設定し、算出した前記ロープに作用する前記荷重が前記限界荷重を超えている場合は、警告させる、請求項３の荷重計測装置。