JPH0314754B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、テレスコピツクブームの俯仰シリン
ダの圧力を検出するタイプのクレーンのブーム支
持力検出装置に関するものである。

クレーンの最大許容吊り荷重（以下許容吊り荷
重という）は、ブームの長や、ブームの傾斜角、
ジブの有無、アウトリガーの有無等の各種使用条
件等によつて制限を受け、この限界値を超えて荷
重を吊つた場合、クレーンの転倒、ブームの破壊
等の事故を招来することになる。このようなクレ
ーンの過負荷の検出をするいわゆるモーメントリ
ミツタ装置や過負荷検出方法が種々提案され、ま
た実用化されている。上記モーメントリミツタ装
置においては、クレーンの吊り荷重を測定する方
式として、吊り荷重に直接比例した量、例えば巻
上げロープ張力等を検出する方式とクレーンのブ
ーム支持力を検出する方式等とがあるが、本発明
は上記後者の方式に関するものである。上記後者
のブーム支持力検出方式は、シープによる摩擦
の影響、ロープの摩擦等の影響がない。フリー
トアングルの影響、検出部の荷重負担による効率
低下、巻下げロープの掛数（奇・偶）による制限
等がない、ケーブルの巻取装置、主巻・ジブ両
系統の検出器等が不要である、等の点で上記前者
のロープ張力検出方式に比べ優れている。

しかしながら、ブーム支持力を検出するのに、
ブームを俯仰するための俯仰シリンダの圧力を検
出する方式を採用した場合、以下に述べるような
問題点があつた。

第１図は、この種のモーメントリミツタ装置に
おけるブーム支持力検出装置の概略構成を示す模
式図である。

同図において、１は俯仰シリンダで、その内部
にはピストン２が摺動可能に嵌入しており、その
ピストン２の一端面側（図においては上面側）に
ピストンロツド３が設けられている。このピスト
ンロツド３の端部と、テレスコピツクブーム（以
下ブームという）４の延出部とは、ピン５により
互いに回動可能に連結されている。ここで、俯仰
シリンダ１内におけるピストン２を境としてピス
トンロツド３が位置する空間をロツド側シリンダ
室１ｂ、ピストン２の反対端面側の空間を非ロツ
ド側シリンダ室１ａとする。ロツド側シリンダ室
１ｂには、油送管６の一端が、非ロツド側シリン
ダ室１ａには油送管７の一端がそれぞれ連結さ
れ、これら油送管６、および７の他端はコンプレ
ツサ、制御弁、調圧弁等を含む油圧回路８にそれ
ぞれ連結されている。９および１０は、油送管７
および６の経路内にそれぞれ連通するようにして
設置された圧力検出器である。

このような構成において、俯仰シリンダ１内の
油圧は、一般に高圧の非ロツド側シリンダ室１ａ
に連通された油送管７側に設置された圧力検出器
９により検出する。ところが、前記非ロツド側シ
リンダ室１ａの油圧は、第２図において符号Ａを
付して示す特性図の如く、俯仰シリンダ１を含む
油圧回路８の構成に起因するヒステリシスをもつ
ているので、クレーンのブーム４の上げ動作時の
検出値〔第２図ＡのＡ−１〕と下げ動作時の検出
値〔第２図ＡのＡ−２〕とではブーム４の同一傾
斜角において異つた油圧を示す。そのため、圧力
検出器９の出力をそのまま用いると、例えば、許
容吊り荷重以下の荷を吊り上げているにも拘ら
ず、モーメントリミツタ装置の安全装置が作動し
て、クレーンの作動を停止させてしまうという不
都合を生ずる。

かかる不都合を解消するために、従来、圧力検
出器９の他にロツド側シリンダ室１ｂに連通する
油送管６側にも圧力検出器１０を設置したものが
あつた。すなわち、前記ロツド側シリンダ室１ｂ
の油圧は、第２図Ｂに示すような特性を持ち、非
ロツド側シリンダ室１ａ内の油圧について既述し
たと同様の理由によりヒステリシス特性を持つ
が、クレーンの上げ動作時〔第２図ＢのＢ−１〕
および下げ動作時〔第２図ＢのＢ−２〕において
ブーム傾斜角の変化に拘らずそれぞれ一定の油圧
を呈するという特性がある。この点に着目して、
両圧力検出器９，１０の出力の差を演算し、クレ
ーンの上げ動作時と下げ動作時においてブームの
同一傾斜角における油圧を等しくさせるように構
成したものがあつた。しかしながら、このように
構成すると、高価な圧力検出器、増幅器、各種調
整器がそれぞれ２系統となり、更に差の演算器と
調整器も必要としていた。そのため、構成が複雑
となり、装置自体がかなり高価となる上、２系統
の圧力変換器や調整器等のそれぞれについて煩わ
しい初期設定あるいは調整等をしなければならな
いためそれだけコスト（人件費）を上昇させる要
因となつていた。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、そ
の目的とするところは、この種の従来装置に比べ
回路構成が簡略で、部品点数および装置の調整工
数が少なく、コストを大幅に低減でき、しかも高
精度なブーム支持力を検出できるクレーンのブー
ム支持力検出装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、テレス
コピツクブームの俯仰シリンダの圧力を検出する
タイプのクレーンのブーム支持力検出装置におい
て、クレーンのブーム傾斜角を調整する前記俯仰
シリンダの非ロツド側シリンダ内圧力を検出する
圧力検出器と、前記クレーンの通常動作範囲にお
ける前記圧力検出器の出力または前記ブームの傾
斜角を検出する角度検出器の出力の変化率を演算
する変化率演算手段と、この変化率演算手段より
出力される演算出力の大きさと極性をもとに前記
ブームの動作方向が上げ方向か下げ方向かを判別
する判別手段と、この判別手段の判別結果に応じ
同一傾斜角における上げ方向動作時と下げ方向動
作時の前記圧力検出器の各検出圧力の差に相当す
る出力を生成する補正値設定手段と、この補正値
設定手段の出力を前記圧力検出器の出力に対し加
えまたは減ずる演算回路とを備え、前記演算回路
より、前記シリンダを含む油圧回路構成に起因す
るヒステリシスがキヤルセルされたブーム支持力
に対応した出力を得るように構成したことを特徴
としたものである。

以下、本発明の実施例を図面をもとに詳細に説
明する。

第３図は、本発明の一実施例の回路構成を示す
回路図、第４図Ａ〜Ｅは、第３図示の回路の各ブ
ロツクの出力信号をそれぞれクレーンのブーム傾
斜角の増減に対して示した特性図である。尚、本
発明に係る圧力検出器は、非ロツド側シリンダ室
１ａの圧力のみを検出する方式であり、第１図に
おける圧力検出器１０は用いないので、この圧力
検出器１０を除外した第１図示のものを本発明の
実施例と称することとする。

第３図において、非ロツド側シリンダ１ａ側に
設けられた圧力検出器９（第１図示）よりの出力
は、入力端子１１を経て負荷増幅器１２に入力さ
れる。負荷増幅器１２によつて増幅された圧力検
出信号すなわちブーム支持力を示す信号は、抵抗
Ｒ１およびコンデンサＣ１より構成される第１の
ローパスフイルタ１３（この実施例の場合0.3Hz
以上の信号をカツトする）によりブーム４の振動
等による不要成分を除去される。この第１のロー
パスフイルタ１３より出力された信号は、演算回
路としての差回路１４の正入力端子に印加され
る。このときの差回路１４の正入力端子への入力
信号は第４図Ａに示すような特性、すなわちブー
ム４の上げ動作時にはＡ−１の特性を示し、ブー
ム４の下げ動作時にはＡ−２の特性を示す。

一方、上記負荷増幅器１２の出力は、切換スイ
ツチ１５を介して抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２およ
び演算増幅器Ａ１より構成される第２のローパス
フイルタ１６（この実施例の場合0.3Hz以上の信
号をカツトする）にも入力させる。この第２のロ
ーパスフイルタ１６によつて不要成分を除去され
た信号は、コンデンサＣ３、抵抗Ｒ３および演算
増幅器Ａ２より構成される微分回路１７に入力さ
れる。この微分回路１７は、検出圧力の変化率を
演算するもので入力信号の正傾斜、負傾斜に対し
てそれぞれ正、負の信号を出力する。すなわち、
第４図Ｂに示すように、ブームの上げ動作時には
負（同図Ｂ−１）、ブームの下げ動作時には正
（同図Ｂ−２）の信号をそれぞれ出力する。この
微分回路１７からの出力は、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ
６、ダイオードＤおよび演算増幅器Ａ３よりなる
比較回路１８に入力される。ここで、抵抗Ｒ６は
演算増幅器Ａ３のチヤタリング防止用抵抗、ダイ
オードＤは、演算増幅器Ａ３の出力が負になつた
ときの出力を零にクランプするクランプ用ダイオ
ードである。この比較回路１８は、その入力が負
のとき、すなわちブームの上げ動作時には、零電
位〔第４図ＣのＣ−１〕を出力し、入力が正のと
き、すなわちブームの下げ動作時には正の飽和電
位〔第４図ＣのＣ−２〕を出力する。

尚、第３図の回路図においては、通常動作範囲
における処理回路のみを示しブーム停止時の処理
回路等については省略してある。

前記比較回路１８の出力を受ける、可変抵抗器
VRおよび増幅器Ａ４より構成される補正値設定
手段たる補正値設定器１９は、ヒステリシスに相
当する値Ｖ、すなわちブーム上げ動作時と下げ動
作時における同一傾斜角に対する油圧差に相当す
る信号を生成する。すなわち、この補正値設定器
１９は、ブーム４の上げ動作時には〔第４図Ｄの
Ｄ−１〕に示すように「０」の電圧を出力し、ブ
ーム４の下げ動作時には〔第４図ＤのＤ−２〕に
示すように「Ｖ」なる電圧の信号を出力し、これ
らの出力信号は、上記差回路１４の負入力端子に
入力される。

このようにして差回路１４に入力された信号
は、ブーム上げ動作時には正入力端子に入力した
信号がそのまま出力端子２０へと出力され、ブー
ム下げ動作時には負入力端子に入力した値だけ減
少されて出力端子２０へと出力される。つまり、
この差回路１４からは、第４図Ｅに示すように、
同一ブーム傾斜角に対し、ブーム上げ動作時と下
げ動作時のいずれにおいても同一圧力値、すなわ
ち同一のブーム支持力が出力されることになる。

このように、上記構成よりなる実施例によれ
ば、圧力検出器を２基設けずに１基の圧力検出器
９のみ設けるだけでヒステリシスを完全にキヤン
セルすることができるため、圧力検出器の削減の
みならず圧力検出器に付随するブリツジ電源、高
精度（低ドリフト）なプリアンプ、感度調整器、
零点調整器などの機器を削減できるので、回路構
成が簡素化され装置自体のコストを大幅に低減す
ることができると共に、圧力検出器の設置費用の
低減、および出荷時や現場での作業時の初期設定
や各種調整工数が著しく削減されることにより人
件費が低減される。しかも、差回路１４より出力
される信号は、同一のブーム傾斜角に対してはブ
ームの上・下のいずれの動作時においても常に同
一値を示すため、この出力をもとに演算された吊
り荷重値も実際の吊り荷重に正確に対応する。

尚、本発明は、上述した実施例にのみ限定され
るものではなく、その要旨に含まれる範囲内にお
いて種々の変形実施が可能である。

例えば、ブームの動作方向を判別するために、
圧力検出器９の出力を第２のローパスフイルタ１
６を介して微分回路１７に入力し、その変化率を
演算して判別手段たる比較回路１８に入力してい
るが、微分回路１７への入力としてクレーンのブ
ーム傾斜角を検出する角度検出器（図示せず）か
らの出力信号を入力してもよく、例えば、第３図
に示すように角度検出器の出力信号を入力端子２
１、増幅器２２、切換スイツチ１５、微分回路１
７を介して、比較回路１８へ入力しても同様の結
果を得ることができる。また、圧力検出器または
角度検出器の出力の変化率を演算する変化率演算
手段としては、上記実施例では、微分回路１７を
用いたが必らずしもこれに限られるものではな
く、これと同等の機能を持つ回路あるいはアルゴ
リズムにより演算するようにしてもよい。

更に、ブームの上・下動作方向を判別する手段
として、ブームの起状を制御する操作レバーまた
はそれに連動する部材の位置関係を感知するスイ
ツチを設け、そのスイツチのオン・オフによつて
得られる正または負の信号を上記比較回路１８へ
与えるように構成することもできる。

また、上記実施例では、ブームの上げ動作時に
おける圧力検出器９の検出出力は、そのままの値
で差回路１４より出力し、ブームの下げ動作時に
おける圧力検出器９の検出出力は、補正値設定器
１９により生成されたヒステリシスに相当する値
Ｖだけ差し引いた値の信号を差回路１４より出力
する構成としてあるが、次のように構成すること
もできる。

すなわち、第３図における差回路１４の代りに
加算回路１４を用い、ブーム下げ動作時における
圧力検出器９は出力はそのまま加算回路より出力
せしめ、ブーム上げ動作時における圧力検出器９
の出力に対しては、ヒステリシスに相当する値Ｖ
だけ加算回路より出力せしめるように構成しても
よい。この場合、加算回路より出力される値は、
ブームの上げ動作時における値よりヒステリシス
相当分だけ高い値となるが、この値はブーム支持
力とは比例するので、係数器、調整器等により適
宜調整すればよい。

ところで、本発明は、クレーンのブーム支持力
検出装置に係るものであるが、本発明のブーム支
持力検出装置が、上述したモーメントリミツタ装
置にいかに適用されるかについて、第５図を参照
して簡単に説明する。

第５図は、テレスコピツクブームを有し俯仰シ
リンダによりブームの上げ下げを行なう方式のク
レーンの模式図である。同図において、ｌはブー
ム長、θはブーム傾斜角、Ｗは吊り荷重、ｗはブ
ームフツトピンＰから吊り荷重位置への水平距
離、Ｇはブーム自重、ｇは前記ブームフツトピン
Ｐからブーム重心位置への水平距離、Ｆは俯仰シ
リンダ支持力（以下ブーム支持力という）、ｆは
前記ブームフツトピンから俯仰シリンダの延長線
上へ下した垂直の長さを示す。同図において、ブ
ームフツトピンＰの周りのモーメントの釣り合い
条件より(1)式が成立する。

Ｆ・ｆ＝Ｇ・ｇ＋Ｗ・ｗ ……(1) (1)式より Ｆ＝（ｇ／ｆ）・Ｇ＋（ｗ／ｆ）・Ｗ ……(2) (2)式でクレーンに吊り荷重Ｗがないとき、すな
わちＷ＝０のときのブーム支持力をF₀とすると、
次の(3)式を得る。

F₀＝（ｇ／ｆ）・Ｇ ……(3) また、(2)式における荷重項の係数をδとし次式
をおく。

δ＝ｗ／ｆ ……(4) このδの物理的意味は、単位吊り荷重当りのブ
ーム支持力の変化を表わすもので、いわば負荷感
度を表わす。

(3)、(4)式を(2)式に代入すれば、ブーム支持力Ｆ
または吊り荷重Ｗは、(5)、(6)式のように表わすこ
とができる。

Ｆ＝F₀＋δ・Ｗ ……(5) Ｗ＝（Ｆ−F₀）／δ ……(6) (6)式は、吊り荷重Ｗを吊り上げるときのブーム
支持力Ｆと、無負荷時のブーム支持力F₀と単位
吊り荷重当りのブーム支持力δの３量より吊り荷
重Ｗが演算できることを示している。クレーンの
安全性は、ブーム長ｌおよびブーム傾斜角θまた
は作業半径に対して既知の許容吊り荷重Wrを上
記(6)式により導き出される吊り荷重Ｗと比較する
ことにより確認することができる。

具体的には、(3)式の無負荷（Ｗ＝０）時におけ
るブーム支持力F₀および(4)式の単位吊り荷重当
りのブーム支持力δをクレーンの設計段階におい
て理論的にあるいは近似的に決定し、該クレーン
に設けられた記憶装置に、該クレーンの種々の使
用条件での各ブーム長ｌ、各ブーム傾斜角θまた
は作業半径における前記F₀および前記δを記憶
させておき、これらより求まる吊り荷重Ｗと、そ
の使用条件に対応する許容吊り荷重Wrとを比較
しクレーンの安全性すなわちクレーンの過負荷の
状態を判定することができる。

このようにブーム支持力の検出値は、吊り荷重
の測定精度、ひいてはモーメントリミツタ装置の
信頼性に直接影響する。

以上詳述したように本発明によれば、クレーン
のブームを俯仰する俯仰シリンダ内の圧力を検出
しブーム支持力を検出する方式の従来装置に比
し、回路構成が簡略で部品点数および装置の調整
工数が少なく、それ故トータルコストを大幅に低
減でき、しかも高精度にブーム支持力を検出でき
るクレーンのブーム支持力検出装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はブーム支持力検出装置の概略構成を示
す模式図、第２図は俯仰シリンダ内のロツド側シ
リンダ室および非ロツド側シリンダ室における油
圧とブーム傾斜角との関係を表わす特性図、第３
図は本発明の一実施例の回路構成を示す回路図、
第４図Ａ〜Ｅは、第３図示の実施例における各回
路ブロツクからの出力信号とブーム傾斜角との関
係を表わす特性図、第５図はテレスコピツクブー
ムを有し俯仰シリンダによりブームの上げ下げを
行なう方式のモーメントリミツタ装置であつて、
本発明の適用例を示す模式図である。 １……俯仰シリンダ、１ａ……非ロツド側シリ
ンダ室、１ｂ……ロツド側シリンダ室、２……ピ
ストン、３……ピストンロツド、４……ブーム、
６，７……油送管、８……油圧回路、９……圧力
検出器、１３，１６……ローパスフイルタ、１４
……差回路、１７……微分回路、１８……比較回
路、１９……補正値設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ テレスコピツクブームの俯仰シリンダの圧力
   を検出するタイプのクレーンのブーム支持力検出
   装置において、クレーンのブーム傾斜角を調整す
   る前記俯仰シリンダの非ロツド側シリンダ内圧力
   を検出する圧力検出器と、前記クレーンの通常動
   作範囲における前記圧力検出器の出力または前記
   ブームの傾斜角を検出する角度検出器の出力の変
   化率を演算する変化率演算手段と、この変化率演
   算手段より出力される演算出力の大きさと極性を
   もとに前記ブームの動作方向が上げ方向か下げ方
   向かを判別する判別手段と、この判別手段の判別
   結果に応じ同一傾斜角における上げ方向動作時と
   下げ方向動作時の前記圧力検出器の各検出圧力の
   差に相当する出力を生成する補正値設定手段と、
   この補正値設定手段の出力を前記圧力検出器の出
   力に対し加えまたは減ずる演算回路とを備え、前
   記演算回路より、前記シリンダを含む油圧回路構
   成に起因するヒステリシスがキヤルセルされたブ
   ーム支持力に対応した出力を得るように構成した
   ことを特徴とするクレーンのブーム支持力検出装
   置。