JPH09323890A - クレーンのシリンダストローク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建設機械に使用されているシリンダの伸縮状
態を正確且つ連続的に検出するとともに、外部からの影
響を受けにくく、しかも周囲の人間に対して悪影響を与
えないシリンダストローク検出装置を提供する。 【解決手段】 油圧シリンダ１１のピストンロッド１２
と平行にセンサロッド１３を設け、センサロッドの一端
１３ａを屈曲してピストンロッドの先端１２ａに固着す
る。シリンダケース１４側方のセンサロッド１３の延長
線上に密閉型のセンサチューブ１５を固設し、このセン
サチューブの一端１５ａからセンサチューブ１５の内部
へセンサロッドの先端１３ｂを挿入する。更に、センサ
チューブの他端１５ｂに前記センサロッドの先端１３ｂ
の位置を非接触で検出する検出部１６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクレーンのシリンダ
ストローク検出装置に関するものであり、特に、外部か
らの影響を受けにくくしたシリンダストローク検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クレーンをはじめとする建設機械には、
多数の油圧シリンダ或いは空気圧シリンダが使用されて
いる。そして、これらのシリンダの伸縮状態を検出する
場合には、必要に応じて、図９乃至図１１に示すような
シリンダストローク検出装置を設けている。

【０００３】図９のシリンダストローク検出装置は、油
圧シリンダ１のシリンダケース２にポテンショメータや
ロータリエンコーダなどの回転型検出器３を固着し、こ
の回転型検出器３のセンシングロープ４をピストンロッ
ド５の先端５ａに繋着してある。油圧シリンダ１が作動
してピストンロッド５が移動すれば、前記センシングロ
ープ４が引き出され、或いは巻き取られる。回転型検出
器３はこのセンシングロープ４の繰り出し量に基づい
て、油圧シリンダ１のストローク位置を演算する。

【０００４】図１０のシリンダストローク検出装置は、
ピストンロッド５と平行にセンサロッド６を設け、セン
サロッドの一端６ａをピストンロッドの先端５ａに固着
するとともに、センサロッドの先端６ｂをシリンダケー
ス２の外側面まで延設してある。また、シリンダケース
２の側方には、センサロッド６の延長線上に、リミット
スイッチや近接センサなどのオンオフ型検出器７，８を
配設する。図示例では、該オンオフ型検出器７，８とし
てリミットスイッチを使用している。

【０００５】そして、油圧シリンダ１が作動してピスト
ンロッド５が移動すれば、ピストンロッド５と一体にセ
ンサロッド６も移動する。例えば、油圧シリンダ１が収
縮するときには、センサロッドの先端６ｂが先ずオンオ
フ型検出器７の直近（イ）位置を通過するので、該オン
オフ型検出器７がオンになる。更に、油圧シリンダ１が
収縮し続けると、センサロッドの先端６ｂがオンオフ型
検出器８の直近（ロ）位置を通過し、該オンオフ型検出
器８もオンになる。このように、複数のオンオフ型検出
器７，８のオン・オフによりセンサロッドの先端６ｂの
位置を検出し、油圧シリンダ１のストローク位置を演算
する。

【０００６】図１１のシリンダストローク検出装置は、
ピストンロッド５にローラ９を接触させ、このローラ９
の回転軸に前記回転型検出器３を接続してある。油圧シ
リンダ１が作動してピストンロッド５が移動すれば、ロ
ーラ９が正逆どちらかに回転する。回転型検出器３はこ
のローラ９の回転数及び回転方向に基づいて、油圧シリ
ンダ１のストローク位置を演算する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図９に示した従来のシ
リンダストローク検出装置は、センシングロープが露出
しているのでセンシングロープに他物が接触することが
あり、また、センシングロープが切断することもある。
然るときは検出結果に誤差が生じて、正確なシリンダス
トローク位置を演算できない。

【０００８】また、図１０に示したシリンダストローク
検出装置は、オンオフ型検出器のオン・オフによりセン
サロッドの先端の位置を検出するので、シリンダストロ
ーク位置が断続的に検出される。従って、シリンダスト
ロークを細かく検出するには多数のオンオフ型検出器を
設置しなければならず、コストアップになるとともにメ
ンテナンスも大変になる。

【０００９】一方、図１１に示したシリンダストローク
検出装置は、シリンダストロークを連続的に検出できる
が、ピストンロッドにローラを接触させているので、油
などの付着によってローラが滑り易く、然るときは検出
結果に誤差が生じて、正確なシリンダストローク位置を
演算できない。

【００１０】このほか、レーザー光の照射によってピス
トンロッドの移動を検出する構成も考えられるが、露出
した個所でレーザー光の照射を行うとレーザー光が周囲
の人間に対して悪影響を与える虞がある。

【００１１】そこで、建設機械に使用されているシリン
ダの伸縮状態を正確且つ連続的に検出するとともに、外
部からの影響を受けにくく、しかも周囲の人間に対して
悪影響を与えないシリンダストローク検出装置を提供す
るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、
本発明はこの課題を解決することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、シリンダのピストン
ロッドと平行にセンサロッドを設け、該センサロッドの
一端をピストンロッドの先端に固着するとともに、該セ
ンサロッドの先端をシリンダケースの外側面まで延設
し、一方、シリンダケースの側方にはセンサロッドの延
長線上に密閉型のセンサチューブを固設し、このセンサ
チューブの一端からセンサチューブの内部へ前記センサ
ロッドの先端を挿入し、該センサロッドの先端がセンサ
チューブの内部を移動自在に形成するとともに、センサ
チューブの内部他端にはセンサロッドの先端の位置を非
接触で検出する検出部を設けたクレーンのシリンダスト
ローク検出装置を提供するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳述する。図１はシリンダストローク検出装置
１０を示し、油圧シリンダ１１のピストンロッド１２と
平行にセンサロッド１３を設け、センサロッドの一端１
３ａを屈曲してピストンロッドの先端１２ａに固着す
る。また、センサロッドの先端１３ｂをシリンダケース
１４の外側面まで延設する。

【００１４】一方、シリンダケース１４の側方には、セ
ンサロッド１３の延長線上に密閉型のセンサチューブ１
５を固設し、このセンサチューブの一端１５ａからセン
サチューブ１５の内部へ前記センサロッドの先端１３ｂ
を挿入する。そして、図２に示すように、油圧シリンダ
１１が作動してピストンロッド１２が移動すれば、ピス
トンロッド１２と一体にセンサロッド１３も移動する。
このとき、センサロッドの先端１３ｂがセンサチューブ
１５の内部を円滑に移動できるように形成されている。

【００１５】更に、センサチューブの他端１５ｂには、
前記センサロッドの先端１３ｂの位置を非接触で検出す
る検出部１６が設けられている。この検出部１６は、被
測定物に対して超音波やレーザー光を発射し、被測定物
からの反射波の強弱を検出して電圧または電流の変化と
して信号を出力するものであり、この出力信号に基づい
て、制御部（図示せず）にて被測定物までの距離が演算
される。尚、被測定物からの反射波の強弱を検出してＡ
Ｄ変換し、ＢＣＤ（２進化１０進コード）として信号を
出力してもよい。

【００１６】即ち、ピストンロッド１２が移動してシリ
ンダストロークが変化したときは、これに伴って検出部
１６が出力する信号が変化する。例えば、図１に示した
ように、ピストンロッドの先端１２ａがシリンダケース
１４から図中最左端まで突出しているときは、図３のグ
ラフに示すように、検出部１６の出力信号Ｓが最低（Ｍ
ＩＮ）となり、シリンダストロークＴが最長位置である
と演算される。

【００１７】そして、図１でピストンロッド１２が右方
向へ収縮していくと、図３に示すように、検出部１６の
出力信号Ｓが徐々に減少していく。更に、図２に示した
ように、ピストンロッドの先端１２ａがシリンダケース
１４に最接近する位置まで収縮しているときは、図３に
示すように、検出部１６の出力信号Ｓが最高（ＭＡＸ）
となり、シリンダストロークＴが最短位置であると演算
される。

【００１８】尚、図３に於いては、シリンダストローク
Ｔが長くなるのに伴って出力信号Ｓが減少するが、図４
に示すように、シリンダストロークＴが長くなるのに伴
って出力信号Ｓが増加するような場合でも、前述と同様
に検出部１６からの出力信号Ｓによりシリンダストロー
クＴを演算することができる。また、出力信号Ｓとシリ
ンダストロークＴとの関係は必ずしも直線的に変化する
ものではなく、２次曲線的に変化する場合もある。何れ
の場合であっても、出力信号Ｓの変化によりシリンダス
トロークＴを連続的に検出することができる。

【００１９】ここで、作業中断や作業停止などによりシ
リンダストローク検出装置１０の電源をオフにしたとき
は、前記検出部１６の出力信号Ｓは零になる。しかし、
作業再開によりシリンダストローク検出装置１０の電源
がオンになれば、そのときのセンサロッドの先端１３ｂ
の位置に応じて、検出部１６から出力信号Ｓが出力され
るので、一旦電源オフしたにも拘わらず再度電源オンの
ときには、シリンダストロークＴが正確に演算される。

【００２０】更に、前記センサチューブ１５は密閉型で
あるので、検出部１６から発射された超音波やレーザー
光がセンサチューブ１５の外部へ漏洩する虞はない。ま
た、センサチューブ１５に他物が接触したときや、その
ほかの外乱があっても、検出部１６での検出信号に影響
を受けることがなく、従来型と比較して信頼性が向上す
る。

【００２１】次に、本発明のシリンダストローク検出装
置１０をクレーンに適用する例を説明する。図５はクロ
ーラクレーン２１を示し、本体２２の前部にブーム２３
を前後回動自在に装着し、ブーム２３の後方位置にマス
トブーム２４及びハイマスト２５が夫々前後回動自在に
装着されている。本体２２の後部にはウエイト台車２６
が牽引されている。

【００２２】そして、ウインチユニット２７からフック
ロープ２８を繰り出して、ブーム２３の先端にフック２
９を吊り下げ、ブーム２３の先端後面とマストブーム２
４の先端前面との間をブームペンダントロープ３０にて
連結する。更に、マストブーム２４の先端後面と前記ハ
イマスト２５とをマストペンダントロープ３１にて連結
し、該マストブーム２４の先端後面とウエイト台車２６
とを懸垂ペンダントロープ３２で接続する。

【００２３】ここで、前記ブーム２３と本体２２との間
にはブームバックストップ３３が介装されており、ブー
ム２３が最大角度を超えないようにブーム２３の後面下
部を支承している。図６に示すように、ブームバックス
トップ３３は本体２２側に連結されたシリンダケース３
４と、該シリンダケース３４から突出したピストンロッ
ド３５とからなり、ピストンロッドの先端３５ａをブー
ム２３側に連結するとともに、該ピストンロッド３５に
コイルバネ３６を介装してある。

【００２４】このブームバックストップ３３には前記シ
リンダストローク検出装置１０を装着してあり、センサ
ロッド１３の一端１３ａをピストンロッドの先端３５ａ
に固着するとともに、シリンダケース３４の側方にセン
サチューブ１５を固設する。そして、前記ブーム２３が
起伏するときは、それに追従してロッド３５が伸縮し、
該ロッド３５と一体にセンサロッド１３も伸縮する。従
って、前述したように、検出部１６の出力信号に基づい
てブームバックストップ３３のシリンダストロークを連
続的に検出できる。

【００２５】一方、図５に示したように、クローラクレ
ーン２１の本体２２の後部にはウエイト台車２６が牽引
されており、このウエイト台車２６の車輪３７には走行
機構とステアリング機構が設けられている。

【００２６】図７及び図８は、前記車輪３７の走行機構
及びステアリング機構を示し、図７に示すように、台車
フレーム３８に旋回ベアリング３９を介してブラケット
４０が水平方向へ回動自在に枢着され、該ブラケット４
０にサスペンションシリンダ４１を下向きに配設すると
ともに、アーム４２を横向きに枢着する。このアーム４
２の中間部に前記サスペンションシリンダ４１のピスト
ンロッド４３を連結し、アーム４２の先端部に車輪３７
のハブ４４を取り付ける。車輪３７には油圧モータ４５
が装着されている。

【００２７】前記サスペンションシリンダ４１及び油圧
モータ４５には、回転継手４６を介して台車フレーム３
８側から圧力油が供給され、車輪３７が地面から受ける
上下動をサスペンションシリンダ４１によって緩衝する
とともに、車輪３７を油圧モータ４５により回転駆動す
る。

【００２８】また、サスペンションシリンダ４１には前
記シリンダストローク検出装置１０を装着してあり、セ
ンサロッド１３の一端１３ａをピストンロッドの先端４
３ａに接続するとともに、シリンダケース４７の側方に
センサチューブ１５を固設する。該シリンダストローク
検出装置１０によりサスペンションシリンダ４１のシリ
ンダストロークを連続的に検出できる。

【００２９】図８に示すように、台車フレーム３８にリ
ンクアーム５２の一端部５２ａを枢着し、該リンクアー
ム５２の他端部５２ｂはリンクアーム５３を介してコラ
ム５１の上端部に連結されている。また、該リンクアー
ム５２の中間部５２ｃにはステアリングシリンダ５０の
ピストンロッドの先端５４ａを枢着する。

【００３０】また、ステアリングシリンダ５０には前記
シリンダストローク検出装置１０を装着してあり、セン
サロッド１３の一端１３ａをピストンロッドの先端５４
ａに接続するとともに、シリンダケース５５の側方にセ
ンサチューブ１５を固設する。

【００３１】ここで、ステアリングシリンダ５０を収縮
すれば、リンクアーム５２がその一端部５２ａを中心に
図中右方向へ回動する。このとき、リンクアーム５２の
他端部５２ｂに連結されたリンクアーム５３を介して前
記コラム５１が右方向へ押圧されるので、同図の二点鎖
線で示すように、コラム５１と一体にブラケット４０が
回転継手４６を中心に時計方向へ回動する。一方、ステ
アリングシリンダ５０を伸長すれば、ブラケット３８が
回転継手４６を中心に反時計方向へ回動する。

【００３２】このように、ステアリングシリンダ５０の
伸縮によりブラケット４０が水平方向に回動し、前記車
輪３７を任意の角度だけ回向させることができる。そし
て、ステアリングシリンダ５０のストローク変位から、
車輪３７の回向角度と回向方向が演算される。

【００３３】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明ではシリン
ダのピストンロッドと一体にセンサロッドが移動し、セ
ンサチューブの内部に設けた検出部によりセンサロッド
の先端の位置が非接触で検出され、該検出部からの出力
信号に基づいてシリンダストロークが演算される。シリ
ンダストローク検出装置の電源がオンであれば、前記検
出部から連続して信号が出力されるので、シリンダスト
ロークを連続的に検出することが可能である。また、一
旦電源をオフにした場合であっても、再度電源をオンに
すれば、そのときのシリンダストロークが正確に演算さ
れる。

【００３５】一方、前記検出部からは超音波やレーザー
光などが発射されるが、センサチューブが密閉型である
ので、これら超音波やレーザー光がセンサチューブの外
部へ漏洩することはなく、周囲の人間に対して悪影響を
与える虞がない。また、センサチューブに他物が接触し
たときや、そのほかの外乱があっても、検出部での検出
に影響を受けることがなく、従来型と比較して信頼性が
向上する。

【００３６】そして、センサチューブにセンサロッドと
検出部とが一体に設けられているので、シリンダストロ
ーク検出装置の取付作業が極めて簡単であり、且つ、メ
ンテナンスも容易である。また、パイプとロッドの伸縮
物などに装着して全長を検出することもでき、シリンダ
以外の伸縮長さを検出することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示し、シリンダが伸長し
た状態のシリンダストローク検出装置の側面図。

【図２】シリンダが収縮した状態のシリンダストローク
検出装置の側面図。

【図３】検出部の出力信号とシリンダストロークの関係
の一例を示すグラフ。

【図４】検出部の出力信号とシリンダストロークの関係
の他の例を示すグラフ。

【図５】クローラクレーンの側面図。

【図６】シリンダストローク検出装置を装着したブーム
バックストップの側面図。

【図７】シリンダストローク検出装置を装着したサスペ
ンションシリンダと車輪の走行機構の側面図。

【図８】シリンダストローク検出装置を装着したステア
リングシリンダと車輪のステアリング機構の側面図。

【図９】従来のシリンダストローク検出装置の一例を示
す側面図。

【図１０】従来のシリンダストローク検出装置の他の例
を示す側面図。

【図１１】従来のシリンダストローク検出装置の更に他
の例を示す側面図。

【符号の説明】 １０ シリンダストローク １１ 油圧シリンダ １２ ピストンロッド １２ａ ピストンロッドの先端 １３ センサロッド １３ａ センサロッドの一端 １３ｂ センサロッドの先端 １４ シリンダケース １５ センサチューブ １５ａ センサチューブの一端 １５ｂ センサチューブの他端 １６ 検出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダのピストンロッドと平行にセン
   サロッドを設け、該センサロッドの一端をピストンロッ
   ドの先端に固着するとともに、該センサロッドの先端を
   シリンダケースの外側面まで延設し、一方、シリンダケ
   ースの側方にはセンサロッドの延長線上に密閉型のセン
   サチューブを固設し、このセンサチューブの一端からセ
   ンサチューブの内部へ前記センサロッドの先端を挿入
   し、該センサロッドの先端がセンサチューブの内部を移
   動自在に形成するとともに、センサチューブの内部他端
   にはセンサロッドの先端の位置を非接触で検出する検出
   部を設けたことを特徴とするクレーンのシリンダストロ
   ーク検出装置。