JPH11230821A - ショベルクレーンの吊荷重検出装置 - Google Patents
ショベルクレーンの吊荷重検出装置Info
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- JPH11230821A JPH11230821A JP3443598A JP3443598A JPH11230821A JP H11230821 A JPH11230821 A JP H11230821A JP 3443598 A JP3443598 A JP 3443598A JP 3443598 A JP3443598 A JP 3443598A JP H11230821 A JPH11230821 A JP H11230821A
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- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 24
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- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
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- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 油圧ショベルの作業腕の先端のバケットの部
分に荷を吊ってクレーン作業を行うショベルクレーンに
おいて、作業腕を動かすブームシリンダの油圧力により
吊荷重を検出する場合、ブームシリンダが伸縮ストロー
ク端になると油圧力が変動し吊荷重が正確に求められな
い問題を解決する。 【解決手段】 ブームシリンダの他に、作業腕のアーム
シリンダ、バケットシリンダの油圧力も計測する。ブー
ムシリンダ油圧力が不具合の時にはアームシリンダの油
圧力により、そしてブームシリンダ及びアームシリンダ
の油圧力が不具合の時にはバケットシリンダの油圧力に
より吊荷重を検出する。
分に荷を吊ってクレーン作業を行うショベルクレーンに
おいて、作業腕を動かすブームシリンダの油圧力により
吊荷重を検出する場合、ブームシリンダが伸縮ストロー
ク端になると油圧力が変動し吊荷重が正確に求められな
い問題を解決する。 【解決手段】 ブームシリンダの他に、作業腕のアーム
シリンダ、バケットシリンダの油圧力も計測する。ブー
ムシリンダ油圧力が不具合の時にはアームシリンダの油
圧力により、そしてブームシリンダ及びアームシリンダ
の油圧力が不具合の時にはバケットシリンダの油圧力に
より吊荷重を検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ショベルクレーン
の吊荷重検出装置、さらに詳しくは、荷を吊る作業腕の
姿勢の変化に応じて吊荷重を適切に検出することができ
る吊荷重検出装置に関する。
の吊荷重検出装置、さらに詳しくは、荷を吊る作業腕の
姿勢の変化に応じて吊荷重を適切に検出することができ
る吊荷重検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７を参照して説明すると、全体を番号
２で示すショベルクレーンである油圧ショベルは、下部
走行体４と、下部走行体４上に実質上鉛直に延びる旋回
軸線５を中心にして旋回自在に装着された上部旋回体６
と、上部旋回体６に装着された作業腕８とを備えてい
る。作業腕８は、上部旋回体６に順次に上下方向に揺動
自在に連結されたブーム１０、アーム１２、及びバケッ
ト１４と、上部旋回体６とブーム１０との間に介在され
たブームシリンダ１６、ブーム１０とアーム１２との間
に介在されたアームシリンダ１８、及びアーム１２とバ
ケット１４との間に介在されたバケットシリンダ２０と
を備えている。クレーン作業は、作業腕８の先端のバケ
ット１４の部分に吊荷１５を吊って作業腕８を動かして
行われる。
２で示すショベルクレーンである油圧ショベルは、下部
走行体４と、下部走行体４上に実質上鉛直に延びる旋回
軸線５を中心にして旋回自在に装着された上部旋回体６
と、上部旋回体６に装着された作業腕８とを備えてい
る。作業腕８は、上部旋回体６に順次に上下方向に揺動
自在に連結されたブーム１０、アーム１２、及びバケッ
ト１４と、上部旋回体６とブーム１０との間に介在され
たブームシリンダ１６、ブーム１０とアーム１２との間
に介在されたアームシリンダ１８、及びアーム１２とバ
ケット１４との間に介在されたバケットシリンダ２０と
を備えている。クレーン作業は、作業腕８の先端のバケ
ット１４の部分に吊荷１５を吊って作業腕８を動かして
行われる。
【０００３】この吊荷１５の荷重を計測するために、上
部旋回体６とブーム１０との揺動中心９にはブーム角度
センサ３０、ブーム１０とアーム１２の揺動中心１１に
はアーム角度センサ３２が取り付けられている。ブーム
角度センサ３０により揺動中心９における上部旋回体６
に対するブーム１０の揺動角度が、アーム角度センサ３
２により揺動中心１１におけるブーム１０に対するアー
ム１２の揺動角度がそれぞれ検出される。さらに、ブー
ムシリンダ１６のヘッド側には圧力センサ４０が備えら
れている。圧力センサ４０によりブームシリンダ１６の
ヘッド側のシリンダ内圧が検出される。
部旋回体６とブーム１０との揺動中心９にはブーム角度
センサ３０、ブーム１０とアーム１２の揺動中心１１に
はアーム角度センサ３２が取り付けられている。ブーム
角度センサ３０により揺動中心９における上部旋回体６
に対するブーム１０の揺動角度が、アーム角度センサ３
２により揺動中心１１におけるブーム１０に対するアー
ム１２の揺動角度がそれぞれ検出される。さらに、ブー
ムシリンダ１６のヘッド側には圧力センサ４０が備えら
れている。圧力センサ４０によりブームシリンダ１６の
ヘッド側のシリンダ内圧が検出される。
【０００４】吊荷１５の吊荷重Ｗｘは、ブーム角度セン
サ３０及びアーム角度センサ３２の検出角度から求めら
れる作業腕８の姿勢すなわち揺動中心９から吊り荷１５
までの水平距離、並びに圧力センサ４０の検出圧力から
求められるブームシリンダ１６の支持荷重により、ブー
ム揺動中心９回りのモーメントの釣合いから求められ
る。
サ３０及びアーム角度センサ３２の検出角度から求めら
れる作業腕８の姿勢すなわち揺動中心９から吊り荷１５
までの水平距離、並びに圧力センサ４０の検出圧力から
求められるブームシリンダ１６の支持荷重により、ブー
ム揺動中心９回りのモーメントの釣合いから求められ
る。
【０００５】また、クレーン作業時のショベルクレーン
２の安定性については、取扱説明書の中で注意が促され
ている。
２の安定性については、取扱説明書の中で注意が促され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態
の従来の吊荷重検出においては、次のとおりの解決すべ
き問題があった。
の従来の吊荷重検出においては、次のとおりの解決すべ
き問題があった。
【０００７】（１）吊り荷１５を支持するブームシリン
ダ１６が伸縮ストローク端になると、圧力センサ４０に
より検出される油圧は、ストローク端の緩衝手段による
クッション圧、そして油圧回路の上限圧力を規定するリ
リーフ圧、あるいは機械的接触による圧力ゼロへと変動
する。したがって、ブームシリンダ１６の伸縮ストロー
ク端においては、圧力センサ４０により吊荷重Ｗｘを正
しく求めることができない。
ダ１６が伸縮ストローク端になると、圧力センサ４０に
より検出される油圧は、ストローク端の緩衝手段による
クッション圧、そして油圧回路の上限圧力を規定するリ
リーフ圧、あるいは機械的接触による圧力ゼロへと変動
する。したがって、ブームシリンダ１６の伸縮ストロー
ク端においては、圧力センサ４０により吊荷重Ｗｘを正
しく求めることができない。
【０００８】（２）クレーン作業時のショベルクレーン
２の安定性については、取扱説明書の中で注意を促して
いるが、安全であるか否かの判断は、オペレータの経験
に頼っているのが実情である。
２の安定性については、取扱説明書の中で注意を促して
いるが、安全であるか否かの判断は、オペレータの経験
に頼っているのが実情である。
【０００９】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その技術的課題は、（１）ブームシリンダが伸縮ス
トローク端になっても吊荷重を正確に検出することがで
き、また（２）計測された吊荷重に基づいてショベルク
レーンの安定性を判断し不安定な状態が予想されると警
告することができる、吊荷重検出装置を提供することで
ある。
で、その技術的課題は、（１）ブームシリンダが伸縮ス
トローク端になっても吊荷重を正確に検出することがで
き、また（２）計測された吊荷重に基づいてショベルク
レーンの安定性を判断し不安定な状態が予想されると警
告することができる、吊荷重検出装置を提供することで
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
技術的課題を解決するために、 （１）角度センサを、上部旋回体とブームとの揺動中
心、ブームとアームとの揺動中心、そしてアームとバケ
ットとの揺動中心に設ける。 （２）圧力センサを、ブームシリンダ、アームシリンダ
及びバケットシリンダの各々に、また各々のヘッド側及
びロッド側の両側に設ける。 （３）演算装置により、作業腕の姿勢に応じて、シリン
ダ各々に設けられた圧力センサからの検出圧力を切り換
えて吊荷重を演算する。 （４）表示モニタにより演算装置による演算結果を表示
する。 （５）演算された吊荷重が所定の不安定な状態が予想さ
れる吊荷重になると警報装置により警報を出す。
技術的課題を解決するために、 （１）角度センサを、上部旋回体とブームとの揺動中
心、ブームとアームとの揺動中心、そしてアームとバケ
ットとの揺動中心に設ける。 （２）圧力センサを、ブームシリンダ、アームシリンダ
及びバケットシリンダの各々に、また各々のヘッド側及
びロッド側の両側に設ける。 （３）演算装置により、作業腕の姿勢に応じて、シリン
ダ各々に設けられた圧力センサからの検出圧力を切り換
えて吊荷重を演算する。 （４）表示モニタにより演算装置による演算結果を表示
する。 （５）演算された吊荷重が所定の不安定な状態が予想さ
れる吊荷重になると警報装置により警報を出す。
【００１１】すなわち、本発明によれば、上記技術的課
題を解決するショベルクレーンの吊荷重検出装置とし
て、該吊荷重検出装置は、該上部旋回体、ブーム、アー
ム及びバケットの各々の連結部の揺動角度を検出する角
度センサと、該ブームシリンダ、アームシリンダ及びバ
ケットシリンダの各々のシリンダ内圧を検出する圧力セ
ンサと、該角度センサ及び圧力センサからの検出信号に
基づいて吊り荷重を演算する演算装置と、該演算装置か
らの出力信号に基づいて演算結果を表示する表示モニタ
とを備え、該吊荷重の演算は、常時は圧力センサからの
検出信号として該ブームシリンダの内圧を検出する圧力
センサからの検出信号が用いられ、該ブームシリンダが
伸張あるいは収縮して所定の伸縮ストローク端に位置す
る時には圧力センサからの検出信号として該アームシリ
ンダの圧力センサからの検出信号が用いられ、該ブーム
シリンダが所定の伸縮ストローク端に位置しかつ該アー
ムがアームの揺動中心を通る鉛直線に対して所定の揺動
角度の範囲に垂下した時には圧力センサからの検出信号
として該バケットシリンダの圧力センサからの検出信号
が用いられる、ことを特徴とするショベルクレーンの吊
荷重検出装置が提供される。
題を解決するショベルクレーンの吊荷重検出装置とし
て、該吊荷重検出装置は、該上部旋回体、ブーム、アー
ム及びバケットの各々の連結部の揺動角度を検出する角
度センサと、該ブームシリンダ、アームシリンダ及びバ
ケットシリンダの各々のシリンダ内圧を検出する圧力セ
ンサと、該角度センサ及び圧力センサからの検出信号に
基づいて吊り荷重を演算する演算装置と、該演算装置か
らの出力信号に基づいて演算結果を表示する表示モニタ
とを備え、該吊荷重の演算は、常時は圧力センサからの
検出信号として該ブームシリンダの内圧を検出する圧力
センサからの検出信号が用いられ、該ブームシリンダが
伸張あるいは収縮して所定の伸縮ストローク端に位置す
る時には圧力センサからの検出信号として該アームシリ
ンダの圧力センサからの検出信号が用いられ、該ブーム
シリンダが所定の伸縮ストローク端に位置しかつ該アー
ムがアームの揺動中心を通る鉛直線に対して所定の揺動
角度の範囲に垂下した時には圧力センサからの検出信号
として該バケットシリンダの圧力センサからの検出信号
が用いられる、ことを特徴とするショベルクレーンの吊
荷重検出装置が提供される。
【００１２】したがって、圧力センサ、角度センサ、演
算装置により、吊荷重は、作業腕の姿勢に応じて、ブー
ムシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダからの
検出圧力を適切に切り換えることにより求められる。そ
して、演算結果は表示モニタに表される。
算装置により、吊荷重は、作業腕の姿勢に応じて、ブー
ムシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダからの
検出圧力を適切に切り換えることにより求められる。そ
して、演算結果は表示モニタに表される。
【００１３】好適実施形態においては、該吊荷重検出装
置は、該演算装置により演算された吊荷重が所定の吊荷
重になると警報を出力する警報装置を備えている。
置は、該演算装置により演算された吊荷重が所定の吊荷
重になると警報を出力する警報装置を備えている。
【００１４】したがって、演算された吊荷重が所定の不
安定な状態が予想される吊荷重になると警報装置により
警報が出される。
安定な状態が予想される吊荷重になると警報装置により
警報が出される。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
ショベルクレーンの吊荷重検出装置の好適実施形態を図
示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明す
る。なお、図１〜図６において図７と実質上同一の部分
は同一の符号で示されている。
ショベルクレーンの吊荷重検出装置の好適実施形態を図
示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明す
る。なお、図１〜図６において図７と実質上同一の部分
は同一の符号で示されている。
【００１６】図１及び図２を参照して説明すると、全体
を番号２で示すショベルクレーンは、吊荷重検出装置６
０を備えている。吊荷重検出装置６０は、二つの部材の
相対揺動角度を検出する角度センサである、上部旋回体
６とブーム１０の揺動中心９に設けられたブーム角度セ
ンサ３０、ブーム１０とアーム１２の揺動中心１１に設
けられたアーム角度センサ３２、アーム１２とバケット
１４の揺動中心１３に設けられたバケット角度センサ３
４を備えている。
を番号２で示すショベルクレーンは、吊荷重検出装置６
０を備えている。吊荷重検出装置６０は、二つの部材の
相対揺動角度を検出する角度センサである、上部旋回体
６とブーム１０の揺動中心９に設けられたブーム角度セ
ンサ３０、ブーム１０とアーム１２の揺動中心１１に設
けられたアーム角度センサ３２、アーム１２とバケット
１４の揺動中心１３に設けられたバケット角度センサ３
４を備えている。
【００１７】吊荷重検出装置６０はまた、油圧シリンダ
のヘッド側及びロッド側の内圧を検出する圧力センサで
ある、ブームシリンダ１６に設けられたブームヘッド圧
力センサ４０及びブームロッド圧力センサ４１、アーム
シリンダ１８に設けられたアームヘッド圧力センサ４２
及びアームロッド圧力センサ４３、バケットシリンダ２
０に設けられたバケットヘッド圧力センサ４４及びバケ
ットロッド圧力センサ４５を備えている。
のヘッド側及びロッド側の内圧を検出する圧力センサで
ある、ブームシリンダ１６に設けられたブームヘッド圧
力センサ４０及びブームロッド圧力センサ４１、アーム
シリンダ１８に設けられたアームヘッド圧力センサ４２
及びアームロッド圧力センサ４３、バケットシリンダ２
０に設けられたバケットヘッド圧力センサ４４及びバケ
ットロッド圧力センサ４５を備えている。
【００１８】吊荷重検出装置６０はさらに、演算装置５
０、表示モニタ５２及び警報装置５４を備えている。演
算装置５０は、角度センサ及び圧力センサからの検出信
号に基づいて吊荷重を演算する。表示モニタ５２は、演
算装置５０による演算結果を表示する。警報装置５４
は、演算装置５０からの警告信号に基づいて警報を出力
する。演算装置５０、表示モニタ５２及び警報装置５４
は、上部旋回体６の運転室６ａ内に設けられている。
０、表示モニタ５２及び警報装置５４を備えている。演
算装置５０は、角度センサ及び圧力センサからの検出信
号に基づいて吊荷重を演算する。表示モニタ５２は、演
算装置５０による演算結果を表示する。警報装置５４
は、演算装置５０からの警告信号に基づいて警報を出力
する。演算装置５０、表示モニタ５２及び警報装置５４
は、上部旋回体６の運転室６ａ内に設けられている。
【００１９】演算装置５０はマイクロコンピュータを備
え、吊荷重の演算、演算結果の表示モニタ５２への出
力、さらに警報装置５４への警告信号の出力等を行う。
吊荷重の演算は、圧力センサからの圧力信号及び角度セ
ンサからの角度信号に基づいて、作業腕８の姿勢により
次の「計測１」、「計測２」、「計測３」の三つに分け
て行われる（演算の詳細については後に述べる）。警告
信号は、演算された吊荷重がショベルクレーン２が転倒
等不安定な姿勢にならないように設定された許容吊荷重
になった時に出力される。 （１）「計測１」：圧力センサからの検出信号として、
ブームシリンダ１６の圧力センサ４０及び４１からの検
出信号が用いられる。常時はこの「計測１」で吊荷重Ｗ
ｘが求められる。 （２）「計測２」：ブームシリンダ１６が所定の伸縮ス
トローク端になると、ブームシリンダ１６の圧力センサ
４０及び４１の検出信号は前述のように変動するので、
検出信号として吊荷重Ｗｘを支持するアームシリンダ１
８の圧力センサ４２、４３からの検出信号が用いられ
る。「所定の伸縮ストローク端」は、シリンダがストロ
ーク端に近付いたクッション域からストローク端までの
範囲を含んでシリンダのストロークの長さで規定され、
ブーム角度センサ３０によりブームシリンダ１６の伸縮
で変わるブーム揺動中心９の揺動角度により検出され
る。 （３）「計測３」：ブームシリンダ１６が所定の伸縮ス
トローク端に位置し、さらにアーム２０の揺動中心１１
を中心に揺動するアーム１２等の重心がアーム揺動中心
１１を通る鉛直線１１ａに対して所定の角度の範囲に垂
下した時には、アームシリンダ１８の圧力は圧力ゼロの
付近で不安定に変動するので、圧力センサからの検出信
号として、吊荷重Ｗｘを支持するバケットシリンダ２０
の圧力センサ４４及び４５からの検出信号が用いられる
え、吊荷重の演算、演算結果の表示モニタ５２への出
力、さらに警報装置５４への警告信号の出力等を行う。
吊荷重の演算は、圧力センサからの圧力信号及び角度セ
ンサからの角度信号に基づいて、作業腕８の姿勢により
次の「計測１」、「計測２」、「計測３」の三つに分け
て行われる（演算の詳細については後に述べる）。警告
信号は、演算された吊荷重がショベルクレーン２が転倒
等不安定な姿勢にならないように設定された許容吊荷重
になった時に出力される。 （１）「計測１」：圧力センサからの検出信号として、
ブームシリンダ１６の圧力センサ４０及び４１からの検
出信号が用いられる。常時はこの「計測１」で吊荷重Ｗ
ｘが求められる。 （２）「計測２」：ブームシリンダ１６が所定の伸縮ス
トローク端になると、ブームシリンダ１６の圧力センサ
４０及び４１の検出信号は前述のように変動するので、
検出信号として吊荷重Ｗｘを支持するアームシリンダ１
８の圧力センサ４２、４３からの検出信号が用いられ
る。「所定の伸縮ストローク端」は、シリンダがストロ
ーク端に近付いたクッション域からストローク端までの
範囲を含んでシリンダのストロークの長さで規定され、
ブーム角度センサ３０によりブームシリンダ１６の伸縮
で変わるブーム揺動中心９の揺動角度により検出され
る。 （３）「計測３」：ブームシリンダ１６が所定の伸縮ス
トローク端に位置し、さらにアーム２０の揺動中心１１
を中心に揺動するアーム１２等の重心がアーム揺動中心
１１を通る鉛直線１１ａに対して所定の角度の範囲に垂
下した時には、アームシリンダ１８の圧力は圧力ゼロの
付近で不安定に変動するので、圧力センサからの検出信
号として、吊荷重Ｗｘを支持するバケットシリンダ２０
の圧力センサ４４及び４５からの検出信号が用いられる
【００２０】図３を参照して「計測１」による吊荷重演
算の詳細について説明する。ブームシリンダ１６が所定
の伸縮ストローク端に位置しない状態においては、ブー
ムシリンダ１６のヘッド側に吊荷重Ｗｘに応じた圧力が
発生している。したがって、吊荷重Ｗｘ演算のための圧
力センサからの検出信号として、ブームシリンダ１６の
圧力センサ４０及び４１からの検出信号が用いられる。
そして、ブーム揺動中心９の回りのモーメントの釣合い
より、下記の式が成り立つ。 ［数１］Ｗｂ・Ｒｂ= Ｆｂ・Ｌｂ ［数２］Ｗｂ・Ｒｂ= Ｗｘ・Ｒｘ＋Ｗ１・Ｒ１ であるから ［数３］Ｗｘ・Ｒｘ＋Ｗ１・Ｒ１= Ｆｂ・Ｌｂ したがって ［数４］Ｗｘ= （Ｆｂ・Ｌｂ−Ｗ１・Ｒ１）／Ｒｘ ここに、 Ｗｘ：吊荷重 Ｗ１：ブームシリンダ１６を除く作業腕８の重量 Ｗｂ：Ｗｘ＋Ｗ１ Ｒｘ：吊荷重Ｗｘの重心位置からブーム揺動中心９まで
の水平距離 Ｒｂ：Ｗｘ＋Ｗ１の重心位置からブーム揺動中心９まで
の水平距離 Ｒ１：Ｗ１の重心位置からブーム揺動中心９までの水平
距離 Ｌｂ：ブーム揺動中心９からブームシリンダ１６の軸線
までの垂直距離 Ｆｂ：ブームシリンダ１６の支持力（圧力センサ４０に
より検出されるヘッド側圧力とヘッド側受圧面積の積か
ら圧力センサ４１により検出されるロッド側圧力とロッ
ド側受圧面積の積を引いた値） なお、「距離」は角度センサ３０、３２及び３４からの
出力に基づいて演算される。
算の詳細について説明する。ブームシリンダ１６が所定
の伸縮ストローク端に位置しない状態においては、ブー
ムシリンダ１６のヘッド側に吊荷重Ｗｘに応じた圧力が
発生している。したがって、吊荷重Ｗｘ演算のための圧
力センサからの検出信号として、ブームシリンダ１６の
圧力センサ４０及び４１からの検出信号が用いられる。
そして、ブーム揺動中心９の回りのモーメントの釣合い
より、下記の式が成り立つ。 ［数１］Ｗｂ・Ｒｂ= Ｆｂ・Ｌｂ ［数２］Ｗｂ・Ｒｂ= Ｗｘ・Ｒｘ＋Ｗ１・Ｒ１ であるから ［数３］Ｗｘ・Ｒｘ＋Ｗ１・Ｒ１= Ｆｂ・Ｌｂ したがって ［数４］Ｗｘ= （Ｆｂ・Ｌｂ−Ｗ１・Ｒ１）／Ｒｘ ここに、 Ｗｘ：吊荷重 Ｗ１：ブームシリンダ１６を除く作業腕８の重量 Ｗｂ：Ｗｘ＋Ｗ１ Ｒｘ：吊荷重Ｗｘの重心位置からブーム揺動中心９まで
の水平距離 Ｒｂ：Ｗｘ＋Ｗ１の重心位置からブーム揺動中心９まで
の水平距離 Ｒ１：Ｗ１の重心位置からブーム揺動中心９までの水平
距離 Ｌｂ：ブーム揺動中心９からブームシリンダ１６の軸線
までの垂直距離 Ｆｂ：ブームシリンダ１６の支持力（圧力センサ４０に
より検出されるヘッド側圧力とヘッド側受圧面積の積か
ら圧力センサ４１により検出されるロッド側圧力とロッ
ド側受圧面積の積を引いた値） なお、「距離」は角度センサ３０、３２及び３４からの
出力に基づいて演算される。
【００２１】図４を参照して「計測２」による吊荷重演
算の詳細について説明する。ブームシリンダ１６が伸縮
されて所定の伸縮ストローク端にあることがブーム角度
センサ３０で検出されると、「計測１」は「計測２」に
切り換えられる。「計測２」においては吊荷重Ｗｘを求
めるのにアームシリンダ１８の圧力センサ４２及び４３
からの検出信号が用いられる。吊荷重Ｗｘはアームシリ
ンダ１８で支持されているから、アーム揺動中心１１の
回りのモーメントの釣合いより、下記の式が成り立つ。 ［数５］Ｗｓ・Ｒｓ= Ｆｓ・Ｌｓ ［数６］Ｗｓ・Ｒｓ= Ｗｘ・Ｒｘ１＋Ｗ２・Ｒ２ であるから ［数７］Ｗｘ・Ｒｘ１＋Ｗ２・Ｒ２= Ｆｓ・Ｌｓ したがって ［数８］Ｗｘ= （Ｆｓ・Ｌｓ−Ｗ２・Ｒ２）／Ｒｘ１ ここに、 Ｗｘ：吊荷重 Ｗ２：作業腕８の総重量の内、アーム揺動中心１１を中
心に揺動するアーム１２、バケット１４等の部分の重量 Ｗｓ：Ｗｘ＋Ｗ２ Ｒｘ１：吊荷重Ｗｘの重心位置からａアーム揺動中心１
１までの水平距離 Ｒｓ：Ｗｘ＋Ｗ２の重心位置からアーム揺動中心１１ま
での水平距離 Ｒ２：Ｗ２の重心位置からアーム揺動中心１１までの水
平距離 Ｌｓ：アーム揺動中心１１からアームシリンダ１８の軸
線までの垂直距離 Ｆｓ：アームシリンダ１８の支持力（圧力センサ４３に
より検出されるロッド側圧力とロッド側受圧面積の積か
ら圧力センサ４２により検出されるヘッド側圧力とヘッ
ド側受圧面積の積を引いた値） なお、「距離」は角度センサ３０、３２及び３４からの
出力に基づいて演算される。
算の詳細について説明する。ブームシリンダ１６が伸縮
されて所定の伸縮ストローク端にあることがブーム角度
センサ３０で検出されると、「計測１」は「計測２」に
切り換えられる。「計測２」においては吊荷重Ｗｘを求
めるのにアームシリンダ１８の圧力センサ４２及び４３
からの検出信号が用いられる。吊荷重Ｗｘはアームシリ
ンダ１８で支持されているから、アーム揺動中心１１の
回りのモーメントの釣合いより、下記の式が成り立つ。 ［数５］Ｗｓ・Ｒｓ= Ｆｓ・Ｌｓ ［数６］Ｗｓ・Ｒｓ= Ｗｘ・Ｒｘ１＋Ｗ２・Ｒ２ であるから ［数７］Ｗｘ・Ｒｘ１＋Ｗ２・Ｒ２= Ｆｓ・Ｌｓ したがって ［数８］Ｗｘ= （Ｆｓ・Ｌｓ−Ｗ２・Ｒ２）／Ｒｘ１ ここに、 Ｗｘ：吊荷重 Ｗ２：作業腕８の総重量の内、アーム揺動中心１１を中
心に揺動するアーム１２、バケット１４等の部分の重量 Ｗｓ：Ｗｘ＋Ｗ２ Ｒｘ１：吊荷重Ｗｘの重心位置からａアーム揺動中心１
１までの水平距離 Ｒｓ：Ｗｘ＋Ｗ２の重心位置からアーム揺動中心１１ま
での水平距離 Ｒ２：Ｗ２の重心位置からアーム揺動中心１１までの水
平距離 Ｌｓ：アーム揺動中心１１からアームシリンダ１８の軸
線までの垂直距離 Ｆｓ：アームシリンダ１８の支持力（圧力センサ４３に
より検出されるロッド側圧力とロッド側受圧面積の積か
ら圧力センサ４２により検出されるヘッド側圧力とヘッ
ド側受圧面積の積を引いた値） なお、「距離」は角度センサ３０、３２及び３４からの
出力に基づいて演算される。
【００２２】図５を参照して「計測３」による吊荷重演
算の詳細について説明する。ブームシリンダ１６が所定
の伸縮ストローク端に位置した状態で、アーム２０の揺
動中心１１を中心に揺動するアーム２０等の上記重量Ｗ
２の重心がアーム揺動中心１１を通る鉛直線１１ａに対
して所定の角度±αの範囲内に垂下した時には、「計測
２」は「計測３」に切り換えられる。そして、吊荷重Ｗ
ｘはバケットシリンダ２０で支持されているから、バケ
ット揺動中心１３回りのモーメントの釣合いより、下記
の式が成り立つ。 ［数９］Ｗｂｃ・Ｒｂｃ= Ｆｂｃ・Ｌｂｃ ［数１０］Ｗｂｃ・Ｒｂｃ= Ｗｘ・Ｒｘ２−Ｗ３・Ｒ３ であるから ［数１１］Ｗｘ・Ｒｘ２−Ｗ３・Ｒ３= Ｆｂｃ・Ｌｂｃ したがって ［数１２］Ｗｘ= （Ｆｂｃ・Ｌｂｃ＋Ｗ３・Ｒ３）／Ｒ
ｘ２ ここに、 Ｗｘ：吊荷重 Ｗ３：作業腕８の総重量の内、バケット揺動中心１３を
中心に揺動するバケット１４等の部分の重量 Ｗｂｃ：Ｗｘ＋Ｗ３ Ｒｘ２：吊荷重Ｗｘの重心位置からバケット揺動中心１
３までの水平距離 Ｒｂｃ：Ｗｘ＋Ｗ３の重心位置からバケット揺動中心１
３までの水平距離 Ｒ３：Ｗ３の重心位置からバケット揺動中心１３までの
水平距離 Ｌｂｃ：バケット揺動中心１３からバケットシリンダ２
０の軸線までの垂直距離 Ｆｂｃ：バケットシリンダ２０の支持力（圧力センサ４
５により検出されるロッド側圧力とロッド側受圧面積の
積から圧力センサ４４により検出されるヘッド側圧力と
ヘッド側受圧面積の積を引いた値） なお、「距離」は角度センサ３０、３２及び３４からの
出力に基づいて演算される。
算の詳細について説明する。ブームシリンダ１６が所定
の伸縮ストローク端に位置した状態で、アーム２０の揺
動中心１１を中心に揺動するアーム２０等の上記重量Ｗ
２の重心がアーム揺動中心１１を通る鉛直線１１ａに対
して所定の角度±αの範囲内に垂下した時には、「計測
２」は「計測３」に切り換えられる。そして、吊荷重Ｗ
ｘはバケットシリンダ２０で支持されているから、バケ
ット揺動中心１３回りのモーメントの釣合いより、下記
の式が成り立つ。 ［数９］Ｗｂｃ・Ｒｂｃ= Ｆｂｃ・Ｌｂｃ ［数１０］Ｗｂｃ・Ｒｂｃ= Ｗｘ・Ｒｘ２−Ｗ３・Ｒ３ であるから ［数１１］Ｗｘ・Ｒｘ２−Ｗ３・Ｒ３= Ｆｂｃ・Ｌｂｃ したがって ［数１２］Ｗｘ= （Ｆｂｃ・Ｌｂｃ＋Ｗ３・Ｒ３）／Ｒ
ｘ２ ここに、 Ｗｘ：吊荷重 Ｗ３：作業腕８の総重量の内、バケット揺動中心１３を
中心に揺動するバケット１４等の部分の重量 Ｗｂｃ：Ｗｘ＋Ｗ３ Ｒｘ２：吊荷重Ｗｘの重心位置からバケット揺動中心１
３までの水平距離 Ｒｂｃ：Ｗｘ＋Ｗ３の重心位置からバケット揺動中心１
３までの水平距離 Ｒ３：Ｗ３の重心位置からバケット揺動中心１３までの
水平距離 Ｌｂｃ：バケット揺動中心１３からバケットシリンダ２
０の軸線までの垂直距離 Ｆｂｃ：バケットシリンダ２０の支持力（圧力センサ４
５により検出されるロッド側圧力とロッド側受圧面積の
積から圧力センサ４４により検出されるヘッド側圧力と
ヘッド側受圧面積の積を引いた値） なお、「距離」は角度センサ３０、３２及び３４からの
出力に基づいて演算される。
【００２３】図６を参照して、上述の「計測１」、「計
測２」、「計測３」の演算装置５０における流れを説明
する。
測２」、「計測３」の演算装置５０における流れを説明
する。
【００２４】ステップＳ−１において、ブームシリンダ
１６が所定の伸縮ストローク端にあるか判定される。
１６が所定の伸縮ストローク端にあるか判定される。
【００２５】ブームシリンダ１６が所定のストローク端
でなければステップＳ−２に進み、「計測１」により吊
荷重Ｗｘが演算される。
でなければステップＳ−２に進み、「計測１」により吊
荷重Ｗｘが演算される。
【００２６】ステップＳ−１において、ブームシリンダ
１６が所定のストローク端にあればステップＳ−３に進
み、アーム揺動中心１１を中心に揺動する部分の重量Ｗ
２の重心がアーム揺動中心１１を通る鉛直線１１ａに対
して所定の角度±αの範囲内に垂下しているか判定され
る。
１６が所定のストローク端にあればステップＳ−３に進
み、アーム揺動中心１１を中心に揺動する部分の重量Ｗ
２の重心がアーム揺動中心１１を通る鉛直線１１ａに対
して所定の角度±αの範囲内に垂下しているか判定され
る。
【００２７】重量Ｗ２の重心が所定の角度±αの範囲外
であれば、ステップＳ−４に進み、「計測２」により吊
荷重Ｗｘが演算される。
であれば、ステップＳ−４に進み、「計測２」により吊
荷重Ｗｘが演算される。
【００２８】テップＳ−３において重量Ｗ２の重心が所
定の角度±αの範囲内であれば、ステップＳ−５に進
み、「計測３」により吊荷重Ｗｘが演算される。
定の角度±αの範囲内であれば、ステップＳ−５に進
み、「計測３」により吊荷重Ｗｘが演算される。
【００２９】図１及び図２に戻って説明を続けると、吊
荷重検出装置６０に備えられる表示モニタ５２は、周知
の液晶パネルのごとき表示手段で構成され、演算装置５
０による吊荷重Ｗｘの演算結果を表示する。
荷重検出装置６０に備えられる表示モニタ５２は、周知
の液晶パネルのごとき表示手段で構成され、演算装置５
０による吊荷重Ｗｘの演算結果を表示する。
【００３０】吊荷重検出装置６０に備えられる警報装置
５４は、周知のブザー、音声、警告ランプ等の適宜の手
段で構成され、演算装置５０からの警告信号に基づいて
作動する。
５４は、周知のブザー、音声、警告ランプ等の適宜の手
段で構成され、演算装置５０からの警告信号に基づいて
作動する。
【００３１】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形
あるいは修正ができるものである。例えば、ブームシリ
ンダ１６の「所定の伸縮ストローク端」はブーム１０の
揺動中心９における揺動角度でブーム角度センサ３０に
より検出したが、ブームシリンダ１６の伸縮ストローク
そのものをリミットスイッチ等により検出してもよい。
に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形
あるいは修正ができるものである。例えば、ブームシリ
ンダ１６の「所定の伸縮ストローク端」はブーム１０の
揺動中心９における揺動角度でブーム角度センサ３０に
より検出したが、ブームシリンダ１６の伸縮ストローク
そのものをリミットスイッチ等により検出してもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明に従って構成されたショベルクレ
ーンの吊荷重検出装置によれば、クレーン作業において
作業腕を動かすブームシリンダが伸縮ストローク端にな
っても、また作業腕の姿勢が変化しても、吊荷重を正確
に検出することができる。さらに、計測された吊荷重に
基づいてショベルクレーンの安定性が判断され不安定な
状態が予想されると警告が出される。
ーンの吊荷重検出装置によれば、クレーン作業において
作業腕を動かすブームシリンダが伸縮ストローク端にな
っても、また作業腕の姿勢が変化しても、吊荷重を正確
に検出することができる。さらに、計測された吊荷重に
基づいてショベルクレーンの安定性が判断され不安定な
状態が予想されると警告が出される。
【図１】本発明による吊荷重検出装置を備えたショベル
クレーンの、吊荷重検出装置の概略構成を示す構成図。
クレーンの、吊荷重検出装置の概略構成を示す構成図。
【図２】吊荷重検出装置における信号の流れを示すブロ
ック線図。
ック線図。
【図３】「計測１」による演算の詳細を説明する説明
図。
図。
【図４】「計測２」による演算の詳細を説明する説明
図。
図。
【図５】「計測３」による演算の詳細を説明する説明
図。
図。
【図６】吊荷重演算の手順を示すフローチャート。
【図７】ショベルクレーンによる従来の荷重検出方法の
説明図。
説明図。
２：ショベルクレーン（油圧ショベル） ６：上部旋回体 ８：作業腕 １０：ブーム １２：アーム １４：バケット １６：ブームシリンダ １８：アームシリンダ ２０：バケットシリンダ ３０：ブーム角度センサ（角度センサ） ３２：アーム角度センサ（角度センサ） ３４：バケット角度センサ（角度センサ） ４０：ブームヘッド圧力センサ（圧力センサ） ４１：ブームロッド圧力センサ（圧力センサ） ４２：アームヘッド圧力センサ（圧力センサ） ４３：アームロッド圧力センサ（圧力センサ） ４４：バケットヘッド圧力センサ（圧力センサ） ４５：バケットロッド圧力センサ（圧力センサ） ５０：演算装置 ５２：表示モニタ ５４：警報装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 学 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 油圧ショベルの作業腕の先端のバケット
の部分に荷を吊ってクレーン作業を行うショベルクレー
ンの吊荷重検出装置であって、 該作業腕は、該油圧ショベルの上部旋回体に順次に上下
方向に揺動自在に連結されたブーム、アーム及びバケッ
トと、該上部旋回体とブームとの間に介在されたブーム
シリンダ、該ブームとアームとの間に介在されたアーム
シリンダ及び該アームとバケットとの間に介在されたバ
ケットシリンダとを備え、 該吊荷重検出装置は、該上部旋回体、ブーム、アーム及
びバケットの各々の連結部の揺動角度を検出する角度セ
ンサと、該ブームシリンダ、アームシリンダ及びバケッ
トシリンダの各々のシリンダ内圧を検出する圧力センサ
と、該角度センサ及び圧力センサからの検出信号に基づ
いて吊り荷重を演算する演算装置と、該演算装置からの
出力信号に基づいて演算結果を表示する表示モニタとを
備え、 該吊荷重の演算は、常時は圧力センサからの検出信号と
して該ブームシリンダの内圧を検出する圧力センサから
の検出信号が用いられ、該ブームシリンダが伸張あるい
は収縮して所定の伸縮ストローク端に位置する時には圧
力センサからの検出信号として該アームシリンダの圧力
センサからの検出信号が用いられ、該ブームシリンダが
所定の伸縮ストローク端に位置しかつ該アームがアーム
の揺動中心を通る鉛直線に対して所定の揺動角度の範囲
に垂下した時には圧力センサからの検出信号として該バ
ケットシリンダの圧力センサからの検出信号が用いられ
る、ことを特徴とするショベルクレーンの吊荷重検出装
置。 - 【請求項２】 該吊荷重検出装置は、該演算装置により
演算された吊荷重が所定の吊荷重になると警報を出力す
る警報装置を備えている、請求項１記載のショベルクレ
ーンの吊荷重検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3443598A JPH11230821A (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | ショベルクレーンの吊荷重検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3443598A JPH11230821A (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | ショベルクレーンの吊荷重検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11230821A true JPH11230821A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12414157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3443598A Withdrawn JPH11230821A (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | ショベルクレーンの吊荷重検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11230821A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1798188A3 (en) * | 2005-12-14 | 2009-02-25 | Cargotec Patenter AB | Hydraulic crane |
| JP2012103029A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧ショベルの荷重計測装置 |
| CN105369846A (zh) * | 2015-12-06 | 2016-03-02 | 吉林大学 | 一种装载机工作装置载荷测试系统 |
| CN108693038A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-10-23 | 鞍山星源达科技有限公司 | 冶金或焦化物料性能测定实验用负荷自动加载装置及方法 |
| CN109594606A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-04-09 | 徐州徐工挖掘机械有限公司 | 一种适用于挖掘机的破碎工况识别方法 |
| CN110431388A (zh) * | 2017-09-29 | 2019-11-08 | 日立建机株式会社 | 轮式装载机以及铲斗装载载重运算方法 |
| WO2021006349A1 (ja) * | 2019-07-11 | 2021-01-14 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
| CN112411662A (zh) * | 2019-08-21 | 2021-02-26 | 住友重机械工业株式会社 | 挖土机 |
| JP2021056130A (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | コベルコ建機株式会社 | 作業機械 |
| JP2021156801A (ja) * | 2020-03-30 | 2021-10-07 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル及び較正方法 |
| CN113566943A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-29 | 上海三一重机股份有限公司 | 挖掘机的物料称重方法、装置、挖掘机及可读存储介质 |
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| CN114599839A (zh) * | 2019-12-27 | 2022-06-07 | 株式会社小松制作所 | 作业机械、计量方法、以及包括作业机械的系统 |
| CN115354712A (zh) * | 2021-05-17 | 2022-11-18 | 神钢建机株式会社 | 作业设备 |
-
1998
- 1998-02-17 JP JP3443598A patent/JPH11230821A/ja not_active Withdrawn
Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108693038B (zh) * | 2018-07-24 | 2023-07-14 | 鞍山星源达科技有限公司 | 冶金或焦化物料性能测定实验用负荷自动加载装置及方法 |
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| US20220127817A1 (en) * | 2019-07-11 | 2022-04-28 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Excavator |
| WO2021006349A1 (ja) * | 2019-07-11 | 2021-01-14 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
| JPWO2021006349A1 (ja) * | 2019-07-11 | 2021-01-14 | ||
| JP2021031904A (ja) * | 2019-08-21 | 2021-03-01 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
| CN112411662A (zh) * | 2019-08-21 | 2021-02-26 | 住友重机械工业株式会社 | 挖土机 |
| CN112411662B (zh) * | 2019-08-21 | 2023-11-07 | 住友重机械工业株式会社 | 挖土机 |
| US11821163B2 (en) | 2019-08-21 | 2023-11-21 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Shovel |
| WO2021065315A1 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | コベルコ建機株式会社 | 作業機械 |
| US12000113B2 (en) | 2019-09-30 | 2024-06-04 | Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. | Work machine |
| JP2021056130A (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | コベルコ建機株式会社 | 作業機械 |
| CN114599839B (zh) * | 2019-12-27 | 2024-04-05 | 株式会社小松制作所 | 作业机械、计量方法、以及包括作业机械的系统 |
| CN114599839A (zh) * | 2019-12-27 | 2022-06-07 | 株式会社小松制作所 | 作业机械、计量方法、以及包括作业机械的系统 |
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| EP4092201A1 (en) * | 2021-05-17 | 2022-11-23 | Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. | Work machine |
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| US12345023B2 (en) | 2021-05-17 | 2025-07-01 | Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. | Work machine |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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