JPS59207391A - クレ−ンの吊荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 口の光間はクレーンの吊荷重を検出する装置に関するも
のである。

第１図は従来の吊荷重検出−装置を有するクレーンを示
す図である。図において１は下部走行体。

２は下部走行体１に旋回可能に数句けら、ｌｔ斤上部旋
回体、３はフートピン４により上部旋回体２１テ俯仰ｅ
ｉＪ能に取付けらｉ％＊ジブ、５は俯仰ローブ。

６は俯仰トラム、７はジブ６の先端に配置さ１ｔｆｒ−
トップシーブ、８はトップシーブ７のアクスル。

９はガ・イドシーブ、１０はトップシーブ７、ガイドシ
ーブ９に掛けられた巻取ローブ、１１は巻取ドラム、　
１２は巻取ローブ１０により吊らオｔたフック、１６は
フック１２に吊下げられた荷、１４は三点ローラ式の出
荷（Ｆ検出装置である。

第２図は吊荷重検出装置１４の概略を示す図である１１
図りこｔ６いて１５〜１７はシーブ、１８は／−ブ１６
に作用するカケ検出するロードセルであり２巻取ローブ
１０がシーブ１５〜１７に掛けられている。

この吊荷重検出装置１４においては、クレーンの操作に
より出荷庫が作用すると９巻取ロープ１０に張力１”が
発生し、シーブ１６を第２図紙面」二方に押上げる力が
作用する。この力をロードセル１８ｖｒ　、−二って検
出し、その検出イ直から張力Ｔｉ演算し。

その張力にロープ掛数を乗じて吊荷重を求める。

しかし、検出＋１１」度を向上さセる／てめには、−フ
ープ１６の中心線と巻取ロープ１０とがなす角θ金なる
べく小さくする必要があるが２反面角θが小さすぎると
７巻取【コープ１０が急用度で６回曲げらａ’すること
；（乙（るか（°）５巻取ロープ１０の損臨が政じい。

ま／ら　烈ｒ、　ｉｓ自−ブ１０とフープ゛１５〜１７
との間に１≠擦力が作用−４゛るから、吊荷重（張力Ｔ
　）　ｋ−正確に検出することができない。さらに、吊
荷重検出装置■１４′・まジブ乙の背部に配置さｉｔて
いるので、外観をＪｉ−４５とともに、建設現場での作
業管ケ考えると。

落下物による損傷の可能性がある５、 第３図（・」、従来の他の吊荷重検出装置ケ自−「るり
Ｖ−ン？示す図である。図において１９は俯仰ローブ５
の張力を検出するローｌ・セル、２０はジブ６の傾斜角
を検出する傾斜計である。

この吊イに丁型検出装置においては、）−トビ７４回り
のモーノットのつり合いから吊荷重を求めている。１−
なわち、ジブ６の傾斜角からツーＩ・ピン４から吊荷ｉ
１ｊの作用線（鉛直線）までの第１の長さを求め、フー
トピン４Ｄ・ら俯仰ローブ５の張力の作用線上ての第２
の長さを求め、つきに俯仰ロープ５の張力ど第２の長さ
との績からジブ６のフートピッ４回ジのモーメントに減
尊ニジ、その値を第１の長さて除して吊荷重を求める。

しかし、俯（ｒｌｌ　ａ−ブ５の張力の作用線の着力点
はジブ６の先端部にあり、俯仰ローブ５は懸垂線という
曲線をなしているので、その曲線の上記光☆ｊも１部で
の接線、］を求めなげＡ１．ば、第２の長さを正確に求
めることか、できなし・か、これを実測ないしは演算す
ること目、困・ＬｌｌてＶ〕るかも、実際に（佳俯仰ロ
ーブ５が二点鎖線て示すように直線をなしているものと
１〜て・４′つ２の長さケ求めている。このため、吊荷
重の検！ｊｊ　４’ｒ！＋開が低い。まプで、第１の長
ざ、ノブろのフートピン４回りのモーメントを求めるグ
ζめには、傾斜計２０を設ける必要がある。さらに、ジ
ブ３の上　７記七−ノブ［・ホンプロのイ頃斜角によっ
て変動するため、クレーンの本来の定格荷重のみならす
、ジブ５の上記モーメツＩ・の最大値をも考慮して、ロ
ードセル１９の容量を定める必要かあるから、ロードセ
ル１９の芥量全太きくしなり、ｌｔばならず、このキ１
；１果俯仰「フープ５の張力の検出誤差が大きくなる。

；「りζ、吊（１：ｆ−小を直接検出しているのではな
く、〕−１・ピン４回りのモーメントのつり合し・カ・
ら吊荷１）１を求めているので、畿雑な演＄衾しな（・
丁；ｔｔｔｒｉブ、（らないから、検出精度が低（・。

この発明は−Ｌ述の問題点を解決するためになきＡｔｆ
ｒもので、吊荷重を正確Ｃ・こ検出することかでさ。

巻ｊｊ＋７．０−ブが損傷することがなく、クレーンの
外観を損うことがな（、傾斜計を設ける必要かなく。

かつｆδ゛ｊＪ」（な演３つて吊荷重を求めることがで
きるクレーンの吊ｉｉ？ｉ重検出装置を提供することを
目的と１゛る。

この目的を達成するため、この発明に＋＝　１．・てＱ
エトノブ／−ブのアクスルをジブに回転不能に取付け、
そのアクスルに作用する力ヲ」二記シフ゛Ｇこ固定きｆ
ｌ−ｌζ２軸方向に分解して検出する力検出手段および
その検出価から吊荷重を演算する演算手段を、１党ける
。

第４図はこの発明に係る吊荷重検出装置を有するクレー
ンの一部を示す図、第５図は第４図のＡ−Ａ断面図、第
６図は第５図の１３−Ｂ断面図である。図において２１
ａはアクスル８の端部にｔｌＪ定さ２′シ／ζ突出片、
２１１）は突出片２４ａをノブ３に固定する７ノクピン
で、突出片２１ａ、／ノ／ピア２１ｂにより、アクスル
８はノブ乙に対して回転不能となっている。２２．２３
はアクスル８のジブ６に支えられに部分とトップソーブ
７が取イ月けら、ｌｔた部分どの間に設けら才１．り溝
、２４ａＸ、２４ａｙ、２５ａｘ。

、　　２５ａｙ＆よ（ｉｂ：　２ろの底部に貼られにア
クディプ歪ゲージ、　　２４ｄｘ、　２４ｄｙ＋　２５
ｄｘ、　２５ｄｙ　’ｔ’ｓ　／ｌ’１″２３のイ則部
に、’ｌＪ＋　Ｆ）れｋ　７！ｉ’Ａ　ｊ堤袖イア′ｉ
′の斤めのグミー歪ゲージで、歪ケー７２４　ａ　ｘ　
、　２４　ｄ　Ｘ　＋　２５ａ　ｘ　＋　２５ｄ　ｘは
アクスル８の軸心とフートピノ４の軸心とを結ぷ軸すな
わちＸ軸上に設けられて′Ｉリリ、歪ゲージ２４ａｙ、
　２４ｄｙ＋　２５８Ｌ＋　ｚｓｄｙ（まＸ軸と直角な
軸すなわちＸ軸上に設けられている。そして、アクティ
ブ歪ゲージ”ａＸ、　２４ａ”７＋２５ａＸ、　２５．
、はアクスル８の第６図の紙面に直角な方向の歪を検出
する向きに貼伺けである。なお。

・′ｉ７ｉ　２２　ｉでも同様に歪ゲージが貼付けであ
る。２６は一ノ′クスル８の中心部に設けられた穴、２
７．２８はイＨｔＩ：　２２．　２ろに開１−．Ｊ　ｌ
／　Ｉ　　穴２６と連通した穴、２９　は歪り−ジの°
ツー１・て、コ−１・２９は穴２６〜２８を通、ってア
クスル８の外部に引出さλ１．ている。そして。

ｒｐクー７２４．□ｘ〜２５ｄｘ、歪ゲージ２４ａｙ〜
２５　ｄｙ’ｒＺそれそｇ第７図に示すように結線さ才
ｔている。なお。

６ｔ、′２２に貼例けらｆ％ｆこ歪ゲージも同様に結線
さｌｔでいる。

この吊両車検出装置においては、第８図（ｌこ示すよう
に、アクスル８にＸ軸方向の力！”ＸＯが作用し／ｒと
き′には、歪ゲージ２４ａｘが伸び、歪ケージ２５ａＸ
が縮み、ま升歪ゲージ２４ｄＸ、　２５ｄいま変形しな
い。

このとさ、歪ケージのひずみ感度（一定）　＞　＋＜　
。

アクスル８のｋで弾性係数をＥ、溝２２部の断面二次七
−メンｌ□　全１　、　　溝２２部の直径をｄ、アクス
ル８に対するジブ５からの反力Ｉ４．　、　！（２の作
用点間のＪｊ　”３　’ｆｌ　Ａ、　、　　反力ｌ（２
の作用点と力）パ。０の作用点との間の多さをｔ２．反
力１（、、ｌｔ２の作用点と溝２３．２３の中心との間
の長さｋ　Ａ３とすると、歪ゲージ２４ａＸ〜２５ｄＸ
で構成されたブリッジの出力ｅ。Ｘ、は次式で表わされ
る。

ま／で、　／ｊｌｊ、　２２のＸ・１１１１方向に関す
るブリッジの出力（コ。Ｘ２は次式で聚わされる。

そ（−て、出力ｅ。ｘｌと出力ｅＯＸ２との４１］ｅｏ
ｘは次式のようＩＩＣなる。

１１．１ このように、力１”ｘｏの作用点の位置にかかわらず。

和（：　ＯＸ　８−、ｌ’、力”ｘｏに応じ女値になる
。−カ、　　ｙ　ｌｉｍｂ方向の歪ゲージ２４ａ７，２
５ａｙは変形しないので、歪ゲージ２４ａｙ〜２５ｄｙ
″′ｃ構成されるブリッジの出力は生じない。ま／ヒ、
溝２２のν軸方向（どこ関するブ１ノノジの出力も生じ
ない。したがって、ｙ軸方向に関す　　　　′る２つの
ブリッジの出力の和ｅ。、は零である５、そして、アク
スル８にＸ軸方向のカＦｙｏが作用したときには、和Ｃ
６ｙが力Ｆｙｏに応じた値になり、和’、！　ｏ　ｘは
零である。さらに、Ｘ軸方向、ｙ軸方向の中間の方向（
Ｃ力１２か作用しｋとぎには、和Ｃ６Ｘ。

ｅｏｙはそ２’Ｌそれ力ｆパのＸ軸方向成分１・゛ゆ、
Ｘ軸方向成分１゛、に応じたイＩＩ！ｌになる。し女が
って、和Ｃ８Ｘ。

ｃｏ、から力Ｆの成分Ｆｘ、Ｆｙ１別々に求めることが
できる。

第９図はアクスル８に作用する力の説明図である４、［
スに示すように７巻取ロープ１ｏの張カ全１゛。

ノック１２１則のシーブ゛のロープ掛数ｉＮとすると。

ノック１２をも含めた吊荷重Ｗは次式で安ゎさオする。

Ｗ　、＝　ｉ”　Ｎｆ１＋ 一力、トノフプーブ７に作用する張力′Ｆと（−では。

ガイドシーブ９を経て巻取トラム１１の方向に引張らλ
′しる巻取ローブ１０ａの張力Ｔと、トップシーブ７と
フック１２ｉＪ１１１のシーブ゛とに掛けられ斤を月叉
ロブ１０１〕の張力′１゛とがあり２巻取ロープ１０　
ｉＩの張力′１゛ばＸ　ｌ１ｌ１１方向と一定の角（巻
付き角）αをなしており、ま／で巻取ローブ１０ｂの本
数ｋ　ｎ〕とすると。

全巻取ローブ１０ｂの張力Ｔによりトップ７−ブ７に作
用する力はｍ　Ｔとなる。なお、０−ブ掛数Ｎが奇致の
とβにはｍ　＝　Ｎであジ５ロ〜プ掛数へ１が偶ｂ９．
のときにはｒη−：Ｎ−１である。そして、カｍ　ｉ’
の作用、線はアクスル８の中心・を通る鉛直線Ｖとトノ
ブノーブ７．フック１２側のシーブの紙面右側の共通接
線との中間に位置し７巻取ロープ１０ａ１０１）の張力
′１′によりアクスル８（トップシーブ７）に作用する
力Ｉパの作用線は、平衡状態では図示のようにアクスル
８の中心全通る。また、Ｘ軸とカｎ］ｉ”の作用線とが
なす角全βとすると、カー”のＸｒｉｌｌ　、　　、ｙ
　１前方向ｈ’ｉＪ、分１−’Ｘ、＋“ｙＧまそ才ｔそ
れ次式のようになる。

１”　Ｘ　二’ｒ＋：ａｓ　（１」−Ｉｎ　Ｔ　ＣＯ５
ｊ９　　　　　　　　　　　　　　１５１””ｉ　−”
　　’ｒｓｉｎα−１−ｍ　Ｔ　ｓｉｎβ　　　　　　
　　　　　（６、＋５１　、　（６！式から張力’Ｉ”
−２求めると次式のようになる。

［３ さらに、（７）成金１４）式に代入すると２次式のよう
に八−る、。

ここで２巻伺き角６２本数ｍ、ロープ掛数Ｎは既プ、（
」の量であり、また成分１”大、’ｉ−’、は上述しｋ
よう（Ｉ？Ｘ歪ゲ−／２４ａＸ〜２５ｄｙ等から求める
ことかできるから、（８）式により吊荷重を求めること
が凸Ｊ能である。

第１０図はこの発明に係る他のクレーンの吊ｆＨｊ屯検
出装置の力検出手段を示す図、第１１図は５′合１０１
′イ１のＣＣ断面図である。図において３０Ｘ、　−３
１ｙ、。

”　７ｉ’ｊ２３の底部に貼られた歪ゲージで、歪ゲー
ジ３０ｘ１〜６１，２はアクスル８の第１１図の紙面に
直角な方向の歪を検出する向きに貼付けである。そして
。

歪クーシロ０Ｘ１〜３１Ｘ２ばＸ軸上に設けらｆしてお
９゜イ゛ゲージ３０ｙ、〜３１ｙ□はｙ軸上に設けらＪ
ｔでいて。

歪ゲージ３０Ｘ１．３１Ｘ、、　３０ｙ８．３ｉｙ□と
歪ゲージ５０Ｘ□。

Ｊ　ｉ　Ｘｚ　＋　３０　ｙ□、３１ｙ２とは長さｔ４
だげ離れて設けられており、また歪ゲージ３職、〜ろ１
ｘ２．歪ゲージ６０ｙ、〜３糠２Ｇ工そ２ｔそれ第１２
図に示すように粘勝されている。なお＋ｆｆ７ｊ２２に
も同様に歪ゲージが貼令１けてあり、ま斤同様に結線さ
れている。

この力＋が出手段においては、歪ゲージ３０ｘ、〜３１
ｘ２で構成さ１するブリッジの出力Ｃ。ア１は次式で表
わさλ′しる。

まｉｔ、’ａｔ２２のＸ・咄方向に関するブリノンの出
力（゛。Ｘｚは次式て表わさλする。

そして、出力０゜ｘｌと出力Ｃ６ｘ２との和ｅ。Ｘは次
式のよ５（ｆ？二ｆｔ：る。

このよ５（〆こ＋　＋１−１　ｅＯＸば力１”のＸ軸方
向の成分１゛ゆ（Ｃ応じた値になる。また、ｙ軸方向に
関する２つのブリッジの出力の相Ｃ６ｙもカドのｙ　１
１１１１方向の成　　・分１・９に応じた値になる。し
庁がって、和ｅｏｘ、ｅｏｙから力１゛の成分Ｆ”ｘ、
　Ｆｙ　ｋ別々に求めることができる。そして、圓式に
おいては、長３　ｚ４は常に一定てあゆ、まｆｒ　ｆ：
（１式のよって長さｔ３に関係しないかソ）１反力Ｉｔ
、　、　＋（，２の位置が変化して、長さ１３が変化１
、　Ｒと１〜ても、力Ｉ”のＸ軸方向の成分Ｆ　ｘ　（
ｙ　Ｏ’＋ｆ＋方同の１戊分１”ｙ）を・正確に検出す
ることが町１↑Ｌである。

４１１３図はこの発明に係る他のクレーンの吊荷市険出
欧１１°°１の力検出手段を示す図、第１４図は第１３
図のＨ＋　−１）　ｌ＋’ｊ−ｒ面図である。図におい
て６２ｘ０〜６３ｙ２はイア４２３の底８１５に貼らＪ
ｔた歪ゲージで、歪グー・１５２ｘ□−３３ｙ２はアク
セス８の軸心方向に対して４５）及の向きに貼（−１け
である。そして、歪ゲ−−１５２Ｘ　＋−ろ５　Ｘｚは
Ｙ（１！ｌｌ］−にに設げらｉｔテｉ６　Ｖ）　、　ｆ
　）ｊ’　−シ３２．１〜３３，２はＸ軸上に設げら才
ｔていて、歪ケージ５２Ｘ１〜６３ｘ２．歪ゲージ３２
，１〜３３ｙ２はそ７１ｔ、それ第１５図に示すように
結線されている。なお１４２２にも同様に歪ゲージが貼
（−１けてあり、ま／で同様に粘勝さオｔている。

この力検出手段においては、アクスル８（・こ力１・゛
のＸ“１ハ（１方向の成分Ｆｘが作用すると、歪ゲージ
Ｊ　２　Ｘ　ｌ〜５５．２が貼られ段方向に主歪が生じ
、その主歪の＜Ｕい１その）′ζ（５分の主剪断歪すな
わち曲げによる剪断歪の２分の１であるから、アクスル
８の横弾性係数をＧとすると、歪ケージ３２ｘ１〜３３
Ｘ２で構成されるブリッジの出力ｅ。ｘｌは次式で表わ
さ′Ａする。

また＋ｆｉｌＪ２２のＸ　ｒｌｑｌ力向に関するブリッ
ジの出力ｅｏｘ２は次代て衣わさ７！する。

そ１７て、出力Ｃ６ｘ１と出力”ＯＸ２との和Ｃ６Ｘは
次式のよう１（なる。

この［う（厄、相Ｃ６、は力Ｉ“のＸ１咄方向の成分１
゛ゆに応じに値となる。ま斤、ｙ軸方向Ｖこ関する２つ
のブリツノの出力の和（九アも力ＦのＹ　’４’ｌｌｌ
力向の成分１・９に１巳、じ／ζｉ直と７よる。し女が
って、相ｃｏＸ、ｅｏｙから力１・゛の成分）迅、　ｌ
’ｙＴｈ別々に求めることかできる。７（１，て＋、　
Ｈ’を式かられかるように、和Ｃ６Ｘは長さＬ３に関悦
しないので２反力１（、、、Ｒ２の位置か変化し２プ・
−としても、ＪｊＦの成分１・’ｘ（ｌｊｋ分Ｆｙ）　
ｔ　ｉＦ確にｊう′８ｊ１′１す／′、〕ことかできる
とともに、第１０〜１２図に・ｊ、：〜グζ力検出毛段
（・こおいてシま、長さ１４ｆ積度よ（吠）・′）る必
゛、冑が、（・）るのに対して、この場合にはそれつ・
不安てスりる５、 な」ｄ、上述Ｊこ施例においては、力・映出千１号とし
て汀゛ゲージ３【・用いたが、磁歪素子、圧電素子等愛
用いてもよい。まに、上述実施例（′こｒ６いては、／
ゾ５うで固定された２佃１方向ケ、アク、スル８の軸心
どノー　トビン４の軸心とを結ぷ〆・袖の力面と、Ｘ・
咄（ｌこ直角なＹ　’１ｊｌｌｌの方間とし女が、上記
２１袖力向は任寥、に定めることができ、かつ２細はか
′ｔ、ｃらずしも：く１角とする必要はない。さらに、
上述実施例・互角いて（土、１・／ブシ−ブ７から巻取
）・うｌ、１１にする巻取ロープ１０のトップ／−ブ７
への巻イス」さｆｒ」αを一定（ｆこする手段としてカ
イト／−ブ９を用い／ζか、カイｌ一様等を用いてもよ
い。またＩ　／プロの９（Ｊ仰：′こよって巻付き角α
があ−より変化しないとき（・こは、ガイド／−ブ９を
用いなくともよいが。

カイト］−ヅ９を設はオ′Ｌば、より正確Ｖこ吊イ町玉
（張力′１”）を検出することがｉｊＪ能でちる。

以）説明しｌζように、この発明に係る吊荷重検出・装
置にｔＣいてば７トノブンーブのアクスルにイ乍用する
力を俟出し、その検出匝から吊荷重を演算するから、吊
荷重を正確にかつ簡単な演算で検出することかてきろ。

また５巻取ローブを名、角度で曲げる心安かないから９
巻取ローブか損傷することかない。さらに、力検出手［
役をトップ／−７部の内ｊ’ｉｌｊに設けるから、クレ
ーンの外観を損うことがないととも６１こ、落下物によ
り力検出手段が損傷するおそれか７．〔い。まｆｒ、ト
ノブフーブのアクスル（Ｃ作用する〕Ｊ３）ジノ゛に固
定さ１ｔｒｒ　２　ｉｔ’１１方向りこ分１ｌＩＥ（し
て検出するから、傾斜計を設ける必要がない。

このよ５　’ｉｔ　、　　この発明の効果は顕著である
。

【図面の簡単な説明】

、・１１図は従来の吊荷重検出装置を有するクレーンを
示す図、第２図は三点ｏ−ラ式の吊荷重検出装置の概略
３を示す図、第６図は従来の他の吊荷重検出装置を有す
るクレーンを示す図、第４図はこの発明に係る吊＋ｉｉ
Ｊ爪検出装置を有するクレーンのｆｙｌ（（ｒ−示−ｒ
：ン：　＋　ｒＡ′５５　ｊｇ：は第４１ン［のＡ−Δ
断面図。 、Ｉ已６！ンｌ　！、：ｉ　、ズも５図の１３−１３断
面図、第７図は渠６図：′こｚｌｅし／ｒ歪グー７の結
線図、第８図は第７図（第１２１″７−１．第１５図）
に示したブリッジの出力の説明、ゾｌ、第９図し」、ア
クスルに作用する力の説明図、第１０］スＩＧ土この発
明に係る他のクレーンの吊−：’６ｆｌ＋Ｊｊ　検出１
支間の）Ｊ検出手段を示す図、第１１図は第１０図の、
−Ｃ］イ′Ｊｒｉｆｆ：図、潟１２図は第１０図、第１
１図に示しム・イ〕ケ−／の結、線図、第１３図はこの
発明に係る他のクレーンの吊荷重検出装置１ケの力検出
手段を示す１ヅ１．第１４図は第１３図のＤ−１）断面
図、第１５区１（１・、ｊ”：４３図、第１４図に示し
／で歪ゲージの結７腺図で（Ｙ）る５、 り／ノ゛　　　　　　７　・トツプフーブ８　アクスル
　　　　９・ガイドシーツ４０ｖ巻屯■コープ　　２１
ａ・突出片２１１）−・ノックピン　　２２．２３　　
溝２４ａ８〜２５ｄｙ　　歪ゲージ ３０５．〜３１　Ｙ２　−歪ゲージ Ｊ　２　Ｘ　ｌ〜ろ６，２歪ケージ 倉１　戻 才３図゛ ？４　図 才５　図 −。 ■８ １６図 勺 ？７１ 費８図 １９図 ■ ＼ ５２７ 卆１０図 ］Ｃ 倉１１１図 牙１２図 プ少１３図 一〇 二。 倉１４図 １′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　俯仰１ｊ−Ｊ能なジブと、そのジブの先端に
   配置さλ′１．　ｉ’７　ｌ−ノブシーブとを有するク
   レーンの吊荷重全検出する装置において、上記ト・ノブ
   シーブのアクスルをト記ジブに回転不能に取付け、その
   アクスルＣ・こ作用するカケ上記ジブに固定さＪｔｆｒ
   ２・袖方向（ｌこ分守ｒして検出する力検出手段および
   その検出値から吊−荷重を演算する演算手段を設けたこ
   とを１、′Ｉ徴とするクレーンの吊荷重検出装置。 ｔ２１　　十：　％ｔ　ｌ・ノブシーブから巻取ドラム
   に至る巻」１ｙ、ローブの−１−記トノブシーブへの巻
   付き角を一定Ｖこ′ｌ−る手段を設け／てことを特徴と
   する特許請求の範囲第１聰記載のクレーンの吊荷重検出
   装置。