JPS5992894A - 多段ア−ムを有する関節式クレ−ンの過負荷防止装置 - 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】 この発明は、多段屈折アームを有している関節式クレー
ン、特許、油圧ショベルヲクレーンとして使用する場合
に適用するのに適している過負荷防止装置に関するもの
である。

従来からクレーンにおいては、作業の安全性を確保する
ために、法律によってス尚負壱１１方止装置行を取付け
ることが義務付けられている。この過負荷防止装置は、
クレーンのアーム、あるいは、ブームの角度から、その
位置におけるイ乍業半径及びクレーンの機体転倒モーメ
ントの一足比率以下の荷重である定格荷重を知り、クリ
荷付図面の第１図に示すように、単一のフ゛−ムＢたけ
を有しているクレーンの場合には、作業半径は、２Ｌ−
ＡＢＣ７）７−）　、ビアＢ、Ｏｍｌす。俯仰角度θす
なわち、ブームＢの先端の荷重点Ｂ１の本体の旋回中心
軸Ｘ７Ｘからの距離の変イしに比例して変化するだけで
あるので、フ゛−ムＢ力；単一のけたから構成されてい
る通常のクレーンにおいては、ブームＢの俯仰角度θか
ら算出することができ、つり下げ荷重Ｗ′がこれを超過
すれは、クレーンが作動しないようにしている。

すなわち、ブーム・フート・ビンＢｆの位置における転
倒モーメントＭは Ｍ　＝　Ｗ’Ｊｃｏｓθ＋ａｂ−１゜・ｃｏｓθとなる
。ただし、ここで Ｌ：ブームＢの全長 Ｇｂ：ブームＢの重量 Ｊｃ　：ブームＢの重心Ｂ。のそのフート・ビンＢｆか
らの長さ である。また、ブームＢの横断面が均−又は上下対称的
である場合には、 ＪＧ＝：＝　／／２　）− となり、従って Ｍ＝（Ｗ’す＋ｔ／２Ｇ１．會、１−）ｃｏ日θとなる
。なお、第１図において、ＤはブームＢのノート・ビン
Ｂｆの本体の旋回中心軸Ｘ−ｘからの水平距離を示すも
のである。

しかしながら、多段屈折アームを有しているクレーン、
例えば、油圧ショベルをクレーンとして使用する場合に
は、ブームが単一ではなく、第２図に示すように、ブー
ムＢの他にアームＡがあり、両者Ｂ、Ａが共に回動する
ので、同−作敵半径し、すなわち、同−荷重モーメント
においても、ブームＢ及びアーＡ　Ａの角度の組合わせ
は無限にめシ且りそれぞれの角度に応じてブームＢ及び
アームＡの重心位置Ｂ。、Ａｏがそれぞれ変化するため
、単に水平作業半径りだけによって単一の定格荷重＊　
ｉ７；ｊ単に決めることは困難であり、従来公知のクレ
ーンの過負荷防止プームＢ及びアームＡの角度によって
、それぞれの爪心位１ｉ　Ｂ。、Ａｏが違う７ヒめに異
なり−て来る。例えば、第２図に例示し／こ場合におい
ては位置工における総合荷重モーメン）− ｗ’ｘ　Ｌ＋ｗ；　ｘ　ａ、　＋ｗ’、　ｘ　ａ。

位置■における総合荷重モーメン）− ｗ″Ｘ　Ｌ　＋　ｗ’、　ｘ　ａ、’−４−ｗつ×ｄ２
′となる。ただし、ここで Ｗｌ：ブームＢの重量 Ｗ２．アームＡの重量 ｄ、、ａ、’：ブームＢの重心Ｂ。の位置Ｉ、ＩＩにお
ける旋回中心ｍｘ−ｘからの 水平距離 ａ２．ａ２’　：同じくアームＡの水平距離である。

このために、多段屈折アームを有しているクレーン、特
許、油圧ショベルヲクレーントシて使用した場合に定格
荷重を表示し、過負荷を防止するのに適している定格荷
ｒｂ示装置が既に、不出ＩＩ：貝人によって提案されて
いるが、この提案装置においては、ブームとアームとに
、それぞれ、それらの対地角度を検出するだめの手段を
設け、これらによって検出された両方の対地角度から安
全な定格荷重及び作業半径ｆ：に出し、これを表示する
と共にクシ下は荷重がこの作業半径に対して安全である
定格荷重を超過した場合には、谷＠ヲ発するようになっ
ているものである。

今、この装置のｌ実施例′に第３〜５図に基づいて説明
すると、次のようである。

第３図において、ｌは油圧ショベル本体、λは一節、１
部を本体ｌに旋回自在に取付けられたプーム、３は一端
部近くをプームコの他端部に旋回自在に取付けられた゛
アームであるが、ブームコにはその対地角度を測定する
ブーム角度検出器ｌＩを、寸だ、アーム３にはその対地
角度を測定するアーム８鼓検出器Ｓをそれぞれ設散しで
ある。更に、アーム３の他端部には荷重検出器６を介し
てフック７を取付けてあり、フック７に物体をつり下け
れば、荷重が、荷重検出器乙によって４Ｉり出できるよ
うにしである。ｇはモー内 メント制限制御器で、運転室９の１部に設置してあり、
この中には、あらかじめ、ブームコ＾びアーム３の各種
の対地角度に対応する安全な定格荷重及び作業半径が記
憶されており、ブーム角度検出器ダ及びアーム角度検出
器Ｓからの角度信号に基づいて、あらかじめ記憶されて
いる数値によってアーム３の先端の定格荷重及び作業半
径がｎ出され、荷重検出器乙の荷重と比較検討さ扛るよ
うになっている。なお、第４図に示すように、モーメン
ト制限制ｆＩ器ｇは、端子板ｌθを経て、これらの検出
器’Ｉ、！；、Ａと通じている。また、第３図において
、ｌｌは、荷重表示器で、運転室９の前部に設けてあり
、荷重検出器乙の荷重を表示するためのものであり、モ
ーメント制限制御器ざに通じている（第１図参照）。更
に、ｌコは、ブームコを作動させるためのプームシリン
ダ、１３は、アーム３を作ルｉｂさせるためのアームシ
リンダ、ｌｌＩは、本体／の適宜の箇所に設置された費
報器である。

ここで、−例として、プーム−〇長さ１１＝’７．２！
；ｍ、アーム３の長さＪ！２　＝　ｐ、２！ｒｍの油圧
ショベルにおいて、ブームコ及びアーム３の各種の対地
角度θ１及びθ２に対する安全な定格荷重Ｗｉ＆：、７
ツク７のクシ下は点ハの地上高さＨを縦軸、作業半径り
を横軸とする直角座標の上に描いて示すと、第３図のと
おりとなシ、荷重Ｗは、同じ作業半径りに対しても、対
地角度θ。

及びθ２の値によって異なった値を採ることが分かる。

この装（４は、上記のような構成を有しているが、その
作用は次のようである。

アーム３の先端部の荷重のクシ下げ点であるフック７の
位置は、ブームシリンダ１２及びアームシリンダ１３の
作動によるブームコ及びアーム３の本体ｌに対する相対
位置の変化によって、希望のように４重々変化するが、
フック７の現在位置における一次的な定格荷重は、その
水平方向の位置並びにブームコ及びアーム３の対地角度
によって決まる。今、プーム−〇長さ、すなわち、その
本体ｌとの連結点（フート・ピン）イからブーＡ　３と
の連結点口までの長さヲ！１、その本体ｌとの連結点イ
における対地角度をθ。

とし、また、アーム３の長さ、すなわち、そのブームコ
との連結点口からフック７のりり下げ点ハまでの長さを
Ｊ−２、その対地角度を０２とすると、ブームコ′及び
アーム３の水平方向の長さの合計から、作業半径りは Ｌ＝Ｊ、ｃｏｓθ、　−１−Ｊ−２ｃｏｓθ２によって
求められる。ただし、上式においては、ブームコの本体
ｌとの連結点イの本体ｌの旋回中心軸Ｘ　−Ｘからの水
平圧ｉ＃Ｄは無視しである。

一方、機体の安定度に影響する要素としては、プーム２
及びアーム３の姿勢の組合わせ、すなわち、各０．の値
に対応する各０２の値の組合わせによシ、その１重モー
メントが変化し−行く。

すなわち、ブームコ及びアーム３の自重による転倒モー
メントＭＩ１．人は、第６図に示すように、プーム２ｆ
Ｂ、アーム３をＡで表わした揚台ＭＢ・＾＝　Ｗ’、　
、Ｊ、’ｃｏｓθ１”ｗ２　・（Ｊ、ｃｏｓθ、　＋Ｊ
、’ｃｏｓθ２′）となる。ただし、ここで ｗ；、ｗ’、：ブームＢ及びアームＡの自重Ｂｏ、Ａｏ
：プームＢ及びアームＡのそれぞれの付属品を含めた相
当重心位置 ０．１：プームＢの回動支点とプーム重心Ｂｏとを結ぶ
直線の対地角度 θ、′：アームＡの回動支点とアーム重心へ〇とを結ぶ
直線の対地角度 ！、′：プームＢの回動支点からその重心Ｂｏ捷での長
さ Ｊ２゛：アームＡの回動支点からその重心Ａｏまでの長
さ であるっ なお、この式の内のＶ／、、Ｗ、及びＪ、、’、１２”
は、それぞれブーツ・Ｂ及びアームＡの固有の形状から
決まる定会又であるが、θ４．θ、′、θ２１は、ブー
ムＢ及びアームＡの回動角度の要化分だけが加減的に波
動する。すなわち、つシ荷重と、自重と定加味した総合
的な定格荷Ｍは、ブームＢ及びアームＡの対地角度θ４
．θ、の変化による荷重つシ下げ点の水平方向の距ｐ；
ｉ＃　Ｌの変化の荷重モーメントと、ブームＢ１アーム
Ａの重心位置Ｂ。、Ａｏの変化による自重モーメントと
によシ決定されることとなり、これらは、いずれも、ブ
ー　ムＢ（第３図のユ）の対地角度θ、及びアームＡ（
第３図の３）の対地角度θ、のそれぞれの組合わせに基
づいて一定の計算式にょシ求められるものであシ、反面
、同一作業半径りであっても、対地角度θ１．θ２の組
合わせは無限にあシ、従りそれ故、これらの対地角度θ
７．θ２ｆ：検出する仁とにより、定格荷重が算出され
ることになる。

このようにして、第３図に示すように、ブームコの対地
角度θ１がブーム角度検出器ダにより検出され、また、
アーム３０対地角度θ２　がアーム角度４芙出器５によ
シ検出されると、両方の８荒θ１及びθ２は、端子板Ｉ
Ｏを介してモーメント制限制御器ｇに送られ、その中に
あらかじめ記憶されている数値から、ブームコ及びアー
ム３の水平方向の長さの合計から作業半径りが算出され
、同時に、これらの対地角度θ、及びθ２に基づいて、
同様にｄ己憶されている数値から、この時における安全
な定格荷重が算出され、すなわち、現在の７ツククの位
置における定格荷重が７陣、出され、記憶される。一方
、７ツク７におけるクシ荷の荷重が荷重検出器６により
て検出され、端子板ｉｏを介してモーメント制限制御器
ｇに送られる。従って、このクシ荷の荷重を、モーメン
ト制限制御器ｇの中において、その中に先にシー出、記
憶されている定格荷重と比較検討され、この荷重か定格
荷重を超過していれば、告報器ｌダに１６号を送シ、こ
れを作動させることによって（ｉｉｊＭの超過を知らせ
る。また、同時に、モーメント制限制御器ｇから荷重表
示器１／に４ａ号が送られ、つり荷の荷重がこれに表示
さ７Ｌ、促って、φＩＪ虚が定格荷重内の場合にも、趣
転省はこれを知ることができ、安心して作業を行なうこ
とができるようになっている。

先に提案されているクレーンの定格荷重表示装置１゛Ｌ
は、上記のような梢成及び作用を有しているが、その本
４取上、屋格荷重の表示は、ブームコ及びアーム３の一
定間隔ごとの対地角度θ。

及びθ、の組合わせによって表示されるだけであるので
、これら間隔の中間８肢に対する定格荷重は、それらに
直近の角度に対する定格荷重によって近似値として表示
されていた。

従って、これらの間隔の中間角度に対する定格性１１．
は、近似荷重で表示されることとなり、この近似荷Ｎｆ
Ｊ：正確にするためには、角度θ、。

θ２の間隔全非常に諮奮撃でモーメント制限制御酷ｇに
非常に多くの数値を記憶させておく必費か勘シ、このた
めにその記憶容量を大きくしなければならないという欠
点があった。

そこで、本発明は、先に提案された装置を改良し、多段
アーム、を有する関節式クレーンにおいて、ブーム及び
アームの任意の対地角度の組合わせに対する正確な安全
な定格荷重の表示ないしは過負荷防止装置を得ることを
、その目的とするものである。

不発明においては、この目的を達成するために、不休に
基端部を回動自在に取付けられたブームと、このブーム
の自由端部に基端部近くを回動目在に取付けられたアー
ムと、その自由端部に回動自在に取付けられた荷重懸垂
装置とから成り、ブーム及びアームにはそれぞれ対地角
＃、を計測する電気的角度検出装置が取付けられ、荷重
懸垂装置にはりり上げ荷重を計測する電気的荷重検出装
置が設けられ、更に、ブーム及びアームの対地角度の計
測結果から作業半径及び許容限界つり上はイｒｉ乗、す
なわち、安全な定格荷重をｑ−出する’［（４気的演３
１．装置Ｍと、こ扛による計算値と荷重検出装置白、に
よって検出されたつり荷重１とを比較する比較装−りと
を有する関節式クレーンの過負荷防止装置６において、
あらかじめブーム及びアームのそれぞれの対地角度に対
する安全な定格荷ｐ％　’ｔｌ一定間隔ごとの対地角度
θ１及びθ２の徂合わせによって記憶させる記憶装置と
、これらの対地角度θ４．θ２の中間角度に対する定格
荷重を、１尼憶装置に記憶された定格荷重の直近値から
比５・１計算によって算出する比例計算装置角 較する比較装置とを有し、更に、必要あれば、笑つり荷
重、作業半径、その作業半径における定４・６荷重など
を表示する表示器並びに定格荷重に対する予告及びｄ告
装置を有していることを特徴とするものである。

以下、本発明をその実施例を示す添付図面第７及び５図
に基づいて説明する。

不発明装置は、先に提案された第３図に示すして装置−
されるものであシ、また、その電気回路部分のブロック
線図は、第７図に示すとおりである。なお、第７図にお
ける参照記号９．ｊ。

乙、　ｇ　、　１０．／／及び／ｌｌは、第を図におけ
る要素と同一の要素を示すものであり、その他の参照記
号は、それぞれ、次の要素を示すものである。

一〇・・一定間隔ごとのブームコ及びアーム３の対地角
度０．及びθ２の組合わせ による作業半径及び定格荷重記憶装 ｆ！− ，２／・・定格荷重の直近値から定格荷Ｎを比例計算に
よって算出する比例計算装 置６ ２２・・比例計ｎ値と、実クリ荷重とを比較する比較装
置 である。

不発明装置は上記のような構成を有しておシ、その一般
的な作動は、第３〜５図に示されている先に提ｒトされ
ている装置と同様であるが、ただ、先に提案された装置
αにおいては、ブームコ及びアーム３の対地角度θ、及
びθ２金、それぞれ、一定間隔ごと、例えば、ｌｏｏご
との組合わせによって算出するたけであり（第Ｓ図参照
ンそれらの中間の角度に対する安全な定格ダ「重は、そ
れらの中間角度に直近する一定間隔ごとの対地角度に対
応する安全な定格荷重に依存ぜざるを得なかったのを、
本発明においては、ブームコ及びアーム３のそれぞれの
対地角度０１　及び０２に対する安全な定格荷重を、あ
らかじめある一定間隔、例えば、ｌｏｏごとの角度θ、
及びθ、の組合わせで計算しく第５図参照）、その結果
を、定格荷重記憶装置２ｏに記憶させておき、ブームλ
及びアーム３が、これらの定格荷重記憶装置−〇にあら
かじめ記憶されている対地角度θ、及びθ、以外の対地
角度θ、。及び（又はンθ２゜（後記及び第３図参照）
を採シ、これらの角度θ、。、０２０　ｆ：ブーム角度
検出器ｑ及びアーム角度検出器Ｓが検出した場合には、
比例計算装置、２／がこれらの対地角度θ、。、θ２ｏ
に基づいて、これらの角度０．。、θ２ｏに直近してい
る対地角度θ４．θ２に対して定格荷重記憶装置、２０
に記憶されている定格荷重から比例計算によってこれら
の対地角度θ、。、θ、。に対する安全な定格荷Ｎを算
出し、この算出値と、荷重検出器乙によって検出された
実りシ荷Ｍｒ、ｗ’とを比較装置、２２によって比較し
、実つυ荷重Ｗ“を荷重表示？ｌｉ’Ｙ　／　／に示し
、また、・これが安全な定格荷重Ｗを超過しようとし又
は超過する場合には、・ｎ報器ｌダがこの事実を、クレ
ーンの運転者に予告又は告告させるようにしたものであ
る。

今、ここで、定格荷重記憶装置２ｏ及び比例計９装置２
１による比例計算の過程を第３図に基ツいて説明すると
、次のようになる。

すなわち、定格荷重記憶装置２０の中にあらかじめ一定
間隔ごとのブーム２及びアーム３の対地角度θ＋ａ　ｌ
θ、ｂ及びθ２ａ　ｌθ２ｂの組合わせによる安全力定
格荷重Ｗ、、Ｗ７．Ｗ、及びｗ４が記憶されている場合
に、ブームコ及びアーム３の現仕の対地角度かθ、。及
びθ２゜であるとした時に、この時に２ける安全な定格
荷重ＷＲは、これらの既定値から次のようにして比例計
３＝１することができる。すなわち なお、このような計具のために必要とされる定格４Ｉ重
記憶装行２０及び比例計算装置、２／などは、任意の公
知の′〔１Ｌ子回路によって容易に構成されることがで
きる。

以上述べたように、本発明は、先に提案されている装置
龜と同様に、多段屈折アームを有しているｅ＝Ｉ節式ク
レーン、例えば、油圧ショベルをクレーンとして使用す
る場合に、そのブーム及びアームのそれぞれに角度検出
器を取付け、対地角度を検出してモーメント制限制御器
によって定格荷重及び作業半径を算出し、更に、アーム
先端に取付けた荷重検出器によってクシ荷重音検出し、
これらの定格荷重と、クシ荷重とを比較し、若しも、後
者が前者を超過しようとし、ないしは、超過しておれば
、予告ないしは跨告を発することができ、また、クシ荷
重や、作業半径、定格荷重などが表示器に表示されるこ
ともできるので、運転名は安心して安全運転を行なうこ
とができるようになるという効果に加えて、先に提案さ
れた装置に比べて、安全な定格れることかできるので、
このようなことを要求される用途に対して最適な過負荷
防止装置を提−供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はｌＩ′！、−のブームを有しているクレーンに
おける転句モーメントの説明図、第２図は多段アーム分
有する関節式クレーンにおける転倒モーメントの１説明
図、第３図は不発明装置のｌ実施例を装備した油圧ショ
ベルの正面図、第１図は、先に提案された装ｕ′、ｔの
ブロック線図、第Ｓ図は、この装置のブーム及びアーム
の対地角度θ１．θ、と定格荷重との間の関係の一例を
示す線図、第６図は、ブーム及びアームの自重が転倒モ
ーメントに及はす影竹の説明図、第７図は不発明装置の
ブロック線図、第３図は、不発間装（６における定格荷
重記憶装置及び比例計算装置による定格荷重の比例計算
の説明図である。 ｌ・・不休；コ・・ブーム；３・・アーム；９、＆・・
ブーム及びアーム角度検出器；６・・荷重検出器；７・
・フック；１０・・端子板；／／・・表示器；ｌダ・・
費報器；、２ｏ・・記憶装置；、２１・・比例計算装置
；ココ・・比較装置。 竹ｘ「出願人　油谷皇工株式会社 回　　三境製鋼株式会社 代　理　人　　　　曽　　我　　道　　照：　　；１・
Ｉ Ｌ−１１１，を 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　本体に基端部を回動自在に取付けられたブームと、
   ブームの自由端部に基端部付近を回動自在に取付けられ
   たアームと、アームの自由端部に回動自在に取付けられ
   た荷重懸垂装置とから成り、ブーム及びアームにはそれ
   ぞれ対地角度を計測する電気的角度検出装置が取付けら
   れ、荷重懸垂装置にはりり上げ荷重を計測する電気的荷
   重検出装置が取付けられ、更に、角度検出装置によるブ
   ーム及びアームの対地角度の計測結果から作業半径及び
   安全な定格クシ上げ荷重を算出する電気的演算装置と、
   この荷重計算値と荷重検出装置の荷重検出結果とを比較
   する比較装置とを有している関節式クレーンの過負荷防
   止装置において、あらかじめブーム及びアームのそれぞ
   れの対地回動角度に対する作業半径及び安全な定格荷重
   を一定間隔ごとの角糺θ、及びθ、の組合わせに対して
   記憶させる記憶装置と、一定間隔ごとの角度θ、及びθ
   ２の中間角度に対する定格荷重を記憶装置に記憶された
   定格荷重の直近値から比例計算によって算出する比例計
   算装置と、比例計算装置による計算値と荷重懸垂装置に
   よる実クリ荷重とを比較する比較装置とから成ることを
   特徴とする関節式クレーンの過負荷防止装置。 コ　荷重懸垂装置による実クリ荷重の他、作業半径、定
   格荷重などを表示する表示器を有している特許請求の範
   囲第１項記載の過負荷防止装置。 ３　定格荷重の超過を予告及び警告するための舒報器を
   有している特許請求の範囲第１又は−項記載の過負荷防
   止装置。