JPS606591A - クレ−ンのモ−メント検出装置 - 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】 −、−の発明はクレーンの吊荷重によるモーメントを検
出する装置に関するものである。

第１図は従来のモーメント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ｉｌ能に取付けられた上部旋回体、３は
フートピン４により上部旋回体２に俯仰可能に取付けら
れたジブ、５は俯仰ｏ　−プ、６は俯仰ドラム、７はジ
ブ３の先端に配置されたトップシーブ、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プ、１１は
巻取ドラム、　１２は巻取ロープ１０により吊らｉｌ、
たフック。

１３はフック１２に吊下げられた荷、１４は三点ローラ
式の吊荷重検出装置、２０はジブ６の傾斜角を検出する
傾斜側である。

第２図は吊荷重検出装置１４の概略を示す図である。図
において１５〜１７はシーブ、１８はシーブ１６に作用
する力を検出するロードセルであり１巻取ローブ１０が
７−ブ１５〜１７に４卦けられている。

この吊荷重検出装置１４においては、クレーンの操作に
より吊荷重が作用すると９巻取ロープ１０に張力′Ｆが
発生し、シーシ゛１６を第２図紙面上方に押−トげる力
が作用する。このカをロードセル１８によって検出し、
その検出値から張カＴ−ｉ演算し。

その張力にロープ掛数ヶ乗じて吊荷重をめる。

一方、ジブ６の傾斜角よりフートピン４がら吊荷重の作
用線（鉛直線）までの長さをめる。そして、吊荷重と」
二記長さとを乗することにより、吊荷重によるモーメン
ト’をめる。しがい吊荷重検出装置１４の検出９度を向
上させるｋめには、シーブ１６の中心線と巻取ロープ１
ｏとがなす角θをなるべく小さくする必要があるが２反
面角θが小さ−ｔぎると９巻取ロープ１０が急角度で５
回曲げられることになるから９巻取ロープ１ｏの損傷が
激しい。

ｉ：斤、、巻取゛ローブ１０とシーブ１５〜１７との間
に摩擦力が作用するから、モーメント（張力１′）全正
確に検出することができない。さらに、吊荷重検出装置
１４はジブ６の背部に配置されているので。

外観ケ損うとともに、建設現場での作業等を考えると、
落丁物による損傷の可能性がある。また。

ノ　１、ビン４がも吊荷重の作用線までの長さをめるた
めには、傾斜計２０を設ける必要がある。さらに、吊荷
重てよるモーメン）　ｆｃ直接検出しているのではなく
、吊荷重とフートピン４から吊荷重の作用線までの長さ
とを乗することによりモーメントをめているので、複雑
な演算全しなけＪｔばならないから、検出精度が低い。

また、クレーン作業中には、旋回作動時の遠心力、風に
よる力等によって、吊荷重の作用線の方向が必ずしも鉛
直となるとは限らない。このため、たとえば第３図に示
すように、荷１６が外側に振られたときには。

フートピン４かも吊荷重による力の作用線までの長さり
、は、フートピン４から鉛直線■までの長さ１−・２よ
りも長くなり、吊荷重によるモーメントが犬ぎくなる。

この六、め、吊荷重にフートピン４から鉛直線■までの
長さを乗じたのでは、吊荷重の作用線が鉛直でない場合
に、モーメントケ、正確にめることは不可能である。

第４図は従来の他のモーメント検出装置を有するクレー
ンを示す図である。このモーメント検出装置においては
、俯仰ロープ５の張力を検出するロードセル１９を設け
、俯仰ロープ５の張力にフートピン４から俯仰ロープ５
の張力の作用線までの長すヲ乗じて、吊荷重等による請
求め ている。しかし、俯仰ロープ５は懸垂線という曲線をな
しているので、その曲線のロードセル１９部での接線ａ
をめなげれば、フートピン４から俯仰ロープ５の張力の
作用線までの長さを正確にめることができないが、これ
を実測ないしは演算することは困難であるから、実際に
は俯仰ロープ５が二点鎖線で示すように直線をなしてい
るものとし−（七記長す請求めている。このため、モー
メントの検出精度が低い。

この発明は一ヒ述の問題点を解決するためになされたも
ので、吊荷重によるモーメントラ正確に検１」′Ｊ−１
’−ることかでき１巻取ロープが損傷することがなく、
クレーンの外観を損うことがなく、傾斜計を設ける必要
がなく、簡単な演算で請 求′めることかでき、かつ吊荷重の作用線が鉛直でない
場合にもモーメントラ正確に検出できるクレーンのモー
メント検出装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、この発明においてはジブにボ
ス部を固定し、そのボス部にアクスルを介してトップシ
ーブを取イ」け、」−記ボス部に作用する力を上記ジブ
に固定されに２軸方向に分解して検出する力検出手段お
よびその検出値から吊荷重によるモーメントラ演算する
演算手段を設ける。

第５図はこの発明に係るモーメント検出装置を有するク
レーンの一部を示す図、第６図は第５図のＡ−Ａ断面図
、第７図は第６図のＢ−Ｂ断面図。

第８図は第７図の一部詳細図である。図において２１．
２２はボルト２３によりジブ３に固定されたボス部で、
ボス部２１．２２にはアクスル８を介してトップシーブ
７が取付けられている。２４〜２６はボス部２２に設け
られた突きぬけの角穴、２７ｘ、　２７ｙは角穴２４〜
２６によって形成された撓み梁で、撓み梁２７ｘ、　２
７．の長さ方向はそれぞれＸ軸＋　ｙ’軸と直角であり
、また撓み梁２７ｘ、２７ｙは横方向の曲げに対しては
柔であるが、縦方向の力に対しては剛であるという性質
を有している。２８ａｘ〜２９ｄｘ＋２８８、〜２９ｄ
ｙは撓み梁２７ｘ、　２７．の端部に貼られた歪ゲージ
で、歪みゲージ２８ａｘ〜２９ｄｘ、２８ａｙ〜２９ｄ
ｙは撓み梁２７Ｘ　＋　２”／のＸ軸、ｙ軸方向の曲げ
による歪を検出する方向に貼付けられている。３０は歪
ゲージ２８ａｘ〜２９ｄｙのコードである。そして、歪
ゲージ２８８ｘ〜２９ｄｘ、２８ａｙ〜２９ｄｙはそれ
ぞれ第９図、第１０図に示すよって結線されている。な
お、ボス部２１にも同様に角穴が設けられ、撓み梁が形
成され。

歪ゲージが貼られていて、歪ゲージは同様に結線されて
いる。

このモ＝−メント検出装置の力検出手段においては、第
１１図、第１２図に示すように、力Ｆがアクスル８に作
用すると、力ＦのＸ軸方向の成分１”により撓み梁２７
ｘが撓んで、歪ゲージ２８８ｘ〜２９ｄｘが歪＠ケ検出
し、また力Ｆのｙ軸方向の成分１・゛。

により撓み梁２７．が撓んで、歪ゲージ２８．Ｉｙ〜２
９ｄ。

が歪危ケ検出すする。そして、たとえば成分ＦＸが正Ｃ
あると、歪ゲージ２８ａＸ〜２８ｄＸは縮み、歪ゲージ
２９Ｉｌｘ〜２９ｄｘが伸びて、第８図に示すブリッジ
の平山が＜−ｒれ、出力ｅｘ１が発生する。ここで、歪
ゲ幅をす、撓み梁２７ｘの厚さをｔ、撓み梁２７ｘの長
さをｔ、ボス部２１．２２間の長さｋｔｌ、Σにス音じ
２１と力Ｆの作用点との間の長すヲｔ２とすると、第９
図に示すブリ、ンジの出力ｅＸ１は次式で表わさり、る
。

また、ボス部２１のＸ軸方向に関するフ゛）Ｊノブの出
力ｅＸ２は次式で表わされる。

そして、出力ｅｘ、と出力ｅｘ２との和ｅＸ＆ま次式の
ようになる。

このように、和縣は力ＦのＸ軸方向の成分ｔｒ、に応じ
た値に７よる。また、ｙ軸方向に関する２つのフ゛リッ
ジの出力の和ｅ、も力Ｆのｙ軸方向の成分１゛ｙに応じ
た値にな、る。したがって、和ｅＸ＋ｅｙから力甘だ、
このＦｘ　、　Ｆｙを合成することにより、力Ｆの大き
さ及び方向がわかお、力検出手段の感度は厚さｔ、長さ
１＋調整することにより適正に決めることができる。ま
た。

撓みＪ　２７ｘ＋　２７ｙの縦方向の力に対する強度を
太ぎくするｒめに、厚さｔ’１大きくしたとしても、長
さｔ　ｔ　ｔ２に比例して大きくすれば、力検出手段の
感度金変えないことができる。このように、力検出手段
の感度、撓み梁２７ｘ、２７ｙの縦方向の力に対する強
度全任意に定めることができる。

第１３図はボス部２１．２２　（アクスル８）に作用す
る力の浦、明図である。図に示すように１巻取ロープ１
０の張力をＴ、フ、り１２側のシーブのロープ掛数＝５
Ｎとすると、フック１２ｆ：も含めた吊荷重■ｌは次式
で表わされる。

Ｗ　＝＝　ｉ”　Ｎ　＋４１ 一方、ｌ・ノブシーブ７に作用する張力′１゛とじて（
マ、。

ガイド７−ブ・９を経て巻取ドラム１１の方向に弓Ｉ張
らオ（、る巻取ローブ１０ａの張力゛ｒと、トソブシー
フ゛７とフック１２側のシーブとに掛けられた巻取ロー
−ｆｌｏｂの張力′１゛とがあり１１巻取ロープ１０ａ
の張カム′ｒはＸ軸方向と一定の角（巻付き角）αをな
しており、ｆだ巻取ローブ１０ｂの本数ｆｍとすると。

全巻取ローブ１０ｂの張力′ｌ゛によりトップシーブ７
に作用する力はｍ　Ｔとなる。なお、ロープ掛数Ｎが奇
数のときにはｍ　＝＝　Ｎであり、ロープ掛数Ｎが偶数
のときにはｍ＝Ｎ−１である。そして、力ｍ　Ｔの作用
線はアクスル８の中心を通る鉛直線■とトンプシーブ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９巻取ロープ１０ａ。

１０ｂの張力′ｌ゛によりアクスル８（トップシーブ７
）に作用する力Ｆの作用線は、平衡状態では図示のよう
にアクスル８の中心金運る。また、Ｘ軸と力ｍ′Ｆの作
用線とがなす角をβとすると、力）２のＸ軸、ｙ軸方向
成分Ｆ、、Ｆｙはそれぞれ次式のようになる。　゛ ト”　ｘ　＝　’ｌ’　ＣＯｓ　α　＋ｍ　Ｔ　ｃｏｓ
　β　（５）１、　−Ｔｓｉ。、、＋。、・Ｉ・５、。

β　（６）　− （５）、（６）式から張力１゛ヲ求めると次式のように
なる。

”’　”＝　Ａ　−１−Ｑ下四コ■　゛゛さらに、（力
式ヲ（４）式に代入すると２次古のようになる。

”＆ｆｒ、　７−１−　ヒン４の中心とアクスル８の中
心トを結ぶ線の長さをり、この線とＸ軸とのなす角をｒ
とすると、吊荷重Ｗにょるフートピッ４回シのモーメン
トＭは次式で表わされる。

Ｍ　＝　Ｗ　Ｊ、ｓｌｎ　（β−ｒ　）　（９１そして
、　（５１、ｆ６！　、　（８１、（９）式から、モー
メントＭは次式のようになる。

ここで、ロープ掛数Ｎ、長さし２本数ｍ９巻付き角α、
角ｒは既知の量であり、また成分Ｆｘ。

１”、・ハ、Ｊ−述し女ように歪ゲージ２８ａＸ〜２９
ｄｙ等からめることができるから、０９式により 請求めることが可能である。そして、θω式においては
、Ｘ軸と力ｍＴの作用線とがなす角βが関係していない
から、吊荷重Ｗの作用線が鉛直でない場合でも、モーメ
ントＭを正確に検出することができる。

なお、上述実施例においては、力検出手段として歪ゲー
ジを用いたが、磁歪素子、圧電素子等を用いてもよい。

まに、上述実施例においては、ジブ・５５に・−固・ｌ
定された２軸方向ｆｘ軸、ｙ軸方向としたが層上記２軸
方向は任意に定めることができ。

かつ２軸はかフエらずしも直角とする必要はない。

さらに、上述実施例においては、トップシーブ７から巻
取トラム１１に至る巻取ロープ１ｏのｌ・ノプンーブ７
への巻イτｊき角αを一定にする手段としてガイドシー
ブ９を用いたが、ガイド板等を用いてもよい。また、ジ
ブ６の俯（印によって巻利き角αがあまり変化しないと
ぎには、ガイドソーブ９を用いなくともよいが、ガイド
シーブ９を設ければ。

より正確にモーメント（張力１’　）’を検出すること
がｎＪ能である。さらに、上述実施例では、Ｘ軸。

ｙ＠に関するブリッジにアクティブな歪ゲージを８つ用
いたが、アクティブな歪ゲージを２つまたは４つ用いて
もよい。しかし、アクティブな歪ゲージを多（用いれば
、検出精度を高くできるとともに、温度補償を行なうこ
とができる。また、（８）式から吊荷重Ｗ−＞求めても
よ（、この場合には１つの力検出手段でモーメントＭと
吊荷重Ｗの両方を検出することができる。

以り説、明し女ように、この発明に係るモーメント検出
装置においては、トップシーブのアクスルのボス部に作
用するカケ検出し、その検出値から吊荷重によるモーメ
ント検出装置するから、モーメントｋ　ｉＥ確にかつ簡
単な演算で検出することかでさる。また１巻取ロープを
急角度で曲げる必要がないから７巻取ローブが損傷する
ことがない。さ１“）ＩＩＣ，力検出手段をボス部の内
部に設けるから。

クレーンの外観を損うこと７５デないとともに、落下物
により力検出手段が損傷するおそれがない。まｆｃ、ト
ップシーブの−Ｉアクスルボス部に作用する）Ｊ分ジブ
に固定された２軸方向に分解して検出すノ、１かも、傾
斜記を設ける必要がない。さらに、吊荷重の作用線が鉛
直でない場合でも、モーメントを正確に検出することが
できるから、転倒を有効に防１トすることができ、クレ
ーン作業を安全に行なうことがｏＪ能である。このよう
に、この発明の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のモーメント検出装置を有するクレーンを
示す図、第２図は三点ローラ式の吊荷重検出装置の概略
を示す図、第３図は第１図に示し斤モーメント検出装置
の説明図、第４図は従来の他のモーメント検出装置を有
するクレーンを示す図、第５図はこの発明に係るモーメ
ント検出装置を有するクレーンの一部を示す図、第６図
は第５図のＡ−Ａ断面図、第７図は第６図のＢ−Ｂ断面
図、第８図は第７図の一部詳細図、第９図、第１０図は
第７図に示した歪ゲージの結線図、第１１図、第１２図
は第９図、第１０図に示したブＩＪ　”／ジの出力の説
明図、第１３図はボス部に作用する力の説明図である。 ３・・ジブ　７・・トノブシーブ ８・アクスル　？・・ガイドシーブ １０９巻取ロープ　２１．２２・・ボス部２４〜２６・
角穴　２７ｘ、２７ｙ・・・撓み梁２８ａＸ〜２９ｄｙ
・・・歪ゲージ 代理人弁理士　中　村　純之助 第１図 第２図 第４図 第５図 １Ｆ６図 Ｂ １Ｐ９　図 才１０図 ｔ　１１図 才１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　俯仰可能なジブと、そのジブの先端に配置され
   ｆ　ｌ・ノブシーブとを有するクレーンの吊荷重による
   モーメン）を検出する装置において、上記シフにボス部
   を固定し、そのボス部にアクスルを介し−（トップシー
   ブを取付け、上記ボス部に作用する力を１−記ジブに固
   定された２軸方向に分解して検出する力検出手段および
   その検出値から上記−１：−メントヲ演算する演算手段
   を設けたことを特徴とするクレーンのモーメント検出装
   置。 ＋２１　１＝　記ｌ・ノブシーブから巻取ドラムに至る
   巻ＩＩＱ　【１−ブの上記トップシーブへの巻利き角を
   一定にする手段金膜は斤こと全特徴とする特許請求のイ
   ｊｌ）間第１項記載のクレーンのモーメント検出装置。