JPS606592A - 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】 この発明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に旋回可能に取付けられた上部旋回体、ろは）−トピ
ン４により上部旋回体２に俯仰可能に取付けられだジブ
、５は俯仰ロープ、６は俯仰ドラム、７はジブ５の先端
に配置されたトップシーブＸ８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により吊られたフック、１６は
フック１２に吊下げられた荷、１４は三点ローラ式の吊
荷重検出装置である。

第２図は吊荷重検出装置１４の概略を示す図である。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シ、巻取ロープ１０が
７−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
より吊荷重が作用すると、巻取ロープ１０に張力Ｔが発
生し、シーブ１６を第２図紙面上方に押−１げる力が作
用する。この刀をロードセル１８によってＭ出し、その
検出値から張力ＴＪＩを演算し、その張力にロニプ掛数
を乗じて吊荷重をめる。しかし、検出精度を向」−をぜ
るためには、／−ブ１６の中心線と巻取ロープ１０とが
なす角θをなるべく小さくする必要があるが、反面角θ
が小さずぎると、巻取ロープ１０が急角度で６回曲げら
れることになるから、巻取ロープ１ｏの損傷が激しい。

丑だ、巻取［１−ブ１０と７−ブ１５〜１７との間に摩
擦力が作用するから、吊荷Ｉｔ　（張力Ｔ）を正確に検
出することができない。さらに、吊荷重検出装置１Ｊ１
４はジノ゛ｊの背部に配置されているので、外観を損う
とｒ’−イ）に、（１↓設現場での作業等を考えると、
落下物に、１、る損傷のｒｒｆ能性がある。

第４図り、１、従来の他の吊７＋ｆ重検出装置を有する
クレーンター示す図である。図において１９は俯仰ロー
フ５ンの張力を−（句出するロードセル、２ｏはジブ６
のｎ’ｔ！斜／Ｑ　？ｃ　Ｎ２　出−Ｊ−Ｚ）　傾２１
１ｉｌで’ｌ　ル。

Ｃ−の吊６ｊｆ中検出装置においては、フートピン４回
りｔ／）Ｉ−−メントのっり合いから吊荷重をめて４か
ら吊荷重の作用ｍ（鉛直線）までの第＼１の長さをめ、
フートピン４から俯仰ロープ５の張力の作用線までの第
２の長さをめ、つきに俯仰ロープ５の張力と第２の長さ
との積からジブ６のフートピン４回りのモーメントを減
算し、その値を第１の長さで除して吊荷重をめる。しか
し、俯仰ロープ５の張力の作用線の着力点はジブ乙の先
端部にあり、俯仰ロープ５は懸垂線という曲線をなし２
ているので、その曲線の上記先端部での接線ａをめなけ
れば、第２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ｉｆ、ｆｔｌ
をなしているものとして第２の長さをめている。このた
め、吊荷重の検出精度が低い。寸だ、第１の長さ、ジブ
６の７−トピ７４回りのモーメントをめるためには、傾
斜計２０を設ける必要がある。さらに、／ブ３の上記モ
ーメントはジブ６の傾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ず、ジブろの」二記モー
メントの最大値をも考慮して、ロードセル１９の容量を
定める必要があるから、ロードセル１９の容■、を大き
くしなければならず、この結果俯仰ロープ５の張力の検
出誤差が大きくなる。

まだ、吊荷重を直接検出しているのではなく、フートピ
ン４回りのモーメントのつり合いから吊荷重をめている
ので、複卸、な演算をしなければならないから、検出精
度が低い。

この発明は上述の問題点を解決するだめになされたもの
で、吊荷重を正確に検出することができ、巻取ロープが
損傷することがなく、クレーンの外観を１１４うことが
なく、傾斜計を設ける必要がなく、かつ簡１１１．な演
録で吊荷重をめることができるクレー７の吊荷重検出装
置ｆｆを提供することを目的と−する。

この１４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−ブを数個け、上記ボス部に作用１゛る力を−１−
記ジブに固定された２Ｉｌｑ１１方向に分解し゛Ｃ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、第７図は第６図の一部
詳細図である。図において２１．２２はボルト２０によ
りジブ５に固定きれたボス部で、ボス部２１．２２には
アクスル８を介してトップシーブ７が取何けられている
。２４〜２６はボス部２２に設けられた突きぬけの角穴
、２７ｘ、２７．　ｉｄ角穴２４〜２６によって形成さ
れた撓み梁で、撓み梁２７ｘ、２７．の長さ方向はそれ
ぞれＸ軸、ｙｉｌｌ＋と１α角であり、また撓み梁２７
ｘ、２７．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。２
８ａｘ〜２９ｄｘ。

２８ａ、〜２９ｄ、は撓み梁２７ｘ、　２７．の端部に
貼られた歪ゲージで、歪みゲージ２８８ｘ〜２９ｄＸ、
２８ａ、〜２９ｄ。

は撓み梁２７ｘ、２７．のｘＩＩ＃ｂ、ｙりｂｌ＋方向
の曲げによる歪を検出する方向に貼伺けられている。３
０は歪ゲージ２８ａｘ〜２９ｄ、のコードである。そし
て、歪ゲージ２８ａｘ〜２９ｄｘ、　２８ａ、、　２９
ｄ、はそれぞれ第８図。

第９図に示すように結線されている。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。

この吊荷重検出装置の力検出手段においては、第１０図
、第１１図に示すように、力Ｆがアクスル８に作用する
と、力Ｉ？のＸ軸方向の成分Ｆｘによシ撓み梁２７ｘが
撓んで、歪ゲージ２８ａｘ〜２９ｄｘが歪量を検出し、
また力Ｆのｙ軸方向の成分Ｆ、により撓み梁２７．が撓
んで、歪ゲージ２８ａ、〜２９ｄｙが歪量を検出する。

そして、たとえば成分Ｆｘが正であると、歪ゲージ２８
ａｘ〜２８ｄｘは縮み、歪ゲージ２９ａＸ〜２９＋Ｉｘ
が伸びて、第８図に示すブリッジの平衡がくずＪｌ、出
力ｅＸ、が発生する。ここで、歪ゲージのびずみ感度を
も考慮した定数をに、ボス部２１゜２２のたで弾性係数
をＥ、ボス部２１．２２の幅をｂ１撓み苧２７ｘの厚さ
を璽、撓み梁２７ｘの長さをｔ。

ボ′ス部２１，２２間の長さをｔｌ、ボス部２１と力Ｆ
の作用点との間の長さをｔ２とするよ、第８図に示すブ
リッジの出ＪＪＣｘ１は次式で表わされる。

まだ、ボス部２１のＸ軸方向に関するブリッジの出力ｅ
ｘ２は次式で表わされる。

そして、出力ｅ　と出力ｅＸ２との和ｅＸは次式のよ７ うになる。

このように、和ｅｘは力ＦのＸ軸方向の成分Ｆｘに応じ
た値になる。廿た、ｙ軸方向に関する２つのブリッジの
出力の和ｅ　も力Ｆのｙ軸方向の成分Ｆ。

に応じた値になる。しだがって、和ｅ　ｘ　＋　ｅ　ｙ
から力Ｆの成分ｐｘ、　ｐ、を別々にめるととができる
σなお、力検出手段の感度は厚さ１．長さｔを調整する
ことにより適正に決めることができる。また、撓み梁２
７ｘ、２７．の縦方向の力に対する強度を大きくするた
めに、厚さｔを大きくしたとしても、長さｔを１２に比
例して大きくすれば、力検出手段の感度を変えないこと
ができる。このように、力検出手段の感度、撓み梁２７
ｘ、２７．の縦方向の力にス・１する強度を任意に定め
ることができる。

第１２図はボス）％２１　、２２　（アクスル８）に作
用する力の１説明図である。図に示すように、巻取ロー
プ１０の張力を′１゛、フック１２側の７−ブのロープ
掛数をＮとすると、フック１２をも含めた吊荷重Ｗは次
式で表わされる。

Ｗ　、、　ｌ’　Ｎ　（４） ・ｌ、ｉ・ノブ／−ブ７に作用する張力ＩＩＩとしては
、カイ１−７−ブ９を経て巻取ドラム１１の方向に引張
られる巻取「Ｊ−プ１０ａの張力′１゛と、トノプシー
ブ７とフック１２側のシーブとに掛けられた巻取ローブ
１０１）の張力′１゛とがあり、巻取ロープ１０ａの張
力１”　ｋｌ、ｘ　＋ｌｉ＋ｌ＋方向と一定の角（巻付
き角）αをなして；・す、４プこ巻取ロープ＋ｏｂの本
数をｉηとすると、全７ｊ：　Ｉｌ’Ｖ　ＩＪ　−ブ１
Ｄｌ〕（７）張力Ｔにより）・ノブシーブ７６・、−’
（’ｌ　ＩＩ＋−４−る力は１１１Ｔとなる。なお、ロ
ープ掛数Ｎがに）数のときに）；ｊ　ＩＴ＋　＝＝　Ｎ
であり、ロープ掛数Ｎが偶数のときに１（ｊ１］１ニー
　Ｎ　−１である。そして、力ｍＴの作用線はアクスル
８の中心を通る鉛直線■とトップシーブ７、フック１２
側の７−ブの紙面右側の共通接線との中間に位置し、巻
取ロープ１０ａ、１０ｂの張力Ｔによりアクスル８（ト
ノプシーブ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の中心を通る。寸だ、Ｘ軸と
力ｍＴの作用線とがなす角をβとすると、力ＦのＸ軸。

ｙ軸方向成分Ｆｘ、Ｆ、はそれぞれ次式のようになる。

Ｆ　ｘ＝　Ｔ　ｃｏｓ　ｃｌ　＋　ｍ　Ｔ　ｃｏｓβ　
（５）Ｆ　＝　−Ｔ　ｓｉｎ　ａ　−４−ｍＴ　ｓｉｎ
β　（６）（５）、　（６１式から張力Ｔをめると次式
のようになる。

さらに、（力式を（４）式に代入すると、次式のように
なる。

ここで、巻利き角α１本数Ｉｎ　、ローブ掛数Ｎは既知
の量であり、捷だ成分ｉ、Ｍ、　、　Ｆ、ｙは上述した
ように歪ゲージ２８；ｌｘ〜２９ｄ９等からめることが
できるから、（８）式により吊荷重をめることが可能で
ある。

なお、」−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
。丑だ、上述実施例においては、ジブ６に固定されだ２
軸方向をｙ軸、ｙ軸方向とし／こが、」−記２軸方向は
任意に定めることができ、かつ２軸はかならずしも直角
とする必要はない。

さらに、Ｊ−述実施例においては、トップシーブ７から
藩取ドラト１１に至る巻取ローブ１０のトップ７−ブ７
への巻伺き角αを一定にする手段としてガイドシーブ９
を用いたが、ガイド板切を用いても、しい。寸だ、ジブ
６の俯仰によって巻伺き角αがあ１り変化しないときに
は、ガイドシーブ９を用いなくともよいが、ガイドシー
ブ９を設ければ、１、す＋ｌ：１ｉｒａに吊荷重（張力
′ｖ）を検出することが可能である。さらに、上述実施
例では、ｙ軸、ｙ軸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
を多く用いれば、検出精度を高くできるとともに、湿度
補償を行なうことができる。

以上説明したように、この発明に係る吊荷重検出装置に
おいては、トップ７−ブのアクスルのボス部に作用する
力を検出し、その検出値から吊荷重を演算するから、吊
荷重を正確にかつ簡明な演算で検出することができる。

また、巻取ロープを急角度で曲げる必要がないから、巻
取ロープが損傷することがない。さらに、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
がないとともに、落下物により力検出手段が損傷するお
それがない。また、トップ７〜ブのアクスルのボス部に
作用する力をジブに固定された２　１１ｑｂ方向に分解
して検出するから、傾斜用を設ける必要がない。このよ
うに、この発明の効果は顕著で必る０

【図面の簡単な説明】

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、第２図は三点ローラ式の吊荷重検出装置ｐ’、ｊの
概略を示す図、第３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Ｂ−１３断面図
、第７図は第６図の一部計細図、第８図、第９図は第６
図に示した企ゲージの結線図、第１０図、第１１図は第
８図、第９図に示ｌ〜だブリッジの出力の説明図、第１
２図は月−ス部に作用する力の説明図である。 う−ジブ　７・・トップ７−ブ ８、アクスル　９・・・ガイドシーブ １０・巻取ロープ　２１．２２・ボス部２４〜２６・・
・角穴　２７ｘ、２７Ｙ・・・撓み梁νＢ、１、〜２９
ｄ、・歪ゲージ 代理人弁理士　中　村　純之助 第１図 オ　２　図 第４図 オフ図 ２４ オ　８　図 オ　９　図 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　俯仰０Ｉ能をジブと、そのジブの先端に配置さ
   れたトノブシーブとを有するクレーンの吊荷重を検出す
   る装置において、」−記ジブにボス部を固定し、そのボ
   ス部にアクスルを介してドッグシーブを取ｆｑＪけ、上
   記ボス部に作用する力を一上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
   吊荷重を演算す鳴演算手段を設けたことを特徴とするク
   レーンの吊荷重検出袋装置。
2. （２）　上記トップシーブから巻取ドラムに至る巻ｊｊ
   ｖ、ｒｙ−プの−に記ドッグ／−プへの巻（１き角を一
   定にするＬ段を設けたことを特徴とする特許請求の範Ｉ
   Ｊｆｉ第１項記戦のクレーンの吊荷重検出装置。