JPS6364394B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクレーンにおけるジブ作業用の過負荷
防止装置に関するものである。

車載型クレーン等のようにブームを備えたクレ
ーンにあつては、より高所に迄吊荷を吊上げるこ
とを可能ならしめる、ジブと称する継足しアタツ
チメントを使用する。一般にこの種のクレーンの
安全限界は、ジブを用いずブームのみによる場合
には転倒の面から、またジブを用いる場合にはジ
ブ自体の強度の面から規制されることになる。こ
れはブームが十分な機械的強度を有するように設
計されているのに対し、ジブは、その使用目的か
ら可及的に長尺に設計する必要上、軽量構造とし
てあり、しかもジブ基端部のブーム先端部への装
着がピン連結に依つていることに因る。そして特
にブームの起伏角度が小さい（水平に近い）場合
にはジブの機械的強度（座屈、折曲りに対する強
度）がブーム長さに拘りなく低くなり、この強度
にて安全限界が規制されることになるのである
が、ジブ作業の場合でもブームをある程度以上長
く伸長させたときには転倒方向モーメトがかなり
大きくなるので転倒の面から安全限界が規制され
ることになる。このように、ブームの起伏角度が
小さい場合にはブームの伸長量に拘りなく機械的
強度の面から、またブームがある程度以上の長さ
に伸長されている場合には転倒防止の面から安全
性を監視することを要するという特異な性質を有
するジブ作業においては従来次のような過負荷防
止装置が用いられていた。即ちまずその一は吊荷
の重量を荷重計で検出し、その検出結果を予め設
定してある定格荷重と比較するように構成したも
のであるが、この装置では荷重を斜め吊りした場
合の転倒方向モーメントの増加を検出できず、転
倒に至る危険性がある。

次にブーム作業時の監視のために、ブーム段数
毎に記憶させてあるブーム定格モーメント値のう
ち、段数の低いブームについての値を利用し、こ
れとジブ作業時の実測モーメントとを比較するよ
うに構成したものも在るが、これでは適切な限界
値設定ができる筈もなく、安全性に欠けたり、逆
に過度の安全性を見込む為にジブに十分その性能
を発揮させ得ないという欠点がある。

更に前述した如くジブ作業の特異性に鑑み、ブ
ーム長さ及び起伏角度の組合せの多数につき定格
モーメントを記憶させておき、これと実測モーメ
ントとを比較するように構成したものも存する
が、この装置では十分な精度を得るためには膨大
な記憶容量を要し、実用的ではなく、またその節
減を図るべくブーム長さ、起伏角度の組合せ数を
減じると吊上限界を低目に設定せざるを得ないと
いう難点がある。

本発明は斯かる従来装置の難点を解消するため
になされたものであつて、高精度で安全監視能力
が高いジブ作業用過負荷防止装置を提供すること
を目的とする。

以下本発明をその実施例を示す図面に基いて詳
述する。第１図は本発明に係る車載型クレーンの
模式的側面図であつて、１はブーム、２はジブ、
３はブーム１を起伏させる起伏シリンダ、４は旋
回台であり、図示のクレーンではジブ２は２段伸
縮式のものとし、またチルト角（ブーム１先端に
ジブ２を取付けた場合のブーム１の軸線とジブ２
軸線との交叉角）を２段階に変更できるものとし
ている。従つてこのクレーンにおけるジブ作業で
は、ジブ２の伸長、縮小及び浅角、深角の組合せ
にて４種の吊上定格荷重を有することになる。つ
まり、ブーム起伏角度θの関数としての定格吊上
荷重Ｗは上記組合せをパラメータとして概念的に
は例えば第２図のように表わされる。即ち伸長、
浅角の組合せのものが最も低い値となり、逆に縮
小、浅角の場合には高い値となる。

旋回台４上にはウインチドラム５が配設されて
おり、これに巻回されたロープ６は最先端側のジ
ブ先端の滑車７を経て吊具８の滑車８ａに掛け回
されている。そして図示しない油圧モータにより
ウインチドラム５を回転させてロープ６を巻上
げ、又は巻下ろして、吊具８に係留した吊荷９を
上下させ得るようにしてある。なお滑車８ａは動
滑車として機能するものであり、吊荷重に応じて
ロープ６の掛数（滑車７，８ａ間に張掛された見
かけ上のロープ本数）が選択される。

ブーム１の枢着支持点の近傍にはそれ自体公知
のモーメント検出器１０及び起伏角度検出器１１
が配設されており、前者にてブーム根元の枢着支
持点回りの実際モーメント（転倒方向モーメン
ト）Ｍを、また後者にて起伏角度θを各検出し
て、検出データを後述するデータ処理装置２０へ
入力するようにしてある。また基端ブームと先端
ブームとの間に張設したコード１２の巻取量又は
繰出量を回転数に変じて検出することによりブー
ム長さＬを検出する、ブーム長さ検出器１３を設
けてあり、この検出データもデータ処理装置２０
へ入力するようにしてある。

第３図はモーメント検出器１０、起伏角度検出
器１１及びブーム長さ検出器１３夫々からのデー
タＭ，θ及びＬが入力されるデータ処理装置２０
の構成を示すブロツク図である。このデータ処理
装置２０はクレーン運転室等に装着され、後述す
る各種演算器、関数発生器、切換スイツチ、デイ
ジタルスイツチ等からなる。

２１は関数発生器２１１，２１２，２１３，２
１４よりなる関数発生器群であつて、各関数発生
器は前記４種のジブ作業態様の夫々に対応して、
種々の起伏角度θに応じた定格荷重Ｗを記憶して
おり、入力された起伏角度θに応じた定格荷重Ｗ
を出力するようになつている。２２は関数発生器
２２１，２２２，２２３，２２４よりなる関数発
生器群であつて、各関数発生器は前記４種のジブ
作業態様の夫々に対応して、ブーム長さＬに応じ
た、ジブ２とブーム１との総合自重モーメント
Mbを記憶しており、入力されたブーム長さＬに
応じた総合自重モーメントMbを出力するように
なつている。なおこの総合自重モーメントMbは
起伏角度θ＝0゜におけるブームの最縮小状態から
最伸長状態に至る間のブーム長さＬに対応させた
ものである。

スイツチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはい
ずれも４点切換式のスイツチであつて連動動作す
るように連緊されており、４種類のジブの作業態
様に応じて選択操作されるようにしてある。

なお関数発生器群２１，２２を各構成する関数
発生器数はジブの作業態様数に応じて定まり、ま
たスイツチ２３ａ等の切換点数も同様である。

起伏角度検出器１１の出力、即ち起伏角度θに
関するデータはスイツチ２３ａの共通端子、関数
発生器２４，２５へ与えられるようになつてい
る。スイツチ２３ａの共通端子からは選択されて
いる切換側端子a₁，a₂，a₃又はa₄を経て関数発生
器２１１，２１２，２１３又は２１４へ与えら
れ、入力されたθに対応するＷのデータがこの関
数発生器から出力され、該出力データはスイツチ
２３ｂの選択されている切換側端子b₁，b₂，b₃又
はb₄経由で乗算器２６，２７へ入力される。

関数発生器２４はθのデータ入力に対しcosθを
出力するものであり、この出力は乗算器２８，２
９へ与えられる。

関数発生器２５は以下に示すところから明らか
な如くロープ６のウインチドラム５〜滑車７間部
分での引上力により、ブーム１の枢着支持点回り
に上向きに作用するモーメント、所謂バツクモー
メントの計算に用いられるデータを出力するもの
であつて、この実施例ではブーム１の枢着支持点
からロープ６のウインチドラム５〜滑車７間部分
迄の垂直距離Ａを起伏角度θの関数として記憶さ
せてあり、起伏角度検出器１１が出力するθのデ
ータに応じたＡの値を出力するようにしてある。
なおロープの掛け回し状態によつてはブーム長さ
Ｌの関数になる場合、又はＬ及びθ双方の関数と
なる場合があるが、このような場合は夫々、ブー
ム長さ検出器１３又はブーム長さ検出器１３及び
起伏角度検出器１１の出力が入力されるようにな
し、Ｌ又はＬ及びθの関数としてのＡを記憶させ
た関数発生器を設けることとすればよい。

次にブーム長さ検出器１３が出力するブーム長
さＬのデータは加算器３０及びスイツチ２３ｃの
共通端子へ与えられるようにしてある。

加算器３０には図示しない設定手段によりジブ
２の長さL_jに関するデータが被加数として予め設
定され、これにブーム長さ検出器１３の出力デー
タＬが加数として与えられ、Ｌ＋L_jの値が演算さ
れ、乗算器２８へ出力されるようにしてある。な
おL_jの値としてはジブ２の伸長、縮小に応じた２
通りの値のいずれかが設定される。

スイツチ２３ｃの共通端子からは選択されてい
る切換側端子c₁，c₂，c₃又はc₄を経て関数発生器
２２１，２２２，２２３又は２２４へ与えられ、
入力されたＬに対応する総合自重モーメントMb
のデータがこの関数発生器から出力され、該出力
データはスイツチ２３ｄの選択されている切換側
端子d₁，d₂，d₃又はd₄経由で乗算器２９へ入力さ
れる。

３１はロープの掛数Ｎを設定するためのサムホ
イルスイツチであり、出力、即ちＮに関するデー
タは関数発生器２５の出力同様除算器３２へ入力
されるようにしてあり、除算器３２はここでＡ／
Ｎを算出、出力し、これを乗算器２７へ与えるよ
うにしてある。

而して乗算器２８，２９及び２７はいずれも
夫々の２入力を被乗数、乗数とし、（Ｌ＋L_j）×
cosθ、即ち作業半径Ｒ、Mb×cosθ、即ちブーム
起立時（θ≠０）におけるブーム、ジブ総合自重
モーメントM₀及び（Ａ／Ｎ）×Ｗ、即ちバツクモ
ーメントを算出、出力する。そして、Ｒ、M₀及
び（Ａ／Ｎ）×Ｗは夫々乗算器２６、加算器３３
及び減算器３４へ入力される。乗算器２６には前
述のようにＷも入力されているので、この乗算器
２６はＷ×Ｒを出力し、これを加算器３３へ入力
する。従つて加算器３３はWR＋M₀を算出し、
これを減算器３４へ被減数として入力する。この
減算器３４には（Ａ／Ｎ）×Ｗが減数として入力
されており、結局減算器３４はWR＋M₀−（Ａ／
Ｎ）・Ｗを算出、出力することになる。この出力
は定格荷重の吊下げとして許容される下向きのモ
ーメントWRと、同じく許容されるべきブーム及
びジブの総合自重モーメントM₀との和、即ち許
容モーメントと称すべきデータからこのとき上向
きに作用しているバツクモーメント（Ａ／Ｎ）・
Ｗを減じたものであり、これを定格モーメント
Mlとして算出しているのである。

上記バツクモーメントはＡの値に比例する。従
つてロープ６がブーム１の枢着支持点から離れた
配置となつているもの、つまりＡの値が大きいも
のにおいてはバツクモーメントが大となる。

従来の過負荷防止装置ではバツクモーメントを
考慮していなかつたのでこれによる誤差があり、
特にＡの値が大きいものにおいては大きな誤差が
生じていたのである。ところが本発明ではこれを
モーメントの計算に用いるので極めて高精度な過
負荷監視が行えるのである。

３５は比較器であつて、モーメント検出器１０
が検出する実際モーメント及び、上述の如くして
減算器３４にて算出される定格モーメントMlを
２入力としており、Ｍ≧kMl（ｋは例えば0.9、
１）となつた場合に警報信号を発するようにして
ある。

即ちこの装置は実際モーメントＭが定格モーメ
ントMlに十分近い値又はMl以上となつた場合に
警報を発して転倒、破損等の事故を未然に防止さ
せるようにしている。

而して本発明では定格モーメントMlの算出に
際し、バツクモーメント分を減ずることとしてい
る。これは吊荷によつてジブに作用する負荷をブ
ームの枢着支持点回りの下向きモーメントとして
捉えているのがモーメント検出器１０であり、バ
ツクモーメントが作用した場合は上記モーメント
（即ち実際モーメントＭとして検出される値）は
吊荷が軽くなつたのと同様に（Ａ／Ｎ）×Ｗ分だ
け小さく現れるからである。従つて比較基準値と
してはこのバツクモーメント分を減じたものが定
格モーメントMlとして設定されるのである。こ
のことから理解されるように、バツクモーメント
（Ａ／Ｎ）×Ｗを実際モーメントに加算し、この加
算値と、許容モーメントWR＋M₀とを比較する
如くデータ処理装置を構成してもよいことは勿論
である。

叙上の如く構成された本発明装置はL_j、Ｎ等の
設定、ジブの作業態様に応じたスイツチ２３ａ〜
２３ｄの切換操作を行えば爾後は上述した如き演
算を行い、またＭとMlとの比較を行い、自動的
に安全監視がなされる。而して本発明装置は吊荷
によつてジブに作用する負荷をブーム枢着支持点
回りの実際モーメントとして捉え、これを定格モ
ーメントと比較されるようにしているので吊荷の
振れによる転倒方向モーメントの増大も確実に捉
えて定格モーメントと比較することが可能であ
る。従つて荷重計で吊荷の重量検出を行い、これ
と定格荷重とを比較する従来の装置では、荷振れ
が起きても吊荷重量が変化することはないから、
これを捉え得ず、危険の報知、予知が不能であつ
たのに対し、本発明装置では格段に安全性が高ま
る。

また本発明装置は前述した如きジブの性能特性
に鑑み、ブームとジブの総合自重モーメントとジ
ブの定格荷重記憶値を基礎に、作業中に刻々変化
するブーム長、ブーム起伏角度に対応する定格モ
ーメントを算出し、これと実際モーメントとを比
較する構成であるのでブーム作業のためのデータ
を利用する構成のものに比して高精度の安全監視
が可能である。そして定格モーメントの算出には
バツクモーメントをも用いることとしているので
その監視精度は極めて高く、またジブ性能もその
本質的機械的強度で定まるところまで高めること
ができる。

更に本発明装置では定格モーメントを、これを
決定する要因の総ての組合せにつき記憶しておく
構成とはせず、起伏角度θにのみ依存する定格荷
重Ｗ、同じく垂直距離Ａ等を記憶し、これらの記
憶値を基礎に算出する構成としているので、記憶
装置の容量も少くて済み実用性が高い。

以上のように本発明に係るジブ作業用過負荷防
止装置は、伸縮式のブーム先端にジブを装着し、
ブームの基端を枢支した基台上に搭載されたウイ
ンチからジブに掛け回されて垂下するウインチロ
ープにて荷吊をするクレーンにおけるジブ作業用
の過負荷防止装置であつて、ブームの起伏角度検
出器及びブーム長検出器を備え、ブームの起伏角
度及びブーム長で定まる許容モーメントと、ブー
ムの枢支点回りに生ずる実際のモーメントとの比
較の結果に応じて所定出力を発するようにしたも
のにおいて、前記起伏角度検出器によつて検出さ
れたブームの起伏角度に対応するジブの定格荷重
信号を発生する手段と、この定格荷重信号を基礎
に、ウインチロープがブームの枢支点回りに作用
させるバツクモーメントを算出する手段と、前記
ブーム長検出器によつて検出されたブーム長に対
応するブーム及びジブの総合自重モーメント信号
を発生する手段と、前記ブームの起伏角度及びブ
ーム長を基礎に作業半径方向を発生する手段と、
前記定格荷重信号、作業半径信号並びにブーム及
びジブの総合自重モーメント信号を基礎にジブ作
業時における許容モーメントを算出する手段と、
実質的に、該許容モーメントからバツクモーメン
トを減じた値と、ジブ作業時の実際モーメント値
とを比較する手段とを具備することを特徴とする
ものであるから監視精度、ジブ性能、経済性のい
ずれにも優れた過負荷防止装置を実現することが
可能となる。

なお上述の実施例ではロープ掛数Ｎを手動設定
するように構成したが、公知の掛数検出器を用い
る等の方法により自動設定するように構成しても
よい。またデータ処理装置２０はマイクロコンピ
ユータ等の小型電子計算器を用いて構成してもよ
いことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は本発明に係る車載型クレーンの模式的側面
図、第２図は定格荷重記憶値の概念図、第３図は
本発明装置要部のブロツク図である。 １……ブーム、２……ジブ、５……ウインチド
ラム、６……ロープ、１０……モーメント検出
器、１１……起伏角度検出器、１３……ブーム長
さ検出器、２０……データ処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 伸縮式のブーム先端にジブを装着し、ブーム
   の基端を枢支した基台上に搭載されたウインチか
   らジブに掛け回されて垂下するウインチロープに
   て荷吊をするクレーンにおけるジブ作業用の過負
   荷防止装置であつて、 ブームの起伏角度検出器及びブーム長検出器を
   備え、ブームの起伏角度及びブーム長で定まる許
   容モーメントと、ブームの枢支点回りに生ずる実
   際のモーメントとの比較の結果に応じて所定出力
   を発するようにしたものにおいて、 前記起伏角度検出器によつて検出されたブーム
   の起伏角度に対応するジブの定格荷重信号を発生
   する手段と、 この定格荷重信号を基礎に、ウインチロープが
   ブームの枢支点回りに作用させるバツクモーメン
   トを算出する手段と、 前記ブーム長検出器によつて検出されたブーム
   長に対応するブーム及びジブの総合自重モーメン
   ト信号を発生する手段と、 前記ブームの起伏角度及びブーム長を基礎に作
   業半径信号を発生する手段と、 前記定格荷重信号、作業半径信号並びにブーム
   及びジブの総合自重モーメント信号を基礎にジブ
   作業時における許容モーメントを算出する手段
   と、 実質的に、該許容モーメントからバツクモーメ
   ントを減じた値と、ジブ作業時の実際モーメント
   値とを比較する手段と を具備することを特徴とするジブ作業用過負荷防
   止装置。