JP2000143169A - クレーンの巻き上げロープの過巻き防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】フック先端部よりフックまでの距離を正確に検
知し巻き取りワイヤの過巻きを防止する。 【解決手段】ブーム８先端部より下方のフックブロック
１２の上面１２ａに電磁波を照射する送信機４３と、ブ
ーム先端部２４側に反射する反射波を受信する受信機４
５とを設け、送信機４３より照射された電磁波が反射波
として受信機４５に受信されるまでの所要時間に基づい
てブーム先端部２４よりフックブロック１２の上面１２
ａまでの離間距離Ｌ１を演算した後、該離間距離Ｌ１と
過巻き防止距離Ｒとを比較してウインチ１５の運転・停
止を制御する過巻き防止手段４７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクレーンに関するも
のであり、特に、クレーンのブーム先端部からフックブ
ロックまでの距離を検知して巻き上げロープの過巻きを
防止するようにしたクレーンの巻き上げロープの過巻き
防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４はこの種、従来のクレーンとしての
自走クレーンを示している。同図に示すようにこの自走
式クレーン１は、旋回運動を行なう上部旋回体２（機
体）を下部走行体３に旋回支持装置４を介して支持し、
上部旋回体２の後部に備えられたＡフレーム、すなわ
ち、ガントリ５とライブマスト６とをブーム起伏ロープ
７で連結し、更に、ライブマスト６とブーム８とをペン
ダントロープ９で連結している。

【０００３】そして、前記ブーム８の先端部にトップシ
ーブ１０ａとガイドシーブ１０ｂを回転自在に軸支し、
下部に荷吊り用のフック１１を有するフックブロック１
２のシーブ１３とに巻き上げロープ１４を巻回して取着
し、該巻き上げロープ１４を前記上部旋回体２に配設さ
れた巻き上げウインチ１５に接続している。

【０００４】従って係る自走式クレーン１では、ウイン
チ１５の巻き取り・繰り出しにより荷（図示せず）を昇
降し、また、機体後部に備えられているブーム起伏用ウ
インチ１６の巻き取り、繰り出しによって、前記ブーム
８を起伏し、前記フックブロック１２の作業範囲を調節
することになるが、前記ウインチ１５が誤って過巻きさ
れると、ブーム８の先端部、トップシーブ１０ａ、支軸
８ａ、前記フックブロック１２の何れかに損傷が発生
し、最悪の場合には、ウインチ１５とブーム８との引き
合いによって転倒モーメントが生じ、これによってクレ
ーンの転倒事故が発生する慮れがある。

【０００５】そこで、この種の過巻き事故を防止するた
めに、従来、過巻き防止装置が提案されている。図５及
び図６に示すように、この過巻き防止装置１７は、重錘
１８の中心部に巻き上げロープ１９を挿通するためのロ
ープ通し孔２０を形成する共に、重錘１８の左右に、一
対の吊りロープ２１，２２の一端部を夫々接続して該一
対の吊りロープ２１，２２の他端部を、夫々、ブーム８
の先端部２４に過巻き検出手段２５，２５を介して吊り
下げ、前記重錘１８が、前記フック１１により下方から
押し上げられたとき、前記過巻き検出手段２５，２５内
部のマイクロスイッチ２７，２７がスイッチングするよ
うに構成されている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このように従来の過巻き
防止装置は、クレーンのフック１１の昇降軌道上に、該
昇降軌道に沿わせて昇降可能に重錘１８を吊り下げ、該
重錘１８がフック２６又は前記フックブロック１２によ
って下方から押し上げられたことをマイクロスイッチ２
７によって検出し、この信号に基づいて前記ウインチ１
５の巻き上げを停止し、過巻きを防止する。

【０００７】しかし、前記巻き上げロープ１４はＳ又は
Ｚ撚りの撚り線であり、重量が作用すると撚り方向に回
転し、重量を撤去すると撚り戻し方向に回転する性質を
有している。このため、荷揚げ時に、巻き上げロープ１
４自身の回転力が前記重錘１８に伝って連れ回りする
と、巻き上げロープ１４の外周に前記吊りロープ２１，
２２が螺旋状に巻き付く現象が発生する。

【０００８】従って、このような場合は過巻きは正常に
検出されない。因みに、前記重錘１８に対する回転力の
伝達には、張力によって内層より滲み出すグリスの粘着
性が大きな影響を及ぼしているものと考えられる。

【０００９】ここに、前記吊りロープ２１，２２、重錘
１８及び前記過巻き検出手段２５，２５より成る過巻き
防止手段１７を廃止し、光又は超音波によってブーム８
の先端部２４よりフック１１の上面までの距離を検知
し、該検知信号に基づいて過巻きを防止することが考え
られる。しかし、レーザ光は強度が高くとも、霧、降
雨、降雪、並びに反射面の汚れに弱く、また、超音波は
風に流されやすいため、何れも良好でない。

【００１０】そこで、風、霧、降雨、降雪、反射面の汚
れ等、外乱因子の影響なく、フック先端部よりフックま
での距離を正確に検知し、該検知信号に基づいてウイン
チの運転／停止を制御するために解決せられるべき技術
的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、起伏自在に支持され
たクレーンブームのブーム先端部に軸支したトップシー
ブとフックブロックのシーブとに巻き上げロープを巻回
して取着し、該巻き上げロープをウインチに接続したク
レーンにおいて、前記ブーム先端部に前記フックブロッ
クの反射面までの距離を検出すべく該ブーム先端部より
下方のフックブロックの反射面に光を除く電磁波を照射
する送信機と、前記送信機より照射され前記フックブロ
ックの反射面よりブーム先端部に反射する反射波を受信
する受信機と、前記送信機より照射された電磁波が反射
波として前記受信機に受信されるまでの所要時間と該電
磁波の速度に基づいて前記ブーム先端部より前記フック
ブロックの反射面までの離間距離を演算した後、前記ブ
ーム先端部と前記フックブロックの上面との間に確保さ
れる過巻き防止のための過巻き防止距離と前記離間距離
との比較に基づいて前記ウインチの運転・停止を制御す
るコントローラと、を備えたクレーンの巻き上げロープ
の過巻き防止装置を提供し、更に、前記ウインチが、該
ウインチの回転速度を制御する回転速度制御部と、運転
／停止を制御する停止部を有し、前記コントローラが、
過巻き防止のために前記ブーム先端部と前記フックとの
間に確保する過巻き防止距離と前記離間距離とが合致す
る手前で前記ウインチの回転速度制御部に回転速度低下
信号を出力し、前記過巻き防止距離に前記離間距離が合
致したとき、前記ウインチの停止部に停止信号を出力す
るように構成されたクレーンの巻き上げロープの過巻き
防止装置を提供するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、クレーンに適用した本発明
の一実施の形態を図１乃至図３に従って詳述する。な
お、従来技術（図４）と同一構成部については同一符号
を付しその説明は省略するものとする。

【００１３】図１において、８はクレーンのブームを示
している。ウインチ１５の巻き上げロープ１４は、ブー
ム８のブーム先端部２４に軸支されたトップシーブ１０
ａとフックブロック１２のシーブ１３とに巻回され、該
巻き上げロープ１４の先端部は、前記ブーム８の先端部
に固定されている。このため、ウインチ１５の回転軸３
１をクラッチ及び流体クラッチ（図示せず）を介して油
圧モータ３０に連結し、該油圧モータ３０の回転方向を
切り換えれば、前記フックブロック１２を昇降すること
ができる。

【００１４】前記モータ３０は第１吸排口３２と第２吸
排口３３とを備え、第１吸排口３２に流入する作動油を
第２吸排口３３より吐出するときには、前記ウインチ１
５を巻き取り側に駆動し、また、第２吸排口３３より流
入する作動油を第１吸排口３２より吐出するときには、
前記ウインチ１５を繰り出し側に駆動するように、前記
ウインチ１５に取付けられており、コントロール切換弁
３４を介して油圧ポンプ３５とドレン３６とに接続され
ている。

【００１５】具体的に、該コントロール切換弁３４は、
パイロット式３室４ポート方向切換弁から構成され、操
作レバ３７の操作と連動する切換弁３８が、前記ウイン
チ１５の巻き取りに対応する位置に切り換えられたとき
には、油圧ポンプ３５の吐出口と前記油圧モータ３０の
第１吸排口３２とを連通すると同時に、前記油圧モータ
３０の第２吸排口３３とドレン３６とを連通するように
構成され、一方、前記操作レバ３７により前記切換弁３
８が前記ウインチ１５の繰り出し位置に対応する位置に
切り換えられたときには、前記コントロール切換弁３４
を、前記油圧ポンプ３５の吐出口と前記油圧モータ３５
の第２吸排口３３とを連通すると同時に、ドレン３６と
第１吸排口３２とを連通するように構成されている。

【００１６】従って、操作レバ３７の切り換えによっ
て、前記ウインチ１５の巻き取り、繰り出しを簡単に切
り換えることができる。

【００１７】もちろん、前記切換弁３８は、前記コント
ロール切換弁３４の中立位置と対応する中立位置を有
し、中立位置に切り換えられたときは、前記油圧ポンプ
３５よりの作動油を油圧モータ３０に送らず、ドレン３
６を介して作動油タンク（図示せず）に戻すように構成
されている。

【００１８】そして、係るモータ駆動回路５３の第１パ
イロットポート３４ａと前記油圧ポンプ３５とを連通す
る第１パイロット油路３９に、電磁切換弁４０が介設さ
れ、該電磁切換弁４０は、例えば、通電によって電磁切
換弁４０の上流と下流とを連通し、通電解除時には該電
磁切換弁４０の上流と下流とを遮断するよう構成されて
いる。

【００１９】図１及び図２に示すように、巻き上げワイ
ヤ１５の過巻きを規制すべく、前記トップシーブ１０ａ
を軸支する支軸４１にブラケット４２が回動自在に吊設
され、該ブラケット４２に送信機４３と受信機４４とか
ら成る距離検出手段が取付けられている。

【００２０】送信機４３は、内部で信号を発生させ、こ
の信号を送信アンテナ４５より電磁波として重力方向下
方の前記フックブロック９上面に向けて照射し、受信機
４４は、前記フックブロック１２の上面１２ａから受信
機４３側に反射した電磁波（以下、反射波という。）を
受信アンテナ４６を介して受信する。

【００２１】ここで送信アンテナ４６から照射する電磁
波（電波）は、光を除くミリ波、センチ波又はマイクロ
波であり、超音波と比べると、風に流され難く、また、
光に比べると、降雨、降雪、及び汚等の外乱の影響を受
けない。このため送信アンテナ４５より発信した電磁波
は、確実に受信アンテナ４６によって受信されることに
なる。そしてこの受信機４３には、増幅器及び検波器
（いずれも図示せず）が内蔵され、増幅器は受信した反
射波の信号を増幅し、検波器は巻き上げロープ１４より
の反射波と、フックブロック１２よりの反射波とを検波
によって識別可能にレベル分けし、この信号レベルの相
違に基づいて、巻き上げロープ１４の反射成分を除去す
る。

【００２２】一方、前記建設機械等のキャビン内等に
は、上記操作レバ３７とともにコントローラとしての過
巻き制御装置４７が設けられる。

【００２３】該過巻き制御装置（コントローラ）４７
は、前記送信機４３及び受信機４４と有線により通信可
能であり、送信機４３から前記フックブロック１２に向
けて前記電磁波が発射されたときから、前記受信機４４
に受信されるまでの所要時間を内部カウンタにより検出
すると共に、該所要時間と前記電磁波の速度とに基づい
て前記フックブロック１２の上面１２ａと前記受信アン
テナ４６までの離間距離Ｌ１を演算する距離検出手段４
８と、前記トップシーブ１０ａと前記フックブロック１
２の上面１２ａとの衝突を防止するための離間距離、す
なわち過巻きを防止し得る過巻き防止距離Ｒを記憶した
距離記憶手段４９と、前記距離検出手段４８の演算より
得られた離間距離Ｌ１と、対応する過巻き距離Ｒとを比
較演算して離間距離Ｌ１が前記過巻き距離Ｒと一致した
ときには、前記電磁切換弁４０に対する通電を断って、
過巻きを防止する過巻判定手段５０とから構成されてい
る。

【００２４】この場合、前記過巻き防止距離Ｒは、設計
回転数で前記油圧モータ３０が運転されているときで且
つ、前記電磁切換弁４０により作動流体の供給が断たれ
たとき、フックブロック１２の上面１２ａが前記送信ア
ンテナ４４と受信アンテナ４６の上面１２ａに当接する
ことのないように、前記油圧モータ３０の慣性回転を見
込んで設定される。因みに、前記過巻き制御装置４７
は、本実施の形態にあっては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、Ｉ／Ｏ及び割り込み回路及びバックアップ電源、等
を中心にして構成されたマイクロコンピューターより成
り、前記過巻き距離記憶手段４９はＲＯＭ又はＲＡＭよ
り、前記距離検出手段４８及び過巻き判定手段５０は夫
々ＣＰＵより構成されている。この場合、ＲＯＭは、前
記した制御を記憶し、ＣＰＵは、始動とともにＲＯＭの
制御内容と、ＲＡＭの記憶値とを読みこんで演算及び各
種の制御を実行する。

【００２５】次に荷上げ操作について説明する。

【００２６】クレーンのキースイッチ（図示せず）がＯ
Ｎに切換られ、動力源としての建設機械のエンジンが始
動されると、前記過巻き制御装置４７及び電磁切換弁４
０にそれぞれ駆動電源が供給され、油圧ポンプ３５が作
動する。このため電磁切換弁４０は、パイロットポート
３９上流と下流とを連通している。

【００２７】前記ウインチ１５を駆動して巻き上げロー
プ１４を巻き上げる際は、手動により前記操作レバ３７
を巻き上げ位置に作動する。

【００２８】これにより、前記コントロール切換弁３４
は巻き上げ位置に切り換わり、油圧ポンプ３５により油
圧モータ３０が巻き取り方向に回転し、ウインチ１５の
巻胴５１には巻き上げワイヤ１４が巻き取られていく。

【００２９】このとき、前記送信機４３は、支軸４１に
対して回動自在であるので、送信アンテナ４４は、常に
重力方向下方のフックブロック１２の上面１２ａを臨ん
でいる。このためフックブロック１２が昇降することが
無い限り、送信アンテナ４４とフックブロック１２の上
面１２ａとの離間距離は一定となる。

【００３０】送信機４３から距離検出のための電磁波が
照射されると、受信機４５はその受信アンテナ４６によ
って、反射波（電磁波）を受信し、増幅後、検波した信
号を過巻き判定手段５０に出力する。

【００３１】過巻き判定手段５０は、送信開始時からフ
ックブロック１２の上面１２ａによって反射した反射波
が受信されるまでの時間を内部カウンタの積算により得
ると共に、この所要時間と前記電磁波の速度に基づい
て、送信アンテナ４４よりフックブロック１２の上面１
２ａまでの離間距離Ｌ１を逆算する。

【００３２】例えば、パルス変調した電磁波を前記フッ
クブロック１２の上面１２ａに向けて照射し、送信パル
スと受信パルスとの時間差、すなわち、目標までの往復
時間と、該電磁波の速度に基づいて、離間距離Ｌ１を求
める場合、電磁波の往復時間をｔとし、電磁波の速度を
Ｃで表すと、下式（１）により求めることができる。

【００３３】Ｌ１＝Ｃ・ｔ／２…………（１） なお、式（１）は、パルス変調方式に対応する式であ
り、ＦＭ−ＣＷ方式、２周波ＣＷ方式、スペクトラム拡
散方式の場合には、それぞれ対応する式により算出す
る。

【００３４】ミリ波、センチ波、ＦＭ波又はマイクロ波
等の電磁波は上記した如く、反射面及び全天候に対して
反応しない。このため、確実な測距が可能となる。

【００３５】次に、過巻き距離記憶手段（ＲＡＭ又はＲ
ＯＭ）４９に予め記憶しておいた過巻き距離Ｒと前記演
算より得られた離間距離Ｌ１とを過巻き判定手段５０に
より比較して、該離間距離Ｌ１が過巻き距離Ｒに到達し
たとき、前記巻き取り側の第１パイロット油路３９中に
介設された電磁切換弁４０の通電を遮断する。

【００３６】この遮断により、前記コントロール切換弁
３１は、中立位置に切り換わり、油圧モータ３５より供
給される作動油は全てドレン３６へと排出され、これに
より、前記トップシーブ１０ａとフックブロック１２と
の衝突が防止され、過巻き事故が防止される。

【００３７】なお、フックブロック１２の振動によっ
て、フックブロック１２の上面１２ａが送信機４３，受
信機４５の検出範囲外に移動することもあり得るが、こ
のような現象は、荷の吊り上げ開始時と降ろし時に発生
するものであり、常時、発生するものではないため、特
に、支障はない。

【００３８】図３は、前記作動油圧回路５３の他の実施
形態を示している。

【００３９】この作動油圧回路５３は、前記過巻き防止
距離Ｒより前記離間距離Ｌ１とが合致する手前で、予
め、前記ウインチ１５の回転速度を低下しておくことに
よって、過巻き防止距離Ｒに前記フックブロック１２を
停止し、これによって、信頼性を可及的に向上するもの
であり、図３に示すように、前記油圧ポンプ３５に代え
て、吐出流量を調節する可変容量ポンプ５５を設け、前
記過巻き制御装置４７に、更に、巻き上げ速度制限距離
記憶手段５６と、巻き上げ速度制限判定手段５７とを設
け、前記距離検出手段４８によって離間距離Ｌ１を求め
た後、巻き上げ速度制限判定手段５７に出力し、この巻
き上げ速度制限判定手段５７が、前記距離検出手段４８
より出力された離間距離Ｌ１と巻き上げ速度制限距離記
憶手段５６に予め記憶された巻き上げ速度制限距離Ｌ２
とを比較して、該離間距離Ｌ１が巻き上げ速度制限距離
Ｌ２と合致したとき、前記可変容量ポンプ５５のＫ点角
制御手段（図示せず）に対して吐出量減少信号を出力し
て、油圧モータ３０の速度を所定速度減少するように構
成されている。もちろん、過巻き防止距離Ｒと前記巻き
上げ速度制限距離Ｌ２とは、過巻き防止距離Ｒ＜巻き上
げ速度制限距離Ｌ２の関係を満足するよう互いに設定さ
れる。

【００４０】よって、前記フックブロック１２が過巻き
距離Ｒに到達する前に、フックブロック１２の速度が所
定速度低下するため、過巻き距離Ｒに前記フックブロッ
ク１２を停止することが可能となり、過巻き防止の信頼
性をさらに向上することができる。

【００４１】なお、本発明の実施の形態では、前記フッ
クブロック１２の上面１２ａまでの距離を検出した後、
この検出距離に基づいて前記ウインチ１５の運転／停止
を制御する説明をしたが、例えば、フックブロック１２
側に信号を受信した後、変調する送信機を設け、この送
信機によって変調した信号を前記受信機４５に受信させ
ることによって、反射信号の識別を行なうことも可能で
ある。また、本実施形態では、フックブロック１２を例
に掲げて説明したが、フック１１を前記巻き上げロープ
１４で直吊りする場合は、フック１１の上面（反射面）
又は、フック１１の上面に反射板を取付けて、この反射
板により、測距するように構成することも可能である。

【００４２】このように、本発明は、本発明の精神を逸
脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本
発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【００４３】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、上記一実施の形
態に詳述したように、ブーム先端部にブーム先端部より
下方のフックブロックの反射面に光を除く電磁波を照射
する送信機と、送信機より照射され前記フックブロック
の反射面よりブーム先端部に反射する反射波を受信する
受信機とを設け、前記送信機より照射された電磁波が反
射波として前記受信機に受信されるまでの所要時間と該
電磁波の速度に基づいて前記ブーム先端部より前記フッ
クブロックの反射面までの離間距離を演算した後、前記
ブーム先端部と前記フックブロックの上面との間に確保
される過巻き防止のための過巻き防止距離と前記離間距
離との比較に基づいて前記ウインチの運転・停止を制御
するコントローラとを備えたので、風、霧、降雨、降
雪、反射面の汚れ等、外乱因子の影響なく、巻き上げワ
イヤの過巻きを防止することができ、ブーム先端部に対
するフックブロックの衝突を防止することができる等、
正に、著大なる効果を発揮する発明である。

【００４４】また、請求項２記載の発明は、上記一実施
の形態に詳述したように、更に、前記ウインチが、該ウ
インチの回転速度を制御する回転速度制御部と、運転／
停止を制御する停止部を有し、前記コントローラを、過
巻き防止のために前記ブーム先端部と前記フックとの間
に確保する過巻き防止距離と前記離間距離とが合致する
手前で前記ウインチの回転速度制御部に回転速度低下信
号を出力し、前記過巻き防止距離に前記離間距離が合致
したとき、前記ウインチの停止部に停止信号を出力する
ように構成したので、慣性や応答遅れによる停止遅れを
防止することが可能となり、過巻き防止の信頼性をより
向上することができる等、正に、著大なる効果を発揮す
る発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るクレーンの解説図
である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係るクレーンの解説図
であり、巻き上げワイヤの巻き上げ速度を調節するよう
にしたクレーンの解説図である。

【図４】従来のクレーンの構造を示す側面図である。

【図５】従来のクレーンの過巻き防止装置を示し、正常
な状態を示す図である。

【図６】従来のクレーンの過巻き防止装置を示し、吊り
ロープが巻き付いた状態を示す図である。

【符号の説明】 ８ ブーム １２ フックブロック １５ ウインチ ２４ ブーム先端部 ４３ 送信機 ４５ 受信機 ４７ 過巻き防止手段（コントローラ） Ｌ１ 離間距離 Ｒ 過巻き防止距離

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 起伏自在に支持されたクレーンブームの
   ブーム先端部に軸支したトップシーブとフックブロック
   のシーブとに巻き上げロープを巻回して取着し、該巻き
   上げロープをウインチに接続したクレーンにおいて、 前記ブーム先端部に前記フックブロックの反射面までの
   距離を検出すべく該ブーム先端部より下方のフックブロ
   ックの反射面に光を除く電磁波を照射する送信機と、 前記送信機より照射され前記フックブロックの反射面よ
   りブーム先端部に反射する反射波を受信する受信機と、 前記送信機より照射された電磁波が反射波として前記受
   信機に受信されるまでの所要時間と該電磁波の速度に基
   づいて前記ブーム先端部より前記フックブロックの反射
   面までの離間距離を演算した後、 前記ブーム先端部と前記フックブロックの上面との間に
   確保される過巻き防止のための過巻き防止距離と前記離
   間距離との比較に基づいて前記ウインチの運転・停止を
   制御するコントローラと、 を備えたことを特徴とするクレーンの巻き上げロープの
   過巻き防止装置。
2. 【請求項２】 前記ウインチが、該ウインチの回転速度
   を制御する回転速度制御部と、運転／停止を制御する停
   止部を有し、 前記コントローラが、過巻き防止のために前記ブーム先
   端部と前記フックとの間に確保する過巻き防止距離と前
   記離間距離とが合致する手前で前記ウインチの回転速度
   制御部に回転速度低下信号を出力し、 前記過巻き防止距離に前記離間距離が合致したとき、前
   記ウインチの停止部に停止信号を出力するように構成さ
   れた請求項１記載のクレーンの巻き上げロープの過巻き
   防止装置。