JP2003081580A - クレーン模擬実験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、簡易にクレーン操作に係る危険
性を確認するための模擬実験を行うことのできるクレー
ン模擬実験装置を提供する。 【解決手段】 ブームと吊荷手段と起伏機構とを有した
模擬クレーン装置において、前記ブームに加わる軸力並
びにブーム起伏角および基台の複数の脚部の接地荷重と
を測定する測定手段と荷重表示手段とを設け、各測定値
を表示手段により統括して表示するものである。また吊
荷重からブーム軸力を演算し、予め算出したブーム座屈
発生限界荷重との比較により吊荷重における危険範囲を
表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、簡易な設備構成の
模擬クレーン装置を用いて、吊荷に関するクレーンの転
倒および座屈について模擬実験を行うことができるクレ
ーン模擬実験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にクレーン操作に携わる作業者には
実際の作業に即した実習教育が必要であり、作業上の危
険性に対する予知能力を向上させる必要がある。例えば
吊荷の荷重とブームの起伏状態との関係の変化により、
ブームに座屈が生じる可能性やクレーンが転倒する危険
性を認知することにより、実際の作業の安全性を確保で
きるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、作業の危険
性を模擬体験させる必要性から、クレーン操作に係る実
習教育は実機を用いて行われていた。しかし模擬実験に
際して実機を配備できない場合もあり、また実習期間内
のみにおいて使用される実機をあらかじめ具備しておく
ことは、極めて困難でもあった。したがって、従来の実
習教育においては、作業の全般に亘って広く体験実習を
させることができないことが多かった。

【０００４】本発明は、上記問題点に着目し、クレーン
操作に係る危険性を簡易に確認するための実習を行うこ
とのできるクレーン模擬実験装置を提供することを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るクレーン模擬実験装置は、クレーン装
置に模して基台に起伏可能に据え付けたブームと、この
ブーム端から荷重を吊り下げる吊下げ手段とを有し、前
記基台の複数の脚部の接地荷重と前記ブームに加わる軸
力、並びにブーム起伏角の測定手段と、その測定値の表
示手段を備え、当該表示手段にてブーム起伏角度および
旋回角度のいずれか一方又は両方の変化により、反支点
側の接地荷重を表示し、かつ吊荷重からブーム軸力およ
び予め算出されたブーム座屈発生限界荷重を表示し、い
ずれかが一定範囲に入った場合、危険信号を表示したこ
とを特徴ととしている。

【０００６】また、上記クレーン模擬実験装置におい
て、前記基台の接地荷重計は当該基台に備えたアウトリ
ガーに設けており、前記測定手段による測定値を統括表
示可能としている。すなわち、ブームと基台とにかかる
荷重を一括して確認できる手段を持ったクレーン模擬実
験装置である。

【０００７】

【作用】上記構成により、本発明に係るクレーン模擬実
験装置は、ブーム先端に吊荷手段を有し、これにより荷
重を掛け、当該荷重を起伏機構により上下方向の移動を
可能としている。すなわち、実機のクレーンを使用する
よりも、小型かつ簡易な構造の模擬クレーン装置を形成
し、クレーンの模擬体験を簡易に実習しようとしたもの
である。模擬実験を行う際に、脚部の接地荷重と吊荷重
との測定値を表示し、なおかつブーム軸力および予め算
出したブーム座屈発生限界荷重を表示し、また両者を比
較することで危険を予測することができる。

【０００８】また、本発明では、ブームに掛かる荷重お
よび基台に掛かる荷重を一括して表示するための表示手
段を備えている。これにより、それぞれの位置における
荷重の変動を一度に確認することが可能であり、荷重状
況を把握しながらクレーン実習を行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係るクレーン模擬
実験装置を図面を参照して詳細に説明する。図１（１）
に本実施の形態に係るクレーン模擬実験装置の平面図お
よび（２）に正面図を示す。

【００１０】本実施の形態においては、実機のクレーン
装置に対して縮小した形状の簡易な模擬のクレーン模擬
実験装置２を用いる。前記クレーン模擬実験装置２は、
吊荷用のブーム１２と当該ブーム１２を上下に起伏させ
る起伏索２２とブーム１２を旋回させる旋回台１０とを
備えた小型の模擬クレーン装置である。

【００１１】本実施の形態におけるクレーン模擬実験装
置では、一辺約１メートルの基台４の四隅の脚部にそれ
ぞれアウトリガー６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを取り付け
る。当該アウトリガー６は、基台４の中心と脚部とを結
ぶ平面上の線上に伸縮可能であり、クレーン模擬実験装
置２の作動半径内での荷重に応じて伸縮することによっ
てクレーン模擬実験装置２を支え、これにより転倒を防
止するものである。前記基台４には旋回機能を設置する
ため、中央部に図示しない軸受けを嵌入したサブフレー
ム８を設置する。当該サブフレーム８の軸受けに旋回台
１０の軸を挿入し、これにより基台４に対して旋回台１
０は回転可能になるようにした。

【００１２】旋回台１０の上にはブーム１２を起伏可能
に設置している。すなわち旋回台１０に水平軸１１を設
け、これにブーム１２を取り付け、当該水平軸１１をブ
ーム１２の支点として回転可能に設置する。すなわちブ
ーム１２は、前記水平軸１１を中心に上下方向に起伏で
きるものとする。またブーム１２の先端にチェーンブロ
ック１４を設け、当該チェーンブロック１４に玉掛け索
１６を取り付ける。これにより吊荷１８を吊り下げられ
るものとする。

【００１３】またブーム１２を起伏させる手段として、
起伏索２２を取り付ける。ブーム１２先端のシャックル
２０に滑車２８を取り付け、当該滑車２８に起伏索２２
の一端を巻掛けて設置する。起伏索２２の他端は、旋回
台１０に固定された支柱である柱状のステー２４の先端
の滑車を経由して、旋回台１０に設置したウィンチ２６
に巻掛けられる。

【００１４】前記ブーム１２は、起伏索２２の全長を変
化させることによりブーム起伏角を変化させるものであ
る。ここで起伏索２２の長さの調節は、旋回台１０に設
置したウィンチ２６を駆動することによって行われる。

【００１５】このように、本実施の形態におけるクレー
ン模擬実験装置２は、クレーン機能に対応する要素を備
えた模擬的な装置である。ここでクレーン模擬実験装置
２にかかる荷重を容易に理解できるように、以下の計測
器により荷重および角度を測定する。

【００１６】クレーン模擬実験装置２の基台４に装着し
たアウトリガー６には各々荷重計を設置し、これにより
基台４の四隅の脚部の荷重を測定する。本実施の形態で
は、荷重計としてロードセル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、
３０Ｄを使用する。また、ブーム１２の起伏角を計測す
るため、角度計として傾斜計３２Ａをブーム１２の支持
軸側に取り付ける。これにより、ブーム角度θを測定す
る。更に、ブーム１２の軸力方向およびブーム１２と起
伏索２２とのなす角度βを測定するため、起伏索２２の
ブーム取付け側に滑車２８を介してロードセル３０Ｅお
よび傾斜計３２Ｂを取り付け、これをシャックル２０に
てブーム１２の先端に取り付ける。

【００１７】このときブーム１２と起伏索２２との間に
設置したブーム起伏索張力測定用ロードセル３０Ｅと、
アウトリガー６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの４カ所設置した
接地荷重測定用ロードセル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３
０Ｄと、ブーム１２と起伏索２２とに設置した２カ所の
傾斜計３２Ａ、３２Ｂにより計測された測定値は、演算
器３４に入力されモニタ３６に統括して表示される。前
記演算器３４では、吊荷重とブーム軸力から求められる
ブーム座屈発生限界荷重を予め算出しておく。このブー
ム座屈限界荷重と実測値とを比較することにより、ブー
ム１２に座屈が起こる状況を想定することができる。す
なわちクレーン模擬実験装置２を操作中に、現在の荷重
状態およびブーム１２の起伏角度が一目でわかり、ブー
ム起伏角度θと吊荷重との関係によって変化する作業の
危険性を理解できるものである。

【００１８】ところでウィンチ２６により起伏索２２を
巻揚げ、ブーム１２の起伏を変化させたときのクレーン
模擬実験装置２の荷重状態を考える。図３にブーム軸力
を求める説明図を示す。クレーン模擬実験装置２が転倒
する直前を考える。この時、転倒支点をＯとすると、通
常の状態ではＯ点まわりのモーメントは、Ｏ点の左回り
のモーメントに対して右回りのモーメントが、やや大で
ある。ここで吊荷重をＷとしブーム１２の起伏角をθと
すると、θを変化させブーム１２を起伏させることによ
ってＯ点から吊荷重Ｗまでの水平距離Ｌが変化すること
がわかる。すなわちブーム１２の角度を下げていきθの
値を小さくすると、クレーン模擬実験装置２の前方部に
は、図３のＯを支点として大きな反時計回りモーメント
がかかることになる。このとき、アウトリガー６Ａ、６
Ｂ、６Ｃ、６Ｄに装着したロードセル３０Ａ、３０Ｂ、
３０Ｃ、３０Ｄのうち、アウトリガー６Ａ、６Ｂ、６
Ｃ、６Ｄの荷重を表示の上、いずれか一カ所の荷重がゼ
ロに近づくほど、クレーン模擬実験装置２はブーム１２
側の反時計回りモーメントが時計回りモーメントよりも
大になって前方に傾き始め、転倒に至るのである。

【００１９】また、ブーム１２の旋回角度γによっても
アウトリガー６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの荷重は変化す
る。これはブーム１２が旋回したことにより図３におけ
るＬが変化し、反時計回りモーメントを支持するアウト
リガー６の各荷重が変化するためである。

【００２０】従って、ブーム１２を起伏させる際に、モ
ニタ３６に表示される各ロードセル３０Ａ、３０Ｂ、３
０Ｃ、３０Ｄの測定値を確認することで、非常にわかり
やすくクレーン模擬実験装置２が転倒する危険性を察知
することができるのである。

【００２１】また図３に示すように、ブーム１２の先端
部には下方に荷重Ｗがかかり、上方に起伏索２２による
張力Ｄがかかるため、ブーム１２には合力方向に軸力Ｎ
が作用し、荷重Ｗと起伏角θとが、ある一定値を越える
とブーム１２に座屈が生じる。このとき、ブーム１２の
起伏索２２による張力Ｄと吊荷重Ｗとブーム自重Ｆとの
関係よりブーム軸力Ｎを求めることができる。従って、
ブーム１２の起伏を変化させた場合の張力Ｄをロードセ
ル３０Ｅで計測し、演算してブーム軸力Ｎをモニタ３６
に表示することで、予め計算で求めた座屈の起こる限界
値との差異を容易に視認することができるのである。

【００２２】ブーム軸力Ｎは張力Ｄおよびブーム１２と
起伏索２２との角度より求められる。ここで傾斜計３２
Ａより計測したブーム１２の角度をθ、傾斜計３２Ｂよ
り計測した吊荷重Ｗの鉛直方向と起伏索２２とのなす角
をαとすると、ブーム１２と起伏索２２とのなす角βは
数１で表される。

【数１】 またブーム１２の自重をＦ、吊荷重をＷとすると、ブー
ム軸力Ｎは数２のように表される。

【数２】

【００２３】上記の数１及び数２を用いて演算器３４に
て軸力Ｎの演算を行い、モニタ３６にて表示する。この
とき吊荷重Ｗ、軸力Ｎおよびブーム角度θを表示するこ
とにより、ブーム１２に座屈が生じる寸前の軸力Ｎと荷
重Ｗおよびブーム角度θとの関係を容易に把握すること
ができる。

【００２４】上記のように、ブーム１２を起伏・旋回可
能に設置した簡易なクレーン模擬実験装置２にロードセ
ル３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅと傾斜計３
２Ａ、３２Ｂを取り付け、計測値を一括してモニタ３６
により表示する。これによりクレーン模擬実験装置２に
おける荷重状態が一目瞭然となり、クレーン操作による
荷重状態の変化を容易に理解させることができる。

【００２５】

【発明の効果】上記構成により、本発明に係るクレーン
模擬実験装置は、実機のクレーンを使用するよりも小型
かつ簡易な構造の模擬クレーン装置を形成し、クレーン
の模擬体験を簡易に実習できるものとしたものである。
従って、実機を用いることに比べ軽量で場所を取らず、
常設して邪魔ではないクレーン模擬実験装置を用意でき
ると共に、当該クレーン模擬実験装置に備えた荷重計で
の測定値を表示手段にて一括表示している。すなわち、
ブーム起伏角度ごとの脚部の荷重の変動を一度に確認す
ることが可能であり、荷重状況を把握しながらクレーン
実習を行うことができる。これによって、ブームの起伏
状態と荷重との関係が一目で明らかになり、クレーン操
作における作業の危険性をわかりやすく理解させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態における正面図および平面図

【図２】荷重表示のブロック図

【図３】ブーム軸力を求める説明図

【符号の説明】

２………クレーン模擬実験装置、４………基台、６……
…アウトリガー、８………サブフレーム、１０………旋
回台、１１………水平軸、１２………ブーム、１４……
…チェーンブロック、１６………玉掛け索、１８………
ウェイト、２０………シャックル、２２………起伏索、
２４………ステー、２６………ウィンチ、２８………滑
車、３０………ロードセル、３２………傾斜計、３４…
……演算器、３６………モニタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クレーン装置に模して基台に起伏可能に
   据え付けたブームと、このブーム端から荷重を吊り下げ
   る吊下げ手段とを有し、前記基台の複数の脚部の接地荷
   重と前記ブームに加わる軸力、並びにブーム起伏角の測
   定手段と、その測定値の表示手段を備え、当該表示手段
   にてブーム起伏角度および旋回角度のいずれか一方又は
   両方の変化により、反支点側の接地荷重を表示し、かつ
   吊荷重からブーム軸力および予め算出されたブーム座屈
   発生限界荷重を表示し、いずれかが一定範囲に入った場
   合、危険信号を表示したことを特徴とするクレーン模擬
   実験装置。
2. 【請求項２】 前記測定手段による測定値を統括表示可
   能としたことを特徴とする請求項１に記載のクレーン模
   擬実験装置。