JP2005060111A - クレーン - Google Patents

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Abstract

【課題】伸縮式ないし屈曲式のジブを有したクレーンにおいて、ジブの繰出しや引込み時においても荷が上下動しないクレーンを提供する。
【解決手段】伸縮式の、特に屈曲可能なジブ２と、ワイヤロープウィンチ３と、ジブの先端に配置された、荷吊上げ手段５たとえばフックの取付けられた巻上げロープ用案内ローラ４と、ワイヤロープウィンチの回転運動をジブの伸縮ないし屈曲運動と同期させるための制御装置とを有したクレーン１において、クレーンは案内ローラのポジションないし回転速度を検出するための測定装置4を有しており、その出力を制御装置に入力している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、伸縮式の、特に屈曲可能なジブと、ワイヤロープウィンチと、ジブの先端に配置された、荷吊上げ手段たとえばフックの取付けられた巻上げロープ用の案内ローラと、ワイヤロープウィンチの回転運動をジブの伸縮ないし屈曲運動と同期させるための制御装置とを有したクレーンに関する。
伸縮式ないし屈曲式のジブを有したクレーンにおいて、ジブの繰出し／引込み時にロープに吊られた荷が上下動させられる点が問題である。伸縮ジブ用の滑車装置を備えた伸縮式ジブを有したクレーンにおいて、滑車装置用のロープの数と荷吊上げ手段用のロープの数との正確な計算によって荷吊上げ手段に水平な軌跡を描かせるようにすることはすでに公知である。
欧州特許公報第1 291 312号明細書[ EP 1 291 312]において、同期用の入力パラメータとしての実値を測定するために2個の測定装置が設けられ、これら双方の測定装置のうち一方はジブの繰出し距離を監視し、他方は巻上げロープの運動距離を測定する。したがってこのクレーンにおいて所期の同期化を達成するには少なくとも2個の測定センサが不可欠であり、これは一方で保守コストの増加をもたらすとともに、他方で複雑な同期方法を必要とすることとなる。
本発明の目的は、できるだけ少ないセンサを有した冒頭に述べた類のクレーンとできるだけ簡単で適切な同期方法とを提供することである。
前記課題は本発明により、クレーンが案内ローラのポジションないし回転速度を検出する測定装置を有することによって達成される。
前記により、巻上げロープ沿いに荷に最も近接してジブ先端に配置された案内ローラ部でロープの運動を方向ならびに大きさの点で検出することが可能である。荷に最も近接して配置された案内ローラを速度検出ないしポジション検出に利用することにより、補助的な屈曲システムを含めた、ロープ長を変化させるあらゆるクレーン運動を1個の測定装置を使用するだけでロープウィンチの相応した追従制御によって補償することが可能である。つまり、ジブの伸縮運動ないし屈曲運動によってロープ長が変化させられる場合に、ジブ先端の案内ローラ部でのロープ運動に基づいて制御装置によってロープウィンチの回転運動とジブの伸縮ないし屈曲運動との同期化が行われることにより、荷吊上げ手段はたとえば案内ローラとの間の間隔を基本的に一定に維持することとなる。本発明のさらなる実施例において、ロープウィンチの正確な追従制御は、制御装置が少なくとも1個の電子制御器、好ましくはPID制御器を有していれば、達成することができる。
必要とあらばロープ長をクレーン運動とは独立に変化させることが所望される場合には、本発明のさらなる実施形態において、制御装置に、制御器と接続された、制御器に目標値を設定するための入力装置を設けることができる。
案内ローラ部でのロープ運動を特に容易に検出するための方法は、案内ローラが互いに規則的な間隔を置いて円軌道に配置された複数個の穴を有し、円軌道の中心が案内ローラの回転軸と一致し、測定装置が穴のポジションを検出するための少なくとも2個の、好ましくは誘導センサを有している場合に実現される。これにより、連続した信号のつながりから案内ローラの回転方向を、パルスの数から案内ローラのポジションを、秒当たりのパルス数から案内ローラの回転速度をそれぞれ推定することができる。
前記センサによって互いに90°だけずれた2つの信号を得られるようにするため、本発明のさらなる実施形態において、前記の穴の直径は該穴の中心相互間の間隔の二分の一に一致している。
以下さらに、たとえば荷吊上げ手段と荷に最も近接して配置された案内ローラとの間の間隔を基本的に一定に保つため、ロープウィンチの回転運動をクレーンジブの伸縮ないし屈曲運動と同期化するための方法を述べる。
こうした方法は、測定装置によりジブ先端の案内ローラ箇所でロープ運動の方向と大きさとが検出されて、実値として制御器に伝送されることを特徴としている。本発明による方法の好ましい実施形態において、制御器は検出された実値に応じ、好ましくは目標値を考慮して、ジブの伸縮ないし屈曲運動に起因する荷吊上げ手段と案内ローラとの間の間隔変化を補償するため、ロープウィンチの回転運動を制御する制御量を算出する。
つまり、案内ローラの実ポジションはカウンタによって方向と相関して検出され、これから実速度がカウンタ表示カウントの時間微分によって算定される。この実速度と目標速度 ― これは本発明のさらなる実施例において入力装置によって制御器に設定することができる ― との間の差から制御誤差が算出されて、続いて、ロープウィンチの回転運動を制御する油圧駆動弁に制御量として投入され、場合により油圧駆動弁の特性曲線が線形化される。
以下、図面によって示した図を参照して、本発明のその他の利点および詳細をさらに詳しく説明する。
クレーン1は伸縮・屈曲式のジブ2を有している。巻上げロープ13はロープウィンチ3に巻き掛けられ、ジブ2に沿って複数の案内ローラ4を経てジブ2の先端まで導かれている。巻上げロープ13の自由端にはたとえばフックの形の荷吊上げ手段5が配置されている。荷は符号10で表されている。クレーン1のジブ2は屈曲運動a,a’も繰出し／引込み運動b,b’も共に実施することができる。荷に最も近い位置にある案内ローラ4部において巻上げロープ13の運動は方向および大きさに関して測定装置14によって検出される。これらの実値は制御器7に供給され、該制御器は前記の実値を、好ましくは入力装置8を経て制御器7にインプットし得る目標値を考慮して、ロープウィンチ3の回転運動を制御する油圧駆動弁9の制御量に変換する。
前記ロープウィンチにオペレータによって目標速度が設定されると、この目標値に比例したローラ回転速度への制御が行われる。荷に最も近接して配置された案内ローラが速度検出に利用される場合には、ロープ長を変化させるすべてのクレーン運動はロープウィンチの相応した追従制御によって特に容易に補償することができるとのことが判明した。目標値の設定によるロープ長の変化が所望される場合には、ロープウィンチは ― ロープ長を変化させるその他のクレーン運動とは独立に ― 目標値に応じたロープウィンチ回転速度へと制御することが可能である。
図2は本発明による案内ローラ4の一部を示したものであり、同図から、案内ローラ4は円軌道Kに互いに規則的な間隔を置いて ― たとえば10°ごとに ― 配置された複数個の穴12を有していることが看取される。この場合、円軌道Kの中心MKは案内ローラ4の回転軸Dと一致している。図示実施例において、穴12の直径dBは穴12の中心MB相互の間隔AMBの二分の一に等しい[ dB = AMB／2 ]。
案内ローラ4に穴12が前記のように配置され、図3に示したように、測定装置が2個のセンサ11,11’ ― これらはたとえば誘導近接スイッチとして形成されていてよい ― を有し、その際常に、センサ11’は穴12の中心を指し、第二のセンサ11は穴12の端を指していれば、90°だけずれた2つの信号が得られる( 図4)。これらの90°ずれた2つの信号に基づき、信号の連続から案内ローラの回転方向を、パルスの数から案内ローラのポジションを、秒当たりのパルス数から案内ローラの回転速度をそれぞれ推定することができる。
図5は制御フローを図示したものである。同図において、制御装置6は制御器7と、測定装置14と、場合により入力装置8とを含んでいる。この場合、ジブの伸縮・屈曲運動とロープウィンチ3の回転運動との同期制御は以下のステップを含んでいる: 先ず、測定装置14により案内ローラ4の実ポジションがセンサとカウンタとを介して方向と相関して検出される。案内ローラ4の実速度はカウンタ表示カウントの時間微分によって算定される。このようにして算出された実速度Vistは電子制御器7に供給される。同じく、入力装置8を経てロープウィンチ3の目標速度Vsollをたとえばジョイスティックまたは無線遠隔制御装置によって制御器7に設定することができる。こうして、制御装置6内で実速度と目標速度との間の差から制御誤差が算出されて、ロープウィンチ3を制御する油圧駆動弁9に ― 油圧駆動弁9の特性曲線が線形化される前に ― 制御量として投入される。これに応じたロープウィンチ3の回転運動は再び案内ローラ4の回転運動を生じさせ、該ローラの新たな実ポジションがさらに続いて再び測定装置14を経て方向と相関して検出される。
本発明は前記の実施例に制限されるものでないことは自明である。したがって、使用が好ましいPID制御器に代えて、まったく別の電子制御器を使用することもできよう。これは誘導センサについても同様である。他方、本発明の核心を成しているのはジブ先端における巻上げロープ用案内ローラの回転運動を検出することである。したがって、巻上げロープ沿いに荷に最も近接して配置された案内ローラの回転運動の検出が本発明の基本思想を表している。
本発明によるクレーンの構成図である。 測定装置の詳細を案内ローラとともに示した図である。 測定装置の詳細を案内ローラとともに示した図である。 測定装置の詳細を案内ローラとともに示した図である。 制御プロセスのフローを示した図である。

Claims (9)

  1. 伸縮式の、特に屈曲可能なジブ(2)と、ワイヤロープウィンチ(3)と、ジブ(2)の先端に配置された、荷吊上げ手段(5)たとえばフックの取付けられた巻上げロープ(13)用の案内ローラ(4)と、ワイヤロープウィンチ(3)の回転運動をジブ(2)の伸縮ないし屈曲運動と同期させるための制御装置とを有したクレーン(1)において、クレーン(1)は案内ローラ(4)のポジションないし回転方向を検出するための測定装置(4)を有することを特徴とするクレーン(1)。
  2. 測定装置(14)は荷(10)に最も近接して配置された案内ローラ(4)のポジションないし回転速度を検出するために形成ないし配置されていることを特徴とする請求項1に記載のクレーン。
  3. 制御装置(6)は少なくとも1個の電子制御器(7)、好ましくはPID制御器を有することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のクレーン。
  4. 案内ローラ(4)は互いに規則的な間隔を置いて円軌道(K)に配置された複数個の穴(12)を有し、前記円軌道の中心(MK)は案内ローラ(4)の回転軸(D)と一致していることを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載のクレーン。
  5. 穴(12)の直径(dB)は穴(12)の中心MB相互の間隔(AMB)の二分の一に等しいことを特徴とする請求項4に記載のクレーン。
  6. 測定装置(14)は穴(12)のポジションを検出するための少なくとも2個の、好ましくは誘導センサ(11,11’)を有することを特徴とする請求項4または5に記載のクレーン。
  7. ジブ(2)の先端に巻上げロープ(13)用の案内ローラ(4)が配置され、巻上げロープ(13)に荷吊上げ手段(5)たとえばフックが配置されているクレーン(1)においてワイヤロープウィンチ(3)の回転運動をジブ(2)の伸縮ないし屈曲運動と同期させるための方法において、測定装置(14)により案内ローラ(4)の箇所で前記ワイヤロープの運動の方向と大きさとが検出されて、実値として制御器(7)に伝送されることを特徴とする方法。
  8. 制御器(7)は検出された実値に応じ、好ましくは目標値を考慮して、ジブ(2)の伸縮ないし屈曲運動に起因する荷吊上げ手段(5)と案内ローラ(4)との間の間隔の変化を補償するため、ワイヤロープウィンチ(3)の回転運動を制御する制御量を算出することを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. ワイヤロープウィンチ(3)の回転運動は油圧駆動弁(9)を経て制御されることを特徴とする請求項7または8のいずれかに記載の方法。
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