JP2007254143A

JP2007254143A - クレーンのフックブロック振れ角検出装置

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Publication number: JP2007254143A
Application number: JP2006084403A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Tanisumi; 和也谷住; Shuji Katayama; 片山　　周二
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2026-03-27
Also published as: JP5019770B2

Abstract

【課題】振れ角が大きい場合にも正確に振れ角を検出できるクレーンのフックブロック振れ角検出装置を提供すること。
【解決手段】基台上に旋回駆動及び起伏駆動が可能にブームを配設し、該ブームの先端に配設された先端滑車より垂下したワイヤロープにより荷を吊り上げるクレーンの振れ角を検出するクレーンのフックブロック振れ角検出装置である。先端滑車３に揺動自在に支持された第１ブラケット６と、第１ブラケット６に支持された交差支軸７に揺動自在に支持された交差ブラケット１１と、交差ブラケット１１に支持された第２滑車１３Ａ，１３Ｂと、第２滑車１３Ａ，１３Ｂに係合されたワイヤロープ５を受けるフックブロック１４と、交差ブラケット１１の傾斜角を検出する傾斜角検出手段とを配置したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フックブロックの旋回方向への振れ角度が大きくなった場合にも振れ角度を検出できるクレーンのフックブロック振れ角検出装置に関する。

ブームの基端側に配置したウインチよりワイヤロープを繰り出し、繰り出されたワイヤロープをブーム先端のトップシーブ（先端滑車）より垂下し、垂下されたワイヤロープによりフックブロックを操作してフックブロックに係合させて吊荷を吊り上げる操作が行われる。

ここで、このようなクレーンを用いて荷吊り作業を行う場合、先端滑車より垂下されたワイヤロープが鉛直方向に対して前後方向及び又は左右方向に傾斜していると、吊荷を地切るときに荷振れが発生し、吊荷等が破損するおそれが生じる。

このため、クレーン先端より垂下されるワイヤロープの傾斜角（振れ角）を検出する傾斜角検出装置を備えたクレーンが古くから提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このようなクレーンでは、基台上に旋回駆動及び起伏駆動が可能にブームが配設され、このブーム先端の先端滑車から垂下されるワイヤロープに傾斜角検出装置を配設し、この傾斜角検出装置がワイヤロープ周りに回転するのを防止するために、上端が先端滑車を軸支する先端支軸に直交する方向に回転ピンを設けた平行リンク機構により傾斜角検出装置を固定している。これにより、傾斜角検出装置より出力された左右方向（旋回方向）と前後方向の２方向の傾斜角に応じた信号に基づいて、旋回駆動装置及び起伏駆動装置が制御され、これらの２方向の傾斜角が実質的に零となるように制御されている。
特公平７−１１５８３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の傾斜角検出装置では、傾斜角センサが平行リンク機構に固定されているので、ワイヤロープの傾斜角度が大きくなると、平行リンク機構と先端滑車との干渉が発生するなどして傾斜角センサがワイヤロープの傾斜角度に追随することが困難となり、結果として検出可能な旋回方向の振れ角が制限される。

また、旋回方向の遠方位置の吊荷の振れ角を測定しようとすると、平行リンク構造の自由度を超えた分だけ先端滑車のロープ溝の角で垂下されたワイヤロープが折れ曲がり、これによりワイヤロープのロープ溝からの逸脱やワイヤロープの素線切れなどの損傷やワイヤロープの変形のおそれが発生する。

それ故、振れ角が大きくなると想定される場合には、このような特許文献１に記載の傾斜角検出装置を備えたクレーンでは対応することはできない。前後方向の振れ角に対して旋回方向の振れ角は、旋回駆動装置により容易に対応が行えることから旋回方向への振れ角が大きい場合でも正確にフックブロック振れ角が検出できる検出装置が望まれる。

そこで、本発明は、振れ角が大きい場合にも正確に振れ角を検出できるクレーンのフックブロック振れ角検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、基台上に旋回駆動及び起伏駆動が可能にブームを配設し、該ブームの基端側に配置したウインチよりワイヤロープを繰り出し、繰り出されたワイヤロープをブーム先端に配設された先端滑車より垂下し、垂下されたワイヤロープにより荷を吊り上げるフックブロックを操作して該フックブロックに係合させて荷を吊り上げるクレーンであって、該クレーンの鉛直方向に対する前記先端滑車と前記フックブロックとのなす振れ角を検出するクレーンのフックブロック振れ角検出装置において、前記先端滑車を軸支する先端支軸又は該先端支軸に平行に配設された第１支軸（以下、これらを第１支軸という。）に揺動自在に支持された第１ブラケットと、前記第１ブラケットに支持され、前記第１支軸に平面視交差する水平方向に配設された交差支軸と、該交差支軸に揺動自在に支持された交差ブラケットと、該交差ブラケットに支持され、前記第１支軸に平面視交差する水平方向に配設された第３支軸に回転自在に軸支されて前記先端滑車に係合されたワイヤロープを受ける第２滑車と、フックブロック本体に水平に固定された水平支軸に回転自在に支持され前記第２滑車に係合されたワイヤロープを受ける第３滑車を備えたフックブロックと、前記交差ブラケットの傾斜角を検出する傾斜角検出手段とを配置したことを特徴とするクレーンのフックブロック振れ角検出装置である。

また、この傾斜角検出手段としては、前後回転角と左右回転角との双方を直接測定可能な傾斜計を取り付けてもよいが、第１支軸を中心に第１ブラケットの揺動角を検出する第１揺動角検出手段と、交差支軸を中心に交差ブラケットの揺動角を検出する第２揺動角検出手段とに分けて検出することもよい。このような揺動角検出手段として、支軸とこの支軸に揺動するブラケットとの相対的な回転角度を検出できる回転センサを利用することにより前後回転角及び水平支軸を精度よく検出することができる。

また、前記先端滑車と前記第２滑車との間に前記先端滑車に係合されたワイヤロープを受けて前記第２滑車へ送り出す前記交差支軸に回転自在に軸支された第４滑車を配設するとともに、該第４滑車に対峙させて前記交差ブラケットが揺動した場合にも前記第４滑車と協働して間に前記ワイヤロープを挟み込む第５滑車を配設させることが好ましい。

本発明に従えば、振れ角が大きい場合にも正確に振れ角を検出できるクレーンのフックブロック振れ角検出装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

なお、本明細書の説明では、ブームの先端側を前側、ブームの基端側を後側、ブームを前方（先端側前方）から見た場合の右側を単に右側、ブームを前方（先端側前方）から見た場合の左側を単に左側として説明し、ブーム先端の旋回方向を、単に旋回方向又は左右方向、ブームの伸縮方向を前後方向又は半径方向と説明する。

ここで、図１は、本発明に係る振れ角検出装置の要部を前方よりみた正面図であり、図２はその左側面図、図３は右側面図である。

これらの図において、不図示の基台上に旋回駆動及び起伏駆動が可能にブーム１が配設されている。このブーム１の先端部２には第１滑車としての先端シーブ３（以下、先端滑車３と呼称する。）が固定され、この先端滑車３は、ブームの伸縮方向（前後方向又は半径方向）に直交する方向に軸を有する先端シーブ回転ピン（第１支軸としての先端支軸）４にベアリング等を介して回転自在に軸支されている。これにより、ブーム１の基端側に配置したウインチ（不図示）よりワイヤロープ５を繰り出し、繰り出されたワイヤロープ５は先端滑車３より垂下される。

この先端支軸４には半径方向（前後方向）に揺動自在にブラケット６（以下、第１ブラケットと呼称する。）が支持されている。ここで、符号Ｏ１は、第１ブラケット６が揺動する際の回転中心であり、第１ブラケット６は符号Ｏ１を回転中心Ｏ１として前後方向に揺動する前後回転部材として機能する。また、このときの第１ブラケット６の揺動状況は、図２，図３において二点鎖線により示されている。

また、この第１ブラケット６の下端に一対の回転ピン（左右回転ピン７、ガイド回転ピン８）が先端支軸４に平面視で直交する水平方向に固定され、これらの回転ピン７，８には、図４に示すように、それぞれ一対のシーブ（シーブ９、ガイドシーブ１０）が固定されている。ここで、この図４において符号９ａ、１０ａは、それぞれのシーブ９，１０を回転可能に支持するベアリングである。以下、一方の左右回転ピン７を交差支軸７と呼称し、他方のガイド回転ピン８を補助支軸８と呼称する。また、交差支軸７に軸支されているシーブ９を第４滑車としての交差滑車９，補助支軸８に固定されているガイドシーブ１０を第５滑車としての補助滑車１０と呼称する。

これにより、先端滑車３から垂下されたワイヤロープ５は、図示のとおり、概略鉛直方向に垂下して、図４に示すように、一対の交差滑車９と補助滑車１０との間に挟持されてさらに鉛直方向下方に垂下される。

交差支軸７に揺動自在に第２のブラケット１１が支持されている。ここで、符号Ｏ２は、第２ブラケット１１が揺動する際の回転中心である。このときの第２ブラケット１１の揺動状況は、図１において二点鎖線により示されている。また、この第２ブラケット１１の揺動方向は、第１ブラケット６の揺動方向とは直交（交差）する方向であるので、以下、この第２ブラケットを交差ブラケット１１と呼称する。

この交差ブラケット１１の下端には、交差支軸７と平行な第３支軸１２が固定され、この第３支軸１２には、第２滑車としての一対の滑車１３Ａ、１３Ｂが固定されている。これらの滑車１３Ａ，１３Ｂは、ワイヤロープ５を介して牽引されたフックブロック１４と協働して複数掛けのフック部１５を構成している。このフックブロック１４は、第３支軸１２と平面視で直交してフックブロック本体１４ａに水平に支持される第４支軸（水平支軸）１６と、この水平支軸１６に回転自在に支持され第２滑車に係合されたワイヤロープを受ける第３滑車としての一対の滑車１７Ａ、１７Ｂとフック１５ａとから構成されている。

これにより、交差滑車９と補助滑車１０との間から垂下したワイヤロープ５は、滑車１３Ａから滑車１７Ａ、滑車１３Ｂ、滑車１７Ｂを通してさらに交差ブラケット１１に設けられた索端止め部材１８で末端が止められている。

また、本発明の好ましい実施例では、図５に示すように、前後回転部材としての第１ブラケット６と前後回転ピンとしてブーム１の先端部２に結合されている先端支軸４との間に第１揺動角検出手段としての回転センサ１９が取り付けられている。これにより、回転センサ１９により先端支軸４と第１ブラケット６との間の揺動角が検出され、回転センサ１９は、本発明に係る第１揺動角検出手段（前後回転角検出手段）として機能する。

また、左右回転部材としての交差ブラケット１１に結合されている左右回転ピンとしての交差支軸７と、第１ブラケット６との間に、第２揺動角検出手段としての回転センサ２０が取り付けられている。これにより、この回転センサ２０により交差支軸７と交差ブラケット１１との間の揺動角が検出され、回転センサ２０は、本発明に係る第２揺動角検出手段（水平支軸検出手段）として機能する。

つぎに以上のように構成されたクレーンのフックブロック振れ角検出装置の作用について説明する。

ウインチよりワイヤロープ５を牽引すると、先端滑車３より垂下されたワイヤロープ５は交差滑車９と補助滑車１０との間に挟持されつつ滑車１３Ａ、１３Ｂ及び滑車１７Ａ、１７Ｂを介してフックブロック１４をブームに吊り下げることができる。

このとき、吊荷Ｗがブーム１の先端部２の鉛直下に無く、例えば図６に示すように前方になる場合、ワイヤロープ５は前方に傾斜する。この場合、本発明では、第１ブラケット６は、図２に示すように、前後方向に揺動自在に軸支されているので、ワイヤロープ５の張りの力により第１ブラケット６は前方に傾斜し、ワイヤロープ５の傾斜面と略平行面になるように前方に揺動し、この第１ブラケット６の揺動方向に直交して配置される交差滑車９，補助滑車１０及び滑車１３Ａ、１３Ｂのシーブ面は、ワイヤロープ５の傾斜と略平行となる。

これにより、ワイヤロープ５が大きく前方に傾斜しても、各滑車のロープ溝に確実にワイヤロープ５が保持されるので、ワイヤロープ５が脱落したり、また、ワイヤロープ５が滑車の角部で折れ曲がる恐れがない。

また、これにより、第１ブラケット６が先端支軸４を回転中心として揺動すると、その揺動角に応じて回転センサ１９により図６に示す起伏方向への前後回転角αが検出され、その信号は、図７に示す振れ角算出手段に入力される。

振れ角算出手段では、別途に設けられた起伏角検出器により検出された起伏角θの情報により、式（１）により半径方向（前後方向）の振れ角度δを演算する。

δ＝α−（π／２−θ）＝α＋θ−π／２…式（１）
つぎに、吊荷Ｗがブーム１の先端部２の鉛直下に無く、例えば左右方向（左方向又は右方向）になる場合、ワイヤロープ５は左右方向（右方向又は左方向）に傾斜する。この場合、本発明では、交差ブラケット１１は、図１に示すように、左右方向に揺動自在に軸支されているので、ワイヤロープ５の張りの力により交差ブラケット１１はワイヤロープ５の傾斜面と略平行面になるように左右方向に揺動するが、ワイヤロープ５は、滑車９，１０により挟持されているので、ワイヤロープ５が大きく左右方向に傾斜しても、滑車１３Ａのロープ溝に確実にワイヤロープ５が保持されるので、ワイヤロープ５が脱落することがない。

また、この場合の左右方向への振れ角φは、交差ブラケット１１が交差支軸７を回転中心として揺動することにより、その揺動角に応じて回転センサ２０により検出できる。

本実施例では、交差滑車９に隣接して補助滑車１０を配設し、ワイヤロープ５をこれらの交差滑車９と補助滑車１０との間で挟持する構成としたので、ワイヤロープ５が左右方向に、例えば、±４５°程度に大きく傾斜しても、ワイヤロープ５が滑車１３Ａのロープ溝から逸脱することがない。これにより、ブームの旋回方向に大きく吊荷が振れた場合にもワイヤロープ５が安定するので、正確に振れ角を検出しつつ横引き吊り作業を行うこともできる。

変形例１

この変形例１では、ブーム１が撓んだ場合の撓みを考慮した半径方向の振れ角δの算出例を説明する。

図８は、ブーム１が吊荷Ｗの加重によりブーム１が撓んだ場合の撓み状況を説明する図である。この図において、ＢＦＰはブーム１の根本支点、ＢＴＰは撓み無しのブーム先端支点、ＢＴＰ’は撓み有り時のブーム先端支点、θは対地起伏角、θ_BTPはブーム先端の対地先端角、γは撓み角（正）、δは半径方向振れ角、αは前後回転角である。

この図７に示すように、対地起伏角θは、ブーム１が撓み角γだけ実際には撓んでいるので、半径方向振れ角δは、式（１）において、起伏角θに撓み角γを差し引いた角度となり、式（２）により演算される。

δ＝α＋（θ−γ）−π／２…式（２）
ここで、撓み角γは、γ＝θ−θ_BTPである。

このような撓み角γは、例えば、図９に示すように、起伏角検出器により検出された起伏角θと、吊荷重算出器により算出された吊荷の重さＷと、ブーム長検出器により検出されたブーム長ＬＢとから撓み角を算出する撓み角算出手段によりブーム１の撓み角を算出してもよい。この場合、この撓み角算出手段としては、例えば、図１０に示すように、ブーム長ＬＢと起伏角θに基づく作業姿勢別に荷重Ｗと撓み角γとの関係を求めるテーブルを作成しておくこともよい。これにより、ブーム長ＬＢと起伏角θに基づく作業姿勢別に荷重Ｗに合致するテーブル（γ１、γ２…γｎ）より撓み角γを抽出し、この撓み角γ（γ１、γ２…γｎ）を式（２）に代入してブームの撓みを考慮した半径方向の振れ角δを求めることができる。

以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。

例えば、滑車１３Ａ、１３Ｂ、１７Ａ、１７Ｂの数を増減することにより、多様なフック掛け数に対応することができる。

また、以上の実施例では、第１ブラケット６は、先端支軸４に揺動自在に支持されていたが、第１ブラケット６は先端支軸４と平行に配設された支軸に揺動自在に支持されていてもよい。すなわち、第１ブラケット６を支持する第１支軸は、ワイヤロープ５を係合できる位置であれば、先端支軸と共通であっても異なる位置に配設されていてもよい。

また、上記の実施例では、第２揺動角検出手段として、交差ブラケット１１に結合されている左右回転ピンとしての交差支軸７と、第１ブラケット６との間に、回転センサ２０を配置したが、交差支軸７を第1ブラケット６に結合させ、逆に第１ブラケット６に結合させた交差支軸７と、交差ブラケット１１との間に配置するようにしてもよい。

また、第１揺動角検出手段として、第１ブラケット６と、ブーム１の先端部２に結合されている先端支軸４との間に、回転センサ１９を配置したが、逆に先端支軸４に第１ブラケット６を結合させ、第１ブラケット６に結合させた先端支軸４と、ブーム１の先端部２との間に配置するようにしてもよい。

また、以上の実施例では、回転センサは、支軸とブラケット間の揺動角を検出するように構成していたが、対地角を直接検出できる対地角度検出器を用いてもよい。このような対地角度検出器としては、例えば、振り子が重力方向（鉛直方向）を維持するように回動し、この回動に伴って回転する回転センサの情報をポテンショメータやエンコーダにより検出する回転センサが挙げられる。このような対地角度検出器は、例えば、第１ブラケット及び第２ブラケット（交差ブラケット）のそれぞれに固定される。この場合、第１ブラケットに固定された対地角度検出器は前後回転角検出手段（第１揺動角検出手段）として機能され、第２ブラケット（交差ブラケット）に固定された対地角度検出器は左右回転角検出手段（第２揺動角検出手段）として機能される。

さらに、第２ブラケット（交差ブラケット）に前後回転角と左右回転角との双方を直接測定可能な傾斜計を取り付けてもよい。この場合の傾斜計は、本発明に係る傾斜角検出手段として機能する。

以上説明したように、本発明に従えば、振れ角が大きい場合にも正確に振れ角δ、φを検出できるクレーンのフックブロック振れ角検出装置を提供することができる。

検出された振れ角δ、φを表示装置により表示させることにより、常法にしたがって、オペレータが、これらの振れ角度δ、φを基にして、それらの２方向の振れ角δ、φがそれぞれ零となるようにブーム先端部２の位置を操作により移動すれば、吊荷（フック本体１５ａ）がブーム先端部２の真下に来るので、地切り時の荷振れを防止することができる。

また、この場合、ブーム１の撓みを配慮する構成とすれば、吊荷の地切り時や接地時のブームの撓みによる吊荷やフックの移動を確実に防止できる。

このような操作はオペレータの手動操作の他、適宜の手法によりブーム先端部２の位置移動を自動化してもよい。この場合、表示装置などにより振れ角情報を表示してもよく、また音声などにより状況をオペレータに報知してもよい。

これにより、本発明の装置によれば、クレーン部のブーム伸縮駆動装置、ブームの起伏駆動装置、ブームの旋回駆動装置などのクレーン部の各アクチュエータ検出器、及び又はクレーン機本体の移動装置と併用することにより、吊荷をもって行きたい位置まで、残留振れなしに、かつ、吊荷の真上にブーム先端を移動するという位置あわせ及び振れ止め制御を行うこともできる。

本発明に係る振れ角検出装置の要部を前方よりみた正面図である。図１の振れ角検出装置の左側面図である。図１の振れ角検出装置の右側面図である。図１の線Ａ−Ａで切断したときの線断矢視図である。図２の線Ｂより見た要部矢視図である。本発明に係る振れ角δを検出する方法を説明するための模式図である。本発明に係る振れ角δの算出課程を説明するブロック図である。ブームの撓みを考慮した本発明に係る振れ角δを検出する方法を説明するための模式図である。本発明に係る振れ角δの算出課程を説明するブロック図である。図９の算出に用いる撓み角γを探索するテーブルである。

符号の説明

１：ブーム
２：先端部
３：先端滑車（第１滑車）
４：先端支軸（第１支軸、先端シーブ回転ピン又は前後回転ピン）
５：ワイヤロープ
６：第１ブラケット（前後回転部材）
７：交差支軸（左右回転ピン）
８：補助支軸（ガイド回転ピン）
９：交差滑車（第４滑車）
１０：補助滑車（第５滑車又はガイドシーブ）
１１：第２ブラケット（交差ブラケット又は左右回転部材）
１２：第３支軸
１３Ａ，１３Ｂ：滑車（第２滑車）
１４：フックブロック
１４ａ：フックブロック本体
１５：フック部
１５ａ：フック本体
１６：第４支軸（水平支軸）
１７Ａ、１７Ｂ：滑車（第３滑車）
１８：索端止め部材
１９：回転センサ（第１揺動角検出手段又は前後回転角検出手段）
２０：回転センサ（第２揺動角検出手段又は左右回転角検出手段）

Claims

基台上に旋回駆動及び起伏駆動が可能にブームを配設し、該ブームの基端側に配置したウインチよりワイヤロープを繰り出し、繰り出されたワイヤロープをブーム先端に配設された先端滑車より垂下し、垂下されたワイヤロープにより荷を吊り上げるフックブロックを操作して該フックブロックに係合させて荷を吊り上げるクレーンであって、該クレーンの鉛直方向に対する前記先端滑車と前記フックブロックとのなす振れ角を検出するクレーンのフックブロック振れ角検出装置において、
前記先端滑車を軸支する先端支軸又は該先端支軸に平行に配設された支軸（以下、これらを第１支軸という。）に揺動自在に支持された第１ブラケットと、
前記第１ブラケットに支持され、前記第１支軸に平面視交差する水平方向に配設された交差支軸と、
該交差支軸に揺動自在に支持された交差ブラケットと、
該交差ブラケットに支持され、前記第１支軸に平面視交差する水平方向に配設された第３支軸に回転自在に軸支されて前記先端滑車に係合されたワイヤロープを受ける第２滑車と、
フックブロック本体に水平に固定された水平支軸に回転自在に支持され前記第２滑車に係合されたワイヤロープを受ける第３滑車を備えたフックブロックと、
前記交差ブラケットの傾斜角を検出する傾斜角検出手段とを配置したことを特徴とするクレーンのフックブロック振れ角検出装置。
前記傾斜角検出手段は、前記第１支軸を中心に第１ブラケットの揺動角を検出する第１揺動角検出手段と、前記交差支軸を中心に交差ブラケットの揺動角を検出する第２揺動角検出手段により構成されることを特徴とする請求項１記載のクレーンのフックブロック振れ角検出装置。
前記先端滑車と前記第２滑車との間に前記先端滑車に係合されたワイヤロープを受けて前記第２滑車へ送り出す前記交差支軸に回転自在に軸支された第４滑車を配設するとともに、該第４滑車に対峙させて前記交差ブラケットが揺動した場合にも前記第４滑車と協働して間に前記ワイヤロープを挟み込む第５滑車を配設させることを特徴とする請求項１記載のクレーンのフックブロック振れ角検出装置。