JP2008143627A - クレーンの安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ライブマストから荷を吊り下げ、安定姿勢で作業を行う。
【解決手段】ブーム３よりも後方にてクレーン前後方向にメインフレーム２００に回動可能に軸支され、ブーム起伏用ロープ１５を支持するライブマスト４と、ブーム起伏用ロープ１５を巻き取りおよび繰り出してライブマスト４を起伏する起伏ドラム９と、ライブマスト４から吊り荷を吊り下げる吊り下げ手段１７と、吊り下げ手段１７により吊り下げられた吊り荷１８を起伏ドラム９の駆動によって昇降する作業時にマスト部材４に作用する負荷を検出する負荷検出手段３２，３３と、予めライブマスト４に作用する負荷の制限値を設定する設定手段３０と、負荷検出手段３２，３３により検出された負荷が制限値を超えないように起伏ドラム９の動作を制限する制限手段３０，４８とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ライブマスト等のマスト部材を有するクレーンの安全装置に関する。

ブームの後方にてメインフレームに俯仰動可能に軸支されたマスト部材を有するクレーンが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載のクレーンのマスト部材の先端部にはペンダントロープが連結され、クレーンの組立作業時に、ペンダントロープを介してマスト部材の先端部からブームを吊り上げる。

特開平５−１３９６９０号公報

しかしながら、ペンダントロープを介して重量物を吊り上げる場合に、マスト部材に作用する負荷が大きいと、機体が転倒するおそれがある。

本発明によるクレーンの安全装置は、ブームよりも後方にてクレーン前後方向にメインフレームに回動可能に軸支され、ブーム起伏用ロープを支持するマスト部材と、ブーム起伏用ロープを巻き取りおよび繰り出してマスト部材を起伏する起伏ドラムと、マスト部材から吊り荷を吊り下げる吊り下げ手段と、吊り下げ手段により吊り下げられた吊り荷を起伏ドラムの駆動によって昇降する作業（以下、第１の作業）時にマスト部材に作用する負荷を検出する第１の負荷検出手段と、予めマスト部材に作用する負荷の制限値（以下、第１の制限値）を設定する設定手段と、第１の負荷検出手段により検出された負荷が第１の制限値を超えないように起伏ドラムの動作を制限する制限手段とを備えることを特徴とする。
ブームの先端部から吊り下げられた吊り荷を昇降する作業（以下、第２の作業）時にブームに作用する負荷を検出する第２の負荷検出手段と、作業モードを検出する作業検出手段とを備え、さらに設定手段には予めブームに作用する負荷の制限値（以下、第２の制限値）を設定し、作業検出手段により第１の作業が検出されると、第１の負荷検出手段により検出された負荷が第１の所定値を超えないように起伏ドラムの動作を制限し、作業検出手段により第２の作業が検出されると、第２の負荷検出手段により検出された負荷が第２の所定値を超えないように少なくとも起伏ドラムの動作を制限することもできる。
マスト部材の回動角を検出するマスト角検出手段と、ブームの回動角を検出するブーム角検出手段と、ブーム起伏用ロープに作用する張力を検出する張力検出手段とを有し、第１の負荷検出手段として、マスト角検出手段により検出されたマスト部材の回動角と前記張力検出手段により検出された張力とに基づきマスト部材に作用する負荷を検出し、第２の負荷検出手段として、ブーム角検出手段により検出されたブームの回動角と張力検出手段により検出された張力とに基づきブームに作用する負荷を検出するようにしてもよい。

本発明によれば、マスト部材から吊り下げた吊り荷によって作用する負荷が制限値を超えないように起伏ドラムの動作を制限するようにしたので、マスト部材の起伏による吊り上げ作業を安定して行うことができる。

以下、図１〜図６を参照して本発明によるクレーンの安全装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る安全装置が適用されるクレーンの外観側面図であり、クレーン作業を行う姿勢（クレーン作業姿勢）を示している。下部走行体１の上方には上部旋回体２が旋回可能に搭載されている。上部旋回体２の前部には前後方向に回動可能にブーム３が軸支され、ブーム３の後方には旋回体２の上方を通って前後方向に回動可能にライブマスト４が軸支されている。旋回体２は、メインフレーム２００（図２）の前端部に支持された運転室５と、メインフレーム２００の後端部に支持されたカウンタウエイト６と、メインフレーム２００に搭載されたフロントドラム７、リヤドラム８、起伏ドラム９とを有する。

ブーム３の先端部からはワイヤロープ１０を介してフック１１が吊り下げられている。ワイヤロープ１０はドラム（例えばフロントドラム７）の駆動により巻き取りまたは繰り出され、これによりフック１１が昇降する。ブーム３の先端部とライブマスト４の先端部とはペンダントロープ１２を介して連結されている。ライブマスト４の先端部とメインフレーム２００の後端部にはそれぞれシーブ１３，１４（図２）が設けられ、シーブ１３とシーブ１４の間に起伏ロープ１５が掛け回されている。起伏ロープ１５は起伏ドラム９の駆動により巻き取りまたは繰り出され、これによりライブマスト４が前後方向に回動する。ライブマスト４の回動に伴い、ペンダントロープ１２を介してブーム３が起伏する。

ライブマスト４の先端部には、さらに前後方向に回動可能に吊り下げ具１６が連結され、吊り下げ具１６の先端にはフック１７が取り付けられている（図３参照）。吊り下げ具１６とフック１７とは、後述のライブマスト作業時に用いられ、ライブマスト作業時以外にはライブマスト４に固定されている。

図２は、クレーンの分解組立時における要部側面図である。とくに図２（ａ）はクレーンの分解組立作業の途中のライブマスト４の起立姿勢を、図２（ｂ）はライブマスト４を倒回した輸送姿勢を示している。メインフレーム２００の前端部にはブラケット２０１が設けられ、ブラケット２０１の直後方には上方に向けてブラケット２０２が突設されている。ブラケット２０２にはピンＰ１を介してライブマスト４が回動可能に軸支され、ブラケット２０１にはブーム２が回動可能に軸支される。メインフレーム２００のブラケット２０２の後方にはドラム７〜９が搭載され、最後部のドラム９の後方には上方に向けてストッパ２０３が突設されている。ライブマスト４は輸送姿勢において、ドラム７〜９よりも上方でストッパ２０３により支持されている。

メインフレーム２００のブラケット２０２の下方には、油圧シリンダ２０が前後方向に揺動可能に軸支されている。リンク２１の先端部にはクレーンの幅方向中心側に向けて略水平方向にライブマスト支持部（不図示）が突設されている。このライブマスト支持部がライブマスト４の下面に当接し、油圧シリンダ２０の推力がリンク２１を介してライブマスト４に作用する。

ライブマスト４を図２（ｂ）の輸送姿勢とする場合は、起伏ドラム９を駆動して起伏ロープ１５を巻き取る。これによりシーブ１３，１４間の間隔が狭くなり、ライブマスト４が後方に回動する。このとき、油圧シリンダ２０のボトム室の圧油はリリーフ弁を介してリリーフし、油圧シリンダ２０はライブマスト４を支持しながらライブマスト４の回動に伴い縮退する。

一方、ライブマスト４を図２（ａ）の起立姿勢とする場合は、起伏ロープ１５を繰り出しながら油圧シリンダ２０を伸張する。これによりライブマスト４は油圧シリンダ２０の推力により押し上げられ、メインフレーム上に起立する。油圧シリンダ２０を最大伸張した状態では、ライブマスト４の先端部は回動軸Ｐ１よりも前方に位置する。この状態では、ライブマスト４の重心は回動軸Ｐ１よりも前方にあり、ライブマスト４は自重によって倒回する。

このようにライブマスト４を前方に回動した状態で、図３に示すようにライブマスト先端部からフック１７を吊り下げ、起伏ドラム９の駆動によりライブマスト４を起伏すると、それに伴いフック１７が昇降し、フック１７を介して吊り荷１８を吊り上げることができる。このようなライブマスト４の起伏動作による吊り上げ作業を、ここではライブマスト作業と呼ぶ。ライブマスト作業時にライブマスト先端部に過負荷が作用すると、機体が転倒するおそれがある。これを防止するため、本実施の形態では、以下のように安全装置を構成する。

図４は、本実施の形態に係る安全装置の構成を示す油圧回路図であり、ここではフロントドラム駆動用油圧回路（図４（ａ））と起伏ドラム駆動用油圧回路（図４（ｂ））を示している。フロントドラム駆動用の油圧モータ７ａおよび起伏ドラム駆動用の油圧モータ９ａには、それぞれ油圧切換弁４１，４２を介して油圧ポンプ４３Ａ，４３Ｂからの圧油が作用する。各油圧切換弁４１，４２には、それぞれ操作レバー４１ａ，４２ａの操作量に応じた油圧源４４からのパイロット圧が作用する。このパイロット圧により油圧切換弁４１，４２は巻上げ側または巻下げ側に切り換えられ、油圧モータ７ａ，９ａが正転または逆転し、ドラム７，９が巻上げまたは巻下げ駆動する。

各油圧切換弁４１，４２の巻上げ側および巻下げ側のパイロット圧供給管路には、それぞれ電磁弁４５〜４８が設けられている。電磁弁４５〜４８は、コントローラ３０からの制御信号によって切り換わり、油圧切換弁４１，４２へのパイロット圧の作用を許容または禁止する。油圧切換弁４１，４２へのパイロット圧の作用が禁止されると、油圧切換弁４１，４２は中立位置に切り換わり、ドラム７，９の駆動が強制的に停止する。

図５は、本実施の形態に係る安全装置の構成を示すブロック図である。コントローラ３０はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。コントローラ３０は、クレーン作業時の負荷を制限するクレーン負荷制限部３０Ａと、ライブマスト作業時の負荷を制限するライブマスト負荷制限部３０Ｂとを有する。すなわち、コントローラ３０は過負荷防止装置（モーメントリミッタ）としての機能を有する。

ＲＯＭには、クレーン作業（図１）に対応した定格荷重曲線、ライブマスト作業（図３）に対応した定格荷重曲線、ブーム３とライブマスト４の回動範囲の制限値、ブーム３とライブマスト４の長さ、および起伏ロープ１５の掛け数等が記憶されている。定格荷重曲線とは、機体の転倒防止のために予め設定された限界作業半径と限界荷重との関係を示す曲線であり、コントローラ３０は、実測された作業半径と吊り荷重との関係がこの定格荷重曲線を越えないように、つまり転倒モーメントを超えないように機体の動作を制限する。

コントローラ３０には、ブーム３の回動角を検出するブーム角検出器３１と、ライブマスト４の回動角を検出するマスト角検出器３２と、起伏ロープ１５の張力を検出する荷重検出器３３と、作業モードを検出するモード検出器３４とが接続されている。作業モードは例えばスイッチ操作によって手動で選択するようになっており、モード検出器３４によってクレーン作業とライブマスト作業のいずれが選択されているかを検出する。

図６は、コントローラ３０に搭載されたプログラムで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このプログラムは、例えばメインキースイッチのオンによってスタートする。ステップＳ１では、モード検出器３４からの信号により作業モードを判定する。クレーン作業と判定されると、ステップＳ１１では、荷重検出器３３からの信号に基づき、ブーム先端部に作用する吊り荷重Ｗａを演算する。ステップＳ１２では、ブーム角検出器３１からの信号とブーム長さとに基づき作業半径Ｒａ、つまり旋回中心からブーム先端部までの水平方向長さを演算する。ステップＳ１３では、予め記憶されたクレーン作業用の定格荷重曲線から作業半径Ｒａに対応する吊り荷重（限界荷重Ｗａ０）を読み込む。

ステップＳ１４では、ステップＳ１１で演算した吊り荷重Ｗａ（実測値）と限界荷重Ｗａ０（制限値）との大小により過負荷状態か否かを判定する。吊り荷重Ｗａが限界荷重Ｗａ０を超えていると、過負荷状態と判定され、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、電磁弁４５，４６，４８に停止信号を出力してパイロット圧の作用を禁止し、ブーム３に作用する負荷が大きくなるようなドラム７，９の駆動を停止する。ステップＳ１６では、警報装置４９に警報発生信号を出力して、警報装置４９からクレーン作業に対応した警報を発生させ、運転室内の作業員に過負荷状態である旨を報知する。一方、ステップＳ１４で、吊り荷重Ｗａが限界荷重Ｗａ０以下であれば、過負荷状態でないと判定される。この場合は、電磁弁４５〜４８に停止信号を出力せず、油圧切換弁４１，４２へのパイロット圧の作用を許可する。以上のクレーン作業時における処理は主にクレーン負荷制限部３０Ａで実行される。

ステップＳ１でライブマスト作業と判定されると、ステップＳ２１で荷重検出器３３からの信号に基づき、ライブマスト先端部に作用する吊り荷重Ｗｂを演算する。ステップＳ２２では、マスト角検出器３１からの信号とライブマスト長さとに基づき作業半径Ｒｂ、つまり旋回中心からライブマスト先端部までの水平方向長さを演算する。ステップＳ２３では、予め記憶されたライブマスト作業用の定格荷重曲線から作業半径Ｒｂに対応する吊り荷重（限界荷重Ｗｂ０）を読み込む。

ステップＳ２４では、ステップＳ２１で演算した吊り荷重Ｗｂ（実測値）と限界荷重Ｗｂ０（制限値）との大小により過負荷状態か否かを判定する。吊り荷重Ｗｂが限界荷重Ｗｂ０を超えていると、過負荷状態と判定され、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、電磁弁４８に停止信号を出力してパイロット圧の作用を禁止し、ライブマスト４に作用する負荷が大きくなるようなドラム９の駆動を停止する。ステップＳ２６では、警報装置４９に警報発生信号を出力して、警報装置４９からライブマスト作業に対応した警報を発生させ、運転室内の作業員に過負荷状態である旨を報知する。一方、ステップＳ２４で、吊り荷重Ｗｂが限界荷重Ｗｂ０以下であれば、過負荷状態でないと判定される。この場合は、電磁弁４７，４８に停止信号を出力せず、油圧切換弁４１へのパイロットの作用を許可する。以上のライブマスト作業時における処理は主にライブマスト負荷制限部３０Ｂで実行される。

以上の実施の形態の動作をまとめると次のようになる。図１のクレーン作業を行う場合は、作業員はスイッチ操作によりクレーン作業モードを選択する。クレーン作業モードが選択されると、コントローラ３０は、実測の作業半径Ｒａに対応した限界荷重Ｗａ０をクレーン作業用の定格荷重曲線から読み出し、この限界荷重Ｗａ０と実測の吊り荷重Ｗａとの大小を比較する。吊り荷重Ｗａが限界荷重Ｗａ０を超えると、電磁弁４５，４６，４８を切り換え、ドラム７，９の駆動を停止するとともに、警報装置４９から警報を発生する。これによりクレーン作業時にブーム３に過負荷が作用することを防止でき、クレーン作業を安定して行うことができる。

ライブマスト作業を行う場合は、作業員はスイッチ操作によりライブマスト作業モードを選択する。そして、油圧シリンダ２０（図２）を最大伸張してライブマスト４を前方に倒し、図３に示すようにフック１７に吊り荷１８を吊り下げた状態で、操作レバー４２ａの操作によりライブマスト４を起伏し、吊り荷１８を昇降する。ライブマスト作業が選択されると、コントローラ３０は、実測の作業半径Ｒｂに対応した限界荷重Ｗｂ０をライブマスト作業用の定格荷重曲線から読み出し、この限界荷重Ｗｂ０と実測の吊り荷重Ｗｂとの大小を比較する。吊り荷重Ｗｂが限界荷重Ｗｂ０を超えると、電磁弁４８を切り換え、ドラム９の駆動を停止するとともに、警報装置４９から警報を発生する。これによりライブマスト作業時にライブマスト４に過負荷が作用することを防止でき、ライブマスト作業を安定して行うことができる。ライブマスト作業時には、吊り荷１８として例えばカウンタウエイト６を吊り上げることができる。これによりカウンタウエイト６の自力着脱が可能になり、補助クレーンを別途準備することなく分解組立作業を容易に行うことができる。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することできる。
（１）ライブマスト作業時に、ライブマスト先端部に作用する吊り荷重Ｗｂが限界荷重Ｗｂ０を超えないようにライブマスト４の起伏動作を動作を制限するようにしたので、ライブマスト作業時の負荷を制限し、安定した姿勢で作業を行うことができる。
（２）クレーン作業用の定格荷重曲線とライブマスト作業用の定格荷重曲線をそれぞれ設定し、作業モードの切換に応じて定格荷重曲線を選択し、この定格荷重曲線に基づいてクレーン作業時およびライブマスト作業時の負荷を制限するようにしたので、ブーム３に作用する負荷とライブマスト４に作用する負荷を適切に制限できる。
（３）荷重検出器３３からの信号に基づきクレーン作業時の吊り荷重Ｗａを実測するとともに、同一の荷重検出器３３からの信号に基づきライブマスト作業時の吊り荷重Ｗｂを実測するので、クレーン作業とライブマスト作業とで過負荷検出用のセンサを兼用できる。

なお、上記実施の形態では、作業モードをスイッチ操作によって手動で設定するようにしたが、ブーム３の着脱、ペンダントロープ１２の着脱等をセンサで検出し、その検出結果を用いて作業モードを自動で設定するようにしてもよく、作業検出手段としてのモード検出器３４の構成は上述したものに限らない。第１の作業としてのライブマスト作業時に、荷重検出器３３とマスト角検出器３２からの信号に基づき、ライブマスト４に作用する負荷を検出するようにしたが、第１の負荷検出手段はこれに限らない。第２の作業としてのクレーン作業時に、荷重検出器３３とブーム角検出器３１からの信号に基づき、ブーム３に作用する負荷を検出するようにしたが、第２の負荷検出手段はこれに限らない。ライブマスト先端部から吊り下げ具１６を介してフック１７を吊り下げたが、吊り下げ手段はいかなるものでもよく、例えばライブマスト４に沿って吊り下げ位置を変更可能としてもよい。

ライブマスト４に作用する負荷の制限値（第１の制限値）の基準となるライブマスト作業用の定格荷重曲線と、ブーム３に作用する負荷の制限値（第２の制限値）の基準となるクレーン作業用の定格荷重曲線とをコントローラ３０のＲＯＭに設定するようにしたが、設定手段はこれに限らない。クレーンの転倒防止のために制限値を設定したが、他の目的（例えば部品の破損防止のため）に制限値を設定してもよい。コントローラ３０からの制御信号による電磁弁４５〜４８の切換により、ブーム３に作用する負荷およびライブマスト４に作用する負荷を制限するようにしたが、負荷が制限値を超えないように少なくとも起伏ドラム９の動作を制限するのであれば、制限手段としての油圧回路の構成およびコントローラ３０における処理は図４，６に示したものに限らない。ブーム角検出手段としてのブーム角検出器３１，マスト角検出手段としてのマスト角検出器３２，および張力検出手段としての荷重検出器の構成はいかなるものでもよい。

以上では、マスト部材としてライブマスト４を有するクレーンに適用したが、他のマスト部材を有するクレーンにも同様に適用できる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のクレーンの安全装置に限定されない。

本発明の実施の形態に係る安全装置が適用されるクレーンの外観側面図。 クレーンの分解組立作業時におけるライブマストの姿勢変化を示す側面図。 ライブマスト作業状態を示す側面図。 本実施の形態に係る安全装置の構成を示す油圧回路図。 本実施の形態に係る安全装置の構成を示すブロック図。 図５のコントローラにおける処理の一例を示すフローチャート。

符号の説明

３ ブーム
４ ライブマスト
９ 起伏ドラム
１６ 吊り下げ具
１７ フック
３０ コントローラ
３１ ブーム角検出器
３２ マスト角検出器
３３ 荷重検出器
３４ モード検出器
４５〜４８ 電磁弁

Claims (3)

1. ブームよりも後方にてクレーン前後方向にメインフレームに回動可能に軸支され、ブーム起伏用ロープを支持するマスト部材と、
   前記ブーム起伏用ロープを巻き取りおよび繰り出して前記マスト部材を起伏する起伏ドラムと、
   前記マスト部材から吊り荷を吊り下げる吊り下げ手段と、
   前記吊り下げ手段により吊り下げられた吊り荷を前記起伏ドラムの駆動によって昇降する作業（以下、第１の作業）時に前記マスト部材に作用する負荷を検出する第１の負荷検出手段と、
   予め前記マスト部材に作用する負荷の制限値（以下、第１の制限値）を設定する設定手段と、
   前記第１の負荷検出手段により検出された負荷が前記第１の制限値を超えないように前記起伏ドラムの動作を制限する制限手段とを備えることを特徴とするクレーンの安全装置。
2. 請求項１に記載のクレーンの安全装置において、
   前記ブームの先端部から吊り下げられた吊り荷を昇降する作業（以下、第２の作業）時に前記ブームに作用する負荷を検出する第２の負荷検出手段と、
   作業モードを検出する作業検出手段とを備え、
   前記設定手段には、さらに予め前記ブームに作用する負荷の制限値（以下、第２の制限値）が設定され、
   前記制限手段は、前記作業検出手段により第１の作業が検出されると、前記第１の負荷検出手段により検出された負荷が前記第１の所定値を超えないように前記起伏ドラムの動作を制限し、前記作業検出手段により第２の作業が検出されると、前記第２の負荷検出手段により検出された負荷が前記第２の所定値を超えないように少なくとも前記起伏ドラムの動作を制限することを特徴とするクレーンの安全装置。
3. 請求項２に記載のクレーンの安全装置において、
   前記マスト部材の回動角を検出するマスト角検出手段と、
   前記ブームの回動角を検出するブーム角検出手段と、
   前記ブーム起伏用ロープに作用する張力を検出する張力検出手段とを有し、
   前記第１の負荷検出手段は、前記マスト角検出手段により検出されたマスト部材の回動角と前記張力検出手段により検出された張力とに基づき前記マスト部材に作用する負荷を検出し、前記第２の負荷検出手段は、前記ブーム角検出手段により検出されたブームの回動角と前記張力検出手段により検出された張力とに基づき前記ブームに作用する負荷を検出することを特徴とするクレーンの安全装置。

Images