JP2012083217A - 張力評価装置及びその張力評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじりトルクと張力との関係に着目して、ねじりトルクから張力を精度良く評価することができる張力評価装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態は、張力が加えられている長尺体に所定の角度のねじりを与えるトルク負荷部と、前記トルク負荷部により与えられたねじりにより長尺体に生じた物理量の変化を検知するセンサ部と、を有するトルク検出部と、前記物理量の変化に基づいて長尺体のねじりトルクを換算するトルク換算プログラムと、前記換算されたねじりトルクに基づいて、前記長尺体に加わっている張力を換算する張力換算プログラムと、を有する演算部と、前記換算された張力を表示する表示部と、を具備する張力評価装置及びこの装置を用いた張力評価方法である。
【選択図】図７

Description

本発明は、積荷などの物体を固縛したり懸吊したりする長尺体の張力評価装置及びその張力評価方法に関する。

一般的に、適度な柔軟性と強い負荷能力とを有するワイヤロープのような長尺体は、物流現場で積荷などの物体を固縛したり懸吊したりするのみならず、エレベータ、ロープウェイ、ケーブルカー、吊り橋などで広く使用されている。このような長尺体において、物体を緩みなく適切に固縛したり確実に懸吊したりするために、実働中の、つまり固縛状態や懸吊状態の張力を知ることは非常に重要であり、さまざまな装置及び方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、ワイヤロープに含まれる多数の周波数の各成分波を抽出し、それぞれの成分波ごとに張力を算出し、その張力の平均値によりワイヤロープの張力の最確値とする張力測定方法が開示されている。

また、特許文献２には、測定具の１対のフックに所定の偶力が加わった際のワイヤロープの変位を、１対のフックの一方のフックを回転中心としたときの他方のフックの回転変位として読み取り、かくして読み取った変位から張力を求める測定部を有する張力測定装置が開示されている。

さらに、特許文献３には、ロープ受け軸に引っ掛けたロープをトルクレンチで撓ませて、この撓みに応じた変位から張力を表示する表示部を有するロープ張力測定装置が開示されている。

特開２００１−１５３７４０号公報 特開平１０−２６００９６号公報 特開平８−６２０６９号公報

上述の特許文献１に記載されるような、周波数スペクトルを調べる方法では、装置構成がかなり複雑になってしまい、物流現場等でオペレータ（例えば、トラックの運転手）が簡便に使用するには不向きである。また、実際の使用状態ではさまざまな外乱が混入することにより、周波数スペクトルから実用的な精度で張力を求めることは非常に難しい。また、上述の特許文献２に記載されるような、偶力を利用する装置では、偶力を加えない状態での張力を求めることができない。

上述のような長尺体、例えば、ワイヤロープは、剛性の高いステンレスや鋼の比較的細い素線を複雑に縒り合せることで柔軟性を得ているため、その材料力学的取り扱いは、単芯のものと比べて暖昧である。例えば、最も基本的なばね定数でさえ、ほとんどのテキストでは線形として取り扱っているが、実際には非線形である。つまり、ワイヤロープのような長尺体の非線形挙動を精度良く表すことができる理論的モデルがないため、長尺体を線形弾性体として取り扱っているのが現状である。上述の特許文献３に記載の装置においても、ロープの非線形挙動を全く考慮していないため、ロープの伸びひずみから張力を精度良く求めることは難しい。

つまり、上述の３つのいずれの方法も一長一短があり、長尺体の張力を評価するための簡便で実用的な装置及び方法は未だ知られていない。

そこで、本発明は、長尺体のねじりトルクと張力との関係に着目して、ねじりトルクから張力を精度良く評価することができる簡便かつ実用的な張力評価装置及びその張力評価方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、張力が加えられている長尺体に所定の角度のねじりを与えるトルク負荷部と、前記トルク負荷部により与えられたねじりにより前記長尺体に生じた物理量の変化を検知するセンサ部と、を有するトルク検出部と、前記物理量の変化に基づいて、前記長尺体に加わっている前記長尺体のねじりトルクを換算するトルク換算プログラムと、前記換算されたねじりトルクに基づいて張力を換算する張力換算プログラムと、を有する演算部と、前記換算された張力を表示する表示部と、を具備する張力評価装置である。

本発明によれば、長尺体のねじりトルクと張力との関係に基づいて、ねじりトルクから張力を精度良く評価することができる簡便かつ実用的な張力評価装置及びその張力評価方法を提供することができる。

図１は、ワイヤロープが取り付けられたトルク検出部を概略的に示す斜視図である。 図２は、ワイヤロープにφ＝９０°のねじりを与えた状態のトルク検出部を概略的に示す斜視図である。 図３は、ワイヤロープのストランドの縒り線構造（Ｚ縒り）を示す概略図である。 図４は、ワイヤロープの張力とトルク検出部により測定されたねじりトルクとの関係を示す図である。 図５は、物体を固縛している長尺体に張力評価装置を装着した状態を示す概略図である。 図６は、本発明の張力評価装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図７は、第１の実施形態における張力評価方法を示すフローチャートである。 図８は、第１の実施形態の変形例における張力評価方法を示すフローチャートである。 図９は、物体を懸吊している長尺体に張力評価装置を装着した状態を示す概略図である。 図１０は、第２の実施形態における張力測定方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態における張力評価装置及びその張力評価方法について、図１乃至図７を参照して説明する。
なお、以下の説明において、長尺体とは、ねじれ変形可能で、かつねじれ変形状態から戻り復元可能な弾性変形長尺体をいい、例えば、金属、樹脂、繊維などでできた板状長尺体、棒状長尺体、縒り線長尺体、具体的には、ワイヤロープ、ラッシングベルトなどを含む。

〔張力とねじりトルクとの関係の理論的導出〕
はじめに、長尺体（図３に示すように、素線を縒り合わせた構造のワイヤロープとする）の張力ＴとねじりトルクＲとの関係を理論計算により導出する。

図１に示すように座標系を取り、長さ２Ｈのワイヤロープの素線がｚ軸方向に延びているとする。座標系の原点は、トルク負荷用ア−ム１６がワイヤＷを挟持固定している固定具１７の中心とする。以下では、ｘ、ｙ、ｚ軸方向の単位ベクトルをそれぞれベクトルｉ、ベクトルｊ、ベクトルｋとし、ワイヤロープがｚ軸回りに角度φだけねじられた場合（図２参照）のワイヤロープの素線の長さの変化を考える。ここで、トルク負荷部１０の内部にある長さ２ＨのワイヤＷは、固定具１７に対して上下対称であるので、計算では簡単のため、長さＨのワイヤに作用する力の釣合についてのみ考え、トルク負荷部１０の内部にある長さ２Ｈのワイヤをねじることに必要なトルクは、長さＨのワイヤをねじることに必要なトルクを２倍することで求めることにする。ここで、パラメータθが長さＨの間に２ｎπだけ変化しているとする。

ｚ軸方向に張られた長さＨのワイヤロープの素線を、パラメータθを用いて螺旋でモデル化すると、

と表すことができる。ここでｒは素線の中心線の、ワイヤＷの中心軸からのｘｙ面内の距離である。（式１）より、長さＨにおける素線長Ｓは、

である。（式１）のｚ軸成分よりＨ＝２ｎπｂであることに注意して、（式２）よりｂを消去すると、

となる。（式３）は、底辺の長さ２ｎπｒ、高さＨの直角三角形の斜辺の長さが素線長Ｓであることを表している。

次に、素線がｚ軸回りに角度φだけねじられた後の素線長をＳ’とする。ｚ軸方向の長さＨは変化しないと仮定すると、（式３）より、

となる。（式３）、（式４）より素線の伸びδは、

となる。ここで、底辺の長さ２ｎπｒ、高さＨ、斜辺の長さＳの直角三角形の底辺と斜辺とのなす角度をξとすると、

であるから、ねじりに伴う素線の伸びδは、近似的に、

と表すことができる。素線の断面積をＡ_ｉ、ヤング率をＥとすると、素線をδだけ伸ばすのに必要な張力Ｑ_ｉは、（式７）より、

となる。

次に、素線に作用する張力Ｑ_ｉのｚ軸方向成分Ｑ_ｉｚを求める。螺旋の単位接線ベクトルｔは、（式１）より、

である。ここで、ｂ= Ｈ／（２ｎπ）であるから、

となることに注意すると、（式８）〜（式１０）より、

となる。ワイヤロープを構成する全ての素線のＱ_ｉｚの合計がワイヤ張力Ｔとなる。

次に、素線に作用する張力Ｑ_ｉによるトルクＲ_Hiは、

のｚ軸回り成分である。（式１３）に（式１）、（式８）〜（式１０）を代入すると、

となる。長さＨのワイヤは、固定具１７の上下対称にあるため、長さ２Ｈのワイヤをねじることに必要なトルクＲは、全ての素線についての（式１４）の和を２倍することで求めることができる。

と表すことができる。さらに、（式１２）、（式１５）よりねじり角φを消去すると、

となる。

以上により、ワイヤロープのねじりに必要なトルクＲは張力Ｔに比例し、ねじられるワイヤロープの長さに反比例することが分かる。

〔張力とねじりトルクとの関係の検証〕
次に、上述の理論的導出の検証について説明する。

（トルク検出部の構成）
図１並びに図２は、本実施形態におけるトルク検出部１００を概略的に示す斜視図である。図１は、トルク検出部１００に取り付けられた長尺体（ここでは、ワイヤロープＷとする）がねじられる前の状態を示しており、図２は、ねじられた状態を示している。
トルク検出部１００は、大別すると、トルク負荷部１０と、センサ部２０と、検出信号処理部３０と、を有している。

トルク負荷部１０は、ｚ軸方向に高さ２Ｈの間隔を空けてｙ軸方向に延びた１対の平行な横支持体１２ａ、１２ｂと、ｙ軸方向に幅２ａの間隔を空けてｚ軸方向に延びた１対の平行な縦支持体１３ａ、１３ｂと、により形成された矩形枠体１１を有している。横支持体１２ａ、１２ｂ及び縦支持体１３ａ、１３ｂは、金属製の、又は非金属製、例えば、樹脂製の剛体である。

横支持体１２ａ、１２ｂのｙｚ面の一方の側の中央部には、それぞれ、固定具１４ａ、１４ｂがボルトナット１５で取り付けられている。横支持体１２ａ、１２ｂと固定具１４ａ、１４ｂとの取付け面の中央部には、それぞれ、半円筒状の溝（半円溝）が形成されており、横支持体１２ａ、１２ｂに固定具１４ａ、１４ｂを取り付けた状態では、これら半円溝が向かい合って円筒状の貫通孔をなし、この貫通孔内にｚ軸方向に延びたワイヤロープＷが挟持固定される。この構成において、縦支持体１３ａ、１３ｂの中心線とワイヤロープＷの中心線との距離は、幅２ａの半分のａである。なお、固定具には、クイックジョイント式固定手段、例えば、手錠式、磁石式、フック式、蟹爪式、自重締付け式、円錐台チャック式などの既知の固定手段を採用することができる。

また、トルク負荷部１０は、固定具１４ａ、１４ｂで固定されたワイヤロープＷを矩形枠体１１内で挟むトルク負荷用アーム（ねじり付与アーム）１６を有している。このトルク負荷用アーム１６は、中央部に、互いに半円溝が形成された１対の固定具１７を有しており、これら固定具１７の半円溝にｚ軸方向に延びたワイヤロープＷを挿嵌して両側から挟持し、ボルトナット１８により固定される。

トルク負荷用アーム１６は、１対の固定具１７間からｘ軸方向に延びたアーム１９を有している。アーム１９は、ワイヤロープＷを中心としてトルク負荷用アーム１６全体を回動させてねじったとき、少なくとも先端部が縦支持体１３ａに当接する長さａを有している。このアーム１９のワイヤロープＷに固定されていない側の端部（先端部）は、ワイヤロープＷにねじりを与える際の負荷作用端となっている。

なお、図２では、トルク負荷用アーム１６を時計回りに回動させて縦支持体１３ａに当接させた状態を示しているが、これとは反対に、トルク負荷用アーム１６を反時計回りに回動させて縦支持体１３ｂに当接させても同様にトルクの検出が可能である。

センサ部２０は、例えば、伸びひずみによる抵抗の変化を電圧の変化に変換して測定するひずみゲージであり、トルク負荷用アーム１６のアーム１９に貼り付けられている。また、センサ部２０には、検出したセンサ信号を処理するための検出信号処理部３０が接続されている。

以上のように構成されたトルク検出部１００を用いて、ワイヤロープＷのねじり角の保持に必要なトルクＲと張力Ｔとの関係を検証した。

（検証の概要）
検証に用いたワイヤロープの直径は３ｍｍ、全長は５１０ｍｍ、Ｈ＝１００ｍｍである。また、縦支持体１３ａ、１３ｂの中心線とワイヤロープＷの中心線との距離ａを５０ｍｍに設定した。矩形枠体１１を構成している横支持体１２ａ、１２ｂは、高さ１５ｍｍ、幅１２ｍｍの角鋼であり、また、縦支持体１３ａ、１３ｂは、直径５ｍｍの丸棒とした。

まず、ワイヤロープの長さ２Ｈの中央部にトルク負荷用アーム１６を配置し、この位置で固定具１７及びボルトナット１８によりトルク負荷用アーム１６をワイヤロープＷに固定する。そして、ワイヤロープＷに対して所定の張力を与えた状態で矩形枠体１１を取り付ける。本検証では、引張試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ５８６５）により、ワイヤロープＷに既知の張力を与える。さらに、トルク負荷用アーム１６のアーム１９の先端部に負荷をかけることによりトルク負荷用アーム１６全体及びワイヤロープＷを所定のねじり角度φだけ回動させて、この回動によりトルク負荷用アーム１６に作用する曲げひずみを、アーム１９に貼り付けられたひずみゲージ２０で測定する。

ここでの検証では、ワイヤロープＷに初期張力としてＴ０＝１００Ｎを加えた状態で、トルク負荷用アーム１６を所定のワイヤねじり角度φだけ回動させたときのひずみゲージ２０の出力を測定した。以降、ワイヤロープの張力Ｔ＝２ｋＮまでの範囲で張力を増加させ、上で述べた動作と同様にしてトルク負荷用アーム１６全体及びワイヤロープＷをねじり回動させて、ひずみゲージ２０の出力を複数回、測定した。このようにして、ワイヤロープの既知の張力をＴ＝１００ＮからＴ＝２ｋＮまで増加させることに伴い変化するひずみとトルク負荷用アーム１６の長さａとからねじりトルクＲを得る。なお、ここでの実証では、ワイヤロープＷに加える張力を変えるたびに、固定具１４ａ、１４ｂのいずれか一方のボルトナット１５を固定し直し、変化した張力を反映させてひずみを測定し、既知の張力におけるねじりトルクＲを求めた。

ここで、ワイヤロープＷの縒り方は、図３の拡大図に示すように、Ｚ縒りである。トルク負荷用アーム１６のねじり角度φにはワイヤロープＷの縒り方向（Ｚ縒り、Ｓ縒りなど）がトルクに影響する可能性があるが、ここでは、見かけ上、ワイヤロープＷの素線の縒り方向と同じ方向にねじり角度φ＝９０°を与えた場合と、逆向きにねじり角度φ＝９０°、つまりφ＝−９０°を与えた場合との２通りにおいてひずみゲージ２０の出力を測定し、ねじりトルクＲを求めた。

図４は、横軸にワイヤ張力Ｔを、縦軸に上で述べたようにして求められたねじりトルクＲをプロットしたグラフを示している。図４から、張力Ｔの増加に伴いねじりトルクＲはほぼ線形に増加することが分かる。つまり、ねじりトルクＲと張力Ｔとの比例関係が実証されている。

また、ここでは、矩形枠体１１内におけるワイヤロープの長さ２Ｈの中央付近にトルク負荷用アーム１６を取り付けて測定を行ったが、異なった位置に取り付けたとしても、ねじり方向と、ねじり角度φが同じであれば、ねじりトルクＲと張力Ｔとの間には比例関係のあることは分かっており、トルク負荷用アーム１６の取付け位置は限定されるものではない。さらに、ここでは、測定の際に、図１に示す矩形枠体１１の縦支持体１３ａ、１３ｂに当接するように、ワイヤロープＷをねじり角度φ＝±９０°だけねじって測定を行ったが、他のねじり角度φにおいても勾配が変化するのみで同様にねじれトルクＲと張力Ｔとの比例関係を得ることができることが分かっている。

以上の理論的導出及び検証により、張力ＴはねじりトルクＲから評価することができる。これに基づいて、以下では、ロバスト設計による第１の実施形態の張力評価装置及びその張力評価方法について詳しく説明する。

〔張力評価装置及びその張力評価方法〕
図５は、第１の実施形態における張力評価装置１の一使用形態を示す図である。
例えば、物流現場において、積荷を運搬する際に、車両などの荷台に設けられたフックに繋がれたチェーン及びウインチにワイヤロープなどの堅牢な長尺体の一端を引っ掛けることにより、荷台に載置された積荷などの物体にロープ掛けをして、他端を他のフックに連結する。そして、ワイヤロープをウインチで巻き上げることでワイヤロープに張力が働いて、物体を荷台に安全かつ確実に固縛する。このような固縛が完了した後のワイヤロープに本発明の張力評価装置１を直接取り付けて、現在のワイヤロープに掛かっている張力を評価することができる。張力評価装置１は、固縛状態のワイヤロープに後付けすることが好ましいが、ワイヤロープを固縛する際に、ボルトナット１５を再固定し直すのであれば、事前に取り付けてもよい。

図６は、図５に示す張力評価装置１の構成を概略的に示すブロック図である。
張力評価装置１は、大別すると、トルク検出部１００と、演算部１１０と、表示部１２０と、判断部１３０と、報知部１４０と、を有している。また、これら構成部以外にも、ユーザが操作する操作部など、装置に必要な構成部を有している。

トルク検出部１００は、上述したトルク検出部１００と同様に、トルク負荷部１０と、センサ部２０と、検出信号処理部３０と、を有している。トルク負荷部１０は、張力が測定される長尺体（ワイヤロープ、ラッシングベルトなど）Ｗに取り付けられ、この長尺体Ｗにねじりトルクを与える。センサ部２０は、上述したトルク検出部１００と同様に、ひずみゲージを用いているが、これに限定されるものではなく、被検出対象に応じて、ロードセル、圧力センサ、磁気センサ、応力発光センサ、変位センサ及び光ファイバセンサなどから適宜選択して用いることが可能である。検出信号処理部３０は、センサ部２０から出力されたセンサ信号に対して増幅やノイズ除去等の信号処理を行い、演算部１１０へと出力する。

演算部１１０は、ＣＰＵ１１１と、メモリ１１２と、演算プログラム１１３と、を有している。メモリ１１２には、長尺体の径やねじり角度などの情報が予め記憶されており、ユーザは必要に応じてこれら情報を読み出す。また、演算プログラム１１３は、（式１）〜（式１６）で説明したような概念に基づいてねじりトルクＲを算出するトルク換算プログラム、前記算出されたねじりトルクＲに基づいて長尺体への実負荷張力Ｔを評価する張力換算プログラム、前記評価された張力Ｔに基づいて重心座標位置を算出する重心位置換算プログラムなどを備えている。

表示部１２０は、演算部１１０で算出されたねじりトルクＲ、張力Ｔなどの出力結果を表示するモニタを有している。演算部１１０と表示部１２０とは、有線又は無線で通信可能に接続されている。図６では、表示部１２０は張力評価装置１に一体的に組み込まれているが、別体であってもよい。

判断部１３０は、演算部１１０により算出された張力Ｔの値に応じて切り替わるように動作するトリガ回路１３１と、発信器１３２と、を有している。

報知部１４０は、ユーザが聞き取ることができるアラームなどの報知機能を有している。報知機能としては、ブザー、サイレン、音声による警告などの聴覚的な報知、バイブレーションによる警告などの触覚的な報知、又は警告ランプ、メッセージ表示などの視覚的な報知、もしくはこれらの組み合わせを採用することができる。

次に、図７に示すメインフローチャートを参照して、第１の実施形態の張力評価方法について説明する。
まず、荷台上に載置された積荷などの物体を固縛している状態の長尺体にトルク検出部１００を取り付けて、トルク負荷部１０のトルク負荷用アーム１６に負荷をかけることにより、トルク負荷用アーム１６全体及び長尺体に所定のねじり角度φを与える（ステップＳ１）。そして、このねじりにより長尺体に生じた物理量の変化をセンサ部２０で検出する（ステップＳ２）。本実施形態では、センサ部２０としてひずみゲージを用い、検出される物理量はひずみゲージ電圧である。さらに、検出したこの物理量を検出信号処理部３０により信号処理し、演算部１１０へと出力する（ステップＳ３）。
ここまでが、トルク検出部１００により実行される動作である。

次に、演算部１１０の演算プログラム１１３（トルク換算プログラム）により、前記出力に基づいてトルク換算がなされ、ねじりトルクＲが算出される（ステップＳ４）。さらに、演算プログラム１１３（張力換算プログラム）により、算出されたねじりトルクＲに基づいて張力換算がなされ、張力Ｔが評価される（ステップＳ５）。かくして、評価された張力Ｔが表示部１２０に表示されて（ステップＳ６）、終了する。

ロードセルなどを用いた試験用の張力測定装置及び方法は、当業者に周知である。しかし、これまで知られていた測定装置及び方法は、張力を一時的に測定する試験用に過ぎない。長尺体、特に、複数の素線を縒り合わせてできたワイヤロープにおいて、張力とねじりトルクとの関係は全く立証されていなかったため、ねじりトルクから張力を評価する実用的な装置及び方法は全く知られていない。

これに対して、本発明の張力評価装置及び方法は、一時的な試験用ではなく、ねじりトルクと張力とがほぼ線形に増加することを理論的にも実際の装置を用いても実証した、ロバスト設計による実用的な装置及び方法である。従って、本発明の張力評価装置及び方法は、例えば、物流現場において、搬送車の運転手がこの荷台に載せて輸送する積荷に長尺体をかける際に、長尺体の緩みに起因する積荷の転倒や移動を防ぐために、安全かつ適切な張力で積荷を固縛するための張力監視装置として活用することができる。また、比較的簡単な構成であるため、運転手などのオペレータが簡便に使用することができる。

また、本発明の張力評価装置は、固縛後の長尺体であっても、長尺体にねじりを与えたときにセンサ部で検知される物理量の変化に基づいてねじりトルクを算出し、長尺体の張力を評価することが可能である。従って、長距離を長時間掛けて輸送する場合には、輸送中に振動などが加わり弛みが長尺体の張力に発生した場合であっても、定期的に固縛状態を確認するために装置を再度取り付けて張力評価することで、より安全かつ安心な輸送を実現することができる。

［変形例］
次に、第１の実施形態の変形例について、図８を参照して説明する。
図８は、変形例を示すフローチャートである。ここで、ステップＳ１〜Ｓ５は、図７に示す第１の実施形態のステップＳ１〜Ｓ５と同様であるので、説明は省略する。以下では、ステップＳ１１以降を説明する。

前述したステップＳ５における張力換算プログラムによる張力換算の後、判断部１３０が、算出された張力Ｔが所定の管理値よりも小さいかどうかを判断する（ステップＳ１１）。この管理値は、例えば、適正な張力の上限値付近に設定している。張力Ｔがこれよりも小さい場合は（ＹＥＳ）、表示部１２０にこの張力を表示し（ステップＳ１２）、終了する。大きい場合は（ＮＯ）、報知部１４０によりオペレータにアラームなどで報知する（ステップＳ１３）。さらに、表示部１２０に、張力Ｔを再設定するための固縛修正指示を表示する。この表示に基づいて、オペレータはワイヤロープに対して、再度の固縛修正作業を行う（ステップＳ１４）。その後、ステップＳ１に戻り、張力が適正な値になるまで、これらステップを繰り返す。
なお、ここでは、ステップＳ１１において、判断部１３０は張力Ｔが所定の管理値よりも小さいかどうかを判断しているが、張力Ｔが所定の管理範囲内にあるかどうかを判断してもよい。

本変形例によれば、オペレータは、報知により張力が適切でないことを知ることができ、さらに、修正指示に基づいて固縛状態を修正することができるため、常に最適な固縛状態を維持することができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、物体を固縛した状態の長尺体の張力を評価したが、第２の実施形態では、物体を懸吊した状態の長尺体の張力を評価する。第２の実施形態においても、張力評価装置１の基本構成は図６に示す第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

図９は、第２の実施形態における張力評価装置１の一使用形態を示す図である。
本実施形態では、例えば、物流現場において、吊り具が取り付けられ積荷などの物体を懸吊している長尺体に張力評価装置１を取り付けて張力を評価し、さらに、評価された張力に基づいて長尺体の重心位置を計算し、懸吊位置を修正する。

図１０は、第２の実施形態を示すフローチャートである。ここで、ステップＳ１〜Ｓ５は、図７に示す第１の実施形態のステップＳ１〜Ｓ５と同様であるので、説明は省略する。以下では、ステップＳ２１以降を説明する。

前述したステップＳ５における張力換算プログラムによる張力換算の後、重心位置換算プログラムにより重心座標計算がなされる（ステップＳ２１）。そして、判断部１３０が、算出された重心座標が所定の重心座標範囲内にあるかどうかを判断する（ステップＳ２２）。図９に示すように、物体が４本の長尺体ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤにより懸吊されており、各長尺体に張力評価装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄが取り付けられているとすれば、物体がこれら長尺体から受ける張力ベクトルＦは、

である。ここで、ベクトルＦ_Ａ、ベクトルＦ_Ｂ、ベクトルＦ_Ｃ、ベクトルＦ_Ｄは、それぞれ、長尺体ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤが物体を引っ張っている張力ベクトルである。このベクトルＦの向きが、質量ｍ_１の物体の位置ベクトルＲ_１と質量ｍ_２の吊り具の位置ベクトルＲ_２との重心の位置ベクトルＲである

の向きと一致することが好ましい。前記所定の重心座標範囲は、安全かつ確実に物体を懸吊できるように、重心位置近傍の所定の範囲に設定している。

ステップＳ２２において、重心座標が所定の範囲内にあれば（ＹＥＳ）、表示部１２０に張力及び重心座標を表示し（ステップＳ２３）、終了する。所定の範囲内になければ（ＮＯ）、報知部１４０によりオペレータにアラームなどで報知する（ステップＳ２４）。さらに、表示部１２０に、吊りセンター位置（懸吊位置）を再設定するための修正指示を表示する。この表示に基づいて、オペレータは、例えば、図９に示すように所定の距離Ｄだけ吊り具の位置を移動させて、吊りセンター位置修正作業を行う（ステップＳ２５）。その後、ステップＳ１に戻り、張力及び重心座標が適正な値及び位置になるまで、これらステップを繰り返す。

本実施形態によれば、オペレータは、懸吊状態における最適な張力及び重心座標位置を常に維持することができる。さらに、複数本の長尺体により物体を懸吊する際に、バランスの取れた懸吊状態を実現することができ、より安全かつ確実に物体を運搬することができる。

例えば、本発明の張力評価装置及び方法は、物流現場のみならず、以下のような事例に適用することができる。
（１）水平方向に張力が働く場合
車両等の牽引用のワイヤ、ロープ、ベルト。
ウインチ・滑車などを使用したコロ引き、スライドなどの牽引作業用のワイヤ、オーライ用のワイヤ、ロープ。
落石・雪崩などの防護柵用のワイヤ。
（２）傾斜方向に張力が働く場合
固縛用のワイヤ、ベルト、ロープ。
転倒防止用のトラワイヤ、ロープ。
地滑り検知用のワイヤ。
航空機の旋回・上昇下降フラップ用のワイヤ。
（３）鉛直方向に張力が働く場合
吊り作業用のワイヤ、ベルト、ロープ。
吊り橋などの橋梁用のワイヤ。
送電線・ケーブル用の吊りワイヤ。
エレベータ昇降用のワイヤ。

以上、本発明の各実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、さまざまな改良及び変更が可能である。

１…張力評価装置、１０…トルク負荷部、１１…矩形枠体、１２ａ、１２ｂ…横支持体、１３ａ、１３ｂ…縦支持体、１４ａ、１４ｂ…固定具、１５…ボルトナット、１６…トルク負荷用アーム、１７…固定具、１８…ボルトナット、１９…アーム、２０…センサ部、３０…検出信号処理部、１００…トルク検出部、１１０…演算部、１１１…ＣＰＵ、１１２…メモリ、１１３…演算プログラム、１２０…表示部、１３０…判断部、１３１…トリガ回路、１３２…発信器、１４０…報知部。

Claims (8)

1. 張力が加えられている長尺体に所定の角度のねじりを与えるトルク負荷部と、前記トルク負荷部により与えられたねじりにより前記長尺体に生じた物理量の変化を検知するセンサ部と、を有するトルク検出部と、
   前記物理量の変化に基づいて前記長尺体のねじりトルクを換算するトルク換算プログラムと、前記換算されたねじりトルクに基づいて、前記長尺体に加わっている張力を換算する張力換算プログラムと、を有する演算部と、
   前記換算された張力を表示する表示部と、
   を具備することを特徴とする張力評価装置。
2. 前記換算された張力が所定の範囲内にあるかどうかを判断する判断部と、
   前記判断部により張力が所定の範囲外にあると判断されたとき、報知する報知部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１の張力評価装置。
3. 前記長尺体は、複数の素線の縒り合わせからなるワイヤロープであることを特徴とする請求項１又は２の張力評価装置。
4. トルク負荷部により張力が加えられている長尺体に所定の角度のねじりを与えることと、
   前記ねじりにより前記長尺体に生じた物理量の変化をセンサ部で検出することと、
   前記物理量の変化に基づいて前記長尺体のねじりトルクを演算部で換算することと、
   前記換算されたねじりトルクに基づいて、前記長尺体に加わっている張力を前記演算部で換算することと、
   前記換算された張力を表示部に表示することと、
   を特徴とする張力評価方法。
5. 前記長尺体は、加えられた張力により物体を固縛しており、
   前記換算された張力が所定の範囲内にあるかどうかを判断部で判断し、所定の範囲外にあるとき、報知部が報知することを特徴とする請求項４の張力評価方法。
6. 前記換算された張力が所定の範囲外にあるとき、前記長尺体に加わっている張力を再設定するための修正指示が前記表示部に表示されることを特徴とする請求項５の張力評価方法。
7. 前記長尺体は、加えられた張力により物体を懸吊しており、
   前記換算された張力に基づいて前記演算部で重心座標を計算することと、
   前記計算された重心座標が所定の範囲内にあるかどうかを判断部で判断し、所定の範囲外にあるとき、報知部が報知することと、
   を特徴とする請求項４の張力評価方法。
8. 前記計算された重心座標が所定の範囲外にあるとき、前記長尺体の懸吊位置を再設定するための修正指示が前記表示部に表示されることを特徴とする請求項７の張力評価方法。

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