JP2013529583A - ジブを有する作業用車両の負荷トルクを制限するための方法 - Google Patents

Abstract

ジブを有する作業用車両の負荷トルク、特に複数の構成部材からなる有利には油圧可動式ジブ又はテレスコープ式ジブを有する移動式クレーンの負荷トルクを制限するための方法であって、
少なくとも１つの多次元特性マップから検出された、圧力、角度、長さ、設定等のような作業用車両の動作パラメータから、負荷値を算出して、前記検出された動作パラメータに依存して算出される負荷制限値と比較し、
前記実際の負荷値が、前記負荷制限値を上回る場合には、警告を発する、及び／又は、前記作業用車両の動作を強制的に中断する、
方法において、
前記検出された動作パラメータに依存して、前記作業用車両の総位置エネルギに関する値を、前記作業用車両の前記設定を考慮して計算し、前記値から未知の負荷値を決定する、
ことを特徴とする方法。

Description

本発明は、ジブを有する作業用車両の負荷トルク、特に複数の構成部材からなる油圧可動式ジブを有する移動式クレーンの負荷トルクを制限するための、請求項１の上位概念に記載の方法に関する。

作業用車両の負荷トルクを制限するための方法は基本的に知られており、以下に、従来技術から公知の２つの異なる方法について説明する。

第１の方法は、図３から５に図示されている。（例えばジブを上昇及び下降させるため作業シリンダ内における）圧力、（ジブの）角度、（特にジブの）長さ等といった作業用車両の動作パラメータ、及び、（例えばテレスコープ式ジブのテレスコープエレメントの個数のような）作業用車両の別の設定が検出され、一方では多次元特性マップに供給され、他方では負荷制限値を有する荷重曲線に供給される。検出されたこれらの動作パラメータから、一方では、現在の負荷値が算出される。この現在の負荷値は、懸架されている実際の負荷に相当すべき値である（がしかし、現実では基本的に、実際には相応しない）。他方では、荷重曲線から負荷制限値が決定される。特性マップから取り出された実際の負荷値は、負荷制限値と比較される（場合によっては、所定の荷重余裕も考慮して）。特性マップからの実際の負荷値が、荷重曲線からの負荷制限値を上回る場合には、作業用車両の操作者に警告が発せられる、及び／又は、作業用車両の動作が強制的に中断される。なぜなら、公知のようにこのような場合には、作業用車両の安全性が危機的な状況（例えば転倒）にあるからである。図３には、冒頭に述べた方法を実施するための装置が概略的に示されており、図４には、１つの３次元の負荷特性マップが示されている（但し、このような負荷特性マップは複数存在してもよい）。この特性マップのメッシュは、作業用車両の使用開始前に測定によって見本として作成されたものであるので、図４において、検出された動作パラメータ（角度、圧力等）に基づいて、必ずしも常に正確な負荷値を取り出せるとは限らない。

したがって、図５から見て取れるように逐一の補正を実施する必要がある。しかしながら、このような逐一の補正を実施することは、時間、計算コスト、メモリを非常に多く使用し、したがって、必ずしも全ての動作パラメータが直接的に所望の負荷値をもたらすとは限らない。さらには、逐一の補正に基づいて荷重余裕を相応に寸法設定する必要があり、残念ながら実際には、警告の実施及び／又は作業用車両の強制中断をまだ必要としない程度の負荷である場合にも、警告の実施及び／又は作業用車両の強制中断が実施されることが非常に頻繁に発生してしまう。図４の負荷特性マップの個々のメッシュを非常に狭い範囲で捉えるということも考えられなくはないが、しかしながらこれにより、負荷特性マップの作成時に要求されるコストは過度に高くなってしまう。というのは、より数多くの試行列において、作業用車両の設定に依存して、ますます多くの異なる動作パラメータの組み合わせを設定し、負荷を算出する必要があるからである。このことは、クレーン製造者には技術経済的な理由から実施不可能である。

冒頭に記載した方法に代わる手段が、ＤＥ１００２３４１８Ａ１に記載されている。ここでの移動式クレーンの過負荷防止方法は、
・複数のクレーン構成部材に関する幾何学的データをメモリに格納する工程と、
・選択装置において、所望の装備状態を選択する工程と、
・制御コンピュータにおいて、選択したデータから物理的シミュレーションモデルを構築する工程と、
・クレーン側の力センサ及び位置センサから実際の測定データを入力する工程と、
・幾何学的データ、重心データ、及び、力を算出した後、カットオフ値を算出する工程と、
・カットオフ値に達した時に、クレーンを停止する工程と、
を備えていることを特徴としている。

ＤＥ１００２３４１８Ａ１から公知の当該過負荷防止方法によれば、確かに多数の装備状態が考えられる場合にも、それぞれ現在のカットオフ値を迅速かつ精確に算出することができる。これによって、負荷特性マップを作成するためのコスト、及び、後続する内挿時の計算及び記憶コストは確かに低減される。しかしながら欠点として、実際に懸架される負荷の精確な計算は未だに不可能であり、特に負荷特性マップの作成時には存在しなかったか、又は、既知ではなかったクレーン構成部材の許容公差又は変化も、依然として考慮されないままである。

したがって本発明の課題は、作業用車両の負荷トルクを制限するための方法を改善して、従来技術の欠点を回避すること、特に、荷重余裕を低減することができ、内挿の計算及び記憶のためのコストをさらに低減することである。

この課題は、請求項１の特徴部分によって解決される。

本発明によれば、検出された動作パラメータに依存して、作業用車両の総位置エネルギに関する値を、作業用車両の設定を考慮して計算し、前記値から未知の負荷値を決定する。この未知の負荷値を用いて、記憶されている負荷特性マップを、動作パラメータを考慮して適合させることができ、したがって、検出された動作パラメータに依存して、及び、特に作業用車両の具体的な設定に依存しても、格段に精確な負荷値を求めて、荷重曲線からの負荷制限値と比較することが可能となる。これによって荷重余裕を格段に低減し、作業用車両の動作点を格段に荷重限界に近づけることが可能になる。したがって本発明によれば、計算ユニットにおいて、作業用車両、特に移動式クレーンの総位置エネルギと、特に総位置エネルギの数学的導関数とを、運動自由度（ジブ角度）に従って算出する。算出されるエネルギには、有利には、作業用車両の構成部材の自重、当該構成部材の変形による弾性エネルギ、及び、持ち上げられる負荷が含まれる。構成部材の許容公差及び変化は、総位置エネルギの計算、及び、該総位置エネルギから導出される懸架された負荷の計算に自動的に考慮されるから、このことは特に有利である。反力乃至トルクは、割り当てられた油圧シリンダにおける圧力の測定によって、一般的に言えば、作業用車両の構成部材に影響を与えるアクチュエータの動作パラメータの測定によって、測定される。計算ユニットは、その結果として得られた方程式から、持ち上げられた未知の負荷を算出する。さらなる利点は、この計算が、負荷を算出する他にジブの変形を考慮した現在の水平負荷位置をも提供することにある。

本発明の発展形態においては、総位置エネルギの計算時に、作業用車両の特性量、乃至、作業用車両の構成部材の特性量が考慮される。作業用車両の総位置エネルギを計算するために、当該作業用車両の一連の特性量の把握が必要である。この特性量は、例えば作業用車両の構成部材の質量及び重心位置であり、例えばクレーン構成部材の幾何形状に関する寸法、重量、性質である。使用されている構成部材の製造公差、改良乃至拡張、又は他の変化（例えば材料特性）のせいで、これらの特性量は、事前には十分な精度で把握されていない。圧力、長さ、角度等のような動作パラメータを検出するために使用されているセンサ機器も、測定誤差を有する。上に挙げた全てのずれは、型式又は個体に依存している。したがって、作業用車両を最大限に利用し尽くし（積荷限界近くでの作業）、それと同時に安全な動作を保証するためには、特性量の較正が必要である。

したがって本発明の発展形態においては、特性量が実験によって算出される。これとは択一的又は付加的に、特性量を所定の変量乃至係数を用いて補正することができる。このために、作業用車両の典型的な状態における既知の負荷を用いて、一連の測定が実施される。特性量は、統計的推定手法の範囲内で、測定との最大限の一致が達成されるように算出される、乃至、所定の公称値が補正される。したがってこの方法は、公称値を事前に十分に把握していない場合（例えば既存の作業用車両の改良、いわゆるレトロフィットの場合）にも、公称値を比較的正確に把握している場合（例えば新品の作業用車両の場合）にも、微細調整のために使用することができる。必要となる測定コストは、事前把握の量及び質とは逆の関係になっている。

以下、実施例について説明する。

作業用車両の負荷トルクを制限するための本発明の方法を実施するための装置を示す図である。 作業用車両の負荷トルクを制限するための本発明の方法を実施するための装置を示す図である。 従来技術による方法を実施するための装置の概略図である。 ３次元の負荷特性マップを示す図である。 逐一の補正を示す図である。

図１及び２は、詳細に図示する限り、作業用車両の負荷トルクを制限するための本発明の方法を実施するための装置を示す。図３に図示した装置と同様に、例えば圧力、角度、長さ、設定等の動作パラメータが、負荷特性マップ並びに荷重曲線に供給される。負荷特性マップの中には、１つ又は複数の多次元特性マップが保存されている。この負荷特性マップにおいて、中に保存されている１つ又は複数の多次元特性マップが、図２に相応して、計算された作業用車両の総位置エネルギと、該層位置エネルギから決定された未知の負荷とを考慮して適合される。したがって、従来技術から公知の方法によって算出された負荷値に比べて、作業用車両に懸架されている実際の負荷の格段に精確な値を使用することができる。したがって、格段に精確なこの負荷値を、負荷制限値と比較することができるので、既存の荷重余裕を格段に最小化させることが可能となるか、又は、場合によっては荷重余裕を全く設けないようにすることも可能となる。実際に決定された負荷値と、同様にして決定された負荷制限値とを比較した結果、実際の負荷値が、検出された動作パラメータに依存している許容負荷制限値を上回る場合には、警告が発せられるか、又は、作業用車両が遮断される。

Claims (4)

1. ジブを有する作業用車両の負荷トルク、特に複数の構成部材からなる有利には油圧可動式ジブ又はテレスコープ式ジブを有する移動式クレーンの負荷トルクを制限するための方法であって、
   少なくとも１つの多次元特性マップから検出された、圧力、角度、長さ、設定等のような作業用車両の動作パラメータから、負荷値を算出して、前記検出された動作パラメータに依存して算出される負荷制限値と比較し、
   前記実際の負荷値が、前記負荷制限値を上回る場合には、警告を発する、及び／又は、前記作業用車両の動作を強制的に中断する、
   方法において、
   前記検出された動作パラメータに依存して、前記作業用車両の総位置エネルギに関する値を、前記作業用車両の前記設定を考慮して計算し、前記値から未知の負荷値を決定する、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記総位置エネルギを計算する際に、前記作業用車両の特性量、乃至、前記作業用車両の構成部材の特性量を考慮する、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記特性量を、実験によって算出する、
   ことを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記特性量を、所定の変量乃至係数を用いて補正する、
   ことを特徴とする請求項３記載の方法。

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