JP2019199356A - ブーム又はジブの変形量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブーム又はジブの変形を直接監視することでクレーン作業時の安全性を一層高めることができるブーム又はジブの変形量検出装置を提案する。【解決手段】 ブーム５に対し、その基端部２２に設けられた第１基端測定点２３と、その先端部２４に設けられた第１先端測定点２５とを有し、両測定点間の距離を計測する第１計測手段２０と、前記ブーム５に対し、その基端部２２に設けられた第２基端測定点３３と、その先端部２４に設けられた第２先端測定点３５とを有し、両測定点間の距離を計測する第２計測手段３０と、前記第１計測手段２０及び前記第２計測手段３０とからの計測データに基づきブーム５の変形量を演算する変形量演算手段５２と、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、ブーム又はジブの変形量検出装置に関し、特にブーム又はジブの先端と基端とに設けた測定点間の距離変化を計測することによりブーム又はジブの変形量を検出する装置に関する。

ブーム又はジブの折損に至るような過大な負荷を避けるために、移動式クレーンには過負荷防止装置が装備されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、「クレーンの作業状態を検出する作業状態検出部、予め記憶された限界負荷を算出する限界負荷算出部、実際の負荷を検出する実際負荷検出部、実際負荷と限界負荷とを比較演算する比較演算部、及び実際負荷が限界負荷を越えないように規制する規制部、とからなるクレーンの過負荷防止装置」が記載されている。

図８は、特許文献１に記載されたクレーンの過負荷防止装置１００のブロック図である。過負荷防止装置１００では、起伏シリンダ出力検出手段１０１の検出信号とブーム起伏角検出手段１０２の検出信号が実際モーメント演算手段１０３に送られる。実際モーメント演算手段１０３は、クレーンが吊荷を吊ることで実際に受けているモーメントである実際モーメントを演算する。また、ブーム起伏角検出手段１０２の検出信号とブーム長さ検出手段１０４の検出信号が限界モーメント演算手段１０５に送られる。限界モーメント演算手段１０５は、クレーンの強度及び安定に対し所定の安全率を考慮して決定されている限界モーメントを演算する。

実際モーメント演算手段１０３が演算した実際モーメントと限界モーメント演算手段１０５が演算した限界モーメントが比較手段１０６に送られる。比較手段１０６は、実際モーメントと限界モーメントとを比較する。限界モーメントに対する実際モーメントが所定の割合に達した場合には、比較手段１０６はクレーン停止手段１０７と警報手段１０８に駆動信号を送る。駆動信号を受け取ったクレーン停止手段は、クレーンの作動を停止する。駆動信号を受け取った警報手段１０８は、音又は光による警報を発することでクレーン運転者にクレーンが停止することを警報する。

特許文献１に記載されているような過負荷防止装置１００を備えることによりクレーンへの過負荷を防止できるので、クレーン作業時における移動式クレーンのブーム又はジブの折損を防止することができる。

実公平５―２５４４号公報

ところで、近年の移動式クレーンは、高揚程の要請に応えるためのブーム・ジブの長尺化が進んできた。そして、ブーム・ジブを構成する鋼板が薄肉化されると共に、より高張力化した鋼板が採用され、より高い使用応力が設定されるようになってきた。その結果、クレーン作業時におけるブーム・ジブの弾性変形（タワミ）が従来よりも大きくなる傾向にある。

また、クレーン作業中のブーム・ジブには、吊荷による垂直荷重のみならず、風荷重や旋回・起伏等の動作に伴う動荷重などが作用する。さらに、通常のクレーン作業では想定されていない横引き作業が行われることもある。

そこで、本発明は、ブーム又はジブの変形を直接監視することでクレーン作業時の安全性を一層高めることができるブーム又はジブの変形量検出装置を提案する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の変形量検出装置は、ブーム又はジブに対し、その基端部に設けられた第１基端測定点と、その先端部に設けられた第１先端測定点とを有し、両測定点間の距離を計測する第１計測手段と、前記ブーム又はジブに対し、その基端部に設けられた第２基端測定点と、その先端部に設けられた第２先端測定点とを有し、両測定点間の距離を計測する第２計測手段と、前記第１計測手段及び前記第２計測手段とからの計測データに基づきブーム又はジブの変形量を演算する変形量演算手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の第１の変形量検出装置によれば、クレーン作業時のブーム・ジブの変形量を直接検出することができ、その検出結果に基づきブーム・ジブの破損に至るような過大な変形を防止することができる。

本発明の第２の変形量検出装置は、前記第１計測手段は、ブーム又はジブの断面の図心を含む起伏面内であって前記断面の図心よりも上側に配置され、前記第２計測手段は、ブーム又はジブの断面の図心を含む起伏面内であって前記断面の図心よりも下側に配置されることを特徴とする。

本発明の第２の変形量検出装置によれば、ブーム又はジブの断面の図心を含む起伏面内に計測手段が配置されるので、ブーム又はジブの横たわみの影響を受けることなく、ブーム又はジブの縦たわみを正確に直接検出することができる。

本発明の第３の変形量検出装置は、前記第１計測手段は、ブーム又はジブの縦たわみにおける中立面内であって前記断面の図心を含む起伏面よりも左側に配置され、前記第２計測手段は、ブーム又はジブの縦たわみにおける中立面内であって前記断面の図心を含む起伏面よりも右側に配置されることを特徴とする。

本発明の第３の変形量検出装置によれば、ブーム又はジブの縦たわみにおける中立面内に計測手段が配置されているので、ブーム又はジブの縦たわみの影響を受けることなく、ブーム又はジブの横たわみを正確に直接検出することができる。

本発明のブーム又はジブの変形量検出装置によれば、クレーン作業時のブーム・ジブの変形量を直接検出することができ、その検出結果に基づきブーム・ジブの破損に至るような過大な変形を防止することができるので、クレーン作業時の安全性を一層高めることが可能となる。

本発明に係るブーム又はジブの変形量検出装置が搭載される移動式クレーンの全体図である。 伸縮ブームの縦たわみを検出するための計測手段を示す図である。 図２のＡ―Ａ矢視図である。 ブームの変形量検出装置が組み込まれた安全装置のブロック図である。 変形量演算手段での演算内容を説明する模式図である。 伸縮ブームの横たわみを検出するための計測手段を示す図である。 図６のＢ―Ｂ矢視図である。 従来の過負荷防止装置のブロック図である。

図１は、本発明の実施をするための形態に係る、ブーム又はジブの変形量検出装置が搭載される移動式クレーンとしてのオールテレーンクレーン１の全体図である。オールテレーンクレーン１は、車両部２に設けられたアウトリガ３、３を接地したアウトリガ設置姿勢となっている。

車両部２に旋回自在に搭載されたクレーン部４は、オールテレーンクレーン１の後方を向いた作業姿勢となっている。クレーン部４の旋回台１０に対し起伏自在に搭載された伸縮ブーム５は、起伏シリンダ６によって起仰させられている。伸縮ブーム５は、先端側のブーム７、８が伸長したクレーン作業姿勢となっている。

旋回台１０に配置されたウインチ１１から繰り出されたワイヤロープ１２は、ブームヘッド１３とフックブロック１４との間に掛け回されている。フックブロック１４は吊荷１５を吊り下げた状態となっている。

図１に示した伸縮ブーム５は、吊荷１５による荷重等により変形する。本発明を実施するための形態に係るブームの変形量検出装置は、伸縮ブーム５に計測手段が直接設けられる。

図２は、伸縮ブーム５の縦たわみを検出するための計測手段１６を示す図である。伸縮ブーム５には、第１計測手段２０と第２計測手段３０とが設けられている。第１計測手段２０は、伸縮ブーム基端部２２に設けられた第１基端測定点２３と、伸縮ブーム先端部２４に設けられた第１先端測定点２５とを有している。第１基端測定点２３には、コードリール式長さ検出器２６が配置されている。コードリール式長さ検出器２６から引き出されたコード２７の先端は、第１先端測定点２５に接続されている。なお、第１基端測定点２３及び第１先端測定点２５は、伸縮ブーム５の内部に配置しても良いし、外部に配置してもよい。

第１計測手段２０によれば、コードリール式長さ検出器２６から引き出されるコード２７の繰り出し長さ変化によって、第１基端測定点２３と第１先端測定点２５とを結ぶ直線間の距離変化を計測することができる。

なお、図２に示した計測手段は、伸縮ブーム基端部２２と伸縮ブーム先端部２４とに測定点を配置するようにしたが、伸縮ブームを構成するブームにそれぞれ個別に計測手段１６を配置するようにしてもよい。その場合は、各段のブームの基端部と先端部に測定点を配置し、その測定点間を結ぶ直線間の距離変化を計測するようにし、各段のブームでの変化量を加算することで伸縮ブーム５全体の変化量を求めるようにしてもよい。

また、図２に示す計測手段では、コードリール式長さ検出器２６を使用する例を説明したが、第１基端測定点２３と第１先端測定点２５とを結ぶ直線間の距離を計測できるものであればどのような計測器を用いても良い。例えば、レーザー式距離計、超音波距離計などが使用できる。

さらに、第２計測手段３０は、伸縮ブーム基端部２２に設けられた第２基端測定点３３と、伸縮ブーム先端部２４に設けられた第２先端測定点３５とを有している。第２基端測定点３３には、コードリール式長さ検出器２６が配置されている。コードリール式長さ検出器２６から引き出されたコード２７の先端は、第２先端測定点３５に接続されている。なお、第２基端測定点３３及び第２先端測定点３５についても、伸縮ブーム５の内部に配置しても良いし、外部に配置してもよい。

第２計測手段３０によれば、コードリール式長さ検出器２６から引き出されるコード２７の繰り出し長さ変化によって、第２基端測定点３３と第２先端測定点３５とを結ぶ直線間の距離変化を計測することができる。

図３は、図２のＡ―Ａ矢視図であって、伸縮ブーム５断面の計測手段１６の配置を示している。第１計測手段２０のコード２７は、ブーム５の断面の図心４０を含む起伏面４１内であって断面の図心４０よりも上側に配置されている。また、第２計測手段３０のコード２７は、ブーム５の断面の図心４０を含む起伏面４１内であって断面の図心４０よりも下側に配置されている。このように伸縮ブーム５の断面の図心４０を含む起伏面４１内に計測手段１６が配置されるので、伸縮ブーム５の横たわみの影響を受けることなく、伸縮ブーム５の縦たわみを正確に直接検出することができる。

図４は、本発明の実施の形態に係るブームの変形量検出装置５０が組み込まれたクレーンの安全装置５１である。図２に示した第１計測手段２０と第２計測手段３０から変形量演算手段５２に計測データが送られる。変形量演算手段５２は、ブームの変形量Ｖ（たわみ）を演算する。算出されたブームの変形量Ｖは、比較手段６２に送られる。

図５は、変形量演算手段５２での演算内容を説明する模式図である。図２に示した伸縮ブーム５を自由端に集中荷重を受ける片持ばり５３に置き換えている。実線で示した片持ばり５３の自由端に集中荷重Ｗが作用することにより曲げによる変形を生じ、二点鎖線で示した形状となる。

図５に示すように、第１基端計測点２３と第１先端計測点２５との直線距離Ｌ１と、第２基端計測点３３と第２先端計測点３５との直線距離Ｌ２とが計測できれば、変形した片持ばりの形状が特定できる。すなわち、片持ばり５３の軸線５４先端の変位であるたわみＶ（ブームの変形量）を算出することができる。

図４に示したブーム長さ検出手段６０で検出されたブーム長さ信号が限界変形量記憶手段６１に送られる。限界変形量記憶手段６１は、ブーム強度を決定する要素に基づき予め算出された限界変形量についてブーム長さをファクターとして記憶している。ブーム強度は、ブームを構成する高張力鋼板の引っ張り強さ、ブーム全体の座屈、ブーム局部の座屈等の強度面から決定されている。限界変形量記憶手段は、ブーム長さに応じた限界変形量ＶＬを比較手段６２に送る。

比較手段６２は、現時点での変形量Ｖと限界変形量ＶＬとを比較し、変形量Ｖが限界変形量ＶＬに到達したと判断すると、クレーン停止手段６３と警報手段６４とに駆動信号を出力する。駆動信号を受け取ったクレーン停止手段６３は、クレーンの作動を停止する。駆動信号を受け取った警報手段６４は、音又は光による警報を発することでクレーン運転者にクレーンが停止することを警報する。

以上のように、本発明の実施の形態に係る変形量検出装置５０によれば、クレーン作業時のブーム５の変形量を検出することができ、その検出結果に基づきブームの破損に至るような過大な変形を防止することができる。また、本発明の実施の形態に係る変形量検出装置５０によれば、ブーム５の断面の図心４０を含む起伏面４１内に計測手段１６が配置されるので、ブーム５の横たわみの影響を受けることなく、ブーム５の縦たわみを正確に直接検出することができる。

図６は、伸縮ブーム５の横たわみを検出するための計測手段１７を示す図である。伸縮ブーム５には、第１計測手段７０と第２計測手段８０とが設けられている。第１計測手段７０は、伸縮ブーム基端部２２に設けられた第１基端測定点７３と、伸縮ブーム先端部２４に設けられた第１先端測定点７５とを有している。第１基端測定点７３には、コードリール式長さ検出器２６が配置されている。コードリール式長さ検出器２６から引き出されたコード２７の先端は、第１先端測定点７５に接続されている。なお、第１基端測定点７３及び第１先端測定点７５は、伸縮ブーム５の内部に配置しても良いし、外部に配置してもよい。

第１計測手段７０によれば、コードリール式長さ検出器２６から引き出されるコード２７の繰り出し長さ変化によって、第１基端測定点７３と第１先端測定点７５とを結ぶ直線間の距離変化を計測することができる。

なお、図６に示した計測手段は、伸縮ブーム基端部２２と伸縮ブーム先端部２４とに測定点を配置するようにしたが、伸縮ブームを構成するブームにそれぞれ個別に計測手段１７を配置するようにしてもよい。その場合は、各段のブームの基端部と先端部に測定点を配置し、その測定点間を結ぶ直線間の距離変化を計測するようにし、各段のブームでの変化量を加算することで伸縮ブーム５全体の変化量を求めるようにしてもよい。

また、図６に示す計測手段では、コードリール式長さ検出器２６を使用する例を説明したが、第１基端測定点７３と第１先端測定点７５とを結ぶ直線間の距離を計測できるものであればどのような計測器を用いても良い。例えば、レーザー式距離計、超音波距離計などが使用できる。

さらに、第２計測手段８０は、伸縮ブーム基端部２２に設けられた第２基端測定点８３と、伸縮ブーム先端部２４に設けられた第２先端測定点８５とを有している。第２基端測定点８３には、コードリール式長さ検出器２６が配置されている。コードリール式長さ検出器２６から引き出されたコード２７の先端は、第２先端測定点８５に接続されている。なお、第２基端測定点８３及び第２先端測定点８５についても、伸縮ブーム５の内部に配置しても良いし、外部に配置してもよい。

第２計測手段８０によれば、コードリール式長さ検出器２６から引き出されるコード２７の繰り出し長さ変化によって、第２基端測定点８３と第２先端測定点８４とを結ぶ直線間の距離変化を計測することができる。

図７は、図６のＢ―Ｂ矢視図であって、伸縮ブーム５断面の計測手段１７の配置を示している。第１計測手段７０のコード２７は、ブームの縦たわみにおける中立面４２内であって断面の図心４０を含む起伏面４１よりも左側に配置されている。また、第２計測手段８０のコード２７は、ブームの縦たわみにおける中立面４２内であって断面の図心４０を含む起伏面４１よりも右側に配置されている。

このように、ブームの縦たわみにおける中立面４２内に計測手段１７が配置されているので、ブーム又はジブの縦たわみの影響を受けることなく、ブームの横たわみを正確に直接検出することができる。

以上、ブームに本発明の変形量検出装置を適用する実施の形態を説明したが、本発明の変形量検出装置はジブにも適用できることは勿論である。

以上説明した実施の形態に係るブーム又はジブの変形量検出装置によれば、吊荷によるたわみ以外の変形量をモニタリングすることで、ブーム・ジブの強度から破壊に至る変形を検知し安全装置を起動することができる。さらには、安全装置としてクレーン作業を停止するだけでなく、吊荷ワイヤを把持するようにすることで、ブーム・ジブ折損時に変形や脱落を緩和し、被害を最小限にすることも可能である。

また、実施の形態に係るブーム又はジブの変形量検出装置は、基本的にはブーム又はジブ全体の縦たわみ・横たわみを検出する機構であるが、局部的に危険な個所があらかじめ分かっている場合には、その個所に本変形量検出装置を適用することで、局部的な変形に対してもモニタリングすることが可能である。

さらに、ラチス式のブーム・ジブにも本変形量検出装置を適用することができる。クレーン車以外の作業車、例えば高所作業者にも本変形量検出装置を適用することができる。

２０：第１計測手段
２３：第１基端測定点
２５：第１先端測定点
３０：第２計測手段
３３：第２基端測定点
３５：第２先端測定点
４０：図心
４１：起伏面
４２：中立面
５０：ブーム又はジブの変形量検出装置
５２：変形量演算手段
７０：第１計測手段
７３：第１基端測定点
７５：第１先端測定点
８０：第２計測手段
８３：第２基端測定点
８５：第２先端測定点

Claims (3)

1. 移動式クレーンのブーム又はジブの変形量検出装置であって、
   ブーム又はジブに対し、その基端部に設けられた第１基端測定点と、その先端部に設けられた第１先端測定点とを有し、両測定点間の距離を計測する第１計測手段と、
   前記ブーム又はジブに対し、その基端部に設けられた第２基端測定点と、その先端部に設けられた第２先端測定点とを有し、両測定点間の距離を計測する第２計測手段と、
   前記第１計測手段及び前記第２計測手段とからの計測データに基づきブーム又はジブの変形量を演算する変形量演算手段と、
   を備えたことを特徴とするブーム又はジブの変形量検出装置。
2. 前記第１計測手段は、ブーム又はジブの断面の図心を含む起伏面内であって前記断面の図心よりも上側に配置され、
   前記第２計測手段は、ブーム又はジブの断面の図心を含む起伏面内であって前記断面の図心よりも下側に配置されることを特徴とする、
   請求項１に記載された、ブーム又はジブの変形量検出装置。
3. 前記第１計測手段は、ブーム又はジブの縦たわみにおける中立面内であって前記断面の図心を含む起伏面よりも左側に配置され、
   前記第２計測手段は、ブーム又はジブの縦たわみにおける中立面内であって前記断面の図心を含む起伏面よりも右側に配置されることを特徴とする、
   請求項１に記載された、ブーム又はジブの変形量検出装置。

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