JP2020159106A - Pile extraction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、杭を抜く杭抜き装置に関する。 The present invention relates to a pile pulling device for pulling piles.
特許文献1には、クレーンのフックに吊り下げられた杭把持装置及び起振機によって、杭を土中に打ち込み、または土中から杭を引き抜く振動杭打抜機が開示されている。より詳細には、杭把持装置に杭を把持させた状態で、起振機を振動させることによって、杭を土中に打ち込み、または土中から杭を引き抜くことができる。 Patent Document 1 discloses a vibrating pile punching machine that drives a pile into the soil or pulls out the pile from the soil by a pile gripping device and a vibrator suspended from a hook of a crane. More specifically, the pile can be driven into the soil or pulled out from the soil by vibrating the exciter while the pile gripping device grips the pile.
振動杭打抜機を用いて杭を引き抜く場合、起振機からクレーンに振動が伝搬するのを防ぐために、起振機を吊下するロープを緩めた状態で振動させるのが一般的である。しかしながら、杭が土中に強固に埋設されている場合、或いはオペレータが作業を短縮させようとする場合において、ロープにテンションをかけた状態で起振機を作動させてしまうことがある。 When a pile is pulled out using a vibrating pile punching machine, it is common to vibrate in a loosened state in order to prevent vibration from propagating from the exciter to the crane. However, when the pile is firmly buried in the soil, or when the operator tries to shorten the work, the vibrator may be operated with tension applied to the rope.
このような場合、起振機からロープを通じて伝搬する振動に起因して、クレーンに負荷が加わる。そのため、ブームに吊下される物の重量に起因する負荷が低いにも拘わらず、振動に起因する負荷によってクレーンが損傷する可能性がある。 In such a case, a load is applied to the crane due to the vibration propagating from the oscillator through the rope. Therefore, even though the load due to the weight of the object suspended from the boom is low, the load due to vibration may damage the crane.
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、杭抜き時の振動による本体の損傷を防止可能な杭抜き装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a pile pulling device capable of preventing damage to the main body due to vibration during pile pulling.
前記の課題を解決するため、本発明の一態様は、杭を保持する保持部、及び前記保持部を振動させる起振部を有するバイブロ装置と、前記バイブロ装置を吊下したロープを引っ張る牽引機構を含む本体と、前記本体に加わる振動負荷を特定する振動負荷特定部と、前記振動負荷特定部によって特定された前記振動負荷に基づく負荷が許容範囲を超えるか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, one aspect of the present invention is a vibro device having a holding portion for holding a pile, a vibrating portion for vibrating the holding portion, and a traction mechanism for pulling a rope suspending the vibro device. A main body including the above, a vibration load specifying unit that specifies the vibration load applied to the main body, and a determination unit that determines whether or not the load based on the vibration load specified by the vibration load specifying unit exceeds an allowable range. It is characterized by being prepared.
本発明によれば、杭抜き時の振動による本体の損傷を防止することができる。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to prevent damage to the main body due to vibration during pile removal. Issues, configurations and effects other than the above will be clarified in the following description of the embodiment.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る杭抜き装置1の側面図である。なお、図1の説明における前後左右は、特に断らない限り、杭抜き装置1に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of the pile pulling device 1 according to the present embodiment. Unless otherwise specified, the front, back, left, and right sides in the description of FIG. 1 are based on the viewpoint of the operator who operates by boarding the pile pulling device 1.
図1に示すように、杭抜き装置1は、クローラクレーン(本体)100と、バイブロ装置40とで構成される。本実施形態では、汎用のクローラクレーン100にバイブロ装置40を吊下させて杭抜き装置1を構成する例を説明する。但し、杭2を抜くことができれば、杭抜き装置1の具体的な構成は、図1の例に限定されない。他の例として、クローラクレーン100に代えて、杭抜き装置1のために設計された本体にバイブロ装置40を吊下させてもよい。
As shown in FIG. 1, the pile pulling device 1 includes a crawler crane (main body) 100 and a
クローラクレーン100は、走行可能な下部走行体(クローラ)10と、旋回輪21を介して下部走行体10に旋回可能に支持された上部旋回体(支持体)20とで構成されている。但し、本体は、下部走行体10及び上部旋回体20の一方または両方を備えていなくてもよい。すなわち、本体は、走行しなくてもよいし、旋回しなくてもよい。
The
下部走行体10は、左右方向の両端に一対の無限軌道を備える。下部走行体10は、油圧モータ(図示省略)の回転が伝達されて前進及び後進する。油圧モータは、エンジン(図示省略)によって駆動される油圧ポンプ(図示省略)から作動油が供給されて回転する。これにより、クローラクレーン100が走行する。なお、下部走行体10は、無限軌道に代えて、装輪式であってもよい。
The lower traveling
上部旋回体20は、旋回モータ(図示省略)が回転することによって、旋回輪21を中心に旋回する。上部旋回体20は、ブーム22と、キャビン23と、起伏ウインチ24と、昇降ウインチ(牽引機構)25と、バックストップ26と、カウンタウエイト27と、ガントリ30とを主に備える。
The upper
ブーム22の基端部は、上部旋回体20の前端で且つ左右方向の中央部において、上下方向に起伏可能に上部旋回体20に支持されている。また、ブーム22は、上部旋回体20の前方且つ上方に延設されている。そして、ブーム22の先端からは、昇降ウインチ25から延設されたフックロープ(ロープ)25aが垂下されており、フックロープ25aの先端にフック22aが取り付けられている。
The base end portion of the
キャビン23には、クローラクレーン100を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャビン23の内部空間には、下部走行体10を走行させ、上部旋回体20を旋回させ、ブーム22を起伏させ、フック22aを昇降させ、バイブロ装置40を駆動するためのオペレータの操作を受け付ける操作部(図示省略)が配置されている。キャビン23に搭乗したオペレータが操作部を操作することによって、杭抜き装置1が動作する。
The
操作部は、例えば、エンジンの回転数を制御するアクセルペダル、下部走行体10の操舵及び制動する走行レバー、上部旋回体20を旋回させる旋回レバー、起伏ウインチ24を回転させる起伏レバー、昇降ウインチ25を回転させる昇降レバー、後述する起振部42を振動及び停止させる起振スイッチなどを備える。但し、オペレータの操作を受け付けることができれば、操作部の具体的な構成は前述の例に限定されない。
The operation unit includes, for example, an accelerator pedal for controlling the engine speed, a traveling lever for steering and braking the lower traveling
起伏ウインチ24は、起伏ロープ24aを繰り出し或いは巻き取ることによって、ブーム22を起伏させる。昇降ウインチ25は、フックロープ25aを繰り出し或いは巻き取ることによって、フック22aを昇降させる。なお、旋回モータ、起伏ウインチ24、及び昇降ウインチ25(これらを総称して、「アクチュエータ」と表記することがある。)は、例えば、油圧ポンプ(図示省略)から作動油の供給を受けて回転する油圧式である。
The undulating
但し、牽引機構は、バイブロ装置40を吊架したロープを引っ張る機能を少なくとも有していれば、昇降ウインチ25に限定されない。牽引機構の他の例として、油圧シリンダであってもよい。
However, the towing mechanism is not limited to the
バックストップ26は、ブーム22が後方に倒れるのを防止するために、ブーム22を倒伏させる向きに押圧する。バックストップ26は、一端が上部旋回体20に回転自在に支持され、他端がブーム22の中央付近に回転自在に支持されている。バックストップ26には、ブーム22の起伏角度が閾値角度以上になると収縮する緩衝用バネ26aが設けられている。
The
そして、バックストップ26は、収縮した緩衝用バネ26aの復元力によって、ブーム22を倒伏させる向きに押圧する。なお、ブーム22を倒伏させる向きに押圧できれば、押圧部材の具体例は緩衝用バネ26aに限定されない。他の例として、押圧部材は、ブーム22の起伏角度に応じた圧力の作動油が供給される油圧シリンダなどであってもよい。また、バックストップ26の他端は、常にブーム22に当接していてもよいし、ブーム22の起伏角度が閾値角度未満の間はブーム22から離間していてもよい。
Then, the
カウンタウエイト27は、旋回輪21を挟んでブーム22と反対側において、上部旋回体20に支持されている。すなわち、カウンタウエイト27は、上部旋回体20の後端に載置されている。カウンタウエイト27は、フック22aに吊架される吊荷とのバランスをとるために上部旋回体20に載置されるウエイトである。
The
ガントリ30は、前脚31と、後脚32とを主に備える。前脚31の基端部は、上部旋回体20の中央部に設けられたブラケットに回転可能に連結されている。後脚32の基端部は、上部旋回体20の後部側に設けられたブラケットに回転可能に連結されている。ガントリ30は、油圧シリンダ(図示省略)の伸縮によって起立及び倒伏される。
The
前脚31の上端側には、下部シーブ34を備える下部スプレッダ33が固定されている。また、下部スプレッダ33とブーム22の先端部との間には、上部シーブ36を備える上部スプレッダ35が介装されている。上部スプレッダ35の上部シーブ36と下部スプレッダ33の下部シーブ34とには、起伏ロープ24aが複数回掛け回されている。
A
上部スプレッダ35は、ブーム22の先端部に固定されたペンダントロープ37に接続されている。起伏ウインチ24によって起伏ロープ24aが巻き取り或いは繰り出されると、下部スプレッダ33と上部スプレッダ35との間隔が変化することによって、ブーム22が起伏する。
The
なお、上部旋回体20に対してブーム22を起伏させることができれば、ブーム22を起伏させる具体的な構成は、前述の例に限定されない。他の例として、クローラクレーン100は、ガントリ30に代えて、或いはガントリ30と共に、ライブマスト(図示省略)を備えてもよい。ライブマストは、上部旋回体20に対するブーム22の接続部の近傍において、上部旋回体20に回転可能に支持される長尺棒状の部材である。
If the
起伏ウインチ24から延びる起伏ロープ24aは、ライブマストの先端部に設けられたシーブを介して、上部旋回体20に接続されている。また、ライブマストの先端部とブーム22の先端部とは、ペンダントロープ37によって接続されている。上記構成において、起伏ウインチ24によって起伏ロープ24aが巻き取られると、ライブマストが倒伏し、ブーム22が起仰する。一方、起伏ウインチ24によって起伏ロープ24aが繰り出されると、ライブマストが起仰し、ブーム22が倒伏する。
The undulating
バイブロ装置40は、例えば、フック22aに係止されたワイヤに吊下された状態で使用される。すなわち、バイブロ装置40は、間接的にフックロープ25aに吊下されている。バイブロ装置40は、例えば、杭2を保持する保持部41と、保持部41を振動させる起振部42とを主に備える。
The
保持部41は、先端が下を向いた杭2の基端部を保持する。杭2を保持することができれば、保持部41の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、複数の爪で杭2を把持してもよいし、電磁石で杭2を吸着してもよい。
The holding
起振部42は、振動を発生させる装置である。起振部42は、例えば、モータと、偏心振子とを備える。そして、モータで偏心振子を回転させることによって、振動を発生させる。なお、起振部42は、油圧によってモータを駆動する油圧式でもよいし、電力によってモータを駆動する電動式でもよい。
The
なお、杭2を打ち込んだり抜いたりできれば、バイブロ装置40の具体的な構成は前述の例に限定されず、周知の他のバイブロ装置40を用いることができる。例えば、バイブロ装置40は、クローラクレーン100への振動の伝搬を抑制する緩衝装置(ショックアブソーバー)をさらに備えてもよい。また、起振部42が発生させた振動が保持部41に伝搬する構成であれば、保持部41及び起振部42が離れていてもよい。
If the
保持部41に保持された杭2の先端を地面Gに当接させて、起振部42を駆動すると、振動するバイブロ装置40がハンマーの役割を担って、杭2が土中に打設される(以下、「打設作業」と表記する。)。なお、打設作業では、バイブロ装置40の自重を利用するので、昇降ウインチ25にフックロープ25aを繰り出させて、フックロープ25aを緩んだ状態にしておく。
When the tip of the
一方、土中に埋設された杭2を保持部41に保持させて、起振部42を駆動すると、杭2の周りの土が押し退けられて、杭2の周りに隙間ができる。そして、昇降ウインチ25でフックロープ25aを巻き取ると、地面Gから杭2が抜去される(以下、「抜去作業」と表記する。)。
On the other hand, when the
抜去作業でも起振部42を駆動するときはフックロープ25aを緩めておくのが望ましい。しかしながら、杭2が土中に強固に埋設されている場合は、フックロープ25aを巻き取って杭2を引き上げながら起振部42を振動させることがある。また、作業効率を向上させようとするオペレータが、起振部42の駆動と、フックロープ25aの巻き取りとを並行して行う場合もある。
It is desirable to loosen the
そして、フックロープ25aにテンションをかけた状態で起振部42を振動させると、起振部42で発生した振動がフックロープ25aを通じてクローラクレーン100(より詳細には、ブーム22や上部旋回体20)に伝搬する。
Then, when the vibrating
図2は、杭抜き装置1の機能ブロック図である。図2に示すように、杭抜き装置1は、ロードセル(歪センサ)51と、加速度センサ52と、ディスプレイ53と、コントローラ60とを主に備える。
FIG. 2 is a functional block diagram of the pile pulling device 1. As shown in FIG. 2, the pile pulling device 1 mainly includes a load cell (distortion sensor) 51, an
ロードセル51は、ブーム22に生じる歪を検出する。ロードセル51は、取付位置の歪の大きさに応じた歪信号(例えば、電圧値)を、所定の時間間隔で繰り返しコントローラ60に出力する。ブーム22に生じる歪を検出することができれば、ロードセル51の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、歪ゲージ式、磁歪式、ジャイロ式、静電容量型などを採用できる。
The
一例として、ロードセル51は、ブーム22に直接取り付けて、ブーム22に生じる歪を直接検出してもよい。他の例として、ロードセル51は、ブーム22を起伏させる構成部品(起伏ウインチ24、起伏ロープ24a、前脚31、後脚32、下部スプレッダ33、上部スプレッダ35、ペンダントロープ37)に取り付けて、ブーム22に生じる歪を間接的に検出してもよい。
As an example, the
ブーム22に生じる歪を検出することができれば、ロードセル51の具体的な取付位置は特に限定されないが、起振部42からクローラクレーン100に伝搬する振動の影響を低減するために、ブーム22の先端より振動の伝搬方向の下流側に配置されるのが望ましい。
If the strain generated in the
一例として、ロードセル51をブーム22に取り付ける場合、バックストップ26の支持位置よりブーム22の基端側が望ましい。他の例として、ブーム22を起伏させる構成部品にロードセル51を取り付ける場合、上部スプレッダ35より下流側が望ましい。本実施形態に係るロードセル51は、図1に示すように、上部旋回体20に支持された起伏ウインチ24に取り付けられている。
As an example, when the
加速度センサ52は、ブーム22の振動加速度(単位時間当たりの速度変化)を検出し、検出結果を示す加速度信号を、所定の時間間隔で繰り返しコントローラ60に出力する。振動加速度は、例えば、起振部42の振動によってブーム22に生じる加速度、及び風などの外力を受けてブーム22に生じる加速度を指し、ブーム22を起伏させる際の加速度を含まない。加速度センサ52としては、例えば、周知のジャイロセンサを採用することができる。
The
起振部42からブーム22に振動が伝搬することによって、ブーム22に振動加速度が生じる。そのため、起振部42から伝搬した振動が大きく減衰する前に振動加速度を検出するために、加速度センサ52は、ブーム22の先端に近い位置に取り付けるのが望ましい。
Vibration acceleration is generated in the
より詳細には、加速度センサ52は、バックストップ26の支持位置よりブーム22の先端側に取り付けられるのが望ましい。本実施形態に係る加速度センサ52は、図1に示されるように、ブーム22の先端でフックロープ25aを案内するシーブに取り付けられる。
More specifically, it is desirable that the
但し、加速度センサ52の具体例はジャイロセンサに限定されず、ブーム22の振動加速度を検出できればよい。加速度センサ52の他の例として、半導体式加速度センサ、圧電型加速度センサを用いてもよい。また、加速度センサ52の取付位置は、ブーム22の振動加速度が検出できる位置であれば、前述の例に限定されない。他の例として、加速度センサ52は、上部旋回体20に取り付けられていてもよい。
However, the specific example of the
ディスプレイ53は、キャビン23に配置されて、キャビン23に搭乗するオペレータに情報を報知する報知装置である。但し、報知装置の具体例は、文字、画像、音、光などを用いてオペレータに情報を報知することができれば、ディスプレイ53に限定されない。他の例として、報知装置は、警告音やガイド音声を出力するスピーカ、点灯や点滅するLEDランプ等であってもよい。
The display 53 is a notification device that is arranged in the
コントローラ60は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及びHDD(Hard Disc Drive)等を備える。そして、CPUがROM、RAM、HDDからプログラムを読み出して実行することによって、後述する処理が実現される。
The
但し、コントローラ60の具体的な構成は、後述の処理が実現できれば前述の例に限定されない。他の例として、コントローラ60は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)などのハードウェアによって実現されてもよい。
However, the specific configuration of the
コントローラ60は、ロードセル51から出力される歪信号、及び加速度センサ52から出力される加速度信号に基づいて、起振部42及びディスプレイ53の少なくとも一方を制御する。コントローラ60は、例えば、重量負荷特定部61と、振動負荷特定部62と、判定部63と、報知処理部64とを備える。
The
重量負荷特定部61は、ロードセル51から出力される歪信号に基づいて、ブーム22にかかる重量に起因してクローラクレーン100に加わる重量負荷を特定する。そして、重量負荷特定部61は、所定の時間間隔で繰り返し重量負荷を特定し、特定した重量負荷を判定部63に通知する。
The weight load specifying unit 61 identifies the weight load applied to the
なお、本実施形態に係る重量負荷は、ブーム22に負荷される荷重[N]を指す。より詳細には、本実施形態に係る重量負荷は、フックロープ25aにテンションがかかったときに、フック22a、バイブロ装置40、及び杭2からブーム22に負荷される荷重を指す。
The weight load according to the present embodiment refers to the load [N] applied to the
図3は、ロードセル51の検出結果に基づく歪波形の一例である。横軸を時間、縦軸を歪信号の大きさとして、ロードセル51から取得した歪信号をプロットすると、図3に細実線で示す歪波形が得られる。そして、ブーム22負荷される荷重と歪の大きさとの関係は、ロードセル51の設置位置の構造や材料等から予め特定することができる。そのため、歪信号に予め定められた係数を乗じることによって、ブーム22に負荷される荷重を特定することができる。
FIG. 3 is an example of a distortion waveform based on the detection result of the
しかしながら、図3に示す歪波形には、起振部42から伝搬した振動に起因する高周波成分が重畳されている。そこで、重量負荷特定部61は、図3に細実線で示す歪波形にローパスフィルタを適用することによって、図3に太破線で示すように、振動の影響を排除した荷重(重量負荷)を特定する。
However, the strain waveform shown in FIG. 3 is superposed with a high frequency component caused by the vibration propagated from the
より詳細には、重量負荷特定部61は、ロードセル51から歪信号を取得するたびに、取得した歪信号と取得時刻とを対応付けてRAMに記憶させる。次に、重量負荷特定部61は、対象時刻から過去に遡ったN個の歪信号をRAMから読み出し、読み出した歪信号の平均値(移動平均)を、対象時刻における重量負荷として特定すればよい。
More specifically, each time the weight load specifying unit 61 acquires a distortion signal from the
また、重量負荷特定部61は、特定した重量負荷(すなわち、ブーム22に負荷される荷重)を、ディスプレイ53に表示させてもよい。ローパスフィルタを適用した後の荷重を用いることにより、ディスプレイ53に表示される数値が目まぐるしく変化するのを防止できる。その結果、振動の影響を排除した荷重の推移を、杭抜き装置1を操作するオペレータに認識させることができる。 Further, the weight load specifying unit 61 may display the specified weight load (that is, the load applied to the boom 22) on the display 53. By using the load after applying the low-pass filter, it is possible to prevent the numerical value displayed on the display 53 from changing rapidly. As a result, the operator who operates the pile pulling device 1 can recognize the transition of the load excluding the influence of vibration.
但し、重量負荷特定部61の処理は、ブーム22に作用する重量負荷を特定できれば、前述の例に限定されない。他の例として、重量負荷特定部61は、ロードセル51から出力される歪信号を周波数分析して低周波信号を抽出し、抽出した低周波信号に基づいて重量負荷を特定してもよい。
However, the processing of the weight load specifying unit 61 is not limited to the above example as long as the weight load acting on the
振動負荷特定部62は、フックロープ25aを通じて起振部42からクローラクレーン100に伝搬する振動に起因して、クローラクレーン100に加わる振動負荷を特定する。そして、振動負荷特定部62は、所定の時間間隔で繰り返し振動負荷を特定し、特定した振動負荷を判定部63に通知する。
The vibration load specifying unit 62 specifies the vibration load applied to the
なお、本実施形態に係る振動負荷は、ブーム22に伝搬した振動を荷重[N]に換算した値を指す。すなわち、振動負荷特定部62は、対象時刻における振動加速度に係数αを乗じることによって、対象時刻における振動負荷として特定すればよい。係数αは、振動加速度を荷重に変換する変換係数であって、ブーム22の材質及び構造などに基づいて、実験やシミュレーションで事前に算出されて、ROMに記憶されている。
The vibration load according to the present embodiment refers to a value obtained by converting the vibration propagated to the
判定部63は、重量負荷特定部61によって特定された重量負荷と、振動負荷特定部62によって特定された振動負荷とを加算して、合計負荷を算出する。より詳細には、判定部63は、同一時刻における重量負荷及び振動負荷を加算して、合計負荷を算出する。そして、判定部63は、算出した合計負荷が許容範囲を超えるか否かを判定し、判定結果を報知処理部64に通知する。
The
本実施形態に係る許容範囲は、クローラクレーン100の作業半径に応じて定められる定格荷重[N]である。判定部63は、起伏角センサ(図示省略)から取得したブーム22の起伏角と、予め設定されたブーム22の長さとに基づいて作業半径を算出し、ROMに記憶された定格荷重テーブルから現在の作業半径に対応する定格荷重を特定すればよい。このように、許容範囲は、杭抜き装置1の状態によって変化する可変値であってもよい。但し、許容範囲は可変値に限定されず、予め定められた固定値であってもよい。
The permissible range according to the present embodiment is the rated load [N] determined according to the working radius of the
報知処理部64は、判定部63によって合計負荷が許容範囲を超えたと判定された場合に、オペレータに対して報知を行う。杭抜き装置1の状態、或いは次にすべきことをオペレータが理解できる態様であれば、報知の具体的な方法は特に限定されない。
When the
起振スイッチを操作して起振部42を停止させることを促す画面をディスプレイ53に表示させることは、前述の報知の一例である。また、フックロープ25aを繰り出す向きに昇降ウインチ25を動作させることを促す画面をディスプレイ53に表示させることは、前述の報知の他の例である。さらに、起振部42のモータを強制停止させることは、前述の報知の他の例である。
It is an example of the above-mentioned notification that the display 53 displays a screen prompting to stop the
次に、図4を参照して、コントローラ60が実行する動作制御処理を説明する。図4は、動作制御処理のフローチャートである。一例として、コントローラ60は、起振部42が動作を開始したタイミングで、動作制御処理を開始すればよい。他の例として、コントローラ60は、起振部42が動作を開始し、且つ張力センサ(図示省略)によって検出された起伏ロープ24aの張力が閾値以上になったタイミングで、動作制御処理を開始すればよい。
Next, the operation control process executed by the
まず、重量負荷特定部61は、ロードセル51が出力する歪信号を取得し、取得した歪信号を取得時刻と対応付けてRAMに記憶させる(S11)。なお、重量負荷特定部61は動作制御処理の開始前から歪信号をRAMに記憶させているので、既にN個以上の歪信号がRAMに記憶されているものとする。
First, the weight load specifying unit 61 acquires the distortion signal output by the
また、振動負荷特定部62は、加速度センサ52が出力する加速度信号を取得する(S12)。なお、ステップS11、S12の処理は、同時か或いは極めて短い時間差で実行される。以下、ステップS11、S12の実行時刻を「対象時刻」と表記する。 Further, the vibration load specifying unit 62 acquires an acceleration signal output by the acceleration sensor 52 (S12). The processes of steps S11 and S12 are executed at the same time or with an extremely short time difference. Hereinafter, the execution time of steps S11 and S12 will be referred to as "target time".
次に、重量負荷特定部61は、RAMに記憶された歪波形にローパスフィルタを適用して、対象時刻における重量負荷を特定する(S13)。より詳細には、重量負荷特定部61は、対象時刻から過去に遡ったN個の歪信号(対象時刻の歪信号と対象時刻の直前の(N−1)個の歪信号)を、RAMから読み出す。そして、重量負荷特定部61は、読み出した歪信号の平均値を重量負荷として特定し、特定した重量負荷を判定部63に通知する。
Next, the weight load specifying unit 61 applies a low-pass filter to the distortion waveform stored in the RAM to specify the weight load at the target time (S13). More specifically, the weight load specifying unit 61 transmits N distortion signals (distortion signal of the target time and (N-1) distortion signals immediately before the target time) retroactively from the target time from the RAM. read out. Then, the weight load specifying unit 61 specifies the average value of the read distortion signals as the weight load, and notifies the
次に、振動負荷特定部62は、ステップS12で取得した加速度信号で示される振動加速度に、ROMに記憶された係数αを乗じて、対象時刻における振動負荷を特定する(S14)。そして、振動負荷特定部62は、特定した振動負荷を判定部63に通知する。
Next, the vibration load specifying unit 62 specifies the vibration load at the target time by multiplying the vibration acceleration indicated by the acceleration signal acquired in step S12 by the coefficient α stored in the ROM (S14). Then, the vibration load specifying unit 62 notifies the
次に、判定部63は、重量負荷特定部61から取得した重量負荷と、振動負荷特定部62から取得した振動負荷とを加算して、対象時刻における合計負荷を算出する。また、判定部63は、対象時刻におけるクローラクレーン100の作業半径に対応する定格荷重(許容範囲)を特定する。そして、判定部63は、合計負荷が許容範囲を超えるか否かを判定する(S15)。そして、判定部63は、判定結果を報知処理部64に通知する。
Next, the
コントローラ60は、判定部63によって合計負荷が許容範囲を超えないと判定された場合に(S15:No)、ステップS16の処理を実行せずに、ステップS11以降の処理を再び実行する。以下、コントローラ60は、合計負荷が許容範囲を超えるか、起振部42の動作が停止するまで、ステップS11〜S15の処理を所定の時間間隔で繰り返し実行する。
When the
そして、報知処理部64は、判定部63によって合計負荷が許容範囲を超えたと判定された場合に(S15:Yes)、オペレータに対する報知を実行する(S16)。一例として、報知処理部64は、メッセージや画像をディスプレイ53に表示させる。他の例として、報知処理部64は、起振部42のモータを強制停止させる。
Then, when the
上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。 According to the above embodiment, for example, the following actions and effects are exhibited.
上記の実施形態によれば、ブーム22にかかる重量に起因する重量負荷に、起振部42から伝搬した振動に起因する振動負荷を加味して、許容範囲との比較を行う。そのため、ブーム22に吊下される物の重量に起因する負荷が低いにも拘わらず、振動に起因する負荷によってクレーンが損傷するのを防止することができる。
According to the above embodiment, the weight load caused by the weight applied to the
また、上記の実施形態のように、ブーム22の先端より振動の伝搬方向の下流側にロードセル51を配置することによって、歪信号に重畳する振動成分を小さくすることができる。また、上記の実施形態のように、バックストップ26の接続位置よりブーム22の先端側に加速度センサ52を配置することによって、ブーム22に伝搬した振動を、減衰する前に検出することができる。
Further, as in the above embodiment, by arranging the
ここで、図3を参照して説明したように、重量負荷の時間変化(太破線)は、振動負荷(細実線)より小さい。そのため、短い期間について考えると、重量負荷は一定値で、振動負荷のみが変動するとみなすことができる。すなわち、判定部63は、ステップS15において、実質的に振動負荷が許容範囲(=定格荷重−重量負荷)を超えるか否かを判定していると言える。
Here, as described with reference to FIG. 3, the time change (thick broken line) of the weight load is smaller than the vibration load (thin solid line). Therefore, considering a short period of time, it can be considered that the weight load is a constant value and only the vibration load fluctuates. That is, it can be said that the
なお、上記の実施形態では、ブーム22の振動加速度を荷重に変換して振動負荷を特定する例を説明したが、ブーム22に作用する振動負荷を特定できれば、振動負荷の単位は荷重[N]に限定されない。他の例として、振動負荷特定部62は、ブーム22の振動加速度そのものを、振動負荷[m/sec]として特定してもよい。さらに他の例として、振動負荷特定部62は、単位時間あたりに振動加速度の向きが変化する回数(=周波数)を、振動負荷[Hz]として特定してもよい。
In the above embodiment, an example of specifying the vibration load by converting the vibration acceleration of the
長時間に亘ってブーム22が振動し続けると、ブーム22に疲労が蓄積する。そこで、判定部63は、振動負荷で示される周波数が閾値周波数以上の状態が閾値時間以上継続したか否かを判定してもよい。この場合の許容範囲は、閾値周波数及び閾値時間の組み合わせである。また、この場合は、ロードセル51及び重量負荷特定部61は省略可能である。
If the
また、上記の実施形態では、ロードセル51から出力される歪信号に基づいて重量負荷を特定し、加速度センサ52から出力される加速度信号に基づいて振動負荷を特定する例を説明した。しかしながら、重量負荷及び振動負荷を特定できれば、センサの組み合わせは前述の例に限定されない。
Further, in the above embodiment, an example in which the weight load is specified based on the distortion signal output from the
一例として、重量負荷特定部61は、起伏ロープ24aにかかる張力を検出する張力センサから出力される張力信号に基づいて、重量負荷を特定してもよい。他の例として、振動負荷特定部62は、加速度センサ52の位置に取り付けられたロードセルから出力される歪信号に基づいて、振動負荷を特定してもよい。
As an example, the weight load specifying unit 61 may specify the weight load based on the tension signal output from the tension sensor that detects the tension applied to the undulating
さらに他の例として、コントローラ60は、1つのロードセル51から出力される歪信号に基づいて、重量負荷及び振動負荷を特定してもよい。図5は、変形例に係る合計負荷の算出方法を示す概念図である。
As yet another example, the
変形例に係る重量負荷特定部61は、上記の実施形態と同様に、ロードセル51から出力される歪信号にローパスフィルタを適用して、重量負荷を特定する。一方、変形例に係る振動負荷特定部62は、ロードセル51から出力される歪信号(ローパスフィルタが適用される前の歪信号)に基づいて、振動負荷を特定する。すなわち、この変形例では、加速度センサ52を省略可能である。
The weight load specifying unit 61 according to the modified example applies a low-pass filter to the distortion signal output from the
一例として、振動負荷特定部62は、図3に細実線で示す歪波形の周波数(単位時間当たりの振動数)に基づいて、振動負荷を特定してもよい。他の例として、振動負荷特定部62は、図3に細実線で示す歪波形の振幅に基づいて、振動負荷を特定してもよい。 As an example, the vibration load specifying unit 62 may specify the vibration load based on the frequency (frequency per unit time) of the strain waveform shown by the fine solid line in FIG. As another example, the vibration load specifying unit 62 may specify the vibration load based on the amplitude of the strain waveform shown by the fine solid line in FIG.
さらに、判定部63が許容範囲と比較するのは、合計負荷に限定されない。より詳細には、判定部63は、振動負荷に基づく負荷と許容範囲と比較してもよいし、重量負荷及び振動負荷に基づく負荷を許容範囲と比較してもよい。例えば、判定部63は、重量負荷を用いて振動負荷を補正し、補正後の振動負荷を許容範囲と比較してもよい。
Further, the
本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and all of the technical matters included in the technical idea described in the claims of the present invention are the present invention. Is the target of. Although the above-described embodiment shows a suitable example, those skilled in the art can realize various alternative examples, modified examples, modified examples or improved examples from the contents disclosed in the present specification. These are included in the technical scope described in the appended claims.
1 杭抜き装置
2 杭
10 下部走行体
20 上部旋回体(支持体)
21 旋回輪
22 ブーム
22a フック
23 キャビン
24 起伏ウインチ
24a 起伏ロープ
25 昇降ウインチ(牽引機構)
25a フックロープ(ロープ)
26 バックストップ
26a 緩衝用バネ
27 カウンタウエイト
30 ガントリ
31 前脚
32 後脚
33 下部スプレッダ
34 下部シーブ
35 上部スプレッダ
36 上部シーブ
37 ペンダントロープ
40 バイブロ装置
41 保持部
42 起振部
51 ロードセル(歪センサ)
52 加速度センサ
53 ディスプレイ
60 コントローラ
61 重量負荷特定部
62 振動負荷特定部
63 判定部
64 報知処理部
100 クローラクレーン
1
21
25a Hook rope (rope)
26
52 Acceleration sensor 53
Claims (7)
前記バイブロ装置を吊下したロープを引っ張る牽引機構を含む本体と、
前記本体に加わる振動負荷を特定する振動負荷特定部と、
前記振動負荷特定部によって特定された前記振動負荷に基づく負荷が許容範囲を超えるか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする杭抜き装置。 A vibro device having a holding portion for holding a pile and a vibrating portion for vibrating the holding portion,
A main body including a traction mechanism that pulls a rope that suspends the vibro device, and
A vibration load specifying part that specifies the vibration load applied to the main body,
A pile pulling device including a determination unit for determining whether or not a load based on the vibration load specified by the vibration load specifying unit exceeds an allowable range.
前記杭抜き装置は、前記本体に加わる重量負荷を特定する重量負荷特定部を備え、
前記判定部は、前記重量負荷及び前記振動負荷に基づく負荷が許容範囲を超えるか否かを判定することを特徴とする杭抜き装置。 In the pile pulling device according to claim 1,
The pile pulling device includes a weight load specifying unit that specifies a weight load applied to the main body.
The determination unit is a pile pulling device characterized in that it determines whether or not a load based on the weight load and the vibration load exceeds an allowable range.
前記本体は、
ロープを支持するブームと、
前記ブームの振動加速度を検出する加速度センサとを備え、
前記振動負荷特定部は、前記加速度センサによって検出された前記振動加速度に基づいて、前記振動負荷を特定することを特徴とする杭抜き装置。 In the pile pulling device according to claim 1 or 2.
The main body
The boom that supports the rope and
It is equipped with an acceleration sensor that detects the vibration acceleration of the boom.
The vibration load specifying unit is a pile pulling device characterized in that the vibration load is specified based on the vibration acceleration detected by the acceleration sensor.
前記本体は、
前記ブームを起伏可能に支持する支持体と、
一端が前記支持体に支持され且つ他端が前記ブームに支持されて、前記ブームを倒伏させる向きに押圧するバックストップとを備え、
前記加速度センサは、前記バックストップの支持位置より前記ブームの先端側に配置されていることを特徴とする杭抜き装置。 In the pile pulling device according to claim 3,
The main body
A support that undulates the boom and
One end is supported by the support and the other end is supported by the boom, and the back stop is provided to press the boom in a direction to lie down.
A pile pulling device characterized in that the acceleration sensor is arranged on the tip end side of the boom from the support position of the backstop.
前記本体は、
ロープを支持するブームと、
前記ブームの先端より前記起振部から前記本体への振動の伝搬方向の下流側に配置されて、前記ブームの歪を検出する歪センサとを備え、
前記重量負荷特定部は、前記歪センサによって検出された前記ブームの歪に基づいて、前記重量負荷を特定することを特徴とする杭抜き装置。 In the pile pulling device according to claim 2.
The main body
The boom that supports the rope and
It is provided with a strain sensor which is arranged on the downstream side in the propagation direction of vibration from the vibration generating portion to the main body from the tip of the boom and detects the strain of the boom.
The weight load specifying unit is a pile pulling device characterized in that the weight load is specified based on the strain of the boom detected by the strain sensor.
前記本体の歪を検出する歪センサを備え、
前記重量負荷特定部は、前記歪センサによって検出される前記本体の歪に基づいて、前記重量負荷を特定し、
前記振動負荷特定部は、前記歪センサによって検出される前記本体の歪に基づいて、前記振動負荷を特定することを特徴とする杭抜き装置。 In the pile pulling device according to claim 2.
A distortion sensor for detecting the distortion of the main body is provided.
The weight load specifying unit identifies the weight load based on the strain of the main body detected by the strain sensor.
The vibration load specifying unit is a pile pulling device characterized in that the vibration load is specified based on the strain of the main body detected by the strain sensor.
前記判定部によって許容範囲を超えると判定された場合に、報知を行う報知処理部を備えることを特徴とする杭抜き装置。
In the pile pulling device according to any one of claims 1 to 6.
A pile pulling device including a notification processing unit that notifies when the determination unit determines that the allowable range is exceeded.
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