JP2020176001A - クレーンの過負荷防止システム - Google Patents

Abstract

【課題】シーブの増加を避け、クレーンの設置時における巻上ワイヤロープの荷重検出専用のシーブに対する余分な掛け回し作業並びに巻上ワイヤロープを長くすることを不要とし得るクレーンの過負荷防止システムを提供する。【解決手段】荷重を計測する荷重検出器２０と、ジブ５の傾斜角度θＪを計測するジブ角度検出器３０と、ジブ５の作業半径Ｒに対する定格荷重曲線が設定され、ジブ５の傾斜角度θＪに基づきジブ５の作業半径Ｒを求め、作業半径Ｒに基づき定格荷重曲線より定格荷重を求め、荷重検出器２０で計測された荷重Ｐに基づきクレーンに作用する吊荷による実荷重を求め、実荷重が定格荷重を超えていると判定された場合、クレーンの作動停止信号を出力する過負荷防止装置４０とを備えたクレーンの過負荷防止システムであって、荷重検出器２０は、巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブの軸に組み込まれる。【選択図】図１

Description

本発明は、クレーンの過負荷防止システムに関するものである。

一般に、高層ビル等の構造物の建造にはクライミングクレーンが用いられており、図９に示されるような構造を有している。

図９において、１はクライミングクレーンであり、該クライミングクレーン１は、構造物内部の床板に設置され且つ上方へマストブロック２ａを順次継ぎ足し可能な支持部としてのマスト２を備えている。該マスト２の頂部には、該マスト２に沿って昇降可能な昇降ユニット３を介し旋回体４が旋回自在に配置されている。前記旋回体４には、ジブ５が起伏自在に取り付けられると共に、後方へ延びるカウンタフレーム６が一体に設けられている。前記カウンタフレーム６上には、前記ジブ５先端から吊荷用の吊具７を吊り下げる巻上ワイヤロープ８を巻上げ下げするための巻上ドラム９と、ジブ５の起伏ワイヤロープ１０を巻上げ下げするための起伏ドラム１１とが設置されている。又、前記旋回体４には、ガイサポート１２が設けられ、該ガイサポート１２の頂部には、前記巻上ドラム９から繰り出される巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブ１３と、前記起伏ドラム１１から繰り出される起伏ワイヤロープ１０が掛け回されるシーブ１４とが配設されている。更に、前記ジブ５の先端には、前記巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブ１５が配設されている。

尚、前述の如きクライミングクレーン１と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。

一方、前記クライミングクレーン１には、図１０（ａ）に示される如く、荷重検出器２０と、ジブ角度検出器３０と、過負荷防止装置４０と、制御器５０と、表示器６０とを備えた過負荷防止システムが搭載されている。

前記荷重検出器２０は、前記巻上ワイヤロープ８に作用する張力を検出するロードセル等によって構成され、前記クライミングクレーン１に作用する吊荷による実荷重を計測するようになっている。

前記ジブ角度検出器３０は、前記ジブ５の傾斜角度を計測するようになっている。

前記過負荷防止装置４０は、前記ジブ５の作業半径に対する定格荷重曲線が設定され、前記ジブ角度検出器３０で計測された傾斜角度に基づきジブ５の作業半径を求め、該作業半径に基づき前記定格荷重曲線より定格荷重を求め、前記荷重検出器２０で計測された実荷重が定格荷重を超えていると判定された場合、クライミングクレーン１の作動停止信号を出力するようになっている。

前記制御器５０（PLC：Programmable Logic Controller）は、前記過負荷防止装置４０から出力される作動停止信号が入力された場合、クライミングクレーン１の作動を緊急停止するようになっている。

前記表示器６０は、前記実荷重並びにジブ５の作業半径等を表示すると共に、前記過負荷防止装置４０から出力される作動停止信号が入力された場合には警報を表示するようになっている。

そして、前記過負荷防止装置４０に設定される定格荷重曲線は、図１０（ｂ）に示される如く、前記ジブ５が起立状態から倒伏することにより作業半径がある値に増加するまでは水平に変位して最大定格荷重が保持され、作業半径がある値を超えた後は、前記ジブ５の倒伏に伴う作業半径の増加に連動して定格荷重が漸次減少していく形の曲線となっている。

尚、前述のような過負荷防止装置が開示された先行技術文献としては、例えば、特許文献２を挙げることができる。

特開２００４−５９３２１号公報 特開２０１７−１７８５０２号公報

前記巻上ワイヤロープ８に作用する張力を検出する前記特許文献２に開示された荷重検出器２０は、例えば、従来のドラムバランス式のクレーンの場合、図１１に示される如く、巻上ワイヤロープ８が掛け回される荷重検出専用のシーブ１３ｂに連結する形で設けられている。図１１には引張型のロードセル等の荷重検出器２０を示しているが、圧縮型のロードセル等の荷重検出器２０が用いられることもある。この場合、圧縮型のロードセル等の荷重検出器２０と前記シーブ１３ｂとの間には、中間部に支点を有するレバー（図示せず）が介装される。

因みに、図１１に示される例において、巻上ドラム９から繰り出される巻上ワイヤロープ８は、ガイサポート１２の頂部のシーブ１３ａに掛け回された後、荷重検出専用のシーブ１３ｂに掛け回され、更に、ガイサポート１２の頂部のシーブ１３ｃ、ジブ５先端のシーブ１５ａ、吊具７のシーブ７ａを吊り下げるシーブ７ｂ、ジブ５先端のシーブ１５ｂ、ガイサポート１２の頂部のシーブ１３ｄに順次掛け回され、起伏ドラム１１に巻き取られている。

但し、前記巻上ドラム９から繰り出される巻上ワイヤロープ８は、左右二系統あり、図１１に示される右系統のシーブ１３ｂに荷重検出器２０は設けられていない。

尚、左右二系統の起伏ドラム１１から繰り出される起伏ワイヤロープ１０はそれぞれ、ガイサポート１２の頂部のシーブ１４ａ、ジブ５先端に起伏ペンダントロープ１０ａを介して接続される起伏ペンダントシーブブロック１６に取り付けられたシーブ１４ｂ、ガイサポート１２の頂部のシーブ１４ｃ、前記起伏ペンダントシーブブロック１６に取り付けられたシーブ１４ｄ、ガイサポート１２の頂部から張り出す起伏スイングシーブブロック１７に取り付けられたシーブ１４ｅに順次掛け回され、つなげられる形となっている。

しかしながら、前述の如く、荷重検出器２０を巻上ワイヤロープ８が掛け回される荷重検出専用のシーブ１３ｂに連結する形で設けるのでは、シーブの数が増えることに加え、クライミングクレーン１の設置時に巻上ワイヤロープ８を荷重検出専用のシーブ１３ｂに対して掛け回す作業が余分に必要になると共に、巻上ワイヤロープ８もその分だけ長くしなければならず、改善が望まれていた。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、シーブの増加を避け、クレーンの設置時における巻上ワイヤロープの荷重検出専用のシーブに対する余分な掛け回し作業並びに巻上ワイヤロープを長くすることを不要とし得るクレーンの過負荷防止システムを提供しようとするものである。

本発明は、荷重を計測する荷重検出器と、
ジブの傾斜角度を計測するジブ角度検出器と、
ジブの作業半径に対する定格荷重曲線が設定され、前記ジブ角度検出器で計測された傾斜角度に基づきジブの作業半径を求め、該作業半径に基づき前記定格荷重曲線より定格荷重を求め、前記荷重検出器で計測された荷重に基づきクレーンに作用する吊荷による実荷重を求め、該実荷重が定格荷重を超えていると判定された場合、クレーンの作動停止信号を出力する過負荷防止装置と
を備えたクレーンの過負荷防止システムであって、
前記荷重検出器は、巻上ワイヤロープが掛け回されるシーブの軸に組み込まれるクレーンの過負荷防止システムに係るものである。

前記クレーンの過負荷防止システムにおいて、前記巻上ワイヤロープが掛け回されるシーブは、ガイサポートの頂部に配設されるシーブとすることができる。

又、前記ガイサポートの頂部のシーブは、前記巻上ワイヤロープの繰出角度と引込角度とがそれぞれ一定となるよう配設することができる。

更に又、前記巻上ワイヤロープが掛け回されるシーブは、ジブの先端部に配設されるシーブとすることができる。

一方、本発明は、荷重を計測する荷重検出器と、
ジブの傾斜角度を計測するジブ角度検出器と、
ジブの作業半径に対する定格荷重曲線が設定され、前記ジブ角度検出器で計測された傾斜角度に基づきジブの作業半径を求め、該作業半径に基づき前記定格荷重曲線より定格荷重を求め、前記荷重検出器で計測された荷重に基づきクレーンに作用する吊荷による実荷重を求め、該実荷重が定格荷重を超えていると判定された場合、クレーンの作動停止信号を出力する過負荷防止装置と
を備えたクレーンの過負荷防止システムであって、
前記荷重検出器は、ジブのフートピンに組み込まれるクレーンの過負荷防止システムに係るものである。

又、本発明は、荷重を計測する荷重検出器と、
ジブの傾斜角度を計測するジブ角度検出器と、
ジブの作業半径に対する定格荷重曲線が設定され、前記ジブ角度検出器で計測された傾斜角度に基づきジブの作業半径を求め、該作業半径に基づき前記定格荷重曲線より定格荷重を求め、前記荷重検出器で計測された荷重に基づきクレーンに作用する吊荷による実荷重を求め、該実荷重が定格荷重を超えていると判定された場合、クレーンの作動停止信号を出力する過負荷防止装置と
を備えたクレーンの過負荷防止システムであって、
前記荷重検出器は、ジブの接続ピンに組み込まれるクレーンの過負荷防止システムに係るものである。

本発明のクレーンの過負荷防止システムによれば、シーブの増加を避け、クレーンの設置時における巻上ワイヤロープの荷重検出専用のシーブに対する余分な掛け回し作業並びに巻上ワイヤロープを長くすることを不要とし得るという優れた効果を奏し得る。

本発明のクレーンの過負荷防止システムの第一実施例を示す斜視図である。 本発明のクレーンの過負荷防止システムの第一実施例における計測値と巻上ワイヤロープの張力との関係を示す概略図である。 本発明のクレーンの過負荷防止システムの第一実施例における巻上ワイヤロープがシーブから離れた状態を示す概要図である。 図３の状態を回避する本発明のクレーンの過負荷防止システムの第二実施例を示す概要図である。 本発明のクレーンの過負荷防止システムの第三実施例における計測値と巻上ワイヤロープの張力との関係を示す概略図である。 本発明のクレーンの過負荷防止システムの第四実施例における計測値とジブ軸力との関係を示す概略図である。 本発明のクレーンの過負荷防止システムの第五実施例におけるジブを示す側面図及び平面図である。 本発明のクレーンの過負荷防止システムの第五実施例におけるジブの接続ピンに作用する曲げモーメントと剪断力と軸力とを示す図である。 一般的なクライミングクレーンの一例を示す概要構成図である。 従来の過負荷防止装置の一例を示す概要図であって、（ａ）は制御ブロック図、（ｂ）は定格荷重曲線図である。 従来の過負荷防止装置の荷重検出器が配設される箇所の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明のクレーンの過負荷防止システムの第一実施例であって、図中、図９〜図１１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

第一実施例のクレーンの過負荷防止システムは、荷重検出器２０と、ジブ角度検出器３０と、過負荷防止装置４０と、制御器５０と、表示器６０とを備えており、この点は、図１０に示す従来例と同様である。

そして、第一実施例の場合、荷重検出器２０は、巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブの軸に組み込まれ、荷重Ｐを計測するようになっている。ここで、前記巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブは、ガイサポート１２の頂部に配設されるシーブ１３とすることができ、該シーブ１３の軸にロードセルを荷重検出器２０として組み込むようになっている。

前記ジブ角度検出器３０は、ジブ５の傾斜角度θ_Ｊを計測するようになっている。

前記過負荷防止装置４０は、ジブ５の作業半径Ｒに対する定格荷重曲線が設定され、前記ジブ角度検出器３０で計測された傾斜角度θ_Ｊに基づきジブ５の作業半径Ｒを求め、該作業半径Ｒに基づき前記定格荷重曲線より定格荷重を求め、前記荷重検出器２０で計測された荷重Ｐに基づきクライミングクレーン１に作用する吊荷による実荷重を求め、該実荷重が定格荷重を超えていると判定された場合、クライミングクレーン１の作動停止信号を出力するようになっている。

次に、上記第一実施例の作用を説明する。

クライミングクレーン１による吊荷の吊上げ下げ作業時には、先ず、巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブ１３に作用する荷重Ｐが荷重検出器２０によって計測される。

同時に、ジブ５の傾斜角度θ_Ｊがジブ角度検出器３０によって計測される。

続いて、前記ジブ角度検出器３０で計測されたジブ５の傾斜角度θ_Ｊに基づきジブ５の作業半径Ｒが過負荷防止装置４０によって求められる。

又、前記過負荷防止装置４０においては、前記ジブ角度検出器３０で計測されたジブ５の傾斜角度θ_Ｊに基づき前記シーブ１３に掛け回される巻上ワイヤロープ８の繰出角度θ_Ｗ１が求められると共に、前記シーブ１３に掛け回される巻上ワイヤロープ８の引込角度θ_Ｗ２が求められる。

この後、前記荷重検出器２０で計測された荷重Ｐと、前記過負荷防止装置４０で求められた繰出角度θ_Ｗ１並びに引込角度θ_Ｗ２とに基づき、巻上ワイヤロープ８の張力がクライミングクレーン１に作用する吊荷による実荷重Ｆとして過負荷防止装置４０により求められる。

更に、前記過負荷防止装置４０においては、前記作業半径Ｒに基づき、予め設定された定格荷重曲線より定格荷重が求められ、前記実荷重Ｆが定格荷重と比較される。

前記過負荷防止装置４０において、前記実荷重Ｆが定格荷重を超えていると判定された場合、クライミングクレーン１の作動が停止される。

尚、前記過負荷防止装置４０で前記実荷重Ｆが定格荷重を超えていないと判定された場合、クライミングクレーン１の作動は継続され、前述と同様の工程が繰り返し行われる。

以下、図２を用い、繰出角度θ_Ｗ１、引込角度θ_Ｗ２、及び実荷重Ｆ（張力Ｆ）の算出の仕方について詳述する。

前記巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブ１３は、図２に示す例では、ガイサポート１２の頂部に配設されており、該シーブ１３の軸に組み込まれたロードセル等の荷重検出器２０による荷重の計測値はＰとなる。

旋回体４の上面からジブ５の先端のシーブ１５までの高さＨ_Ｔは、ジブ５の長さをＬ_Ｊとし、旋回体４の上面からジブ５の起伏中心（フートピン５ａ）までの高さをＨ_Ｆとした場合、前記ジブ５の傾斜角度θ_Ｊはジブ角度検出器３０で計測されるため、
Ｈ_Ｔ＝Ｌ_Ｊｓｉｎθ_Ｊ＋Ｈ_Ｆ
として求められる。因みに、図２中、Ｗ_Ｆは旋回中心からジブ５の起伏中心（フートピン５ａ）までの水平長さである。

又、旋回中心からガイサポート１２の頂部のシーブ１３までの水平長さをＷ_Ｇとし、旋回体４の上面からガイサポート１２の頂部のシーブ１３までの高さをＨ_Ｇとした場合、作業半径Ｒはジブ５の傾斜角度θ_Ｊに基づいて求められるため、
（Ｗ_Ｇ＋Ｒ）ｔａｎθ_Ｗ１＝Ｈ_Ｔ−Ｈ_Ｇ
という関係が成り立つ。

即ち、前記繰出角度は、
θ_Ｗ１＝ｔａｎ^−１｛（Ｈ_Ｔ−Ｈ_Ｇ）／（Ｗ_Ｇ＋Ｒ）｝
＝ｔａｎ^−１｛（Ｌ_Ｊｓｉｎθ_Ｊ＋Ｈ_Ｆ−Ｈ_Ｇ）／（Ｗ_Ｇ＋Ｒ）｝
より求められる。

更に、旋回体４の上面から巻上ドラム９までの高さをＨ_Ｄとし、旋回中心から巻上ドラム９までの水平長さをＷ_Ｄとした場合、
（Ｈ_Ｇ−Ｈ_Ｄ）ｔａｎθ_Ｗ２＝Ｗ_Ｄ−Ｗ_Ｇ
という関係が成り立つ。

即ち、前記引込角度は、
θ_Ｗ２＝ｔａｎ^−１｛（Ｗ_Ｄ−Ｗ_Ｇ）／（Ｈ_Ｇ−Ｈ_Ｄ）｝
より求められる。

そして、計測される前記荷重Ｐは、シーブ１３からジブ５の先端側へ繰り出される巻上ワイヤロープ８に作用する張力Ｆと、シーブ１３から巻上ドラム９側へ引き込まれる巻上ワイヤロープ８に作用する張力Ｆとの合力であって、前記荷重Ｐの張力Ｆに対する分解角度をφとすると、ベクトルの合成の関係式より、
Ｆ＝Ｐ／２ｃｏｓφ
φ＝（θ_Ｗ１＋θ_Ｗ２＋９０°）／２
という関係が成り立つ。

即ち、前記張力Ｆは実荷重となるため、前記実荷重は、
Ｆ＝Ｐ／［２ｃｏｓ｛（θ_Ｗ１＋θ_Ｗ２＋９０°）／２｝］
＝Ｐ／［２ｃｏｓ｛ｔａｎ^−１｛（Ｌ_Ｊｓｉｎθ_Ｊ＋Ｈ_Ｆ−Ｈ_Ｇ）／（Ｗ_Ｇ＋Ｒ）｝
＋ｔａｎ^−１｛（Ｗ_Ｄ−Ｗ_Ｇ）／（Ｈ_Ｇ−Ｈ_Ｄ）｝＋９０°］／２｝］
より求められる。

第一実施例の場合、従来とは異なり、荷重検出器２０を巻上ワイヤロープ８が掛け回される荷重検出専用のシーブ１３ｂ（図１１参照）に連結する形で設ける必要がなく、シーブの数を増やさなくて済むことに加え、クライミングクレーン１の設置時に巻上ワイヤロープ８を荷重検出専用のシーブ１３ｂに対して掛け回す作業が省略可能になると共に、巻上ワイヤロープ８も長くしなくて済む。

こうして、シーブの増加を避け、クライミングクレーン１の設置時における巻上ワイヤロープ８の荷重検出専用のシーブ１３ｂに対する余分な掛け回し作業並びに巻上ワイヤロープ８を長くすることを不要とし得る。

前記ガイサポート１２の頂部に配設されるシーブ１３は、図１１に示す起伏ドラム１１に巻き取られる巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブ１３ｄとし、該シーブ１３ｄの軸にロードセルを荷重検出器２０として組み込むようにすることもできる。

この場合、上記の数式において、Ｗ_Ｇを旋回中心からガイサポート１２の頂部のシーブ１３ｄまでの水平長さと置き換え、Ｈ_Ｇを旋回体４の上面からガイサポート１２の頂部のシーブ１３ｄまでの高さと置き換え、Ｗ_Ｄを旋回中心から起伏ドラム１１までの水平長さと置き換え、Ｈ_Ｄを旋回体４の上面から起伏ドラム１１までの高さと置き換えることにより、前述と同様に、張力Ｆを実荷重として求めることができる。

ところで、図３に示す如く、ジブ５が垂直に近い状態まで起立した場合、巻上ドラム９から繰り出される巻上ワイヤロープ８がシーブ１３に接触しなくなって、荷重検出器２０に負荷が掛からなくなり、荷重検出器２０で荷重Ｐが計測不能となってしまうことがある。或いは前記巻上ワイヤロープ８がシーブ１３に接触しても繰出角度θ_Ｗ１及び引込角度θ_Ｗ２が大きくなって、荷重Ｐの計測値が極端に小さくなり、該荷重Ｐから算出される張力Ｆの値の誤差が大きくなってしまうことがある。

こうした不具合を解消するためには、例えば、図４に示す本発明のクレーンの過負荷防止システムの第二実施例の如く、前記ガイサポート１２の頂部のシーブを、前記巻上ワイヤロープ８の繰出角度θ_Ｗ１と引込角度θ_Ｗ２とがそれぞれ一定となるよう配設することが有効となる。

図４に示す第二実施例では、前記ガイサポート１２の頂部のシーブ１３の隣接位置に、前記ジブ５の傾斜角度θ_Ｊにかかわらず巻上ワイヤロープ８の繰出角度θ_Ｗ１と引込角度θ_Ｗ２とがそれぞれ一定となる別のシーブ１３´を配設し、該シーブ１３´の軸にロードセル等の荷重検出器２０を組み込むようにしてある。

図４に示す第二実施例の場合、ジブ５が垂直に近い状態まで起立しても、巻上ドラム９から繰り出される巻上ワイヤロープ８は常にシーブ１３´に接触し、荷重検出器２０に負荷が掛からなくなってしまうことはなく、荷重検出器２０で荷重Ｐが計測不能となってしまうことが避けられる。しかも、前記巻上ワイヤロープ８のシーブ１３´に対する繰出角度θ_Ｗ１及び引込角度θ_Ｗ２がそれぞれ一定であるため、荷重Ｐの計測値が極端に小さくなることはなく、該荷重Ｐから算出される張力Ｆの値の誤差が大きくならず、計測精度を一定に保持することが可能となる。

因みに、前記シーブ１３´は追加する必要があるものの、従来の荷重検出専用のシーブ１３ｂとは異なり、巻上ワイヤロープ８を長くして掛け回すといった余分な作業を行う必要は全くない。

図５は本発明のクレーンの過負荷防止システムの第三実施例を示しており、前記巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブを、ジブ５の先端部に配設されるシーブ１５とし、該シーブ１５の軸にロードセルを荷重検出器２０として組み込むようにしたものである。

この場合、前記繰出角度は、前述と同様に、
θ_Ｗ１＝ｔａｎ^−１｛（Ｈ_Ｔ−Ｈ_Ｇ）／（Ｗ_Ｇ＋Ｒ）｝
＝ｔａｎ^−１｛（Ｌ_Ｊｓｉｎθ_Ｊ＋Ｈ_Ｆ−Ｈ_Ｇ）／（Ｗ_Ｇ＋Ｒ）｝
より求められる。

そして、計測される前記荷重Ｐは、シーブ１５から下方へ繰り出される巻上ワイヤロープ８に作用する張力Ｆと、シーブ１５からガイサポート１２の頂部のシーブ１３側へ引き込まれる巻上ワイヤロープ８に作用する張力Ｆとの合力であって、前記荷重Ｐの張力Ｆに対する分解角度をηとすると、ベクトルの合成の関係式より、
Ｆ＝Ｐ／２ｃｏｓη
η＝（９０°−θ_Ｗ１）／２
という関係が成り立つ。

即ち、前記張力Ｆは実荷重となるため、前記実荷重は、
Ｆ＝Ｐ／［２ｃｏｓ｛（９０°−θ_Ｗ１）／２｝］
＝Ｐ／［２ｃｏｓ｛９０°−ｔａｎ^−１｛（Ｌ_Ｊｓｉｎθ_Ｊ＋Ｈ_Ｆ−Ｈ_Ｇ）
／（Ｗ_Ｇ＋Ｒ）｝／２｝］
より求められる。

こうして、前記巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブを、ジブ５の先端部に配設されるシーブ１５とし、図５に示す第三実施例の如く、該シーブ１５の軸にロードセルを荷重検出器２０として組み込むようにしても、シーブの増加を避け、クライミングクレーン１の設置時における巻上ワイヤロープ８の荷重検出専用のシーブ１３ｂに対する余分な掛け回し作業並びに巻上ワイヤロープ８を長くすることを不要とし得る。

図６は本発明のクレーンの過負荷防止システムの第四実施例を示し、前記荷重検出器２０をジブ５のフートピン５ａに組み込むようにしたものである。

前記ジブ５のフートピン５ａには、吊荷の荷重による軸力Ｐ_１と、ジブ５の自重Ｆ_Ｊによる軸力Ｐ_２とを足し合わせた軸力Ｐ_３が作用する。

前記吊荷の荷重による軸力Ｐ_１は、吊荷の荷重と巻上ワイヤロープ８の張力とがＦであってそれらの合力がＰである場合、その起伏ワイヤロープ１０の張力成分Ｆ_ＫとＰとの合力になる。

前記ジブ５の自重Ｆ_Ｊによる軸力Ｐ_２は、ジブ５の自重Ｆ_Ｊと起伏ワイヤロープ１０（巻上ワイヤロープ８）に平行なベクトルＦ_Ｖとの合力となる。前記ジブ５の自重Ｆ_Ｊは既知の値として予め設定可能であり、ジブ５の傾斜角度θ_Ｊや巻上ワイヤロープ８の繰出角度θ_Ｗ１に基づいて前記ベクトルＦ_Ｖを求めることができるため、前記ジブ５の自重Ｆ_Ｊによる軸力Ｐ_２は算出できる。尚、ジブ５の自重Ｆ_Ｊは実際には、ジブ５全体に作用する分布荷重となるが、図６には、ジブ５の自重Ｆ_Ｊをジブ５の重心に作用する集中荷重として表している。

即ち、前記荷重検出器２０で計測されるＰ_３＝Ｐ_１＋Ｐ_２の値からＰ_２を差し引き、Ｐ_１からＰを逆算し、Ｆを実荷重として求めることが可能となる。

こうして、図６に示す第四実施例の如く、荷重検出器２０をジブ５のフートピン５ａに組み込むようにしても、シーブの増加を避け、クライミングクレーン１の設置時における巻上ワイヤロープ８の荷重検出専用のシーブ１３ｂに対する余分な掛け回し作業並びに巻上ワイヤロープ８を長くすることを不要とし得る。

図７及び図８は本発明のクレーンの過負荷防止システムの第五実施例を示し、前記荷重検出器２０をジブ５の接続ピン５ｂに組み込むようにしたものである。

前記ジブ５の荷重検出器２０が組み込まれた接続ピン５ｂの位置には、図６に示す第四実施例で説明したように、軸力Ｐ_３が作用すると共に、ジブ５の自重を集中荷重とすると、図８に示す如く、ジブ５の自重による曲げモーメントＭと剪断力τとが作用する。

前記ジブ５が、図８に示す如く、一本の上弦材５ｃと二本の下弦材５ｄとをブレース５ｅで連結して構成されている場合、ジブ５の軸心から上弦材５ｃまでの高さをｈ_ｕ、下弦材５ｄからジブ５の軸心までの高さをｈ_ｄ、下弦材５ｄから上弦材５ｃまでの高さをｈとする。

更に、前記ジブ５の断面を上下方向へ延びる一本の直線とし、上下端で両端支持される部材としてモデル化すると、上弦材５ｃにはＭ／ｈの荷重が作用し、下弦材５ｄには一本当たりＭ／２ｈの荷重が作用すると共に、上弦材５ｃ及び下弦材５ｄには一本当たりτ／３の剪断力が作用する。

一方、前記上弦材５ｃに作用する軸力をＰ_ｕ、前記下弦材５ｄに作用する軸力をＰ_ｄ、前記ジブ５の軸心から下弦材５ｄまでの幅をＺとすると、ジブ５の軸心回りのモーメントのつり合いの関係式は、
０＝Ｐ_ｄ・（−Ｚ）＋Ｐ_ｄ・Ｚ
０＝Ｐ_ｕ・ｈ_ｕ＋２Ｐ_ｄ・（−ｈ_ｄ）
となり、
Ｐ_ｄ＝Ｐ_ｕ・ｈ_ｕ／２ｈ_ｄ
となる。

又、軸力のつり合いの関係式は、
Ｐ_３＝Ｐ_ｕ＋２Ｐ_ｄ
となり、
Ｐ_３＝Ｐ_ｕ＋２（Ｐ_ｕ・ｈ_ｕ／２ｈ_ｄ）
＝Ｐ_ｕ＋（Ｐ_ｕ・ｈ_ｕ／ｈ_ｄ）
＝Ｐ_ｕ（１＋ｈ_ｕ／ｈ_ｄ）
＝Ｐ_ｕ（ｈ_ｄ＋ｈ_ｕ）／ｈ_ｄ
＝Ｐ_ｕ・ｈ／ｈ_ｄ
∴Ｐ_ｕ＝Ｐ_３・ｈ_ｄ／ｈ
となる。

又、前記軸力のつり合いの関係式から
Ｐ_３＝Ｐ_ｕ＋２Ｐ_ｄ
＝Ｐ_３・ｈ_ｄ／ｈ＋２Ｐ_ｄ
となり、
２Ｐ_ｄ＝Ｐ_３（１−ｈ_ｄ／ｈ）
＝Ｐ_３（ｈ−ｈ_ｄ）／ｈ
＝Ｐ_３・ｈ_ｕ／ｈ
∴Ｐ_ｄ＝Ｐ_３・ｈ_ｕ／２ｈ
となる。

前記ジブ５の荷重検出器２０が組み込まれた接続ピン５ｂの位置に作用する軸力と曲げモーメントに対する反力と剪断力に対する反力との合力が、荷重検出器２０の計測値となるが、実荷重を求める上で必要となる情報は、上弦材５ｃ或いは下弦材５ｄに対して曲げモーメントＭにより生じる反力となる。このため、前記演算で求められる軸力Ｐ_ｕ或いは軸力Ｐ_ｄと、上弦材５ｃ或いは下弦材５ｄに対して剪断力τにより生じる反力とを前記荷重検出器２０の計測値から差し引いて補正すれば、上弦材５ｃ或いは下弦材５ｄに対して曲げモーメントＭにより生じる反力が求められる。

尚、前記接続ピン５ｂは、図７に示す如く、複数分割されるジブ５の接続箇所に設けられており、前記荷重検出器２０を組み込む箇所は、任意の一箇所或いは複数箇所の何れでも良い。

又、図８に示すモデルでは、ジブ５の軸心の線上に軸力のベクトルが存在しているが、該軸力のベクトルがジブ５の軸心の線上からずれている場合には、それに伴う曲げを別途考慮すれば良い。

更に又、ジブ５に作用する水平力（風荷重等）は、基本的に荷重検出器２０の計測値に影響しないが、左右の主材（下弦材５ｄ）の接続ピン５ｂに荷重検出器２０を組み込んで、それらの計測値の平均を取ることにより、前記水平力の影響を補正し、精度を更に高めることも可能となる。

こうして、図７及び図８に示す第五実施例の如く、荷重検出器２０をジブ５の接続ピン５ｂに組み込むようにしても、シーブの増加を避け、クライミングクレーン１の設置時における巻上ワイヤロープ８の荷重検出専用のシーブ１３ｂに対する余分な掛け回し作業並びに巻上ワイヤロープ８を長くすることを不要とし得る。

そして、図１及び図２に示す第一実施例の場合、前記巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブは、ガイサポート１２の頂部に配設されるシーブ１３である。このように構成すると、前記荷重検出器２０で計測された荷重Ｐと、前記過負荷防止装置４０で求められた繰出角度θ_Ｗ１並びに引込角度θ_Ｗ２とに基づき、巻上ワイヤロープ８の張力がクライミングクレーン１に作用する吊荷による実荷重Ｆとして過負荷防止装置４０により安定して求められる。

又、図４に示す第二実施例の場合、前記ガイサポート１２の頂部のシーブ１３´は、前記巻上ワイヤロープ８の繰出角度と引込角度とがそれぞれ一定となるよう配設される。このように構成すると、ジブ５の起立状態にかかわらず、巻上ドラム９から繰り出される巻上ワイヤロープ８を常にシーブ１３´に接触させ、荷重検出器２０での荷重Ｐの計測値が極端に小さくなることを避け、該荷重Ｐから算出される張力Ｆの値の誤差を抑え、計測精度を一定に保持する上で有効となる。

又、図５に示す第三実施例の場合、前記巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブは、ジブ５の先端部に配設されるシーブ１５である。このように構成しても、シーブの増加を避け、クライミングクレーン１の設置時における巻上ワイヤロープ８の荷重検出専用のシーブ１３ｂに対する余分な掛け回し作業並びに巻上ワイヤロープ８を長くすることを不要とし得る。

一方、図６に示す第四実施例の場合、前記荷重検出器２０は、ジブ５のフートピン５ａに組み込まれる。このように構成しても、シーブの増加を避け、クライミングクレーン１の設置時における巻上ワイヤロープ８の荷重検出専用のシーブ１３ｂに対する余分な掛け回し作業並びに巻上ワイヤロープ８を長くすることを不要とし得る。

又、図７及び図８に示す第五実施例の場合、前記荷重検出器２０は、ジブ５の接続ピン５ｂに組み込まれる。このように構成しても、シーブの増加を避け、クライミングクレーン１の設置時における巻上ワイヤロープ８の荷重検出専用のシーブ１３ｂに対する余分な掛け回し作業並びに巻上ワイヤロープ８を長くすることを不要とし得る。

尚、本発明のクレーンの過負荷防止システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、クライミングクレーンに限らず、ジブを有するものであればどのようなクレーンにも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ クライミングクレーン（クレーン）
２ マスト
２ａ マストブロック
３ 昇降ユニット
４ 旋回体
５ ジブ
５ａ フートピン
５ｂ 接続ピン
５ｃ 上弦材
５ｄ 下弦材
５ｅ ブレース
６ カウンタフレーム
７ 吊具
７ａ シーブ
７ｂ シーブ
８ 巻上ワイヤロープ
９ 巻上ドラム
１０ 起伏ワイヤロープ
１０ａ 起伏ペンダントロープ
１１ 起伏ドラム
１２ ガイサポート
１３ シーブ
１３´ シーブ
１３ａ シーブ
１３ｂ シーブ
１３ｃ シーブ
１３ｄ シーブ
１４ シーブ
１４ａ シーブ
１４ｂ シーブ
１４ｃ シーブ
１４ｄ シーブ
１４ｅ シーブ
１５ シーブ
１５ａ シーブ
１５ｂ シーブ
１６ 起伏ペンダントシーブブロック
１７ 起伏スイングシーブブロック
２０ 荷重検出器
３０ ジブ角度検出器
４０ 過負荷防止装置
５０ 制御器
６０ 表示器
Ｐ 荷重
Ｐ_１ 軸力
Ｐ_２ 軸力
Ｐ_３ 軸力
Ｐ_ｄ 軸力
Ｐ_ｕ 軸力
Ｆ 実荷重（張力）
Ｆ_Ｊ 自重
Ｆ_Ｋ 張力成分
Ｆ_Ｖ ベクトル
Ｒ 作業半径
θ_Ｊ 傾斜角度
θ_Ｗ１ 繰出角度
θ_Ｗ２ 引込角度
Ｈ_Ｔ 旋回体の上面からジブの先端のシーブまでの高さ
Ｈ_Ｇ 旋回体の上面からガイサポートの頂部のシーブまでの高さ
Ｗ_Ｇ 旋回中心からガイサポートの頂部のシーブまでの水平長さ
Ｌ_Ｊ ジブの長さ
Ｈ_Ｆ 旋回体の上面からジブの起伏中心までの高さ
Ｗ_Ｄ 旋回中心から巻上ドラムまでの水平長さ
Ｈ_Ｄ 旋回体の上面から巻上ドラムまでの高さ
Ｗ_Ｆ 旋回中心からジブの起伏中心までの水平長さ
Ｍ 曲げモーメント
τ 剪断力
ｈ 下弦材から上弦材までの高さ
ｈ_ｕ ジブの軸心から上弦材までの高さ
ｈ_ｄ 下弦材からジブの軸心までの高さ
Ｚ ジブの軸心から下弦材までの幅

Claims (6)

1. 荷重を計測する荷重検出器と、
   ジブの傾斜角度を計測するジブ角度検出器と、
   ジブの作業半径に対する定格荷重曲線が設定され、前記ジブ角度検出器で計測された傾斜角度に基づきジブの作業半径を求め、該作業半径に基づき前記定格荷重曲線より定格荷重を求め、前記荷重検出器で計測された荷重に基づきクレーンに作用する吊荷による実荷重を求め、該実荷重が定格荷重を超えていると判定された場合、クレーンの作動停止信号を出力する過負荷防止装置と
   を備えたクレーンの過負荷防止システムであって、
   前記荷重検出器は、巻上ワイヤロープが掛け回されるシーブの軸に組み込まれるクレーンの過負荷防止システム。
2. 前記巻上ワイヤロープが掛け回されるシーブは、ガイサポートの頂部に配設されるシーブである請求項１記載のクレーンの過負荷防止システム。
3. 前記ガイサポートの頂部のシーブは、前記巻上ワイヤロープの繰出角度と引込角度とがそれぞれ一定となるよう配設される請求項２記載のクレーンの過負荷防止システム。
4. 前記巻上ワイヤロープが掛け回されるシーブは、ジブの先端部に配設されるシーブである請求項１記載のクレーンの過負荷防止システム。
5. 荷重を計測する荷重検出器と、
   ジブの傾斜角度を計測するジブ角度検出器と、
   ジブの作業半径に対する定格荷重曲線が設定され、前記ジブ角度検出器で計測された傾斜角度に基づきジブの作業半径を求め、該作業半径に基づき前記定格荷重曲線より定格荷重を求め、前記荷重検出器で計測された荷重に基づきクレーンに作用する吊荷による実荷重を求め、該実荷重が定格荷重を超えていると判定された場合、クレーンの作動停止信号を出力する過負荷防止装置と
   を備えたクレーンの過負荷防止システムであって、
   前記荷重検出器は、ジブのフートピンに組み込まれるクレーンの過負荷防止システム。
6. 荷重を計測する荷重検出器と、
   ジブの傾斜角度を計測するジブ角度検出器と、
   ジブの作業半径に対する定格荷重曲線が設定され、前記ジブ角度検出器で計測された傾斜角度に基づきジブの作業半径を求め、該作業半径に基づき前記定格荷重曲線より定格荷重を求め、前記荷重検出器で計測された荷重に基づきクレーンに作用する吊荷による実荷重を求め、該実荷重が定格荷重を超えていると判定された場合、クレーンの作動停止信号を出力する過負荷防止装置と
   を備えたクレーンの過負荷防止システムであって、
   前記荷重検出器は、ジブの接続ピンに組み込まれるクレーンの過負荷防止システム。

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