JP2021519249A

JP2021519249A - フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視・検出装置およびクレーン

Info

Publication number: JP2021519249A
Application number: JP2020565943A
Authority: JP
Inventors: 漢丁林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2021-08-10
Also published as: WO2020228866A2; WO2020228866A3; CN111646357A; CN212924119U; US11136225B1; CN111348544A

Abstract

【課題】フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視・検出装置およびクレーンを提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視・検出装置およびクレーンを提供する。クレーンの定滑車アセンブリを連結体ａ３によりジブのポイントピンｂ２に吊り下げられ、前記連結体ａ３の他端を蝶番軸ａ２で前記定滑車アセンブリａ１に連結させ、前記蝶番軸ａ２を定滑車の軸線に垂直な方向に設け；前記連結体ａ３にプーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６またはプーリーブロックの力の作用線に平行な直線が設けられ；揚重時前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６と水平面のリアルタイムでなす角又はプーリーブロックの力の作用線に平行な直線が鉛直線から外れたときの両線のリアルタイムでなす角は、リアルタイムなフックの振れ角と数値的に等しい。有利な効果：前記クレーンによる揚重時、正確にフックの振れ角をリアルタイムで表示でき、それに基づいて垂直巻き上げるか、または巻き上げ中のフックの振れ角を監視する。【選択図】図２

Description

本発明は、フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視・検出装置およびクレーンに関し、クレーン技術分野に属し、特に、フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視・検出装置を搭載したクレーンに関する。

非特許文献１、非特許文献２によれば、クレーンは、巻上、旋回、横行およびジブ伸縮、走行などの一連の機能を持つため、仕様書の規定に基づき、巻き上げ過程でフックの振れ角が規定値より小さい範囲としなければならない。

調査によると、１８８３年に米国でクレーンが登場し、不整地走行や公道走行が可能な１０００トンのクレーンが開発されたが、巻き上げ工程装置としてのクレーンの巻き上げにおける発展が比較的遅かった。これまでクレーン運転士は、クレーンプーリーブロックが垂直状態にあるかどうかを知ることができていなかった。特に大規模な巻き上げの場合、巻き上げ合図者の肉眼および長年に積んだ経験で把握し、またクレーン運転士がプーリーブロックの垂直状態を調整して巻き上げ作業を完了する必要があった。吊り荷を中央で吊り上げる時、機器で監視を支援できるが、動的巻き上げを支援できないため、クレーンにリアルタイムのフックの振れ角監視装置がないと考えられてきた。

中国特許出願番号第２０１６１０７３３２４０．１号中国特許出願番号第２０１６１０６２９１６２．０号

ＳＨ／３５１５−２００３大型設備巻上工事の施工技術基準の９．１．４クレーン巻上作業工程が「巻上過程で、フックの振れ角が３°未満である」に適合すること。ＳＨ／Ｔ３５１５−２０１７石油化学大型設備巻上工事の施工技術仕様書の１１．１．４「巻き上げ過程で、フックの振れ角が１°未満であること」

クレーンがプーリーブロックを介して巻き上げるため、従来、クレーンのフックの振れ角を検出するため、プーリーブロックに検出機器を設けている。図１に示すように、ジブＡ５に固定された定滑車Ａ１と動滑車Ａ２、その間に通して巻き付けられたワイヤーロープＡ３およびフックＡ４で構成されたプーリーブロックに検出機器を取り付けることで、クレーンのフックの振れ角を検出してきた。

このため、クレーンのフックの振れ角の検出は、常にプーリーブロックから吊りロープ（フックのワイヤーロープ、以下同）の振れ角を検出し、またはプーリーブロックの定滑車にカメラを取り付けるマシンビジョン技術によってフックの振れ角を検出し；吊りロープから吊りロープの振れ角を検出する技術的解決手段としては、プーリーブロックの複数の吊りロープのうちから１本の吊りロープを検出対象として選択し、玉掛作業からプーリーブロックのワイヤーロープがスムーズに通されても、ワイヤーロープまたは吊りロープの間が平行でなく、定滑車と動滑車の軸線間に相対的な振れがあることを観察できる。原因としては、定滑車の軸線がジブに固定されるが動滑車の軸線方向がフックの移動方向と吊り荷の力の作用と制約によって変化することであり；カメラ付きマシンビジョン技術は、同時視、光線、周囲環境などの様々な条件の制限を受け、かつ前記マシンビジョン技術がフック上のマークポイントを見つけて検出する必要があるため、吊りロープからの検出と同じであり、定滑車と動滑車の軸線間に相対的な振れがあってフックの振れ角の正確な検出が得られないため、プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れる角度の検出精度に対する前記移動式クレーンの要件を満たすことができない。

出願人は、前記吊りロープからフックの振れ角を検出すること、およびカメラによるマシンビジョン技術によるフックの振れ角の検出より乖離しているが、プーリーブロックに検出機器を取り付けてクレーンのフックの振れ角を検出する特許文献１および特許文献２を考え出したが、注目されることなく、中国の最も有名ないくつかのクレーンメーカーと研究機関が現在になっても吊りロープの揺動角度からフックの振れ角を監視している。

本発明の目的は、フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視・検出装置を提供することであり、別の目的はフックの振れ角をリアルタイムで表示する監視・検出装置を備えた移動式クレーンを提供することであり、同時に上記フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視・検出装置もフックの振れ角の正確な検出等の要件がある他のクレーンにも使用させることができる。

本出願は、前記プーリーブロックに検出機器を取り付けてクレーンのフックの振れ角を検出することをから乖離し、前記プーリーブロックの定滑車とジブとの間の連結体に検出機器を取り付けて前記プーリーブロックの力（合力、以下同）の作用線が鉛直線から外れたときの両線のなす角としてのフックの振れ角を検出する。

フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置であって、クレーンの定滑車アセンブリを連結体によりシャックルでジブのポイントピンに吊り下げられ、前記連結体を蝶番軸で前記定滑車アセンブリに連結させ、蝶番軸を定滑車の軸線に垂直な方向に設け；フックの揺れ姿態を検出するため、前記連結体にプーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面またはプーリーブロックの力の作用線に平行な直線が設けられ；揚重時前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面と水平面のリアルタイムでなす角又はプーリーブロックの力の作用線に平行な直線が鉛直線から外れたときの両線のリアルタイムでなす角は、リアルタイムなフックの振れ角と数値的に等しいことを特徴とする。クレーンの定滑車アセンブリを連結体でジブポイントピンに吊り下げるのは、従来のクレーンジブ（ブームも呼ばれる）、アーム等の定滑車を固定する場所にポイントピンを設け、クレーンの定滑車アセンブリを限定される連結体で設けたポイントピンに吊り下げることに留意されたい。

前記フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置において、揚重時プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６と水平面のリアルタイムでなす角を検出することによってフックの振れ角を検出し、前記平台面ａ６に角度測定装置ａ７を取り付けると、検出されたリアルタイムなＸ、Ｙ軸方向成分を合成した後、リアルタイムなフックの振れ角が得られることを特徴とする。

前記フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置において、前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときのリアルタイムな方位は、前記平台面ａ６と水平面の交線に垂直であり、かつ前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときの両線のリアルタイムでなす角は前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６と水平面のなす角と同一平面上にあることを特徴とする。

前記フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置において、表示されたリアルタイムなフックの振れ角に基づいて吊り荷の重心位置（フックの振れ角が０°）から吊り上げ；表示されたリアルタイムなフックの振れ角に基づいて巻き上げの過程でクレーンのフックの振れ角が規定値より小さいことを監視する。

フックの振れ角をリアルタイムで表示する検出装置であって、クレーンの定滑車アセンブリａ１を連結体ａ３によりシャックルａ５でジブｂ１のポイントピンｂ２に吊り下げられ、前記連結体ａ３を蝶番軸ａ２で前記定滑車アセンブリａ１に連結させ、蝶番軸ａ２を定滑車の軸線に垂直な方向に設け；フックの揺れ姿態を検出するため、前記連結体ａ３にプーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面a6またはプーリーブロックの力の作用線に平行な直線が設けられる。

フックの振れ角をリアルタイムで表示する移動式クレーンであって、上記のいずれかに記載のフックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置又は上記フックの振れ角をリアルタイムで表示する検出装置を備えることを特徴とする。

図２、図３に示すように、クレーンの定滑車アセンブリａ１を連結体ａ３によってジブｂ１のポイントピンｂ２に吊り下げられ、前記連結体ａ３の他端を蝶番軸ａ２で前記定滑車アセンブリａ１に連結させ、蝶番軸ａ２を定滑車の軸線に垂直な方向に設ける。前記連結体ａ３は、シャックルａ５を介して前記ジブポイントピンｂ２に吊り下げられるため、定滑車の軸線上に作用するプーリーブロックの力の作用点が偏る場合、前記プーリーブロックの揚重の張力作用下で、前記定滑車アセンブリａ１が前記蝶番軸ａ２に沿って自ら調整し、この時定滑車の軸線はわずかに傾斜し、前記プーリーブロックの力の作用線が前記連結体ａ３を通過するため、前記連結体ａ３に前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６となる平台を固設する場合、揚重時前記プーリーブロックの力の作用線が常に前記の平台面ａ６に垂直である。

揚重時前記プーリーブロックの力の作用線は、常に前記平台面に垂直であるため、前記連結体の前記平台面上に角度測定装置を固設すると、検出されたプーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面と水平面をなす角が、前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときの両線のなす角としてのリアルタイムなフックの振れ角に数値的に等しくなる。

図４に示すように、仮に点ｂを通る前記プーリーブロックの力の作用線ｍと点ｂを通る鉛直線ｎとの交角を∠ｂとし、プーリーブロックの力の作用線ｍに垂直な平台面Ｗ（すなわち、図２内のａ６）と水平面Ｚのなす角を∠ａとすると、２平面のなす角の点ｂから、２平面Ｗ、Ｚに下ろした垂線の足をそれぞれＣ、Ｄとし、点Ｃを通って平面内に、平面Ｗと平面Ｚの交線Ｌに下ろしたＣａを作り、垂線の足を点ａとし、Ｄａを繋ぐ。∵Ｌ⊥Ｃａ、Ｌ⊥ｂＣ、∴ Ｌ⊥面ｂＣａ、∴Ｌ⊥ｂａ、又∵Ｌ⊥ｂＤ、∴Ｌ⊥面ｂＤａ、∴Ｌ⊥Ｄａ、∴∠ＣａＤは、２平面のなす角の平面角で、四辺形ａＣｂＤは直線ｍ、ｎと同一平面上にあり、且つ∠Ｃ＝∠Ｄ＝９０°である。
故に、∠ａ（∠ＣｂＤと補角をなす）は、直線ｍと直線ｎが交わる鋭角∠ｂに等しい。

上記のことから、前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときの両線のリアルタイムでなす角は、前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面と水平面のリアルタイムでなす角に等しく、前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときのリアルタイムな方位が前記平台面ａ６と水平面の交線に垂直であり、かつ前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときの両線のリアルタイムでなす角が前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６と水平面のなす角と同一平面上にある。

したがって、前記平台面ａ６に角度測定装置を取り付けて前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときの両線のなす角としてのリアルタイムなフックの振れ角を検出できる。

故に、限定された連結体ａ３は、フックの揺れ姿態を正しく検出するための条件を作り出す。すなわち、
（１）フックの揺れ姿態を検出するため、前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面を提供し、
前記連結体ａ３にフックの振れ角が０°を満たす時、前記平台面ａ６は水平面となる平台を固設し、揚重時前記プーリーブロックの力の作用線が常に前記平台面ａ６に垂直であるため、前記平台面ａ６を通じてフックの揺れ姿態を正確に検出することができる。前記平台面ａ６に角度測定装置ａ７を取り付けた場合、検出されたＸ、Ｙ軸方向成分を合成した後、リアルタイムなフックの振れ角が得られ；
（２）フックの揺れ姿態を検出するため、プーリーブロックの力の作用線に平行な直線を提供し、
前記連結体に前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６を固設し、前記平台面ａ６に前記平台面ａ６に垂直な直線を固定し、前記直線は前記プーリーブロックの力の作用線の平行線である。したがって、前記平台面ａ６に垂直な直線に検出機器を取り付けてフックの揺れ姿態を正確に検出することができる。

垂直巻き上げと巻き上げ中のフックの振れ角監視は、クレーン安全作業の基本的な要件であり、装備が先進で、操作が柔軟で、パイロットハンドルを用いたクレーンにとって、前記クレーンのためにリアルタイムなフックの振れ角の表示を追加した時、前記クレーン運転士がその組み合わせた操作により垂直巻き上げ（フックの振れ角が０°）を実現することや、巻き上げ中のフックの振れ角が規定値よりも小さいことも監視できる。

前記フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視・検出装置およびクレーンの有利な効果は、次の通りである。
本発明は、揚重時正確なフックの振れ角を表示でき、リアルタイムなフックの振れ角に基づいて吊り荷の重心位置から吊り上げ、クレーンの巻き上げ中のフックの振れ角が仕様書の規定値より小さいことを監視でき；かつバスを含む有線伝送または無線伝送を選択でき、前記監視装置の保護に役立ち、前記クレーン上の他の装置と組み合わせて電力供給プランを選択し；特に、装備が先進的で、操作が柔軟な移動式クレーン上にフックの振れ角の正確な検出を実現し、前記移動式クレーンのために垂直巻き上げの監視機能および巻き上げ中のフックの振れ角監視機能を追加できる。

プーリーブロックの構造模式図である。フックの振れ角の表示の構造説明図である。クレーンジブポイントピンを示す模式図である。プーリーブロックの力の作用線からフックの振れ角を検出した場合の説明図である。図２の実施形態の左側から見た構造断面図。

揚重時フックの振れ角をリアルタイムで表示する技術的手段
図２に示すように、クレーンの定滑車アセンブリａ１を連結体ａ３によってジブｂ１のポイントピンｂ２に吊り下げられ、前記連結体ａ３の他端を蝶番軸ａ２で前記定滑車アセンブリａ１に連結させ、蝶番軸ａ２を定滑車の軸線に垂直な方向に設ける。前記連結体ａ３は、シャックルａ５を介して前記ジブポイントピンｂ２に吊り下げられるため、定滑車の軸線上に作用するプーリーブロックの力の作用点が偏る場合、前記プーリーブロックの揚重の張力作用下で、前記定滑車アセンブリａ１が前記蝶番軸ａ２に沿って自ら調整し、この時定滑車の軸線はわずかに傾斜し、前記プーリーブロックの力の作用線が前記連結体ａ３を通過するため、前記連結体ａ３に前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６となる平台を固設する場合、揚重時前記プーリーブロックの力の作用線が常に前記の平台面ａ６に垂直である

これにより、前記平台面ａ６を通じてフックの揺れ姿態を正確に検出することができる。揚重時前記プーリーブロックの力の作用線は、常に前記平台面ａ６に垂直であるため、前記連結体ａ３の前記平台面ａ６上に角度測定装置を固設すると、検出されたプーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面と水平面をなす角が、リアルタイムなフックの振れ角に数値的に等しくなる。

検出された前記リアルタイムなフックの振れ角は、前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときの両線のなす角によって決定されるため、理論的根拠が明確であり、疑問もなく、前記平台面に角度測定装置を取り付けて検出するのは信頼的な従来技術であるため、前記フックの振れ角検出の技術的手段が信頼性、実現可能性を有する。

角度測定装置を取り付けてリアルタイムなフックの振れ角の検出
北微伝感（ＷＷＷ．ｂｅｗｉｓ．ｃｏｍ．ｃｎ）社製のＢＷＤ−ＶＧ５００動的角度傾斜計（Ｘ、Ｙ軸の動的精度が０．１度）を選択し、前記連接体ａ３と前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６に取り付けられ、検出されたリアルタイムなＸ、Ｙ軸方向成分をパスによって伝送し、シングルチップマイコンは、リアルタイムなフックの振れ角がリアルタイムなＸ、Ｙ軸方向成分の合成値、前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときのリアルタイムな方位が前記平台面と水平面の交線に垂直であり、かつ前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときの両線のリアルタイムでなす角が前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６と水平面のなす角と同一平面上にあること、およびリアルタイムなＸ、Ｙ軸方向成分の極性に基づいて、従来技術のモニターを介してクレーン運転室にフックの振れ角の数値と方位を正確にリアルタイムで表示する。

以上の記載は単なる本発明の実施態様の例示に過ぎなく、当業者にとって、本発明の様々な変形や修飾も本発明の保護範囲内にあるとみなされる。

Ａ１定滑車
Ａ２動滑車
Ａ３ワイヤーロープ
Ａ４フック
Ａ５ジブ
ａ１定滑車アセンブリ
ａ２蝶番軸
ａ３連結体
ａ４第１シャックル
ａ５第２シャックル
ａ６平台面
ａ７角度測定装置
ｂ１ジブ
ｂ２ポイントピン

Claims

フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置であって、クレーンの定滑車アセンブリを連結体によりシャックルでジブのポイントピンに吊り下げられ、前記連結体を蝶番軸で前記定滑車アセンブリに連結させ、前記蝶番軸を定滑車の軸線に垂直な方向に設け；前記連結体にプーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面または前記プーリーブロックの力の作用線に平行な直線が設けられ；揚重時前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面と水平面のリアルタイムでなす角又は前記プーリーブロックの力の作用線に平行な直線が鉛直線から外れたときの両線のリアルタイムでなす角は、リアルタイムなフックの振れ角と数値的に等しいことを特徴とする、フックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置。
揚重時前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６と水平面のリアルタイムでなす角を検出することによってフックの振れ角を検出し、前記平台面ａ６に角度測定装置ａ７を取り付けると、検出されたリアルタイムなＸ、Ｙ軸方向成分を合成した後、リアルタイムなフックの振れ角が得られることを特徴とする、請求項１に記載のフックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置。
前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときのリアルタイムな方位は、前記平台面ａ６と水平面の交線に垂直であり、かつ前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときの両線のリアルタイムでなす角度は前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６と水平面のなす角と同一平面上にあることを特徴とする、請求項２に記載のフックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置。
表示されたリアルタイムなフックの振れ角に基づいて吊り荷の重心位置から吊り上げ；クレーンのフックの振れ角が規定値より小さいことを監視することを特徴とする、請求項１に記載のフックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置。
クレーンの定滑車アセンブリａ１を連結体ａ３によりシャックルａ５でジブｂ１のポイントピンｂ２に吊り下げられ、前記連結体ａ３を蝶番軸ａ２で前記定滑車アセンブリａ１に連結させ、前記蝶番軸ａ２を定滑車の軸線に垂直な方向に設け；前記連結体ａ３にプーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面または前記プーリーブロックの力の作用線に平行な直線が設けられることを特徴とする、フックの振れ角をリアルタイムで表示する検出装置。
クレーンの定滑車アセンブリを連結体によりシャックルでジブのポイントピンに吊り下げられ、前記連結体を蝶番軸で前記定滑車アセンブリに連結させ、前記蝶番軸を定滑車の軸線に垂直な方向に設け；前記連結体にプーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面または前記プーリーブロックの力の作用線に平行な直線が設けられ；揚重時前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面と水平面のリアルタイムでなす角又は前記プーリーブロックの力の作用線に平行な直線が鉛直線から外れたときの両線のリアルタイムでなす角は、リアルタイムなフックの振れ角と数値的に等しいフックの振れ角をリアルタイムで表示する監視装置を備えることを特徴とする、移動式クレーン。
揚重時前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６と水平面のリアルタイムでなす角を検出することによってフックの振れ角を検出し、前記平台面ａ６に角度測定装置ａ７を取り付けると、検出されたリアルタイムなＸ、Ｙ軸方向成分を合成した後、リアルタイムなフックの振れ角が得られることを特徴とする、請求項６に記載の移動式クレーン。
前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときのリアルタイムな方位は、前記平台面ａ６と水平面の交線に垂直であり、かつ前記プーリーブロックの力の作用線が鉛直線から外れたときの両線のリアルタイムでなす角度は前記プーリーブロックの力の作用線に垂直な平台面ａ６と水平面のなす角と同一平面上にあることを特徴とする、請求項７に記載の移動式クレーン。
表示されたリアルタイムなフックの振れ角に基づいて吊り荷の重心位置から吊り上げ；クレーンのフックの振れ角が規定値より小さいことを監視することを特徴とする、請求項６に記載の移動式クレーン。