JP2022186981A - 改良された可動式カウンタウエイトを備えた吊り上げクレーン - Google Patents
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Abstract
【課題】改良された移動式吊り上げクレーンのカウンタウエイトシステムを提供する。【解決手段】吊り上げクレーン710は、カーボディ712と該カーボディ712に取り付けられた可動の地面係合部材714を含む。回転床720はカーボディ712に回転可能に連結され、フランジ739とフランジ739の表面の反対側で回転床720の下面にあるラックを含む。カウンタウエイトユニット735はフランジ739の表面によって支持されたトロリーを含み、回転床720に対して移動可能となっている。カウンタウエイト移動装置は、カウンタウエイトユニット735をブームに向かう方向及び該ブームから離れる方向に動かすように構成されている。カウンタウエイト移動装置はトロリーに連結された第1歯車を駆動する少なくとも1つのモーターを含み、モーターが第1歯車を回転させたときにトロリーが回転床720に対して移動する。【選択図】図63
Description
(関連出願の参照)
本願は、改良された可動式カウンタウエイトを備えた吊り上げクレーンという名称で2014年1月27日に出願された米国仮出願第61/931,948号に基づく優先権及び利益を主張し、当該出願の記載事項はここで参照することにより全体として本願に組み込まれるものとする。
本願は、改良された可動式カウンタウエイトを備えた吊り上げクレーンという名称で2014年1月27日に出願された米国仮出願第61/931,948号に基づく優先権及び利益を主張し、当該出願の記載事項はここで参照することにより全体として本願に組み込まれるものとする。
本願は、吊り上げクレーンに関し、特にクレーン上のブームと荷との結合モーメントとのバランスをとるために種々の位置へ動かすことができるカウンタウエイトを備えた移動式吊り上げクレーンに関する。
吊り上げクレーンは、一般的に、クレーンがブームを下げたり荷を吊り上げたりしたときに、クレーンのバランスをとる助けとなるカウンタウエイトを備えている。クレーンの後方に設けられているカウンタウエイトが大きすぎて荷が吊り上げられていないときに後方へ倒れるのを防止するために、カーボディにもカウンタウエイトが設けられる場合がある。更に、移動式吊り上げクレーンの吊り上げ能力を更に高めるために、カウンタウエイトトレーラなど追加的なカウンタウエイトアタッチメントが付加される場合がある。荷は、クレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に、頻繁にクレーンの回転中心に対して近寄ったり離れたりして種々のモーメントを発生するので、追加的なカウンタウエイトアタッチメントを含むカウンタウエイトもまたクレーンの回転中心に関して前後に動かすことができれば好都合である。このようにして、カウンタウエイトが固定距離に保たれなければならないという条件において必要とされるよりも少ない量のカウンタウエイトを使用することができる。
上記の典型例は、スーパーリフトアタッチメントを備えたTerex Demag CC8800型クレーンである。このクレーンは、合計1020メートルトンのカウンタウエイトについて、100メートルトンのカーボディカウンタウエイトと、280メートルトンの上部構造カウンタウエイトと、640メートルトンの追加的なカウンタウエイトアタッチメントとを備えている。追加的なカウンタウエイトは、伸縮式部材によって近づけたり遠ざけたりすることができる。このカウンタウエイトは全て、重い荷を吊り上げることを可能にする一方で、クレーンが新しい作業現場へ移動するために分解され次第輸送されなければならない。米国の公道輸送限界によれば、300メートルトンのカウンタウエイトを輸送するためには15台のトラックが必要である。
クレーンは移動式であることが必要なので、どのような追加的なカウンタウエイトアタッチメントもまた移動式である必要がある。しかしながら、フックに荷が無いときにはこれらの追加的なカウンタウエイトを主クレーンから離して地面上に支持することが通例であり、そうしないと、追加的なカウンタウエイトがモーメントを発生するので、クレーンは後方へ倒れる。従って、クレーンがフックに荷が無い状態で移動する必要がある場合には、追加的なカウンタウエイトアタッチメントもまた地面上を移動できなければならない。このことは、追加的なカウンタウエイトユニットの旋回又は移動のために、地面が整備されて片づけられ、また多くの場合角材が設置されていなければならないことを意味している。従って、クレーンのクローラを介する以外は地面によって支持される必要がない可動のカウンタウエイトを備えることはクレーンの設計に対して有利である。
米国特許第7,546,928号には、比較的少量のカウンタウエイトで高い吊り上げ能力を有する位置可変カウンタウエイトを備えた移動式吊り上げクレーンの幾つかの実施形態が開示されており、当該可動式のカウンタウエイトは地面によって支持されることを必要としていない。これらの実施形態は、高能力のクレーン設計における大きな改良であるが、特にもしカウンタウエイトがクレーンの作業中に地面によって支持されることを必要としないならば、クレーンのカウンタウエイトの総量を増大させることなくクレーンの能力を高めることが望まれる低能力のクレーンが存在する。更に´928特許のクレーンは。カウンタウエイトが引張り部材によって吊されている、位置が固定されたラティス(格子)状のマスト構造を有している。移動式吊り上げクレーンが固定のマスト構造を有していないと有利である場合がある。なぜならば、ラティス構造マストは、作業現場へ搬送されるのに追加部材を必要とし、また背の高い固定マストはクレーンが再配置されるときに撤去を必要とする障害物である場合があるからである。従って、移動式吊り上げクレーンのカウンタウエイトシステムには更なる改良の必要がある。
米国特許第7,546,928号
同じ能力の他のクレーンと比較して削減された総カウンタウエイト量を使用しているが、やはり可動であり且つ遙かに大きな総カウンタウエイト量を使用しているクレーンに匹敵する荷を吊り上げることができる、比較的能力が小さいクレーン用としての移動式吊り上げクレーン及びその作動方法を発明した。本発明の第一の態様は吊り上げクレーンに関し、該吊り上げクレーンは:カーボディと;カーボディに取り付けられたクレーンが地面を移動することができるようにする可動の地面係合部材と;回転軸線を中心に回転可能にカーボディに結合された回転床であって、カウンタウエイト支持フレームを備えている回転床と;回転床の前方部分の固定されたブームヒンジ点を中心に枢動可能に取り付けられ、荷を操作するための荷吊り上げワイヤーロープを備えているブームと;回転床とブームとに結合され、回転床の回転面に対するブームの角度を変えるようにするブーム巻き上げシステムと;カウンタウエイト支持フレーム上にカウンタウエイト支持フレームに対して移動可能な状態で支持されているカウンタウエイトユニットと;回転床とカウンタウエイトユニットとの間に結合されてカウンタウエイトユニットをブームに向かう方向及びブームから離れる方向に動かすことができるカウンタウエイトユニット移動装置とを備えており、該クレーンは、クレーンの作業中にカウンタウエイトユニットがブームと荷との結合モーメントの変化を相殺するように動かされたときに、カウンタウエイトユニットによって発生されるモーメントが、主としてカウンタウエイト支持フレームを介して回転床に作用する構造とされている。
本発明の第二の態様は吊り上げクレーンに関し、該吊り上げクレーンは:カーボディと、カーボディを地面から持ち上げる地面係合部材と;カーボディに回転軸線を中心に回転できるように結合された回転床であって、最後方の固定部分を備えている回転床と;回転床の前方部分に枢動可能に取り付けられ、荷を操作するための荷吊り上げワイヤーロープを備えているブ―ムと;回転床に結合されたマストであって該マストとブームとの間に回転床の回転面に対するブームの角度を変えることができるようにする長さ調節可能なブーム巻き上げ索具が結合されているマストと、回転床に対して可動に結合されたカウンタウエイト支持ビームと;カウンタウエイト支持ビームを、回転床とカーボディとの回転結合部から、回転床の長さ方向に関して離れるように動かすことができるようにカウンタウエイト支持ビームと回転床との間に結合されて、回転床の固定の最後方部分の後方へと伸長しているカウンタウエイト支持ビーム移動装置と;マストとカウンタウエイト支持ビームとの間に結合されている引張り部材と;カウンタウエイト支持ビーム上にカウンタウエイト支持ビームに対して可動な形態で支持されているカウンタウエイトユニットと;カウンタウエイト支持ビームとカウンタウエイトユニットとの間に結合されて、カウンタウエイトユニットをブームに向かう方向及びブームから離れる方向に動かすことができるカウンタウエイトユニット移動装置と、を備えており、前記カウンタウエイトユニットは、マストの頂部前方位置へと動かし且つその位置に保持したり或いはマストの頂部後方位置へと動かし且つその位置に保持したりできるようにされている。
本発明の第三の態様はクレーンに関し、該クレーンは:組み立て状態のときに、可動の地面係合部材を備えているカーボディと;カーボディに回転可能に結合されて回転軸線を中心として地面係合部材に対して旋回できるようになされた回転床と;回転床の前方部分に枢動可能に取り付けられ且つそこから吊り上げワイヤーロープが伸長しているブームと;を備えており、以下の二つの異なるカウンタウエイト組立構造選択肢i)およびii)によって組み立てられる形状とされている。i)第一のカウンタウエイト組み立て構造選択肢においては、第一のカウンタウエイト移動システムが、第一のカウンタウエイトユニットを第一の位置と第二の位置との間で移動させ、前記第一の位置は、第一のカウンタウエイトユニットが第一のカウンタウエイト組立構造選択肢のために回転軸線に出来る限り近づいて回転軸線から第一の距離を構成してなる位置であり、第二の位置は、第一のカウンタウエイトユニットが第一のカウンタウエイト組立構造選択肢のために回転軸線から出来るだけ遠ざかって回転軸線から第二の距離を構成してなる位置である。ii)第二のカウンタウエイト組立構造選択肢においては、第二のカウンタウエイト移動システムが、第二のカウンタウエイトユニットを第三の位置と第四の位置との間で移動させ、前記第三の位置は、第二のカウンタウエイトユニットが第二のカウンタウエイト組立構造選択肢のために回転軸線に出来る限り近づいて回転軸線から第三の距離を構成してなる位置であり、第四の位置は、第二のカウンタウエイトユニットが第二のカウンタウエイト組立構造選択肢において回転軸線から出来るだけ遠ざかって回転軸線から第四の距離を構成してなる位置である。ここで、前記第四の距離は第二の距離よりも長く、前記第三の距離と第四の距離との差は前記第一の距離と第二の距離との差よりも大きい。
本発明の第四の態様は吊り上げクレーンに関し、該吊り上げクレーンは:カーボディと;カーボディを地面から持ち上げる地面係合部材と;カーボディに回転可能に結合されている回転床と;回転床に伸縮式に結合されていてカウンタウエイト支持ビームの後方部分が回転床とカーボディとの回転結合部から離れる方向に伸長することができるようになされているカウンタウエイト支持ビームと;回転床の前方部分に枢動可能に取り付けられ且つ荷を操作するための荷吊り上げワイヤーロープを備えているブームと;回転床に結合されたマストであって該マストとブームとの間に長さを調節できるブーム巻き上げ索具が結合されていて回転床の回転面に対するブームの角度を変えることができるようになされているマストと;マストとカウンタウエイト支持ビームとの間に結合された引張り部材と;カウンタウエイト支持ビーム上に該カウンタウエイト支持ビームに対して可動な形態で支持されているカウンタウエイトユニットと;カウンタウエイトユニットをブームに向かってマストの頂部前方位置へ動かしたり、ブームから離れてマスト頂部後方の位置へ動かしたりすることができるカウンタウエイト移動システムを備えており、該カウンタウエイト移動システムは、カウンタウエイトユニットをカウンタウエイト支持ビームの後方部分に対して移動させてカウンタウエイト支持ビームの後方部分を回転床に対して動かすようにすることができる。
第五の態様においては、本発明は吊り上げクレーンに関し、該吊り上げクレーンは:クレーンが地面を動くのを可能にさせる可動の地面係合部材が取り付けられているカーボディと;カーボディに回転軸線を中心に回転できるように結合されていて可動の地面係合部材に対して旋回できるようになされている回転床と;回転床の前方部分に枢動可能に取り付けられており且つ荷を操作するための荷吊り上げワイヤーロープを備えているブームと;第一の端部が回転床に枢動可能に取り付けられているマストと;マストとブームとの間に結合されているペンダントを備えているブーム巻き上げ装置であって、ブームとマストとがブームとマストとの間の固定長さの索具によって相互に結合されており、マストと回転床との間に取り付けられているブーム巻き上げシステムと;前記マストと前記回転床の間に設置されたブーム巻き上げシステムであって、回転床の回転面に対するブ―ムの角度を変えることができるようにするブーム巻き上げシステムと;回転床上に支持されている可動のカウンタウエイトユニットと;回転床とカウンタウエイトユニットとの間に結合されてカウンタウエイトユニットをブームに向かう方向及び該ブームから離れる方向に動かすことができるカウンタウエイト移動システムと、を備えている。
本発明の第六の態様は移動式の吊り上げクレーンに関し、該吊り上げクレーンは:可動の地面係合部材を備えているカーボディと;カーボディに回転軸線を中心に回転可能に結合されていて回転床が可動の地面係合部材に対して旋回できるようにされている回転床と;回転床の前方部分に枢動可能に取り付けられているブームと;回転床と共に回転し且つクレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に、カーボディの可動の地面係合部材によって間接的に支持されている以外は、地面によって決して支持されない上部構造のカウンタウエイトユニットと、を備えており、i)上部構造のカウンタウエイトユニットの重量の、ii)基本的なブーム長さが装備されたクレーンの全重量に対する比が52%より大きくされている。
別の実施形態においては、吊り上げクレーンは前方部分と最後方の固定部分とを有する回転床を含む。可動の地面係合部材は、クレーンのカーボディに取り付けられて、クレーンが地面の上を移動することを可能にする。回転床は、回転軸線の回りに、その軸線に垂直な回転面をもたらすように、回転可能にカーボディに結合されている。前記回転床は、当該回転床の下面に直接結合されたラックを有するカウンタウエイト支持フレームを備え、当該ラックは自身に形成された歯を有する。ブームは回転床の前方部分にある固定されたブームヒンジ点を中心に枢動可能に取り付けられ、荷を操作するための荷吊り上げワイヤーロープを備えている。ブーム巻き上げシステムは、回転床とブームとに結合され、回転床の回転面に対するブームの角度を変えることができるようにする。吊り上げクレーンは、トロリーを有するカウンタウエイトユニットを備える。カウンタウエイトユニットは、カウンタウエイト支持フレームによって、当該カウンタウエイト支持フレームに対して移動可能な関係で支持されている。カウンタウエイトユニット移動装置は、カウンタウエイトユニットをブームに向かう方向及びブームから離れる方向に動かすことができるように、カウンタウエイト支持フレームとカウンタウエイトユニットとの間に結合されている。カウンタウエイトユニット移動装置は、前記トロリーに結合された歯車を駆動する少なくとも1台のモーターを備えている。歯車はラックの歯と、モーターが歯車を回転させたときにトロリーをカウンタウエイト支持フレームに対して移動させるように係合している。
更に別の実施形態においては、吊り上げクレーンは前方部分と最後部の固定部分とを有する回転床を備える。可動の地面係合部材がカーボディに取り付けられ、クレーンが地面の上を移動することができるようにする。回転床は、回転軸線の回りに、その軸線に垂直な回転面をもたらすように、カーボディに回転可能に結合されている。前記回転床は、当該回転床の下面に直接結合されたラックを有するカウンタウエイト支持フレームを備え、当該ラックは自身に形成された歯を有する。ブームは回転床の前方部分にある固定されたブームヒンジ点を中心に枢動可能に取り付けられ、荷を操作するための荷吊り上げワイヤーロープを備えている。ブーム巻き上げシステムは、回転床とブームとに結合され、回転床の回転面に対するブームの角度を変えることができるようにする。吊り上げクレーンは又、トロリーを有するカウンタウエイトユニットを備える。カウンタウエイトユニットは、前記回転床に対して移動可能な関係にある。カウンタウエイトユニット移動装置は、カウンタウエイトユニットをブームに向かう方向及びブームから離れる方向に動かすことができるように構成されている。カウンタウエイトユニット移動装置は、トロリーに結合された歯車を駆動する少なくとも1台のモーターであって、該モーターが歯車を回転させたときに、トロリーを回転床に対して移動させるためのモーターを備えている。
更に別の実施形態においては、吊り上げクレーンは前方部分と最後部の固定部分とを有する回転床を備える。可動の地面係合部材がカーボディに取り付けられ、クレーンが地面の上を移動することができるようにする。回転床は、回転軸線の回りに、その軸線に垂直な回転面をもたらすように、回転可能にカーボディに結合されている。前記回転床は、当該回転床の下面に直接結合されたラックを有するカウンタウエイト支持フレームを備え、当該ラックは自身に形成された歯を有する。ブームは回転床の前方部分にある固定されたブームヒンジ点を中心に枢動可能に取り付けられ、荷を操作するための荷吊り上げワイヤーロープを備えている。ブーム巻き上げシステムは、回転床とブームとに結合され、回転床の回転面に対するブームの角度を変えることができるようにする。吊り上げクレーンはまた、トロリーを有するカウンタウエイトユニットを備える。カウンタウエイトユニットは、カウンタウエイト支持フレームによって、回転床に対して移動可能な関係で支持されている。カウンタウエイトユニット移動装置は、カウンタウエイトユニットをブームに向かう方向及びブームから離れる方向に動かすことができるように構成されている。カウンタウエイトユニット移動装置は、トロリーに結合された歯車を駆動する少なくとも1台のモーターを備えている。歯車はラックの歯と係合して、モーターが歯車を回転させたときにトロリーを回転床に対して移動させるようする。任意選択で、当該実施形態は回転床に移動可能に結合されたカウンタウエイト支持ビームを含む。カウンタウエイト支持ビームは、カウンタウエイト支持ビームの下の面に結合されたもう1つのラックを備える。カウンタウエイト支持ビーム移動装置は、カウンタウエイト支持フレームが回転床の前方部分に向かって前進したり回転床の最後方部分を超えて後進したりすることができるように、カウンタウエイト支持ビームとカウンタウエイト支持フレームとの間に結合される。カウンタウエイト支持ビーム移動装置は、前記カウンタウエイト支持フレームのラックと係合する歯車を駆動する少なくとも1台のモーターを備えている。幾つかの実施形態においては、カウンタウエイトユニット移動装置の歯車は、カウンタウエイトユニットが回転床の最後方の固定部分の前方に位置しているときにカウンタウエイト支持フレームのラックと係合している。
更に別の実施形態においては、吊り上げクレーンは前方部分と最後部の固定部分を有する回転床を備える。可動の地面係合部材がカーボディに取り付けられ、クレーンが地面の上を移動することができるようにする。回転床は、回転軸線の回りに、その軸線に垂直な回転面をもたらすように、回転可能にカーボディに結合されている。前記回転床は、当該回転床の下面に直接結合されたラックを有するカウンタウエイト支持フレームを備え、当該ラックは自身に形成された歯を有する。ブームは回転床の前方部分にある固定されたブームヒンジ点を中心に枢動可能に取り付けられ、荷を操作するための荷吊り上げワイヤーロープを備えている。ブーム巻き上げシステムは、回転床とブームとに結合され、回転床の回転面に対するブームの角度を変えることができるようにする。カウンタウエイト支持ビームが回転床に移動可能に結合され、カウンタウエイト支持ビームの下の面に結合されたもう1つのラックを備える。カウンタウエイト支持ビーム移動装置が、カウンタウエイト支持フレームが回転床の前方部分に向かって前進したり回転床の最後方部分を超えて後進したりすることができるように、カウンタウエイト支持ビームとカウンタウエイト支持フレームとの間に結合される。カウンタユニットはトロリーを含み、カウンタウエイト支持フレームによって、回転床に対して移動可能な関係で支持されている。カウンタウエイトユニット移動装置は、カウンタウエイトユニットをブームに向かう方向及びブームから離れる方向に動かすことができるように構成されている。カウンタウエイトユニット移動装置は、前記トロリーに結合された歯車を駆動する少なくとも1台のモーターを備えている。歯車は、カウンタウエイトユニットが回転床の最後方の固定部分の後方に位置しているときは、モーターが歯車を回転させたときにカウンタウエイトユニットの少なくとももう1つのラックの歯と、トロリーを回転床に対して移動させるように係合している。
更に他の態様において、本発明は、移動式の吊り上げクレーンを作動させる方法に関する。該移動式の吊り上げクレーンは、可動の地面係合部材を備えているカーボディと、カーボディに回転可能に結合されて可動の地面係合部材に対して旋回できるようになされている回転床と、回転床の前方部分に枢動可能に取り付けられており且つそこから吊り上げワイヤーロープが伸長しているブームと、可動のカウンタウエイト支持ビームと、該可動のカウンタウエイト支持ビーム上に支持されている可動のカウンタウエイトユニットと、を備えており、該方法は、荷についての掴み取り、移動、及び設置の作業を行なうステップを含み、可動のカウンタウエイトユニットは、掴み取り、移動、及び設置の作業中に、ブームと荷との結合モーメントに平衡する助けとなるよう回転床の前方部分に向かう方向及び該前方位置から離れる方向に動かされ、カウンタウエイトユニットは、掴み取り、移動、及び設置の作業中はカウンタウエイト支持ビーム上に留まったままであり、カウンタウエイト支持ビームとカウンタウエイトユニットとは、共にブームと荷との結合モーメントが変化したときにクレーンを平衡させるように移動する。
更に他の態様において、本発明はクレーンの能力を増大させる方法に関する。該方法は、a)第一の能力を有する吊り上げクレーンであって、地面を移動するのを可能にしている可動の地面係合部材が取り付けられているカーボディと、カーボディに回転軸線を中心として回転可能に結合されていて可動の地面係合部材に対して旋回できるようになされている回転床と、回転床の前方部分に枢動可能に取り付けられており且つ荷を操作するための荷吊り上げワイヤーロープを備えているブームと、回転床上に支持されており且つ相互に積み重ねられた多数のカウンタウエイトを備えており、第一の位置から該第一の位置よりもブームから遠い第二の位置まで移動することができる可動のカウンタウエイトユニットと、を備えているクレーンを準備するステップと、b)クレーンからカウンタウエイトのうちの少なくとも幾らかを取り外すステップと、c)カウンタウエイト支持ビームを回転床に取り付けてクレーンに付加するステップと、d)ステップb)において取り外したカウンタウエイトのうちの少なくとも幾らかをクレーンに戻し、第一の能力よりも大きい第二の能力を有するクレーンを提供するステップであって、戻されたカウンタウエイトが第二の位置よりもブームから離れている第三の位置まで移動することができるようにする形態で、戻されたカウンタウエイトが、カウンタウエイト支持ビーム上に支持される状態となるステップと、を含んでいる。
本発明の吊り上げクレーンにおいては、荷がフックに掛かっていないときにクレーンに対して極めて小さな後方へのモーメントが発生されるように、カウンタウエイトを大きく前方に配置することができる。この結果、カーボディは追加的なカウンタウエイトが取り付けられている必要がない。この大きなカウンタウエイトは、重い荷と平衡することができるように後方遠くに位置決めすることができる。一方、本発明の一つの実施形態においては、荷は、カウンタウエイトが吊り下げられているラティス構造マストを必要とすることなく吊り上げられる。もっと正確に言えば、幾つかの実施形態においては、回転床にその上をカウンタウエイトが後方へ動くことができるカウンタウエイト支持フレームが備えられている。興味深いことに、幾つかの実施形態においては、基本的なモデルのクレーンは、ラティス構造マストと、可動のカウンタウエイト支持ビームとが備えられることもでき、クレーンの能力を更に高めるようになされている。米国特許第7,546,928号の大きな能力のクレーンと同様に、本発明の好ましい実施形態の別の利点は、クレーンがその荷を設置するときにカウンタウエイトを地面に置く必要がないことである。トレーラを必要とする追加的なカウンタウエイトユニットが存在せず、このようなトレーラのための地面を用意しなければならないという制約がない。
本発明自体のみならず本発明のこれらの及びその他の利点は、添付の図面を参考にして更に容易に理解することができる。
関連する背景技術と文脈情報を先ず提供し、それから本発明を更に説明する。以下の節において、本発明の種々の態様を更に詳細に規定する。このように規定されている態様は、明確に反対の意味で示されていない限り、如何なる他の態様とも組み合わせることができる。特に、好ましいか又は有利であるとして示されているあらゆる特徴は、好ましいか又は有利であるとして示されている他の如何なる特徴とも組み合わせることができる。
本明細書及び特許請求の範囲において使用されている幾つかの用語は、以下に規定する意味を有している。
“回転床”という用語は、クレーンの上部構造(カーボディに対して回転する部分)を示しているが、ブーム又はラティス構造マストは含まない。回転床は多数の部品によって作ることができる。例えば、本発明の目的のために、米国特許第5、176,267号に開示されているアダプタプレートは、該アダプタプレートが使用されているクレーンの回転床の一部と考えられる。同様に、作業現場間を運搬するためにクレーンが分解される場合には、ここで使用されている用語としての回転床は、2つ以上の部品として搬送することができる。更に、図24に示されているカウンタウエイト支持フレームなどの構成部品が、完全に取り外されるまで回転床の残りの部分に固定されたままである形態で、回転床の残りの部分に取り付けられている場合には、この構成部品は回転床の一部分であると考えることができる。
“マスト”という用語は、回転床に取り付けられてブーム巻き上げシステムの一部分となっている構造物を指している。該マストは、組立作業中にブーム巻き上げ装置がブームをブームのヒンジピンをほぼ通る線に沿って引き上げようとしないように、作用線が通って確立される、回転床の他の部分より上の高い場所を作るために使われる。この点に関して、ガントリー又は他の回転床上他の高く作られた構造はマストとして機能することができる。マストは、本発明の実施形態に応じて、固定マスト、デリックマスト、又はライブマストとすることができる。ライブマストは、通常のクレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に、マストとブームとの間に固定長さのペンダントを有し且つマストの角度を変えることによってブームの角度が変えられるものである。固定マストは、通常のクレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に、回転床に対して固定された角度にとどまるように設計されている。(しかしながら、カウンタウエイトのモーメントとブーム及び荷の結合モーメントとのバランスが変化してマストがカウンタウエイトによって後方へ引っ張られる場合には、固定マストに多少の移動が生じるかもしれない。この場合にはマストを支えるためにマストストップが使用されるが、これらのマストストップは多少の移動を許容する。)もちろん、通常のクレーンの作業中に固定されているマストは、クレーンの組立作業中には枢動可動とすることができる。デリックマストは、マストとブームとの間に長さの調節ができるブーム巻き上げ索具を備えていて、それによって回転床の回転面に対するブームの角度の変化を許容するが、回転床に枢動形態で結合されていて回転床の後方に長さ調節が可能な形態で結合されているものである。デリックマストは、掴み取り、移動、及び設置の作業中に、回転床に対する該デリックマストの角度を一定に保つことによって、固定マストとして使用することができる。
回転床の前方部分は、荷が吊り上げられつつあるときの回転床の回転軸線と荷の位置との間にある回転床の部分として規定される。回転床の後方部分は、回転軸線に関して回転床の前方部分と反対側の全てのものを含む。回転床の他の部分又はマストなどこれらに結合されているものを指している“前方”及び“後方”(又は“後方へ”のような変形用語)という用語は、地面係合部材に対する回転床の実際の位置にかかわらず、これと同じ文脈から引き出されるものである。
回転床の最後方の固定部分は、通常のクレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に、回転床の残りの部分に対して動かないように設計されており且つ回転床とカーボディとの間の回転中心線から最も離れている回転床の部分として規定される。
クレーンの後端旋回半径は、クレーンの回転軸線から回転床(又は、回転床と一緒に旋回する他の構成要素)の最も遠い部分までの距離を表すために使用される。後端旋回半径は、クレーンの一部であって回転床と一緒に旋回するがブームより回転軸線の後方にあり且つクレーンがカーボディと回転床との間の回転可能な結合部を中心に回転するときに最も広い円弧を形成する部分によって規定されている。回転床の後方角部が回転軸線から25フィート(7.62メートル)の位置にある場合に、クレーンは25フィート(7.62メートル)の後端旋回半径を有すると言われ、クレーンが使用状態に組み立てられているときに後端旋回半径距離内に障害物が存在することはできない。多くのクレーンにおいては、固定のカウンタウエイトは、回転床の後方に取り付けられて回転床の最も離れた部分を構成するので、クレーンの後端旋回半径を規定する。可動のカウンタウエイトを備えているクレーン上では、より大きな荷に対して補正するために後方へ移動されるカウンタウエイトは、多くの場合クレーンの後端旋回半径を大きくすることになる。クレーンの後部にある部分の幅は後端旋回半径に影響を及ぼし得ることを思い起こさなければならない。なぜならば、この部分の回転軸線までの距離は、この部分が回転床上のどの程度後方にあるか及びこの部分がクレーンの中心線からどの程度側方へ離れているかの関数であるからである。
カウンタウエイトユニットの位置は、全てのカウンタウエイト要素とカウンタウエイトが取り付けられているか又はカウンタウエイトに連動して動く任意の保持トレイとの組み合わせの重心として規定される。常に同時に移動させるために相互に結合されているクレーン上の全てのカウンタウエイトは、重心を決定するために単一のカウンタウエイトユニットとして操作される。
“上部構造カウンタウエイト”という用語は、回転床に取り付けられており、クレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に回転床と一緒に回転するカウンタウエイトを意味している。これらは、個々のカウンタウエイトの積層体とすることができる。上部構造カウンタウエイトは、回転床の残りの部分から取り外すことができる場合が多い。“上部構造カウンタウエイトユニット”という用語は、上部構造カウンタウエイトと、個々のカウンタウエイトを保持する任意のトレイとを含む。もしカウンタウエイトが可動の場合には、“上部構造カウンタウエイトユニット”は、カウンタウエイトと必ず一緒に動く部材も含む。例えば、図38~60に示されている実施形態においては、上部構造カウンタウエイトユニットは、トレイ533と、該トレイ上に積み重ねられた個々のカウンタウエイトとを含み、またカウンタウエイトと一緒に移動するのでトロリー570も含む。外側フレーム部材532は、カウンタウエイトユニットが外側フレーム部材532とは独立して動くことができるから上部構造カウンタウエイトの一部ではない。
“クレーンの総重量”という用語は、フック上に荷が無い状態でのクレーンの重量を意味するが、クレーンが特別な吊り上げ用として組み立てられている場合には、クレーンの全ての構成要素の重量を含む。すなわち、移動式の吊り上げクレーンの総重量には、吊り上げのためにクレーンに含まれているカウンタウエイトのみならず、クローラ、カーボディ、カーボディの任意のカウンタウエイト、回転床、備えられている任意のマスト、全ての索具、及び巻上げドラム、並びに組み立てられたクレーンが地面を移動するときにクレーンと一緒に移動するクレーン上の全ての他の付属部品などの通常のクレーン構成要素の重量が含まれる。
“基本的なブーム長さを有するクレーンの総重量”という用語は、以下に規定する基本的なブームによって構築されている場合のクレーンの総重量を意味する。
マストの頂部は、マスト上の最も遠くの後方の位置として規定され、この位置は、マストによって支えられている任意のワイヤー又は引っ張り部材が吊り下げられている位置である。
ブームと荷との結合モーメントは、荷吊り上げワイヤーロープ及びフックブロックを含むブームの自重とブームから吊り下げられている任意の荷重とによって発生される、回転床の回転中心周りでのモーメントとして規定される。荷吊り上げワイヤーロープに荷が取り付けられていない場合には、ブームと荷との結合モーメントは、ブームの自重によって生じるモーメントである。このモーメントは、ブームの長さ、ブームの角度及び荷の半径を考慮に入れる。
可動の地面係合部材は、クレーンが地面を移動する際に地面と係合したままとなるように設計されているタイヤ又はクローラなどの部材として規定されており、地面に対して静止したままとなるように設計されているか又は地面係合部材が動かされるときに地面と接触した状態から持ち上げられるように設計されている地面係合部材、例えば、リング支持クレーン上のリング及び一般的にトラック搭載クレーン上に見られるアウトリガーを含まない。
“移動”という用語はクレーンの作業を指す場合、地面に対するクレーンの動きを含む。クレーンのこの動きは、クレーンが自身の可動の地面係合部材で地面をある距離だけ横行する移動動作か、回転床が地面に対して回転する旋回動作か、又は移動動作と旋回動作との組み合わせのいずれでもよい。
“ブームの重心”という用語は、ブームがバランスをとることができる点を指す。
重心を計算する際には、ブームが最初に持ち上げられるときに吊り上げられなければならないブーム構造に取り付けられた全ての構成要素、例えば、荷吊り上げワイヤーロープ用としてブームトップに取り付けられている全ての滑車など、を考慮に入れなければならない。
重心を計算する際には、ブームが最初に持ち上げられるときに吊り上げられなければならないブーム構造に取り付けられた全ての構成要素、例えば、荷吊り上げワイヤーロープ用としてブームトップに取り付けられている全ての滑車など、を考慮に入れなければならない。
ブームは、種々の断面形状を有することができるが、圧縮荷重がなるべくその周りに分布する中心線を考慮して設計されるので、“ブーム角度”という用語は、水平に対するブームの該中心線の角度を意味する。
“基本的なブーム長さ”という用語は、クレーン製造者が所与のクレーンモデルにおいて使用するために許容できるものとして特定している最も短いブーム構造の長さである。
“水平ブーム角度”という用語は、ブームが重力の方向に対して直角であるか又は直角に極めて近い位置にあるブームを指す。同様に“地面に平行”という用語もこれと同じ意味を有している。これらの用語は両方とも、通常のクレーンの組立及び使用方法において発生する小さな変動を考慮に入れた意味を有しているが、依然として当業者は水平であると考えるであろう。例えば、ブームが作業位置へ吊り上げられる前に最初に地面上で組み立てられるときには、たとえ地面が正確には水平でなかったり、ブームの一部がブロックの上にあったりしたとしても、水平ブーム角度にあると見なされる。ブームは、使用されているブロックに応じて正確な水平位置より若干上又は若干下にあり得るが、依然として水平ブーム角度にあり且つ地面と平行であると見なされる。
安定性は、主として、クレーンの吊り上げ作業中にクレーンが概して直立状態を保つことができることに関連する。下部構造体を中心として回転する上部構造体を有している吊り上げクレーンの後方への転倒に対する安定性は、a)クレーン全体の重心と回転軸線との間の距離の、b)後方転倒支点(典型的には、クローラ型クレーンのクローラのフレーム内の最後方のローラーの中心)と回転軸線との間の距離、に対する比として表わされ得る。従って、クレーン全体の重心と回転軸線との間の距離が3.5メートルであり且つ回転軸線から後方転倒支点までの距離が5メートルであった場合には、この安定性は0.7である。この比が小さくなればなるほど、クレーンは益々安定する。もちろん、クレーンの重心は、クレーンの種々の構成要素の重心の相対的な大きさ及び相対的な位置の関数である。従って、ブームの長さ及び重量とブーム角度とは、カウンタウエイトユニットの重量及び位置と同様に、クレーン全体の重心の位置、従ってクレーンの安定性に大きく影響を及ぼし得る。後方への転倒に対する安定性は、フックに荷が無い状態での大きいブーム角度において最大の関心事である。ブームを持ち上げることによってクレーンの後方への転倒に対する安定性は低くなる。なぜならば、ブームの重心が回転軸線により近くなり、これにより、クレーン全体の重心が回転軸線のさらに後方へ移動させられ得るからである。このように、この比の分子が大きくなればなるにつれて、安定性数値は高くなり、これはクレーンの安定性がより低いこと表す。
クレーン全体の重心を決定する際には、クレーンの個々の構成要素の重量及び該構成要素の重心の基準点からの距離を考慮することによって重心に対する寄与率を判定し、次いで、各クレーン構成要素によって発生される前記の基準点まわりのモーメントの合計を使用することが有用である場合が多い。合計値における個々の値は、構成要素の重量に構成要素の重心と前記基準点との間の距離を掛け算することによって決定される。後方への転倒に対する安定性の計算のために、クレーン全体の重心を決定するために合計する際の基準点として回転軸線を使用することは、一般的である。
ブームによって発生するモーメントを考慮するときには、ブーム全体の重心に配置されたブームの総重量を、2つの別個の重量即ち「ブームバット重量」と呼ばれるブームバットにおける重量と、「ブームトップ重量」と呼ばれるブームトップにおける重量とに分けることが一般的である。ブームの総重量は、ブームトップ重量にブームバット重量を加えたものに等しい。これらの重量は、荷吊り上げワイヤーロープはブームトップに達しているがそこを通して掛け回されていないこと及びブームストラップが結合されているという仮定の下で、ブームが単に各端部で支持されているとした場合に発生するであろう力を計算することによって決定される。従って、一つの秤がブームが回転床に結合されている点(ブームヒンジ点)のブームバットの下に配置され、別の秤がブームトップの滑車が結合されている点のブームトップの下に配置されているとすると、組み合わされた2つの秤上の重量はもちろんブームの重量となり、個々の秤での重量は各々ブームバット重量とブームトップ重量となる。
添付図面には本発明の幾つかの実施形態が示されている。第一のカウンタウエイト組立形態を有する第一の基本的なクレーンモデルが図1~6に示されている。同じ基本的なクレーンモデルは、図13~15に示されている第二のカウンタウエイト組立形態で組み立てることができる。第三のカウンタウエイト組立形態を備えた第一の基本的なクレーンの更なる変形が図16に示されている。第一のカウンタウエイト組立形態を有する第二の基本的なクレーンモデルが図24~28に示されている。同じ第二の基本的なクレーンモデルは、図23及び図38~60に示されているように第二のカウンタウエイト組立形態で組み立てることができる。図17~22は、他の基本的なクレーンモデルの第二のカウンタウエイト組立形態と同様のカウンタウエイト組立形態で組み立てられている第三の基本的なクレーンモデルを示している。図61~62は、図23及び38~60のクレーンに対する代替設計を示す。それに続く図面は本願の実施形態を示す。図63~72は第一の組立形態での第四の基本的なクレーンの組立形態を示し、図73~81は第二の組立形態での第四の基本的なモデルを示す。図82~89は第二の組立形態での第四の基本的なクレーンモデルに対する代替案を示す。
図1~6に示されている第一の実施形態においては、移動式の吊り上げクレーン10は、下部構造体即ちカーボディ12(図4及び5に最も良く見ることができる)と、カーボディ12を地面から持ち上げる地面係合部材14と、カーボディ12に回転軸線2の周りに回転可能に結合されている回転床20とを備えている。クレーン10の可動の地面係合部材14は、2つのクローラの形態であり、そのうちの一方のみが図1の側面図において見ることができる。(図1は、明確化のために簡略化されており、ブームとマストは示していない。)他方の地面係合部材即ちクローラ14は、図4の斜視図及び図5の背面図において見ることができる。クレーン10においては、可動の地面係合部材14は、両側に2つのクローラを有する形態などの多数組のクローラの組であってもよく、又はタイヤなどの他の可動の地面係合部材であってもよい。クレーン10においては、クローラ14は、クレーンの前方への及び後方転倒支点を形成する。図1は、クレーン10の後方転倒支点16と前方転倒支点17とを示している。
回転床20は、回転床20が地面係合部材14に対して軸線2の周りで旋回できるように、旋回リングによってカーボディ12に取り付けられている。回転床20は、ブーム22を回転床20の前方部分4の固定位置に枢動可能に支持しており;ライブマスト28はその第一の端部5で回転床20に取り付けられており;可動のカウンタウエイトユニット35は1つまたは複数のカウンタウエイトまたはカウンタウエイト部材34をカウンタウエイトトレイの形態で支持部材33上に有している。この実施形態におけるカウンタウエイト34は、図4及び5に示されているように、支持部材33に個別のカウンタウエイト部材の2つの積層体として設けられている。回転床20は、以下に詳細に説明するように、最後方の固定部分3を有している。クレーン10においては、カウンタウエイトユニット35が後方位置へ動かされているときにはカウンタウエイト34の外側の角が回転軸線即ち中心線2から最も遠く離れており、従って、クレーンのテール旋回を規定するけれども、カウンタウエイトユニット35は可動であるので、回転床20の最後方の固定部分3を構成しない。しかしながら、カウンタウエイトユニット35が図1におけるように前方へ引っ張られたときには、回転床の最後方3がクレーンのテール旋回半径を規定する。
クレーン10上のブーム巻き上げシステム6は、回転床20の回転面7に対するブーム22の角度が変化するのを可能にしている。回転面7は一般的に回転軸線2に対して垂直であるか垂直に近い。クレーン10においては、ブーム巻き上げシステム6は、回転床20とマスト28及びブーム22との間に結合されている索具を含む。ブーム巻き上げシステム6は、ブーム巻き上げドラム21と、ブーム巻き上げワイヤーロープ27とを含み、ブーム巻き上げワイヤーロープは、マスト28の第2の端部9上の滑車または滑車のセット8と回転床20上の滑車または滑車のセット23との間に通されている。マスト28は、回転床20に枢動可能に結合されており、マスト28とブーム22の頂部11との間のブーム巻き上げ索具は、マスト28とブーム22の頂部との間に結合されている固定長さの部材またはペンダント25(そのうちの一方のみが該側面図において見ることができる)のみを備えている。更に、ブーム巻き上げ索具は、回転床20上の滑車23とマスト28の第二の端部9上の滑車との間に、ブーム巻き上げワイヤーロープ27の多重の部分を含む。従って、回転床上のブ―ム巻き上げドラム21は、ブーム巻き上げワイヤーロープ27を巻き取り又は繰り出して回転床20に対するライブマスト28の角度Aを変え、同様にして次に、回転床20に対するブーム22の角度Bを変えるために使用できる。(滑車23及びドラム21は、図の明確化のために図4~6には示されていない。)別の方法として、マスト28は、イコライザとマスト28の頂部との間に延びているブーム巻き上げワイヤーロープ27で、マストとブームとの間の角度Cを変えると通常のクレーン作業中に固定マストとして使用することができる。
荷を操作するための荷吊り上げワイヤーロープ24は、ブーム22から延びていてフック26を支持している。回転床20はまた、運転室1及び補巻きワイヤーロープ用ドラム29などの移動式の吊り上げクレーン上に一般的に見られる他の要素を含んでいてもよい。吊り上げワイヤーロープ24のための荷巻き上げドラム13は、図2に示されているように、ブーム22のブームバット50に取り付けられているのが好ましい。所望ならば、図2及び3に示されているように、付加的な巻き上げドラム19をブーム22の基部52に取り付けることができる。ブーム22は、主ブーム22の頂部11に枢動可能に取り付けられているラフィングジブ又はその他のブーム構造を備えていても良い。
カウンタウエイトユニット35は、回転床20の残りの部分に対して可動である。
クレーン10においては、回転床20はカウンタウエイト支持フレーム32を備えており、該カウンタウエイト支持フレームは、図4~6において最もよく分かる溶接されたプレート構造であるのが好ましい。カウンタウエイト支持フレーム32は、可動のカウンタウエイトユニット35を、カウンタウエイト支持フレーム32に対して可動状態に支持している。カウンタウエイト支持フレーム32は、カウンタウエイト支持フレーム32のプレート構造に溶接されたフランジ39によって形成されている傾斜面54を有している。該フランジ39、該表面54が、カウンタウエイト支持フレーム32が後方へ伸長するにつれて、回転床20とカーボディ12との間の回転面7に対して上方へ傾斜している場合、カウンタウエイトユニット35はこの面54の上を移動する。カウンタウエイトトレイ33はローラー37を備えており、ローラー37は、フランジ39に載っている。ローラー37は、カウンタウエイトトレイ33がカウンタウエイト支持フレーム32の下に吊り下げられるように、カウンタウエイトトレイ33の上部に配置されている。クレーン10においては、カウンタウエイト支持フレーム32は回転床20の最後方の固定部分3を構成している。更に、カウンタウエイト支持フレーム32は、カウンタウエイトユニット35によって発生されるモーメントが主に回転床20上に、この場合においてのみカウンタウエイト支持フレーム32を介して、作用するように回転床20で支持されている。
クレーン10においては、回転床20はカウンタウエイト支持フレーム32を備えており、該カウンタウエイト支持フレームは、図4~6において最もよく分かる溶接されたプレート構造であるのが好ましい。カウンタウエイト支持フレーム32は、可動のカウンタウエイトユニット35を、カウンタウエイト支持フレーム32に対して可動状態に支持している。カウンタウエイト支持フレーム32は、カウンタウエイト支持フレーム32のプレート構造に溶接されたフランジ39によって形成されている傾斜面54を有している。該フランジ39、該表面54が、カウンタウエイト支持フレーム32が後方へ伸長するにつれて、回転床20とカーボディ12との間の回転面7に対して上方へ傾斜している場合、カウンタウエイトユニット35はこの面54の上を移動する。カウンタウエイトトレイ33はローラー37を備えており、ローラー37は、フランジ39に載っている。ローラー37は、カウンタウエイトトレイ33がカウンタウエイト支持フレーム32の下に吊り下げられるように、カウンタウエイトトレイ33の上部に配置されている。クレーン10においては、カウンタウエイト支持フレーム32は回転床20の最後方の固定部分3を構成している。更に、カウンタウエイト支持フレーム32は、カウンタウエイトユニット35によって発生されるモーメントが主に回転床20上に、この場合においてのみカウンタウエイト支持フレーム32を介して、作用するように回転床20で支持されている。
カウンタウエイト移動システム58は、カウンタウエイトユニット35をブーム22に向かう方向及び該ブーム22から離れる方向に動かすことができるように、回転床20とカウンタウエイトユニット35との間に結合されている。カウンタウエイトユニット35は、カウンタウエイトユニット35が回転床20の最後方の固定部分3の前にあって、クレーン10の後端旋回半径が、回転床の最後方の固定部分3によって規定され位置(図1及び2に見ることができる)と、カウンタウエイトユニット35がクレーン10の後端旋回半径を規定する位置(図3、4及び6に見ることができる)との間を動くことができる。好ましくは、カウンタウエイトユニット35は、図1に見ることができるように、カウンタウエイトユニット35の重心がクレーン10の後方転倒支点16の近く、好ましくはその前方となる位置にまで動かすことができる。
クレーン10のカウンタウエイト移動システム58は、駆動モーター40及びカウンタウエイト支持フレーム32の後方62に設けられたドラム42によって作られているカウンタウエイトユニット移動装置60を備えている。後方カウンタウエイトユニット移動装置60は、図4に最も良く見ることができるように、2つの隔置された同一の組立体を備えており、このようにして、駆動モーター40が2つのドラム42を駆動するのが好ましい。カウンタウエイトユニット移動装置60の各アセンブリは更に、(図1において最も良くわかるように)従動プーリとアイドラプーリ41の周りを通る可撓性の引張り部材44を備えている。従動プーリはドラム42によって形成されている。可撓性の引張り部材44は、図のようにワイヤーロープであるか又はチェーンであってもよい。もちろん、チェーンが使用される場合には、従動プーリはチェーン駆動である。各可撓性の引張り部材44の両端は、カウンタウエイトユニット35がブーム22に向かう方向及び該ブーム22から離れる方向に引っ張ることができるように、図6に見るように、カウンタウエイトトレイ33に結合されている。このことは、可撓性引っ張り部材即ちワイヤーロープ44の両端にアイ(eye)43を有し、カウンタウエイトトレイ33のコネクタ45に穴を有していて、ピンをアイ43とコネクタ45とに通すことにより実現されるのが好ましい。このようにして、クレーン10においては、カウンタウエイトユニット移動装置60は、カウンタウエイト支持フレーム32とカウンタウエイトユニット35との間に結合されている。
図1は、カウンタウエイトユニット35をその最も前方位置にある状態で示しており、図2は、カウンタウエイトユニット35を中間位置にある状態で示しており、図3~6は、カウンタウエイトユニット35をその最も後方位置にある状態、例えば大きな荷がフック26から吊り下げられているか又はブーム22が前方へ枢動されて荷を回転床20から更に遠くまで差し出す場合を示している。これらの位置のそれぞれにおいて、クレーン10は、クレーンの作業中に、カウンタウエイトユニット35がブームと荷との結合モーメントの変化を補正するように動かされたときに、カウンタウエイトユニット35の重量がカウンタウエイト支持フレーム32のみを介して回転床20に伝えられる構造とされている。「カウンタウエイト支持フレームのみを介して」という語句は、米国特許第4,953,722号に開示されている装置など、支持ビーム84の後部をマスト54に結合してビーム84を両端から支持しているバックヒッチペンダント149を備え、マストの頂部とカウンタウエイトとの間の引っ張り部材がカウンタウエイトの支持力の少なくとも一部を提供している従来技術によるクレーンと区別することを意図している。クレーン10においては、カウンタウエイトユニット35によって生成される平衡力の全てが、カウンタウエイト支持フレーム32を介して回転床の他の部分に伝えられる。一方、ブーム巻き上げ索具は、前方に倒す力をブーム22及びフック上の荷から回転床の後部へ伝える。
本発明の好ましい実施形態の場合、可動のカウンタウエイトユニット35は、通常の作業中は決して地面によって支持されない。クレーンは、荷の掴み取り、移動、及び設置の作業を行うことができ、この場合に、油圧モーター40及びドラム42を運転することにより可動のカウンタウエイトユニット35は、クレーン作業中に移動して荷と平衡することに役立つように、回転床20の前方部分4に近寄るか遠ざかるように移動されるが、該カウンタウエイトユニット35は、カーボディ12上の可動の地面係合部材14によって間接的に支持される以外は決して地面によって支持されない。更に、可動のカウンタウエイトユニット35は、クレーン10の唯一の機能上のカウンタウエイトである。カーボディには、如何なる別個の機能上のカウンタウエイトも設けられていない。カウンタウエイトユニット35がクレーン10の回転中心線2の極めて近くまで動かすことができるという事実は、カウンタウエイトがその構造の中に大きな後方へ倒れるモーメントを発生しないことを意味しており、そうでなければカーボディが付加的なカウンタウエイトを坦持することを要求されるであろう。「如何なる別個の機能上のカウンタウエイトも設けられていない」という語句は、カーボディがクレーンの後方への転倒を防止するために使用される大量のカウンタウエイトを備えるように特別に設計されている従来技術によるクレーンと区別することを意図している。例えば、マニタウォッククレイン社(Manitowoc Crane Company)による標準モデル16000型クレーンにおいては、カーボディに120,000ポンド(54.43トン)のカウンタウエイトが設けられており、回転床には332,000ポンド(150.6トン)の上部構造カウンタウエイトが設けられている。本発明のクレーンにおいては、452,000ポンド(205.0トン)のカウンタウエイト全てを可動のカウンタウエイトユニット35において使用することができ、カーボディには機能上のカウンタウエイトは付加されていない。
カウンタウエイトユニット35の位置決めは手動によって制御してもよく、又は、クレーン10はカウンタウエイトユニット35を動かす必要性に関連付けられた状態を感知するセンサー(図示せず)を更に備えてもよい。最も単純な形態においては、カウンタウエイトユニット35は、ブーム角度Bの変化に応答して動かされてもよい。より高機能の方法においては、カウンタウエイトユニット35の動きを制御するために、ブーム角度Bの変化又は荷の掴み取りがカウンタウエイトユニット35の移動をもたらすように、ブームと荷との結合モーメントを使用することができる。所望ならば、このことは、コンピュータプロセッサがセンサーと接続されている場合に自動的に行なうことができる。この場合には、カウンタウエイト移動システム58、及び多分クレーンの他の動作を制御するコンピュータプロセッサは、(ブーム角度Bなどの)状態を示すセンサーからの信号又は(ブームと荷との結合モーメント、すなわちブーム22のヒンジピンを中心とするブーム22と荷の結合モーメントを示すブーム巻き上げ索具の張力などの)状態を示す他の何らかの関数を受け取ってカウンタウエイトユニット35の位置を制御する。カウンタウエイトユニット35の位置は、ドラム42の回転の経過を追うか又はケーブル及びリールの配置(図示せず)を使用することによって検知することができる。上述のシステムを使用しているクレーン10は、カウンタウエイトユニットの位置を制御するためにコンピュータプロセッサによって実行可能に組み入れられているプログラムコードを含む、コンピュータ可読の記憶媒体を備えていることが好ましい。
図13~15は、本発明の第二の実施形態にかかるクレーン110を示している。この実施形態は、ライブマスト128に加えて固定位置マスト117を備え、該固定位置マストは、固定マスト構造が付加的な構成部品を作業現場へ送ることを必要とし、前記固定マスト117はクレーンが再配置されるときに取り除くことを必要とする障害物であることがあるので、クレーン10と比較して幾つかの不利な点を有している。しかしながら、固定マスト117を付加することによって、クレーン110は、クレーン110の吊り上げ能力を高める、他の特徴を備えることが可能となる。クレーン10と同様に、クレーン110においても、カーボディ112には別個の機能上のカウンタウエイトが一つも備えられておらず、可動のカウンタウエイトユニット135は、クレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に、カーボディ112の可動の地面係合部材114によって間接的に支持される以外は、地面によって支持されない。
クレーン110は、クレーン10と同じ基本的なクレーン構造によって作られているが、付加的なカウンタウエイト支持ビーム160及び固定マスト117が付加されている。固定マストの代わりにデリックマストを使用することもできる。カウンタウエイト支持ビーム160は図7~12に示されている。カウンタウエイト支持ビーム160は回転床120に対して移動可能に結合されている。クレーン110は、以下に説明するように、クレーン10でカウンタウエイトユニット35を動かしたのと同じ構造をカウンタウエイト支持ビーム移動装置として利用している。従って、この実施形態においては、カウンタウエイト移動システムは、カウンタウエイトユニット移動装置とカウンタウエイト支持ビーム移動装置とを含む。このカウンタウエイト支持ビーム移動装置は、カウンタウエイト支持ビーム160と回転床120との間に結合されていて、カウンタウエイト支持ビーム160が回転床120の長さ方向に関して回転床120とカーボディ112との回転結合部から離れる方向へ動かされて回転床120の固定の最後方の部分103から後方へ伸長することができるようになされている。以下において更に十分に説明するように、カウンタウエイト支持ビーム160の動きは、概して水平方向であり且つカウンタウエイト支持ビーム160の長さ方向と一致する方向である。クレーン110は更に、固定マスト117とカウンタウエイト支持ビーム160との間に結合されている引張り部材131を備えている。カウンタウエイトユニット135は、カウンタウエイト支持ビーム160にカウンタウエイト支持ビーム160に対して可動な形態で支持されている。カウンタウエイトユニット移動装置は、カウンタウエイト支持ビーム160とカウンタウエイトユニット135との間に結合されていて、カウンタウエイトユニット135をブーム122に向かう方向及び該ブーム122から離れる方向に動かすことができる。カウンタウエイトユニット135は、固定マスト117の先端170の前方の位置へと動かされてその位置に保持されたり、固定マストの先端170の後方の位置へと動かされてその位置に保持されたりすることができる。
クレーン110は、クレーン10上のライブマスト28とちょうど同じようなライブマスト128を備えている。しかしながら、ライブマスト128は、固定マスト117を立てるために使用された後は、位置を変えることができないようになされている。クレーン110上のブーム122の角度B´を変えるために、ブーム巻き上げワイヤーロープ115が、マスト117の基部192に取り付けられているブーム巻き上げドラム118から上方へ進んでイコライザ129と固定マスト117の頂部170の滑車174との間に掛け回されて多重のワイヤーロープ部分とされる。イコライザ129は、固定長さのペンダント126によってブーム122に結合されている。固定長さのペンダント125は、固定マスト117の頂部をマスト128の頂部175に結合している。索具127は、ちょうどクレーン10上のブーム巻き上げワイヤーロープ27、滑車23、及びドラム21と同様に、マスト128の頂部175を滑車のセット123及びドラム121を介して回転床120に結合している。クレーン110はまた、図示されていないけれども、ちょうどクレーン10で使用されているものと同様の荷吊り上げワイヤーロープ及びフックブロックを備えている。
カウンタウエイト支持ビーム160は、図12において最も良くわかるように、後部177でクロスメンバー164によって相互に結合されている2つの隔置されている側方部材162によって作られたU字形状をしているのが好ましい。2つの側方部材162の前方端部は、カウンタウエイトトレイ133に結合されており、カウンタウエイトトレイ133は、回転床120上のカウンタウエイト支持フレーム132上に、回転床の後部に設けられた駆動モーター及びドラムを使用して移動させることができるように取り付けられている。このことは、カウンタウエイトトレイ33がクレーン10上の回転床20に移動可能に取り付けられている状況と全く同じである。カウンタウエイト支持ビーム160には更に、カウンタウエイト支持ビーム160とカウンタウエイトユニット135との間に結合されているカウンタウエイトユニット移動装置が設けられている。カウンタウエイトユニット135は、このようにしてカウンタウエイト支持ビーム160と一緒に動き且つカウンタウエイト支持ビーム160に対して動くことができる。
引張り部材131は、好ましくは固定マスト117の頂部170に隣接して取り付けられている2組の結合された平らなストラップ(一方のみが側面図に見ることができる)の形態であり、カウンタウエイト支持ビーム160の後部を懸垂状態で支持している。引張り部材131は長さが固定されているので、カウンタウエイト支持ビーム160が後方へ動かされると、カウンタウエイト支持ビーム160の後部は、引っ張り部材131が固定マスト117の頂部170に結合されている位置を円弧の中心として円弧状に移動する。従って、カウンタウエイト支持ビーム160の後部181は、後方へ移動するときに若干持ち上がる。カウンタウエイト支持ビーム160を出来る限り水平に近く保持するために、カウンタウエイトトレイ133がその上を後方に移動する回転床120上のカウンタウエイト支持フレーム132のフランジ139の面154は、ちょうどフランジ39がクレーン10の傾斜面54を形成しているように、カウンタウエイト支持ビーム160が後方へ動かされるにつれて、回転床120とカーボディとの間の回転面107に対して上方へ傾斜している傾斜面を備えている。経路は、カウンタウエイト支持ビーム160の後方部分が移動する円弧形状に適合するように加工することができるが、より実質的な意味において、カウンタウエイト支持ビーム160の後方部分181がその最も後方位置へ動かされるときにカウンタウエイト支持ビーム160が受けるのと同じ高さの上昇をもたらす単純な真直ぐな傾斜経路が使用されている。カウンタウエイト支持ビーム160の動きは、このように概して水平であり且つカウンタウエイト支持ビーム160の長さ方向と一致する方向である。図7及び10において最も良くわかるように、ローラー137は、カウンタウエイトトレイ133に、後方のローラー137が前方のローラー137よりも高い位置にあるように取り付けられている(図7)。このようにして、ローラー137が経斜面154の上に載っている間、カウンタウエイトトレイ133自体は水平にとどまる。支持足182は、安全機構として備えられており、荷が突然外された場合にカウンタウエイトユニット135に対する支持を提供することができる。しかしながら、支持足182は、カウンタウエイト支持ビーム160がその最も前方に配置されているとき(図13)、従って、支持足182が、引張り部材131をマスト117の頂部の周りに枢動させることによって形成される円弧における地面に最も近い位置にあるときであっても、支持脚部182が依然として地面から適当な距離(例えば15インチ(38.1センチメートル))にあって、支持足182が、通常のクレーン作業中、すなわち、掴み取り、移動、及び設置の作業中に、地面と決して接触しないように寸法決めされている。
クレーン10でカウンタウエイトトレイ33を動かしているものと同じ構造が、クレーン110のカウンタウエイトトレイ133を動かすために使用されている。しかしながら、カウンタウエイト支持ビーム160はカウンタウエイトトレイ133に結合されているので、カウンタウエイト支持ビーム160は、カウンタウエイトトレイ133と一緒に動く。従って、カウンタウエイト支持ビーム160は、回転床120に対して、非常に多様な可変の位置へと動かし且つその位置に固定することができ、このことは、少ない移動量、大きい移動量(最大で回転床120上のカウンタウエイト支持フレーム132上のカウンタウエイトトレイ133の最大移動量まで)又はそれらの間のあらゆる位置に動かすことができることを意味している。これは、例えば、米国特許第4,953,722号におけるカウンタウエイト支持ビーム84など、他の伸長可能なカウンタウエイト支持面と異なっている。該米国特許におけるカウンタウエイト支持面は、2つの異なる作業位置まで伸長させ且つその位置に固定させることができるだけである。
図9は、カウンタウエイトトレイ133に対するカウンタウエイト支持ビーム160の結合部を示している。この実施形態においては、個々のカウンタウエイト134は、カウンタウエイトトレイ133上に配置されていない。側方部材162に溶接されているラグ179は、カウンタウエイトトレイ133上の結合部145に結合されている。クレーン10と全く同様に、ワイヤーロープなどの可撓性引っ張り部材144はカウンタウエイトトレイ133を動かすために使用されており、ワイヤーロープ144の両端に設けられたアイ143とカウンタウエイトトレイ133上のコネクタ145の穴とは、これらアイ143及びコネクタ145に通されたピンによってピン留めされている。これと同じ位置において、ピンは、各ラグ179をコネクタ145に保持している。モーターが回転床120上のカウンタウエイト支持フレーム132の端部上のドラムを回転させると、図4のモーター40とドラム42と同様に、ワイヤーロープ144は、ちょうどワイヤーロープ44がクレーン10上で動くときのように、前後に動かされる。ワイヤーロープ144はカウンタウエイトトレイ133のコネクタ145を引っ張る。これと同時に、カウンタウエイト支持ビーム160は、ラグ179とコネクタ145との間の結合によって動かされる。
カウンタウエイト134の各部分は、摺動摩耗パッド(図示せず)などの上に可動形態で、カウンタウエイト支持ビーム160の上に積み重ねられている。これらが大きく前方位置にあるときには、カウンタウエイトの各部134は、カウンタウエイトトレイ133のすぐ上にあり、該カウンタウエイトトレイにカウンタウエイト支持ビーム160が取り付けられている。この位置では、ちょうどカウンタウエイト35のように、カウンタウエイトユニット135は、回転床120の最後方の固定位置103の直前の位置へと移動することができる。更に、カウンタウエイト支持ビーム160は後方へ動くことができ、カウンタウエイトユニット135は、カウンタウエイト支持ビーム160上を後方へ動くことができるので、カウンタウエイトユニット135は、固定マスト117の頂部170の直前の第一の位置へ動かされてその位置に保持されたり、固定マスト117の頂部170の後の第二の位置へと動かされてその位置に保持されたりすることができる。
この実施形態においては、カウンタウエイトユニット135は、同時に動かされるカウンタウエイト134の2つの積層体138を備えている。これらの積層体138は、それぞれ、クレーン10において使用されているカウンタウエイト34と同一のカウンタウエイト134と、幾つかの付加的なカウンタウエイト136とを含んでいる(図10及び11)。これらの積層体138は、それぞれ、カウンタウエイト基板163上に載置されており、カウンタウエイト基板は更に、カウンタウエイト基板163が側方部材162の表面165上を動くのを可能にする摺動パット(図示せず)を備えている。ローラーが摺動パッドの代わりに使用されてもよい。可撓性の引っ張り部材173の対は、それぞれ、図示されているようにチェーンかワイヤーロープとすることができ、チェーン駆動装置176の形態での従動プーリとアイドラプーリ172(図7及び12において最も良くわかる)との周りを通されている。チェーン駆動装置176はギヤボックス及びモーター(図示せず)によって回転されるシャフト178に取り付けられている。カウンタウエイト基板163はそれぞれ、カウンタウエイト134及び/又は136の積層体138がカウンタウエイトの支持ビーム160の前方部分180に向かう方向および該前方部材180から離れる方向、従ってブーム122に向かう方向及び該ブーム122から離れる方向、の両方に引っ張られることが可能となるように、コネクタ189を介して可撓性の引っ張り部材173に取り付けられている。(カウンタウエイト基板163は、図の明確化のために図12には示されていない)。
このように、クレーン110は、可動のカウンタウエイト支持ビーム160と、該可動のカウンタウエイト支持ビーム160の上に支持されている可動のカウンタウエイトユニット135とを備えており、可動のカウンタウエイトユニット135はカウンタウエイト支持ビーム160の上で独立して動かすことができる。ブーム122の角度B´は変えることができ、クレーン110は、荷の掴み取り、移動、及び設置の作業を行なうことができて、可動のカウンタウエイトユニット135は、ブームの角度の変更中又はクレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に、回転床120の前方部分104に向かう方向及び該前方部分104から離れる方向に動かされて、ブーム及び荷の結合モーメントと平衡する助けとなる。最初に、カウンタウエイトユニット135が、カウンタウエイト支持ビーム160がその前方位置にとどまっている間にクレーン110の後部103へと移動する。平衡させることが更に必要とされる場合には、カウンタウエイトユニット135は、ブームと荷との結合モーメントが変化している間はカウンタウエイト支持ビーム160上に留まっていてもよく、ブーム角度B´が下げられるか又は荷が掴み取られるのにつれてクレーン110のバランスをとるために、カウンタウエイト支持ビームとカウンタウエイトユニットとが一緒に動くことができる。クレーン10と同様に、カウンタウエイトユニット135は、回転床120の最後方の固定部分103の前方へと動くことができる。
クレーン110を構成するために基本的なクレーン10を使用することができるので、本発明の一つの態様は、二つの異なるカウンタウエイトの組立形態の選択肢によって組み立てられるよう設計されているクレーンである。第一のカウンタウエイト組立形態の選択肢(クレーン10)は、第一の位置(図1)と第二の位置(図3)との間で第一のカウンタウエイトユニット35を動かすことができる第一のカウンタウエイト移動システムを備えている。クレーン10においては、カウンタウエイト組立形態は、カウンタウエイト支持フレーム32に直接支持されているカウンタウエイトユニット35であり、該カウンタウエイトユニット移動装置は、カウンタウエイトユニットをカウンタウエイト支持フレームに対して動かすように結合されている。第一のカウンタウエイト組立形態の選択肢に関しては、第一の位置は、第一のカウンタウエイトユニットが回転軸線に出来る限り近い位置である。この位置は、回転軸線から第一の距離を構成している。第一のカウンタウエイト組立形態の選択肢に関しては、第二の位置は、第一のカウンタウエイトユニットが回転軸線から出来る限り遠い位置である。この距離は、回転軸線から第二の距離を構成している。
第二のカウンタウエイト組立形態の選択肢(クレーン110)は第二のカウンタウエイト移動システムを備えており、該第二のカウンタウエイト移動装置は、第二のカウンタウエイトユニット135を、第三の位置(図13)と第四の位置(図15)との間で動かすことができる。クレーン110においては、カウンタウエイト組立形態は、カウンタウエイト支持フレーム132に可動状態で結合されているカウンタウエイト支持ビーム160と、カウンタウエイト支持ビームに支持されているカウンタウエイトユニット135とを備えており、カウンタウエイト支持ビーム移動装置は、カウンタウエイト支持ビームをカウンタウエイト支持フレームに対して移動させるように結合されている。第二のカウンタウエイト組立形態選択肢に関して、第三の位置は、第二のカウンタウエイトユニットが回転軸線に出来る限り近い位置である。この位置は、回転軸線から第三の距離を構成している。第二のカウンタウエイト組立形態選択肢において、第四の位置は、第二のカウンタウエイトユニットが回転軸線から出来る限り遠い位置であり、この位置は回転軸線から第四の距離を構成している。
図面から明らかなように、クレーン10と110とにおいては、第四の距離が第二の距離よりも大きく、第三の距離と第四の距離との差は、第一の距離と第二の距離との差よりも大きい。第三の距離と第四との距離との差は、第一の距離と第二の距離との差の少なくとも1.5倍であるのが好ましく、第一の距離と第二の距離との差の少なくとも2倍であるのが更に好ましく、第一の距離と第二の距離との差の少なくとも2,5倍であるのが更により好ましい。本発明の好ましい実施形態においては、第三の距離と第四の距離との差は、第一の距離と第二の距離との差の少なくとも3倍である。
好ましい実施形態においては、クレーン10は、カウンタウエイト支持フレーム32に可動状態で支持されているカウンタウエイトトレイ33を備えており、第一の選択肢においては、カウンタウエイト34は、カウンタウエイトトレイ33上に直接積み重ねられており、第二の選択肢においては、カウンタウエイト支持ビーム160は、カウンタウエイトトレイ133に取り付けられており、カウンタウエイト134は、カウンタウエイト支持ビーム160上に積み重ねられている。第二のカウンタウエイトユニットは、概して第一のカウンタウエイトユニットよりも多くのカウンタウエイトボックスが備えられている。しかしながら、図示されている実施形態には示されていないけれども、第一及び第二のカウンタウエイトユニットは全く同一の構成とすることができる。
図16は、第三の実施形態にかかるクレーンであり、一つの特徴以外、全体としてクレーン110と同様であるクレーンを示している。従って、図16におけるクレーン210の各部分に使用されている参照符号は、クレーン110の部品と同じであり100が加算された同じ参照符号を有している。例えば、クレーン210のブーム222は、クレーン110のブーム122と同様である。同様に、ブーム巻き上げワイヤーロープ215、固定マスト217、ブーム巻き上げドラム218、回転床220、ドラム221、滑車のセット223、固定長さのペンダント225、固定長さのペンダント226、マスト228、イコライザ229、引張り部材231及びカウンタウエイトユニット235は、クレーン110のそれぞれ構成部品と全く同じである。一つの相違点は、クレーン210が、カウンタウエイト支持ビーム260の後部に取り付けられている付加的なカウンタウエイトユニット237を備えていることである。付加的なカウンタウエイトユニット237は、基本的なクレーン10の吊り上げ能力を更に増大させるために使用されている。この付加的なカウンタウエイトユニットは、カウンタウエイト支持ビーム260と共に近寄ったり離れたりする。
図16Aは、補助カウンタウエイトを、カウンタウエイト支持ビーム260に取り付ける方法の詳細を示している。補助カウンタウエイト237は、フック要素256を含む側方パネル254が設けられたカウンタウエイトトレイ252を含む。カウンタウエイト支持ビーム260は、クロスメンバー264の後側に伸長部266を備え、この伸長部は側方パネル254と結合する。各伸長部266のピン268は、フック部材256が回転係合によって上方からピン268と結合するのを可能にしている。各側方パネル254には支承面258が設けられており、クロスメンバー264には支承面269が設けられており、支承面269は支承面258に当接して、フック要素256がピン268と係合されたときに回転を制限し、このようにして、トレイ252を結合された水平位置に保持する。
図17~22は、本発明の第四の実施形態にかかるクレーン310を示している。クレーン110と同様に、クレーン310は、カーボディ312と、クローラ314と、回転床320と、ブーム322と、ブーム巻き上げ索具325と、固定マスト317と、ライブマスト328と、カウンタウエイト支持ビーム360とを備え、カウンタウエイト支持ビーム360は、カウンタウエイト支持ビーム360の後方部分が回転床320とカーボディ312との回転結合部から離れる方向に伸長させることができるように回転床に可動に結合されており、カウンタウエイトユニット335は、カウンタウエイト支持ビーム360上にカウンタウエイト支持ビームに対して可動の関係で支持されており、引張り部材331は、固定マストとカウンタウエイト支持ビーム360との間に結合されるようになされている。クレーン310のクレーン110に対する主な相違点は、カウンタウエイト支持ビーム360が伸縮式機構を有しており、その前方部分が常時同じ位置において回転床320に結合されたままである点である。更に、カウンタウエイト移動システムは、カウンタウエイト支持ビームの伸縮式後方部分が回転床320に対して後方へ移動するのと同時に、カウンタウエイトユニット335をカウンタウエイト支持ビーム360に対して後方へ移動させる。このようにして、単一の駆動装置が、カウンタウエイト支持ビームを(カウンタウエイト支持ビーム移動装置として機能している)回転床に対して移動させ且つカウンタウエイトユニットを(カウンタウエイトユニット移動装置として機能している)カウンタウエイト支持ビームに対して移動させる。
カウンタウエイト支持ビーム360は、図20において最も良くわかるように、後部でクロスメンバー364によって相互に結合されている2つの隔置された側方部材362によって作られたU字形状であるのが好ましい。2つの側方部材362の前方端部は回転床320に結合されている。各側方部材362は、伸縮式の形態で整合している2つの部分によって作られている。図17は収縮位置にあるこれら2つの部分を示しており、一方、図18~21は伸長位置にあるこれら2つの部分を示している。
図19は、カウンタウエイト支持ビーム360を単独で、カウンタウエイトユニット335がその上に載置された状態で示しており、図20は、クレーン310の回転床320に結合されているカウンタウエイト支持ビーム360を、クレーン310の他の部分は明確化のために取り外されている状態で示しており、両図はカウンタウエイト支持ビーム移動装置を示している。カウンタウエイト支持ビーム移動装置は、回転床320とカウンタウエイト支持ビーム360との間に取り付けられた伸縮式のシリンダ355と、プーリ371と372とに巻き付いて通り、結合部376においてカウンタウエイトユニット335に、結合部378においてカウンタウエイト支持ビーム360に結合されたワイヤーロープ373の形態の複数の可撓性の引張り部材とを備えている。カウンタウエイトユニット335は、伸縮式のシリンダ355が縮退してカウンタウエイト支持ビームの後方部分364をブームに向かって引っ張るとき、ブームに向かって引っ張られる。このことが起るとき、カウンタウエイト支持ビーム360上のプーリ372もまた前方へ移動しなければならない。ワイヤーロープ373は結合部376と378との両方で結合されているので、プーリ372が前方へ動くためには、ワイヤーロープは(図21の側面図においてわかるように)時計周りに移動しなければならず、これによって結合部376を前方へ動かし、次いで、カウンタウエイト支持ビーム自体の部分の動きに加えて、カウンタウエイトユニット335をカウンタウエイト支持ビーム上で前方へ引っ張る。一方で、シリンダ355が伸長されると、プーリ371は、伸縮式のシリンダが伸長されるにつれて後方へ押され、カウンタウエイト支持ビームの後方部分をブームから離れる方向に押す。これによって、ワイヤーロープ373は、反時計周りに移動し、結合部376及びカウンタウエイト335を後方へ引っ張る。
図17においてわかるように、回転床320は最後方の固定部分を有しており、カウンタウエイトユニット335は、カウンタウエイト335が回転床の最後方の固定部分の直前となる位置まで移動することができる。カウンタウエイトユニット335は、クレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に、固定マストの頂部の前方の位置へ動かされてそこに保持されたり(図17)、固定マストの頂部の後方の位置へ動かされてそこに保持されたり(図18)することができる。この操作中に、可動のカウンタウエイトユニット335は、カーボディ312上の可動の地面係合部材314によって間接的に支持される以外は地面によって決して支持されない。支持足382は、安全機構として備えられており、荷が突然外れた際にカウンタウエイトユニットに対する支持を提供することができる。しかしながら、支持足は、カウンタウエイト支持ビーム360の後部364がマスト317の頂部の真下に配置され(図17)、従って、支持足382が、引張り部材331をマスト317の頂部を中心に枢動させることによって生じる円弧における地面に最も近い位置にあるときにも、支持足382が依然として地面から適当な距離にあって、通常のクレーン作業中における、掴み取り、移動、及び設置の作業中に、支持足が地面と決して接しないように、寸法決めされている。
図23~60は、2つの異なるカウンタウエイト組立形態によって組み立てることができる、別の実施形態にかかるクレーンの詳細を示している。図24~28は、カウンタウエイト支持フレーム上に支持されている可動のカウンタウエイトを備えたクレーン410を示している。図23及び図38~41は、マストと可動のカウンタウエイト支持ビームとを備えている同じクレーンを示している。この形態においては、クレーンはクレーン510と称される。
クレーン10と同様に、クレーン410は、カーボディ412と、カーボディ412に取り付けられていてクレーン410が地面を移動するのを可能にしている可動の地面係合部材414と、回転軸線を中心として回転できるようにカーボディに結合されている回転床420と、回転床の前方部分の固定のブームヒンジ点を中心として枢動できるように取り付けられているブーム422と、ライブマスト428とブーム巻き上げ索具427とが設けられ回転床に設置されている滑車のセットとブームとの間に結合されて回転床の回転面に対するブームの角度が変えられるようにしているブーム巻き上げシステムと、を備えている。クレーン10と同様に、ブーム巻き上げシステムは、ブーム巻き上げドラムと、マスト上に設置されている滑車と回転床上に設置されている滑車のセットとの間に掛け回されているブーム巻き上げワイヤーロープとを備えている。この実施形態においては、回転床は、以下において更に詳細に説明するように、回転床420の他の部分に取り外し可能な形態で取り付けられているカウンタウエイト支持フレーム432を備えている。カウンタウエイトユニット435は、カウンタウエイト支持フレーム432に対して移動可能な状態で該カウンタウエイト支持フレーム432上に支持されている。同じく以下において更に詳細に説明するカウンタウエイトユニット移動装置が、カウンタウエイトユニット435をブーム422に向かう方向及び該ブーム422から離れる方向に動かすために、回転床とカウンタウエイトユニット435との間に結合されている。この形態においては、クレーン10と同様に、クレーンの作業中に、カウンタウエイトユニットがブームと荷との結合モーメントの変化を補正するために動かされるとき、カウンタウエイトユニット435によって発生されるモーメントは主に回転床に作用するが、この場合においてのみカウンタウエイト支持フレームを介して作用する。
この実施形態におけるカウンタウエイト支持フレーム432は、回転床の他の部分の下方に配置されている。カウンタウエイト支持フレームは、図29~34において最も良くわかるように、溶接された板構造によって作られている。このカウンタウエイト支持フレームは、回転床の他の部分に取り外し可能な態様で取り付けられている。回転床420とカウンタウエイト支持フレーム432との間を容易に取り外し可能に結合するために、アダプタ450が使用されている。アダプタ450は、耳部454を貫通している穴452を備えており、該耳部454は、回転床420の下方部分にあるラグ429同士の間に嵌合して、アダプタ450、従ってカウンタウエイト支持フレーム432を、回転床420に結合している。アダプタ450は、(図34において最も良くわかるように)それ自体がピン456によってカウンタウエイト支持フレーム432に固定されている。ピン456を使用することによって、アダプタ450はカウンタウエイト支持フレーム432から取り外すことが可能にされ、その結果、カウンタウエイト支持フレーム432をクレーン510の構成において再使用することができる。前方の穴481は、カウンタウエイト支持フレーム432とアダプタ450とを一緒にピン留めするための場所として機能する。後方の穴483とカウンタウエイト支持フレーム432の頂部の穴484は、この実施形態においては使用されていないが、以下に説明するように、カウンタウエイト支持フレーム432がクレーン510の構成において使用できるように備えられている。
カウンタウエイト支持フレーム432は、後部において、2つの短いリンク462を介して回転床に結合されている。リンク462は、それぞれ、一端が回転床のラグ464にピンで留められており、他端がカウンタウエイト支持フレーム432の後方の一対のラグの間にピンで留められている。ひとたび前方でアダプタ450と、後方でリンク462とピン結合されると、カウンタウエイト支持フレーム432は、実際にはクレーン410の回転床の取り外し可能な一部分となる。
クレーン410においては、カウンタウエイトユニット移動装置は、回転床の一部としてのカウンタウエイト支持フレーム432とカウンタウエイトユニット435との間に結合されることによって、回転床420とカウンタウエイトユニット435の間に結合される。カウンタウエイトユニット435は、可動のトロリー470にピンで留められているカウンタウエイトトレイ433を備えている(図35~37)。上述の実施形態と同様に、カウンタウエイトトレイは、カウンタウエイト支持フレームの下方に吊り下げられている。トレイ433は、トロリー470の穴471(図31)にピンで留められている。穴471は、底部よりも頂部のほうが大きい。底部の大きさは、トレイ433とトロリー470とを結合するために使用されるピン(図示せず)の外径と同じである。頂部の大きさの方が大きいことにより、ピンのより容易な挿入が可能になる。
トロリー470は4つの垂直ローラー476に載っており、ローラー476は、カウンタウエイト支持フレーム432の両側部に沿ったフランジ438と係合している。トロリー470はまた、カウンタウエイト支持フレーム432上のトロリー470の側方の位置決めを提供している4つの水平ローラー478も備えている(図33)。
カウンタウエイトユニット移動装置は、少なくとも1つの、この実施形態では2つの油圧モーター及びギヤボックス472を備えており、それぞれトロリー470に結合されている歯車474を駆動する。カウンタウエイト支持フレーム432は、各側部に一組の歯436(図29)を備えている。歯車474は、カウンタウエイト支持フレーム432の2つの側部に設けられた歯436と係合して、モーター及びギヤボックス472が歯車474を回転させると、トロリー470をカウンタウエイト支持フレームに対して移動させる。このようにして、カウンタウエイトユニット435は、トロリー470上に取り付けられていることにより、カウンタウエイト支持フレーム432に対して移動することができる。
製造を容易にするために、幾つかの個別に交換可能な棒鋼434(図29において最も良くわかる)を、穴付きボルトによってカウンタウエイト支持フレーム432の台にボルト止めしてフランジ438と歯436との両方を提供することができる。更に、これらの棒鋼の側面は、図33においてわかるように、水平ローラー478のための係合面を形成している。これらの棒鋼434の面は、ローラー476及び478とともにより良い耐摩耗性を提供するために硬化されているのが好ましい。棒鋼434は、トロリー470上のローラー476からカウンタウエイト支持フレーム432へ荷重を伝える補助とするための剪断ブロック面439(図32及び33)を備えている。図32においてわかるように、ローラー476は、歯車474と同じ垂直面内に取り付けられるのが好ましい。
好ましい実施形態においては、クレーンは、クレーン作業中に、カウンタウエイトユニットがブーム及び荷の結合モーメントの変化を補正するために動かされたときに、カウンタウエイトユニットによって発生されるクレーンの前方転倒支点に対するモーメントは、マストを介しては回転床に伝えられないように構成されている。このモーメントは、むしろ、ラグ429及び464におけるピン結合部を介するなど、カウンタウエイト支持フレームによって回転床に伝えられる。
クレーン510は、クレーン410を製造するために使用されたものと同じ構成要素によって作られているが、固定マスト517と可動のカウンタウエイト支持ビーム560とが付加されている。更に、クレーン410においてライブマスト428として使用されていた構造はもはやライブマストとして使用されていない。その代わりに、ブーム巻き上げ索具519が、ブームトップと固定マスト517の頂部との間に設けられて、ブーム角度を変えることができるようにされている。固定長さのペンダント525が、固定マスト517の頂部をマスト528の頂部に結合している。索具527とマスト528とは、クレーン510の通常の作業中に固定された位置に保持される。同様に、引張り部材531が、マスト517の頂部とカウンタウエイト支持ビーム560との間に付加されている。図面において、クレーン510におけるものと同じであるクレーン410において使用された構成要素は、100が足された同じ参照符号を有しており、従って、クレーン410のブーム422はクレーン510のブーム522である。カウンタウエイトユニット535はカウンタウエイト435と同じである。
クレーン510のカウンタウエイトユニット535は、2つの方法で動かすことができる。第一に、カウンタウエイトユニット435と全く同様に、カウンタウエイトユニット535は、カウンタウエイト支持フレーム532のフランジ上に乗っているローラー576を備えたトロリー570を含んでいる。しかしながら、このカウンタウエイトの組み立て構造においては、カウンタウエイト支持フレーム532は、伸縮式のカウンタウエイト支持ビーム560の一部である。従って、カウンタウエイトユニット535を動かす別の方法は、カウンタウエイトユニット535の位置をフレーム532上に維持しつつ、ビーム560を引き出して伸長させる方法である。第一のタイプの動きは、図39と40とを比較することによってわかり、第二のタイプの動きは、図40と41とを比較することによってわかる。両タイプの動きは別個に行うことができ、可能な最大限度まで行なう必要はない。しかしながら、通常は、カウンタウエイトユニット535は、ビーム560が伸長される前に出来る限り遠くまでフレーム532上で後退される。図39と41とを比較することによってわかるように、クレーン510のカウンタウエイト移動システムにおいては、カウンタウエイトユニットを、回転床上のブーム巻上げ滑車セットとカーボディ512の回転軸線の間の位置まで動かしたり、回転床上のブーム巻き上げ滑車セットの後方の位置まで動かしたりすることができる。
カウンタウエイト支持ビーム560は、3つの入れ子構造の伸縮式のビーム部材、すなわち、内側ビーム部材592と、中間ビーム部材582と、上記においてはこれもまたカウンタウエイト支持フレーム532と称されている外側のビーム部材532とによって作られているのが好ましい。従って、カウンタウエイト支持ビーム移動装置は、外側のフレーム部材の中に納まっている少なくとも1つの内側フレーム部材を備えた伸縮式のフレームを含む。図示されているように、カウンタウエイト支持ビームは、該外側フレーム部材の内側で該内側フレーム部材を包囲している中間フレーム部材を備えているのがより好ましい。カウンタウエイト支持ビームはカウンタウエイト支持ビーム移動装置の一部である伸縮式フレームの外側フレーム部材を含む。
興味深いことに、第一のカウンタウエイト組立構造選択肢(クレーン410)においてカウンタウエイト支持フレーム432として使用されている構造は、第二のカウンタウエイト組立構造選択肢(クレーン510)においては、カウンタウエイト支持ビーム560の外側ビーム部材532として使用することができる。カウンタウエイト支持フレーム432が外側ビーム部材532として使用されるとき、該外側ビーム部材は、ビーム部材の台に結合することができ且つ回転床520に対して移動させることができる付加的な構造を含む。
トロリー570はトロリー470と全く同じであり且つ外側ビーム部材532はカウンタウエイト支持フレーム432と同様の外側構造を有しているので、カウンタウエイトユニット535が外側ビーム部材532に対して動く方法、トロリー570の構造、モーター及びギヤボックス572並びに棒鋼534部分に設けられている歯と係合する歯車574は、再度詳しくは説明しない。これらの類似性により、この実施形態においては、トロリーに結合されている駆動歯車は、モーターが歯車574を回転させるときに、カウンタウエイト支持ビーム560上の歯と係合してトロリーをカウンタウエイト支持ビーム560に対して移動させる。
カウンタウエイト支持ビーム560は、カウンタウエイト支持フレーム432がクレーン410の残りの部分に結合される方法と似た形態で、クレーン510の残りの部分に取り付けられている。ラグ466と回転床の後部とを結合している短いリンク462の代わりに、引っ張り部材531が、固定マスト517の頂部からラグ566を介してカウンタウエイト支持ビーム560の後部に接続している。前方においては、アダプタ450の代わりに、内側ビーム部材592がその端部にコネクタ550を備えている。このコネクタは、コネクタ550が、ちょうどアダプタ450が回転床420にピンで留められているのと同様に、回転床520の下側にピンで留めることができるように、通穴552を有している耳部554を備えている。
このカウンタウエイト支持ビーム移動装置は、好ましくはトラニオン式取付け形油圧シリンダの形態の直線駆動装置を備えている。カウンタウエイト支持ビーム移動装置は更に、外側フレーム部材が、内側フレーム部材に対する中間フレーム部材の動きに従属して動くように、中間フレーム部材と外側フレーム部材とに取り付けられているワイヤーロープとプーリとを備えている。カウンタウエイト支持ビーム560の好ましい実施形態においては、ロッド542を備えたダブルアクション式の油圧シリンダ540が、内側ビーム部材592と中間ビーム部材との間に結合されている。従って、ロッド542が伸長されたり短縮されたりするとき、中間ビーム部材582は内側ビーム部材592に対して動く。一方、外側ビーム部材532は他のビーム部材に従属形態で結合され、他のビーム部材同士の相対的な動きが、中間ビーム部材582に対する外側ビーム部材532の動きを必然的に且つ同時に生じさせる。このことが生じる形態の詳細は、図42~52において最も良くわかり、付加的な詳細は図53~60に示されている。
内側、中間及び外側のビーム部材は、それぞれ、板材を溶接したボックス構造に作られている。ローラー585及び586は、中間ビーム部材582の外側において外側ビーム部材532の内面を支持している。同様に、ローラー587及び588は、中間ビーム部材582の内側を内側ビーム部材592の外側に対して支持している。部材432がクレーン510の外側ビーム部材532として再度使用されるときには、カウンタウエイト支持フレーム432の両側に設けられている穴481及び483がローラー585及び586を取り付けるために使用される。
ビームの相対的な動きを説明する補助とするために、図面のうちの幾つかは、図45~50と同様に、プレート部材のうちの幾つかが取り外された状態で示されている。図45及び46において最も良くわかるように、油圧シリンダは、マウント541を介して内側ビーム部材592の側壁にトラニオン式で取り付けられている。油圧シリンダのロッド部分542は、中間ビーム部材582の背板に溶接されたラグ538の間に、ピンで留めることができる貫通穴を備えたヘッド539において終端している。従って、油圧シリンダ540の中のロッド542が伸長されたり短縮されたりすると、中間ビーム部材582も、同様に、内側ビーム部材592に対して伸びたり縮んだりする。
外側ビーム部材532の動きは、一対の短縮用ワイヤーロープ544と一対の伸長用ワイヤーロープ546とによって制御される。伸長用ワイヤーロープ546は、コネクタ545によって、一端が外側ビーム部材532の前方部分に結び付けられている。該伸長用ワイヤーロープは、カウンタウエイト支持フレーム432での使用されていない穴484と同じである穴584を貫通している。伸長用ワイヤーロープ546は、中間フレーム部材582の後方部分に取り付けられている伸長用滑車596の周りを通る。伸長用ワイヤーロープ546の他端は、コネクタ595によって、内側ビーム部材592の前方部分に配置されているカウンタウエイト支持ビームコネクタ550の後方部分に結び付けられている。カウンタウエイト支持ビーム560が短縮モードにあり且つ油圧シリンダ540が伸長されて中間ビーム部材582が内側ビーム部材592に対して後方へ移動されている場合には、伸長用滑車596が中間ビーム部材と共に後方へ押されて、このとき伸長用ワイヤーロープ546は伸長用滑車596の周りを回って通り、これにより、外側ビーム部材532の前部がコネクタ545によって必然的に後方へ引っ張られる。伸長用ワイヤーロープ546は、コネクタ545において外側ビーム部材532に結び付けられており且つ内側ビーム部材592の前方部分においてコネクタ595に結び付けられているが、中間ビーム部材582に取り付けられている伸長用滑車596の周りを通っているので、中間部材の移動距離が1フィート(30.48センチメートル)であると、外側ビーム部材532は2フィート(60.96センチメートル)伸長する。
短縮用ワイヤーロープ544は、一端がコネクタ543(図49及び56)によって内側ビーム部材592の後部に結び付けられている。短縮用ワイヤーロープは、中間ビーム部材582の前方部分に取り付けられている短縮用滑車594の周りを回って通っている。短縮用ワイヤーロープ544の他端は、コネクタ593によって外側部材532の後方部分に結び付けられている。カウンタウエイト支持ビーム560が伸長モードにあり且つ油圧シリンダ540が短縮されて中間ビーム部材582が内側ビーム部材592に対して前方へ移動される場合には、短縮用滑車594は、中間ビーム部材によって前方へ押されて短縮用ワイヤーロープ544が短縮用滑車594の周り回って通り、これによって、必然的に、外側ビーム部材の後方部分がコネクタ593によって前方へ引っ張られる。短縮用ワイヤーロープはコネクタ543において内側ビーム部材に結び付けられているが、中間ビーム部材582に取り付けられている短縮用滑車594の周りを回って通っているので、中間ビーム部材が1フィート(30.48センチメートル)移動すると、外側ビーム部材532は2フィート(60.96センチメートル)短縮される。短縮用ワイヤーロープ544は、ビームが短縮されたときに短縮用滑車594が配置される場所より後方のビーム材の任意の点において外側ビーム部材532に取り付けることができる。しかしながら、短縮用ワイヤーロープ544を外側ビーム部材532のぎりぎりの後方部分において結び付けることによって、コネクタ593は、調整が必要とされる場合に、より容易にアクセスすることができる。
ビーム同士を左右に平行にした状態に保つ補助とするためにローラー588が外側にフランジを有していることが図58及び59からわかる。ローラー585,586及び587もこのようなフランジを有している。ローラー585,586,587及び588は、ローラー軸とローラーとの間の軸受けによって中間ビーム部材582の側部に取り付けられるのが好ましいけれども、図面には軸受は示されていない。同様に、図面からは明確ではないが、当業者は、ローラーの側部と頂部又は底部とには、これらに支持されているビーム部材に対して若干のクリアランスが存在することを理解するであろう。
図61及び62は、クレーンが固定マスト517なしで組み立てられたとき(クレーンが第一のカウンタウエイト組み立て構造で組み立てられたとき)の回転床420の後方部分とカンタウエイト支持フレーム432との間の結合部の代替の構造ならびに、クレーンが第二のカウンタウエイト組み立て構造で組み立てられたときの伸縮式のカウンタウエイト支持ビーム560と引っ張り部材531との間の結合部の代替の構造を示している。短いリンク462を使用するのではなく、ラグ523の形態で回転床の後方部分における支持部が外側ビーム部材532の上のラグ620に直にピンで留めることのできる位置に配置されており、ラグ620は、図61及び62に示されている実施形態においては、カウンタウエイト支持ビーム560の一部分として使用される。ラグ566と同様に、ラグ620はそれぞれ貫通穴を有する2枚の板部材によって作られており、回転床(クレーンがその第一カウンタウエイト組立構造で組み立てられているとき)か、引張り部材531の下部(クレーンがその第二カウンタウエイト組立構造で組み立てられているとき)かのどちらかとのピン結合を形成するために使用されている。第一のカウンタウエイト組立構造においては、ピン(図示せず)は、ラグ620の穴632及びラグ523の穴562を貫通する。
ラグ620の利点のうちの一つは、これらが、板部材621と622との間に頂部の桟624と下部の桟626とを備えている点であり、これらの桟は、図62(左側プレートは明確化のために取り外されている)に示されているように、カウンタウエイト支持ビーム560が一杯まで短縮されると、回転床520のラグ523と係合する。従って、回転床の後方部分上の支持部材523は、カウンタウエイトビームが一杯まで短縮された位置にあるとき、この支持部材及び支持係合部材が、荷重をカウンタウエイトビームから回転床へ直接伝えることができるように配置されたカウンタウエイトビーム支持係合部材(桟624)と係合している。フックに荷が無い状態での大きいビーム角度においては、カウンタウエイトシステムのモーメントは、固定マスト517によって見られるように、ブーム及び荷の結合モーメントの相殺モーメントを超えるかも知れない。この状況においては、固定マストは後方へ動こうとして、外側ビーム部材のラグ620の頂部の桟624が回転床520上のラグ523と係合するまで固定マストストップ529を圧縮する。(クレーンがマスト517によって組み立てられているときには、穴562及び632内にピンは配置されていないことに留意されたい。これらの穴はまた、ちょうど、引張り部材531がラグ620にピンによって留められ且つカウンタウエイト支持ビーム560が一杯まで短縮されているときに一列に並ぶようになる。)この時点で、回転床の後方部分は、カウンタウエイトの荷重の一部分を担持して、マスト517が更に後方へ倒れる傾向を少なくしている。
更に追加的にまたは代替的に、荷重の偏りのために桟624が支持部材523と係合するまで固定マスト517が少し後ろに回転するのではなく、クレーンの或る実施形態は能動制御システムを利用する。そのようなシステムにおいて、エンコーダーあるいは他の位置センサー及び荷重センサーが、マストの位置、カウンタウエイトの位置、フックの荷重、カウンタウエイトの荷重やその他のパラメータを、それらのデータを受信するようにプログラムされた汎用のまたは特定用途向けのコンピュータなどのコントローラに送信する。制御プログラム即ち安定性プログラムは、データを評価し、状況を判断してカウンタウエイトがカーボディの最後部の固定部分に十分近いところに位置している場合には、コントローラはライブマスト517を僅かに後方へ移動させる信号を供給する。ライブマスト517の後方への移動中、引っ張り部材531は相対的に下方へ移動し、これによってカウンタウエイト支持ビーム560、結合されたカウンタウエイトユニット535も下げられ、当然ながら、カウンタウエイト支持棒620は支持部523上に下げられる。次に、カウンタウエイトユニット535の荷重部分が引っ張り部材531から支持部523を介して回転床520へ伝達される。
カウンタウエイトユニットは、カウンタウエイトユニットの重心が、回転軸線から後方転倒支点までの距離の125%未満の回転軸線からの距離内にある位置まで移動可能であることが好ましく、回転軸線から後方転倒支点まで距離の110%未満の回転軸線からの距離内にあるのがより好ましい。
上述のように従来技術による移動式の吊り上げクレーンは、概して多数のカウンタウエイトアセンブリを有している。好ましいクレーンの位置可変のカウンタウエイトは、ただ一つのカウンタウエイトアセンブリを備えている。一般的な設計において330メートルトンのカウンタウエイトが必要とされる場合には、単一の位置可変カウンタウエイトを備えたクレーン10は、同じ荷重モーメントを発生させるためにこの値の約70%すなわち230メートルトンのカウンタウエイトを必要とする。30%のカウンタウエイトの減少によってカウンタウエイトのコストが直接削減されるが、このコストは、部分的にはカウンタウエイト移動システムのコストによって相殺される。現在の米国公道限界によれば、100メートルトンのカウンタウエイトは、輸送のために5台のトラックを必要とする。従って、カウンタウエイトの総量を減じることによって、作業現場間でクレーンを輸送するのに必要とされるトラックの台数を減らすことができる。カウンタウエイトが著しく削減されるので最大地面支持作用もまた同じ量だけ削減される。カウンタウエイトは、荷を吊り上げるのに必要とされるのと同程度だけ後方に配置されるだけである。クレーンとカウンタウエイトとは出来る限りコンパクトなままとされ、付加的な荷重モーメントが必要とされる場合に拡張するだけである。更に別の特徴は、中間位置に削減されたカウンタウエイトを備えた状態で作動できる能力である。削減されたカウンタウエイトは、荷がフックに掛けられていないときの後方への安定性要件と均衡する。その結果、位置可変機能を停止して、クレ―ンを従来型の吊り上げクレーンとして作動させることが可能となる。本発明の好ましい実施形態においては、匹敵する能力のクレーンと比較して、カウンタウエイトの総量を削減することができ、又はカウンタウエイトの総量が同じ場合に、クレーンの安定性を高めることができ又はクレーンをより小さな設置面積で設計することができる。もちろん、新しいクレーンのモデルを製造する際に、全部で3つのこれらの利点の幾つかの組み合わせを使用しても良い。
クレーンの顧客は、カウンタウエイト支持フレーム432のみを備えていて、内側ビーム部材592及び中間ビーム部材582も固定マスト517も備えていないクレーン410を最初に買って使用することを決めてもよい。その後に、固定マスト517を付加し、内側ビーム部材592と中間ビーム部材582とをカウンタウエイト支持フレーム432内に挿入してカウンタウエイト支持ビーム560を作ることによって、クレーン410をクレーン510に変えることができる。その後、クレーンを固定マスト517無しの状態で組み立てる場合には、内側ビーム部材592と中間のビーム部材582とを取り除くことができる。しかしながら、カウンタウエイト支持ビーム560がひとたび組み立てられると、元の状態のままとされて伸長させない状態でクレーン410において使用され、ただ単にカウンタウエイト支持フレーム432として使用される傾向が強い。
第一のカウンタウエイト組立構造選択肢(クレーン10又はクレーン410)においては、カウンタウエイトユニットは、固定マスト又はデリックマストによって支持されていない。むしろ、カウンタウエイトユニットは、回転床のカウンタウエイト支持フレームに支持されている。カウンタウエイト移動システムは、カウンタウエイトユニットをカウンタウエイト支持フレームに対して移動させるように結合されているカウンタウエイトユニット移動装置を備えている。第二のカウンタウエイト組立構造選択肢(クレーン110又はクレーン510)においては、第二のカウンタウエイトユニットは、固定マストとデリックマストとのうちから選択されたマストによって支持されている。カウンタウエイト支持ビームは、回転床に可動形態で結合されており、カウンタウエイトユニットはカウンタウエイト支持ビームに支持されている。カウンタウエイト移動システムは、カウンタウエイト支持ビームを回転床に対して動かすことができるように結合されたカウンタウエイト支持ビーム移動装置を備えている。クレーン110においては、カウンタウエイト支持ビームは、カウンタウエイト支持フレームに移動可能に結合されることによって回転床に移動可能に結合されている。クレーン510においては、カウンタウエイト支持ビームは、カウンタウエイト支持ビームの前方部分で回転床に移動可能に結合されている伸縮部分を有することによって、回転床に移動可能に結合されている。
第一のカウンタウエイト組立構造選択肢においては、クレーン10又はクレーン410は、カウンタウエイト支持フレーム上に移動可能に支持されているカウンタウエイトトレイを含み、カウンタウエイトは、カウンタウエイトトレイ上に直接積み重ねられている。クレーン110の第二のカウンタウエイト組立構造選択肢においては、カウンタウエイト支持ビームは、カウンタウエイトトレイに取り付けられ、カウンタウエイトは、カウンタウエイト支持ビーム上に配置されている基板上に積み重ねられることによってカウンタウエイト支持ビーム上に積み重ねられている。
以下の各実施形態においては、それぞれ、上記した特徴の一部あるいは全てを組み込むことができる。前で述べたそれぞれの実施形態の中で、明確に議論されなかった任意の要素が、ここに転載されたものとして、組み込まれて含まれる。
図63~72は、クレーン10と類似し、これから説明する差異を有する他の実施形態を示す。移動式の吊り上げクレーン710は、下部構造即ちカーボディ712と、地面係合部材714と、カーボディ712に回転軸線702の周りで回転可能に結合されて軸線702に対して垂直な回転面707をもたらす回転床720とを含む。
回転床720は、回転床720の前方部分704の固定した位置に枢動可能に取り付けられたブーム722と、回転床720にその第一の端部において取り付けられたライブマスト728と、1つまたは複数のカウンタウエイト又はカウンタウエイト部材734をカウンタトレイの形態をした支持部材733の上に有する移動可能なカウンタウエイトユニット735と、をそれぞれ支持している。回転床720は。図65でもっとも良く見えるように最後方の固定部分703を有する。
クレーン710のブーム巻き上げシステム(図示せず)は、図1に示すブーム巻き上げシステムと同様に、回転床720の回転面707に対するブーム722の角度を変更することを可能にする。ブーム巻き上げシステムは、クレーン10について先に詳細に述べた特徴及び構成要素を含む。あるいは、マスト728は上記のマスト28と同様に、通常のクレーン動作の間、固定マストとして使用されるであろう。
この実施形態において、カウンタウエイトユニット735は上記のカウンタユニット435と類似している。カウンタウエイト735は回転床720の台の部分に対して移動可能である。クレーン710において回転床720は、回転床720と一体的に形成されるか、又は回転床720に結合している溶接された板構造の形の何れかで、カウンタウエイト支持フレーム732を含む。カウンタウエイト支持フレーム732は移動可能なカウンタウエイト735をカウンタウエイト支持フレーム732及び回転床720に対して移動可能なように支持する。
カウンタウエイト支持フレーム732は、カウンタウエイト支持フレーム32に関して上記で論じたように傾斜面を有していてもよいが、図示された実施形態においては、カウンタウエイト支持フレーム732は、実質的に正の傾斜も負の傾斜も有しない表面754を含む。フランジ739が該表面754を形成する。交換可能な摩耗表面(引用符号を付せず)が任意選択で該表面754に取り付けられる。更に、1つまたは複数の個別に交換可能な棒鋼731の切片(図70及び71で最も良く見える)が、棒鋼434と同様に、カウンタウエイト支持フレーム732の下の面719に、穴付きボルトなど既知の留め具で固定されてもよい。幾つかの実施形態においては、棒鋼731が、機械加工されるか鍛造された歯736を含む反対側の表面754を形成する。歯736を有する棒鋼731はラックを形成する。
クレーン710において、カウンタウエイト移動装置760は、回転床720の一部としてのカウンタウエイト支持フレーム732とカウンタウエイトユニット735との間に結合されることによって、回転床720とカウンタウエイトユニット735との間に結合される。カウンタウエイトユニット735は移動可能なトロリー770にピン留め又は他の方法で結合されたカウンタウエイトトレイ733を備える(図66、67及び69~72)。幾つかの実施形態(上述した実施形態及び下で述べる実施形態を含む)において、トロリー770及びカウンタウエイトトレイ733は一体化されたユニットを形成する。カウンタウエイトトレイ733はカウンタウエイト支持フレーム732の下に吊るされる。
トロリー770は、カウンタウエイト支持フレーム732の両側に沿っている表面754と係合する4個の垂直のローラーに乗っている。トロリー770は任意選択で水平なローラー478に類似の水平なローラー779を含み、該水平なローラーは少なくとも、回転床720が回転するときなど横の即ち側方の荷重の成分を支承する。
カウンタウエイトユニット移動装置760は少なくとも1つの、この実施形態では2つのモーターと関連するギヤボックス772を含み、各モーター及びギヤボックス772はトロリー770に結合された歯車774を駆動する。当該モーターは油圧モーター、電動モーター又は他の種類のモーターであっても良い。歯車774は、モーター及びギヤボックス772が歯車774を回転させる時にトロリー770をカウンタウエイト支持フレーム732に対して動かすように、カウンタウエイト支持フレーム732の両側の歯736と係合する。このようにしてカウンタウエイトユニット735は、トロリー770に取り付けられたことによって、カウンタウエイト支持フレーム732及び/又は回転床720に対して移動することができる。
カウンタウエイトユニット35と同様に、カウンタウエイトユニット735の位置は、歯車774が歯736と係合しそれに沿って移動するので、モーター及びギヤボックス772及び/又は歯車774の回転の経過を追うことによって検出することができる。
図73~81は、図13~15に示したクレーン110と多くの点で類似し、変更されて下記で述べることを除いて同一の特徴及び構成要素を含むクレーン810を示す。ライブマスト828に加えてこの実施形態は固定位置のマスト817を含む。クレーン810において、本願明細書で開示する他の実施形態と同様に、回転床820は別個の機能のカウンタウエイトを何も備えておらず、移動可能なカウンタウエイトユニット835は、クレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に回転床820の可動の地面係合部材814によって間接的に支持される以外は決して地面によって支持されることはない。
クレーン710と同様に、回転床820は、回転床820と一体的に形成されるか、又は回転床820に結合している溶接された板構造の形の何れかで、カウンタウエイト支持フレーム832を含む。この実施形態においては、カウンタウエイト支持フレームは可動のカウンタウエイト支持ビーム859をカウンタウエイト支持フレーム832及び回転床820に対して移動可能なように支持する。
この実施形態においては、カウンタウエイト支持フレーム832は表面854を含む。フランジ839が表面854を形成する。交換可能な摩耗表面(引用符号を付せず)が任意選択で該表面854に取り付けられる。更に、1つまたは複数の個別に交換可能な棒鋼831の切片が、カウンタウエイト支持フレーム832の下の面819に位置している。幾つかの実施形態においては、棒鋼831が、機械加工されるか鍛造された歯736と同様の鍛造された歯(図示せず)を含む反対側の表面854を形成する。歯を有する棒鋼831はラックを形成する。
クレーン810は、固定マスト817と同様に追加のカウンタウエイト支持ビーム859を追加して含む。カウンタウエイト支持ビーム859はカウンタウエイト支持フレーム832及び/又は回転820に、移動可能に結合される。図示された実施形態において、カウンタウエイト支持ビーム859はカウンタウエイト支持フレーム859及び/又は回転床820の下に位置する。
しかしながら他の実施形態は、カウンタウエイト支持ビームをカウンタウエイト支持フレーム及び/又は回転床の脇又は横に離して含んでいる。例えば、代替の実施形態においてカウンタウエイト支持ビームはカウンタウエイト支持フレーム及び/又は回転床から横方向に間隔を置かれてもよく、その一方でカウンタウエイト支持フレーム及び/又は回転床と平行であったり、上にあったり、あるいは下にあったりしてもよい。そのような代替の実施形態は、例えば、カウンタウエイト支持ビームをカウンタウエイト支持フレーム及び/又は回転床のフレームの下に配置するのに、カウンタウエイト支持フレーム及び/又は回転床のカーボディに対して間隔が不十分なときには、好ましいであろう。
クレーン810は以下に説明するようにカウンタウエイト支持ビーム移動装置890を用いる。従って、この実施形態においては、カウンタウエイト移動システムはカウンタウエイトユニット移動装置860とカウンタウエイト支持ビーム移動装置とを含む。このカウンタウエイト支持ビーム移動装置890は、カウンタウエイト支持ビーム859とカウンタウエイト支持フレーム832及び/又は回転床820との間に、カウンタウエイト支持ビーム859が回転床820とカーボディ812との回転結合の回転軸線802から離れて回転床820の長さ方向に移動して該回転床820の最後方の固定部分803に向かって後方に伸長されるように、結合される。カウンタウエイト支持ビーム859の移動は、概して水平で該カウンタウエイト支持ビーム859の長さ方向と一致した方向である。理解されるであろうが、カウンタウエイト支持ビーム859と関連要素がクレーン710の容量向上のためのアフターマーケット追加要素としてクレーン710に追加されてもよい。
カウンタウエイト支持ビーム859は中実でも長方形や筒状構造であっても、またはその他の形態であってもよい。図77及び78に開示した実施形態は、後部877でクロスメンバー864によって相互に結合された2本の間隔を空けられたサイドメンバー862を示す。該2本のサイドメンバー862の前方端部871はカウンタウエイト支持ビーム移動装置890に接続し、該カウンタウエイト支持ビーム移動装置は回転床820のカウンタウエイト支持フレーム832に移動可能に取り付けられる。
カウンタウエイト支持フレーム832と同様に、カウンタウエイト支持ビームの各側面862は、図77及び78で良く見えるように、表面855を含む。フランジ838が表面855を形成する。交換可能な摩耗表面(引用符号を付せず)が任意選択で該表面855に取り付けられる。更に、1つまたは複数の個別に交換可能な棒鋼836の切片が、棒鋼831と同様に、カウンタウエイト支持フレーム859の下の面818に、例えば穴付きボルトや既知の留め具でボルト留めされたり別の方法で配置されたりしてもよい。幾つかの実施形態においては、棒鋼836は、鍛造された歯736と同様の、機械加工されたか鍛造された歯837を含む面の反対側の面855を形成する。歯837を有する棒鋼836がもう一つのラックを形成する。
カウンタウエイト支持ビーム移動装置890は、図77及び79に最も良く示されているように、複数のローラー892を有するフレーム893を含む。この実施形態においては、4つの垂直なローラー892がカウンタウエイト支持フレーム832の各側面に沿った表面854と係合している。フレーム839は少なくとも横の即ち側方の荷重の成分を支承するために任意選択で水平なローラー889を含む。
カウンタウエイト支持ビーム移動装置890は少なくとも1つのモーター及び関連する歯車891を含む。図示された実施形態において、カウンタウエイト支持ビーム移動装置890は複数のモーター及び関連する歯車891を含み、2個のモーターが図示されているけれども2個より多いモーターが使用されてもよい。以下の実施形態では、ラックアンドピニオン装置と共に使用するために電動又は油圧モーターを説明するが、上記のように他の好ましいモーター及び歯車の実施形態は、滑車装置(ropes and pulleys)、油圧シリンダ(例えば、シングル及びダブルアクション)、チェーンと歯車、ねじ棒/ねじ式駆動及びその他を含む。各モーターとギヤボックス891はフレーム893に結合された歯車894を駆動する。モーターは油圧モーター、電動モーター又は他の種類のモーターであってもよい。歯車894はカウンタウエイト支持フレームの両側の歯と係合して、モーターとギヤボックス891が歯車894を回転させる時、フレーム893をカウンタウエイト支持フレーム832に対して移動させる。このような方法で、カウンタウエイト支持ビーム859はカウンタウエイト支持フレーム832及び/又はフレーム893に取り付けられていることによって回転床820に対して移動することができる。
幾つかの実施形態において、各モーターとギヤボックス891は他方に対して独立に動作することができる。図示した実施形態においては、各モーターとギヤボックス891はシャフト895を介して他方と連動している。シャフト895は、ある操作条件の下で、一方のモーターとギヤボックス891が他方のモーターとギヤボックス891を補助することをできるようにする。
例えば、カウンタウエイトユニット835は、重量物の掴み取り、移動、及び設置の作業中に、その最も後方の、言い換えれば回転軸線802から最も遠い位置にあってもよい。恐らく掴み取り、移動、及び設置の作業中に、クレーンのオペレータはブーム822を起こすことによって荷を回転軸線802の方へ近づける必要があり、この事は重心を回転軸線802の方へより引き寄せることになる。結果として、カウンタウエイト移動ユニット860及び/又はカウンタウエイト支持ビーム移動装置は、決して重心が後方へ移動しすぎて不安定な稼働条件の原因となることがないようにするために、独立して又は共同してカウンタウエイトユニット835を回転軸線802のより近くに引き寄せる動作をすることができる。
ここで、クレーンのオペレータが、同時に回転床820をスイング即ち回転させる一方で、掴み取り、移動、及び設置の作業中に同時にブーム822を起こす必要がある状況を検討する。カウンタウエイトユニット835の移動を開始するときに最も離れた位置にあることを思い出さねばならない。カウンタウエイトを回転させる即ちスイングさせるプロセスは、カウンタウエイト支持ビーム895の一方のサイドメンバー862とそれに関連したモーター891に大きな圧縮荷重を負わせるが、その一方でカウンタウエイト支持ビームの他のサイドメンバー862とそれに関連したモーター891に大きな引っ張り荷重を負わせる。荷重の不均衡は一方のモーター891に、他方のモーターに比較してより低速に又は非同期的に動作するようにさせる。そのような非同期的な動作はカウンタウエイト支持ビーム移動装置が準最適に動作する原因となる虞がある。その場合、これを打開するために、一方が他方を補助するように、シャフト895が2つのモーター891を任意選択で連結する。
上述のように、モーター891と関連する歯車894とが同期して、又は同期に近い状態で動作することを確保することは概して有益である。これが生じることを確実にするためには、製造の間に、シャフト895を各モーター891に、同じ方向でさらに進めると、各歯車894とラック又は鋼棒891を接続することが必要であり、このとき集合体の歯車列が整列される。モーター及び関連するギヤボックス891に図示されていない部品の数を考えると、これは多くの場合難しくて時間のかかる仕事である。
組み立ての間の整列の問題を解決するために、シャフト895は中実でなくても良い。むしろ図80及び81に示すように、シャフト895は任意選択で第二の部分897から分離可能な第一の部分896の形状をしている。
シャフト895の第一の部分896は凹部898を含み、参照番号1000の内径を有する。凹部898の内側で第一の部分896は、スプラインなど第一の係合表面899を含む。
シャフト895の第二の部分897は、第一の直径1003と、第一の直径1003より小さい第二の直径1002の首下部分1001を有する。第二の直径1002は又、首下部分1001が前記凹部898の中に差し込まれるように、第一の部分896の内径1000よりも小さい。首下部分1001は、第一の係合表面899に対して係合してトルクを伝達するように設計された、相補的なスプライン、歯又は他の類似の構造など、第二の係合表面1004を有し、それによって第一の部分896を第二の部分897に連結する。任意選択のスリーブ1005がシャフト895に連結され、いくつかの実施形態においては第一の部分896と第二の部分897とのうちの一方と一体とされる。スリーブ1005は第一の部分896が第二の部分897に連結されている場所を覆って、瓦礫や埃からそこを保護している。
集合体の係合表面899~1004は集合体のモーター及び関連するギヤボックス891及び歯車894に対する歯車比を規定する。その結果、製造する間、各歯車894及び関連するモーターとギヤボックス891を調整するのが容易になることを理解されたい。第一の部分を第二の部分に連結する前に、一つが第一の部分896と第二の部分897のうちの一つを、他方に対して単に回転させる必要があるだけだからそうなる。第一の部分896の第二の部分897に対する増分回転は、第一の部分896/モーター及びギヤボックス891/歯車894の集合体を第二の部分897/モーター及びギヤボックス891/歯車894に集合体に対して増加させる。
そのようなシステムの例として、第一の係合表面899は42枚の歯即ちスプラインを有する。知られている通り、シャフト895は円形なので、円の360度を42で分割すると、第一の部分896を丁度1歯回転すると8.57度の回転を生じる。ここで、第二の部分897の係合表面1004は43のスプライン又は歯を有している。従って第一の部分896を第二の部分897に対して回転させると、8.57度を43で割った修正即ち0.2度の相対調整をもたらす。その結果、両側の各モーター及びギヤボックス891に対して、相対調整は0.2度を2で割った値となり(それぞれがそれ自体のモーター及びギヤボックス891を有する2つの側があるから)、相対調整は0.1度を示す。第一の部分896の第二の部分897に対する一つごとの漸増する歩進即ち回転の0.1度の調整機能は、全体の歯車列における相対的な遊び及び/又はバックラッシュよりも小さい。
代わりに、シャフト895の両側にあるモーター及び関連するギヤボックス891を機械的に連結しようとしないで、モーター及び関連するギヤボックスは独立分離した動作を可能とするようにしてもよい。この実施形態においては、コントローラは各モーター及び関連するギヤボックス891が機械的に連結されていないという事実にもかかわらず、これら2つが同期して動作することを確実にするように動作する。これを実現するために、クレーンの幾つかの実施形態は能動制御システムを利用する。そのようなシステムにおいて、エンコーダー又は他の位置及び荷重センサーがマストの位置、カウンタウエイトの位置、カウンタウエイト支持ブームの位置、フックに掛けられた荷重、カウンタウエイトの荷重、及びその他のパラメータを、それらのデータを受信するようにプログラムされた汎用のまたは特定用途向けのコンピュータなどのコントローラに送信する。例えば、モーター及びギヤボックス891及び/又は歯車894に連結したデジタル又はアナログエンコーダーがそれぞれの位置を反映している信号を発生し、データをコントローラに送信する。コントローラは次に、両側のカウンタウエイト支持ビーム移動装置890の相対位置を判定するために当該データを使用し、一方及び/又は他方のモーター及び関連するギヤボックス891に、関連するギヤボックス及びモーター891と位置的に同期した状態のままであることを確実にするように信号を送る。(そうした位置制御システムの実施形態は、カウンタウエイト移動装置860に対して同様に適用できる。
シャフトにおいてこれらの構成要素を漸進又は歩進させるこのプロセスは、全ての構成要素の最も適切な整列を確実にするために、システムの制御された調整を提供する。個別のモーター及びギヤボックス891/歯車894の全体の歯車比に対する第一の係合表面899及び第二の係合表面1004の適切な歯車/スプライン/歯を選択することによって、中実のシャフトを備えた実施形態に比べて、2つのモーター及び関連するギヤボックス891/歯車894を整列させることが明らかに容易であり、時間の消費が少ない。
カウンタウエイトユニット835は、カウンタウエイト支持ビーム859に、カウンタウエイト支持ビーム859に対して移動可能に支持されている。カウンタウエイトユニット移動装置860はカウンタウエイトユニット移動装置760と同一であり、カウンタウエイトユニット835がブーム822に向かって、又はそれから離れる方向に移動するように、カウンタウエイト支持ビーム859とカウントウエイトユニット835との間に結合されている。カウンタウエイトユニット835は固定マスト817の頂部870の前方に向かって移動されてそこに保持され、又、固定マスト817の頂部870の後方に向かって移動されてそこに保持されることができる。
カウンタウエイトユニット835は、移動可能なトロリー870(図77)にピン留めされるか他の方法で連結されたカウンタウエイトトレイ833を備える。クレーン710においてカウンタウエイトトレイ733を移動させたのと同じ構造が、クレーン810においてカウンタウエイトトレイ833を移動させるために使用される。図71がカウンタウエイト支持ビーム859のカウンタウエイトトレイ833に対する連結を最も良く示している。カウンタウエイトトレイ833はカウンタウエイト支持ビーム859の下に吊るされる。
トロリー870は、カウンタウエイト支持ビーム859の各サイドメンバー862に沿う表面855に係合している、ローラー776と同様の4個のローラー876に乗っている。トロリー870は任意選択で上記の側方即ち水平なローラー779と同様の水平なローラー(図示せず)を含む。
カウンタウエイトユニット移動装置860はカウンタウエイトユニット移動装置760と同一である。歯車774などの歯車は、モーター及びギヤボックスが当該歯車を回転させる時、トロリー870をカウンタウエイト支持ビーム859に対して移動させるようにカウンタウエイト支持ビーム859の2本のサイドメンバー862に有る歯837と係合している。このようにしてカウンタウエイトユニット835は、トロリー870に搭載されていることによって、カウンタウエイト支持ビーム及び/又は回転床820に対して移動することができる。
この実施形態において、カウンタウエイトユニット835は、回転床820の最後方の固定部803の直前の位置まで移動することが可能である。更に、カウンタウエイト支持ビーム859が後方に移動することが可能であり、カウンタウエイトユニット835がカウンタウエイト支持ビーム859の上を後方に移動することが可能なので、カウンタウエイトユニット835は、固定マスト817の頂部870の直前にある第一の位置まで移動されてそこに保持され、固定マスト817の頂部870の後部にある第二の位置まで移動されてそこに保持されることが可能である。
カウンタウエイト支持ビーム859はまた、カウンタウエイト支持ビーム859の少なくとも1本のサイドメンバー862の頂部874に位置する少なくとも1個又は複数のカウンタウエイト支持係合用の桟875を含む。該カウンタウエイト支持係合用の桟875は、直接的にか、又は図74及び75に示したラグ532のようなラグ(図示せず)を介して間接的にかの何れかで、回転床820に係合している。従って上述のように支持係合用の桟875は、カウンタウエイト支持ビームが完全に引き込まれた位置にあるとき、荷重をカウンタウエイト支持ビーム859から直接回転床820に伝達することが可能である。
図82~89は、多くの点でクレーン810と同様であり、変更されて以下に説明する点以外は同様の特徴及び要素を含むクレーン910を開示する。ライブマスト928に加えて、この実施形態は固定位置マスト917を含む。クレーン810において、本願明細書で開示する他の実施形態と同様に、カーボディ912は別個の機能のカウンタウエイトを何も備えておらず、移動可能なカウンタウエイトユニット935は、クレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中にカーボディ912の可動の地面係合部材914によって間接的に支持される以外は決して地面によって支持されることはない。
クレーン810と同様に、回転床920と一体的に形成されるか、又は回転床920に結合している溶接された板構造の形で形成されたカウンタウエイト支持フレーム932を含む。この実施形態においては、カウンタウエイト支持フレーム932は可動のカウンタウエイト支持ビーム959をカウンタウエイト支持フレーム932及び回転床920に対して移動可能なように支持する。
カウンタウエイト支持フレーム832の下に支持されていたカウンタウエイト支持ビーム859とは異なり、この実施形態においてカウンタウエイト支持フレーム932は、カウンタウエイト支持ビーム959と同じ水平な面1020の中に実際上位置する。カウンタウエイト支持ビーム959が回転床920の回転軸線902の最も近くに位置するとき、カウンタウエイト支持ビーム959はカウンタウエイト支持フレーム932の中に入れ子式に嵌まり込む。言い方を変えれば、回転床920はカウンタウエイト支持フレーム932の両サイドの間に凹部1010を含む。凹部1010はカウンタウエイト支持ビーム959の少なくとも前方部分971を、又、幾つかの実施形態では、カウンタウエイト支持ビームが回転軸線902に向かって移動するとき及び/又はカウンタウエイト支持ビーム959が、回転軸線902からカウンタウエイト支持ビーム959の最大伸長より小さい、ある距離を置いて位置しているとき、カウンタウエイト支持ビーム959の長さの大部分を受容するように構成されている。理解されるであろうが、カウンタウエイト支持ビーム959と関連要素がクレーン710の容量向上のためのアフターマーケット追加要素としてクレーン710に追加されてもよい。
この実施形態においては、カウンタウエイト支持フレーム932は表面954を含む。フランジ939が表面954を形成する。交換可能な摩耗表面(引用符号を付せず)が任意選択で該表面954に取り付けられる。更に、1つまたは複数の個別に交換可能な棒鋼931の切片が、カウンタウエイト支持フレーム932の下の面919に配置される。幾つかの実施形態においては、棒鋼931は、鍛造された歯736と同様の、機械加工されたか鍛造された歯(図示せず)を含む面の反対側の面954を形成する。歯を有する棒鋼931がラックを形成する。
クレーン910は、カウンタウエイト支持ビーム移動機構890と同一のカウンタウエイト支持ビーム移動装置990を使用する。従って、この実施形態においてカウンタウエイト移動システムはカウンタウエイトユニット移動装置960及びカウンタウエイト支持ビーム移動装置を含む。カウンタウエイト支持ビーム移動装置990は、図87に最も良く示されるように、複数のローラー992を有するフレーム993を含む。垂直のローラー992がカウンタウエイト支持フレーム932の両側に沿った表面954と係合する。カウンタウエイト支持ビーム移動装置990は少なくとも1つの、歯車994がフレーム993と接続されるモーター及び関連する歯車991を含む。
このカウンタウエイト支持ビーム移動装置990は、カウンタウエイト支持ビーム959とカウンタウエイト支持フレーム932及び/又は回転床920との間に、カウンタウエイト支持ビーム959が回転床920の回転結合の回転軸線902から離れて回転床9820の長さ方向に移動して該回転床820の最後方の固定部分903に向かって後方に伸長されるように、結合される。カウンタウエイト支持ビーム959の移動は、概して水平で該カウンタウエイト支持ビーム959の長さ方向と一致した方向である。歯車894はカウンタウエイト支持フレーム932の両側にある棒鋼/ラック931の歯と、モーターとギヤボックス991が歯車994を回転させる時にフレーム993をカウンタウエイト支持フレーム932に対して移動させるように、係合する。
カウンタウエイト支持ビーム959は中実でも長方形や筒状構造でも、またはその他の形態であってもよい。図86~89に開示した実施形態は、上から見たときにU字形の、後部977でクロスメンバー964によって相互に結合された2本の間隔を空けられたサイドメンバー962で作られたカウンタウエイト支持ビーム959を示す。該2本のサイドメンバー962の前方端部971はカウンタウエイト支持ビーム移動装置990に接続し、該カウンタウエイト支持ビーム移動装置は回転床920のカウンタウエイト支持フレーム932に移動可能に取り付けられる。
この特定の実施形態において、カウンタウエイト支持ビーム959は少なくとも1つのカウンタウエイト支持ビームの後部977に接近した横方向への拡張部1030を含む。図示のように、カウンタウエイト支持ビームの両側に横方向への拡張部1030がある。図87~89で最も良く見えるように、横方向への拡張部1030に、カウンタウエイト支持フレーム832のサイド862と同様に、表面955がある。フランジ938が表面955を形成する。交換可能な摩耗表面(引用符号を付せず)が任意選択で該表面955に取り付けられる。更に、1つまたは複数の個別に交換可能な棒鋼936の切片が、棒鋼836と同様に、横方向への拡張部1030及び/又はカウンタウエイト支持ビーム959の下の面918に、穴付きボルトなど既知の留め具でボルト留めされたり別の方法で配置されたりしてもよい。幾つかの実施形態においては、棒鋼936は、鍛造された歯836と同様の、機械加工されたか鍛造された歯937を含む面の反対側の面955を形成する。歯937を有する棒鋼936がもう一つのラックを形成する。
次に、カウンタウエイト支持フレーム932にある棒鋼/ラック931及び、カウンタウエイト支持ビーム959の横方向への拡張部1030にある棒鋼/ラック936が、直線方向に整列していることがわかる。カウンタウエイト支持ビーム959がそれ自体の最も前方にあるとき、即ち、カウンタウエイト支持ビーム959の前方部即ち前方の部分971が回転軸線902に最も近いとき、トロリー970及びカウンタウエイトユニット935をカウンタウエイト支持フレーム932からカウンタウエイト支持ビーム959に、逆もまた同様に動かすために、カウンタウエイト移動ユニット960及び、より具体的には、それに関連している歯車は、連続してラック931及びもう一つのラック936と係合することができる。更に言い換えると、カウンタウエイト支持ビーム959が回転軸線902に最も接近して位置するとき、カウンタウエイト支持フレーム932のラック931及びカウンタウエイト支持ビーム959のもう一つのラック936は、カウンタウエイトユニット移動装置960がカウンタウエイトユニット935をカウンタウエイト支持ビーム959とカウンタウエイト支持フレーム932との間で移動させることができるように、機能的に接触している。
カウンタウエイトユニット935は、カウンタウエイトユニット935がカウンタウエイト支持ビーム959からカウンタウエイト支持フレーム932へ進むという事実を別にすれば、カウンタウエイトユニット835と同一であり、このことは明らかにカウンタウエイト支持ビーム959の構造の機能である。カウンタウエイトユニット935は移動可能なトロリー970(図87)にピン留めされるか他の方法で連結されたカウンタウエイトトレイ933を備える。
トロリー970は、カウンタウエイト支持ビーム959の各横方向への拡張部1030に沿う表面955及び、上記の通り、カウンタウエイトユニット935の相対的な位置次第でカウンタウエイト支持フレーム932の表面954と係合している、(ローラー776と同様の)4個のローラー976に乗っている。トロリー970は任意選択で水平ローラー(図示せず)を含む。
本願は、吊り上げクレーンに関し、特にクレーン上のブームと荷との結合モーメントのバランスをとるために種々の位置へ動かすことができるカウンタウエイトを備えた移動式吊り上げクレーンに関する。
この実施形態において、カウンタウエイトユニット935はまた、回転床920の最後方の固定部903の直前に位置することが可能である。さらに、カウンタウエイト支持ビーム959が後方に移動することが可能であり、カウンタウエイトユニット935はカウンタウエイト支持ビーム959の上を後方に移動することが可能であるので、カウンタウエイトユニット935は固定マスト917の直前の第一の位置に移動されてそこに保持されることができるし、固定マスト917の後部の第二の位置に移動されてそこに保持されることができる。
カウンタウエイト支持ビーム959はまた、カウンタウエイト支持ビーム959の少なくとも1本のサイドメンバー962の頂部974に位置する少なくとも1個又は複数のカウンタウエイト支持係合用の桟975を含む。カウンタウエイト支持係合用の桟975の表面976は、カウンタウエイト支持係合用の桟875について上で述べたとおり、回転床920と係合している。
クレーン110、510、710、810及び910の実施形態において、移動式吊り上げクレーンを作動させる方法は、荷の掴み取り、移動、及び設置の作業を行なうステップを含んでおり、該ステップにおいて、ブーム及び荷の結合モーメントを平衡させる補助とするために、可動のカウンタウエイトユニットが、掴み取り、移動、及び設置の作業中に、回転床の前方部分に向かう方向及び該前方部分から離れる方向に動かされ、カウンタウエイトユニットは、掴み取り、移動、及び設置の作業中に、カウンタウエイト支持ビーム上に留まったままである。カウンタウエイト支持ビームとカウンタウエイトユニットとの両方ともが、ブームと荷との結合モーメントが変化するときに移動してクレーンが平衡される。更に、カウンタウエイトユニットは、ブームと荷との結合モーメントを平衡させる補助とするために、掴み取り、移動、及び設置の作業中に、カウンタウエイト支持ビームに対して移動させることができる。
本発明の好ましいクレーンは、可動の上部構造カウンタウエイトユニットを備えており、該上部構造カウンタウエイトユニットは、回転床と、該回転床とカウンタウエイトユニットとの間に結合されているカウンタウエイト移動装置と一緒に回転する。カウンタウエイトユニットは、前方位置と後方位置との両方へと動かされ且つそれらの位置に保持されるが、クレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に、カーボディ上の可動の地面係合部材によって間接的に支持される以外は、決して地面によって支持されない。i)上部構造カウンタウエイトユニットの重量の、ii)基本的なブーム長さを有するクレーンの全重量に対する比は、52%よりも大きく好ましくは60%よりも大きい。幾つかの実施形態においては、カウンタウエイトユニットは、回転床の一部として設けられているカウンタウエイト支持フレーム上に支持されており、カウンタウエイトユニットは、カウンタウエイト支持フレームに対して可動な形態である。
本発明は、特に、200メートルトンを超える能力、更に好ましくは300メートルトンを超える能力を有するクレーンに適用可能である。
本発明が、クレーンの能力を高める方法を含んでいることは理解できるであろう。第一の能力を有する吊り上げクレーンは、第一の能力よりも高い第二の能力を有するクレーンとなるように改造することができる。第一の能力のクレーンは、相互の上端に積み重ねられた多数のカウンタウエイトを有しているカウンタウエイトユニットを備えている。カウンタウエイトユニットは、第一の位置から、該第一の位置よりもクレーンブームから離れている第二の位置まで動かすことができる。この方法は、カウンタウエイトの少なくとも幾つかをクレーンから取り外すステップと、カウンタウエイト支持ビームをクレーンに付加するステップと、クレーンにより大きな能力を付与するために、カウンタウエイトの少なくとも幾つかをクレーンへ戻すステップとを含んでいる。戻されたカウンタウエイトは、この戻されたカウンタウエイトが、第二の位置よりもブームから更に遠い第三の位置まで動くことができるようにする方法で、カウンタウエイト支持ビーム上に支持される。ここに開示されているように、幾つかの実施形態においては、カウンタウエイト支持ビームは、カウンタウエイト支持ビームが、回転床の長さ方向に対して、回転床とカ―ボディとの回転結合部から離れる方向に動かすことができるように、回転床へ直に取り付けられているカウンタウエイト支持ビーム移動装置に取り付けられることによって回転床に取り付けられ、カウンタウエイト支持ビーム移動装置はカウンタウエイト支持ビームと回転床との間に結合されている。本発明の幾つかの方法においては、戻されたカウンタウエイトは、カウンタウエイト支持ビームと一緒に移動することによって、又はカウンタウエイト支持ビームに対して移動することによって、又はカウンタウエイト支持ビームと共に移動し且つカウンタウエイト支持ビームに対して移動することによって、第三の位置へと移動する。上記したように、カウンタウエイト支持ビームを付加するステップは、アダプタによって回転床に結合されている外側フレーム構造を取り外すステップと、外側フレーム構造に伸縮式の内側フレーム構造を組み付けてカウンタウエイト支持ビーム移動装置を形成するステップと、内側構造を回転床に取り付けるステップとを含むことができる。
本明細書に記載した現在推奨の実施形態に対する種々の変更及び改造が当業者にとって明らかであることが理解されよう。例えば、ブーム巻き上げシステムは、ブームの角度を変えるために、ブームと回転床との間に取り付けられた1本または複数の油圧シリンダを備えることができる。ライブマスト又はラティス構造マストの代わりに、固定のガントリーを、ブーム巻き上げ索具を支持するために使用することができる。この点に関して、このようなガントリーは、特許請求の範囲の目的のためのマストであると考えられる。クレーン10は、クレーン110において使用されているようなラティス構造マストを備えるように改造することができ、この場合には、カウンタウエイト支持ビーム160ではなくカウンタウエイト支持フレーム32上の可動のカウンタウエイトを備え、またこの場合に、ブーム巻き上げ索具は、ラティス構造マストとブームとの間にイコライザを備えている。クレーンが作業現場でこのようにして組み立てられる場合には、最初の組み立て時のように比較的小さな吊り上げを行なうことができ、次いで、クレーン110を作るためにクレーンを再び組み立てる必要なく、カウンタウエイト支持ビーム160を付加されることができる。更に、クレーンの各部分は、図面に示されているように、常に直に相互に結合される必要はない。例えば、引張り部材を、バックヒッチであってマストに結合される位置の近くのバックヒッチに結合させることによってマストに結合することができる。このような変更及び改造は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく意図された利点を損なうことなく行なうことができる。従って、このような変更及び改造は、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。
Claims (20)
- 吊り上げクレーンであって、
a)カーボディと、
b)前記カーボディに取り付けられ、前記吊り上げクレーンが地面の上を移動することを可能にする可動の地面係合部材と、
c)前方部分及び最後方の固定部分を有し、前記カーボディに回転軸線の周りで回転可能に結合されて前記回転軸線に垂直な回転面をもたらす回転床であって、当該回転床の一方の側に表面を有するフランジ及び前記表面の反対側で当該回転床の下面にあるラックを含み、前記ラックはそれ自体に形成された歯を有している、回転床と、
d)前記回転床に枢動可能に取り付けられたブームと、
e)前記表面によって支持されたトロリーを含み、前記回転床に対して移動可能とされているカウンタウエイトユニットと、
f)前記カウンタウエイトユニットを前記ブームに向かう方向及び前記ブームから離れる方向に動かすようにされたカウンタウエイトユニット移動装置であって、前記トロリーに連結された第1歯車を駆動する少なくとも一つのモーターを含み、前記モーターが前記第1歯車を回転させたときに前記トロリーを前記回転床に対して移動させるようにされている、カウンタウエイトユニット移動装置と、
を備えた吊り上げクレーン。 - 前記カウンタウエイトユニットが、前記吊り上げクレーンの尾部の旋回半径が前記回転床の前記最後方の固定部分によって規定される、前記回転床の前記最後方の固定部分の前方の位置と、前記カウンタウエイトユニットが前記吊り上げクレーンの尾部の旋回半径を規定する位置との間で移動可能とされた、請求項1に記載の吊り上げクレーン。
- 前記可動の地面係合部材が、当該吊り上げクレーンの前方転倒支点及び後方転倒支点を形成するクローラを備え、前記カウンタウエイトユニットは、前記カウンタウエイトユニットの重心が、前記回転軸線から前記後方転倒支点までの距離の125%よりも小さい前記回転軸線からの距離の範囲内となる位置に移動することができる、請求項1に記載の吊り上げクレーン。
- 前記カウンタウエイトユニットが、カウンタウエイトトレイの上に積み重ねられた複数の個別のカウンタウエイトを備え、前記カウンタウエイトトレイは前記回転床の下に吊り下げられている、請求項1に記載の吊り上げクレーン。
- 前記モーターが前記第1歯車を回転させたときに前記トロリーを前記回転床に対して移動させるように前記カウンタウエイトユニット移動装置の前記第1歯車が前記ラックの歯と係合する、請求項1に記載の吊り上げクレーン。
- 前記回転床に連結されたマストをさらに備えており、前記カウンタウエイトユニットが、前記マストの頂部の前方の位置に移動されてそこに保持されること、及び前記マストの頂部の後方の位置に移動されてそこに保持されることが可能とされた、請求項1に記載の吊り上げクレーン。
- 前記カウンタウエイトユニットが、クレーンの掴み取り、移動、及び設置の作業中に、前記カーボディの前記可動の地面係合部材によって間接的に支持されている以外は、地面によって支持されないようにされている、請求項1に記載の吊り上げクレーン。
- a)前記回転床に移動可能に連結されたカウンタウエイト支持ビームであって、当該カウンタウエイト支持ビームの下面に結合されたもう一つのラックを含み、前記もう一つのラックがそれ自体に形成された歯を有する、カウンタウエイト支持ビームと、
b)前記カウンタウエイト支持ビームと前記回転床の前記ラックとの間に結合され、前記カウンタウエイト支持ビームを前記回転床の前方部分に向けて前方に及び前記回転床の前記最後方の固定部分を超えて後方に動かすことができるようにされたカウンタウエイト支持ビーム移動装置と、を更に含み、
c)前記カウンタウエイトユニット移動装置が前記回転床の前記最後方の固定部分の後方に位置しているときに前記モーターが前記第1歯車を回転させると、前記カウンタウエイトユニットの前記第1歯車が、少なくとも前記カウンタウエイト支持ビームの前記もう一つのラックの前記歯と係合して、前記トロリーを前記回転床に対して移動させるようにされた、
請求項1に記載の吊り上げクレーン。 - 前記カウンタウエイト支持ビーム移動装置が、前記回転床の前記ラックの前記歯と係合している歯車を駆動する少なくとも1つのモーターを含む、請求項8に記載の吊り上げクレーン。
- 前記カウンタウエイト支持ビーム移動装置が、相互に結合されて前記カウンタウエイト支持ビームの互いに反対の側に配置された一対のモーターを含む、請求項9に記載の吊り上げクレーン。
- 前記カウンタウエイトユニット移動装置が、前記カウンタウエイト支持ビームと前記カウンタウエイトユニットとの間に結合され、前記カウンタウエイトユニットを前記ブームに向かう方向及び前記ブームから離れる方向に動かすことができるようにされている、請求項8に記載の吊り上げクレーン。
- 前記回転床に連結されたマストと、前記マストと前記カウンタウエイト支持ビームとの間に連結された引っ張り部材とを更に含む、請求項8に記載の吊り上げクレーン。
- 前記カウンタウエイトユニットが、前記カウンタウエイト支持ビームに対して移動可能なように前記カウンタウエイト支持ビームに支持されている、請求項8に記載の吊り上げクレーン。
- 前記回転床の後部に支持部材を更に備えており、前記カウンタウエイト支持ビームが支持係合部材をさらに備え、該支持係合部材は、前記カウンタウエイト支持ビームが一杯まで短縮された位置にあるときに、前記支持部材及び前記支持係合部材が荷重を前記カウンタウエイト支持ビームから前記回転床に伝えることができるように配置されている、請求項8に記載の吊り上げクレーン。
- 前記カウンタウエイト支持ビーム移動装置が、シャフトによって相互に結合された2台のモーターを含み、前記シャフトは第二の部分から分離可能な第一の部分を含み、前記第一の部分は凹部と第一の係合面とを含み、前記第二の部分は前記第一の係合面に対して相補的な第二の係合面を有する部分を有しており、前記第一の部分の凹部は前記第二の部分を受け入れて前記第一の部分を前記第二の部分に結合できるようにされ、それによって当該シャフトを介してトルクを伝達するようにされた、請求項9に記載の吊り上げクレーン。
- 前記カウンタウエイト支持ビームが前記回転床の下に位置している、請求項8に記載の吊り上げクレーン。
- 前記回転床の前記ラックと前記カウンタウエイト支持ビームの前記もう一つのラックとが、直線方向に整列している、請求項8に記載の吊り上げクレーン。
- 前記回転床の前記ラックと前記カウンタウエイト支持ビームの前記もう一つのラックとが、前記カウンタウエイト支持ビームが前記回転軸線に最も接近して位置しているときに、前記カウンタウエイトユニット移動装置が前記カウンタウエイトユニットを前記カウンタウエイト支持ビームと前記回転床との間で移動させることができるように、機能的に接触している、請求項17に記載の吊り上げクレーン。
- 吊り上げクレーンであって、
a)カーボディと、
b)前記カーボディに取り付けられ、前記吊り上げクレーンが地面の上を移動することを可能にする可動の地面係合部材と、
c)前方部分及び最後方の固定部分を有し、前記カーボディに回転軸線の周りで回転可能に結合されて前記回転軸線に垂直な回転面をもたらす回転床であって、一方の側に表面を有するフランジ及び前記表面の反対側で当該回転床の下面にあるラックを含み、前記ラックはそれ自体に形成された歯を有している、回転床と、
d)前記回転床に枢動可能に取り付けられたブームと、
e)前記表面によって支持されたトロリーを含み、前記回転床に対して移動可能とされているカウンタウエイトユニットと、
f)前記トロリーに連結されたカウンタウエイトユニット移動装置であって、前記カウンタウエイトユニット、前記トロリー、及び当該カウンタウエイトユニット移動装置を前記回転床に対して前記ブームに向かう方向及び前記ブームから離れる方向に動かすようにされた、カウンタウエイトユニット移動装置と、
を備えた吊り上げクレーン。 - 前記カウンタウエイトユニット移動装置が、前記トロリーに連結された歯車を駆動する少なくとも一つのモーターを含み、前記モーターが前記歯車を回転させたときに前記トロリーを前記回転床に対して移動させるようにされている、請求項19に記載の吊り上げクレーン。
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