JP2872968B2 - クレーンの負荷制御装置 - Google Patents

クレーンの負荷制御装置

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JP2872968B2 JP13665996A JP13665996A JP2872968B2 JP 2872968 B2 JP2872968 B2 JP 2872968B2 JP 13665996 A JP13665996 A JP 13665996A JP 13665996 A JP13665996 A JP 13665996A JP 2872968 B2 JP2872968 B2 JP 2872968B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はクレーンの負荷制御
装置に関するものであり、特に、吊り上げ荷重に対する
本体側への負荷とウエイト台車側への負荷のバランスを
考慮したクレーンの負荷制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来のクレーン1を示し、本体2
の前部にブーム3を装着し、該ブーム3の後方にマスト
ブーム4を装着してある。また、本体2の後部にウエイ
ト台車5を牽引し、吊り上げ荷重に対する後方への反力
を大きくしている。
【0003】前記ブーム3の先端にフック6を吊り下
げ、フックロープ7をウインチユニット8へ巻装する。
また、前記ブーム3の先端後部にブームペンダントロー
プ9の一端を繋着し、該ブームペンダントロープ9の他
端にブーム起伏ロープ10を接続してウインチユニット
8へ巻装する。
【0004】そして、マストブーム4の先端にマストペ
ンダントロープ11の一端を繋着し、該マストペンダン
トロープ11の他端にマスト起伏ロープ12を接続して
ウインチユニット8へ巻装する。また、マストブーム4
の先端とウエイト台車5との間を懸垂ペンダントロープ
13で連結する。
【0005】図8に示すように、マストブーム4の先端
にはバランスアーム14が揺動自在に吊り下げられてお
り、該バランスアーム14の前端部14aに前記マスト
ペンダントロープ11の一端が繋着されており、該バラ
ンスアーム14の後端部14bに前記懸垂ペンダントロ
ープ13が繋着されている。
【0006】ここで、該バランスアーム14の揺動支点
14cから前端部14aまでの距離D1 と、揺動支点1
4cから後端部14bまでの距離D2 との比率RD は、
吊り上げ荷重に対する本体2側への負荷とウエイト台車
5側への負荷のバランスを考慮して定められている。即
ち、クレーンが転倒せず安定的な姿勢を維持できるとき
の本体2側への負荷とウエイト台車5側への負荷の最適
な比率RL を設定しておき、この負荷比率RL のときに
バランスアーム14が水平状態となるように、前記距離
1 と距離D2 との比率RD が決定される。
【0007】そして、クレーン作業中はオペレータが前
記バランスアーム14を目視しながら、吊り上げ荷重に
応じてマスト起伏ロープ12を手動操作で巻上げ下げ
し、マストブーム4の角度を調整することによってウエ
イト台車5側への負荷を増減させ、前記バランスアーム
14が略水平に保持されるようにして、本体2側への負
荷とウエイト台車5側への負荷のバランスをとるように
している。
【0008】この手動式の負荷制御装置のほかに、本体
2側への負荷の大小により自動的にウエイト台車5側へ
の負荷を調整するようにした自動式の負荷制御装置も知
られている。図7に示すように、マスト起伏ロープ12
の端末部にコイルバネ15を介装し、吊り上げ荷重によ
ってコイルバネ15が圧縮されるように形成する。
【0009】そして、本体2側への負荷が一定以上にな
ると、コイルバネ15の圧縮量が大きくなってリミット
スイッチ(図示せず)がオンになり、懸垂ペンダントロ
ープ13の下端に設けた油圧シリンダ16が自動的に作
動する。或いは、マスト起伏ロープ12の端末部にロー
ドセル(図示せず)を装着し、該ロードセルにて本体2
側への負荷を検出して油圧シリンダ16を作動させるも
のもある。
【0010】この油圧シリンダ16の作動によってウエ
イト台車5が浮きぎみとなり、ウエイト台車5側への負
荷が増大して後方への反力が大きくなるので、クレーン
1の安定性が向上する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来のクレーンには、
手動式の負荷制御装置と自動式の負荷制御装置がある
が、手動式のものはバランスアームの傾斜を目視しなが
らマストブームの角度を調整するので、操作性が良好で
なく、且つオペーレータの熟練度が要求されていた。ま
た、マストブームの角度が変化するので、吊り荷重の半
径変化が大きくなる。
【0012】一方、自動式のものは油圧シリンダにより
ウエイト台車を浮かせるが、その際にウエイト台車が急
に浮上したり、吊り荷の揺れなどによってウエイト台車
が揺動することがあり、極端な場合にはウエイト台車が
反転するなどの危険があった。また、自動式の場合に
は、本体側の負荷制御値及びウエイト台車側の負荷制御
値の表示がなく、オペーレータが制御状態を明確に把握
することが困難であった。
【0013】そこで、台車付のクレーンに於いて、吊り
上げ荷重に対する本体側への負荷とウエイト台車側への
負荷が最適なバランスとなるように自動制御するととも
に、オペーレータが制御状態を明確に把握できるように
するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであ
り、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、本体の前部にブーム
を装着し、該ブームの後方にマストブームを装着すると
ともに、マストブームの先端から本体のウインチへ起伏
ロープを巻装し、更に、該本体の後部にウエイト台車を
牽引し、前記マストブームの先端とウエイト台車との間
を懸垂ペンダントロープで連結したクレーンに於いて、
前記起伏ロープと懸垂ペンダントロープに夫々張力検出
器を設け、本体側の負荷及びウエイト台車側の負荷を演
算可能に形成し、夫々の負荷の比率が予め設定された負
荷比率に一致するように、前記ウインチを駆動して起伏
ロープの巻上げ下げ量を自動制御するとともに、前記本
体側の負荷及びウエイト台車側の負荷を確認できる表示
装置を設けたクレーンの負荷制御装置を提供するもので
ある。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳述する。尚、説明の都合上、従来と同一構成
部分には同一符号を付してその説明を省略する。図1は
クレーン1を示し、本体2の後部にウエイト台車5が牽
引されている。マスト起伏ロープ12の端末部にロード
セルなどの張力検出器22を装着し、吊り上げ荷重に対
するマスト起伏ロープ12の張力を検出する。一方、懸
垂ペンダントロープ13の下端とウエイト台車5との間
に張力検出器23を介装し、吊り上げ荷重に対する懸垂
ペンダントロープ13の張力を検出する。
【0016】図2は当該クレーン1に於ける吊り上げ荷
重とモーメントの関係を示す解説図であり、本体2側の
安定モーメントは前記張力検出器22で検出したマスト
起伏ロープ12の張力に基づいて演算し、ウエイト台車
5側の安定モーメントは前記張力検出器23で検出した
懸垂ペンダントロープ13の張力に基づいて演算する。
【0017】ここで、本体2の負荷をQ1 、ウエイト台
車5の負荷をQ2 、ブーム3の負荷をQ3 、吊り上げ荷
重をWとし、転倒支点Oから夫々の負荷作用点までの距
離をL1,L2,L3,L4 とすれば、転倒支点O回りのモー
メントは次式で表される。
【0018】本体安定モーメントM1 は、 M1 = Q1 ×L1 ……(1式) ウエイト台車安定モーメントM2 は、 M2 = Q2 ×L2 ……(2式) ブームアタッチメント転倒モーメントM3 は、 M3 = Q3 ×L3 ……(3式) 吊り上げ荷重Wによる転倒モーメントM4 は、 M4 = W×L4 ……(4式) 即ち、クレーンが転倒せず安定的な姿勢を維持するに
は、 M1 +M2 > M3 +M4 ……(5式) そして、クレーン1が転倒せず安定的な姿勢を維持でき
るときの本体2側への負荷とウエイト台車5側への負荷
の最適な比率を、負荷比率RL として予め設定してお
く。
【0019】図3は安定モーメントと転倒モーメントと
の負荷分担の一例を示し、転倒限界のときの吊り上げ荷
重を100%とすれば、通常時はこれより小さいx%の
吊り上げ荷重でクレーン作業を行う。尚、xの値は各国
により様々であり、日本では約78%程度に決定される
が、欧米ではこれより小さい値に決定されることが多
い。
【0020】本発明では、本体2側への負荷とウエイト
台車5側への負荷の比率を、前記負荷比率RL に一致す
るように制御する。即ち、吊り上げ荷重が限界性能のx
%であるときに、本体安定モーメントM1(x) とウエイ
ト台車安定モーメントM2(x) との比率を前記設定した
比率RL にし、吊り上げ荷重が変化した場合であって
も、マスト起伏ロープの巻上げ下げ量を自動制御してマ
スト起伏ロープ12の張力を調整し、本体2側への負荷
及びウエイト台車5側への負荷を増減することにより、
安定モーメントM1(x) とM2(x) との比率は常に設定
した負荷比率RLに維持される。
【0021】図4は安定モーメントと転倒モーメントと
の負荷分担の他の一例を示し、吊り上げ荷重が限界性能
の100%に達するまでは本体安定モーメントM1(x)
を一定に保持し、ウエイト台車安定モーメントM2(x)
を優先的に増加させていく。そして、吊り上げ荷重が限
界性能の100%に達すると、ウエイト台車安定モーメ
ントM2 の増加が不可能になるが、更に、本体安定モー
メントM1 を増加させることにより、クレーンの転倒を
防止できる。
【0022】図5は負荷制御装置のブロック図であり、
前記張力検出器22の検出値は負荷演算器24へ入力さ
れ、マスト起伏ロープ12の張力に基づいて本体2側の
負荷を演算する。一方、前記張力検出器23の検出値は
負荷演算器25へ入力され、懸垂ペンダントロープ13
の張力及びウエイト台車5の重量に基づいてウエイト台
車5側の負荷を演算する。
【0023】夫々の負荷演算器24,25にて演算され
た負荷データは負荷分担管理装置26に送られる。ま
た、全体負荷演算装置27では、前述したように、最適
な負荷比率RL を予め設定しておく。
【0024】そして、前記負荷分担管理装置26では、
負荷演算器24,25から送られる負荷データにより、
本体2側の負荷とウエイト台車5側の負荷の現状の比率
を求めるとともに、表示装置28へ信号を送り、該表示
装置28にて本体2側とウエイト台車5側の夫々の現在
の負荷状態を表示する。
【0025】而して、前記負荷分担管理装置26では、
本体2側の負荷とウエイト台車5側の負荷の現状の比率
が、予め設定された前記負荷比率RL に一致するように
管理する。即ち、ウインチを駆動してマスト起伏ロープ
12の張力を増減することにより、本体2側の負荷とウ
エイト台車5側の負荷の比率を調整する。
【0026】このため、マスト起伏ロープの張力調整演
算器29へ信号を送り、該張力調整演算器29では、マ
スト起伏ロープ12の張力をどれだけ増減させたら、本
体2側の負荷とウエイト台車5側の負荷の比率が前記負
荷比率RL に一致するかを演算する。この演算結果に基
づいて、マスト起伏ロープのウインチ制御装置30にて
マスト起伏ロープ12の巻上げ下げ量を自動制御する。
【0027】即ち、ウインチ制御装置30から油圧制御
バルブ31へ信号を出力し、油圧モータ32を回転させ
てマスト起伏ロープのウインチ33を駆動する。従っ
て、マスト起伏ロープ12が自動的に巻上げ下げされ、
マスト起伏ロープ12の張力が調整される。マスト起伏
ロープ12の張力の変化は、直ちに前記張力検出器22
にて検出され、負荷演算器24を介して本体2側の負荷
が負荷分担管理装置26へ入力される。負荷分担管理装
置26では、本体2側の負荷とウエイト台車5側の負荷
の新たな比率を求め、設定された前記負荷比率RL に一
致するようにフィードバック制御する。
【0028】ここで、図6に示すように、前記表示装置
28にはマスト起伏ロープの張力表示カウンタ34と、
懸垂ペンダントロープの張力表示カウンタ35が設けら
れており、夫々の張力限界を100%としたときの現在
の張力をパーセント表示するか、或いは、現在の張力を
そのままトン単位で表示する。また、マスト起伏ロープ
の張力が限界に達したときは警告表示灯36が点灯し、
懸垂ペンダントロープの張力が限界に達したときは警告
表示灯37が点灯して、オペレータに危険状態であるこ
とを告知する。
【0029】尚、自動制御を行わない場合は、スイッチ
等により手動操作に切り替える。そして、前記表示装置
28の張力表示カウンタ34,35によりマスト起伏ロ
ープ12と懸垂ペンダントロープ13の張力を確認しな
がら、手動操作でウインチ33を駆動してマスト起伏ロ
ープ12を巻上げ下げすれば、本体2側とウエイト台車
5側との負荷比率をオペレータの所望する比率に調整す
ることができる。
【0030】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では本体側
の負荷を起伏ロープの張力に基づいて演算し、ウエイト
台車側の負荷を懸垂ペンダントロープの張力に基づいて
演算する。そして、夫々の負荷の比率が予め設定された
負荷比率に一致するように、起伏ロープの巻上げ下げ量
を自動制御するので、オペーレータの熟練度が要求され
ることなく、作業性並びに操作性が著しく向上する。
【0032】そして、吊り上げ荷重の変化に対して、本
体側への負荷とウエイト台車側への負荷のバランスを考
慮しながら起伏ロープの巻上げ下げが自動的に行われる
ので、ウエイト台車が急に浮上したり、吊り荷の揺れな
どが発生することはなく、クレーンの安定性を確保する
ことができる。
【0033】また、表示装置により本体側への負荷とウ
エイト台車側への負荷を確認できるため、オペーレータ
が制御状態を明確に把握して操作できるなど、正に諸種
の効果ある発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示し、クレーンの側面
図。
【図2】吊り上げ荷重とモーメントの関係を示す解説
図。
【図3】安定モーメントと転倒モーメントとの負荷分担
の一例を示す解説図。
【図4】安定モーメントと転倒モーメントとの負荷分担
の他の一例を示す解説図。
【図5】負荷制御装置のブロック図。
【図6】表示装置の正面図。
【図7】従来のクレーンの側面図。
【図8】従来のマストブームの先端に設けられたバラン
スアームの拡大図。
【符号の説明】
1 クレーン 2 本体 3 ブーム 4 マストブーム 5 ウエイト台車 8 ウインチユニット 12 マスト起伏ロープ 13 懸垂ペンダントロープ 22,23 張力検出器 24,25 負荷演算器 26 負荷分担管理装置 27 全体負荷演算装置 28 表示装置 29 張力調整演算器 30 ウインチ制御装置 31 油圧制御バルブ 32 油圧モータ 33 ウインチ 34,35 張力表示カウンタ 36,37 警告表示灯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B66C 19/00 - 23/94

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体の前部にブームを装着し、該ブーム
    の後方にマストブームを装着するとともに、マストブー
    ムの先端から本体のウインチへ起伏ロープを巻装し、更
    に、該本体の後部にウエイト台車を牽引し、前記マスト
    ブームの先端とウエイト台車との間を懸垂ペンダントロ
    ープで連結したクレーンに於いて、前記起伏ロープと懸
    垂ペンダントロープに夫々張力検出器を設け、本体側の
    負荷及びウエイト台車側の負荷を演算可能に形成し、夫
    々の負荷の比率が予め設定された負荷比率に一致するよ
    うに、前記ウインチを駆動して起伏ロープの巻上げ下げ
    量を自動制御するとともに、前記本体側の負荷及びウエ
    イト台車側の負荷を確認できる表示装置を設けたことを
    特徴とするクレーンの負荷制御装置。
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