JP3263024B2 - ロープ張力検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シーブに掛けられ
たロープにかかる張力を検出するロープ張力検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のロープ張力検出装置とし
ては、例えば、図５（ａ），（ｂ）に示す３点シーブ式
のロープ張力検出装置がある。同図（ａ）に示す装置で
は、一対の固定シーブ１，２および可動シーブ３間にワ
イヤロープ４が張られている。可動シーブ３はワイヤロ
ープ４にかかるロープ張力Ｔによって図の右方に向かう
荷重Ｆを受けており、ピン型ロードセル５はこの荷重Ｆ
を検出する。荷重Ｆは、ロープ張力Ｔと比例関係にあ
り、ワイヤロープ４の傾きをθとすると次式によって表
される。

【０００３】Ｆ＝２Ｔsinθ 従って、ロードセル５によって荷重Ｆを検出することに
より、ロープ張力Ｔを求めることが出来る。

【０００４】同図（ｂ）に示す装置は、可動シーブ３が
設けられている位置が同図（ａ）に示す装置と異なって
いる。この可動シーブ３は、固定シーブ１，２間に張ら
れたワイヤロープ４にかかるロープ張力Ｔにより、図の
左方に向かう荷重Ｆを受けている。ピン型ロードセル５
はこの荷重Ｆを検出する。ロープ張力Ｔは上記式によっ
て同様に求めることが出来る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のロープ張力検出装置では、ワイヤロープ４が３個の
シーブ１，２，３を通過するため、ワイヤロープ４の折
り曲げ回数が多くなり、ワイヤロープ４が傷む欠点があ
る。

【０００６】また、荷重を検出するピン型ロードセル５
は、ロードセル本体，コントローラおよび荷重表示部か
ら構成されており、価格が高かった。

【０００７】また、上記従来のロープ張力検出装置で
は、並んだ複数本のワイヤロープのそれぞれの張力を検
出するには、各ワイヤロープ毎に、固定シーブ１，２、
可動シーブ３およびロードセル５からなる装置セットを
１セットずつ設ける必要がある。従って、複数本のワイ
ヤロープのそれぞれの張力を検出するには、従来、各ワ
イヤロープ毎にそれぞれロープ張力検出装置を設置しな
けらばならず、手間がかかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、シーブを回転自在に
支える中空状のパイプと、このパイプの一端をピンで支
持してこのパイプの他端を揺動自在な状態に保つ，パイ
プに挿入されて両端が支持されたシャフトと、シーブに
掛けられたロープから受ける荷重によってパイプの他端
にかかる荷重を検出する，シャフトに支持された荷重検
出手段とから、ロープ張力検出装置を構成した。

【０００９】

【００１０】本構成では、ロープ張力に応じてシーブに
荷重がかかり、この荷重はパイプのシーブ取付部に作用
する。従って、パイプの一端を支点としてパイプの他端
には、シーブ取付部に作用する荷重に応じた荷重が現れ
る。荷重検出手段はこの荷重を検出する。シーブ取付部
に作用する荷重と，シーブ取付部および支点間の距離と
の積は、パイプの他端に検出される荷重と，荷重検出部
および支点間の距離との積に等しいことから、シーブ取
付部に作用する荷重が算出される。ロープ張力は算出さ
れたこの荷重から求められる。

【００１１】すなわち、本構成ではシーブを支持するパ
イプの他端が可動部分になっており、ワイヤロープとシ
ーブとの間にはほとんど摩擦が生じない。

【００１２】また、本発明は、上記の荷重検出手段が、
パイプの他端にかかる荷重をロッド伸縮方向に受ける油
圧シリンダと、この油圧シリンダにかかる圧力を表示す
るゲージまたは圧力を検出するセンサ等とからなること
を特徴とする。

【００１３】荷重検出手段をこのような油圧シリンダか
ら構成することにより、その価格は低減される。

【００１４】また、本発明は、ピンによってシャフトに
一端が支持されたパイプおよび荷重検出手段の組みが、
１本のシャフトに複数並設されていることを特徴とす
る。

【００１５】本構成によれば、１本のシャフトの複数箇
所に複数のロープ張力検出機構が構成される。すなわ
ち、複数本のロープ張力検出機能を持つ装置が１本のシ
ャフトに一体に構成される。従って、複数本のワイヤロ
ープのそれぞれの張力を検出するには、一体となったこ
の１つのロープ張力検出装置を設置するだけで済む。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるロープ張力検
出装置を図３に示すアースドリルに適用した一実施形態
について説明する。

【００１７】アースドリル１１は、クローラクレーン等
のベースマシーン１２に掘削機構が装着されて構成され
ている。掘削機構は、ワイヤロープ１３に吊られたケリ
ーバ１４およびこのケリーバ１４の先端に設けられたド
リリングバケット１５からなる。ワイヤロープ１３は、
シーブ１６，１７，１８を介してドラム１９に巻き取ら
れている。ワイヤロープ１３がドラム１９から繰り出さ
れてケリーバ１４が下降し、ドリリングバケット１５が
ロータリテーブル２２によって回転させられることによ
り、地面２０に掘削孔２１があく。

【００１８】本実施形態によるロープ張力検出装置はシ
ーブ１８の部分に設けられており、シーブ１８に掛けら
れたワイヤロープ１３の張力Ｔが検出される。アースド
リル１１による地面２０の掘削は、所定値以上の張力Ｔ
がワイヤロープ１３に加わってワイヤロープ１３が損傷
しないよう、張力Ｔが監視されつつ行われる。

【００１９】図１（ａ）はこのロープ張力検出装置の断
面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線破断矢
視断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のｃ−ｃ線破断矢視
断面図である。

【００２０】シーブ１８は、ベアリング３２によって回
転自在にガイドパイプ３１に支えられている。このガイ
ドパイプ３１は中空円筒状の軸を構成しており、シャフ
ト３３が挿入されている。シャフト３３は構造体を構成
しており、その両端はブラケット３６（図３参照）に支
持されている。ガイドパイプ３１の一端はシャフト３３
にピン３４によって支持されており、その他端は揺動自
在な状態に保たれている。つまり、ガイドパイプ３１の
他端は、ガイドパイプ３１およびシャフト３３間の隙間
（例えば５〜１０ｍｍ）だけ、ピン３４を支点にして上
下動可能な構造になっている。ピン３４は、同図（ｃ）
に示すように、ガイドパイプ３１およびシャフト３３を
貫通しており、その先端部は割ピン３５によって抜け止
めが施されている。

【００２１】ガイドパイプ３１の他端の外周縁には油圧
シリンダ３８のロッド先端部が当接している。この油圧
シリンダ３８は、一端がシャフト３３に固定されたＬ字
形のシリンダ・ブラケット３７に設けられており、ガイ
ドパイプ３１の他端にかかる荷重をロッド伸縮方向に受
ける。油圧シリンダ３８にかかる圧力は図示しないゲー
ジに表示される。これら油圧シリンダ３８およびゲージ
は、シーブ１８に掛けられたワイヤロープ１３から受け
る荷重Ｆにより、ガイドパイプ３１の他端にかかる荷重
Ｒを検出する荷重検出手段を構成している。この荷重検
出手段はシャフト３３に支持されている。

【００２２】このような構成においては、ワイヤロープ
１３のロープ張力Ｔに応じてシーブ１８に荷重Ｆがかか
り、この荷重Ｆはガイドパイプ３１のシーブ取付部に作
用する。従って、ピン３４を支点としてガイドパイプ３
１の他端には、シーブ取付部に作用する荷重Ｆに応じた
荷重Ｒが現れる。油圧シリンダ３８はこの荷重Ｒを検出
し、ゲージは油圧シリンダ３８内の油の圧力Ｐを表示す
る。油圧シリンダ３８の断面積をＡとすると、圧力Ｐ＝
Ｒ／Ａとなる。すなわち、ロープ張力Ｔとシリンダの圧
力Ｐが比例関係になり、例えば、ゲージの目盛りは荷重
表示としておくことができる。

【００２３】シーブ取付部に作用する荷重Ｆと、シーブ
取付部および支点間の距離Ｌ1 との積Ｆ・Ｌ1 は、ガイ
ドパイプ３１の他端に検出される荷重Ｒと、荷重検出部
および支点間の距離Ｌ2 との積Ｒ・Ｌ2 に等しく、次式
が成立する。

【００２４】Ｆ・Ｌ1 ＝Ｒ・Ｌ2 この関係は模式的に図２（ａ）に示される。従って、荷
重Ｆは次式によって算出される。

【００２５】Ｆ＝（Ｒ・Ｌ2 ）／Ｌ1 …（１） また、ロープ張力Ｔと荷重Ｆとの関係は模式的に同図
（ｂ）に示され、次式が成立する。

【００２６】Ｆ＝２Ｔsinθ …（２） 従って、ロープ張力Ｔは上記の（１）式および（２）式
から求めることが出来る。

【００２７】このような本実施形態によるロープ張力検
出装置の構成では、シーブ１８を支持するガイドパイプ
３１の他端が可動部分になっており、ワイヤロープ１３
とシーブ１８との間にはほとんど摩擦が生じない。ま
た、ガイドパイプ３１の他端は油圧シリンダ３８のロッ
ドに支えられており、ロッドにはガイドパイプ３１の他
端に対抗する力が油圧によって与えられている。このた
め、ガイドパイプ３１の他端は可動する構造になってい
るが、作動油は非圧縮性流体と考えると、実際にはほと
んど動かない。従って、本実施形態においては、ワイヤ
ロープがシーブを通過する回数が多い従来のロープ張力
検出装置に比べ、シーブの個数が減ってワイヤロープの
折り曲げ回数が削減され、ワイヤロープの損傷が軽減さ
れる。

【００２８】また、本実施形態では荷重検出手段が、高
価なピン型ロードセルではなく、安価な油圧シリンダ３
８から構成されているため、荷重検出手段の価格は低減
される。また、ロープ張力Ｔが大きくなっても、距離Ｌ
1 ，Ｌ2 の比を適宜選択することにより、油圧シリンダ
３８のサイズを変えることなく、小さなサイズの油圧シ
リンダ３８のまま検出することが出来る。また、プレッ
シャスイッチを取り付けることにより、油圧シリンダ３
８にかかる荷重が所定の設定値に達した時点で信号を出
力し、ドラム１９の回転を停止する構成とすることも可
能である。

【００２９】また、本実施形態によるロープ張力検出装
置によれば、図４に示すように、１本のシャフト４１の
複数箇所に複数組のロープ張力検出機構を構成すること
が可能である。つまり、ピン３４によってシャフト４１
に一端が支持されたガイドパイプ３１および油圧シリン
ダ３８からなる荷重検出手段の組みを、１本のシャフト
４１に複数並設することが出来る。なお、同図において
図１と同一部分には同一符号を付してその説明は省略す
る。

【００３０】従って、複数本のワイヤロープ４２，４
３，４４のロープ張力検出機能を持つ装置が１本のシャ
フト４１に一体に構成される。このため、複数本のワイ
ヤロープ４２，４３，４４のそれぞれの張力Ｔを検出す
るには、一体となったこの１つのロープ張力検出装置４
５を設置するだけで済む。よって、従来のロープ張力検
出装置のように、各ワイヤロープ毎に、固定シーブ，可
動シーブおよびロードセルからなる装置セットを１セッ
トずつ設ける必要はなくなり、ロープ張力検出作業の時
間および手間は省ける。

【００３１】なお、上記実施形態においては、油圧シリ
ンダ３８をＬ字形のブラケット３７に取り付けた構成に
ついて説明したが、このようなブラケット３７を用いる
ことなく構成することも可能である。例えば、油圧シリ
ンダ３８をガイドパイプ３１に直接取り付ける構成とす
ることも可能である。この場合には、ガイドパイプ３１
の他端側に油圧シリンダ３８のチューブが直接固定さ
れ、油圧シリンダ３８のロッド先端がシャフト３３，４
１に当接させられる。この際、シーブ取付部に作用する
荷重Ｆに応じた荷重Ｒがこのロッド先端に加わるよう、
油圧シリンダ３８の取付位置は、シャフト３３，４１に
対して図１，図４に示す取り付け位置と反対の位置にな
る。つまり、油圧シリンダ３８は、シャフト３３，４１
に対してワイヤロープ１３，４２〜４４と同じ側に取り
付けられる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ワ
イヤロープが痛むことのない、安価な、また、容易に複
数本のロープ張力を検出することが出来るロープ張力検
出装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施形態によるロープ張力
検出装置の縦断面、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線破断矢視
断面、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線破断矢視断面を示す図
である。

【図２】（ａ）は本実施形態においてシーブにかかる荷
重Ｆと検出される荷重Ｒとの関係を模式的に示す図、
（ｂ）は荷重Ｆとロープ張力Ｔとの関係を模式的に示す
図である。

【図３】本実施形態によるロープ張力検出装置が適用さ
れるアースドリルの側面図である。

【図４】本実施形態によるロープ張力検出装置の変形例
を示す図である。

【図５】（ａ），（ｂ）ともに従来のロープ張力検出装
置の構成を示す図である。

【符号の説明】

３１…ガイドパイプ（軸） ３２…ベアリング ３３…シャフト（構造体） ３４…ピン ３５…割ピン ３６…アースドリル１１のブラケット ３７…シリンダ・ブラケット ３８…油圧シリンダ（荷重検出手段）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シーブを回転自在に支える中空状のパイ
   プと、このパイプの一端をピンで支持してこのパイプの
   他端を揺動自在な状態に保つ，前記パイプに挿入されて
   両端が支持されたシャフトと、前記シーブに掛けられた
   ロープから受ける荷重によって前記パイプの他端にかか
   る荷重を検出する，前記シャフトに支持された荷重検出
   手段とから構成されるロープ張力検出装置。
2. 【請求項２】 前記荷重検出手段は、前記パイプの他端
   にかかる荷重をロッド伸縮方向に受ける油圧シリンダ
   と、この油圧シリンダにかかる圧力を表示するゲージま
   たは圧力センサとからなることを特徴とする請求項１に
   記載のロープ張力検出装置。
3. 【請求項３】 ピンによって前記シャフトに一端が支持
   された前記パイプおよび前記荷重検出手段の組みは、前
   記シャフトに複数並設されていることを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載のロープ張力検出装置。