JP3290802B2 - クレーンの荷重算出方法および装置 - Google Patents
クレーンの荷重算出方法および装置Info
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Description
れる吊り荷の実荷重を精度よく検出するための荷重算出
方法および装置に関し、特に起伏ロープ張力を用いて吊
り荷重を算出するものに関する。
22838号公報に開示されているものが知られてい
る。この従来の過負荷防止装置では、定格総荷重Waに
対する起伏ロープの張力Taと、荷を吊っていない時の
起伏ロープの張力T0とをブーム角度に応じて予め演算
して記憶しておき、荷を吊り上げた時、この荷による起
伏ロープの実張力Tを検出して、 W=(T−T0)・Wa/(Ta−T0) … (1) によって荷の荷重(実荷重W)を算出し、過負荷を検出
する。ここで定格総荷重とは、タワークレーンの機体の
安定度やその構成部材の強度の問題を考慮してその転倒
や破損を防止する観点から、タワークレーンで吊り上げ
可能な吊り荷重の限界値のことをいう。なお、T0とし
て、空荷ではなく所定荷重W0の荷を吊った時のロープ
張力を使用してもよい。この場合、(1)式のWaに代
えて、(定格総荷重Wa−ロープ張力T0を求める際に使
用した所定荷重W0)を用いる必要がある。
重などにより発生するが、ブーム重量の実測値と計算値
とでは誤差が生じることがある。上記の起伏ロープ張力
TaやT0を求める際のブーム重量と実測ブーム重量との
間に誤差があると、正確な実荷重Wの算出が難しい。そ
こで特公平4−2519号公報に記載された過負荷検出
装置では、ブームの自重と計算値との間の誤差を補正し
て実荷重を求め、荷重の過負荷による警報点の精度をあ
げている。しかしながら、特公平4−2519号公報に
開示されている過負荷防止装置では、バックストップば
ねのたわみで起伏ロープ張力値が増加して吊り荷重計測
値に誤差が生じることについては対策が施されていな
い。すなわち、バックストップばねはブームの後に倒れ
る力を吸収しており、ブーム角度がある角度以上になっ
た時からたわみ始め、ブームを前に倒す力が発生し、こ
れにより起伏ロープの張力値に影響をおよぼす。
よる影響を排除するため、本出願人は、起伏ロープ張力
に含まれるバックストップばね力分を考慮して、実荷重
を計算する過負荷防止装置を開発している。この過負荷
防止装置による荷重算出方法を図5を参照して説明す
る。図5は横軸にブーム角度を、縦軸に起伏ロープ張力
をとったグラフであり、無負荷状態でタワーブームを起
伏したときのブーム角度に対する起伏ロープ張力を示し
ている。図5において△印で示す線a1、a2は計算値
であり、○印で示す線b1、b2は実測値である。線a
1、a2においては、ブーム角度87.2度でタワーブ
ームのバックストップばねが作用を開始し、起伏ロープ
張力はそのブーム角度から増加に転じている。これに対
して、実測値である線b1、b2においては、ブーム角
度86.4度から起伏ロープ張力が増加に転じている。
5に示すようにブーム角度に対する曲線a1、a2のよ
うに求めておけば、バックストップばね力が作用し始め
るブーム角度以上の領域ではそのばね力による影響が回
避できる。
実測値の線b1、b2からわかるように、バックストッ
プの各種製作公差やばねの公差などに起因して、実際に
バックストップばねがたわみ始めるブーム角度(例えば
86.4度)は設計値(例えば87.2度)と異なる。
そのため本来は二点鎖線に示す曲線a3にしたがってば
ね力が補正されるべきところ、実線a2にしたがって補
正されてしまい、(1)式によって求められる実荷重に
誤差が生じる。
わみ始めるブーム角度の計算値と実測値との差を加味し
て、起伏ロープ張力から吊り荷の荷重を精度よく求める
ことができる荷重算出方法および装置を提供することに
ある。
少なくとも、第1の荷重によって生ずる起伏ロープ張力
の第1の計算値と、第2の荷重によって生ずる起伏ロー
プ張力の第2の計算値と、検出した起伏ロープ張力とに
基づいて吊り荷重を算出する方法に適用される。そして
上記目的を達成するため、請求項1によるクレーンの荷
重算出方法は、バックストップのばね力が作用している
状態か否かを判断し、ばね力が作用していると判断され
る時は、ばね力によってブームに発生するモーメント
と、第1および第2の荷重によってブームにそれぞれ発
生するモーメントと、ブーム自重によるモーメントと、
ブーム、バックストップと起伏ロープの各点座標値とに
基づいて第1および第2の計算値を算出し、バックスト
ップのばね力が作用していないと判断された時は、第1
および第2の荷重によってブームにそれぞれ発生するモ
ーメントと、ブーム自重によるモーメントと、ブームお
よび起伏ロープの各点座標値とに基づいて第1および第
2の計算値を算出する。バックストップのばね力が作用
している状態か否かを判断するにあたり、吊り荷重を計
算するに先立って、ばねがたわみ始める時のブームの角
度を検出し、この検出したブームの角度をバックストッ
プの作用開始ブーム角として記憶し、実際のブーム角度
と作用開始ブーム角とを比較し、実際のブーム角度が作
用開始ブーム角以上の時はバックストップのばね力が作
用していると判断し、そうでない時は、バックストップ
のばね力が作用していないと判断するように構成しても
よい。
例を説明する。まず図4を参照して本発明による荷重算
出装置が適用されるタワークレーンについて説明する。
クローラクレーンの本体1は下部走行体上に上部旋回体
を搭載して構成された自走クレーンである。タワーブー
ム3は本体1前部に俯仰可能に取り付けられ、起伏ロー
プ4の一端はタワーブーム3の頂部に連結され、他端は
Aフレーム2を介してウインチ32で巻き取られてタワ
ーブーム3を起立させて支持する。起伏ロープ4は説明
を簡単にするために1本の線で示しているが、実際は周
知の通り、ウインチ32からの起伏ロープの先端を一対
のブライドル間で複数掛けに掛け回し、荷重検出器12
を介してAフレーム2に固定連結するとともに、上方の
ブライドルとタワーブーム3の頂部との間をペンダント
ロープで接続して構成される。
形のスイングレバー6とがそれぞれ揺動自在に取り付け
られている。三角形のスイングレバー6における一方の
角部はガイライン7でジブ5の頂部と連結され、スイン
グレバーの他方の角部はガイライン8を介して本体1内
のジブ起伏用ウインチ(図示せず)に連結される。スイ
ングレバー6は、ガイライン8をジブ起伏用ウインチで
巻き取ったり巻き戻したりすることによりタワーブーム
3の頂部を支点に揺動し、ガイライン7を介してジブ5
の傾斜角度θjを所望の角度に設定することができる。
巻上げロープ9の一端は巻上げ用ウインチ15に巻取ら
れ、他端はタワーブーム3の頂部のシーブやジブ5の頂
部先端のシーブを介してフック10まで達し、フック1
0とジブ5のトップシーブとの間で複数回掛け回した後
にジブ5の先端に固定連結されている。巻上げ用ウイン
チ15により巻上げロープ9を巻き取ったり巻き戻した
りして、フック10を介して吊り荷11を上下に移動す
ることができる。バックストップ31aと31bはそれ
ぞれタワーブーム3とジブ5の後方の倒れを防止するも
ので、ばね力で後方に倒れる力を吸収することによっ
て、タワーブーム3やジブ5がある角度以上にならない
ようにする。また図4において、13はタワーブームの
角度を検出するタワーブーム角度計、14はジブ5の角
度を検出するジブ角度計である。
方法を用いた過負荷防止装置の一実施例について説明す
る。起伏ロープ張力Tを検出する荷重検出器12の出力
信号は演算部17に入力している。タワーブーム3のブ
ーム角度θTを検出する角度検出器13の検出信号と、
ジブ5のジブ角度θJを検出する角度検出器14の検出
信号は、定格総荷重記憶部18と起伏ロープ張力演算用
基礎データ記憶部21にそれぞれ入力されている。定格
総荷重記憶部18には定格総荷重曲線のデータテーブル
が格納されている。定格総荷重は、タワーブーム3の角
度θTとジブ5の角度θJとで決定されるタワー姿勢、つ
まり作業半径に対応して記憶される。
最大値を設定することにより作業の安全を図るためのも
のであって作業の安全性さえ担保されればよいのである
から、そのデータを格納するに当っては、タワー姿勢ご
とに小刻みに設定する必要がなく、ある程度の幅をもた
せて段階的に設定すればよい。起伏ロープ張力演算用基
礎データ記憶部21は、タワークレーンの本体1の各部
の座標およびタワーブーム3,ジブ5,スイングレバー
6,ガイライン7,8あるいはバックストップ31a,
31b等の重量や寸法等、(1)式に示される起伏ロー
プ張力値Ta,T0を演算するために必要な基礎データを
記憶している。
種データは演算部17へ、起伏ロープ張力演算用基礎デ
ータ記憶部21から読み出された各種データは起伏ロー
プ張力演算部22へ、さらに起伏ロープ張力演算部22
で演算されたデータは演算部17へそれぞれ入力され
る。起伏ロープ張力演算部22は、起伏ロープ張力演算
用基礎データ記憶部21から入力された基礎データから
定まる現タワー姿勢において、定格総荷重Waの吊り荷
を吊った場合の起伏ロープ張力Ta、および無負荷の場
合の起伏ロープ張力値T0をそれぞれ演算する。演算部
17は、荷重検出器12で検出された起伏ロープ張力T
ならびに起伏ロープ張力演算部22で演算された各起伏
張力Ta、T0に関するデータに基づいて(1)式にした
がって吊り荷重Wを演算する。演算部17は、演算され
た吊り荷11の荷重を表示部19に出力する。一方、吊
り荷重が予め定めた値よりも越えた危険領域にある時、
警報部20へ警報信号を出力する。
トップが作用を開始するブーム角度に誤差があると
(1)式によって求める実荷重に誤差を生じることにな
る。そこで、バックストップが作用を開始する点を実測
データから求めるため、図2に示す処理を行う。この処
理は角度検出器13で検出されるブーム角度θTを演算
部17に入力し、また荷重検出部12で検出されるロー
プ張力Tを演算部17に入力し、以下のような処理を演
算部17のマイコン上にて演算し求める。
を入力し、ステップS2で変数iをゼロクリアする。ス
テップS3において角度検出器13からブーム角度θTi
を読み込み、ステップS4で荷重検出部12からブーム
角度θi時の起伏ロープ張力Tiを検出する。ステップS
5においてブーム角度θTiとロープ張力Tiを対応付け
て記憶する。ステップS6ではiがn以上か判定し、否
定されるとステップS7でiに1を加算してステップS
3に戻る。ステップS6が肯定されるとステップS8に
進む。従って、ステップS3〜ステップS7の処理をn
回行ってn組の(θTi,Ti)のデータを蓄積する。ス
テップS8ではこれらの起伏ロープ張力のデータに基づ
いて図5に示すような傾きの異なる2つの直線b1、b
2を求め、それら直線b1、b2の交点を張力の最小値
Tminとして求める。そしてステップS9でその交点の
ブーム角度θminをバックストップの作用開始ブーム角
θminとして記憶する。
バックストップの作用開始実ブーム角として、図3に示
すように実荷重Wを算出する。まず、ステップS11で
角度検出器13からブーム角度θTを検出し、ステップ
S12でこのブーム角度とバックストップ作用開始角θ
minとを比較する。θmin>θTの時は、ステップS13
において、 Tk=(Mt1+Mt2+Mt4)/Lk …(2) Tk : 起伏ロープ張力 Mt1: スイングレバーペンダント張力(ガイライン7
の張力)F3によるタワーフット回りモーメント Mt2: 巻上ロープ張力W/nによるタワーフット回り
モーメント Mt4: 各部重量および荷重によるタワーフット回りモ
ーメント Lk : タワーフットに対するタワー起伏力のモーメン
トアーム を用いて起伏ロープ張力T0、Taを求め、ステップS1
5で(1)式により実荷重を算出する。
て、 Tk=(Mt1+Mt2+Mt3+Mt4)/Lk …(3) Mt3: タワーバックストップのばね力によるタワーフ
ット回りモーメント を用いて起伏ロープ張力T0、Taを求め、ステップ15
で(1)式により実荷重の算出する。
作用開始角度を実測し、この作用開始角度以上では、バ
ックストップのばね力もブームに働くモーメントとして
(3)式を用いて実荷重を算出し、またバックストップ
が作用し始める角度未満では、バックストップのばね力
を零として、(2)式を用いて実荷重を算出するように
したので、バックストップが作用し始めるブーム角度以
上の領域で求められる上記ロープ張力計算値T0、T
aは、図5に二点鎖線で示す曲線a3のような値となる
から、製作公差などによりバックストップが作用を開始
する角度が設計値と実測値とで異なっていても、全ての
ブーム角度で精度のよい実荷重を算出することができ
る。
明したが、バックストップの作用開始角度を実測し、そ
の角度を作用開始ブーム角として補正して吊り荷重を算
出する方法は、タワークレーン以外の各種のクレーンに
適用することができる。また以上では、バックストップ
の作用開始点を実測して求め、バックストップによるモ
ーメント力を考慮して実荷重Wを求める方式について説
明したが、バックストップの作用開始点を求めて計算す
る方法ではなく、バックストップ自体に、例えば図1に
示すように歪計41を取り付け、バックストップに作用
する荷重を歪計41で検出し、その荷重によるモーメン
トを考慮して実荷重Wを求めるようにしてもよい。
ックストップばねがたわみ始める時のブーム角度を作用
開始ブーム角とし、実際のブーム角度が作用開始ブーム
角以上であれば、バックストップのばね力もブームに働
くモーメントとして実荷重を算出し、ブーム角度が作用
開始ブーム角未満であれば、バックストップのばね力を
無視して実荷重を算出することによって、すべてのブー
ム角度で精度よく吊り荷の荷重を算出することができ
る。
置に適用した一実施例のブロック図。
例を示すフローチャート。
て実荷重を求める処理手順例を示すフローチャート。
側面図。
測値および計算値のグラフ。
Claims (4)
- 【請求項1】任意のブーム角度における、少なくとも、
第1の荷重によって生ずる起伏ロープ張力の第1の計算
値と、第2の荷重によって生ずる起伏ロープ張力の第2
の計算値と、検出した起伏ロープ張力とに基づいて吊り
荷重を算出する方法において、 バックストップのばね力が作用している状態か否かを判
断し、前記ばね力が作用していると判断される時は、前
記ばね力によってブームに発生するモーメントと、前記
第1および第2の荷重によってブームにそれぞれ発生す
るモーメントと、ブーム自重によるモーメントと、前記
ブーム、前記バックストップ、および起伏ロープの各点
座標値とに基づいて前記第1および第2の計算値を算出
し、 前記バックストップの前記ばね力が作用していないと判
断された時は、前記第1および第2の荷重によってブー
ムにそれぞれ発生するモーメントと、ブーム自重による
モーメントと、前記ブーム、および起伏ロープの前記各
点座標値とに基づいて前記第1および第2の計算値を算
出することを特徴とするクレーンの荷重算出方法。 - 【請求項2】請求項1記載のクレーンの荷重算出方法に
おいて、前記バックストップのばね力が作用している状
態か否かを判断するにあたり、前記吊り荷重を計算する
に先立って、前記ばねがたわみ始める時の前記ブームの
角度を検出し、この検出したブームの角度を前記バック
ストップの作用開始ブーム角として記憶し、実際のブー
ム角度と前記作用開始ブーム角とを比較し、前記実際の
ブーム角度が前記作用開始ブーム角以上の時は前記バッ
クストップのばね力が作用していると判断し、そうでな
い時は、前記バックストップのばね力が作用していない
と判断することを特徴とするクレーンの荷重算出方法。 - 【請求項3】任意のブーム角度における、少なくとも、
第1の荷重によって生ずる起伏ロープ張力の第1の計算
値と、第2の荷重によって生ずる起伏ロープ張力の第2
の計算値と、検出した起伏ロープ張力とに基づいて吊り
荷重を算出するクレーンの吊り荷重算出装置において、 バックストップのばね力が作用している状態か否かを判
断する判断手段と、 前記ばね力が作用していると判断される時は、前記ばね
力によってブームに発生するモーメントと、前記第1お
よび第2の荷重によってブームにそれぞれ発生するモー
メントと、ブーム自重によるモーメントと、前記ブー
ム、前記バックストップ、および起伏ロープの各点座標
値とに基づいて前記第1および第2の計算値を算出し、
前記バックストップの前記ばね力が作用していないと判
断された時は、前記第1および第2の荷重によってブー
ムにそれぞれ発生する前記モーメントと、前記ブーム自
重による前記モーメントと、前記ブーム、および起伏ロ
ープの前記各点座標値とに基づいて前記第1および第2
の計算値を算出する計算手段とを具備することを特徴と
するクレーンの荷重算出装置。 - 【請求項4】請求項3記載のクレーンの荷重算出装置に
おいて、前記判断手段は、予め入力されているバックス
トップの作用開始ブーム角と、実際のブーム角度とを比
較し、前記実際のブーム角度が前記作用開始ブーム角以
上の時は前記バックストップのばね力が作用していると
判断し、そうでない時は、前記バックストップのばね力
が作用していないと判断することを特徴とするクレーン
の荷重算出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10303094A JP3290802B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | クレーンの荷重算出方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10303094A JP3290802B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | クレーンの荷重算出方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07309581A JPH07309581A (ja) | 1995-11-28 |
JP3290802B2 true JP3290802B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=14343261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10303094A Expired - Fee Related JP3290802B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | クレーンの荷重算出方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3290802B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP6519382B2 (ja) * | 2015-07-28 | 2019-05-29 | コベルコ建機株式会社 | 吊荷重検出装置、クレーンおよび演算装置 |
-
1994
- 1994-05-17 JP JP10303094A patent/JP3290802B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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