JP3318130B2 - 移動式クレーンの過負荷状態記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動式クレーンにおい
て、過負荷状態が生じた際、その時の負荷状態を記録する
ようにした移動式クレーンにおける過負荷状態記録装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に移動式クレーンにおいては、作業
上の安全性を確保するために、過負荷防止装置を備え、
クレーン作業中、実際の負荷状態（実際値）とその時の
クレーンの動作状態（ブーム長さ、ブーム起伏角度、ブ
ーム旋回角度等）において許容される限界負荷状態（限
界値）とを常時監視し、限界値に対する実際値の比率で
規定される負荷率が予め設定した警報負荷率に達した時
には、所定の警報を発して作業者の注意を喚起するとと
もに、負荷率が増大する側へのクレーン操作（ブームの
伸長操作、ブームの倒伏操作等）を自動的に禁止させる
ようにしている。

【０００３】また、一方、かかる過負荷防止装置を備え
た移動式クレーンにおいては、何らかの原因によりクレ
ーンに不具合が生じた場合、特に過負荷作業による不具
合が生じた場合には、その不具合の原因を究明しこれに
対する有効な対策を講ずる必要があり、そのためには不
具合が生じた時のクレーン状態を十分に解析し検討する
ことが肝要である。このような解析作業に際して必要な
クレーン状態に関するデータを収集する目的で、過負荷
状態記録装置を設け、クレーン作業に伴って負荷率が上
記警報負荷率よりも所定値だけ大きい値に設定した記録
負荷率を越えた場合にはその都度、その負荷率のピーク
値を作業日時とともに記録し、不具合が生じた場合の解
析に役立てるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、負荷率の算
出基準となる限界値は、クレーンの動作状態に対応して
入力されるブーム起伏角度、ブーム長さ等の複数の動作
パラメータの関数として与えられるものであるが、これ
ら動作パラメータの全てが実際の作動に対応して自動的
に入力されるものではなく、そのうちのいくつかはオペ
レータの手動によるスイッチの切換操作によって入力さ
れるものである。

【０００５】即ち、動作パラメータが自動的に入力され
るものとしては例えばブーム長さ、ブーム起伏角度等に
関連する動作パラメータである。これらブーム長さ等は
それぞれセンサで構成されるブーム長さ検出手段、ブー
ム起伏角度検出手段等によって常時検出されていること
から、その検出値をそのまま過負荷防止装置側に動作パ
ラメータとして自動的に入力することが容易だからであ
る。

【０００６】一方、動作パラメータが手動によるオペレ
ータの切換操作によって入力されるものとしてはクレー
ンの作業形態に関連する動作パラメータである。例えば
クレーン作業の作業形態を、主巻ウィンチを使用しての
複索吊下作業（所謂ブーム作業）と補巻ウィンチを使用
しての単索吊下作業（シングルトップを使用するシング
ルトップ作業とジブを使用するジブ作業とがある）との
間で切り換えるような場合には、複索吊下作業と単索吊
下作業、さらに単索吊下作業のうちでもシングルトップ
作業とジブ作業の間ではクレーン装置の負荷状態が全く
異なるためこれら三つの作業形態にそれぞれ対応して過
負荷防止操作の性能も切り換える必要があるが、かかる
過負荷防止操作の性能の切り換えは作業選択スイッチを
オペレータが手動で切換操作することで行われるからで
ある。

【０００７】ところが、このようにオペレータによる手
動での切換操作によって入力される動作パラメータがあ
る場合において、その切換操作の有無の如何に拘わらず
一律に実際値と限界値とに基づく負荷率によって過負荷
状態記録装置を作動させるとすると、例えば作業選択ス
イッチが限界値を減少させる方向に切換操作された場合
（例えば、作業状態をブーム作業からジブ作業に切り換
えたような場合）、その切換操作の直後においては負荷
率が増大方向に急変して記録負荷率を越え、その結果、
その時の負荷率のピーク値が過負荷データとして記録さ
れる。

【０００８】この場合、実際にジブ作業が行われていれ
ばその時の負荷率のピーク値は記録する必要があるが、
例えば現在はブーム作業を行っているがこれをジブ作業
に切り換えても安全に作業が行えるかどうかを確認する
ためにオペレータが試験的に切換操作を行うという場合
も往々にしてあり、かかる特殊な場合にもその時の負荷
率のピーク値が全て過負荷データとして一律に記録され
るとすれば、この過負荷データは後日クレーン状態の解
析に使用される場合においてその信頼性に疑問が生じる
ことになる。

【０００９】そこで本発明では、動作状態の切換操作時
における負荷率の記録を禁止することで過負荷データと
しての記録値の信頼性を確保するようにした移動式クレ
ーンにおける過負荷状態記録装置を提案せんとしてなさ
れたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明ではかかる課題を
解決するための具体的手段として、アウトリガを備えた
車両上に旋回自在に旋回台を搭載するとともに、該旋回
台に起伏自在に伸縮ブームを取り付けてなる移動式クレ
ーンにおいて、図１のクレーム対応図に示すように、上
記伸縮ブームに作用する負荷の実際値を算出する実際値
算出手段Ａと、移動式クレーンの動作の実態に応じて入
力される各動作パラメータＨに基づいて現在のクレーン
の動作状態において許容される負荷の限界値を算出する
限界値算出手段Ｂと、上記実際値算出手段Ａから入力さ
れる実際値と上記限界値算出手段Ｂから入力される限界
値とを比較して該限界値に対する上記実際値の比率を負
荷率として算出する負荷率算出手段Ｃと、上記負荷率算
出手段Ｃからの負荷率と予め設定した記録負荷率Ｉとを
比較し該負荷率が記録負荷率Ｉを越えた時に過負荷情報
を出力する過負荷情報出力手段Ｄと、該過負荷情報出力
手段Ｄからの過負荷情報を受ける毎にその時の負荷率の
ピーク値を日時とともに記録する過負荷状態記録手段Ｅ
と、上記各動作パラメータＨのうちの少なくとも一つの
動作パラメータを手動による切換操作で入力する動作パ
ラメータ手動入力手段Ｆと、上記動作パラメータ手動入
力手段Ｆから動作パラメータの切換信号が入力された時
に上記過負荷状態記録手段Ｅに対して記録動作禁止信号
を出力して記録動作を禁止させる記録動作禁止信号出力
手段Ｇとを備えたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】本発明ではかかる構成とすることにより次のよ
うな作用・効果が得られる。即ち、実際値算出手段Ａに
おいて伸縮ブームに作用する負荷の実際値が算出される
一方、限界値算出手段Ｂにおいては各動作パラメータＨ
に基づいて現在のクレーンの動作状態における負荷の限
界値が算出される。そして、負荷率算出手段Ｃにおいて
は、上記実際値算出手段Ａから入力される実際値と上記
限界値算出手段Ｂから入力される限界値とを比較して該
限界値に対する上記実際値の比率を負荷率として算出す
る。

【００１２】さらに、過負荷情報出力手段Ｄにおいて
は、上記負荷率算出手段Ｃからの負荷率と予め設定した
記録負荷率Ｉとを比較し、該負荷率が記録負荷率Ｉを越
えた時に過負荷情報を過負荷状態記録手段Ｅに対して出
力する。

【００１３】この場合、過負荷状態記録手段Ｅにおいて
は、原則として、上記過負荷情報を受ける毎にその時の
負荷率のピーク値を日時とともに記録するが、動作パラ
メータ手動入力手段Ｆにより上記各動作パラメータＨの
うちの少なくとも一つの動作パラメータが手動による切
換操作で入力された時には、記録動作禁止信号出力手段
Ｇから記録動作禁止信号が入力されその記録動作が禁止
されることから、その時の負荷率は記録しない。

【００１４】従って、過負荷状態記録手段Ｅには、動作
パラメータ手動入力手段Ｆの切換操作によりクレーンの
動作状態が変化した特殊な状況下での過負荷状態は記録
されず、該動作パラメータ手動入力手段Ｆによる動作状
態の切り換えが行われていない常態時における過負荷状
態のみが過負荷データとして記録されるので、例えば特
殊な状況下での過負荷状態をも一律に記録した場合に比
して、記録された過負荷データの信頼性が高く、この過
負荷データに基づいてクレーン状態の解析を行うことで
より一層精度の高い解析結果が得られるものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の移動式クレーンにおける過負
荷状態記録装置を添付図面に基づいて具体的に説明す
る。

【００１６】第１実施例 図２には本発明の第１実施例にかかる過負荷状態記録装
置を備えた移動式クレーンＺが示されており、同図にお
いて符号１はアウトリガ２，２，・・を備えた車両であ
り、該車両１には旋回台３が旋回自在に搭載されるとと
もに、該旋回台３には伸縮ブーム４が起伏可能に取り付
けられ、該伸縮ブーム４は上記旋回台３との間に配置し
た起伏シリンダ８によって起伏駆動される。また、この
伸縮ブーム４の先端に設けたブームヘッド５には、主フ
ック１１が複索吊下されるとともに、ジブ６とシングル
トップ７とが着脱自在に装着可能とされている。そし
て、このジブ６とシングルトップ７は、必要に応じて択
一的に装着されるとともに単索吊下された補助フック１
２が掛けられる。従って、この移動式クレーンＺは、上
記主フック１１を使用して吊荷を行うブーム作業と、上
記補助フック１２を使用して吊荷を行うジブ作業または
シングルトップ作業とを、作業条件に応じて選択できる
ようになっている。ここで、この主フック１１を使用す
るブーム作業時と補助フック１２を使用するジブ作業時
またはシングルトップ作業時とではクレーンに対する負
荷状態が大きく異なるため、作業状態を変更した場合に
はそれに伴って過負荷防止装置の性能を変更する必要が
あり、かかる作業状態の変更に伴う過負荷防止装置の性
能の変更はオペレータにより手動で切換操作される選択
スイッチで構成される作業状態設定手段１９により行わ
れる。従って、この実施例においては、上記作業状態設
定手段１９は、特許請求の範囲中の動作パラメータ手動
入力手段Ｆに該当し、後述する過負荷状態記録装置の構
成要素の一つとなる。 さらに所定の警報を発するとと
もに危険側へのクレーン操作を禁止する過負荷防止装置
を備えるとともに、この過負荷防止装置に本発明の要旨
である過負荷状態記録装置を組み込んで過負荷状態の発
生時にはその時の負荷率のピーク値を発生日時とともに
記録し後日の解析時に過負荷データとして供するように
している。

【００１７】また、かかる過負荷防止装置と過負荷状態
記録装置に対して移動式クレーンＺの動作の実態に対応
した動作パラメータを提供するために、伸縮ブーム４に
かかるモーメント値を検出するモーメント検出手段２０
とブーム起伏角度検出手段２１とブーム旋回角度検出手
段２２とブーム長さ検出手段２３とが備えられている。
これら各検出手段２０〜２３は、特許請求の範囲中の動
作パラメータＨに該当するものであって、これら各検出
手段２０〜２３の検出信号と上記作業状態設定手段１９
の切換信号は共に、過負荷防止装置と過負荷状態記録装
置とを構成する後述のコントロールユニット１５に入力
される。そして、コントロールユニット１５において
は、移動式クレーンＺの作業状態が過負荷状態となった
時には、警報手段１６において所定の警報を発するとと
もに表示手段１８にこれを表示してオペレータの注意を
喚起するとともに制御手段１７をして移動式クレーンＺ
の危険側への操作を禁止させる。また、過負荷状態時に
おける負荷率を一定条件下（後述する）で記録し、これ
を後日の解析データとして供するとともに必要に応じて
上記表示手段１８に表示させるものである。以下、かか
る過負荷防止装置と過負荷状態記録装置とを構成する上
記コントロールユニット１５の具体的構成及び制御等
を、図３及び図４を参照して説明する。

【００１８】先ず、図３を参照して、コントロールユニ
ット１５の具体的構成について説明すると、コントロー
ルユニット１５は、モーメント増幅回路３１と実荷重算
出回路３２と定格荷重算出回路３３と負荷率算出回路３
４と比較回路３５と判定回路３６及び記憶回路３７とを
備えて構成されている。ここで、これら各構成回路の内
容を個別に説明すると、先ず、上記モーメント増幅回路
３１は、上記モーメント検出手段２０から入力される伸
縮ブーム４にかかるモーメントの現在値を受けてこれを
増幅し、後述の実荷重算出回路３２にモーメント信号と
して出力する。

【００１９】上記実荷重算出回路３２は、特許請求の範
囲中の実際値算出手段Ａに該当するものであって、現在
伸縮ブーム４にかかって負荷を荷重値として算出しこれ
を実荷重（特許請求の範囲中の実際値に該当する）とし
て出力する。即ち、この実荷重算出回路３２には、上記
モーメント検出手段２０からのモーメント信号の他に、
ブーム起伏角度検出手段２１からのブーム起伏角度信号
とブーム旋回角度検出手段２２からのブーム旋回角度信
号とブーム長さ検出手段２３からのブーム長さ信号と作
業状態設定手段１９からの作業状態信号（この実施例で
はブーム作業かジブ作業かそれともシングルトップ作業
かを示す信号）がそれぞれ入力される。そして、この実
荷重算出回路３２においては、これら各入力信号に基づ
いて実荷重を算出しこれを実荷重信号として後述の負荷
率算出回路３４に出力する。

【００２０】上記定格荷重算出回路３３は、特許請求の
範囲中の限界値算出手段Ｂに該当するものであって、現
在のクレーン状態において許容される定格荷重（特許請
求の範囲中の限界値に該当する）を算出する。即ち、こ
の定格荷重算出回路３３には、ブーム起伏角度検出手段
２１からのブーム起伏角度信号とブーム旋回角度検出手
段２２からのブーム旋回角度信号とブーム長さ検出手段
２３からのブーム長さ信号と作業状態設定手段１９から
の作業状態信号がそれぞれ入力される。そして、この定
格荷重算出回路３３においては、これら各入力信号に基
づいて現在のクレーン状態における定格荷重を算出して
これを後述する負荷率算出回路３４に出力する。

【００２１】上記負荷率算出回路３４は、特許請求の範
囲中の負荷率算出手段Ｃに該当するものであって、上記
実荷重算出回路３２から入力される実荷重と上記定格荷
重算出回路３３から入力される定格荷重とを比較し、現
在の負荷状態を定格荷重に対する実荷重の比率である負
荷率として算出し、この負荷率を後述の比較回路３５と
判定回路３６とにそれぞれ出力する。

【００２２】上記比較回路３５は、上記負荷率算出回路
３４から入力される現在の負荷率と予め設定した警報を
発する基準となる警報負荷率４１とを比較し、算出負荷
率が警報負荷率４１を越えた時に警報手段１６と制御手
段１７と表示手段１８とにそれぞれ警報信号を出力し、
上記警報手段１６により所定の警報を発しまた表示手段
１８により警報状況を表示せしめることでオペレータの
注意を喚起するとともに、上記制御手段１７をして移動
式クレーンＺの危険側への操作（即ち、負荷率がさらに
増大する方向の操作）を規制せしめ、もって移動式クレ
ーンＺの転倒の危険を未然に回避せしめる。

【００２３】上記判定回路３６は、特許請求の範囲中の
過負荷情報出力手段Ｄ及び記録動作禁止信号出力手段Ｇ
にそれぞれ該当するものであって、上記負荷率算出回路
３４から現在の負荷率に対応した信号を受けるとともに
上記作業状態設定手段１９から作業状態の切換操作がさ
れた場合にこれに対応した切換信号を受けるようになっ
ている。そして、この判定回路３６においては、原則と
して、上記負荷率と予め設定した記録負荷率４２（即
ち、過負荷データとして記録すべき負荷率であって、特
許請求の範囲中の記録負荷率Ｉに該当し、上記警報負荷
率４１よりも所定値だけ高めに設定される）とを比較
し、算出された負荷率が記録負荷率４２を越えた場合に
は記憶回路３７にその場合の負荷率のピーク値を過負荷
状態の発生日時とともに記録させる（即ち、この実施例
においては、上記記憶回路３７は特許請求の範囲中の過
負荷状態記録手段Ｅに該当する）。しかし、例え算出負
荷率が記録負荷率４２を越えた場合であっても、上記作
業状態設定手段１９から切換信号が入力された場合には
上記記憶回路３７への出力を禁止して上記負荷率の記録
を阻止する。

【００２４】従って、上記記憶回路３７は、移動式クレ
ーンＺが過負荷状態となっても、作業状態が切り換えら
れた特殊条件下においては過負荷データの記録は行わ
ず、作業状態の切換操作が行われていない常態時におい
てのみ過負荷データを記録することになり、この結果、
特殊条件下においても一律に過負荷データを記録する場
合に比して、記録された過負荷データの信頼性が高めら
れ、より精度の良い解析が可能になるものである。

【００２５】尚、上記記憶回路３７に記憶された可能デ
ータは、必要に応じて上記表示手段１８にて確認するこ
とができる。

【００２６】続いて、上述の如きコントロールユニット
１５における制御を、図４に示すフローチャートに基づ
いて具体的に説明すると、制御の開始後、先ずステップ
Ｓ１において各検出手段から出力される動作パラメータ
に基づいて現在の作業状態を読み込む。次に、ステップ
Ｓ２において、現在の実荷重を算出し、またステップＳ
３において現在のクレーン状態に対応した定格荷重を算
出する。しかる後、ステップＳ４において、上記実荷重
と定格荷重とから現在の負荷率（δ）を算出する。

【００２７】次に、ステップＳ５において、上記負荷率
（δ）と警報負荷率（α）とを比較し、（δ＞α）であ
る場合には過負荷状態であると判断してステップＳ６に
おいて所定の警報と表示とを行うとともに、移動式クレ
ーンＺの危険側への動作を制限し移動式クレーンＺの安
全性を確保する。

【００２８】さらに、ステップＳ７においては、上記負
荷率（δ）と記録負荷率（β，β＞α）とを比較し、
（δ＞β）である場合には、原則としてはこの時の負荷
率のピーク値をその発生日時とともに過負荷データとし
て記録する（ステップＳ９）が、その直前に移動式クレ
ーンＺの作業状態の切り換えが実行されている場合（ス
テップＳ８）には、過負荷データの信頼性を確保する観
点から負荷率の記録を行わない。

【００２９】第２実施例 図５には、本発明の第２実施例にかかる過負荷状態記録
装置をを構成するコントロールユニット１５を示してい
る。この実施例のものは、上記第１実施例のものが負荷
率を荷重値で算出していたのに対して、この負荷率をモ
ーメント値として算出するようにしたものである。従っ
て、この実施例のものにおいては、上記第１実施例にお
ける実荷重算出回路３２と定格荷重算出回路３３に変え
て、実モーメント算出回路３８と定格モーメント算出回
路３９とを備えている。かかる構成のコントロールユニ
ット１５を備えたこの実施例のものにおいても上記第１
実施例の場合と同様の作用効果が得られることは勿論で
ある。

【００３０】尚、上記各実施例においては作業形態の切
り換えをオペレータの手動による切換操作で行い、該操
作の有無によって過負荷データの記録動作を禁止又は許
容するようにしているが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、過負荷データの記録の禁止又は許容を、作業
形態の切換以外の動作パラメータ、例えばアウトリガの
張り出し量等の他の動作パラメータによって行うことも
できる。 また、上記実施例では、負荷率のピーク値をその発生日
時とともに過負荷データとして記録させるようにしてい
るが、本発明はこれに限定されるものではなく、過負荷
データとしてその時の負荷率のピーク値とともに各動作
パラメータ（例えば、ブーム長さ、ブーム起伏角、アウ
トリガ張出量等）も記録させるようにしてもよいことは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明の第１実施例にかかる移動式クレーンに
おける過負荷状態記録装置の全体システム図である。

【図３】図１に示した過負荷状態記録装置における機能
ブロック図である。

【図４】図１に示した過負荷状態記録装置の制御フロー
チャート図である。

【図５】本発明の第２実施例にかかる移動式クレーンに
おける過負荷状態記録装置の機能ブロック図である。

【符号の説明】

１は車両、２はアウトリガ、３は旋回台、４は伸縮ブー
ム、５はブームヘッド、６はジブ、７はシングルトッ
プ、８は起伏シリンダ、１１は主フック、１２は補助フ
ック、１５はコントロールユニット、１６は警報手段、
１７は制御手段、１８は表示手段、１９は作業状態設定
手段、２０はモーメント検出手段、２１はブーム起伏角
度検出手段、２２はブーム旋回角度検出手段、２３はブ
ーム長さ検出手段、３１はモーメント増幅回路、３２は
実荷重算出回路、３３は定格荷重算出回路、３４は負荷
率算出回路、３５は比較回路、３６は判定回路、３７は
記憶回路、３８は実モーメント算出回路、３９は定格モ
ーメント算出回路、Ａは実際値算出手段、Ｂは限界値算
出手段、Ｃは負荷率算出手段、Ｄは過負荷情報出力手
段、Ｅは過負荷状態記録手段、Ｆは動作パラメータ手動
入力手段、Ｚは移動式クレーンである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アウトリガを備えた車両上に旋回自在に
   旋回台を搭載するとともに、該旋回台に起伏自在に伸縮
   ブームを取り付けてなる移動式クレーンにおいて、 上記伸縮ブームに作用する負荷の実際値を算出する実際
   値算出手段と、 移動式クレーンの動作の実態に応じて入力される各動作
   パラメータに基づいて現在のクレーンの動作状態におい
   て許容される負荷の限界値を算出する限界値算出手段
   と、 上記実際値算出手段から入力される実際値と上記限界値
   算出手段から入力される限界値とを比較して該限界値に
   対する上記実際値の比率を負荷率として算出する負荷率
   算出手段と、 上記負荷率算出手段からの負荷率と予め設定した記録負
   荷率とを比較し該負荷率が記録負荷率を越えた時に過負
   荷情報を出力する過負荷情報出力手段と、 該過負荷情報出力手段からの過負荷情報を受ける毎にそ
   の時の負荷率のピーク値を日時とともに記録する過負荷
   状態記録手段と、 上記各動作パラメータのうちの少なくとも一つの動作パ
   ラメータを手動による切換操作で入力する動作パラメー
   タ手動入力手段と、 上記動作パラメータ手動入力手段から動作パラメータの
   切換信号が入力された時に上記過負荷状態記録手段に対
   して記録動作禁止信号を出力して記録動作を禁止させる
   記録動作禁止信号出力手段と、を備えたことを特徴とす
   る移動式クレーンにおける過負荷状態記録装置。