JP4459650B2

JP4459650B2 - クレーンの故障診断装置

Info

Publication number: JP4459650B2
Application number: JP2004044206A
Authority: JP
Inventors: 栄作川尻
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2024-02-20
Also published as: JP2005231827A

Description

本発明は、クレーンの故障診断装置に関し、特に、クレーンの各部品の動作状況の状態表示や故障診断とともに、各部品の内、寿命予測を行う部品について寿命予測計算を行うことができるクレーンの故障診断装置に関するものである。

従来、クレーンの故障診断装置としては、本件出願人による下記の特許文献に記載されるようなクレーンの制御モニター装置がある。
このクレーンの制御モニター装置は、クレーンの動力回路及び制御回路の信号を入出力するコントローラと、コントローラにおけるクレーンの制御状態を送信する送信装置と、送信装置からの信号を受信する受信装置と、受信装置に送信されたクレーンの制御状態を電気回路図として表示する表示装置とを備えている。
このクレーンの制御モニター装置は、コントローラにおけるクレーンの制御状態を、クレーンから離れた位置で表示できることから、例えば、地上側の担当者の机上で現時点のクレーン制御状態を監視することができ、これにより、メンテナンス作業を安全に行うとともに、電気回路図によって制御状態そのものを監視することにより、クレーンの高レベルの故障診断を行うことができる。

特開２００２−１１４４８２号公報

しかしながら、上記従来のクレーンの制御モニター装置では、主に電気系部品の動作状況から制御内容を処理判断し、表示装置に故障メッセージを表示するものであるため、故障箇所を検出することができても、各部品の計画的な事前交換や整備時期の把握をすることはできなかった。

本発明は、上記従来のクレーンの故障診断装置が有する問題点に鑑み、動作状況の状態表示を行っている各部品の内、任意の部品について寿命予測計算を行うことにより、部品の寿命や損耗の予測を行い、部品の計画的な事前交換や整備時期の把握をすることができるクレーンの故障診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のクレーンの故障診断装置は、クレーンの故障を診断するクレーンの故障診断装置において、クレーンの動力回路及び制御回路の信号と吊荷の荷重とをクレーン制御装置から取り込む通信装置と、診断する各部品の故障基準データと故障の場合に発する故障メッセージデータとを記憶する記憶装置と、前記通信装置及び記憶装置からデータを取り込んで、前記各部品の動作状況、吊荷の荷重又は故障メッセージを表示するとともに、表示した部品の寿命予測計算を行い、寿命予測データとして表示する演算装置とを備え、寿命予測を行う部品について、力学的要素を加味した寿命予測計算により機械的部分の寿命予測を行い、寿命予測データを表示するようにしたクレーンの故障診断装置であって、ワイヤロープの寿命予測計算を下記の式（１）に示すニーマンの式を用い、下記の吊荷の荷重に応じた補正係数として用いて算出した動作回数を減じて計算し、表示装置に寿命予想到達日として表示するようにしたことを特徴とする。

［吊荷の荷重に応じた補正係数］
載荷した荷重値が定格荷重値の０％超〜２５％以下を２５％→動作回数０．２５回
載荷した荷重値が定格荷重値の２５％超〜５０％以下を５０％→動作回数０．５回
載荷した荷重値が定格荷重値の５０％超〜７５％以下を７５％→動作回数０．７５回
載荷した荷重値が定格荷重値の７５％超〜１００％以下を１００％→動作回数１回
載荷した荷重値が定格荷重値の１００％超〜１２５％→動作回数１．２５回

この場合において、演算装置の表示を行う表示装置として液晶タッチパネルを用いることができる。

本発明のクレーンの故障診断装置によれば、クレーンの故障を診断するクレーンの故障診断装置において、クレーンの動力回路及び制御回路の信号と吊荷の荷重とをクレーン制御装置から取り込む通信装置と、診断する各部品の故障基準データと故障の場合に発する故障メッセージデータとを記憶する記憶装置と、前記通信装置及び記憶装置からデータを取り込んで、前記各部品の動作状況、吊荷の荷重又は故障メッセージを表示するとともに、表示した部品の寿命予測計算を行い、寿命予測データとして表示する演算装置とを備えることから、動作状況の状態表示を行っている各部品の内、寿命予測を行う部品について部品の寿命や損耗の予測を行い、部品の計画的な事前交換や整備時期の把握が可能となる。

そして、寿命予測を行う部品について、動作回数等の力学的要素を加味した寿命予測計算により機械的部分の寿命予測を行い、寿命予測データを表示することにより、部品の寿命や損耗の予測をより正確に行い、部品の事前交換や整備時期の把握をより的確にすることができる。

また、ワイヤロープの寿命予測計算をニーマンの式を用い、吊荷の荷重を補正係数として用いて計算することにより、ワイヤロープの寿命予測をより的確にすることができる。

また、寿命予測計算を、補正係数を加味して計算することにより、これら部品の寿命予測をより的確にすることができる。

また、演算装置の表示を行う表示装置として液晶タッチパネルを用いることにより、寿命予測を行う部品を、表示された図面から迅速に選択することができる。

以下、本発明のクレーンの故障診断装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明のクレーンの故障診断装置の一実施例を示す。
このクレーンの故障診断装置１は、例えば、天井クレーンの故障を診断するもので、天井クレーンの動力回路及び制御回路の信号と吊荷の荷重とをクレーン制御装置２から取り込む通信装置３と、診断する各部品の故障基準データと故障の場合に発する故障メッセージデータとを記憶する記憶装置４と、前記通信装置３及び記憶装置４からデータを取り込んで、前記各部品の動作状況、吊荷の荷重又は故障メッセージを表示するとともに、表示した部品の寿命予測計算を行い、寿命予測データとして表示する演算装置５とを備えている。

通信装置３は、天井クレーンの動力回路及び制御回路の信号をクレーン制御装置２から取り込むとともに、吊荷の荷重を荷重計９からクレーン制御装置２を介して取り込み、演算装置５に入力する。

演算装置５は、モニター等からなる表示装置６を備え、該表示装置６に、前記各部品の動作状況や吊荷の荷重、故障メッセージ、寿命予測データ等を表示する。
なお、通信装置３や記憶装置４、演算装置５、表示装置６は各々別の装置で構成してもよいが、パソコンや液晶タッチパネルによるパネルコンピュータのような一体型の装置によって構成することができる。

このように構成されるクレーンの故障診断装置１は、図１に示すごみ処理場の天井クレーン等のように、クレーン制御装置２が地上側に設置されているシステムでは、故障診断装置１も地上側の電気室にあるクレーン制御装置２の近傍に設置するのが一般的である。
しかし、図２に示すように、故障診断装置１をクレーン上に設置する場合でも、故障診断装置１と地上側とにそれぞれ上位通信装置７を設け、これらの上位通信装置７で通信することにより、例えば、運転操作室や中央操作室といったクレーンを操作する場所に設置したパソコン８等から故障診断装置１に通信を行うことも可能である。

一方、図１において、表示装置６は液晶タッチパネルを備えており、表示した電気回路図の所定の回路を指先でタッチして指定することにより、例えば、図４に示すように、その回路のより詳細な内容を展開して表示することができる。
さらに、タッチパネルから寿命予測計算のための補正係数の設定も行うことができ、また、図５に示すように、故障メッセージの表示や異常来歴も表示することができる。

図３に、本実施例の故障診断装置１の画面構成を示す。
故障判断の基準データや故障メッセージデータ、仕様データ等は、例えば、図６（ｂ）に示すように、予め入力画面や仕様設定画面から入力しておく。

次に、ワイヤロープの寿命予測について具体的に説明する。
吊上荷重Ｗ＝２５４８０Ｎ
シーブ径Ｄ＝φ３１５ｍｍ
ロープ種類ＪＩＳＧ３５２５６×Ｆｉ（２９）−Ｂ種
ロープ直径ｄ＝φ１２．５ｍｍ
ロープ破断力Ｆ＝９２５００Ｎ
ロープ素線引張強さ δ＝１８０ｋｇ／ｍｍ^２
ロープ掛数（支持）ｆ＝２本
ロープ安全率Ｓ＝（Ｆ×ｆ）／Ｗ＝（９２５００×２）／２５４８０＝７．２６
ロープ引張応力 δ_ｔ＝δ／Ｓ＝１８０／７．２６＝２４．８ｋｇ／ｍｍ^２
処理能力６．６ｍｉｎ／１サイクルとした場合、
１０％破断／ピッチに至る曲げ（シーブ通過）回数は、図７に示すワイヤロープ寿命曲線より、Ｎ_０１＝１．８×１０^５回となる。
ここで稼働頻度を、６．６ｍｉｎ／１サイクルとして、
１サイクル当たり曲げ回数ｎ_０１は、
ドラム：０．５回／個×１個＝０．５回
ｎ_０１＝０．５回×２（上・下）×１回／サイクルとなる。

ここで、ニーマンの式によれば、定格荷重の場合の寿命回数Ｎ_０３は、下記数２の式のようになる。なお、荷重値の変化によりδ_ｔの値が増減し、寿命回数が増減する。
また、定格荷重の場合の寿命日数Ｈ_０３は、下記数３の式のようになる。

さらに、定格荷重値における寿命回数５８．１×１０^３回を基準とし、毎回の載荷した荷重値を下記の近似した動作回数で積算する。
載荷した荷重値が定格荷重値の０％超〜２５％以下を２５％→動作回数０．２５回
載荷した荷重値が定格荷重値の２５％超〜５０％以下を５０％→動作回数０．５回
載荷した荷重値が定格荷重値の５０％超〜７５％以下を７５％→動作回数０．７５回
載荷した荷重値が定格荷重値の７５％超〜１００％以下を１００％→動作回数１回
載荷した荷重値が定格荷重値の１００％超〜１２５％→動作回数１．２５回
補正後の寿命回数（残り）＝５８．１×１０^３−Σ動作回数となる。
寿命日数は、５８．１×１０^３回／２６６日から１日当たりの動作回数は２１８回となり、積算した動作回数から、Σ動作回数／２１８＝Σ動作済日数を算出すると、
補正後の寿命日数（残り）＝２６６日−Σ動作済日数となる。

この場合、画面への表示は、図６（ａ）に示すように、補正後の寿命日数から寿命日数への予想到達日を年月の形にして表示する。
これにより、定格荷重の近傍にない吊荷を吊っている場合においても、動作回数の形で補正を行って表示しているので、適正な寿命回数や寿命日数を知ることができる。

かくして、本実施例のクレーンの故障診断装置は、クレーンの故障を診断するクレーンの故障診断装置において、クレーンの動力回路及び制御回路の信号と吊荷の荷重とをクレーン制御装置２から取り込む通信装置３と、診断する各部品の故障基準データと故障の場合に発する故障メッセージデータとを記憶する記憶装置４と、前記通信装置３及び記憶装置４からデータを取り込んで、前記各部品の動作状況、吊荷の荷重又は故障メッセージを表示するとともに、表示した部品の寿命予測計算を行い、寿命予測データとして表示する演算装置５とを備えることから、動作状況の状態表示を行っている各部品の内、寿命予測を行う部品について部品の寿命や損耗の予測を行い、部品の計画的な事前交換や整備時期の把握が可能となる。
この場合、寿命予測を行う部品について、動作回数等の力学的要素を加味した寿命予測計算により機械的部分の寿命予測を行い、寿命予測データを表示することにより、部品の寿命や損耗の予測をより正確に行い、部品の事前交換や整備時期の把握をより的確にすることができる。
また、ワイヤロープの寿命予測計算をニーマンの式を用い、吊荷の荷重を補正係数として用いて計算することにより、ワイヤロープの寿命予測をより的確にすることができる。
また、演算装置５の表示を行う表示装置６として液晶タッチパネルを用いることにより、寿命予測を行う部品を、表示された図面から迅速に選択することができる。
また、ワイヤロープ、ブレーキライニング、カーボンブラシ、キャリヤケーブル、カード灯、走行集電子、コントローラ接点、リミットスイッチ及び減速機オイルの少なくとも１つの寿命予測計算を、表示装置６のタッチパネルから設定された補正係数を加味して計算することにより、これら部品の寿命予測をより的確にすることができる。

以上、本発明のクレーンの故障診断装置について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

以上、本発明のクレーンの故障診断装置は、部品の寿命や損耗の予測を行い、部品の計画的な事前交換や整備時期の把握をすることができるという特性を有していることから、天井クレーンの故障診断装置の用途に好適に用いることができるほか、通常のクレーンの故障診断装置の用途にも用いることができる。

本発明のクレーンの故障診断装置の第１実施例を示す説明図である。同第２実施例を示す説明図である。表示装置の画面構成の一例を示す図である。表示装置の画面を示し、（ａ）は各部品の状況表示図、（ｂ）は（ａ）から開いたリミットスイッチの状況表示図である。表示装置の画面を示し、（ａ）は故障メッセージの図、（ｂ）は異常来歴の図である。表示装置の画面を示し、（ａ）はワイヤロープ診断画面の図、（ｂ）はワイヤロープ仕様設定画面の図である。ワイヤロープの寿命曲線を示すグラフである。

１故障診断装置
２クレーン制御装置
３通信装置
４記憶装置
５演算装置
６表示装置
７上位通信装置
８パソコン
９荷重計

Claims

クレーンの故障を診断するクレーンの故障診断装置において、クレーンの動力回路及び制御回路の信号と吊荷の荷重とをクレーン制御装置から取り込む通信装置と、診断する各部品の故障基準データと故障の場合に発する故障メッセージデータとを記憶する記憶装置と、前記通信装置及び記憶装置からデータを取り込んで、前記各部品の動作状況、吊荷の荷重又は故障メッセージを表示するとともに、表示した部品の寿命予測計算を行い、寿命予測データとして表示する演算装置とを備え、寿命予測を行う部品について、力学的要素を加味した寿命予測計算により機械的部分の寿命予測を行い、寿命予測データを表示するようにしたクレーンの故障診断装置であって、ワイヤロープの寿命予測計算を下記の式（１）に示すニーマンの式を用い、下記の吊荷の荷重に応じた補正係数として用いて算出した動作回数を減じて計算し、表示装置に寿命予想到達日として表示するようにしたことを特徴とするクレーンの故障診断装置。

［吊荷の荷重に応じた補正係数］
載荷した荷重値が定格荷重値の０％超〜２５％以下を２５％→動作回数０．２５回
載荷した荷重値が定格荷重値の２５％超〜５０％以下を５０％→動作回数０．５回
載荷した荷重値が定格荷重値の５０％超〜７５％以下を７５％→動作回数０．７５回
載荷した荷重値が定格荷重値の７５％超〜１００％以下を１００％→動作回数１回
載荷した荷重値が定格荷重値の１００％超〜１２５％→動作回数１．２５回
演算装置の表示を行う表示装置として液晶タッチパネルを用いたことを特徴とする請求項１記載のクレーンの故障診断装置。