JP4678233B2 - クレーン及びそのウェイト検出装置 - Google Patents

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Description

本発明はカウンタウェイト等のウェイトが装着された移動式のクレーン、及び同クレーンのウェイト装着状態を検出するウェイト検出装置に関するものである。
クローラクレーンを例にとって説明する。
図６において、１はクローラ式の下部走行体で、この下部走行体１上に上部旋回体２が旋回軸受３を介して搭載されてベースマシンＡが構成される。
このベースマシンＡの上部旋回体２には、前部に起伏自在なブーム４が装着されるとともにキャビン５が設けられ、かつ、後端部にクレーン能力を高めるためのカウンタウェイト６が取付けられる。
このカウンタウェイト６は、図示のように上下、または前後に複数(図例では上下三つ。以下、この場合で説明する)のウェイト体６ａ,６ｂ,６ｃを重ねて構成される。
また、クレーンによっては、下部走行体１におけるカーボディの旋回軸受３近くに、ベースマシン重量を上げて安定性を高めるためのカーボディウェイト(間座ウェイトと称される場合もある)７,７が設けられることがある(特許文献１参照)。
ほかに、図示しないが下部走行体１のクローラ部分にクローラウェイト、上部旋回体２のウィンチスペースにダミーウェイトと称されるウェイトを装着するクレーンもある。以下、これら各種ウェイトを総称して単にウェイトという場合がある。
また、キャビン５内に過負荷防止装置(一般にモーメントリミッタと称される)８が設けられ、この過負荷防止装置８により、ウェイトの装着状態(有無、個数、それぞれの位置、個々の質量等)や、ブーム４の長さ、角度、吊荷重量といった種々の要素に基づいてクレーン能力が設定され、かつ、作業負荷がこのクレーン能力を超えないように負荷の監視、警告、自動停止等の過負荷防止作用が行われる。
従来、上記クレーン能力を決める要素の一つとなるウェイトの装着状態を検出する手段として、次のような技術が公知である。
(ｉ) ウェイトの有無を検出する手段として、近接スイッチまたはリミットスイッチを用いる技術(特許文献２,３参照)。
(ｉｉ) ウェイトの重量やモーメント荷重を検出する技術(特許文献４参照)。
特許第３４２４６１６号公報 特開平１０−２０３７８４号公報 特開平８−２１７３８２号公報 特許第３３５１６６２号公報
ところが、上記(ｉ)の近接スイッチまたはリミットスイッチを用いる技術によると、安定した検出を行うためには検出器(近接スイッチ、リミットスイッチ)とウェイトの位置関係が正確に保たれる必要がある。このため、検出器の設置位置に制限を受けて検出器の取付けが面倒となる一方、作業中の振動等により位置ずれが生じて誤検出を招くおそれがあった。
また、検出器がスイッチであるため、ウェイトの有無といった単純な検出はできても、ウェイトの個数、個々の位置、重量等、クレーン能力を決める他の要素は検出できない。
一方、上記(ｉｉ)の技術では、一歩進んでウェイト重量やモーメント荷重を検出できるものの、検出のための構成が複雑となるとともに、総ウェイト重量の増減等に対して検出精度を確保し難い(とくに総ウェイト重量が大きい場合に小さい重量変化を検出し難い)という問題があった。
さらに、(ｉ)(ｉｉ)のいずれの技術によっても、図６のカーボディウェイト７,７やダミーウェイトのように下部走行体１側に設けられたウェイトの装着状態を検出する場合に、検出された情報を上部旋回体２側に設けられた過負荷防止装置８に送る手段としてスリップリングのような伝送装置を付加する必要があるため、検出構造が複雑化し、この点でとくに後付けが困難となる。
そこで本発明は、検出器を任意の位置に簡単に取付けることができ、しかも高精度で安定した検出作用を得ることができるクレーンのウェイト検出装置を提供するものである。
また本発明は、このウェイト検出装置によって検出されたウェイト装着状態を過負荷防止装置に簡単に取り込み、そして誤った能力設定を防いで確実な過負荷防止作用を行うことができるクレーンを提供するものである。
請求項１の発明(ウェイト検出装置)は、下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体とによって構成されたベースマシンに、機体の安定性を高めるための複数のウェイトが装着され、このウェイトごとにＩＤタグが取付けられ、このＩＤタグには、ＩＤ情報として同タグが取付けられたウェイトの質量の識別コードが書き込まれ、一方、上記ベースマシンの上部旋回体に上記ＩＤ情報を読み取る一つのＩＤリーダーが設けられ、上記各ＩＤタグとＩＤリーダーとの間の無線交信によって上記各ウェイトの質量を検出するように構成されたものである。
請求項２の発明(ウェイト検出装置)は、下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体とによって構成されたベースマシンに、機体の安定性を高めるための複数のウェイトが装着され、このウェイトごとにＩＤタグが取付けられ、このＩＤタグには、ＩＤ情報として同タグが取付けられたウェイトの質量の識別コードが書き込まれ、一方、上記ベースマシンの上部旋回体に上記各ＩＤタグから発信されるＩＤ情報を仕分けして読み取る複数のＩＤリーダーが設けられ、上記各ＩＤタグと各ＩＤリーダーとの間の無線交信によって上記各ウェイトの質量を検出するように構成されたものである。
請求項３の発明(ウェイト検出装置)は、下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体とによって構成されたベースマシンに、機体の安定性を高めるための複数のウェイトが装着され、このウェイトごとにＩＤタグが取付けられ、このＩＤタグには、ＩＤ情報として同タグが取付けられたウェイトの質量及び位置の識別コードが書き込まれ、一方、上記ベースマシンの上部旋回体に上記ＩＤ情報を読み取る一つのＩＤリーダーが設けられ、上記各ＩＤタグとＩＤリーダーとの間の無線交信によって上記各ウェイトの質量及び位置を検出するように構成されたものである。
請求項４の発明(ウェイト検出装置)は、下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体とによって構成されたベースマシンに、機体の安定性を高めるための複数のウェイトが装着され、このウェイトごとにＩＤタグが取付けられ、このＩＤタグには、ＩＤ情報として同タグが取付けられたウェイトの質量及び位置の識別コードが書き込まれ、一方、上記ベースマシンの上部旋回体に上記各ＩＤタグから発信されるＩＤ情報を仕分けして読み取る複数のＩＤリーダーが設けられ、上記各ＩＤタグと各ＩＤリーダーとの間の無線交信によって上記各ウェイトの質量を検出するように構成されたものである。
請求項５の発明(クレーン)は、下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体とによって構成されたベースマシンに、機体の安定性を高めるための複数のウェイトが装着され、各ウェイトの装着状態としてのウェイトの質量、またはウェイトの質量と位置を要素として設定されたクレーン能力に基づいて過負荷防止作用を行う過負荷防止装置がベースマシンの上部旋回体に設けられたクレーンにおいて、上記過負荷防止装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のウェイト検出装置によって検出されたウェイト装着状態に基づいてクレーン能力の設定を行うように構成されたものである。
請求項６の発明は、請求項５の構成において、上記過負荷防止装置は、予め記憶されたウェイト装着状態に関する複数通りの能力データのうちからオペレータによって選択された能力データが、検出されたウェイト装着状態に適合する場合にのみクレーン能力の設定を許可するように構成されたものである。
請求項７の発明は、請求項５の構成において、上記過負荷防止装置は、予め記憶されたウェイト装着状態に関する複数通りの能力データのうちから、検出されたウェイト装着状態に適合する能力データを自動選択してクレーン能力の設定を行うように構成されたものである。
本発明のウェイト検出装置によると、複数のウェイトごとにＩＤタグを取付け、無線交信により、このＩＤタグに書き込まれたウェイト装着状態に関するＩＤ情報(ウェイトの質量、または質量と位置の識別コード)を、上部旋回体に設けられたＩＤリーダーで読み取る構成としたから、近接スイッチやリミットスイッチを用いる場合と比較して、検出器(ＩＤタグ)の物理的な位置に一切の制限を受けず、検出器を任意の取付け易い位置に貼付けや埋め込みによって簡単に取付けることができる。
しかも、ウェイトに対する検出器の取付位置は、無線交信が可能な範囲である限り検出性能に影響を与えないため、検出器の取付位置のばらつきや取付後の位置ずれ等に関係なく、高精度で安定した検出作用を得ることができる。
ここで、請求項１の発明のように複数のウェイトごとに取付けられたＩＤタグの情報を一つのＩＤリーダーによって読み取るようにしてもよいし、請求項２の発明のように、たとえばウェイトごとに設けた複数のＩＤリーダーにより仕分けして読み取るようにしてもよい。
請求項１の発明によると、ＩＤリーダーが一つですむことによりその設置スペースを縮小できるとともにコストが安くなる。
これに対し請求項２の発明によると、複数のＩＤ情報を複数のＩＤリーダーで分担して読み取るため、ＩＤタグに書き込むＩＤコードのパターンを簡素化することができる。また、ＩＤタグとＩＤリーダーとの間の無線交信距離を短く設定できるため、たとえば他機からの情報を誤って読み取るおそれがない。
また、ＩＤタグにウェイト質量、またはウェイト質量と位置の識別コードを書き込むため、クレーン能力を決める要素となるモーメントを検出することができる。
とくに、ウェイト質量及び位置の識別コードを書き込む請求項３，４の発明によると、ウェイトの配置パターンが変わる機械において、ウェイトの位置が変化してもウェイト個々のモーメントの検出が可能となるため、正確な能力データを取得することができる。
一方、請求項５〜７の発明によると、上記検出装置によって検出されたウェイト装着状態(ウェイト質量、またはウェイト質量と位置)に基づいてクレーン能力の設定を行う(請求項６ではオペレータの選択データが検出データと適合する場合にのみ能力設定を許可し、請求項７では能力データを自動選択して能力設定を行う)構成としたから、検出そのものが正確であることと相まって誤設定を確実に防止し、過負荷防止作用の信頼性を高めることができる。
また、カーボディウェイトのように下部走行体側のウェイトが被検出体となる場合に、ＩＤタグとＩＤリーダーの間の無線交信によって情報を授受できるため、検出された情報を上部旋回体側の過負荷防止装置に送る手段としてスリップリングのような伝送装置を付加する必要がなくなる。このため、検出構造が簡単となり、この点でとくに後付けが容易となる。
本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。
基本実施形態(図１〜３参照)
以下の実施形態では、図６に示すクレーン、すなわち下部走行体１上に上部旋回体２が旋回軸受３を介して搭載されてベースマシンＡが構成され、このベースマシンＡの上部旋回体２にブーム４と、キャビン５と、上下三層のウェイト体６ａ,６ｂ,６ｃ(特許請求の範囲における「ウェイト」)から成るカウンタウェイト６とが設けられるとともに、下部走行体１にカーボディウェイト７,７(同)が設けられたクレーンを適用対象として例にとっている。
基本実施形態においては、カウンタウェイト６を構成する各ウェイト体(以下、単にウェイトという場合がある)６ａ,６ｂ,６ｃの前面側、及びカーボディウェイト７,７の上面側に、それぞれＩＤ情報を発信するＲＦＩＤタグ(図では区別のためタグ別に枝番号１〜６を付している)９,１０,１１,１２,１３が取付けられている。
このＲＦＩＤタグ(以下、単にタグという場合がある)９〜１３は、ＩＣチップを記憶体として内蔵し、大容量の情報を記憶できるとともに、書き込み・更新が可能であり、かつ、電源が不要であるため配線の必要がなく、メンテナンスフリーとなる等、ウェイトの装着状態を検出するための検出器として最適の特徴を備えている。
各タグ９〜１３の形状及び取付手段は種々選択することができる。たとえば、カード状やラベル状としてウェイト表面に貼り付けてもよいし、ディスク状、ロッド状等としてウェイト内に埋め込んでもよい。
各タグ９〜１３には、それぞれが取付けられたウェイトの位置(たとえばカウンタウェイト６の各ウェイト体６ａ〜６ｃの場合は上層、中層、下層)と質量の識別コード(ＩＤ情報)が書き込まれている。
一方、上部旋回体２における各ウェイトから離れた位置に一つのＲＦＩＤタグリーダー(以下、単にリーダーという場合がある)１４が設けられ、タグ９〜１３とこのリーダー１４との間の無線交信により、各タグ９〜１３に書き込まれたＩＤ情報がリーダー１４によって読み取られる。
これにより、各ウェイト６ａ〜６ｃ,７,７の装着状態、つまりカウンタウェイト６の構成(上下積層構造で三層)と、各ウェイト体６ａ〜６ｃ個々の質量及びトータルの質量、それにカーボディウェイト７,７の位置と個々の質量及びトータルの質量が検出される。
このように、ＲＦＩＤタグ９〜１３と同リーダー１４とによって各ウェイト６ａ〜６ｃ,７,７の装着状態を検出するため、近接スイッチやリミットスイッチを用いる場合と比較して、検出器であるタグ９〜１３の物理的な位置に一切の制限を受けず、タグ９〜１３を任意の取付け易い位置に貼付けや埋め込みによって簡単に取付けることができる。
しかも、ウェイト６ａ〜６ｃ,７,７に対するタグ９〜１３の取付位置は無線交信が可能な範囲である限り検出性能に影響を与えないため、タグ９〜１３の取付位置のばらつきや取付後の機械の振動等による位置ずれ等に関係なく、常に高精度で安定した検出作用を得ることができる。
タグ９〜１３とリーダー１４によって検出された情報は、キャビン５内に設けられた過負荷防止装置１５に無線で送られ、この情報に基づいてクレーン能力が設定される。
この過負荷防止装置１５の作用を図３のフローチャートによって説明する。
クレーン能力は作業状態(ウェイトの装着状態、ブームの長さ等)によって決まり、その設定は、作業開始の直前、つまり過負荷防止装置１５が起動した直後に行われる。また、一旦設定後に作業状態が変更された(たとえばブーム長さが変わった)場合は、その変更された作業状態で改めて能力の設定が行われる。
そこで、まずステップＳ１で過負荷防止装置１５の起動直後か否かが判別され、ＮＯの場合はさらにステップＳ２で作業状態設定中か否かが判別される。
ステップＳ１,Ｓ２の双方でＮＯの場合は、設定中でないとしてステップＳ３で前回の設定をそのまま継続する。
ステップＳ１,Ｓ２の一方でＹＥＳの場合はステップＳ４に移り、リーダー１４から送られるＩＤ情報(ウェイトの個数、各ウェイトの位置及び質量等)を取得する。
この後、取得したＩＤ情報に基づいて、予め記憶された能力データのうちから適合するものを選択し(ステップＳ５)、この選択された能力データと、オペレータによる設定とがマッチするか否かが判別される(ステップＳ６)。
ここでＮＯ(マッチしない)となると、ステップＳ７でオペレータにランプ点灯やブザー作動等による警告を行うとともに、機械を自動停止させる(作業開始前であるので正確には作業を開始させない)処理を行う。
一方、ステップＳ６でＹＥＳ(マッチする)となると、オペレータによる能力設定を許可する。これにより、設定された能力に基づく作業が可能となる。
なお、ステップＳ５の「能力データ」とは、クレーン能力を決める各種データのうち、ウェイト装着状態によって決まる部分(たとえばウェイト個々によるモーメント、カウンタウェイト全体またはカーボディウェイト全体としてのモーメント等)をいう。
このように、検出装置によって検出されたウェイト装着状態に基づいてクレーン能力の設定を行う(オペレータの選択データが検出データと適合する場合にのみ能力設定を許可する)ため、誤設定を確実に防止でき、検出そのものが高精度で安定していることと相まって、過負荷防止作用の信頼性を高めることができる。
また、下部走行体側に装着されたカーボディウェイト７,７についても、タグ１２,１３とリーダー１４との間の無線交信によって情報を授受できるため、従来のように情報を上部旋回体側の過負荷防止装置１５に送る手段としてスリップリングのような伝送装置を付加する必要がなくなる。このため、検出構造が簡単となり、この点でとくに後付けが容易となる。
他の実施形態
(１) 基本実施形態では、過負荷防止装置１５において、取得したＩＤ情報に基づいて選択された能力データとオペレータの設定とを比較してこれらが一致する場合にオペレータによる能力設定を許可する構成としたが、取得したＩＤ情報に基づいて直接かつ自動的に能力設定を行うようにしてもよい。
すなわち、図４に示すように、図３のステップＳ１〜Ｓ４と同じステップＳ１１〜Ｓ１４の後、図３のステップＳ５でのＩＤ情報に基づく能力データの選択、及びステップＳ６での選択データとオペレータ設定との比較という二つのステップを省略し、ステップＳ１５においてＩＤ情報に基づき能力データを自動選択して能力設定を行う。
(２) 基本実施形態では、すべてのタグ９〜１３のＩＤ情報を一つのリーダー１４で読み取る構成としたのに対し、図５に示すようにウェイトの種類、つまりカウンタウェイト６(ウェイト体６ａ,６ｂ,６ｃ)とカーボディウェイト７,７という二種類のウェイトに対応して二つのリーダー１４ａ,１４ｂを設け、ＩＤ情報をこの両リーダー１４ａ,１４ｂによってウェイトの種類ごとに仕分けして読み取るようにしてもよい。
この構成とすれば、タグ９〜１３に書き込むＩＤコードのパターンを簡素化することができる。また、タグ９〜１３とリーダー１４ａ,１４ｂの組み合わせを特定できるとともに、タグ９〜１３とリーダー１４ａ,１４ｂとの間の無線交信距離を短く設定できるため、たとえば他機からの情報を誤って読み取るおそれがない。
なお、すべてのタグ９〜１３ごとにリーダーを設け、個別に情報のやりとりを行うようにしてもよい。
(３) 上記各実施形態では、ウェイトの個数、位置、質量等の複数の情報を検出できる構成としたが、これらのうちのいくつかのみを検出する構成をとってもよい。
(４) 上記各実施形態では、検出した情報を過負荷防止のための能力データとして利用する構成をとったが、本発明の検出装置は、タグ情報をモニタ等で表示するだけの用途にも使用することができる。
本発明の基本実施形態にかかるクレーンの側面図である。 同実施形態におけるタグとリーダーと過負荷防止装置のブロック構成図である。 同実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施形態を示すフローチャートである。 本発明のまた別の実施形態を示すブロック構成図である。 従来技術を説明するためのクレーンの側面図である。
１ 下部走行体
２ 上部旋回体
６ カウンタウェイト
６ａ,６ｂ,６ｃ カウンタウェイトを構成するウェイト体
７,７ カーボディウェイト
９〜１３ ＲＦＩＤタグ
１４ ＲＦＩＤリーダー
１５ 過負荷防止装置

Claims (7)

  1. 下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体とによって構成されたベースマシンに、機体の安定性を高めるための複数のウェイトが装着され、このウェイトごとにＩＤタグが取付けられ、このＩＤタグには、ＩＤ情報として同タグが取付けられたウェイトの質量の識別コードが書き込まれ、一方、上記ベースマシンの上部旋回体に上記ＩＤ情報を読み取る一つのＩＤリーダーが設けられ、上記各ＩＤタグとＩＤリーダーとの間の無線交信によって上記各ウェイトの質量を検出するように構成されたことを特徴とするクレーンのウェイト検出装置。
  2. 下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体とによって構成されたベースマシンに、機体の安定性を高めるための複数のウェイトが装着され、このウェイトごとにＩＤタグが取付けられ、このＩＤタグには、ＩＤ情報として同タグが取付けられたウェイトの質量の識別コードが書き込まれ、一方、上記ベースマシンの上部旋回体に上記各ＩＤタグから発信されるＩＤ情報を仕分けして読み取る複数のＩＤリーダーが設けられ、上記各ＩＤタグと各ＩＤリーダーとの間の無線交信によって上記各ウェイトの質量を検出するように構成されたことを特徴とするクレーンのウェイト検出装置。
  3. 下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体とによって構成されたベースマシンに、機体の安定性を高めるための複数のウェイトが装着され、このウェイトごとにＩＤタグが取付けられ、このＩＤタグには、ＩＤ情報として同タグが取付けられたウェイトの質量及び位置の識別コードが書き込まれ、一方、上記ベースマシンの上部旋回体に上記ＩＤ情報を読み取る一つのＩＤリーダーが設けられ、上記各ＩＤタグとＩＤリーダーとの間の無線交信によって上記各ウェイトの質量及び位置を検出するように構成されたことを特徴とするクレーンのウェイト検出装置。
  4. 下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体とによって構成されたベースマシンに、機体の安定性を高めるための複数のウェイトが装着され、このウェイトごとにＩＤタグが取付けられ、このＩＤタグには、ＩＤ情報として同タグが取付けられたウェイトの質量及び位置の識別コードが書き込まれ、一方、上記ベースマシンの上部旋回体に上記各ＩＤタグから発信されるＩＤ情報を仕分けして読み取る複数のＩＤリーダーが設けられ、上記各ＩＤタグと各ＩＤリーダーとの間の無線交信によって上記各ウェイトの質量を検出するように構成されたことを特徴とするクレーンのウェイト検出装置。
  5. 下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体とによって構成されたベースマシンに、機体の安定性を高めるための複数のウェイトが装着され、各ウェイトの装着状態としてのウェイトの質量、またはウェイトの質量と位置を要素として設定されたクレーン能力に基づいて過負荷防止作用を行う過負荷防止装置が上記上部旋回体に設けられたクレーンにおいて、上記過負荷防止装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のウェイト検出装置によって検出されたウェイト装着状態に基づいてクレーン能力の設定を行うように構成されたことを特徴とするクレーン。
  6. 上記過負荷防止装置は、予め記憶されたウェイト装着状態に関する複数通りの能力データのうちからオペレータによって選択された能力データが、検出されたウェイト装着状態に適合する場合にのみクレーン能力の設定を許可するように構成されたことを特徴とする請求項５記載のクレーン。
  7. 上記過負荷防止装置は、予め記憶されたウェイト装着状態に関する複数通りの能力データのうちから、検出されたウェイト装着状態に適合する能力データを自動選択してクレーン能力の設定を行うように構成されたことを特徴とする請求項５記載のクレーン。
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