JP5028880B2 - クレーンの過負荷防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレーンに装備される過負荷防止装置に関し、特に、作業アタッチメントを構成するブーム又はジブの中間支持を行う場合に対応するものに係わる。

一般に、クローラクレーンなどの移動式クレーンにおいては、クレーンの破損や転倒を防止するための過負荷防止装置が装備されている。この種の過負荷防止装置は、例えば特許文献１及び２に開示されているように、クレーンの作業アタッチメントを構成するブーム又はジブの角度を検出する角度検出手段と、ブーム又はジブの起伏ロープの張力を検出する張力検出手段と、これらの検出手段により検出された検出値を基に負荷を演算する演算手段としてのコントローラとを備え、負荷が許容値を超える過負荷のとき警報を発したり、クレーンの運転を停止したりする構成になっている。

一方、移動式クレーンにおいては、作業内容に応じて、作業アタッチメントの種類を変更し、かつブームの長さやジブの長さなどを変更して使用することが行われている。また、ブームの長さが長い場合、例えば特許文献３に開示されているように、ブームの先端部に取り付けた第１ガイラインでブームを起伏可能に支持するだけでなく、ブームの先端部と基端部との間に取り付けた第２ガイラインでブームの中間を支持することがある。

このことに対処するために、移動式クレーンの過負荷防止装置においては、作業開始前などに予め、作業アタッチメントの種類、ブームの長さ、ジブの長さ及び中間支持の有無などを入力データとして入力し、これらの入力データに応じて許容値ないし許容範囲を自動的に設定するように構成されている。
特開平１１−２４６１７８号公報 特開２００１−８９０７８号公報 特許第３３９９３５６号公報

ところが、作業者は入力データを実際に使用するものと間違って入力することがある。この入力ミスなどを防止するために、過負荷防止装置に画面表示部を設け、この画面表示部に、入力データのうち、作業アタッチメントの種類については、その形態を模式的に表示するとともに、ブームの長さ及びジブの長さをそれぞれ数値表示することが行われている（特許文献１参照）。

しかし、中間支持の有無について、これを表示したものはなく、また、仮に表示した場合でも作業者が入力ミスに気付くことを期待できないのが実情であり、入力ミスなどに起因してブーム又はジブが破損する虞がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、特に、上述した中間支持の有無について、実際の状態と入力データとの間違いを検知して適切な処置を採ることにより、入力ミスなどに起因するブーム又はジブの破損を未然に防止し得るクレーンの過負荷防止装置を提供せんとするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、クレーンの過負荷防止装置として、入力データの一つとしてブーム又はジブの中間支持の有無を含み、入力データに基づいて許容範囲を自動的に設定するように構成されていることを前提とする。そして、上記ブーム又はジブの中間支持が実際に行われていることを検出する検出手段と、この検出手段の検出結果と上記中間支持の有無の入力データとを比較検討し、両者が異なるとき所定の安全制御を行う制御手段とを備え、上記検出手段は、中間支持用の部材との接触により中間支持の有無を検知するリミットスイッチからなり、このリミットスイッチは上記ブーム又はジブの中間部に固定した固定ブラケットに取り付けられている構成にする。

この構成では、クレーンの作業者がブーム又はジブの中間支持の有無について、例えば実際は中間支持が無いのに間違って入力データを有りとして入力した場合、検出手段から中間支持が実際に行われていることの検出信号は出力されることはなく、制御手段は、入力データと検出手段の検出結果とが異なると判断して所定の安全制御を行うことになり、入力ミスに起因するブーム又はジブの破損を未然に防止できることになる。また、リミットスイッチが中間支持用の部材（例えば第２ガイライン又はそれに接続されたプレートなど）との接触により中間支持の有無を検知するようになっているため、中間支持の有無検知を容易にかつ確実に行うことができる。

請求項２〜４に係る発明は、いずれも上記制御手段による安全制御の具体例を提供するものである。

すなわち、請求項２に係る発明は、請求項１記載のクレーンの過負荷防止装置において、上記制御手段を、所定の安全制御として、ブーム又はジブの起伏を停止する構成にする。この構成では、作業者がブーム又はジブの中間支持の有無についてデータの入力ミスをした場合、ブーム又はジブの起伏が一律に停止されるため、ブーム又はジブの破損を確実に防止できることになる。

請求項３に係る発明は、請求項１記載のクレーンの過負荷防止装置において、上記制御手段を、入力データでは中間支持が有りであるにも拘わらず検出手段では中間支持が検出されないとき、所定の安全制御として、中間支持が無しの入力データに基づいて許容範囲を自動的に設定し、この許容範囲内で作業が行われるように制御する構成にする。この構成では、中間支持の有無についてデータの入力ミスのうち、特に実際は中間支持が無いのに間違って入力データを有りとして入力した場合、中間支持が無しの正しい入力データに基づいて許容範囲を自動的に設定し、この許容範囲内で作業が行われるように制御されるため、ブーム又はジブの破損を防止しながら、クレーン作業を継続することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のクレーンの過負荷防止装置において、上記制御手段を、所定の安全制御として、警報を発する構成にする。この構成では、作業者が中間支持の有無についてデータの入力ミスをした場合、警報が発せられるため、作業者に入力ミスの注意を促すことになり、入力ミスに起因するブーム又はジブの破損を未然に防止できることになる。

以上のように、本発明におけるクレーンの過負荷防止装置によれば、クレーンの作業者がブーム又はジブの中間支持の有無についてデータの入力ミスをした場合には、中間支持の有無を検出する検出手段の検出結果と入力データとの相違から制御手段が所定の安全制御を行うため、入力ミスに起因するブーム又はジブの破損を未然に防止することができる。しかも、リミットスイッチが中間支持用の部材との接触により中間支持の有無を検知するようになっているため、中間支持の有無検知を容易にかつ確実に行うことができ、実施化を図る上で有効なものである。

特に、請求項２に係る発明では、作業者が中間支持の有無についてデータの入力ミスをした場合、ブーム又はジブの起伏が一律に停止されるため、ブーム又はジブの破損を確実に防止することができる。

請求項３に係る発明では、中間支持の有無についてのデータの入力ミスのうち、特に実際は中間支持が無いのに間違って入力データを有りとして入力した場合、中間支持が無しの正しい入力データに基づいて許容範囲を自動的に設定し、この許容範囲内で作業が行われるように制御されるため、ブーム又はジブの破損を防止しながら、クレーン作業を継続することができ、安全性の確保と作業効率の向上との両立化を図ることができる。

請求項４に係る発明では、作業者が中間支持の有無についてデータの入力ミスをした場合、警報が発せられるため、作業者に入力ミスの注意を促して、入力ミスに起因するブーム又はジブの破損を未然に防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態である実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る過負荷防止装置Ａのブロック構成を示し、この過負荷防止装置Ａは、図２ないし図４にそれぞれ示す移動式クレーンＢ，Ｃ，Ｄに装備されるものである。過負荷防止装置Ａの説明に先立って、移動式クレーンＢ〜Ｄの構成について説明する。

図２に示す移動式クレーンＢは、クローラ式の下部走行体１と、この下部走行式１上に旋回可能に設けられた上部旋回体２と、この上部旋回体２の前部に設けられたキャブ３と、上部旋回体２に基端部が取り付けられた作業アタッチメントとしてのブーム４とを備えてなる。ブーム４の先端部には第１ガイライン６の一端が、ブーム４の中間部には第２ガイライン７の一端がそれぞれ取り付けられており、この第１ガイライン６及び第２ガイライン７の他端は、共に上部スプレッダ８に取り付けられている。この上部スプレッダ８と、上部旋回体２に設けたガントリ９の上端に取り付けた下部スプレッダ１０との間にはブーム起伏ワイヤロープ１１が巻き掛けられており、このブーム起伏ワイヤロープ１１の一端はガントリ９に固定され、他端は、図示していないが上部旋回体２に設けたブーム起伏ウインチに巻き付けられている。そして、ブーム起伏ウインチによりブーム起伏ワイヤロープ１１を繰り出し又は巻き取ることにより、下部スプレッダ１０と上部スプレッダ８との間の距離を短く又は長く変更してブーム４を起伏させるようになっており、ブーム４の先端部は第１ガイライン６により支持され、ブーム４の中間部は第２ガイライン７により支持されている。

図３及び図４にそれぞれ示す移動式クレーンＣ，Ｄの基本的構成は、図２に示す移動式クレーンＢの場合と同じであるが、クレーンＣはブーム４の中間支持の構成が異なり、クレーンＤはブーム４を起伏する構成が異なる。

すなわち、図３に示す移動式クレーンＣの場合、ブーム４の先端部にはガイライン１３の一端が取り付けられており、このガイライン１３の他端は上部スプレッダ８に取り付けられている。一方、ブーム４の中間部には中間支持ライン１４の一端が取り付けられ、この中間支持ライン１４の他端はガイライン１３に取り付けられている。よって、ブーム４の先端部はガイライン１３により支持され、ブーム４の中間部は中間支持ライン１４及びガイライン１３により支持されている。尚、移動式クレーンＣのその他の構成は、クレーンＢの場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。

また、図４に示す移動式クレーンＤの場合、移動式クレーンＢの場合と同じく、ブーム４の先端部には第１ガイライン６の一端が、ブーム４の中間部には第２ガイライン７の一端がそれぞれ取り付けられているが、この第１ガイライン６及び第２ガイライン７の他端は、上部旋回体２に傾動可能に取り付けたマスト１５の上端部に取付プレート１６（図６（ａ）参照）などを介して取り付けられている。上記マスト１５の上端部には上部スプレッダ８が取り付けられ、この上部スプレッダ８と、上部旋回体２に設けたガントリ１７の上端に取り付けた下部スプレッダ１０との間にはブーム起伏ワイヤロープ１１が巻き掛けられており、このブーム起伏ワイヤロープ１１の一端はガントリ１７に固定され、他端は、図示していないが、上部旋回体２に設けたブーム起伏ウインチに巻き付けられている。そして、ブーム起伏ウインチによりブーム起伏ワイヤロープ１１を繰り出し又は巻き取ることにより、マスト１５を傾動させてブーム４を起伏させるようになっている。

上記３種類の移動式クレーンＢ〜Ｄは、本来異なるクレーンではなく、作業内容に応じて、作業アタッチメントの種類の変更として、ガントリ９，１７を取り替えたり、マスト１５の取り付け又は取り外しをしたりして使用されるものである。また、第２ガイライン７や中間支持ライン１４などによるブーム４の中間支持は、常に行われるものではなく、ブーム４の長さなどに応じて行われるものである。

次に、このような移動式クレーンＢ〜Ｄに装備される過負荷防止装置Ａについて、図１を参照して説明する。

図１において、２１は入力データをコード番号として入力するデータ入力装置であって、この入力装置２１による入力データは、上述したクレーンＢ〜Ｄの種類としての作業アタッチメントの種類、ブーム４の長さ、ブーム４の中間支持の有無及びフックの種類などである。２２はブーム４の起伏角度を検出するブーム角度検出器、２３はブーム４の起伏張力を検出するブーム起伏張力検出器であり、この両検出器２２，２３は、いずれも従来の過負荷防止装置の場合と同じである。

また、２４はブーム４の中間支持が実際に行われていることを検出する検出手段としての中間支持検知用リミットスイッチであり、このリミットスイッチ２４は、例えば図５に示すように、ブーム４の中間部に固定した固定ブラケット１８に取り付けられ、ブーム４の中間部を支持する第２ガイライン７又は中間支持ライン１４の一端を固定ブラケット１８に連結したときリミットスイッチ２４の接触レバー２４ａが第２ガイライン７又は中間支持ライン１４に接触してブーム４の中間支持の有無を検知するようになっている。また、マスト１５を備えた移動式クレーンＤの場合、図６に示すように、マスト１５の上端部に固定した固定ブラケット１９に取り付けた取付プレート１６に対し、ブーム４の先端支持用の第１ガイライン６とブーム４の中間支持用の第２ガイライン７とを共に連結したとき（図６（ａ）参照）と、第１ガイライン６のみを連結したとき（図６（ｂ）参照）とで取付プレート１６の状態が変化することに着目し、この取付プレート１６に対向してリミットスイッチ２４を固定ブラケット１９に取り付け、第１ガイライン６のみを連結したときリミットスイッチ２４の接触レバー２４ａが取付プレート１６に接触してブーム４の中間支持の有無を検知するように構成してもよい。

上記データ入力装置２１の入力データ並びに検出器２２，２３及びリミットスイッチ２４の検出信号は、いずれも過負荷防止装置Ａの制御手段としてのコントローラ２５に入力される。このコントローラ２５は、種々のデータを記憶しているデータ記憶部２６と、所定の演算及び制御を実行する演算部２７とを有し、液晶ディスプレイなどの表示装置２８、警報器２９及びブーム起伏ウインチの起伏停止用ソレノイド３０を制御するようになっている。演算部２７の実行する演算としては、データ入力装置２１の入力データ及びデータ記憶部２６に記憶しているデータに基づいて、ブーム４の許容範囲としての定格総荷重を算出すること、ブーム角度検出器２２及びブーム起伏張力検出器２３の検出値に基づいて実荷重を算出すること、この実荷重と定格総荷重との比である負荷率を算出することなどがある。また、演算部２７の実行する制御としては、上記負荷率が所定値よりも大きい過負荷時に表示装置２８及び警報器２９による警報とソレノイド３０の切換によるブーム起伏ウインチの起伏停止を行うこと以外に、本発明の特徴点である、ブーム４の中間支持について、入力データと中間支持検知用リミットスイッチ２４の検出結果とが異なるか否かを判定し、異なるとき所定の安全制御を行うことがある。この制御内容について、図７を参照しながら、以下に説明する。

すなわち、図７において、スタートした後、先ず、ステップＳ１でデータ入力装置２１からの入力データ、特にブーム４の中間支持の有無を読み取る。続いて、ステップＳ２で読み取ったデータからブーム４の中間支持は有りの設定か否かを判定するとともに、ステップＳ３又はＳ７でリミットスイッチ２４の検出信号はブーム４の中間支持が有りを示すものであるか否かを判定する。

上記両判定が共にＹＥＳ又はＮＯのとき、つまりブーム４の中間支持の有無について、入力データとリミットスイッチ２４の検出信号とが一致するときには、ステップＳ８で通常作業を許可（ＯＫ）し、そのまま制御を終了する。

一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳでかつステップＳ３の判定がＮＯのとき、つまり入力データでは中間支持は有りの設定であるにも拘わらず、リミットスイッチ２４の検出信号ではブーム４の中間支持が無いときには、ステップＳ４で更に、中間支持無しの能力の設定があるか否かを判定する。ここで、中間支持有りの能力とは、データ入力装置２１の入力データとして中間支持の有無を有りにした場合にコントローラ２５の演算部２７がブーム４の許容範囲として算出設定する定格総荷重を意味し、図８中のＸ線である。また、中間支持無しの能力とは、データ入力装置２１の入力データとして中間支持の有無を無しにした場合にコントローラ２５の演算部２７がブーム４の許容範囲として算出設定する定格総荷重を意味し、図８中のＹ線である。この中間支持無しの能力Ｙは、中間支持有りの能力Ｘより低くなり、またブーム４の長さが長い場合などには設定できないようになっている。

そして、上記ステップＳ４の判定がＹＥＳの中間支持無しの能力Ｙの設定がある場合には、ステップＳ５で中間支持無しの能力Ｙ、つまり中間支持有りの能力Ｘより低い制限した能力でクレーン作業を許可するとともに、ステップＳ６でこの制御状態を作業者に知らしめるべく警報Ｂ、例えば警報器２９から警報音を短く鳴らした上、表示装置２８の画面上にメッセージを表示し、制御を終了する。

一方、上記ステップＳ４の判定がＮＯの中間支持無しの能力Ｙの設定がない場合には、ステップＳ９でブーム起伏ウインチの起伏停止用ソレノイド３０を非励磁としてブーム起伏ウインチの作動ひいてはブーム４の起伏を停止し、クレーン作業を中止させる。それと同時に、ステップＳ１０でこの制御状態を作業者に知らしめるべく警報Ａ、例えば警報器２９から警報音を継続的に鳴らすとともに、表示装置２８の画面上にメッセージを表示し、制御を終了する。

また、上記ステップＳ２の判定がＮＯでかつステップＳ７の判定がＹＥＳのとき、つまり入力データでは中間支持は無しの設定であるにも拘わらず、リミットスイッチ２４の検出信号ではブーム４の中間支持が有りのときには、ステップＳ９へ移行して、ブーム４の起伏を停止してクレーン作業を中止させるとともに、ステップＳ１０で警報Ａを発し、制御を終了する。

次に、上記過負荷防止装置Ａの作用効果を説明するに、クレーンＢ〜Ｄの作業者が過負荷防止装置Ａのデータ入力装置２１でデータを入力する際にブーム４の中間支持の有無について間違って入力した場合には、コントローラ２５の演算部２７で入力データとリミットスイッチ２４の検出結果とが異なることを判断し（図７のステップＳ１〜Ｓ３，Ｓ７）、ブーム４の起伏停止や警報を発するなどの安全制御が実行されるため、入力ミスに起因するブーム４の破損を未然に防止することができる。

特に、中間支持の有無についてのデータの入力ミスの中で、実際はブーム４の中間支持が無いのに間違って入力データを有りとして入力した場合には、入力データを正しく中間支持無しにしたブーム４の許容範囲である中間支持無しの能力Ｙの設定があることを条件に、この制限した能力Ｙでクレーン作業が行われるように安全制御が実行される（図７のステップＳ５）。このため、ブーム４の破損を防止しながら、クレーン作業を継続することができ、安全性の確保と作業効率の向上との両立化を図ることができる。

また、中間支持検知用のリミットスイッチ２４は、ブーム４の中間支持用の部材である第２ガイライン７、中間支持ライン１４又は取付プレート１６との接触により中間支持の有無を検知するものであるため、中間支持の有無検知を容易にかつ確実に行うことができ、実施化を図る上で有効なものである。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば上記実施形態では、過負荷防止装置Ａにおいて、入力データをコード番号として入力するデータ入力装置２１と、表示装置２８とを別々に備える構成にしたが、本発明は、これらの代わりに、タッチパネル式の表示装置を用い、この表示装置の画面上で会話方式にてデータを入力するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、中間支持の有無についてのデータの入力ミスの中で、実際はブーム４の中間支持が有りであるのに間違って入力データを無しにして入力した場合（図７のステップＳ２の判定がＮＯでかつステップＳ７の判定がＹＥＳの場合）にもブーム４の起伏を停止してクレーン作業を中止したが、本発明は、この場合、警報のみを発して、クレーン作業がそのまま通常通り行われるように制御するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、クレーンの上部旋回体２に作業アタッチメントとしてのブーム４が取り付けられ、このブーム４の先端部が第１ガイライン６又はガイライン１３により支持され、ブーム４の中間部が第２ガイライン７又は中間支持ライン１４により支持される移動式クレーンの過負荷防止装置Ａについて述べたが、本発明は、図９に示すように、クレーンの上部旋回体２に、ブーム４１とジブ４２とを有する作業アタッチメント４３が取り付けられ、ジブ４２の先端部が第１ジブガイライン４４により支持され、ジブ４２の中間部が第２ジブガイライン４５により支持される移動式クレーンの過負荷防止装置にも同様に適用することができる。

本発明の実施形態に係る移動式クレーンの過負荷防止装置のブロック構成図である。 上記移動式クレーンの概略構成図である。 別種類のクレーンを示す図２相当図である。 同じく別種類のクレーンを示す図２相当図である。 図２のＥ付近の拡大図である。 図４のＦ付近の拡大図であり、（ａ）はブームの中間支持有りの状態を示し、（ｂ）はブームの中間支持無しの状態を示す。 過負荷防止装置の制御内容を示すフローチャート図である。 作業半径と定格総荷重との関係を示す特性図である。 別種類のクレーンを示す図２相当図である。

符号の説明

Ａ 過負荷防止装置
Ｂ，Ｃ，Ｄ 移動式クレーン
４ ブーム（作業アタッチメント）
７ 第２ガイライン
１４ 中間支持ライン
１６ 取付プレート
２１ データ入力装置
２４ リミットスイッチ（検出手段）
２５ コントローラ（制御手段）
２９ 警報器
３０ ブーム起伏ウインチの起伏停止用ソレノイド
４２ ジブ
４５ 第２ジブガイライン

Claims (4)

1. 入力データの一つとしてブーム又はジブの中間支持の有無を含み、入力データに基づいて許容範囲を自動的に設定するように構成されたクレーンの過負荷防止装置において、
   上記ブーム又はジブの中間支持が実際に行われていることを検出する検出手段と、
   この検出手段の検出結果と上記中間支持の有無の入力データとを比較検討し、両者が異なるとき所定の安全制御を行う制御手段とを備え、
   上記検出手段は、中間支持用の部材との接触により中間支持の有無を検知するリミットスイッチからなり、このリミットスイッチは上記ブーム又はジブの中間部に固定した固定ブラケットに取り付けられていることを特徴とするクレーンの過負荷防止装置。
2. 上記制御手段は、所定の安全制御として、ブーム又はジブの起伏を停止するものである請求項１記載のクレーンの過負荷防止装置。
3. 上記制御手段は、入力データでは中間支持が有りであるにも拘わらず検出手段では中間支持が検出されないとき、所定の安全制御として、中間支持が無しの入力データに基づいて許容範囲を自動的に設定し、この許容範囲内で作業が行われるように制御するものである請求項１記載のクレーンの過負荷防止装置。
4. 上記制御手段は、所定の安全制御として、警報を発するものである請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のクレーンの過負荷防止装置。