JP5426836B2

JP5426836B2 - クレーン制御装置

Info

Publication number: JP5426836B2
Application number: JP2008096249A
Authority: JP
Inventors: 亨津山; 徹伊多波; 実豊岡; 和彦市川
Original assignee: イーグルクランプ株式会社
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: JP2009249084A

Description

本発明はクレーン制御装置に関し、より詳しくは、吊り装置を介してワークを吊り上げる際にワークの落下等による事故を未然に防止して安全性を高めたクレーン制御装置に関する。

従来より荷役作業において天井走行クレーンなどのクレーンのクレーンフックに吊り装置（クランプ、コイルリフターなど）を介してワーク（鋼板、コイルなど）を吊り上げることが広く行われている。この場合において、ワークが落下すると重大事故に繋がる危険性があることから、吊り装置において作業の安全性を確保するための手段を設けることが望ましい。

たとえば、本出願人は、下記特許文献１においてコイルリフターにおける在荷検出装置を提案した。この装置は、コイルの内径空間に挿入される爪部にコイル内面が載っていることを検出するリミットスイッチを備えており、このリミットスイッチが作動したときには在荷状態にあることが確認されるので、アームの移動をロックして、オペレータが誤ってアーム開操作を指示した場合であってもアームの開移動を防止し、コイル落下事故を未然に防ぐようにしている。
実用新案登録第３１２５０３５号公報

上記特許文献１を含めた多くの従来技術は、在荷状態ないしワーク負荷状態を検出する手段を吊り装置に設け、この検出手段が在荷状態を検出したときには吊り装置がワーク開放側に移動することを規制して、ワークの落下を防止しようとする技術思想に立脚している。

このようなワーク落下防止手段を吊り装置に設けることも有効ではあるが、これだけではクレーンを用いた荷役作業の安全性を最大限に確保することができない。たとえば、上記特許文献１記載のコイルリフターにおいては、コイルの両側面がアーム内面に圧接された状態でクレーンを巻き上げてコイルを吊り上げることが好ましいが、コイルの片側面または両側面がアーム内面に圧接することなくアーム内面との間に隙間が存在する状態（片利き状態）で在荷されることがある。この場合であっても、一対の爪部がコイルの内径空間に挿入されていてコイル内面がこれら爪部上に載っていればリミットスイッチが作動して、アームが開放移動することはないが、このままの状態で吊り上げられると、コイルが爪部上に載置されたまま水平方向に移動して、他のコイルなどに接触して作業者が怪我をする原因となったり、最悪の場合にはコイルが爪部から外れて落下する危険性も生じかねない。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、吊り装置がワークを正常な状態で掴んでいない場合にはクレーンの巻き上げ操作を不可能にして安全性を確保することである。

この課題を達成するため、請求項１にかかる本発明は、吊り装置を介してワークを吊り上げるクレーンにおいて、オペレータの操作によりクレーン巻上スイッチがＯＮにされたときにモータ駆動リレーを介してモータを駆動させてクレーンを上昇させるように構成されたクレーン巻上操作回路を有し、該クレーン巻上操作回路は、クレーン巻上スイッチとモータ駆動リレーとの間に直列に設けられる常時はＯＮとされている接点と、ワークを正常に掴んでいないことを吊り装置が検知したときに送出される異常検知信号を受信する異常検知信号受信機と、異常検知信号を受信したときに異常検知信号受信機から送出される制御信号に基いて前記接点をＯＦＦにするリレー手段とを有し、吊り装置がワークを正常に掴んでいないときにはオペレータがクレーン巻上スイッチをＯＮにしてもクレーン巻上が行われないよう強制遮断する制御を行うことを特徴とするクレーン制御装置である。

本発明によれば、コイルリフターがコイルを片利き状態で掴んでいる場合など、吊り装置がワークを正常な状態で掴んでいない場合に、吊り装置側で当該異常を検知し、この検知信号をクレーン側の受信手段が受信する。クレーン巻上操作回路にはクレーン巻上スイッチと直列に常時閉のリレー手段が設けられており、クレーン側の送信手段が異常検知信号を受信すると、リレー手段が開となる。したがって、この状態でオペレータがクレーン巻上スイッチをＯＮにしても、モータが駆動せず、クレーン巻上は行われないので、片利きなどの異常状態のままでワークが吊り上げられることが強制遮断され、安全性が確保される。

本発明の一実施形態によるクレーン制御装置について詳述する。この実施形態では、クレーンフック１に掛着したコイルリフター１０でコイル２を吊り上げる際に、コイル２がコイルリフター１０に正常な状態で（片利き状態でなく）捕まれているか否かを検知し、片利き状態であることが検知されたときにはクレーンの巻上操作を無効にさせる制御を行う。

まずコイルリフター１０の構成について、図１ないし図４を参照して説明する。このコイルリフター１０は、クレーンフック１を係止する吊部１１と、吊部１１に対して旋回可能に連結された本体２０とを有する。

吊部１１は、一対の垂直板１２，１２間に掛け渡された水平軸１３を有し、この水平軸１３にクレーンフック１を係止可能としている。一対の垂直板１２，１２の下端には固定歯車（図示せず）が固着されているが、その大半は本体２０の上端に取り付けられた歯車カバー２１に被覆されている。

本体２０はハウジング２２を有し、その上端に上記歯車カバー２１が固着されている。ハウジング２２にはネジスクリュー２３が収容されている。ネジスクリュー２３は固定歯車の回転軸と同軸であり、且つ、該回転軸に対して互いに相対回転可能に連結されている。

また、ハウジング２２の中間部において、ネジスクリュー２３と噛み合う雌ネジ部２４がハウジング２２内を上下移動可能に収容されていて、この雌ネジ部２４に一対の第一リンク２５，２５および一対の第二リンク２６，２６が各々枢軸（符号なし）で回転自在に連結されている。第一リンク２５，２５および第二リンク２６，２６の先端にはアーム２７，２７が連結され、これらアーム２７，２７の先端には内向きに突出する爪部２８，２８が一体に固定されている。第二リンク２６，２６は中間地点において補助リンク２９，２９を介してハウジング２２の下端部に連結されており、これによって、アーム２７，２７を常に実質的に垂直に保持している。

ハウジング２２の下端外周に設けられた第一モータボックス３０内にはアーム開閉駆動用の正逆回転モータおよび減速機（図示せず）が収容されており、これらによりネジスクリュー２３を所定方向に所定速度で回転させると雌ネジ部２４がハウジング２２内で上下移動し、これに連動して開閉する第一リンク２５，２５および第二リンク２６，２６を介してアーム２７，２７が水平移動する。すなわち、アーム２７，２７が開放位置にあるときに雌ネジ部２４をハウジング２２内において上昇させる方向にモータを駆動させることにより、アーム２７，２７は互いに近接移動して、アーム間距離が徐々に狭められていく。このアーム開閉動作は従来技術と同様であるので、詳細な説明を割愛する。

ハウジング２２の上端外周に設けられた第二モータボックス３１内には旋回駆動用の正逆回転モータ（図示せず）が収容され、このモータの出力に減速機（図示せず）を介して連結されたピニオンギア（図示せず）が、吊部１１の前記固定歯車と噛み合っている。したがって、たとえばアーム２７，２７を閉じることにより爪部２８，２８をコイル２の内径空間２ａに挿入係止してコイルを吊り上げた状態のときであっても、モータを所定方向に駆動させることにより、クレーンフック１を係止した吊部１１は実質的に不動に保持しつつ、この吊部１１に対して本体２０を所定方向に旋回させることができる。

在荷検出装置５０は、アーム２７の下端部および爪部２８に組み込まれており、左右一対で構成されている。左右の構成は同一ないし対称であるので、図１において右側に示されているアーム２７の下端部および該下端部に一体に固定されている爪部２８に組み込まれた在荷検出装置５０について、図３および図４を参照して以下に詳述する。

この在荷検出装置５０は、回転軸５１を中心にシーソー状に揺動自在であるアーム５２と、このアーム５２の内方端に一体に固定された在荷検出ドッグ５３と、アーム５２の外方端にブラケット５４を介して一体に固定されたリミットスイッチ用ドッグ５５と、このリミットスイッチ用ドッグ５５の先端に対向して近接配置されたリミットスイッチ５６とを有して構成されている。

アーム５２は爪部２８の上板２８ａの下方に配置されている。爪部２８の内方突出部において上板２８ａ上に受け金２８ｂが固定され、在荷検出ドッグ５３はこれら上板２８ａおよび受け金２８ｂに形成された穴（いずれも符号なし）を通って、コイルが在荷していない状態（図３）においては、ブラケット５４が重りとして作用することから、その半球面状の頭部５３ａが受け金２８ｂの表面（コイル内径支持面）２８ｃから突出した状態に維持される。リミットスイッチ用ドッグ５５は略Ｌ字形のアーム状部材であり、その上方先端は爪部上板２８ａを超えてアーム２７内に突入している。リミットスイッチ５６はアーム２７の下端部に固定され、その下端のスイッチ部材５６ａがリミットスイッチ用ドッグ５５の先端に対向して該先端により押動可能とされている。

このコイルリフター１０を用いてコイル２を吊り上げようとするとき、コイルリフター１０をクレーン操作にてコイル内径２ａ位置まで爪部２８を下げた後、一対のアーム２７，２７を近接移動させてアームを閉じる。アームを閉じる方向に移動させたときに、爪部２８がコイル２に当たらずに内径２ａに挿入できる高さ位置になければならないので、これを検出するための光電センサ３２が爪部上板２８ａ上に設置されると共に、この光電センサ３２からの光電３３を受信する受信部（図示せず）が他方のアーム２７に光電センサ３２と略同一高さ位置に設けられる。光電センサ３２からの光電３３を他方アームの受信部で受信することによって爪部２８がコイル内径２ａに挿入可能であることが確認されるので、その後にアーム２７，２７を閉じていく。

リミットスイッチ３４は、アーム２７，２７が完全に閉じられたことを検出する。すなわち、リミットスイッチ３４は、コイルが在荷していない状態ではアーム２７の内側面より内方に突出した位置（図３）にあるストライカ３５が同位置からアーム２７の内側面と略面一となる位置（図４）に後退したことを検知する。爪部２８がコイル内径２ａに挿入された状態でアーム２７，２７を閉じていくと、アーム２７，２７の内側面から内方に突出した位置にあるストライカ３５，３５がコイル２の両側面に当たり、さらにアームを閉じていくとストライカ３５，３５がアーム２７，２７内に沈み込んでアーム内側面と略面一となる。このときにリミットスイッチ３４が作動して、アーム２７，２７の閉移動を停止させる。ストライカ３５はリンク３６ａ，３６ｂにより垂直状態を維持しつつ平行移動可能である。

このようにして爪部２８がコイル内径２ａに挿入され且つストライカ３５，３５がコイル両側面に当接した状態でクレーン操作にてコイル２を吊り上げると、図４に示すように、コイル内径２ａが爪部受け金２８ｂの表面２８ｃに乗った状態となるため、その荷重によって在荷検出ドッグ５３の半球面状頭部５３ａが受け金２８ｂ内に埋没する。すなわち、アーム５２が回転軸５１を中心として図において反時計方向に回動するので、リミットスイッチ用ドッグ５５が上昇し、その先端がリミットスイッチ５６のスイッチ部材５６ａに当接して、リミットスイッチ５６を作動させ、リミットスイッチ５６からの信号によりアーム２７，２７の開放移動をロックする。これにより、コイル２を吊り上げているときにオペレータが誤ってアーム開操作を指示した場合であってもアームが開くことはなく、コイル落下事故を未然に防止することができる。

なお、在荷検出ドッグ５３はシーソー状に揺動するアーム５２の一端に固定されているため、コイル在荷状態では直立している（図３）が、コイル内径２ａに押圧されると徐々に傾き、コイル内径２ａと当接する部分が変わっていく。これに対応するために在荷検出ドッグ５３の頭部は半球状に形成され、当接位置変化によっても円滑な動作が確保されるようにしている。

符号３７は制御ボックスであり、このコイルリフター１０の各部の作動を制御するための制御回路やその関連部品などが収容されている。制御ボックス３７の前面には、各種確認ランプ３９が設けられている。

図５は、制御ボックス３７に収容された制御回路のうち、片利き検知に関連した部分のみを示す結線図である。ＣＳは片利き検知機能を有効／無効にするための切替スイッチであり、コイルリフター１０の運転中は通常はＯＮの状態とされている。この状態で、前述のリミットスイッチ３４およびリミットスイッチ５６からの検知信号によって「片利き状態」が検知されると、タイマーリレーＴＭが作動して所定時間（たとえば１〜２秒程度）経過後に、警報ブザーＢＵＺＺを鳴動させると共に、片利き異常検知信号を出力する。なお、ここでタイマーを設けているのは、クレーンによる巻上操作を開始したときに吊荷（コイル２）が振動や若干の位置移動などによって掴み確認用リミットスイッチ３４や在荷確認用リミットスイッチ５６が誤作動する可能性があることを考慮して、若干のタイムラグを設けて片利き状態を検知することとしているためである。

リミットスイッチ３４，５６による「片利き状態」の検知について図５と共に図６を参照して説明する。前述のように、リミットスイッチ３４はコイル掴み確認を行うスイッチであり、コイルリフター１０の左右一対の開閉アーム２７に設けられており、コイル２の側面がアーム２７の内側面に圧接されている状態を検知してＯＮとなる。また、リミットスイッチ５６は在荷確認を行うスイッチであり、在荷検出ドッグ５３と共働して爪部２８上にコイル２が在荷していることを検知してＯＮとなる。これらリミットスイッチ３４，５６は左右に各々一個設けられており、個々のリミットスイッチを特定するために正面視左側に設置されているリミットスイッチ３４，５６をそれぞれリミットスイッチ３４ａ，５６ａとし、同右側に設置されているリミットスイッチ３４，５６をそれぞれリミットスイッチ３４ｂ，５６ｂとする。そして、これら４個のリミットスイッチ３４ａ，３４ｂ，５６ａ，５６ｂのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって「片利き状態」の有無が検知され、「片利き状態」が検知されたときには後述のようにクレーン巻上操作を自動遮断ないし無効化する。図５において、コイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａ，３４ｂがＯＮになるとコイル掴み確認用リレーＳＴ１，ＳＴ２が作動し、在荷確認用リミットスイッチ５６ａ，５６ｂがＯＮになると在荷確認用リレーＫＫ１，ＫＫ２が作動する。

図６（１）は、左右両側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａ，３４ｂがいずれもＯＦＦであり、一方の在荷確認用リミットスイッチ５６ａはＯＮであるが他方の在荷確認用リミットスイッチ５６ｂはＯＦＦの状態である。このままの状態で吊り上げるとコイル２が水平方向に移動して危険が生ずる可能性があるので、「片利き状態」と異常検知される。この図とは左右が逆の状態、すなわち、左右両側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａ，３４ｂがいずれもＯＦＦであって、在荷確認用リミットスイッチ５６ａがＯＦＦ、在荷確認用リミットスイッチ５６ｂがＯＮになっているときも同様である。

図６（２）は、在荷確認用リミットスイッチ５６ａ，５６ｂはいずれもＯＮであるが、左右のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａ，３４ｂがいずれもＯＦＦの状態である。この場合も、このままの状態で吊り上げるとコイル２が水平方向に移動して危険が生ずる可能性があるので、「片利き状態」と異常検知される。

図６（３）は、一方の側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａおよび在荷確認用リミットスイッチ５６ａはいずれもＯＮであるが、他方の側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ｂおよび在荷確認用リミットスイッチ５６ｂがいずれもＯＦＦの状態である。この場合も、このままの状態で吊り上げるとコイル２が水平方向に移動して危険が生ずる可能性があるので、「片利き状態」と異常検知される。この図とは左右が逆の状態、すなわち、コイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａおよび在荷確認用リミットスイッチ５６ａがいずれもＯＦＦで、コイル掴み確認用リミットスイッチ３４ｂおよび在荷確認用リミットスイッチ５６ｂがいずれもＯＮのときも同様である。

図６（４）は、一方の側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａおよび在荷確認用リミットスイッチ５６ａはいずれもＯＮであり、他方の側の在荷確認用リミットスイッチ５６ｂもＯＮであるが、該他方の側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ｂがＯＦＦの状態である。この場合も、このままの状態で吊り上げるとコイル２が水平方向に移動して危険が生ずる可能性があるので、「片利き状態」と異常検知される。この図とは左右が逆の状態、すなわち、コイル掴み確認用リミットスイッチ３４ｂおよび在荷確認用リミットスイッチ５６ｂがいずれもＯＮで、在荷確認用リミットスイッチ５６ａもＯＮであるが、コイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａのみがＯＦＦになっているときも同様である。

図６（５）は、コイル２が斜めに把持された状態であり、両側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａ，３４ｂはいずれもＯＮであり、一方の側の在荷確認用リミットスイッチ５６ａもＯＮであるが、他方の側においてはコイル２が浮いた状態となっているために在荷確認用リミットスイッチ５６ｂがＯＦＦになっている。この場合も、このままの状態で吊り上げるとコイル２が揺れ動いて危険が生ずる可能性があるので、「片利き状態」と異常検知される。この図とは逆向きにコイル２が斜めに把持された状態、すなわち、両側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａ，３４ｂはいずれもＯＮであり、在荷確認用リミットスイッチ５６ｂもＯＮであるが、在荷確認用リミットスイッチ５６ａがＯＦＦになっているときも同様である。

図６（６）は、すべてのリミットスイッチ３４ａ，３４ｂ，５６ａ，５６ｂがＯＦＦとなっている。この状態はコイル２を掴むためにコイルリフター１０のアーム２７，２７を閉じていく前の状態であるから、この時点ではクレーン巻上操作が許容されていなければならず、正常な状態であるので、「片利き状態」とは検知されない。

図６（７）は、両側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａ，３４ｂはいずれもＯＮであり、両側の在荷確認用リミットスイッチ５６ａ，５６ｂはいずれもＯＦＦである。この状態からクレーンを巻き上げて吊り上げるものであるから、この時点ではクレーン巻上操作が許容されていなければならず、正常な状態であるので、「片利き状態」とは検知されない。

図６（８）は、すべてのリミットスイッチ３４ａ，３４ｂ，５６ａ，５６ｂがすべてＯＮとなっており、正常な状態でコイルが吊り上げられている場合であるので、当然のことながら「片利き状態」とは検知されない。

これらをまとめると、「片利き状態」有無は次の条件で検知される。
（ア）両側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａ，３４ｂがいずれもＯＦＦの場合：在荷確認用リミットスイッチ５６ａ，５６ｂのいずれか一方（図６（１）の場合）または両方（図６（２）の場合）がＯＮであれば「片利き状態」あり、両方ともＯＦＦ（図６（６）の場合）であれば「片利き状態」なし。
（イ）コイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａ，３４ｂのいずれか一方がＯＮ、他方がＯＦＦの場合：在荷確認用リミットスイッチ５６ａ，５６ｂのいずれか一方（図６（３）の場合）または両方（図６（４）の場合）がＯＮのときに「片利き状態」あり。なお、コイル掴み確認用リミットスイッチがＯＮになっている側の在荷確認用リミットスイッチ５６ａまたは５６ｂはＯＮになっているはずなので、（イ）の場合には「片利き状態」なしと検知されることはなく、常に「片利き状態」ありと検知される。
（ウ）両側のコイル掴み確認用リミットスイッチ３４ａ，３４ｂがいずれもＯＮの場合：在荷確認用リミットスイッチ５６ａ，５６ｂのいずれか一方のみがＯＮ（図６（５）の場合）であれば「片利き状態」あり、両方ともＯＦＦ（図６（７）の場合）またはＯＮ（図６（８）の場合）であれば「片利き状態」なし。

図７は本発明実施形態によるクレーン制御装置６０の全体構成図であり、クレーン巻上操作回路６１を備えている。クレーン巻上操作回路６１は、オペレータの操作によりＯＮとされるクレーン巻上スイッチ６２と、クレーン巻上のための駆動手段となるモータ駆動リレー６３とが直列に接続されているが、これらの間に接点６４が設けられている。この接点６４は常時はＯＮとされているので、オペレータの操作によってスイッチ６２がＯＮにされると、モータ駆動リレー６３によってクレーンフック１が巻き上げられ、コイルリフター１０を介してワーク（コイル２）を吊り上げることができる。

しかしながら、前述のようにして片利き状態（図６（１）〜（５））が検知された後タイマー設定時間経過後にコイルリフター１０の制御ボックス３７に付設された送信機３８から異常検知信号ＮＳが送信されると、これをクレーン側の異常検知信号受信機６５で受信し、制御信号Ｃ１を送出して、常時はＯＦＦであるリレー接点６８をＯＮにする。あるいは、片利き状態検知後のタイマー設定時間経過後に異常検知を示す信号ないしデータがコイルリフター２０の制御ボックス３７から有線でケーブルリール６６を介してクレーンの中継箱６７に送られ、ここから制御信号Ｃ２を送出してリレー接点６８をＯＮにする。これによって片利き検知リレー６９が作動して、前記接点６４がＯＦＦになるので、オペレータがクレーン巻上スイッチ６２をＯＮ操作してもクレーン巻き上げが行われず、片利き状態でコイル２を把持しているコイルリフター１０が吊り上げられることがなく、危険を未然に回避することができる。

本発明のクレーン制御装置が適用可能なコイルリフターをコイル在荷状態で示す正面図である。この在荷状態コイルリフターの側面視断面図である。このコイルリフターの一方のアーム下部に設けたコイル掴み確認用リミットスイッチおよび爪部に設けた在荷確認用リミットスイッチに関連する詳細構成を示す正面視部分拡大断面図である。図３と同じ部分の詳細をコイル在荷状態で示す正面視部分拡大断面図である。リミットスイッチによる片利き検知に関連した部分の結線図である。リミットスイッチにより片利き検知とされる場合（１〜５）および片利き検知とされない場合（６〜８）を示す説明図である。本発明の一実施形態によるクレーン制御装置の全体構成図である。

符号の説明

１クレーンフック
２コイル（ワーク）
１０コイルリフター
２７アーム
２８爪部
３４コイル掴み確認用リミットスイッチ
３７制御ボックス
３８異常検知信号送信機
５０在荷検出装置
５３在荷検出用ドッグ
５６在荷検出用リミットスイッチ
６０クレーン制御装置
６１クレーン巻上操作回路
６２クレーン巻上スイッチ
６３モータ
６４リレー
６５異常検知信号受信機
６６ケーブルリール
６７中継箱

Claims

吊り装置を介してワークを吊り上げるクレーンにおいて、オペレータの操作によりクレーン巻上スイッチがＯＮにされたときにモータ駆動リレーを介してモータを駆動させてクレーンを上昇させるように構成されたクレーン巻上操作回路を有し、該クレーン巻上操作回路は、クレーン巻上スイッチとモータ駆動リレーとの間に直列に設けられる常時はＯＮとされている接点と、ワークを正常に掴んでいないことを吊り装置が検知したときに送出される異常検知信号を受信する異常検知信号受信機と、異常検知信号を受信したときに異常検知信号受信機から送出される制御信号に基いて前記接点をＯＦＦにするリレー手段とを有し、吊り装置がワークを正常に掴んでいないときにはオペレータがクレーン巻上スイッチをＯＮにしてもクレーン巻上が行われないよう強制遮断する制御を行うことを特徴とするクレーン制御装置。