JP5543699B2

JP5543699B2 - ブーム長検出装置

Info

Publication number: JP5543699B2
Application number: JP2008143655A
Authority: JP
Inventors: 友彦木谷
Original assignee: 古河ユニック株式会社
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: JP2009286611A

Description

本発明は、多段伸縮ブームを有するクレーン等の作業機に係り、特に、その多段伸縮ブームの長さを検出するブーム長検出装置に関する。

多段伸縮ブームを有するクレーン等の作業機では、多段伸縮ブームの長さを安全装置等でのデータとして用いるため、多段伸縮ブームの長さを検出するブーム長検出装置が装備されている。
この種のブーム長検出装置は、多段伸縮ブームの基端側に設けられる検出器本体を備えており、この検出器本体には、繰り出しおよび巻き取り可能に検出コード（ケーブル）が収容されている。この検出コードの先端部は、多段伸縮ブームの先端側に取付けられる。また、検出器本体には、検出コードの支軸に連結されたポテンショメータ等の回転角度検出器が付設され、この回転角度検出器から出力された信号がコントローラ等に入力されるようになっている（例えば特許文献１参照）。これにより、この種のブーム長検出装置は、上記検出コードの繰り出しまたは巻き取りに応じて回転角度検出器から出力された信号から、検出コードが繰り出されている長さをコントローラ等で求めて多段伸縮ブームの長さを検出することができる。
実開昭５８−１０１１１４号公報

ところで、従来のブーム長検出装置は、検出コードが断線した場合、検出コードは、検出器本体に内蔵のスプリングの牽引力によって検出器本体内に巻き取られてしまう。そして、検出コードが巻き取られた後は、回転角度検出器が例えばポテンショメータであれば、その回転が最終的に停止した位置での抵抗値を示すので、この値が変化しなくなり、これに応じた電圧を出力信号として送出し続けることになる。そのため、コントローラは、多段伸縮ブームがある一定のブーム長さに伸長した状態で停止しているものと判断してしまう。したがって、従来のブーム長検出装置では、コントローラ側では検出コードの断線の有無を知ることができないという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、検出コードの断線の有無を知ることができるブーム長検出装置を提供することを目的としている。

ここで、上記のように、検出コードが断線した場合、検出コードは検出器本体に内蔵のスプリングの牽引力によって巻き取られてしまうが、本願発明者は、検出コードが断線した場合の検出コードの巻回速度が、正常な多段伸縮ブームの伸縮時における検出コードの巻回速度と比較して、勢いよく巻き取られてしまう点に着目した。つまり、検出コードが断線したときは、検出コードの巻回速度が著しく速くなるのである。そこで、本願発明者は、この着眼点に基づいて鋭意検討を重ねた。その結果、通常の圧油によるアクチュエータでの多段伸縮ブームの伸縮速度に対し、所定以上の速さで多段伸縮ブームが短縮されたか否かをコントローラ側で監視し、所定を超える速さで多段伸縮ブームが短縮されたときは、検出コードが断線したものとみなすことができるという知見を得た。

すなわち、上記課題を解決するために、本発明は、多段伸縮ブームを有するクレーン等の作業機に用いられ、検出器本体と、該検出器本体に繰り出しおよび巻き取り可能に収容される検出コードと、該検出コードの繰り出しまたは巻き取りに応じた回転角度を検出する回転角度検出器と、該回転角度検出器から出力された信号から算出する前記検出コードが繰り出されている長さに基づいて、前記多段伸縮ブームの伸縮した長さおよび伸縮速度を求めるコントローラとを備えるブーム長検出装置であって、前記回転角度検出器は、過回転したときに、自身から出力される信号がサイクリックに変動するものであり、前記コントローラは、前記回転角度検出器から出力された信号から算出する前記検出コードが前記検出器本体に巻回される速さに基づいて、前記検出コードの断線の有無を判定する断線判定手段を有し、該断線判定手段は、算出した多段伸縮ブームの伸縮速度の絶対値と、通常作動における多段伸縮ブームの最大伸縮速度の絶対値である規定値とを比較し、前記算出された伸縮速度の絶対値が前記規定値を超える速さで巻回されたときに、前記検出コードが断線したと判定することを特徴としている。

本発明に係るブーム長検出装置によれば、コントローラは、検出コードが検出器本体に巻回される速さに基づいて、検出コードの断線の有無を判定する断線判定手段を有しており、この断線判定手段は、検出コードが所定を超える速さで巻回されたとき、つまり、算出した多段伸縮ブームの伸縮速度の絶対値と、通常作動における多段伸縮ブームの最大伸縮速度の絶対値である規定値とを比較し、前記絶対値が前記規定値を超える速さで巻回されたときに、検出コードが断線したと判定するので、上記知見に述べたように、検出コードの断線の有無を知ることができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図１は、本発明に係るブーム長検出装置を備える多段伸縮ブームの説明図であり、また、図２は本発明に係るブーム長検出装置を構成する検出器本体の説明図である。
図１に示す多段伸縮ブーム８は、クレーン（不図示）に装備されるものである。同図に示すように、この多段伸縮ブーム８は、多段化された入れ子式構造をなす４段ブームの例であって、その基端側（同図左側）から順に、基端ブーム９、第一中間ブーム１０、第二中間ブーム１１、および先端ブーム１２を有して構成されている。ここで、上記のブーム１０，１１，１２は、基端ブーム９に対して伸縮されるが、これらブーム１０，１１，１２の伸縮方式は、不図示のブーム伸縮シリンダ（テレシリンダ）および伸縮ワイヤの組み合わせによって、同時に比例的に伸縮するようになっている。ここで、この多段伸縮ブーム８には、本発明に係るブーム長検出装置１が装備されている。

詳しくは、このブーム長検出装置１は、図１に示すように、多段伸縮ブーム８の基端側である基端ブーム９側面に付設された検出器本体２を備えている。この検出器本体２には、繰り出しおよび巻き取り可能に検出コード（ケーブル）３が収容されている。そして、この検出コード３の先端部３ｔは、多段伸縮ブーム８の先端側である先端ブーム１２に取付けられている。また、検出器本体２には、回転角度検出器としてポテンショメータ４が付設されており、このポテンショメータ４から出力された信号が、信号線４ｂを介してコントローラ５に入力されるようになっている。

検出器本体２内部には、図２に示すように、コードリール２ａが収容されており、検出コード３は、このコードリール２ａに巻回されるようになっている。上記ポテンショメータ４は、ロータリー型のポテンショメータ本体４ａを有し、コードリール２ａの支軸２ｂにポテンショメータ本体４ａが連結されている。そして、検出コード３の繰り出しまたは巻き取りによってコードリール２ａが回動されると、ポテンショメータ本体４ａ内部の抵抗部により抵抗値が変わり、その抵抗値に応じた信号が、信号線４ｂを介してコントローラ５に入力されるようになっている。なお、ポテンショメータ本体４ａは、多段伸縮ブーム８の０ｍ〜１２ｍの伸縮量に対応して一回転するように、減速機構（不図示）を介してコードリール２ａに連結されている。

そして、コントローラ５は、以下不図示の、ブーム長の演算プログラム等を含む所定の制御プログラムに基づいて各部を制御するＣＰＵと、このＣＰＵの制御プログラム等を格納している記憶媒体であるＲＯＭおよびＥＥＰＲＯＭ（フラッシュメモリ等）と、このＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭから読み出したデータやＣＰＵの演算過程で必要な演算結果を格納するＲＡＭと、上記ポテンショメータ４を含む外部装置に対してデータの入出力を媒介するインターフェースとを含んで構成されており、これらは、データを転送するための信号線であるバスで相互にかつデータ授受可能に接続されている。そして、このコントローラ５は、図３に示すように、ポテンショメータ４から入力された信号（可動電極の電圧）に基づいて、検出器本体２から検出コード３が繰り出されている長さ（つまり、多段伸縮ブーム８の伸縮した長さ）を、０ｍ（全短縮）から１２ｍ（全伸長）の範囲で求めるようになっている。

また、このコントローラ５は、多段伸縮ブーム８の０ｍ〜１２ｍの範囲に対応する正常な検出範囲に対して、その上下の電圧をエラー値としてそれぞれ設定しており、これらの電圧が検出された場合には、エラーが検出されるようになっている。しかし、コードリール２ａには、スプリングによって初期張力が付与されているため、検出コード３の断線後に完全に停止する位置が不確定である。そのため、検出コード３の断線後に正常な検出範囲内で停止した場合には（例えば図３での符号Ｘの位置）、エラーが検出されず、単にその位置で多段伸縮ブーム８が停止しているものとして処理されてしまう。
そこで、このコントローラ５は、検出コード３が検出器本体２に巻回される速さに基づいて、検出コード３の断線の有無を判定する断線判定処理が実行されるようになっており、これにより、検出コード３の断線の有無を知ることができるようになっている。

詳しくは、この断線判定処理は、上記多段伸縮ブーム８を動作可能とするために、クレーンに電源が投入されると、上記コントローラ５のＣＰＵにおいて実行される。断線判定処理は、図４に示すように、ステップＳ１に移行して、「断線」の記録をＥＥＰＲＯＭから読み込んで、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、「断線」の記録の有無を判定し、「断線」の記録があれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ７に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、ポテンショメータ４が出力するブーム長の出力信号を読み込み、続くステップＳ４では、読み込んだブーム長の出力信号の変化から、ブーム長の伸縮速度ＶＬを演算してステップＳ５に移行する。

そして、ステップＳ５では、算出された伸縮速度の絶対値｜ＶＬ｜（換言すれば、検出コード３が検出器本体４に巻回される速さ）と規定値とを比較する。ここで、規定値は、通常の操作で作動する多段伸縮ブーム８の最大伸縮速度の絶対値を、「所定以上の速さ」として設定している。したがって、検出コード３が巻回された速さ｜ＶＬ｜が規定値を超えていれば「断線」とみなすことができる。つまり、ステップＳ５において、｜ＶＬ｜＜既定値であれば（Ｙｅｓ）、「断線」していないものと判定してステップＳ３に処理を戻し、そうでなければ（Ｎｏ）、「断線」と判定してステップＳ６に移行する。なお、このステップＳ５では、算出された伸縮速度の絶対値｜ＶＬ｜と規定値とを比較するので、この例では、検出コード３が巻回された速さが、多段伸縮ブーム８が規定値よりも速く伸びた場合および速く縮んだ場合のいずれであっても「断線」と判断する例である。

そして、ステップＳ６では、ＥＥＰＲＯＭに「断線」を記憶し、続くステップＳ７では「断線」に係る警報信号を出力してオペレータに報知する。この報知方法としては、例えばブザーによる警報音や、ランプの点滅、あるいはディスプレイへの表示等を適宜用いることができる。ここで、この断線判定処理でのステップＳ３〜Ｓ５が、上記課題を解決するための手段に記載の「断線判定手段」に対応している。

次に、この第一実施形態のブーム長検出装置１の作用・効果について説明する。
上述のように、このブーム長検出装置１は、検出コード３が繰り出されている長さに基づいて多段伸縮ブーム８の伸縮した長さを求めるコントローラ５を備えており、このコントローラ５は、検出コード３が検出器本体２に巻回される速さに基づいて、検出コード３の断線の有無を判定し、検出コード３が所定を超える速さで巻回されたときに、検出コード３が断線したと判定することができるので、検出コード３の断線の有無を知ることができる。

また、このブーム長検出装置１によれば、断線判定処理では、算出された伸縮速度の絶対値｜ＶＬ｜と規定値とを比較するので、検出コード３が巻回された速さが、多段伸縮ブーム８が規定値よりも速く伸びた場合および速く縮んだ場合のいずれであっても「断線」と判断することができる。つまり、検出コード３が断線した場合、コードリール２ａには拘束力が働かなくなる。そのため、コードリール２ａが慣性によって暴走し、これにより、ポテンショメータ４も過回転することが想定される。この際、ポテンショメータ４の出力信号（電圧）は、図５に示すように、サイクリック（循環的）に変わるが、本実施形態のように、算出された伸縮速度の絶対値｜ＶＬ｜と規定値とを比較することで、断線時にこのようなポテンショメータの出力信号（電圧）がサイクリックに変動する場合が生じても、「断線」の判断をより確実に行うことができるという効果がある。

ここで、多段伸縮ブーム８が速く伸びた場合とは、例えば図５において、符号ＸＡにおいて断線し、ポテンショメータ４の出力信号（電圧）が循環し、符号ＸＢで停止したとき、その出力変化の過程で、ポテンショメータ４の出力信号（電圧）が、最小から最大に変化する部分が存在するため、この例の場合は、多段伸縮ブーム８が規定値よりも速く伸びたと判断し得ることが想定できるからである。

特に、このブーム長検出装置１によれば、上述した断線判定処理のプログラムをコントローラ５に追加するだけでよい。そのため、例えば断線を判断するために特段のセンサを付加する必要がない。したがって、安価に実施可能であり、また、従来のブーム長検出装置に対してもプログラムを書き換えれば採用することができるから、利便性にも優れている。

また、このブーム長検出装置１は、「断線」の記録がＥＥＰＲＯＭに記憶されるので、電源を入れ直した場合であっても、一度「断線」記録がなされた後は、直ちに「断線」に係る警報信号を出力してオペレータに報知することができる。したがって、例えばオペレータが「断線」に係る警報信号に万一気付かずに他のオペレータと入れ替わったような場合でも、「断線」状態のまま運転されることが防止される。なお、ＥＥＰＲＯＭに記憶される「断線」の記録は、検出コード３の修理や交換等を行った後に、リセットボタン等によって初期設定がなされて「断線」の記録を消去する。

以上説明したように、このブーム長検出装置１によれば、検出コードの断線の有無を知ることができる。なお、本発明に係るブーム長検出装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、回転角度検出器としてポテンショメータ４が付設されている例で説明したが、これに限らず、例えば回転角度検出器としてロータリーエンコーダを用いてもよい。

本発明に係るブーム長検出装置を備える多段伸縮ブームの説明図である。本発明に係るブーム長検出装置を構成する検出器本体の説明図であり同図（ａ）は図１での拡大図、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＡ−Ａ断面図である。ポテンショメータの出力信号の説明図である。断線判定処理のフローチャートである。検出コードが断線したときの、ポテンショメータの出力信号の説明図である。

符号の説明

１ブーム長検出装置
２検出器本体
３検出コード
４ポテンショメータ
５コントローラ
８多段伸縮ブーム
９基端ブーム
１０、１１中間ブーム
１２先端ブーム

Claims

多段伸縮ブームを有するクレーン等の作業機に用いられ、検出器本体と、該検出器本体に繰り出しおよび巻き取り可能に収容される検出コードと、該検出コードの繰り出しまたは巻き取りに応じた回転角度を検出する回転角度検出器と、該回転角度検出器から出力された信号から算出する前記検出コードが繰り出されている長さに基づいて、前記多段伸縮ブームの伸縮した長さおよび伸縮速度を求めるコントローラとを備えるブーム長検出装置であって、
前記回転角度検出器は、過回転したときに、自身から出力される信号がサイクリックに変動するものであり、
前記コントローラは、前記回転角度検出器から出力された信号から算出する前記検出コードが前記検出器本体に巻回される速さに基づいて、前記検出コードの断線の有無を判定する断線判定手段を有し、該断線判定手段は、算出した多段伸縮ブームの伸縮速度の絶対値と、通常作動における多段伸縮ブームの最大伸縮速度の絶対値である規定値とを比較し、前記算出された伸縮速度の絶対値が前記規定値を超える速さで巻回されたときに、前記検出コードが断線したと判定することを特徴とするブーム長検出装置。