JP5832381B2 - Work machine - Google Patents
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本発明は、複数のシーブに掛け回されたワイヤーロープを有する作業機械に関する。 The present invention relates to a work machine having a wire rope wound around a plurality of sheaves.
クレーン等の作業機械では、アタッチメント(ブームなど)を起伏する機構を有している。その機構では、ワイヤロープをシーブに複数回掛け(以下起伏ロープ)、その起伏ロープをウインチ(以下起伏ウインチ)で送り出しまたは巻き取りすることで起伏動作を行っている。この起伏ロープはアタッチメントを保持しているため、クレーンオペレータにとって起伏ロープの点検は重要項目となっている。 A work machine such as a crane has a mechanism for raising and lowering an attachment (such as a boom). In this mechanism, a wire rope is hung on a sheave multiple times (hereinafter referred to as a undulating rope), and the undulating operation is performed by feeding or winding the undulating rope with a winch (hereinafter referred to as a undulating winch). Since this hoisting rope holds the attachment, the hoisting rope inspection is an important item for the crane operator.
ワイヤロープの異常を検出する装置としてワイヤロープテスタが知られている。また、特許文献1に記載のような装置が知られている。
A wire rope tester is known as a device for detecting an abnormality in a wire rope. Also, an apparatus as described in
しかし、ワイヤロープテスタの場合、クレーンに組み込むには高価であるし、単体で使用するには、機械アタッチメントを分解するなど、起伏ロープをウインチから巻きだす必要があるので非常に手間がかかる。 However, in the case of a wire rope tester, it is expensive to incorporate into a crane, and to use alone, it is necessary to unwind the undulation rope from the winch, such as disassembling the mechanical attachment, which is very laborious.
また、特許文献1に記載の装置は、巻上げウィンチから繰り出されたワイヤロープが通過するシーブのシーブ径及びシーブ個数と、ワイヤロープのロープ径とに基づいて、ワイヤロープのメンテナンス時期に関する情報を導出するものである。そして、メンテナンス時期においては、ワイヤロープ全体を交換するようにしている。
Further, the device described in
請求項1の発明による作業機械は、複数のシーブに掛け回されたワイヤロープの複数の領域における疲労度合いを、複数の領域毎のシーブ通過回数として演算する演算手段と、演算手段の演算結果に基づいて、ワイヤロープの疲労度合いを複数の領域毎に視覚化して表示する表示装置とを備え、表示装置の表示画面には、複数のシーブを模したシーブ図形表示と、複数のシーブに掛け回された状態のワイヤロープを模したワイヤロープ図形表示とが表示され、複数の領域の内、所定値以上の疲労度を有する領域は、それ以外の領域とは異なる表示形態で、かつ、疲労度合いに応じた表示形態で、ワイヤロープ図形表示上に表示される、ことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の作業機械において、演算手段は、ワイヤロープの特定位置から複数のシーブが接する各々の位置までの距離をそれぞれ算出して、シーブ通過回数を演算することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2に記載の作業機械において、作業機械のフレームに起伏可能に取り付けられたアタッチメントと、アタッチメントの起伏角度を検出する角度検出器とを備え、ワイヤロープはアタッチメントを起伏するための起伏ロープであって、演算手段は、角度検出器によって検出された起伏角度に基づいて距離をそれぞれ演算することを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の作業機械において、ワイヤロープの張力を検出する張力検出器を備え、演算手段は、シーブ通過回数と張力検出器により検出された張力および/または領域におけるシーブ滞在時間とに基づいて、疲労度合いを複数の領域毎に演算することを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の作業機械において、疲労度合いの演算結果およびワイヤロープに関連づけられたIDデータを、作業機械の作業情報を管理する管理サーバーとの間で送受信するための通信手段を備えたことを特徴とする。
The work machine according to the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the work machine according to the first aspect, the calculation means calculates the distance from the specific position of the wire rope to each position where the plurality of sheaves contact, and calculates the number of times the sheave has passed. It is characterized by that.
According to a third aspect of the present invention, in the work machine according to the second aspect, the work machine includes an attachment attached to a frame of the work machine so as to be able to undulate, and an angle detector for detecting a undulation angle of the attachment, and the wire rope includes the attachment. The hoisting rope for hoisting is characterized in that the calculating means calculates the distance based on the hoisting angle detected by the angle detector.
According to a fourth aspect of the present invention, in the work machine according to any one of the first to third aspects, a tension detector that detects the tension of the wire rope is provided, and the calculation means is detected by the number of sheave passages and the tension detector. The degree of fatigue is calculated for each of a plurality of regions based on the applied tension and / or the sheave residence time in the region.
The invention according to
本発明によれば、ロープの疲労度合いをロープの領域毎に推定し視覚化して表示するようにしたので、オペレータは、ワイヤーロープ上のどの領域が疲労度合いの高い部位かを容易に認識することができる。 According to the present invention, the degree of fatigue of the rope is estimated and visualized for each area of the rope, so that the operator can easily recognize which area on the wire rope is a part with a high degree of fatigue. Can do.
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は、本発明による作業機械の一例としてのクレーンを右側から見たときの外観側面図であり、作業姿勢を示している。このクレーン1は、履帯式走行体(走行体)10と、旋回輪2を介して走行体上に旋回可能に搭載された旋回体3と、旋回体3のフレーム(旋回フレーム)30に前後方向に起伏可能に軸支されたブーム4とを有する。31はクレーン1の運転室である。旋回フレーム30には主巻ロープ5aが巻回された主巻ドラム5、補巻ロープが巻回された補巻ドラム6、および起伏ロープ7aが巻回された起伏ドラム7が配設され、旋回フレーム30の後端部にはカウンタウエイト8が支持されている。ブーム4の後方にはAフレーム20(ガントリとも呼ぶ)が立設されている。Aフレーム20は起伏シリンダ21の伸縮により後方に倒回可能である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external side view of a crane as an example of a working machine according to the present invention when viewed from the right side, and shows a working posture. The
主巻ロープ5aはブーム先端部を経由してフック9に接続され、主巻ドラム5の駆動によりフック9が昇降する。ブーム先端部にはペンダントロープ11の一端が接続され、ペンダントロープ11の他端はブライドル12に接続されている。Aフレーム20の頂部にはベール13が取り付けられ、起伏ロープ7aはAフレーム頂部のシーブ22を経由してブライドル12に設けられた複数のシーブ(不図示)とベール13に設けられた複数のシーブ(不図示)との間に複数回掛け回されている。この状態で起伏ドラム7を駆動するとベール13とブライドル12の間隔が変化し、ペンダントロープ11を介してブーム4が起伏する。
The
図2は、起伏ロープ管理システムの構成を示す図である。本実施の形態では、演算装置100として、クレーン1に設けられた過負荷防止装置の演算装置が用いられている。過負荷防止装置には、アタッチメント(ブーム4)で吊り上げている負荷、作業半径を算出するためのブーム長さ設定値(BL)、ブーム角度検出器110で検出されたブーム角度データが取得されている。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the hoisting rope management system. In the present embodiment, as the
また、演算装置100には、張力検出器120から起伏ロープ7aの張力データが入力される。張力検出器120としては、ロープ端点に設けられたロードセルが用いられる。後述するように、演算装置100は起伏ロープ7aの疲労度合いを起伏ロープ7aの各領域毎に算出し、その演算結果に基づいて各領域の疲労度合いを、運転室31内に設けられた表示装置130に視覚化して表示する。
Further, the tension data of the
上述したように、ブーム4が起伏させるためにベール13とブライドル12の間隔を変化させると、その際に、起伏ロープ7aの所定の領域がベール13やブライドル12に設けられたシーブを通過する。この通過の際、起伏ロープ7aはシーブ表面に沿って折り曲げられるため、この折り曲げが繰り返されることによりシーブ通過頻度の高いロープ領域の疲労度合いが大きくなる。本実施の形態では、起伏ロープ7aを複数の領域に分割しその複数の領域毎に疲労度合いを算出することで、よりきめ細かな起伏ロープ管理が行えるようにした。
As described above, when the distance between the
[シーブ通過回数の計算方法]
図3は、ブーム4、ペンダントロープ11、起伏ロープ7a、ブライドル12およびベール13の幾何学的な関係を示す図である。図3において、位置A(AX、AY)はブーム4におけるペンダントロープ11の取り付け位置、位置C(CX、CY)はブライドル12の位置、位置B(BX、BY)はベール13の位置である。なお、ここでは、ブーム4の始点を原点(0、0)とした。
[Calculation method of number of sheave passages]
FIG. 3 is a diagram illustrating a geometric relationship among the
BLはブーム長さ、PLはペンダント長さ、LはA−B間距離、Xはブライドル−ベール間距離、L0はロープ端点−シーブ間距離である。また、角度θは、ブーム角度検出器110によって検出されたブーム角度である。以下では、ブーム長さBLの長さは一定として説明する。
BL is the boom length, PL is the pendant length, L is the distance between A and B, X is the distance between the bridle and the bale, and L0 is the distance between the rope end point and the sheave. Further, the angle θ is a boom angle detected by the
位置A(AX、AY)は、ブーム長さBLとブーム角度θが決まれば計算により求まる。ベール位置Cおよびペンダント長さPLは一定であるので、位置Aが決まれば位置B(BX、BY)も決まる。すなわち、A−B間距離L、ブライドル−ベール間距離Xが決定され、ブライドル−ベール間距離Xは式(1)のように表される。ここで、Lは上述のようにブーム角度θおよびブーム長さBLから決定される量であり、L(θ、BL)のように表される。
X=L(θ、BL)−PL …(1)
The position A (AX, AY) can be obtained by calculation if the boom length BL and the boom angle θ are determined. Since the bail position C and the pendant length PL are constant, if the position A is determined, the position B (BX, BY) is also determined. That is, the AB distance L and the bridle-veil distance X are determined, and the bridle-veil distance X is expressed as shown in Equation (1). Here, L is an amount determined from the boom angle θ and the boom length BL as described above, and is expressed as L (θ, BL).
X = L (θ, BL) −PL (1)
図4は、ブライドル12に設けられたシーブS2,S4と、ベール13に設けられたシーブS1,S3,S5との間に掛け回された起伏ロープ7aとの関係を模式的に示したものである。なお、ここでは、説明が簡単になるようにブライドル12およびベール13に設けられたシーブの数をそれぞれ2個、3個としたが、シーブ数がこれらよりも多い場合にも以下に説明する考え方を同様に適用することができる。図4(a)はブーム角度がθ1の場合を示し、図4(b)はブーム角度がθ2(>θ1)の場合を示す。
FIG. 4 schematically shows the relationship between the sheaves S2 and S4 provided on the
ブーム角度θを小さくするために起伏ロープ7aが起伏ドラム7から繰り出されると、ブライドル12が図示左側に移動してブライドル−ベール間距離Xは大きくなる。逆に、ブーム角度θを大きくするために起伏ロープ7aが起伏ドラム7に巻き取られると、ブライドル12が図示右側に移動してブライドル−ベール間距離Xは小さくなる。
When the hoisting
図4(a)の起伏ロープ7a上に示した×印は、起伏ロープ7a上における各シーブS1〜S5の位置(ロープ端点からの位置)であり、各位置は次式(2)〜(6)のように表される。SDはシーブS1〜S5の直径である。また、説明を簡単にするために、図4におけるシーブS2,S4の位置はブライドル12の位置と一致していると仮定し、シーブS1,S3,S5の位置はベール13の位置と一致していると仮定した。
S1:L0 …(2)
S2:L0+X+SD・π/4 …(3)
S3:L0+2(X+SD・π/2)−SD・π/4 …(4)
S4:L0+3(X+SD・π/2)−SD・π/4 …(5)
S5:L0+4(X+SD・π/2)−SD・π/4 …(6)
The crosses indicated on the hoisting
S1: L0 (2)
S2: L0 + X + SD · π / 4 (3)
S3: L0 + 2 (X + SD · π / 2) −SD · π / 4 (4)
S4: L0 + 3 (X + SD · π / 2) −SD · π / 4 (5)
S5: L0 + 4 (X + SD · π / 2) −SD · π / 4 (6)
図4(a)におけるブーム角度はθ1なので、式(3)〜(6)のXはX=L(θ1、BL)−PLである。そして、このブーム角度をθ1からθ2(>θ1)に変化させた時のブライドル−ベール間距離X2は、X2=L(θ2、BL)−PLである。ブーム角度θの変化に対してL(θ1、BL)>L(θ2、BL)なのでX>X2となり、図4(b)のようにブライドル12がベール側にXmだけ近づく。θ2の場合のシーブ位置は黒丸で示した。起伏ロープ7aが起伏ドラム7に長さ4Xmだけ巻き取られることによって、ブライドル12(シーブS2,S4)が図示右側にXmだけ移動し、図4(a)に示した×印は図4(b)のように移動する。すなわち、各シーブは起伏ロープ7a上を×印から黒丸印の位置まで移動したことになる。
Since the boom angle in FIG. 4A is θ1, X in the equations (3) to (6) is X = L (θ1, BL) −PL. The bridle-veil distance X2 when the boom angle is changed from θ1 to θ2 (> θ1) is X2 = L (θ2, BL) −PL. Since L (θ1, BL)> L (θ2, BL) with respect to the change in the boom angle θ, X> X2, and the
図5は、起伏ロープ7a上をシーブS1〜S5が通過する様子を示したものである。図5では、起伏ロープ7aを直線状に表示し、その起伏ロープ7a上にシーブS1〜S5を配置した。図5では、ブーム角度がθ1およびθ2の場合のシーブ位置、起伏ロープ7aに設定された領域(以下では領域をセルと呼ぶことにする)を示した。セル番号表示の下側にはθ1の場合のシーブ通過カウント数およびθ2の場合のシーブ通過カウント数を示した。
FIG. 5 shows how the sheaves S1 to S5 pass over the hoisting
起伏ロープ7aに設定されたセルC1〜C15は、起伏ロープ7aの疲労度を領域毎に管理する際の各領域を表している。セルの長さは疲労度管理に適切な長さに設定すれば良く、シーブ径SDを基準として例えば2SDやSD/2等のように設定したり、ロープの撚り長さの2倍、1/2倍のように設定することができる。
Cells C <b> 1 to C <b> 15 set in the hoisting
シーブ通過カウント数は各セルの疲労度合いを示す指標である。上述したように、起伏ロープ7aがシーブを通過する際にはロープが折り曲げられことになり、その折り曲げが繰り返されることによりロープの疲労度合いが高くなる。そこで、ここではシーブが各セルに滞在した回数をカウントし、そのカウント数(ここではシーブ通過カウント数と呼ぶことにする)が大きいほど疲労度合いが大きいと判断するようにしている。
The sheave passage count is an index indicating the degree of fatigue of each cell. As described above, when the hoisting
図6は、シーブ通過カウント数演算の一例を示しフローチャートである。図6に示す一連の演算処理は図2の演算装置100において行われる。演算装置100に電源が投入されると演算処理が実行され、その後、演算処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。ステップS100では、ブーム角度検出器110で検出されたブーム角度θを読み込む。ステップS102では、読み込んだブーム角度θおよびブーム長さBLに基づいてA−B間距離L(θ、BL)を算出し、算出されたA−B間距離L(θ、BL)と記憶部100aに記憶されているペンダント長さPLとを式(1)に代入して、ブライドル−ベール間距離Xを求める。そして、式(2)〜(6)を用いて各シーブS1〜S5の位置(ロープ端点からの距離)を算出する。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of calculating the sheave passage count number. A series of arithmetic processing shown in FIG. 6 is performed in the
ステップS104では、各シーブS1〜S5の位置が各セルC1〜C15のどのセルに含まれるかを判定する。そして、その判定結果に基づいて各セルC1〜C15にシーブが含まれているか否かを示すフラグfn(m)を設定する。 In step S104, it is determined in which cell among the cells C1 to C15 the positions of the sheaves S1 to S5 are included. Based on the determination result, a flag fn (m) indicating whether or not each cell C1 to C15 includes a sheave is set.
記憶部100aには、各セルC1〜C15に関してフラグfn(m)、fn(m−1)、シーブ通過カウント数Gnの記憶領域が設けられている。ここで、nはセル番号を示し、mは電源投入時からの演算回数を示す。上述したようにフラグfn(m)は今回の演算結果に基づくフラグ設定であり、フラグfn(m−1)は前回の演算時におけるフラグ設定である。また、シーブ通過カウント数Gnはフラグfn(m)、fn(m−1)に基づいて設定される。なお、記憶部100aに記憶されたシーブ通過カウント数Gn、フラグfn(m),fn(m−1)の各データは、演算装置100の電源をオフにしても保持される。
The
図7は演算回数mがm=1,2,3,4の場合のフラグfn(m)、fn(m−1)、シーブ通過カウント数Gnの設定状態の一例を示したものである。なお、図7では、図5に示したセルC1〜C15の内のC1〜C6に関する各設定を示した。図7(a)はセルC1〜C6に含まれるシーブを丸印で示したものであり、起動時、Δt経過後、2Δt経過後、3Δt経過後のそれぞれについて示した。なお、Δtは図6に示す演算処理が繰り返し実行される際の時間間隔である。図7(b)は、m=1,2,3,4におけるフラグfn(m)、fn(m−1)、シーブ通過カウント数Gnを示したものである。 FIG. 7 shows an example of setting states of the flags fn (m) and fn (m−1) and the sheave passage count number Gn when the number of operations m is m = 1, 2, 3, and 4. In FIG. 7, each setting regarding C1 to C6 among the cells C1 to C15 shown in FIG. 5 is shown. FIG. 7A shows the sheaves included in the cells C1 to C6 with circles, which are shown at start-up, after lapse of Δt, after lapse of 2Δt, and after lapse of 3Δt. Δt is a time interval when the arithmetic processing shown in FIG. 6 is repeatedly executed. FIG. 7B shows the flags fn (m) and fn (m−1) and the sheave passage count number Gn when m = 1, 2, 3, and 4.
例えば、電源投入時のブーム角度が図5の角度θ2であった場合、セルC2,C3,C4,C6にシーブが含まれている。その場合、f2(m)=f3(m)=f4(m)=f6(m)=1と設定され、その他のセルに関するフラグfn(m)の設定は変更されない。なお、工場出荷時における初期状態では、フラグfn(m) 、fn(m−1)は0に設定されている。また、マニュアルでfn(m)=0 、fn(m−1)=0とリセットすることもできる。ここでは電源投入時には初期状態であったと仮定する。そのため、m=1においては、f1(m)=f5(m)=0と設定され、またf1(m−1)=f4(m−1)=f2(m−1)=f3(m−1)=f5(m−1) =f6(m−1)=0となっている。 For example, when the boom angle at the time of turning on the power is the angle θ2 in FIG. 5, the cells C2, C3, C4, and C6 contain sheaves. In this case, f2 (m) = f3 (m) = f4 (m) = f6 (m) = 1 is set, and the setting of the flag fn (m) regarding other cells is not changed. Note that the flags fn (m) and fn (m−1) are set to 0 in the initial state at the time of factory shipment. It can also be manually reset to fn (m) = 0 and fn (m−1) = 0. Here, it is assumed that it was in an initial state when the power was turned on. Therefore, when m = 1, f1 (m) = f5 (m) = 0 is set, and f1 (m-1) = f4 (m-1) = f2 (m-1) = f3 (m-1 ) = F5 (m−1) = f6 (m−1) = 0.
図6に戻って、ステップS106では、シーブ通過カウント数Gnを設定する。ここでは、フラグfn(m−1)とフラグfn(m)とを比較し、fn(m−1)=0およびフラグfn(m)=1の場合にはシーブ通過カウント数Gnを1だけ増加させる。すなわち、前回演算時にセル内にシーブが含まれていなくて、今回演算時にセル内にシーブが含まれるようになった場合にシーブ通過カウント数Gnを1だけ増加させる。その他の場合(fn(m−1)=fn(m)、fn(m−1)>フラグfn(m))には、シーブ通過カウント数Gnの設定を変更しない。 Returning to FIG. 6, in step S106, the sheave passage count number Gn is set. Here, the flag fn (m−1) and the flag fn (m) are compared. When fn (m−1) = 0 and the flag fn (m) = 1, the sheave passage count number Gn is increased by 1. Let That is, if the sieve is not included in the cell at the previous calculation and the sieve is included in the cell at the current calculation, the sieve passage count number Gn is increased by one. In other cases (fn (m−1) = fn (m), fn (m−1)> flag fn (m)), the setting of the sheave passage count number Gn is not changed.
図7に示す例では、m=2においてセルC4に含まれていたシーブがm=3においてセルC5に移動しているため、セルC5のフラグfn(m)がm=3において0から1へと変化する。その結果、m=3におけるセルC5のフラグ設定はfn(m−1)=0、フラグfn(m)=1となり、シーブ通過カウント数Gnが0から1へと変更される。また、m=4においては、m=3においてセルC3に含まれていたシーブがセルC4に移動してセルC4のfn(m)は1となり、セルC4のシーブ通過カウント数Gnが1から2へと1だけ増加される。 In the example shown in FIG. 7, since the sheave included in the cell C4 at m = 2 has moved to the cell C5 at m = 3, the flag fn (m) of the cell C5 changes from 0 to 1 at m = 3. And change. As a result, the flag setting of the cell C5 at m = 3 is fn (m−1) = 0 and the flag fn (m) = 1, and the sheave passage count number Gn is changed from 0 to 1. When m = 4, the sheave included in the cell C3 at m = 3 moves to the cell C4, the fn (m) of the cell C4 becomes 1, and the sheave passage count number Gn of the cell C4 becomes 1 to 2. Increased by one.
図6に戻って、ステップS108では、今回の演算結果に基づくフラグfn(m)の設定内容を、フラグfn(m−1)の記憶領域にコピーする。例えば、図7のm=2のfn(m−1)には、m=1におけるfn(m)の設定内容がコピーされている。 Returning to FIG. 6, in step S108, the setting content of the flag fn (m) based on the current calculation result is copied to the storage area of the flag fn (m−1). For example, the setting content of fn (m) at m = 1 is copied to fn (m−1) at m = 2 in FIG.
図5のブーム角度θ2からブーム角度θ1に移行する間に図6に示す処理が複数回繰り返され、ブーム角度θ1となった時の各セルC1〜C15のシーブ通過カウント数Gnは、図5のθ1の欄に示すような値となる。Gnは数値が大きいほど疲労度合いが大きいので、図5のブーム角度θ1の場合には、セルC6が最も疲労度合いが大きいことが分かる。 The process shown in FIG. 6 is repeated a plurality of times during the transition from the boom angle θ2 of FIG. 5 to the boom angle θ1, and the sheave passage count number Gn of each of the cells C1 to C15 when the boom angle θ1 is reached is shown in FIG. The value is as shown in the column of θ1. The larger the numerical value of Gn, the greater the degree of fatigue. Therefore, it can be seen that the cell C6 has the highest degree of fatigue in the case of the boom angle θ1 in FIG.
図7に示した例では、各セルに含まれるシーブの数が1つであったが、セル長さの設定によっては複数含まれる場合もある。そのため、例えば、シーブが2つ同時に含まれている場合にはfn(m)=2のように設定し、fn(m−1)に対する増加数(=fn(m)−fn(m−1))だけシーブ通過カウント数Gnを増加させれば良い。 In the example shown in FIG. 7, the number of sheaves included in each cell is one, but a plurality of sheaves may be included depending on the setting of the cell length. Therefore, for example, when two sheaves are included at the same time, fn (m) = 2 is set, and the number of increases relative to fn (m−1) (= fn (m) −fn (m−1)) ) Only to increase the sheave passage count number Gn.
上述した例では、起伏ロープ7aの各セルC1〜C15の疲労度合いをシーブ通過カウント数Gnで表したが、さらにシーブ滞在時間や起伏ロープ7aの張力等を考慮して疲労度合いの指標を設定するようにしても良い。例えば、シーブ滞在時間tや起伏ロープ7aの張力T等の影響を重みW(t,T)として表し、複数回演算を行う間に得られる重みW(t,T)を積算したものを疲労度合いする。
In the above-described example, the fatigue level of each cell C1 to C15 of the hoisting
例えば、シーブ滞在時間tのみを考慮した重みW(t)を用いた場合について、図7(a)の場合を例に比較する。シーブ通過カウント数Gnを用いた場合については、図7(b)に示したものと同じである。そのため、m=4における各セルC1〜C6の疲労度合いは、シーブ通過カウント数Gnを用いて(0、1、1、2、1、1)のように表される。 For example, in the case of using the weight W (t) considering only the sheave stay time t, the case of FIG. The case where the sheave passage count number Gn is used is the same as that shown in FIG. Therefore, the degree of fatigue of each cell C1 to C6 at m = 4 is expressed as (0, 1, 1, 2, 1, 1) using the sheave passage count number Gn.
一方、重みW(t)を用いる場合、滞在時間の長さtによってW(t)の大きさが異なる。この場合、fn(m)=1が連続何回続くかをカウントすれば重みW(t)を決定することができる。例えば、セルC4の場合、シーブ通過カウント数Gnだけを考える場合には疲労度合いは2であるが、それぞれのカウントに対する重みがW(2Δt)、W(Δt)なので、疲労度合いはW(2Δt)+W(Δt)となる。そのため、m=4における各セルC1〜C6の疲労度合いは、(0、W(4Δt)、W(3Δt)、W(2Δt)+W(Δt)、W(2Δt)、W(4Δt))のように表される。 On the other hand, when the weight W (t) is used, the size of W (t) varies depending on the length t of the staying time. In this case, the weight W (t) can be determined by counting how many times fn (m) = 1 continues. For example, in the case of the cell C4, when only the sheave passage count number Gn is considered, the fatigue degree is 2, but the weight for each count is W (2Δt) and W (Δt), so the fatigue degree is W (2Δt). + W (Δt). Therefore, the fatigue levels of the cells C1 to C6 at m = 4 are (0, W (4Δt), W (3Δt), W (2Δt) + W (Δt), W (2Δt), W (4Δt)). It is expressed in
また、W(t)が時間の長さに比例すると仮定した場合には、W(2Δt)=2W(Δt)となるので、各セルC1〜C6の疲労度合いは、(0、4W(Δt)、3W(Δt)、3W(Δt)、2W(Δt)、4W(Δt))のように表される。 Further, assuming that W (t) is proportional to the length of time, W (2Δt) = 2W (Δt), so the fatigue level of each of the cells C1 to C6 is (0, 4W (Δt)). 3W (Δt), 3W (Δt), 2W (Δt), 4W (Δt)).
図8は、上述した3種類のやり方で求めた疲労度合いを棒グラフで示したものである。シーブ通過カウント数Gnを用いた場合(図8(b))は、セルC4が最も疲労度合いが大きいが、W(t)が時間の長さに比例すると仮定した場合(図8(d))には、セルC2,C6の疲労度合いが最も大きくなる。図8(c)はW(t)が時間の長さに比例していない場合で、比例すると仮定した場合(図8(d))と大小関係が若干異なっている。 FIG. 8 is a bar graph showing the degree of fatigue obtained by the above-mentioned three methods. When the sheave passage count number Gn is used (FIG. 8B), the cell C4 has the highest degree of fatigue, but it is assumed that W (t) is proportional to the length of time (FIG. 8D). The fatigue level of the cells C2 and C6 is the largest. FIG. 8 (c) shows a case where W (t) is not proportional to the length of time, and is slightly different from the case where it is assumed that W (t) is proportional (FIG. 8 (d)).
このように、重みW(t)、W(t,T)をどのように設定するかによって算出される疲労度合いが異なってくるので、実測により合致するように重みW(t)、W(t,T)を設定すれば良い。さらに、実際には自重によって起伏ロープ7aやペンダントロープ11が若干撓むので、撓みを計算により算出される撓み量を考慮してシーブ位置を算出すれば、より正確なシーブ位置を求めることが可能となる。
As described above, since the degree of fatigue calculated differs depending on how the weights W (t) and W (t, T) are set, the weights W (t) and W (t , T) can be set. Furthermore, since the hoisting
なお、作業機械を現場に置いたまま、翌日に作業を再開するような場合、所定のブーム角度の状態が長時間継続されることになる。この場合、演算装置100の電源が停止された時刻を記憶しておき、その時刻と再度電源が投入されたときの時刻との比較から停止時間を算出し、その放置時間における疲労度合いを加えるようにしても良い。また、起伏ロープ7aに掛かっている張力の代わりに、モーメントリミッタから得られる吊りトン数を演算装置100に読み込み、所定の吊りトン数を閾値として、吊りトン数がその閾値を超えた場合には重みW(t,T)を考慮し、閾値以下の場合にはシーブ通過回数で疲労度合いを推定するようにしても良い。
When the work is resumed the next day with the work machine placed on the site, the state of the predetermined boom angle is continued for a long time. In this case, the time when the power source of the
[疲労度合いの表示]
上述したように、本実施の形態では起伏ロープ7aに設定された各セル毎に疲労度合いを算出している。そのため、疲労度合いの大きな場所が起伏ロープ7aのどの領域かを表示装置に視覚化して表示することが可能となり、オペレータが起伏ロープ7aの各領域の疲労状態を容易に知ることができる。その結果、従来のように起伏ロープ7a全体を交換するという対処だけでなく、起伏ロープ7aのロープ端点の位置をずらすことで、疲労度合いの大きなセル領域におけるシーブ通過の頻度を下げることができ、起伏ロープ7aの寿命を延ばすことも可能である。
[Display fatigue level]
As described above, in the present embodiment, the degree of fatigue is calculated for each cell set in the hoisting
図9は疲労度合いの表示例を示したものである。算出された疲労度合いは、図9のように視覚化されて表示装置130の表示画面130aに表示される。表示画面130a上には、ブライドル12に設けられた複数のシーブとベール13に設けられたシーブと、それらのシーブに架け回された起伏ロープ7aとが表示されている。オペレータが実際のクレーン1における起伏ロープ7a上の部位と各セルとの対比がしやすいように、実際のシーブおよび起伏ロープ7aの配置に似せて表示されている。そして、例えば図5のブーム角度θ1の場合のセルC6やセルC3〜C5、C7〜C9のように、疲労度合いの大きい要管理領域Rに関しては、表示画面130aに表示された起伏ロープ7aの対応する領域を視覚的にわかりやすく表示するようにした。
FIG. 9 shows a display example of the degree of fatigue. The calculated degree of fatigue is visualized as shown in FIG. 9 and displayed on the
図9に示す例では、疲労度2,3のセルに対応する領域を太く表示し、かつ数値も表示している。要管理領域Rの表示形態は図9に示す方法の他に種々あるが、例えば、ひと目で分かりやすいように色分けしても良い。例えば、図9の疲労度3の領域を赤色で表示し、疲労度2の領域を黄色で表示することで、オペレータは要管理領域Rが起伏ロープ7aのどの部位であるか容易に認識することができる。ロープ切断等を招くことなく、適切に対処することができる。図9の要管理領域Rは、ブーム4を起伏させた時に、実際の起伏ロープ7aの対応するセルと同じように起伏ロープ7a上を移動させる。図10は起伏ロープ7aを起伏ドラム7に巻き取った場合の要管理領域Rの移動の様子を示したものであり、図9の場合と比較すると矢印方向に移動している。
In the example shown in FIG. 9, the areas corresponding to the cells with
また、図11に示すようにロープ端点をずらす(オフセットする)ことで、要管理領域Rがシーブに掛からないようにしても良い。図9および11に示すように、ロープ端点をずらすことによって起伏ロープ7a上における各シーブの位置が変化する。それにより、オフセット以降の要管理領域Rのシーブ通過回数を減らしたりゼロとしたりすることができ、起伏ロープ7aの交換時期を延長することができる。
In addition, as shown in FIG. 11, the rope end point may be shifted (offset) so that the management area R is not covered with the sheave. As shown in FIGS. 9 and 11, the position of each sheave on the hoisting
さらに、起伏ロープ7aを他の作業機械に使用する場合には、記憶部100aに保持されているシーブ通過カウント数Gn、フラグfn(m)およびfn(m−1)の各データを起伏ロープ7aの履歴データとして、起伏ロープ7aのIDデータ(記憶部100aに記憶されている)と共に他の作業機械に転送するようにしても良い。そのようにすることによって、起伏ロープ7aの安全管理をより詳細に行うことができる。
Further, when the hoisting
データの転送方法としては、磁気記録媒体を介して他の作業機械の演算装置にデータを移しても良いし、作業機械の作業情報を管理する管理サーバーを介して他の作業機械に転送するようにしても良い。図12は、管理サーバーを介して疲労度合いの演算結果を他の作業機械に送信するシステムの概念図である。 As a data transfer method, data may be transferred to a processing device of another work machine via a magnetic recording medium, or transferred to another work machine via a management server that manages work information of the work machine. Anyway. FIG. 12 is a conceptual diagram of a system that transmits a calculation result of the degree of fatigue to another work machine via the management server.
ここでは、作業機械202で使用していた起伏ロープ7aを他の作業機械203に使用する場合について説明する。作業機械202に対して設けられた携帯端末装置202aは、無線通信により作業機械202との間および無線基地局200との間でデータの授受を行うことができる。作業機械203に対して設けられた携帯端末装置203aは、無線通信により作業機械202との間および無線基地局200との間でデータの授受を行うことができる。作業機械202,203には携帯端末装置202a,203aと近距離通信することができる通信装置が備えられている。また、携帯端末装置202a,203aにはGPS装置が内蔵され、GPS装置は上空に存在するGPS衛星204からの信号をGPSアンテナにより受信して測位する。
Here, the case where the hoisting
携帯端末装置202a,203a内のデータは無線通信により無線基地局200に送信され、無線基地局200を経由して管理サーバー201に送信される。作業機械202のオペレータは携帯端末装置202aを操作して、演算装置100によって演算された疲労度合いのデータを起伏ロープ7aのIDデータとともに作業機械202から携帯端末装置202a内に取り込ませる。さらに、それらのデータは、携帯端末装置202aから無線基地局200へ送信され、さらに管理サーバー201に記憶される。
Data in the
作業機械202で使用されていた起伏ロープ7aを装着した作業機械203のオペレータは、携帯端末装置203aを操作して、管理サーバー201に記憶されている起伏ロープ7aのデータ(疲労度合いデータおよびIDデータ)を無線基地局200を介して携帯端末装置203a内に取り込ませる。さらに、携帯端末装置203a内のデータを作業機械203の演算装置内の記憶部に記憶させる。作業機械203の演算装置は、記憶部に記憶された疲労度合いデータおよびIDデータに基づいて、作業機械203に装着された起伏ロープ7aの疲労度合いを演算する。
The operator of the
図12に示した例では、作業機械202,203に設けられた携帯端末装置202a,203aを介して無線基地局200との間でデータの送受信を行ったが、作業機械202,203から無線基地局200に直接送受信させるような構成としても良い。
In the example illustrated in FIG. 12, data is transmitted to and received from the
このように、作業機械202は、作業機械の作業情報を管理する管理サーバー201との間で、疲労度合いの演算結果および起伏ロープ7aに関連づけられたIDデータを送受信するための通信手段(携帯端末装置202aおよび作業機械202に設けられた通信装置)を備えている。そのため、起伏ロープ7aを異なる作業機械間で兼用して使用した場合でも、起伏ロープ7aの疲労度合いをより詳細に管理することができる。
In this way, the
上述したように、本実施の形態では、演算装置100は、複数のシーブに掛け回されたワイヤロープ(起伏ロープ7a)の複数の領域(セルC1〜C15)における疲労度合いを、複数の領域毎のシーブ通過回数Gnとして演算する。そして、表示装置130は、演算装置100の演算結果に基づいて、起伏ロープ7aの疲労度合いを複数の領域(セルC1〜C15)毎に視覚化して表示するようにした。
As described above, in the present embodiment,
そのため、オペレータは、ワイヤーロープ上のどの領域が疲労度合いの高い部位かを容易に認識することができ、疲労度合いに応じたより適切なワイヤーロープ管理を行うことができる。例えば、図9に示すように疲労度合いの集中する要管理領域が生じた場合には、ロープ端点をオフセットしてその要管理領域にシーブが入らないようにすることで、従来のように起伏ロープ7a全体を交換する必要がない。 Therefore, the operator can easily recognize which region on the wire rope is a portion having a high degree of fatigue, and can perform more appropriate wire rope management according to the degree of fatigue. For example, when a management area where the degree of fatigue is concentrated as shown in FIG. 9 occurs, the rope end point is offset to prevent the sheave from entering the management area, so that the undulating rope can be used as in the prior art. There is no need to replace the entire 7a.
演算装置100は、起伏ロープ7aの特定位置(例えば、上述したロープ端点)から複数のシーブS1〜S5が接する各々の位置までの距離をそれぞれ算出し、その算出値に基づいててシーブ通過回数を演算する。なお、上述した例では、式(2)〜(6)に示したようにブーム角度に基づいて前記距離を算出したが、起伏ドラム7の回転量に基づいてロープ端点からシーブ位置までの距離を算出するようにしても良い。
The
また、ブーム等のアタッチメントの起伏角度を角度検出器110で検出し、その検出された起伏角度に基づいてシーブ通過回数を演算するように構成することで、既存の作業機械に新たな構成を追加することなく、各領域後の疲労度合いを求めることができる。
In addition, a configuration that detects the undulation angle of an attachment such as a boom by the
さらに、表示装置130は、複数のシーブに掛け回された状態の起伏ロープ7a上に疲労度合いに応じた表示形態でセルC1〜C15を表示する。図9に示す例では、表示画面130a上に、ブライドル12に含まれる複数のシーブとベールに含まれる複数のシーブと、複数のシーブに掛け回された状態の起伏ロープ7aとが表示され、その起伏ロープ7a上に疲労度合いを示す色で複数のセル(要管理領域R)を表示するようにしている。もちろん、全てのセルを色表示しても良いが、表示数が多くて見難くなるため、図9のように注意すべき要管理領域Rを表示するのが好ましい。また、色分けする代わりに疲労度合いを示す数字を表示するようにしても良い。このような構成とすることで、オペレータは要管理領域Rが起伏ロープ7aのどの部位であるか容易に認識することができ、点検作業労力の軽減ができる。
Further, the
なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。例えば、上述した実施の形態ではアタッチメント(ブーム4)を起伏する起伏ロープ7aを例に説明したが、図1に示すフック9を吊り下げている主巻きロープ5a等にも適用できる。
The above description is merely an example, and when interpreting the invention, there is no limitation or restriction on the correspondence between the items described in the above embodiment and the items described in the claims. For example, in the above-described embodiment, the hoisting
1:クレーン、4:ブーム、7a:起伏ロープ、11:ペンダントロープ、12:ブライドル、13:ベール、22,S1〜S5:シーブ、100:演算装置、100a:記憶部、110:ブーム角度検出器、120:張力検出器、130:表示装置、130a:表示画面、C1〜C15:セル 1: crane, 4: boom, 7a: hoisting rope, 11: pendant rope, 12: bridle, 13: bale, 22, S1 to S5: sheave, 100: arithmetic unit, 100a: storage unit, 110: boom angle detector , 120: tension detector, 130: display device, 130a: display screen, C1 to C15: cells
Claims (5)
前記演算手段の演算結果に基づいて、前記ワイヤロープの疲労度合いを前記複数の領域毎に視覚化して表示する表示装置とを備え、
前記表示装置の表示画面には、前記複数のシーブを模したシーブ図形表示と、前記複数のシーブに掛け回された状態のワイヤロープを模したワイヤロープ図形表示とが表示され、
前記複数の領域の内、所定値以上の疲労度を有する領域は、それ以外の領域とは異なる表示形態で、かつ、前記疲労度合いに応じた表示形態で、前記ワイヤロープ図形表示上に表示される、ことを特徴とする作業機械。 Calculation means for calculating the degree of fatigue in a plurality of regions of the wire rope hung around a plurality of sheaves as the number of sheave passages for each of the plurality of regions;
A display device for visualizing and displaying the degree of fatigue of the wire rope for each of the plurality of regions based on the calculation result of the calculation means ;
On the display screen of the display device, a sheave graphic display imitating the plurality of sheaves and a wire rope graphic display imitating a wire rope hung around the plurality of sheaves are displayed.
Of the plurality of regions, a region having a fatigue level equal to or greater than a predetermined value is displayed on the wire rope graphic display in a display form different from the other regions and in a display form according to the degree of fatigue. that, working machine, characterized in that.
前記演算手段は、前記ワイヤロープの特定位置から前記複数のシーブが接する各々の位置までの距離をそれぞれ算出して、前記シーブ通過回数を演算することを特徴とする作業機械。 The work machine according to claim 1,
The work machine calculates the number of sheave passages by calculating the distance from each specific position of the wire rope to each position where the plurality of sheaves contact each other.
作業機械のフレームに起伏可能に取り付けられたアタッチメントと、
前記アタッチメントの起伏角度を検出する角度検出器とを備え、
前記ワイヤロープは前記アタッチメントを起伏するための起伏ロープであって、
前記演算手段は、前記角度検出器によって検出された起伏角度に基づいて前記距離をそれぞれ演算することを特徴とする作業機械。 The work machine according to claim 2,
An attachment attached to the frame of the work machine in a undulating manner;
An angle detector for detecting the undulation angle of the attachment;
The wire rope is a hoisting rope for hoisting the attachment,
The work machine is characterized in that the distance is calculated based on the undulation angle detected by the angle detector.
前記ワイヤロープの張力を検出する張力検出器を備え、
前記演算手段は、前記シーブ通過回数と前記張力検出器により検出された張力および/または前記領域におけるシーブ滞在時間とに基づいて、前記疲労度合いを前記複数の領域毎に演算することを特徴とする作業機械。 The work machine according to any one of claims 1 to 3,
A tension detector for detecting the tension of the wire rope;
The calculation means calculates the degree of fatigue for each of the plurality of regions based on the number of times of passing through the sheave and the tension detected by the tension detector and / or the sheave stay time in the region. Work machine.
前記疲労度合いの演算結果および前記ワイヤロープに関連づけられたIDデータを、作業機械の作業情報を管理する管理サーバーとの間で送受信するための通信手段を備えたことを特徴とする作業機械。 The work machine according to any one of claims 1 to 4 ,
A working machine comprising a communication unit for transmitting and receiving the calculation result of the fatigue degree and the ID data associated with the wire rope to a management server that manages work information of the work machine.
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