JP6218399B2

JP6218399B2 - 建設機械

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Publication number: JP6218399B2
Application number: JP2013045028A
Authority: JP
Inventors: 研巽
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: JP2014172683A

Description

本発明は、土木工事や建築工事に用いられる建設機械に関する。

建設機械、例えば、移動式クレーンのブームに監視カメラを設け、ブーム先端の下方を撮影すると共に、撮影された画像に基づいてブームの移動を制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−２０７５７１号公報

上記従来技術において、監視カメラなどの被電力供給部に電力を供給するには、監視カメラに着脱可能な使い捨ての一次電池、あるいは、充電可能な充電池を装着することが考えられる。
一次電池、あるいは、充電池を用いる場合は、それら電池の残量が低下した時点で、建設機械の稼動を停止した上で、電池の交換作業が必要となり、建設機械の稼動効率が低下する。
一方、ブームの先端には、荷物の移動の際、荷役用ロープの巻取り、繰り出しに追従して回転する滑車が設けられている。
この滑車は、建設作業の際に回転されるものの荷役用ロープの向きを変える機能のみしか有しておらず、その他の機能を有していない。
本発明は前記滑車に着目して案出されたものであり、本発明の目的は、稼動効率を確保する上で有利な建設機械を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、機体側で回転可能に支持された滑車と、前記滑車に架け渡されたロープとを備え、建設作業を行なう際に、ウインチにより前記ロープの巻取り、繰り出しを行ない前記滑車が回転される建設機械であって、前記滑車の回転力により電力を発電する発電部を前記機体に設け、前記発電部により発電された電力によって充電される充電池部を前記機体に設け、前記充電池部に充電された電力を前記機体に設けられた被電力供給部に供給する給電部を設け、前記発電部は、前記機体で支持されたロータと、前記機体で支持され前記ロータの周囲に配置されたステータと、前記滑車と前記ロータとを連結し前記滑車の回転速度を増速して前記ロータに伝達する動力伝達機構とを含んで構成され、前記動力伝達機構は、前記滑車の支軸を構成し前記滑車と一体に回転する滑車軸に取着された駆動プーリと、前記ロータの回転軸に取着された小径歯車と、前記小径歯車に噛合する大径歯車と、前記大径歯車と同軸上で前記大径歯車と一体に回転する従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとにわたって架け渡されたＶベルトとを含んで構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、従来、建設作業の際に回転され、ロープの向きを変える機能のみしか奏していない滑車を利用し発電部で電力を発電し、発電された電力によって充電池部を充電するようにしたので、建設機械に設けられた被電力供給部に電力を供給するにあたって、建設機械の稼動を停止して電池を交換する作業が不要となるため、建設機械の稼動効率を確保する上で有利となる。

実施の形態に係るクローラクレーン１０の構成を示す図である。（Ａ）、（Ｂ）は発電部３６の構成を示す構成図である。実施の形態に係るクローラクレーン１０の制御系の構成を示すブロック図である。

以下、本実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態では、建設機械がクローラクレーン１０である場合について説明する。
クローラクレーン１０は、移動式クレーンであり、下部走行体１２と、上部旋回体１４と、ブーム１６とを含んで構成されている。

下部走行体１２は、クローラ１２０２の回転により地面を走行する。
上部旋回体１４は、下部走行体１２の上部に旋回軸を中心に水平旋回可能に設けられている。
すなわち、上部旋回体１４の下部には、旋回軸を中心とする円形状のギアが設けられており、下部走行体１２に設けられたピニオンギアが上記の円形状のギアに噛み合うことで上部旋回体１４が旋回軸を中心に回動する。
上部旋回体１４には操作室１４０２が設けられ、操作室１４０２には、下部走行体１２の走行、上部旋回体１４の旋回、荷役用ロープ（荷役用ワイヤロープ）１８の巻取り、繰り出し、ブーム１６の起伏などを操作するための操作装置（不図示）が設置されている。
また、上部旋回体１４には、荷役用ロープ１８の巻取り、繰り出しを行なう荷役用ウインチ２０と、ブーム起伏用ロープ（ブーム起伏用ワイヤロープ）２２の巻取り、繰り出しを行なう起伏用ウインチ２４とが設けられている。

ブーム１６は、その基端が水平方向に延在する支軸を介して上部旋回体１４に起伏可能（揺動可能）に支持されている。
ブーム１６の先端の後部には、起伏用ウインチ２４から繰り出されたブーム起伏用ロープ２２の先部が取着されている。
したがって、起伏用ウインチ２４によってブーム起伏用ロープ２２の巻取り、繰り出しがなされることによりブーム１６が起伏される。

ブーム１６の先端には、ブーム側滑車２６が回転可能に支持されている。
ブーム側滑車２６には、荷役用ウインチ２０から繰り出された荷役用ロープ１８が掛け渡されている。
荷役用ロープ１８の先部は、フックブロック２８に設けられたフックブロック側滑車３０に掛け回されたのちブーム１６の先端の箇所に取着されている。
したがって、荷役用ウインチ２０によって荷役用ロープ１８の巻取り、繰り出しがなされることによりフックブロック２８の上下方向への移動がなされる。
図中、符号３２はフックブロック２８に設けられたフックであり、符号３４は、フックに吊り下げられた建設資材を示す。

図３に示すように、本実施の形態では、上記のクローラクレーン１０に、発電部３６と、充電池部３８と、給電部４０と、被電力供給部４２とが設けられている。

発電部３６は、荷役用ウインチ２０による荷役用ロープ１８の巻取り、繰り出しにより回転されるブーム側滑車２６の回転力により電力を発電するものである。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、発電部３６は、滑車支軸４４と、ロータ４６と、ロータ４６の回転軸４８と、ステータ５０と、動力伝達機構５２とを含んで構成されている。
滑車支軸４４は、ブーム側滑車２６と一体に回転する。
ロータ４６は、ブーム側滑車２６の近傍のブーム１６の箇所に取着された筐体５４内に回転可能に配置されている。
ステータ５０は、筐体５４内でロータ４６の周囲に配置されている。
動力伝達機構５２は、滑車支軸４４と回転軸４８とを連結し滑車支軸４４の回転速度を増速して回転軸４８に伝達するものである。
より詳細には、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、滑車支軸４４は、軸受５６を介してブーム１６の先端に回転可能に支持されている。
この滑車支軸４４の端部に、滑車支軸４４と一体に回転するように駆動プーリ５８が設けられている。
筐体５４内には、従動プーリ６０と大径歯車６２とが同軸上で回転可能に支持され、駆動プーリ５８と従動プーリ６０とにわたりＶベルト６４が架け渡されている。
また、筐体５４内には、大径歯車６２に噛合する小径歯車６６が設けられ、この小径歯車６６の軸部、すなわち回転軸４８にロータ４６が取着されている。
したがって、荷役用ロープ１８の巻取り、繰り出し時、ブーム側滑車２６が回転することにより、このブーム側滑車２６の回転は駆動プーリ５８、Ｖベルト６４、従動プーリ６０、大径歯車６２、小径歯車６６を介して増速されロータ４６に伝達される。
そして、ロータ４６の回転により発電された電力は、充電池部３８に供給される。

図３に示すように、充電池部３８は、発電部３６により発電された電力によって充電されるものである。
充電池部３８は、二次電池と、発電部３６から供給される電力（充電電流および充電電圧）の制御を行なう充電回路とを含んで構成されている。
二次電池として、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素充電池など従来公知の様々な二次電池が使用可能である。

給電部４０は、充電池部３８に充電された電力を被電力供給部４２に供給するものである。
被電力供給部４２は、本実施の形態では、ブーム１６の先端に設けられた監視カメラ４２Ａと測位部４２Ｂとである。なお、図１において監視カメラ４２Ａ、測位部４２Ｂの図示は省略している。
監視カメラ４２Ａは、ブーム１６の下方を撮像して画像情報を生成し、画像情報を無線回線Ｎを介して情報処理部６８に送出するものである。
測位部４２Ｂは、複数の測位衛星から送信される測位電波を受信することにより、ブーム１６先端の位置を示す位置情報を検出し、位置情報を無線回線Ｎを介して情報処理部６８に送出するものである。
無線回線Ｎとしては、無線ＬＡＮ、携帯電話回線、ＰＨＳ回線、特定小電力無線を用いた回線などの従来公知の様々な無線回線Ｎが使用可能である。
なお、本実施の形態では、監視カメラ４２Ａおよび測位部４２Ｂが通信機能を備えるものとして説明したが、監視カメラ４２Ａおよび測位部４２Ｂが通信機能を備えない場合には、監視カメラ４２Ａおよび測位部４２Ｂから受け取った画像情報および位置情報を無線回線Ｎを介して通信を行なう通信部を別途設ければよい。この場合、監視カメラ４２Ａおよび測位部４２Ｂに加えて通信部も被電力供給部４２となる。

情報処理部６８は、操作室１４０２（図１）の内部、あるいは、作業現場に設けられた事務所などに設置されている。
情報処理部６８は、通信部６８Ａと、制御部６８Ｂと、表示部６８Ｃと、警報部６８Ｄとを含んで構成されている。
通信部６８Ａは、無線回線Ｎを介して監視カメラ４２Ａから画像情報を受け付けると共に、無線回線Ｎを介して測位部４２Ｂから位置情報を受け付ける。
制御部６８Ｂは、受け付けた画像情報を表示部６８Ｃに表示させる。
また、制御部６８Ｂは、受け付けた位置情報に基づいてブーム１６先端の位置が予め定められた施工禁止領域に位置したか否かを判定し、その判定結果に基づいて警報部６８Ｄにより警報動作を実行させる。
警報部６８Ｄは、警告灯やブザーなどによって構成される。

次に、クローラクレーン１０の動作について説明する。
作業現場で、上部旋回体の旋回と共に、荷役用ウインチ２０によって荷役用ロープ１８の巻取り、繰り出しが行なわれ、これにより建設資材の吊り上げ、吊り下げがなされ、建設資材の搬入、搬出が行われる。
このような建設作業時、荷役用ウインチ２０によって荷役用ロープ１８の巻取り、繰り出しに伴ってブーム側滑車２６が回転され、ブーム側滑車２６の回転力は動力伝達機構５２を介してロータ４６に伝達され、これにより発電部３６が発電し、充電池部３８が充電される。
給電部４０は、充電池部３８の電力を監視カメラ４２Ａおよび測位部４２Ｂに給電する。
これにより、監視カメラ４２Ａは、ブーム１６先端の下方を撮像して画像情報を生成し、無線回線Ｎを介して情報処理部６８に供給する。
また、測位部４２Ｂは、ブーム１６先端の位置を検出して位置情報を生成し、無線回線Ｎを介して情報処理部６８に供給する。
情報処理部６８は、受け取った画像情報を表示部６８Ｃに表示させると共に、受け取った位置情報に基づいて判定処理を行ない判定結果に基づいて警報部６８Ｄにより警報動作を行なわせる。

本実施の形態によれば、従来、荷役用ロープ１８の向きを変える機能のみしか奏しておらず建設作業時に回転するブーム側滑車２６を利用し発電部３６で電力を発電し、発電された電力によって充電池部３８を充電するようにした。
したがって、クローラクレーン１０に設けられた被電力供給部４２に電力を供給するにあたって、クローラクレーン１０の稼動を停止して電池を交換する作業が不要となるため、クローラクレーン１０の稼動効率を確保する上で有利となる。

また、本実施の形態によれば、ブーム１６の先端に被電力供給部４２としての監視カメラ４２Ａ、測位部４２Ｂが設けられ、発電部３６が滑車の側方のブーム１６の箇所に設けられ、充電池部３８および給電部４０が発電部３６に隣接して設けられているので、給電部４０から監視カメラ４２Ａおよび測位部４２Ｂに電力を供給する配線を最短とすることができ、配線作業の簡素化、配線に要する部品コストの低減を図る上で有利となる。
また、本実施の形態によれば、滑車支軸４４の回転速度を増速してロータ４６の回転軸４８に伝達する動力伝達機構５２を設けたので、発電部３６による発電効率を高める上で有利となり、充電池部３８の充電量を確保する上で有利となる。

なお、実施の形態では、被電力供給部４２が監視カメラ４２Ａ、測位部４２Ｂである場合について説明したが、被電力供給部４２はこれらに限定されるものではない。
例えば、被電力供給部４２が、クローラクレーン１０の作業現場を照明する照明灯、あるいは、クローラクレーン１０の位置を報知する警告灯、あるいは、電波中継アンテナなどであってもよい。
また、実施の形態では、建設機械が移動式クレーンであった場合について説明したが、クライミングクレーンなど滑車を備える様々な種類のクレーン全てに本発明は適用される。
また、本発明は、クレーンに限定されず、建設作業時に回転される滑車を備える様々な種類の建設機械一般に適用される。
また、建設機械によっては、建設作業時に回転される滑車が複数設けられる場合もあり、この場合には滑車毎に発電部を設けると、充電池部３８の充電量を確保する上で有利となる。

１０……クローラクレーン（建設機械）、１６……ブーム、１８……荷役用ロープ、２０……荷役用ウインチ、２６……ブーム側滑車、３６……発電部、３８……充電池部、４０……給電部、４２……被電力供給部、４６……ロータ、５０……ステータ、５２……動力伝達機構。

Claims

機体側で回転可能に支持された滑車と、
前記滑車に架け渡されたロープとを備え、
建設作業を行なう際に、ウインチにより前記ロープの巻取り、繰り出しを行ない前記滑車が回転される建設機械であって、
前記滑車の回転力により電力を発電する発電部を前記機体に設け、
前記発電部により発電された電力によって充電される充電池部を前記機体に設け、
前記充電池部に充電された電力を前記機体に設けられた被電力供給部に供給する給電部を設け、
前記発電部は、前記機体で支持されたロータと、前記機体で支持され前記ロータの周囲に配置されたステータと、前記滑車と前記ロータとを連結し前記滑車の回転速度を増速して前記ロータに伝達する動力伝達機構とを含んで構成され、
前記動力伝達機構は、前記滑車の支軸を構成し前記滑車と一体に回転する滑車軸に取着された駆動プーリと、前記ロータの回転軸に取着された小径歯車と、前記小径歯車に噛合する大径歯車と、前記大径歯車と同軸上で前記大径歯車と一体に回転する従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとにわたって架け渡されたＶベルトとを含んで構成されている、
ことを特徴とする建設機械。
前記建設機械は、揺動可能なラチスブームを備えるクレーンであり、
前記滑車は、前記ラチスブームの先端に設けられ、
前記発電部を構成する前記ロータ、前記ステータ、前記小径歯車は、前記駆動プーリの下方の前記ラチスブームの内部の箇所に設けられ、
前記充電池部および前記給電部は、前記発電部に隣接して前記ラチスブームに設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の建設機械における発電装置。
前記被電力供給部は、前記建設機械の周囲を監視する監視カメラ、あるいは、前記建設機械の位置情報を検出する測位部、あるいは、前記建設機械の作業現場を照明する照明灯、あるいは、前記建設機械の位置を報知する警告灯、あるいは、電波中継アンテナの少なくとも１つであり、
前記被電力供給部は、前記ブームの先端に設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械。