JP6280401B2 - ロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロープトロリ式クレーンにおいて荷役をする際に発生する吊荷の振れを測定するロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置に関するものである。

一般に、ロープトロリ式クレーンは、荷役をする際に発生する吊荷の振れに対し、振れ角度測定装置によってその振れ角度を求め、該振れ角度に基づいて振れ止め制御を行い、振れを抑えた状態で荷役作業を行っている。

従来の振れ角度測定装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１、２がある。

前記特許文献１に開示されている装置は、フックに光ファイバージャイロを取り付け、該光ファイバージャイロを振れ角度センサとして用いて振れ角度を求めている。

又、前記特許文献２に開示されている装置は、クレーンのジブ先端からロッドを介して検出器を吊り下げ、該検出器を吊荷のワイヤロープの振れに追従させることにより、吊荷の振れ角度を機械的に検出するようにしたものである。

特開平８−１４３２７２号公報 特開２０１３−１８５５６号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示されている装置は、トロリからワイヤロープによって吊り下げられたフックに対して光ファイバージャイロを取り付ける構成であるため、トロリ上に光ファイバージャイロ用のケーブルリールを別途設置し、ケーブルをワイヤロープと同様に巻き上げる必要があり、光ファイバージャイロに対して電源を供給することに難があった。

又、前記特許文献１に開示されている装置は、荷役の際にフックに発生する衝撃が光ファイバージャイロに伝わって、精密機械である光ファイバージャイロに不具合を生じさせる虞があった。

一方、前記特許文献２に開示されている装置の場合、ワイヤロープに対し押えローラ機構を介して検出器を直接接触させることにより、該検出器を吊荷のワイヤロープの振れに追従させる構造を採用しているため、該ワイヤロープと押えローラ機構間での摩耗や汚れの蓄積が生じやすく、メンテナンスが必要となり、耐久性の面で改善が望まれていた。

又、検出器を吊り下げるロッドが必要となることから、ロープトロリ式クレーンでは、ロッドの取付箇所に関して制約を受けることがあった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、電源供給が容易で且つ荷役の際に発生する衝撃の影響を受けにくくすることができ、更に機械的な接触部を不要として耐久性を高めると共に、取付箇所に関する制約を受けにくくし得るロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置を提供しようとするものである。

本発明は、横行するトロリと、該トロリにその横行方向へ離間配置された一対のシーブと、該一対のシーブを介したロープによって前記一対のシーブの間に吊り下げられる吊荷用の吊具と、前記ロープを巻き込む操作と繰り出す操作とを行うことにより前記トロリを横行させる一対のドラムとを備えたロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置において、
前記一対のドラムのうち一方のドラムを駆動する電動機のトルク電流値Ｉ_１を測定するトルク電流センサと、
前記一対のドラムのうち他方のドラムを駆動する電動機のトルク電流値Ｉ_２を測定するトルク電流センサと、
前記吊具に取り付けられ且つ該吊具を含む吊荷の荷重Ｗ・ｇ（Ｗ：質量、ｇ：重力加速度）を測定する荷重計と、
前記トルク電流センサで測定されたトルク電流値Ｉ_１，Ｉ_２と前記荷重計で測定された荷重Ｗ・ｇとに基づき前記一方のシーブ側への吊荷の振れ角度θ_１及び前記他方のシーブ側への吊荷の振れ角度θ_２を
θ_１＝ｃｏｓ^−１（（Ｗ・ｇ）×Ｄ／（４×Ｉ_１×Ｃ））
θ_２＝ｃｏｓ^−１（（Ｗ・ｇ）×Ｄ／（４×Ｉ_２×Ｃ））
但し、Ｄ：ドラムの直径
Ｃ：トルク電流値からトルクへの換算係数
より算出する制御装置と
を備えたことを特徴とするロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置にかかるものである。

本発明のロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置によれば、電源供給が容易で且つ荷役の際に発生する衝撃の影響を受けにくくすることができ、更に機械的な接触部を不要として耐久性を高めると共に、取付箇所に関する制約を受けにくくし得るという優れた効果を奏し得る。

本発明のロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置の実施例を示す概要図であって、吊具が振れていない状態を示す図である。 本発明のロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置の実施例を示す概要図であって、吊具が海側へ振れた際の振れ角度θ_１を示す図である。 本発明のロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置の実施例を示す概要図であって、吊具が陸側へ振れた際の振れ角度θ_２を示す図である。 本発明のロープトロリ式クレーンの一例としてグラブバケット式アンローダを示す側面図である。 グラブバケット式アンローダの一例として４ドラム式のアンローダを示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図５は本発明のロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置の実施例であって、本実施例では、ロープトロリ式クレーンとして、グラブバケット式アンローダに適用した例を示している。

図４はグラブバケット式アンローダの一例を示す側面図であって、該グラブバケット式アンローダは、海側の海脚１と陸側の陸脚２を有して岸壁上のレール３上を走行するアンローダ本体４と、該アンローダ本体４上部の陸側に設けられたガーダ５から海側へ張り出しピン６ａを中心に俯仰が可能なブーム６と、該ブーム６及びガーダ５の長手方向に沿って横行するトロリ７と、該トロリ７から吊り下げられて昇降と開閉を行うようにした吊具としてのグラブバケット８とを有している。そして、前記ブーム６の海側に位置したトロリ７から開いた状態のグラブバケット８をバラ物運搬船９の上部開口９ａから船内に吊り下げてバラ物上に載置し、グラブバケット８を閉じることによりバラ物を掴んだ後、グラブバケット８を上昇させ、続いて、トロリ７を陸側に横行させることによりグラブバケット８を陸側に移動させ、グラブバケット８が前記アンローダ本体４に備えたホッパ１０上に来たときに開くことによりバラ物をホッパ１０内へ投入するようにしている。ホッパ１０内に投入されたバラ物は、アンローダ本体４に備えた機内コンベヤ１１等により陸上の搬送コンベヤ１２に供給されるようになっている。尚、図４中、１３はアンローダを操作するオペレータが搭乗する移動運転室、１４はアンローダ本体４の上部の陸側端に設けられた機械室である。

前述の如きグラブバケット式アンローダとしては、例えば、図５に示す如く、４本のウインチドラムを備え、該ウインチドラムの駆動により前記トロリ７を横行させると共にグラブバケット８を昇降・開閉させるようにした４ドラム式のアンローダがある。

前記ウインチドラムとしての巻上ドラム１５から繰り出した巻上ロープ１６はガーダ５（図４参照）の陸側端部に設けたシーブ１７を経てトロリ７上のシーブ１８に導かれた後、下方に向けられて下端がグラブバケット８の一側（陸側）に固定されている。又、前記ウインチドラムとしての巻上ドラム１５´から繰り出した巻上ロープ１６´はブーム６（図４参照）の海側端部に設けたシーブ１７´を経てトロリ７上のシーブ１８´に導かれた後、下方に向けた下端がグラブバケット８の他側（海側）に固定されている。

又、前記ウインチドラムとしての開閉ドラム１９から繰り出した開閉ロープ２０はガーダ５（図４参照）の陸側端部に設けたシーブ２１を経てトロリ７上のシーブ２２に導かれた後、下方に導かれてグラブバケット８のバケット本体８ａ，８ａの連結部に取り付けた下部移動シーブ２３と、タイロッド８ｂを介しピン連結により前記バケット本体８ａを支持する上部フレーム８ｃに取り付けた上部固定シーブ２４（図４参照）との間に複数回掛け回され、グラブバケット８の所要箇所に固定されている。一方、前記ウインチドラムとしての開閉ドラム１９´から繰り出した開閉ロープ２０´はブーム６（図４参照）の海側端部に設けたシーブ２１´を経てトロリ７上のシーブ２２´に導かれた後、下方に導かれてグラブバケット８の下部移動シーブ２３と上部固定シーブ２４（図４参照）との間に複数回掛け回され、グラブバケット８の所要箇所に固定されている。

図５に示した４ドラム式のアンローダでは、巻上ドラム１５，１５´を停止した状態において、開閉ドラム１９，１９´により開閉ロープ２０，２０´を同時に繰り出すと、グラブバケット８の下部移動シーブ２３と上部固定シーブ２４（図４参照）の間隔が開いて前記グラブバケット８は開き、開閉ドラム１９，１９´により開閉ロープ２０，２０´を同時に巻き込むと、下部移動シーブ２３と上部固定シーブ２４（図４参照）の間隔が狭くなりグラブバケット８は閉じられる。

又、前記巻上ドラム１５，１５´により巻上ロープ１６，１６´を繰り出す操作と、開閉ドラム１９，１９´により開閉ロープ２０，２０´を繰り出す操作を同時に行うと、グラブバケット８は下降し、又、前記巻上ドラム１５，１５´により巻上ロープ１６，１６´を巻き込む操作と、開閉ドラム１９，１９´により開閉ロープ２０，２０´を巻き込む操作を同時に行うと、グラブバケット８は上昇する。

一方、陸側のシーブ１７，２１からトロリ７の陸側のシーブ１８，２２に巻上ロープ１６及び開閉ロープ２０を導いている巻上ドラム１５及び開閉ドラム１９の巻き込み操作と、海側のシーブ１７´，２１´からトロリ７の海側のシーブ１８´，２２´に巻上ロープ１６´及び開閉ロープ２０´を導いている巻上ドラム１５´及び開閉ドラム１９´の繰り出し操作を同時に行うと、トロリ７とグラブバケット８は陸側へ横行する。逆に、巻上ドラム１５及び開閉ドラム１９の繰り出し操作と、巻上ドラム１５´及び開閉ドラム１９´の巻き込み操作を同時に行うと、トロリ７及びグラブバケット８は海側へ横行する。即ち、巻上ドラム１５，１５´と開閉ドラム１９，１９´の操作によって、トロリ７及びグラブバケット８の横行を行わせることができる。

そして、前記アンローダは、トロリ７の横行によってグラブバケット８が横行方向へ振れる。本発明の振れ角度測定装置は、前記グラブバケット８の振れ角度、具体的にはグラブバケット８を吊り下げる巻上ロープ１６´及び開閉ロープ２０´の振れ角度θ_１と、巻上ロープ１６及び開閉ロープ２０の振れ角度θ_２とを測定する装置である。

前記巻上ドラム１５´及び開閉ドラム１９´を駆動する電動機２５´には、そのトルク電流値Ｉ_１を測定するトルク電流センサ２６´を設けると共に、前記巻上ドラム１５及び開閉ドラム１９を駆動する電動機２５には、そのトルク電流値Ｉ_２を測定するトルク電流センサ２６を設けてある。前記吊具としてのグラブバケット８を含む吊荷（バラ物）の荷重Ｗ・ｇ（Ｗ：質量、ｇ：重力加速度）は荷重計２７で測定するようにしてある。そして、ＣＰＵを備えた制御装置２８において、前記トルク電流センサ２６´，２６で測定されたトルク電流値Ｉ_１，Ｉ_２と前記荷重計２７で測定された荷重Ｗ・ｇとに基づき前記海側のシーブ１８´，２２´側への吊荷の振れ角度θ_１及び前記陸側のシーブ１８，２２側への吊荷の振れ角度θ_２を
［数１］
θ_１＝ｃｏｓ^−１（（Ｗ・ｇ）×Ｄ／（４×Ｉ_１×Ｃ））
［数２］
θ_２＝ｃｏｓ^−１（（Ｗ・ｇ）×Ｄ／（４×Ｉ_２×Ｃ））
但し、Ｄ：ドラムの直径
Ｃ：トルク電流値からトルクへの換算係数
より算出するようにしてある。

因みに、［数１］は下記のように導かれる。

図２に示す如く、前記グラブバケット８が海側へ振れ角度θ_１で振れた場合、巻上ロープ１６´及び開閉ロープ２０´に作用する張力をＴ_１とすると、
［数３］
ｃｏｓθ_１＝１／２（Ｗ・ｇ）／Ｔ_１
となる。一方、巻上ドラム１５´及び開閉ドラム１９´に作用するトルクは、トルク電流センサ２６´で測定されるトルク電流値Ｉ_１と換算係数Ｃとの積に等しくなるため、
［数４］
Ｔ_１×Ｄ／２＝Ｉ_１×Ｃ
となり、
［数５］
Ｔ_１＝２×Ｉ_１×Ｃ／Ｄ
となる。即ち、［数５］を［数３］に代入すると、
［数６］
ｃｏｓθ_１＝１／２（Ｗ・ｇ）／（２×Ｉ_１×Ｃ／Ｄ）
＝（Ｗ・ｇ）×Ｄ／（４×Ｉ_１×Ｃ）
となり、［数１］が導き出される。

又、［数２］は下記のように導かれる。

図３に示す如く、前記グラブバケット８が陸側へ振れ角度θ_２で振れた場合、巻上ロープ１６及び開閉ロープ２０に作用する張力をＴ_２とすると、
［数７］
ｃｏｓθ_２＝１／２（Ｗ・ｇ）／Ｔ_２
となる。一方、巻上ドラム１５及び開閉ドラム１９に作用するトルクは、トルク電流センサ２６で測定されるトルク電流値Ｉ_２と換算係数Ｃとの積に等しくなるため、
［数８］
Ｔ_２×Ｄ／２＝Ｉ_２×Ｃ
となり、
［数９］
Ｔ_２＝２×Ｉ_２×Ｃ／Ｄ
となる。即ち、［数９］を［数７］に代入すると、
［数１０］
ｃｏｓθ_２＝１／２（Ｗ・ｇ）／（２×Ｉ_２×Ｃ／Ｄ）
＝（Ｗ・ｇ）×Ｄ／（４×Ｉ_２×Ｃ）
となり、［数２］が導き出される。

前記トルク電流センサ２６´，２６としては、電動機ドライバに一般的に備えられているものを利用することができる。

又、前記荷重計２７としては、例えば、ロードセルやひずみゲージを用いることができる。

次に、上記実施例の作用を説明する。

図１に示す如く、前記トロリ７の横行時にグラブバケット８が海側にも陸側にも振れていない場合、トルク電流センサ２６´，２６で測定されるトルク電流値Ｉ_１，Ｉ_２と換算係数Ｃとの積は、巻上ドラム１５´及び開閉ドラム１９´に作用するトルクと、巻上ドラム１５及び開閉ドラム１９に作用するトルクとにそれぞれ等しくなるため、
［数１１］
Ｉ_１×Ｃ＝１／２（Ｗ・ｇ）×Ｄ／２
＝（Ｗ・ｇ）×Ｄ／４
［数１２］
Ｉ_２×Ｃ＝１／２（Ｗ・ｇ）×Ｄ／２
＝（Ｗ・ｇ）×Ｄ／４
となる。［数１１］、［数１２］をそれぞれ［数１］、［数２］に代入すると、
［数１３］
θ_１＝ｃｏｓ^−１（（Ｗ・ｇ）×Ｄ／（４×（Ｗ・ｇ）×Ｄ／４））
＝ｃｏｓ^−１（１）
＝０°
［数１４］
θ_２＝ｃｏｓ^−１（（Ｗ・ｇ）×Ｄ／（４×（Ｗ・ｇ）×Ｄ／４））
＝ｃｏｓ^−１（１）
＝０°
となり、前記トロリ７の横行時にグラブバケット８が海側にも陸側にも振れていないことが認識される。

前記グラブバケット８が海側へ振れた場合、図２に示す如く、巻上ロープ１６´及び開閉ロープ２０´に作用する張力はＴ_１となるため、巻上ドラム１５´及び開閉ドラム１９´を駆動する電動機２５´のトルク電流値Ｉ_１をトルク電流センサ２６´で測定すると共に、前記吊具としてのグラブバケット８を含む吊荷（バラ物）の荷重Ｗ・ｇ（Ｗ：質量、ｇ：重力加速度）を荷重計２７で測定すれば、制御装置２８において、前記トルク電流センサ２６´で測定されたトルク電流値Ｉ_１と前記荷重計２７で測定された荷重Ｗ・ｇとに基づき前記海側のシーブ１８´，２２´側への吊荷の振れ角度θ_１は［数１］より算出することが可能となる。

一方、前記グラブバケット８が陸側へ振れた場合、図３に示す如く、巻上ロープ１６及び開閉ロープ２０に作用する張力はＴ_２となるため、巻上ドラム１５及び開閉ドラム１９を駆動する電動機２５のトルク電流値Ｉ_２をトルク電流センサ２６で測定すると共に、前記吊具としてのグラブバケット８を含む吊荷（バラ物）の荷重Ｗ・ｇ（Ｗ：質量、ｇ：重力加速度）を荷重計２７で測定すれば、制御装置２８において、前記トルク電流センサ２６で測定されたトルク電流値Ｉ_２と前記荷重計２７で測定された荷重Ｗ・ｇとに基づき前記陸側のシーブ１８，２２側への吊荷の振れ角度θ_２は［数２］より算出することが可能となる。

本実施例において、前記トルク電流センサ２６´，２６及び荷重計２７は少ない電力で使用できることから、バッテリ駆動による電源供給が可能となり、フックに対して光ファイバージャイロを取り付ける構成を有した特許文献１の装置のようにトロリ上に光ファイバージャイロ用のケーブルリールを別途設置しなくて済み、ケーブルをワイヤロープと同様に巻き上げる必要もない。

又、本実施例では、光ファイバージャイロのような精密機械を用いていないため、特許文献１に開示されている装置と比べ、荷役の際にグラブバケット８に衝撃が加わったとしても、前記トルク電流センサ２６´，２６及び荷重計２７に不具合が生じる心配はほとんどない。

一方、本実施例は、前記特許文献２に開示されている装置のように、ワイヤロープに対し押えローラ機構を介して検出器を直接接触させることにより、該検出器を吊荷のワイヤロープの振れに追従させる構造を採用しているものとは異なり、押えローラ機構が不要となるため、ワイヤロープと押えローラ機構間での摩耗や汚れの蓄積が生じることがなく、メンテナンスが不要となり、耐久性の面でも非常に有効となる。

又、本実施例においては、前記トルク電流センサ２６´，２６及び荷重計２７を吊り下げるロッド等は設けなくて済むことから、アンローダのようなロープトロリ式クレーンであっても、取付箇所に関して制約を受けることはない。

こうして、吊具としてのグラブバケット８の振れ角度θ_１，θ_２の測定に関し、電源供給が容易で且つ荷役の際に発生する衝撃の影響を受けにくくすることができ、更に機械的な接触部を不要として耐久性を高めると共に、取付箇所に関する制約を受けにくくし得る。

尚、本発明のロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、トロリからロープにより吊荷の吊具としてグラブバケットが吊り下げられるアンローダに限らず、トロリからロープにより吊荷の吊具としてスプレッダ、コイルリフタが吊り下げられる天井クレーンや橋形クレーンにも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

７ トロリ
８ グラブバケット（吊具）
１６ 巻上ロープ（ロープ）
１６´ 巻上ロープ（ロープ）
１８ シーブ
１８´ シーブ
２０ 開閉ロープ（ロープ）
２０´ 開閉ロープ（ロープ）
２２ シーブ
２２´ シーブ
２５ 電動機
２５´ 電動機
２６ トルク電流センサ
２６´ トルク電流センサ
２７ 荷重計
２８ 制御装置
Ｉ_１ トルク電流値
Ｉ_２ トルク電流値
Ｗ 質量
ｇ 重力加速度
Ｗ・ｇ 荷重
θ_１ 振れ角度
θ_２ 振れ角度

Claims (1)

1. 横行するトロリと、該トロリにその横行方向へ離間配置された一対のシーブと、該一対のシーブを介したロープによって前記一対のシーブの間に吊り下げられる吊荷用の吊具と、前記ロープを巻き込む操作と繰り出す操作とを行うことにより前記トロリを横行させる一対のドラムとを備えたロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置において、
   前記一対のドラムのうち一方のドラムを駆動する電動機のトルク電流値Ｉ_１を測定するトルク電流センサと、
   前記一対のドラムのうち他方のドラムを駆動する電動機のトルク電流値Ｉ_２を測定するトルク電流センサと、
   前記吊具に取り付けられ且つ該吊具を含む吊荷の荷重Ｗ・ｇ（Ｗ：質量、ｇ：重力加速度）を測定する荷重計と、
   前記トルク電流センサで測定されたトルク電流値Ｉ_１，Ｉ_２と前記荷重計で測定された荷重Ｗ・ｇとに基づき前記一方のシーブ側への吊荷の振れ角度θ_１及び前記他方のシーブ側への吊荷の振れ角度θ_２を
   θ_１＝ｃｏｓ^−１（（Ｗ・ｇ）×Ｄ／（４×Ｉ_１×Ｃ））
   θ_２＝ｃｏｓ^−１（（Ｗ・ｇ）×Ｄ／（４×Ｉ_２×Ｃ））
   但し、Ｄ：ドラムの直径
   Ｃ：トルク電流値からトルクへの換算係数
   より算出する制御装置と
   を備えたことを特徴とするロープトロリ式クレーンの振れ角度測定装置。
   

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