JP6756192B2 - クレーン - Google Patents

Description

本発明は、共通のワイヤロープ及びウインチによって上げ下げされるメインフックとサブフックを備えるクレーンに関する。

特許文献１には、一つのウインチで主フックと補フックの二つのフックを選択的に使用する方式（１ウインチ２フック方式）のクレーンが開示されている。具体的には、ウインチから引き出した巻上ロープを、主フック用ガイドシーブを介して主フックシーブに掛け回した後、補フック用のガイドシーブに通してそのロープエンドを補フックに止め付け、主フックを格納した状態で補フック作業を行い、主フックを開放し、ロープエンドを補フックから取り外して機体に固定した状態で主フック作業を行う構成が開示されている。

特開平１１−３１０３８７号公報

特許文献１に開示される技術では、主フックを格納／開放する際、並びに、ロープエンドを補フックから取り外して機体に固定する際に固定用のピンを用いている。つまり、主フック作業と補フック作業を切り替える際に、人手によってピンを抜き差しする必要、そしてロープエンドを付け替えるという作業を行う必要があった。このように、従来の技術では、作業中にフックを切り替える際に手間が掛かっていた。

本発明は、メインフックとサブフックの切り替えを容易にすることが可能な技術を提供することを課題とする。

共通のワイヤロープと当該ワイヤロープを巻き上げる又は巻き下げるウインチとによって上下動可能に構成されるメインフック及びサブフックと、前記メインフックを伸縮ブームの先端に保持するロック機構と、前記サブフックが所定位置まで上がったことを検知したときに、前記ロック機構によるメインフックの保持を解除して、前記メインフックを上下動可能にするロック解除機構とを備える。

前記ロック機構は、前記メインフックに設けられる係合部材と、前記係合部材と接触することで前記メインフックを支持可能なピストン部材とを含み、前記ロック解除機構は、前記サブフックが所定位置まで上がったことを検知して前記係合部材と前記ピストン部材との接触を解消することで、前記メインフックを上下動可能に切り替える。

前記ロック解除機構は、前記ワイヤロープを巻き上げて、前記サブフックを所定位置まで上げた後に、さらに前記メインフックを上昇させて、前記係合部材と前記ピストン部材との接触を解消させた状態で、前記ピストン部材を前記係合部材から離間する方向に移動させる。

本発明によれば、ウインチ操作によってメインフックとサブフックを切り替えることができ、容易なフック切り替えを実現できる。

クレーンの側面図 クレーンのブーム先端部を示す拡大側面図 メインフックのロック構造及びサブフックによるロック解除機構を示す図 サブフック使用時の様子を示す図 サブフックの格納の様子を示す図 メインフックの開放の様子を示す図 メインフック使用時の様子を示す図 メインフックの格納の様子を示す図 サブフック使用開始の様子を示す図 メインフックのロック構造及びサブフックによるロック解除機構の別実施形態を示す図 サブフックの格納の様子を示す図 サブフックの格納及びメインフックの開放の様子を示す図 メインフック使用時の様子を示す図 メインフックのロック構造及びサブフックによるロック解除機構の別実施形態を示す図

図１及び図２を参照して、クレーンの構成について説明する。図１は、クレーン１の全体構成を示す側面図である。図２は、クレーン１の伸縮ブーム６の先端部を示す拡大図である。なお、本実施形態においては、クレーン１を移動式クレーンとして説明するが、油圧シリンダによって起伏されるブームとフック昇降用の油圧ウインチとを具備するクレーンであれば適用可能である。

クレーン１は、走行用の車両２、車両２によって搬送されるクレーン装置３を備える。クレーン１は、クレーン装置３を搭載した車両２によって不特定の場所に移動可能である。クレーン１は、車両２を固定してクレーン装置３を作動することで搬送物Ｗを吊り上げる移動式クレーンである。

車両２は、車体四隅に配置されるアウトリガ４を備える。アウトリガ４は、車両２の幅方向両側に油圧によって延伸可能な張り出しビームと地面に垂直な方向に延伸可能な油圧式のジャッキシリンダとから構成されている。車両２は、アウトリガ４を車両の幅方向に延伸させるとともにジャッキシリンダを接地させることにより、クレーン１の作業可能範囲を広げることができる。

クレーン装置３は、旋回台５、伸縮ブーム６、ジブ７、メインフックブロック８、サブフックブロック９、起伏シリンダ１０、ウインチ１１、ワイヤロープ１２等を備える。

旋回台５は、クレーン装置３を旋回可能に構成するものであり、円環状の軸受けを介して車両２のフレーム上に設けられる。伸縮ブーム６は、複数のブーム部材から構成され、各ブーム部材を移動させることで、伸縮可能に構成される。伸縮ブーム６は、ワイヤロープ１２を支持しており、伸縮ブーム６を伸縮させることで、搬送物Ｗを吊り上げ可能な状態にワイヤロープ１２を支持する。ジブ７は、伸縮ブーム６の先端のブームヘッド１３に連結され、クレーン装置３の揚程や作業半径を拡大するものである。

伸縮ブーム６の先端のブームヘッド１３には、ガイドシーブ１４、複数のメインシーブ１５、サブシーブ１６が設けられる。ガイドシーブ１４、メインシーブ１５及びサブシーブ１６には、ワイヤロープ１２が巻き掛けられる。

メインフックブロック８には、ワイヤロープ１２が巻き掛けられる複数のフックシーブ１７と、搬送物Ｗを吊るメインフック１８が設けられる。サブフックブロック９には、ワイヤロープ１２のロープエンドが固定され、搬送物Ｗを吊るサブフック１９が設けられる。

起伏シリンダ１０は、油圧シリンダであり、伸縮することにより、伸縮ブーム６を起立及び倒伏させ、伸縮ブーム６の姿勢を保持する。ウインチ１１は、油圧ウインチであり、ワイヤロープ１２の巻き上げ及び巻き下げを行う。

ワイヤロープ１２は、ウインチ１１からガイドシーブ１４を介して複数のメインシーブ１５及び複数のフックシーブ１７に巻き掛けられ、一つのメインシーブ１５からサブシーブ１６に巻き掛けられ、そのロープエンドはサブフックブロック９に固定されている。このように、ワイヤロープ１２は、メインフックブロック８に巻き掛けられるとともにサブフックブロック９に固定されており、ウインチ１１を操作してワイヤロープ１２を巻き上げ及び巻き下げることで、メインフックブロック８又はサブフックブロック９を上下に移動させる。ワイヤロープ１２は、メインシーブ１５及びフックシーブ１７に複数回巻き掛けられ、その中途部にメインフックブロック８が存在することとなる（二本掛け、四本掛け、六本掛け）。このように、メインフックブロック８は、動滑車の原理を利用するとともに、複数回巻回するワイヤロープ１２に重量を分散することで、重量物を吊るすことを可能としている。

次に、図３から図９を参照して、メインフック作業とサブフック作業をウインチ操作によって切り替える手法について説明する。図３は、メインフックブロック８を格納するためのロック機構及びサブフックブロック９の位置に応じてメインフックブロック８のロックを解除するロック解除機構の一例を示す図であり、図３から図９は、電気的にサブフックブロック９の位置を検出してメインフックブロック８のロック解除を行う実施形態を示す。

図３に示すように、メインフックブロック８の上部には、係合部材３０が設けられ、伸縮ブーム６のブームヘッド１３には、係合部材３０と係合する係合部２０が設けられている。

係合部２０は、係合部材３０の形状に応じた形状を有する。係合部２０は、メインフックブロック８の格納位置に設けられている。例えば、ブームヘッド１３に設けられるメインブラケット２１の下端に設けられた凹部、又は、凹部を有する部材をメインブラケット２１の下端に取り付けたものを係合部２０として採用できる。係合部材３０は、上方に向けた略円錐形（又は三角柱形状）の傘状部材と、メインフックブロック８の上部から延出される軸状部材とを含む。メインフックブロック８が上昇すると、係合部材３０が係合部２０と係合する。また、係合部材３０は、後述するピストン部材３３と接触可能な平面を有する底面３１と、底面３１から円錐の頂点に向かう斜面として形成される傾斜面３２とを有する。

係合部材３０と係合する係合部２０の側方には、係合部材３０の底面３１と接触可能なピストン部材３３が設けられている。ピストン部材３３は、係合部材３０に対して近接離間方向に往復動するソレノイドであり、係合部材３０に向けて突出した位置で係合部材３０の底面３１と接触して下方から支持する。つまり、ピストン部材３３を突出させて係合部材３０を支持することで、メインフックブロック８を保持可能である。本実施形態では、ピストン部材３３が作動した状態とは、係合部材３０から離れる方向に移動した状態である。つまり、ピストン部材３３を作動することで、ピストン部材３３と係合部材３０との接触が解消され、メインフックブロック８の保持が解除される。

また、ピストン部材３３は、通電によるソレノイドの往復動とは別にスプリング３４によって係合部材３０側に常に付勢されている。ピストン部材３３に対して係合部材３０から離れる方向に外力が加わり、ピストン部材３３が移動した後にも、スプリング３４の付勢力によって再度ピストン部材３３を係合部材３０側に移動させることができる。

係合部２０とピストン部材３３との位置は、係合部材３０の底面３１がピストン部材３３に支持されている状態で、係合部材３０と係合部２０との間に隙間が生じるように設定されている。つまり、メインフックブロック８が伸縮ブーム６の先端に保持されて格納されている状態では、係合部材３０と係合部２０とが係合しない位置関係である。これにより、係合部材３０とピストン部材３３との間にクリアランスを設けて、係合部材３０がピストン部材３３と接触した状態からメインフックブロック８をさらに上昇させることができ、ピストン部材３３を係合部材３０から退避させる際に、ピストン部材３３にメインフックブロック８の重量が掛かることを回避している。

以上のように、本実施形態のメインフックのロック機構は、メインフックブロック８の上部に取り付けられる係合部材３０と、係合部材３０の底面３１と接触することで係合部材３０及びメインフックブロック８を支持するピストン部材３３とを含む。ピストン部材３３を係合部材３０に向けて突出させて、係合部材３０の底面３１を下方から支持することで、メインフックブロック８を伸縮ブーム６の先端に保持する。また、ピストン部材３３による係合部材３０の支持を解除することで、メインフックブロック８を開放して、メインフックブロック８の上下動が可能となる。

また、本実施形態のロック機構は、メインフックブロック８の格納又は開放を選択する機構であることから、サブフックブロック９が常に開放されている。このため、誤作動で両方のフックがロックされることがなく、両フックのロックによって生じるウインチ１１のドラムの乱巻きを回避することができる。

メインフックブロック８の重量は、サブフックブロック９の重量よりも大きく設定されている。メインフックブロック８の上下動は、サブフックブロック９を格納した状態で行われることが前提ではあるが、メインフックが開放されているときに、サブフックブロック９が格納位置から落ちて両方のフックが開放された場合は、重量差によってメインフックブロック８が落ちる重量設計となっているため、サブフックブロック９が落ちることがない。メインフックブロック８には、ワイヤロープ１２が複数回巻き掛けられていることから、メインフックブロック８とサブフックブロック９にはワイヤロープ１２の巻き掛け数分の重量差が存在している。このように、メインフックブロック８側の重量がサブフックブロック９側の重量よりも大きくなるように設計されている。また、サブフック使用時に、メインフックブロック８の格納が誤作動により解除された場合は、メインフックブロック８が落ちてサブフックブロック９が上昇するが、メインフックブロック８は動滑車として設けられていることから、メインフックブロック８の落下量はサブフックブロック９の上昇量の半分以下となり、誤作動前のサブフックブロック９の位置よりも下方にメインフックブロック８が落ちることがない。

次に、メインフックのロック機構のロックを解除するロック解除機構４０について説明する。ロック解除機構４０は、サブフックブロック９の上昇を検知して、ピストン部材３３を係合部材３０から退避させて、メインフックブロック８を開放するものである。

ロック解除機構４０は、サブフックブロック９が所定位置まで上がったことを検知するスイッチ４１と、スイッチ４１、ピストン部材３３（ソレノイド）及びタイムリレー４２を含む回路４３と、回路４３に電流を供給する電源４４とを含む。

スイッチ４１は、近接スイッチであり、サブフックブロック９が所定の距離に近づいたことを非接触で検出するものである。より具体的には、スイッチ４１が設けられる側方に、サブフックブロック９と当接するストッパ４５が設けられており、サブフックブロック９がストッパ４５と当接したことをスイッチ４１によって検知する。また、ストッパ４５は、サブフックブロック９と当接することで、サブフックブロック９を一時的に保持する。つまり、サブフックブロック９がストッパ４５と当接している状態がサブフックブロック９を格納した状態となる。ワイヤロープ１２を巻き上げ、サブフックブロック９をストッパ４５と当接する位置まで上昇させると、サブフックブロック９の上昇が停止する。その後、さらにワイヤロープ１２を巻き上げることで、格納状態のメインフックブロック８を上昇させることが可能である。

タイムリレー４２は、一度通電すると、スイッチ４１の状態によらず一定時間通電を保持するものである。回路４３には、電源４４が接続されており、スイッチ４１がＯＮの状態になると、タイムリレー４２に通電し、タイムリレー４２の通電により、ピストン部材３３が作動し、係合部材３０から離れる方向に移動する。ピストン部材３３が係合部材３０から離間することにより、メインフックブロック８のロックが解除されて開放される。

そして、タイムリレー４２によって設定された時間が経過すると、ピストン部材３３の作動が終了する。つまり、サブフックブロック９が格納されて、スイッチ４１がＯＮの状態が維持されてもタイムリレー４２によって、一定時間が経過した後は、ピストン部材３３の作動が終了し、再度係合部材３０に向けて突出する位置に移動することとなる。ピストン部材３３が突出した状態で、メインフックブロック８が上昇すると、ピストン部材３３が係合部材３０の傾斜面３２に当接し、傾斜面３２からの外力を受けて移動する。ピストン部材３３が係合部材３０を避けるように移動することでメインフックブロック８を格納位置まで上昇させることが可能である。

続いて、図４から図９を参照して、フック切り替えの手順について説明する。図４は、サブフック使用時の様子を示す図である。図５は、サブフックの格納の様子を示す図である。図６は、メインフックの開放の様子を示す図である。図７は、メインフック使用時の様子を示す図である。図８は、メインフックの格納の様子を示す図である。図９は、サブフックの使用を開始する様子を示す図である。

図４に示すように、メインフックブロック８が格納されている間、サブフックブロック９がウインチ１１の操作によって上下する。つまり、サブフック１９を用いた作業を行うことが可能である。このとき、ピストン部材３３がメインフックブロック８側に突出した状態であり、メインフックブロック８の係合部材３０の底面３１とピストン部材３３とが接触していることで、メインフックブロック８は、ピストン部材３３によって保持されている。上述のように、メインフックブロック８の格納が誤作動によって解除された場合は、メインフックブロック８が落ちる重量設計としていることから、メインフックブロック８が落ちてサブフックブロック９が上がるが、メインフックブロック８の落下位置はサブフックブロック９の位置よりも下方に落ちることがない。

図５に示すように、ウインチ１１を巻き上げることによって、サブフックブロック９を所定位置よりも高い位置（格納位置）まで上げると、スイッチ４１が作動し、回路４３に電源４４からの電流が流れて、タイムリレー４２と共にピストン部材３３が通電される。そして、ピストン部材３３がメインフックブロック８の係合部材３０から離れる方向に移動してメインフックブロック８が開放される。つまり、使用するフックがサブフック１９からメインフック１８に切り替えられる。このとき、サブフックブロック９の巻き上げ完了後に、メインフックブロック８が巻き上げられることで、メインフックブロック８の係合部材３０とピストン部材３３との接触が解除される。これにより、ピストン部材３３にメインフックブロック８の重量が掛からず、抵抗なく移動することができる。

図６に示すように、メインフックブロック８が開放されていることから、ウインチ１１を巻き下げることによって、メインフックブロック８が下がる。つまり、メインフック１８を用いた作業を行うことが可能である。このとき、サブフックブロック９は、格納された状態である。上述のように、サブフックブロック９の格納が解除された場合も、メインフックブロック８とサブフックブロック９の重量設計及びワイヤロープ１２の掛け数の違いにより、サブフックブロック９が落ちることがない。

図７に示すように、メインフックブロック８の解放後、メインフックの使用が一定時間を経過すると、タイムリレー４２の放電が終了し、ピストン部材３３が初期位置に戻る。

図８に示すように、ウインチ１１を巻き上げることによって、メインフックブロック８を格納位置まで上げる。このとき、係合部材３０の傾斜面３２がピストン部材３３と当接しつつ、その傾斜に沿ってピストン部材３３を移動させて押しのけることで、係合部材３０が係合部２０と当接する位置まで上昇する。ピストン部材３３は、係合部材３０が通過した後に、スプリング３４によって初期位置に戻る。これにより、ピストン部材３３が係合部材３０の底面３１と接触可能となり、ピストン部材３３によってメインフックブロック８を保持可能となる。このようにして、使用するフックがメインフック１８からサブフック１９に切り替えられる。

図９に示すように、ウインチ１１の巻き下げ操作によって、サブフックブロック９が下がる。つまり、サブフック１９を用いた作業を行うことが可能である。このとき、メインフックブロック８は、ロック機構によってロックされている。

以上のように、ウインチ１１の操作のみによって使用するフックをメインフック１８とサブフック１９との間で切り替え可能としている。このように、本実施形態によれば、１ウインチ２フック方式のクレーンにおいて、作業中においても容易なフック切り替えが可能である。

以下、図１０から図１４を参照して、サブフックブロック９の位置検出とメインフックブロック８のロック／ロック解除を行う別実施形態について説明する。図１０から図１３は、油圧を用いた実施形態を示す。図１４は、空圧を用いた実施形態を示す。

図１０に示すように、ロック解除機構５０は、係合部材３０の底面３１と接触して係合部材３０を保持可能なピストン５１を有する第一油圧シリンダ５２と、第一油路５３を介して第一油圧シリンダ５２と接続されるアキュムレータ５４と、第一油路５３に設けられる第一絞り５５と、第二油路５６を介して第一油圧シリンダ５２と接続される第二油圧シリンダ５７と、第二油路５６に設けられる第二絞り５８と、第二油圧シリンダ５７に含まれ、サブフックブロック９と当接することでサブフックブロック９の上昇を検知する検知用ピストン５９とを備える。

第一油圧シリンダ５２では、ピストン５１のロッド側に油室５２ａが設けられ、油室５２ａに第一油路５３と第二油路５６が接続される。第一油圧シリンダ５２のピストン５１のヘッド側には、ピストン５１を付勢するスプリング５２ｂが設けられる。第一油圧シリンダ５２では、スプリング５２ｂによってピストン５１が常に突出するように付勢し、油室５２ａ内に作動油が送られるとスプリング５２ｂの付勢力に抗してピストン５１が没入する。また、ピストン５１にスプリング５２ｂの付勢力を超える外力が付与された場合は、ピストン５１が没入する。

第二油圧シリンダ５７は、サブフックブロック９の格納位置に設けられ、サブフックブロック９に向けて検知用ピストン５９が突出した状態で配置される。第二油圧シリンダ５７では、検知用ピストン５９のヘッド側に油室５７ａが設けられ、油室５７ａ内に検知用ピストン５９を付勢するスプリング５７ｂが設けられる。油室５７ａに第二油路５６が接続される。

以上のように構成されるロック解除機構５０においては、次のような手順でサブフックブロック９の格納を検知してメインフックブロック８を開放する。

図１１に示すように、ウインチ１１を巻き上げて、サブフックブロック９を格納位置まで上昇させると、第二油圧シリンダ５７の検知用ピストン５９が押圧されて移動する。検知用ピストン５９の移動により、油室５７ａの作動油が第二油路５６を通じて第一油圧シリンダ５２の油室５２ａに送られる。このとき、作動油が第二絞り５８を通ることで、第二絞り５８で流量が制限されて第二油圧シリンダ５７がサブフックブロック９の上昇を抑えることとなる。そして、サブフックブロック９の上昇が抑えられている間に、巻き上げによりメインフックブロック８が上昇する。このように、第二油圧シリンダ５７が完全に作動するまでの間にメインフックブロック８が上昇する時間が確保されている。

図１２に示すように、第一油圧シリンダ５２に作動油が送られることで油室５２ａの内圧が高まり、ピストン５１が押されて係合部材３０から離間する方向に移動する。上述のように、メインフックブロック８も上昇していることで、ピストン５１と係合部材３０との接触は解消されており、ピストン５１は抵抗なく移動することが可能である。このように、サブフックブロック９を格納位置まで上昇させたことを第二油圧シリンダ５７の検知用ピストン５９によって検知して、メインフックブロック８を開放する。

図１３に示すように、油室５２ａは、第一油路５３を介してアキュムレータ５４と接続されることから、第一油圧シリンダ５２の油圧がアキュムレータ５４に蓄積されて油室５２ａ内の圧力が低くなるが、第一油路５３に設けられる第一絞り５５によって、油室５２ａ内の圧力がスプリング５２ｂの付勢力よりも小さくなるまでに一定の時間を要することとなる。つまり、ピストン５１が初期位置に戻るのは、一定時間が経過した後となる。このように、ロック解除機構５０では、第一絞り５５と第二絞り５８が、ロック解除機構４０におけるタイムリレー４２と同等の機能を発揮する。

図１４に示すように、ロック解除機構６０は、係合部材３０の底面３１と接触して係合部材３０を保持可能なピストン６１を有する第一空圧シリンダ６２と、第一空圧シリンダ６２と接続され、一端が大気開放される第一通路６３と、第一通路６３に設けられる第一絞り６５と、第二通路６６を介して第一空圧シリンダ６２と接続される第二空圧シリンダ６７と、第二通路６６に設けられる第二絞り６８と、第二空圧シリンダ６７に含まれ、サブフックブロック９と当接することでサブフックブロック９の上昇を検知する検知用ピストン６９とを備える。

ロック解除機構６０におけるピストン６１、第一空圧シリンダ６２、第一通路６３、第一絞り６５、第二通路６６、第二空圧シリンダ６７、第二絞り６８、検知用ピストン６９は、ロック解除機構５０におけるピストン５１、第一油圧シリンダ５２、第一油路５３、第一絞り５５、第二油路５６、第二油圧シリンダ５７、第二絞り５８、検知用ピストン５９と同様の構成であり、説明を省略する。

なお、クレーン１には、ワイヤロープ１２の損傷を防止するための過巻スイッチが設けられている。過巻スイッチは、メインフック側とサブフック側の両方に設けられており、過巻スイッチを超えて巻き上げて格納する際は、低圧リリーフ回路を用いて巻き上げられる。

１：クレーン、６：伸縮ブーム、８：メインフックブロック、９：サブフックブロック、１１：ウインチ、１２：ワイヤロープ、１３：ブームヘッド、１８：メインフック、１９：サブフック、２０：係合部、３０：係合部材、３３：ピストン部材、４０：ロック解除機構

Claims (3)

1. 共通のワイヤロープと当該ワイヤロープを巻き上げる又は巻き下げるウインチとによって上下動可能に構成されるメインフック及びサブフックと、
   前記メインフックを伸縮ブームの先端に保持するロック機構と、
   前記サブフックが所定位置まで上がったことを検知したときに、前記ロック機構によるメインフックの保持を解除して、前記メインフックを上下動可能にするロック解除機構とを備えることを特徴とするクレーン。
2. 前記ロック機構は、前記メインフックに設けられる係合部材と、前記係合部材と接触することで前記メインフックを支持可能なピストン部材とを含み、
   前記ロック解除機構は、前記サブフックが所定位置まで上がったことを検知して前記係合部材と前記ピストン部材との接触を解消することで、前記メインフックを上下動可能に切り替える請求項１に記載のクレーン。
3. 前記ロック解除機構は、前記ワイヤロープを巻き上げて、前記サブフックを所定位置まで上げた後に、さらに前記メインフックを上昇させて、前記係合部材と前記ピストン部材との接触を解消させた状態で、前記ピストン部材を前記係合部材から離間する方向に移動させる請求項２に記載のクレーン。

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