JP7188016B2 - クレーン装置 - Google Patents

Description

本発明は、繊維ロープの損傷の程度を検査するためのロープ検査装置およびクレーン装置に関するものである。

従来、繊維ロープの検査は、廃棄基準となる繊維ロープの外観の写真と、実際の繊維ロープの外観と、を目視で比較することによって行われている。

従来の繊維ロープの検査は、繊維ロープの外観を目視によって検査しているため、繊維ロープの内部の損傷を発見できず、損傷部位を見落とす可能性がある。

繊維ロープ内部の損傷を発見可能なロープ検査装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、金属製のインジケータ部を繊維ロープの内部に全長に渡って設け、磁気式の検出手段によってインジケータ部の変化を検出している。

特許第５９３２８４０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているロープ検査装置は、インジケータ部を繊維ロープの内部に全長に渡って設ける必要があるため、繊維ロープの製造コストが増大する。

本発明の目的は、上記問題を解消し、繊維ロープの製造コストを低減しつつ、確実に繊維ロープの損傷の程度を検査可能にするロープ検査装置およびクレーン装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のロープ検査装置は、繊維ロープの損傷の程度を検査するロープ検査装置であって、ロープに向けて超音波を発信する超音波発信部と、前記超音波発信部から発信されて前記ロープを通過した超音波を受信する超音波受信部と、少なくとも前記超音波受信部において受信した超音波に基づいて前記ロープの損傷の程度を判定するロープ損傷判定部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、繊維ロープの製造コストを低減しつつ、確実に繊維ロープの損傷の程度が検査可能となる。

本発明の実施形態１に係るロープ検査装置を備えた移動式クレーンの側面図である。 本発明の実施形態１に係るロープ検査装置の概略構成図である。 本発明の実施形態１に係るロープ検査装置の動作処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係るロープ検査装置の概略構成図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１に係るロープ検査装置について、図１～図３を参照しながら説明する。ただし、以下に説明される実施形態は、本発明のいくつかの例を示すものであって、本発明の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本発明の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

［移動式クレーンの概略構成］
本発明の実施形態１に係るロープ検査装置を備えた移動式クレーンの概略構成について図１～図３を用いて説明する。

図１に示すように、移動式クレーン１は、道路及び作業エリア内を走行するための車体１０と、クレーン作業を行うためのクレーン装置２０と、車体１０による走行及びクレーン装置２０によるクレーン作業の各種操作を乗員が行うためのキャブ３０と、を備えている。クレーン装置２０及びキャブ３０は、車体１０に対して水平方向に旋回可能な旋回台４０に支持されており、旋回台４０の幅方向一方にクレーン装置２０が配置され、幅方向他方にキャブ３０が配置されている。旋回台４０は、図示しない油圧式の旋回モータによって旋回動作を行う。

車体１０は、前側及び後側の幅方向の両側に設置された車輪１１と、前側の車輪１１の前方及び後側の車輪１１の後方に設置されたアウトリガ１２と、を備えている。車体１０は、不図示のエンジンの駆動力によって車輪１１を回転させることによって走行する。また、車体１０は、各アウトリガ１２を幅方向に張り出して下端を接地させることによって、クレーン装置２０によるクレーン作業を行う際に安定して支持される。

クレーン装置２０は、車体１０に対して伸縮自在かつ起伏自在に構成されるブーム２１と、ブーム２１の先端部から垂下されるロープ２２と、ロープ２２の繰り出し又は巻き込みを行うためのウインチ２３と、を備えている。

ブーム２１は、それぞれ筒状に形成された複数のブーム部材２１ａによって構成されたテレスコピック機構によって伸縮自在となっており、ブーム２１内に設けられている不図示の油圧式のブーム伸縮シリンダによって伸縮動作を行う。また、最基端側のブーム部材２１ａは、基端部が旋回台４０に上下方向に揺動自在に連結されている。最基端側のブーム部材２１ａの伸長方向の略中央部と旋回台４０との間には、油圧式のブーム起伏シリンダ２１ｂの伸縮動作によってブーム２１が起伏動作を行う。

ロープ２２は、アラミド繊維等の合成繊維からなる繊維ロープである。ロープ２２は、繊維を束ねた内芯と、内芯を外側から覆う外皮と、を有するカーンマントル構造のロープである。なお、本実施形態１におけるロープ２２は、カーンマントル構造のロープであるものの、カーンマントル構造のロープ以外の繊維ロープであっても良い。例えば、編み込んだタイプの繊維ロープであっても良い。

また、ロープ２２の先端側には、吊荷を係止可能なフックブロック２２ａが設けられ、フックブロック２２ａがブーム２１の先端部から吊り下げられている。

ウインチ２３は、ロープ２２が巻き掛けられる不図示のウインチドラムと、ウインチドラムを正回転方向及び逆回転方向に駆動させるための不図示の油圧式のウインチモータと、を有している。

［ロープ検査装置の構成］
次に、本発明の実施形態１に係るロープ検査装置１００の構成について図２に基づいて説明する。尚、以下の説明においては、適宜図１を参酌する。

ロープ検査装置１００は、図２に示すように、ロープ２２に向けて超音波を発信する超音波発信部１１０と、ロープ２２を通過した超音波を受信する超音波受信部１２０と、ロープ２２を保持するロープ保持機構１３０と、ロープ検査装置１００の動作全体を制御するためのコントローラ１４０と、コントローラ１４０によって判定されたロープ２２の損傷の程度の結果を表示する表示部１５０と、を備えている。

超音波発信部１１０及び超音波受信部１２０は、図１に示す通り、ブーム２１の先端部に設けられている。また、超音波発信部１１０及び超音波受信部１２０は、超音波センサであり、内部に振動子として圧電素子を有している。超音波センサは、圧電素子の圧電効果に基づいて超音波の発信及び受信が可能に構成されている。また、超音波発信部１１０及び超音波受信部１２０は、コントローラ１４０に接続されている。

超音波発信部１１０は、逆圧電効果に基づいて、コントローラ１４０から受信した駆動信号を振動子の振動に変換することによって、超音波を発信する。

超音波受信部１２０は、超音波発信部１１０から発信された超音波を受信し、正圧電効果に基づいて、受信した超音波を電圧に変換することによって、受信信号を生成する。

ロープ保持機構１３０は、超音波発信部１１０の基底部１１１と、超音波受信部１２０の基底部１２１と、をバネ部材１３１で互いに連結することによって、超音波発信部１１０と超音波受信部１２０とによってロープ２２を径方向外側から挟持した状態を保持する。

コントローラ１４０は、不図示のプロセッサ、メモリ及びストレージ等から構成されており、ロープ検査装置１００に含まれる各種構成要素を統括的に制御し、ロープ検査装置１００の各種機能を実現するための制御処理を実行する。プロセッサは、本実施形態１におけるプログラムをストレージから呼び出してメモリに展開し、これらを所定順序で実行することにより、ロープ２２の損傷の程度の判定に関する処理（ロープ検査処理）を実行する。

表示部１５０は、タッチ操作が可能なＧＵＩ（Graphical User Interface）であって、タッチ操作が可能なタッチパネル（タッチスクリーン）によって構成可能である。

［ロープ検査装置の動作］
次に、本実施形態１に係るロープ検査装置の動作（ロープ検査処理）について図３を用いて説明する。尚、以下の説明においては、適宜図１及び図２を参酌する。

最初に、コントローラ１４０は、超音波発信部１１０を介して、ロープ２２に向けて超音波を発信する（ステップＳ３０１）。具体的には、コントローラ１４０は、超音波発信部１１０に駆動信号を送信する。そして、超音波発信部１１０は、コントローラ１４０から受信した駆動信号に基づいて、超音波発信部１１０と超音波受信部１２０との間を移動するロープ２２に向けて超音波を発信する。

次に、コントローラ１４０は、超音波受信部１２０を介して、超音波発信部１１０から発信されて、ロープ２２を通過した後の超音波を受信する（ステップＳ３０２）。具体的には、超音波受信部１２０は、ロープ２２を通過した超音波を受信し、受信した超音波の強度に基づいて、コントローラ１４０に受信信号を送信する。そして、コントローラ１４０は、超音波受信部１２０から送信された受信信号を受信する。コントローラ１４０が受信する受信信号の電圧の大きさは、超音波受信部１２０において受信した超音波の強度に基づいている。

超音波受信部１２０によって受信される超音波の強度は、ロープ２２の損傷の程度によって変化する。超音波受信部１２０によって受信される超音波の持つエネルギーＥは、例えば下記の式（数１）で表される。

なお、Ｐは超音波の音圧、ρは超音波が通過するロープ２２の密度、ｃは超音波のロープ２２内における音速、αはロープ２２内の超音波のエネルギーの減衰係数、ｘはロープ２２の外径（超音波発信部１１０と超音波受信部１２０との間の距離）である。

ロープ２２は、損傷の程度が大きくなると、ロープ２２を構成する素線の断線又は摩耗によって密度ρが減少したり、外径ｘが減少したりする。

従って、ロープ２２の損傷の程度が小さい場合には、密度ρ及び外径ｘが損傷していない場合のロープ２２の密度及び外径に近似するため、超音波受信部１２０によって受信される超音波の持つエネルギーＥは、超音波発信部１１０から発信された超音波の持つエネルギーよりも小さくなる。

一方、ロープ２２の損傷の程度が大きい場合には、密度ρ又は外径ｘが小さくなるため、超音波受信部１２０によって受信される超音波の持つエネルギーＥは、ロープ２２の損傷の程度が小さい場合に受信される超音波の持つエネルギーＥよりも大きくなる。

次に、コントローラ１４０は、ステップＳ３０２で受信した超音波の強度に基づいてロープ２２の損傷の程度を判定する（ステップＳ３０３）。具体的には、コントローラ１４０は、ロープ２２の損傷の程度と、ロープ２２の損傷の程度に応じて超音波受信部１２０が生成する受信信号の電圧の大きさと、の関係を表すロープ損傷管理テーブルを備えている。そして、コントローラ１４０は、ロープ損傷判定部として、超音波受信部１２０から受信信号を受信すると、ロープ損傷管理テーブルを参照し、受信した受信信号の電圧の大きさに基づいてロープ２２の損傷の程度を判定する。

次に、コントローラ１４０は、表示部１５０を介してステップＳ３０３で判定したロープ２２の損傷の程度の判定の結果を表示する（ステップＳ３０４）。

［実施形態１による効果］
以上のように、本実施形態１では、コントローラ１４０が、超音波発信部１１０を介してロープ２２に向けて超音波を発信し、超音波受信部１２０を介してロープ２２を通過した超音波を受信する。そして、本実施形態１では、コントローラ１４０が、ロープ損傷判定部として、受信した超音波に基づいて、ロープ２２の損傷の程度を判定する。

このため、本実施形態１では、ロープ２２の製造コストを低減しつつ、確実にロープ２２の損傷の程度が検査可能となる。

また、本実施形態１では、ロープ保持機構１３０が、所定方向に送り出されるロープ２２において、超音波発信部１１０から発信された超音波が到達する部分を保持している。

このため、本実施形態１では、ロープ２２の状態を安定させて検査を実施することができる。

また、本実施形態１では、ロープ保持機構１３０が、超音波発信部１１０と超音波受信部１２０とを有し、超音波発信部１１０と超音波受信部１２０とによってロープ２２を径方向外側から挟持した状態を保持する。

このため、本実施形態１では、超音波発信部１１０と超音波受信部１２０とによってロープ２２を保持できるため、ロープ２２を保持するための専用の部材を必要としないので、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、本実施形態１では、ロープ検査装置１００が、ウインチ２３から繰り出されるロープ２２の損傷の程度を判定する。

このため、本実施形態１では、クレーン装置２０によるクレーン作業時に、ウインチ２３から繰り出され、又は、ウインチ２３に巻き込まれるロープ２２の損傷の程度の検査を行うことができるので、ロープ２２の検査の負担が軽減される。

また、本実施形態１では、超音波発信部１１０及び超音波受信部１２０がクレーン装置２０のブーム２１の先端部に設けられている。

このため、本実施形態１では、損傷し易いロープ２２の先端側を主に検査することができるため、クレーン作業の安全性を向上させることができる。

（実施形態２）
続いて、本発明の実施形態２に係るロープ検査装置を備えたクレーン装置について、図４を用いて説明する。

図４に示すように、本実施形態２におけるロープ検査装置２００は、図１～図３に示した実施形態１におけるロープ検査装置１００と同様に、クレーン装置２０のブーム２１の先端部に設けられている。また、ロープ検査装置２００は、実施形態１におけるロープ検査装置１００と同様に、ロープ保持機構１３０を備えている。ロープ検査装置２００は、図４に示すように、実施形態１における超音波発信部１１０及び超音波受信部１２０とは異なる超音波発信部２１０及び超音波受信部２２０を備えている。以下、相違点を中心に説明する。

図４に示すように、本実施形態２における超音波発信部２１０及び超音波受信部２２０は、断面円形状に形成され、基底部２１１、２２１に対して、回転自在に支持されている。超音波発信部２１０及び超音波受信部２２０は、それぞれ、断面円形状の外周部がロープ２２の外周部の一方と他方とに接するように設置されている。

また、ロープ保持機構１３０は、超音波発信部２１０の基底部２１１と、超音波受信部２２０の基底部２２１と、を互いにバネ部材１３１で連結することによって、超音波発信部２１０及び超音波受信部２２０によってロープ２２を径方向外側から挟持した状態を保持する。ロープ２２の外周部に当接している超音波発信部２１０及び超音波受信部２２０は、ロープ２２がウインチ２３によって所定方向に送られることによって、それぞれ回転する。
［実施形態２による効果］

本実施形態２によれば、超音波発信部２１０及び超音波受信部２２０それぞれが所定方向に送られるロープ２２に当接することによって回転自在に支持されているため、ウインチ２３によってロープ２２を送り出す際、超音波発信部２１０及び超音波受信部２２０とロープ２２との間の摩擦を抑制することができ、ロープ２２の劣化を抑制することができる。また、本実施形態２によれば、超音波発信部２１０及び超音波受信部２２０とロープ２２との間の摩擦を抑制することができるため、ウインチ２３を駆動させるウインチモータに作用する負荷を低減することができる。

［その他］
上述の実施形態１及び２において、ロープ検査装置は、移動式クレーン１に備えられているが、これに限られないものとする。ロープ検査装置は、タワークレーン等の伸縮しないブームを備えたクレーン装置、又は、橋形クレーン等のブームを備えていないクレーン装置に備えられていても良いものとする。

また、上述の実施形態１及び２において、超音波発信部、超音波受信部、及びロープ保持機構１３０は、クレーン装置２０のブーム２１の先端部に設けられているが、これに限られないものとする。超音波発信部、超音波受信部、及びロープ保持機構１３０は、ブーム２１の先端部に設けられていなくても良く、ウインチ２３のロープ２２の繰り出し及び巻き込み部分に設けられていても良いものとする。

また、上述の実施形態１及び２において、ロープ検査装置は、クレーン装置２０に備えられているが、これに限られないものとする。ロープ検査装置は、クレーン装置２０等の他の装置と独立した、ロープ２２の損傷の程度を検査する専用の装置として構成しても良いものとする。

また、上述の実施形態１及び２において、ロープ保持機構１３０は、超音波発信部と超音波受信部とをバネ部材１３１で連結させることによってロープ２２を挟持しているがこれに限られないものとする。ロープ保持機構として互いにバネ部材で連結された超音波発信部と超音波受信部とは、別部材からなる専用の保持部材によって、ロープ２２を挟持しても良いものとする。この場合、保持部材それぞれは、ロープ２２において、超音波発信部から発信された超音波の到達する部分に隣接する部分を挟持するものとする。

また、上述の実施形態１及び２において、コントローラ１４０は、ロープ損傷判定部として、超音波受信部を介して受信した超音波の強度と、ロープ損傷管理テーブルに基づいて、ロープ２２の損傷の程度を判定しているが、これに限られないものとする。コントローラ１４０は、超音波発信部を介して発信した超音波の強度と、超音波受信部を介して受信した超音波の強度と、の差異を算出し、算出した差異に基づいてロープ２２の損傷の程度を判定しても良いものとする。

また、上述の実施形態１及び２において、コントローラ１４０は、ロープ損傷判定部として、ロープ２２の損傷の程度を判定しているが、これに限られないものとする。コントローラ１４０は、判定したロープ２２の損傷の程度に基づいて、ロープ２２を廃棄する時期を予測しても良いものとする。この場合には、コントローラ１４０は、ロープ２２の損傷の程度と、ロープ２２の損傷の程度に応じてロープ２２を廃棄する時期と、の関係も記録したロープ損傷管理テーブルを備えている。そして、コントローラ１４０は、受信した超音波受信部を介して超音波を受信すると、受信した超音波とロープ損傷管理テーブルとを比較して、ロープ２２を廃棄する時期を予測できるものとする。また、表示部１５０は、コントローラ１４０によって予測されたロープ２２を廃棄する時期を表示する。尚、コントローラ１４０は、予測した結果、ロープ２２を直ちに廃棄しなければいけないと判定した場合、クレーン装置２０のクレーン作業を停止させ、表示部１５０にロープ２２を直ちに交換して下さい等のメッセージを表示することができる。

これによって、ロープ２２を廃棄する時期が予測されるため、ロープ２２の検査の負担が軽減される。

１ 移動式クレーン
１０ 車体
１１ 車輪
１２ アウトリガ
２０ クレーン装置
２１ ブーム
２１ａ ブーム部材
２１ｂ ブーム起伏シリンダ
２２ ロープ
２２ａ フックブロック
２３ ウインチ
３０ キャブ
４０ 旋回台
１００ ロープ検査装置
１１０ 超音波発信部
１１１ 基底部
１２０ 超音波受信部
１２１ 基底部
１３０ ロープ保持機構
１３１ バネ部材
１４０ コントローラ
１５０ 表示部
２００ ロープ検査装置
２１０ 超音波発信部
２１１ 基底部
２２０ 超音波受信部
２２１ 基底部

Claims (5)

1. 繊維ロープの損傷の程度を検査するロープ検査装置と、
   ロープが巻き掛けられるウインチと、
   前記ウインチから繰り出された前記ロープを先端部から垂下するブームと、
   を備え、
   前記ロープ検査装置は、
   前記ロープに向けて超音波を発信する超音波発信部と、
   前記超音波発信部から発信されて前記ロープを通過した超音波を受信する超音波受信部と、
   少なくとも前記超音波受信部において受信した超音波に基づいて前記ロープの損傷の程度を判定するロープ損傷判定部と、を有し、
   前記超音波発信部及び前記超音波受信部は、前記ブームの先端部に設けられ、
   前記ロープ検査装置は、前記ウインチから繰り出される前記ロープの損傷の程度を判定する
   クレーン装置。
2. 所定方向に送られる前記ロープにおいて、前記超音波発信部から発信された超音波が到達する部分または超音波が到達する部分に隣接する部分を保持するロープ保持機構を備えた
   請求項１に記載のクレーン装置。
3. 前記ロープ保持機構は、前記超音波発信部及び前記超音波受信部を有し、前記超音波発信部及び前記超音波受信部によって前記ロープを当該ロープの径方向外側から挟持することで前記ロープを保持する
   請求項２に記載のクレーン装置。
4. 前記超音波発信部及び前記超音波受信部は、それぞれ、断面円形状に形成され、所定方向に送られる前記ロープが前記超音波発信部及び前記超音波受信部のそれぞれの外周部に当接することによって回転自在に支持されている
   請求項３に記載のクレーン装置。
5. 前記ロープ損傷判定部は、判定した前記ロープの損傷の程度に基づいて、前記ロープを廃棄する時期を予測する
   請求項１乃至４のいずれかに記載のクレーン装置。

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