JP7226735B2 - 移動式揚重装置 - Google Patents

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Description

本発明は、移動式揚重装置に関する。
道路の側溝等、付帯連続構造物を施工する場合においては、プレキャスト部材を敷設することにより形成する場合がある。例えば、プレキャストU字溝を利用した側溝の施工では、人力によりプレキャストU字溝を連続して敷設するのが一般的である。一方、多数のプレキャスト部材を人力により敷設するのは、作業員への負担が大きい。また、プレキャスト部材が大型の場合等には、人力によりプレキャスト部材を取り扱うのが困難である。そのため、クレーンやバックホウ等の重機によりプレキャスト部材を吊持して、所定の位置に敷設する場合がある(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、重機を利用したプレキャスト部材の敷設作業は、重機を操作する運転者と、プレキャスト部材を所定の位置に誘導する誘導員とを必要とするため、複数の作業員により作業を行う必要がある。また、重機により所定の位置にプレキャスト部材を敷設するには、誘導員と連携しながら重機の操作を慎重に行う必要があるため手間がかかる。
なお、重量物等の持上げや移動を補助するための装置としてエアバランサーが知られている。エアバランサーは、空気圧縮装置(コンプレッサー)を動力源とした助力装置である。エアバランサーを使用すれば、重量物の移動を容易に行うことができる。すなわち、重機を使用せずとも、エアバランサーにより保持された重量物を作業員の人力で移動させることが可能である。このようなエアバランサーは、工場などで使用する定置式のものが主流であるが、移動手段を備えたエアバランサーを使用すれば、所望の位置において、作業を行うことができる(例えば、特許文献2参照)。
一方、エアバランサーは、省力で重量物の移動を容易にできる高い操作性を可能にするがゆえに、高い安全性が求められている。そのため、エアバランサーには高い据え付け精度が要求されている。例えば、水平性に対して、エアバランサー本体を取り付ける台座が、長期荷重条件での勾配が1/1000以下でなければ可動しないという厳しい制限が設けられた装置も存在する。
工場等の良好な環境下で定置式のエアバランサーを使用する場合には、安定した条件下で連続して使用することができる。一方、勾配を有する路面や整地されていない地面において、U字溝の設置や、施工現場内での資機材の運搬等にエアバランサーを使用する場合には、移動した地点で短時間に水平性を確保できる姿勢制御機構が求められる。
特開2017-025633号公報 特開2018-104151号公報
本発明は、現地の状況に限定されることなく、水平性を確保した状態で据え付けることを可能とした移動式揚重装置を提案することを課題とする。
前記課題を解決するための本発明の移動式揚重装置は、台車と、前記台車に上載された第一台座と、前記第一台座に上載された第二台座と、重量物の揚重に使用する助力装置と、前記第二台座に固定された傾斜検知器と、前記第一台座と前記台車との間に介設されたジャッキと、前記第二台座に設置された傾斜計とを備えるものである。前記第一台座は第一の横軸を中心に回動することで前記台車に対して角度調整可能であり、前記第一台座の一端部にはジャッキ受けが形成されており、前記第一台座の他端部は前記第一の横軸を備える支承を介して前記台車に取り付けられている。前記第二台座は前記第一の横軸と直交する第二の横軸を中心に回動することで前記第一台座に対して角度調整可能であり、前記第二台座の一方の側端には、勾配調整器が設けられており、前記第二台座の他方の側端は、前記第二の横軸を備える支承を介して前記第一台座に取り付けられている。前記傾斜検知器は、前記第一の横軸と平行な第三の横軸と、前記第三の横軸を中心に回動可能な測定棒と、測定棒の先端部に形成された検知部と、前記検知部との間に隙間をあけた状態で当該検知部を挟んで対向する一対の検知手段と、を備えており、前記検知部と前記検知手段との距離に基づいて前記第一の横軸に対する前記第二台座の傾斜を検知する。前記ジャッキは、一端が前記ジャッキ受けに回動可能に取り付けられていて、他端は前記台車の上面に回動可能に取り付けられていて、前記傾斜検知器により前記第二台座の傾斜を検知した際に伸縮する。前記勾配調整器は、ハンドルを回転操作することにより伸縮して前記第一台座と前記第二台座との隙間の大きさを調整することを可能としている。前記助力装置は、前記第二台座の上面に取り付けられている。
かかる移動式揚重装置によれば、第一台座と第二台座との二つの台座を利用して角度調整を行うため、助力装置の水平性を簡易に確保することができる。すなわち、例えば、道路軸方向の傾斜に対して第一台座により角度調整を行った後、道路横断方向の傾斜に対して第二台座により角度調整を行うことで、第二台座の上面における水平性を確保することができる。そのため、複数のジャッキなどを利用して水平性を確保する場合に比べて簡易である。また、台車を備えているため移動可能であり、助力装置による作業箇所が限定されることはない。ゆえに、勾配を有する場所や、整地されていない場所において、短時間に安定した水平性を確保することができる。
また、移動式揚重装置傾斜検知器によれば、前記検知部と前記検知手段との距離に基づいて前記第一の横軸に対する前記第二台座の傾斜を検知することができる。
また、前記移動式揚重装置ジャッキは、前記第一台座と前記台車との間に介設されていて、前記傾斜検知器により前記第二台座の傾斜を検知した際に伸縮することで第二台座の傾斜を自動的に調整する。
本発明の移動式揚重装置によれば、現地の状況に限定されることなく、所定の位置に移動させて水平性を確保した状態で据え付けることができるため、エアバランサー等の助力装置を利用した重量物の敷設作業を簡易に行うことができる。
本発明の実施形態に係る移動式揚重装置を示す図であって、(a)は側面図、(b)は平面図である。 移動式揚重装置を示す正面図である。 第一台座および第二台座を示す図であって、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は正面図である。 傾斜検知器を示す図であって、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は側方から望む断面図である。 縦断勾配自動調整装置を模式的に示すフロー図である。 移動式揚重装置を利用した作業状況を示す斜視図である。
本実施形態では、道路トンネル工事において、道路の縦断方向に沿って連続してプレキャスト製のU字溝を敷設する際に使用する移動式揚重装置1について説明する。図1(a)および(b)に示すように、移動式揚重装置1は、いわゆるエアバランサーである助力装置2を備えている。U字溝を敷設する際には、助力装置2によりU字溝を保持した状態で、作業員が所定の位置に移動させるとともに据え付ける。
助力装置2は、U字溝の持上げおよび移動をサポートするもの(揚重手段)であり、本体部21と、本体部21から延設されたアーム22とを備えている。また、助力装置2は、台車3により移動可能である。なお、助力装置2の構成は限定されるものではない。
本実施形態の助力装置2は、ワイヤ等の巻上げ式ではなく、アーム22を操作することにより、重量物(U字溝)を前後左右上下に移動させる。図2に示すように、アーム22は、本体部21に対して傾斜可能となるように、基端部が本体部21に取り付けられている。アーム22の中央部には屈折部が形成されていて、折り曲げ可能である。すなわち、アーム22は、本体部21に取り付けられた第一アーム23と、第一アーム23の先端部に回動可能に取り付けられた第二アーム24とにより構成されている。本実施形態では、2本の第一アーム23が並設されている。一対の第一アーム23の先端部は、それぞれ第二アーム24の基端部に取り付けられている。第二アーム24は、第一アーム23の先端部に回動可能に取り付けられているため、アーム22は、第一アーム23と第二アーム24との接合部(屈折部)において折り曲げ(屈折)可能である。本実施形態の助力装置2(アーム22)の最大作業半径は3030mmで、有効作業範囲は2160mm(R870~R3030)である。また、助力装置2(アーム22)の最大作業高さは2689mmで、上下ストロークは2200mmである。アーム22は、本体部21に対する第一アーム23の傾斜角を変化させるとともに、第一アーム23に対する第二アーム24の角度を変化させることで、アーム22(第二アーム24)の先端部が前後上下に移動する。また、本体部21が鉛直軸を中心に回転することで、半径3030mmの範囲内での作業を可能としている。なお、助力装置2の各寸法は限定されるものではない。
アーム22には、エアシリンダー25が添設されている。本実施形態では、アーム22の外側(上側)にエアシリンダー25が設けられている。エアシリンダー25は、本体部21に取り付けられた第一シリンダー26と、アーム22の屈折部において第一シリンダー26に回動可能に取り付けられた第二シリンダー27とにより屈折可能に構成されている。すなわち、エアシリンダー25は、アーム22に追従して屈折する。
アーム22(第二アーム24)の先端にはワイヤを介してフック22aが設けられており、このフック22aにはU字溝吊りクランプ22bが係止されている。U字溝吊りクランプ22bは、U字溝Gに係止可能である。また、助力装置2は、U字溝G(吊荷)の重さに応じてエアシリンダー25への圧縮空気の供給量を調整することで、U字溝Gの昇降動作および移動動作時のバランスを保持する。本実施形態の助力装置2の使用空気圧は0.49MPaである。なお、助力装置2の使用空気圧は限定されるものではない。
台車3は、図1および図2に示すように、板状の台車本体31と、台車本体31の前後にそれぞれ配設された一対のタイヤ32,32と、いずれか一方の一対のタイヤ32,32に回転力を付与するモーター33と、台車本体31の下面に設けられた複数のアウトリガー34と、台車3を操作するための操作手段35とを備えている。台車本体31には、助力装置2やモーター33のほか、これらに電力を供給するバッテリー36と圧縮空気を供給するコンプレッサー37とが上載されている。操作手段35には、台車3の起動、停止のスイッチが設けられている。なお、操作手段35には、必要に応じて速度調整等を行うための操作パネルを設けてもよい。また、操作手段35を操作することで台車3の進行方向を変更してもよい。
台車3(台車本体31)と助力装置2との間には、第一台座4と第二台座5が上下に積層されていて、助力装置2を水平に(助力装置2の回転軸21aが鉛直になるように)据え付けることが可能に構成されている。なお、台車本体31は、必ずしも板状である必要はなく、例えば、格子状や網状の部材により構成されていてもよい。また、タイヤ32の数は限定されるものではなく、例えば、3組以上のタイヤ32が配設されていてもよい。また、走行手段はタイヤ32に限定されるものではなく、例えば、クローラであってもよい。また、モーター33は、全てのタイヤ32に対して動力を付与してもよい。さらに、アウトリガー34の数及び配置は適宜決定すればよい。
第一台座4は、台車3に上載されている。本実施形態の第一台座4は、図3(b)に示すように、台車3の台車本体31の上面に隙間をあけて平積みされた板状の台座本体41と、台座本体41の一端に立設されたジャッキ受42とにより、側面視L字状を呈している。
台座本体41(第一台座4)の他端部は、支承8を介して、横軸(第一の横軸)を中心に回動可能となるように台車3(台車本体31)に取り付けられている。支承8は、台座本体41の下面に立設された第一板材81と、台車3の台車本体31の上面に立設された第二板材82と、第一板材81および第二板材82を貫通する第一軸材83とを備えている。第一軸材83は、第一の横軸を構成しており、第一台座4の上面と平行で、かつ、台車3の進行方向と直交している(動力が付与されるタイヤ32の回転軸と平行である)。本実施形態の支承8は、対向する2枚の第二板材82と、2枚の第二板材82の間に配置される第一板材81とを備えている。台座本体41と台車本体31との間には、支承8が介設されていることにより隙間が形成されている。なお、支承8は、台座本体41を第一の横軸を中心に回動可能に支持することが可能であればよく、支承8の構成は限定されるものではない。
ジャッキ受42には、ジャッキ6が取り付けられている。ジャッキ6の一端はジャッキ受42の上部に回動可能に取り付けられていて、ジャッキ6の他端は台車3の上面に回動可能に取り付けられている。本実施形態のジャッキ受42は、板状部材により構成されているが、ジャッキ受42は枠状であってもよいし、棒状であってもよい。また、ジャッキ受42は、ジャッキ6の数に応じて複数配設されていてもよい。図3(a)に示すように、本実施形態では、ジャッキ受42の上端角部にそれぞれジャッキ6,6が配設されている。一対のジャッキ6,6は、同期して伸縮する。なお、ジャッキ6の数および配置は限定されるものではない。
ジャッキ6は、図3(b)に示すように、第一台座4と台車3との間に介設されている。ジャッキ6は、台車本体31の上面に対して傾斜しており、ジャッキ6が伸縮することで、第一台座4が支承8の第一軸材83(第一の横軸)を中心に回動する。すなわち、ジャッキ6の伸縮量を調整することで、台車3に対する第一台座4の角度調整が可能となり、その結果、道路の縦断勾配により生じる助力装置2の傾斜を修正することができる。本実施形態のジャッキ6は、制御盤91(図1(b)参照)に接続されている。なお、ジャッキ6の取り付け箇所は、第一の横軸(支承8)と離れた位置であれば限定されるものではない。
第二台座5は、第一台座4に上載されている。第二台座5は、図3(c)に示すように、第一台座4の台座本体41の上面に隙間をあけて平積みされた板状部材である。なお、第二台座5は、必ずしも板状である必要はなく、例えば、格子状であってもよい。第二台座5の上面には、助力装置2が縦軸(第二台座5の上面の法線に平行な軸)を中心に回転可能に取り付けられている。第二台座5の一方の側端(台車3の進行方向と交差する方向の端部)には、勾配調整器51が設けられており、第二台座5の他方の側端は、支承8を介して第一台座4に回動可能に取り付けられている。
勾配調整器51は、第二台座5の一方の側端での第一台座4と第二台座5との隙間の大きさを調整することを可能としている。本実施形態の勾配調整器51は、ハンドル52を回転操作することにより伸縮する手動式のジャッキである。勾配調整器51は、第一台座4と第二台座5との間に介設されており、勾配調整器51を操作することで第二台座5が上下動する。なお、勾配調整器51の構成は限定されるものではなく、例えば、ジャッキ6のように、制御盤91から送信された信号により自動的に高さ調整を行うものであってもよい。
支承8は、第二台座5の下面に立設された第一板材81と、台座本体41の上面に立設された第二板材82と、第一板材81および第二板材82を貫通する第二軸材84とを備えている。第二軸材84は、第一の横軸(第一軸材83)と直交する第二の横軸を構成しており、第二台座5の上面と平行であり、かつ、台車3の進行方向と平行である。第二台座5と台座本体41との間には、支承8が介設されていることにより隙間が形成されている。なお、支承8は、第二台座5を第二の横軸を中心に回動可能に支持することが可能であればよく、支承8の構成は限定されるものではない。
第二台座5は、第二の横軸(第二軸材84)を中心に回動するため、第一台座4に対する第二台座5の角度調整が可能であり、したがって、道路の横断勾配により生じる助力装置2の傾斜を修正することができる。
図3(a)および(b)に示すように、第二台座5には、傾斜検知器7が固定されている。傾斜検知器7は、図4(a)~(c)に示すように、ケース71と、第一の横軸と平行な第三軸材(第三の横軸)72と、ケース71内において第三軸材72に支持された振り子棒73と、振り子棒73の先端部(下端部)に設けられたパドル74と、ケース71の外において第三軸材72の先端部に固定された測定棒75と、測定棒75の下端部に形成された検知部76と、検知部76との間に隙間をあけた状態で検知部76を挟んで対向する一対の検知手段77とを備えている。なお、傾斜検知器7の構成は限定されるものではない。
第三軸材72は、ケース71の上部に回転可能に保持されている。振り子棒73の上端は第三軸材72に固定されている。すなわち、振り子棒73は、第三軸材72を介してケース71に回転可能に保持されている。パドル74は、板材からなり、板面が第三軸材72と平行となるように振り子棒73に固定されている。なお、ケース71には、液体78が貯留されていて、パドル74は、液体78内に沈められている。本実施形態では、液体78として油を使用する。そのため、パドル74は、液体78の粘性より、ケース71内においてゆっくり移動する。なお、液体78を構成する材料は限定されるものではないが、所定の粘性を有しているのが望ましい。測定棒75は、振り子棒73と平行となるように配置されている。測定棒75の上端は、第三軸材72に固定されている。すなわち、測定棒75は振り子棒73と同期して第三軸材72を中心に回転(回動)する。測定棒75が回動すると、検知部76が一対の検知手段77,77の間で移動する。傾斜検知器7は、検知部76と検知手段77との距離に基づいて第一の横軸に対する第二台座5の傾斜を検知する。
本実施形態の傾斜検知器7は、図5に示すように、制御盤91を介してジャッキ6に接続されている。傾斜検知器7により第二台座5の傾斜を検知すると、信号が制御盤91に送信される。制御盤91は、傾斜検知器7からの信号を受信すると、傾斜検知器7により検知した傾斜角度に応じてジャッキ6を伸縮させる信号を送信する。そして、ジャッキ6が伸縮することで、第一台座4が回動し、第一の横軸に対する第二台座5の傾斜が修正される。すなわち、本実施形態の傾斜検知器7およびジャッキ6は、縦断勾配自動調整装置9の一部を構成している。
図6に示すように、トンネル坑内において移動式揚重装置1を使用して、U字溝Gを敷設する際には、まず、移動式揚重装置1を所定の位置まで移動させて、据え付ける。このとき、必要に応じてアウトリガー34を利用してもよい。
移動式揚重装置1を据え付けた後、道路の縦断方向での傾斜を修正する。具体的に、まず、縦断勾配自動調整装置9を起動し、傾斜検知器7による第一の横軸に対する傾斜(道路縦断方向での傾斜)を測定する。道路勾配等により、第二台座5が傾斜している場合には、図5に示すように、第二台座5が水平状態にある場合に比べて検知部76が一方の検知手段77に近づき、他方の検知手段77から遠ざかる状態となる。そして、傾斜検知器7は、検知部76と検知手段77との距離により道路の縦断方向での傾斜を検知する。傾斜検知器7により第二台座5(助力装置2)の道路縦断方向での傾斜が検知されると、制御盤91に信号が送信される。制御盤91が傾斜を検知した信号を受信すると、ジャッキ6に作動の信号が送信されることで、ジャッキ6が伸縮する。これにより、第一台座4の傾斜が調整され、助力装置2の道路の縦断方向に対する角度が調整される。例えば、検知部76と一方の検知手段77との距離が閾値以下となったらジャッキ6を伸ばし、検知部76と一方の検知手段77との距離が閾値以上になったらジャッキ6を縮める。
次に、操作者が第二台座5に設置された傾斜計(図示せず)を確認しながら勾配調整器51を操作することで、道路横断方向の傾斜を修正する(図3(a)~(c)参照)。なお、傾斜計の構成は限定されるものではない。
道路縦断方向および道路横断方向に対する傾斜を修正することで、助力装置2(第二台座5の上面)が水平となり、助力装置2の回転軸21aが鉛直になる。
助力装置2を水平に設置したら、図6に示すように、助力装置2によりU字溝Gを保持した状態で、所定の位置にU字溝Gを敷設する。まず、フォークリフトFに上載されたU字溝GにU字溝吊りクランプ22bを係止させる。次に、助力装置2のアーム22によって支持された状態のU字溝Gを、作業員Pが前後左右上下に誘導する。U字溝Gを所定の位置に配置したら、U字溝Gを下降させて載置する。U字溝Gは、アーム22によって支持された状態で、作業員Pが大きな力を要することなく移動させることができるため、位置決めや微調整が容易である。また、助力装置2の水平性を確保した状態(回転軸21aを鉛直にした状態)で作業を行うため、重量物を揚重した際の転倒に対する安全性が確保されている。助力装置2のアーム22の届く範囲でのU字溝Gの敷設が完了したら、移動式揚重装置1とフォークリフトFを移動させる。
本実施形態の移動式揚重装置1によれば、第一台座4と第二台座5との二つの台座を利用して角度調整を行うため、助力装置2の水平性を簡易に確保することができる。すなわち、道路縦断方向の傾斜に対して第一台座4により角度調整を行った後、道路横断方向の傾斜に対して第二台座5により角度調整を行うことで、第二台座5の上面における水平性を確保することができるため、複数のジャッキなどを個別に伸縮させて水平性を確保する場合に比べて簡易である。そのため、勾配を有する場所や整地されていない場所であっても、U字溝Gの据え付け作業を行うことができる。長期荷重条件で取付部(第二台座5の勾配が1/1000以下でなければ可動しない助力装置2であっても、使用可能である。また、台車3を備えているため適宜移動が可能であり、作業箇所が限定されることがなく、助力装置2による作業が可能となる。また、簡易な操作により水平性を確保することができるため、移動した地点で短時間に水平性を確保することができる。そのため、U字溝等の重量物の据え付け作業を助力装置2を利用して少人数で簡易に行うことができる。
また、道路の縦断方向に対する傾斜を傾斜検知器7に検知した場合に、傾斜検知器7と連動するジャッキ6により角度調整を行うため、簡易に傾斜を修正できる。
傾斜検知器7の検知部76は、ケース71内に貯留された液体78の粘性によりゆっくり移動するため、急激に移動することや細かく揺動することが防止されている。そのため、傾斜検知器7による傾斜量の測定が急激に変化することや一定の値に定まらないことによりジャッキ6の伸縮量が設定不能になることが防止されている。
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、移動式揚重装置1の使用箇所は、道路トンネルに限定されるものではなく、例えば、鉄道トンネルであってもよい。また、移動式揚重装置1の使用個所はトンネル坑内に限定されるものではない。例えば、資材ヤード等での資材の移動に使用してもよい。また、U字溝Gは必ずしもフォークリフトにより輸送する必要はなく、例えばトラック等により輸送してもよい。また、U字溝Gは、予め施工箇所近傍に仮置きしておいてもよい。
また、移動式揚重装置1の使用目的は、U字溝の敷設に限定されるものではなく、あらゆる重量物の移動や設置に使用可能である。
また、前記実施形態では、縦断勾配自動調整装置9により、縦断勾配に対する傾斜の修正を自動的に行う場合について説明したが、縦断勾配の調整は、手動で行ってもよい。このとき、台車3と第一台座4との間には、ジャッキ6に代えて勾配調整器51が介設されていてもよい。
また、前記実施形態では、縦断勾配に対しては自動で傾斜を修正し、横断勾配に対しては手動で傾斜を修正するものとしたが、横断勾配に対しても自動で傾斜を修正してもよい。このとき、横断勾配に対する傾斜を測定するための傾斜検知器7を設けるのが望ましい。
なお、傾斜検知器7は必要に応じて設置すればよい。
1 移動式揚重装置
2 助力装置
3 台車
4 第一台座
5 第二台座
6 ジャッキ
7 傾斜検知器
71 ケース
72 第三軸材(第三の横軸)
73 振り子棒
74 パドル
75 測定棒
76 検知部
77 検知手段
8 支承
81 第一板材
82 第二板材
83 第一軸材(第一の横軸)
84 第二軸材(第二の横軸)
9 縦断勾配自動調整装置
91 制御盤

Claims (1)

  1. 台車と、
    前記台車に上載された第一台座と、
    前記第一台座に上載された第二台座と、
    重量物の揚重に使用する助力装置と、
    前記第二台座に固定された傾斜検知器と、
    前記第一台座と前記台車との間に介設されたジャッキと、
    前記第二台座に設置された傾斜計と、を備える移動式揚重装置であって、
    前記第一台座は、第一の横軸を中心に回動することで前記台車に対して角度調整可能であり、
    前記第一台座の一端部には、ジャッキ受けが形成されており、
    前記第一台座の他端部は、前記第一の横軸を備える支承を介して前記台車に取り付けられていて、
    前記第二台座は、前記第一の横軸と直交する第二の横軸を中心に回動することで、前記第一台座に対して角度調整可能であり、
    前記第二台座の一方の側端には、勾配調整器が設けられており、
    前記第二台座の他方の側端は、前記第二の横軸を備える支承を介して前記第一台座に取り付けられていて、
    前記傾斜検知器は、前記第一の横軸と平行な第三の横軸と、前記第三の横軸を中心に回動可能な測定棒と、測定棒の先端部に形成された検知部と、前記検知部との間に隙間をあけた状態で当該検知部を挟んで対向する一対の検知手段と、を備えており、前記検知部と前記検知手段との距離に基づいて前記第一の横軸に対する前記第二台座の傾斜を検知し、
    前記ジャッキは、一端が前記ジャッキ受けに回動可能に取り付けられていて、他端は前記台車の上面に回動可能に取り付けられていて、前記傾斜検知器により前記第二台座の傾斜を検知した際に伸縮し、
    前記勾配調整器は、ハンドルを回転操作することにより伸縮して前記第一台座と前記第二台座との隙間の大きさを調整することを可能としており、
    前記助力装置は、前記第二台座の上面に取り付けられていることを特徴とする、移動式揚重装置。
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