JPS6153314B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はクレーンの過負荷防止装置に関するも
のである。 従来、クレーンの過負荷防止装置においては、
クレーンの過負荷状態を検知する手段として、例
えば第１図に示すような定格荷重曲線（定格荷重
Ｗと作業半径Ｒの関数）をあらかじめ電気的に記
憶しておく一方、ブーム長さＬ、吊上荷重ｗ、ブ
ーム角度θを刻々検出して、所定の作業状態での
作業半径Ｒ（＝Ｌ cosθ）における定格荷重Ｗ
と吊上荷重ｗとを比較してその過負荷状態を判別
する方法、又は第２図に示すごとく、クレーンの
定格性能曲線をブーム角度θとデリツクシリンダ
に作用する力Ｆ（又はデリツクシリンダ内圧Ｐ）
との関数としてあらかじめ記憶しておき、所定の
作業状態（ブーム角度θ）での実際のデリツク負
荷力ｆ（又はデリツクシリンダ内圧Ｐ）と定格値
Ｆとを比較して過負荷状態を判別する方法が用い
られている。 しかしながらこれらの方式は、いずれも定格性
能曲線が多次曲線となり、それを電気的に記憶す
る構成がきわめて複雑、高価なものとなつてい
た。従つて本発明においては、この定格性能曲線
を簡単に取り出すよう構成したものである。 以下図面につき本発明の構成を説明する。 クレーンの定格荷重はクレーンの強度に基づい
て定められ、クレーン強度のうちでも特にクレー
ンのブーム強度が一番弱いため、多くの場合この
ブーム強度に基づいてその定格荷重を定めてい
る。 今、ブーム強度が一定となるよう定格性能を定
めた場合（即ち、クレーンブームの危険断面Ｚに
おける応力σ：一定）について考える（第３〜第
５図参照）。 「危険断面Ｚに作用する曲げモーメントは、Ｗ
（Ｌ＋ｇ tanθ−ｅ）cosθ＋Ｗ_B（ｌ_B−ｅ）cos
θである。 従つてこの危険断面Ｚにおけるブーム応力σ
は、 σ＝Ｗ（Ｌ＋ｇ ｔａｎθ−ｅ）ｃｏｓθ＋Ｗ_Ｂ（ｌ_Ｂ−ｅ）ｃｏｓθ／Ｚ である。次にこの式は σ＝｛Ｗ（Ｌ＋ｇ ｔａｎθ）＋Ｗ_Ｂｌ_Ｂ｝ｃｏｓθ／Ｚ ×｛Ｗ（Ｌ＋ｇ ｔａｎθ−ｅ）＋Ｗ_Ｂ（ｌ_Ｂ−ｅ）｝ｃｏｓθ／｛Ｗ（Ｌ＋ｇ ｔａｎθ）＋Ｗ_Ｂｌ_Ｂ｝ｃ
ｏｓθ であり、この式の右辺中 ｛Ｗ（Ｌ＋ｇ ｔａｎθ−ｅ）＋（Ｗ_Ｂ（ｌ_Ｂ−ｅ）｝ｃｏｓθ／｛Ｗ（Ｌ＋ｇ ｔａｎθ）＋Ｗ_Ｂｌ_Ｂ｝ｃｏｓ
θ は危険断面Ｚにおける曲げモーメントと、ブーム
基端における曲げモーメントとの比であり、出願
人は、上記式にこのクレーンの定格性能曲線上の
実際の数値を代入してこの比を計算したところ、
この比は0.76〜0.82の範囲であることを確かめ
た。 従つて上記式は、 σ＝（0.76〜0.82）・ ｛Ｗ（Ｌ＋ｇ ｔａｎθ）＋Ｗ_Ｂｌ_Ｂ｝ｃｏｓθ／
Ｚ となり、さらにこの式は、 σ＝ｈ・ ｛Ｗ（Ｌ＋ｇ ｔａｎθ）＋Ｗ_Ｂｌ_Ｂ｝ｃｏｓθ／
Ｚ… と近似することができる（但しｈは定数）。」 一方、デリツクシリンダに作用する負荷Ｆは、 Ｆ＝｛Ｗ（Ｌ＋ｇ ｔａｎθ）＋Ｗ_Ｂｌ_Ｂ｝ｃｏｓθ／
ａ ｓｉｎθ_２… である。ここで、 Ｗ：吊荷重 Ｗ_B：ブーム１とブーム１内に配設するテレシ
リンダ（図示せず）との合計重量。 Ｆ：デリツクシリンダ２が受ける負荷力。 ｇ：ブーム先端偏心距離。 Ｌ：ブーム長さ。 ｌ_B：ブームフートピンＯからブーム１とテレ
シリンダの合計重量の重心位置Ｂまでの
距離。 ａ：ブームフートピンＯからデリツクピンＡま
での距離。 ｂ：ブームフートピンＯからデリツクフートピ
ンＣまでの水平距離。 ｃ：ブームフートピンＯからデリツクフートピ
ンＣまでの垂直距離。 ｅ：ブームフートピンＯからブーム危険断面Ｚ
までの距離。 θ：ブーム１の対水平角度。 θ_２：∠OAC β：デリツクシリンダ２の対水平角度。 δ：とＣを通る水平線とのなす鋭角度。 ｚ：ブーム１の危険断面の断面係数。 σ：ブーム１の曲げ応力。 Ｐ：デリツクシリンダ２の保持圧。 Ｄ：デリツクシリンダ２のピストン受圧径。 とする。 ここで△OCAについて、 である。 ここで前記式と式とにより、 Ｆ＝σＺ／ｈａ ｓｉｎθ_２＝σＺ／ｈａ・１／ｓｉ
ｎθ_２… この式に式を代入して、 ここで

【式】（定数）であるの で、 Ｆ＝Ｃ・１／ｓｉｎ（δ＋β） … 即ち、δは定数であるので、βとＦとで表わさ
れるこの式が、ブーム強度に基づいて定められる
（応力一定）定格性能曲線を有したクレーンの特
性を示す関係式であり、別の言い方をすればこの
関係式をβとＦとで定められるクレーンの定格性
能曲線とすることができるものである。 次に、この式をグラフ化すると第６図とな
る。ここでデリツクシリンダ角度βは、この種の
クレーンの機構上その作動範囲が限定される。即
ち、ブーム角度θはこの種のクレーンにおいては
ほぼ０゜〜75゜の範囲の作動に限定されており、
従つてデリツクシリンダ角度βはこの種のクレー
ンでは91゜〜96゜（実測）の揺動となつている。
従つてこの範囲での前記式は、ほぼ直線として
近似できる（第６図参照）。即ち、第式は、91
゜≦β≦96゜の条件で、 Ｆ＝ｋβ＋F₀ … （但し、ｋ，F₀は定数） と近似することができる。即ちこのことは、従来
のクレーンの定格性能曲線をＦとβとの一次関数
で表わすことができることを意味する。 次にこの定格性能直線を過負荷防止装置に具体
的に適用する場合を説明する。 電気的に構成する場合は、従来同様、定格値Ｆ
＝ｋβ＋F₀をあらかじめ電気的に記憶してお
き、所定のデリツク角度βにおける定格値Ｆと実
際の負荷ｆ（このｆはデリツクシリンダに作用す
る力を歪ゲージ若しくはロードセル等で直接計
測、又はデリツクシリンダの内圧Ｐを計測して
PDにより取出す）とを比較、判別するよう構成
すればよいが、この定格値Ｆの電気的な記憶、設
定は、このＦが一次関数であるので、普通の増巾
回路で容易に行い得る。 次に機械的に構成する場合は、第７図に示すご
とく、デリツクシリンダ２とコラム３との間にバ
ネ常数ｋのバネ装置Ｋを介装すればデリツクシリ
ンダの動き（従つてβに相当）に応じてバネＫの
付勢力が定格値Ｆとなるよう構成できる。一方、
デリツクシリンダに作用する負荷ｆは、デリツク
シリンダ２より内圧Ｐを取り出し、これを前記バ
ネ装置Ｋに対峙して設けたシリンダ４（ここでは
説明上、このシリンダ４のピストン受圧径はデリ
ツクシリンダ２の受圧径Ｄと同じと仮定する）に
入力するとそのピストンロツド５に作用する力が
デリツクシリンダ２に作用する負荷ｆとなり、こ
こでシリンダ４のピストンロツド５に押されてバ
ネ装置Ｋがたわんだ時が過負荷状態である。これ
を例えばリミツトスイツチ等で検知して警報、停
止等の信号を出力すればよい。なおバネ装置Ｋ、
シリンダ４の大きさはデリツクシリンダ２に実際
に作用する力と同等の力を受けるよう構成すると
極めて大きなものとなるので、実際の設計におい
ては、デリツクシリンダ２の内圧Ｐ側よりバネ装
置Ｋのバネ常数ｋ、シリンダ４の諸元を決定す
る。即ち、所定の内圧Ｐ（過負荷状態）となつた
ときバネ装置Ｋがたわむよう構成して装置全体を
相似的に小さくするのがよい。 また、デリツクシリンダに作用する負荷ｆを
取出す場合において、デリツクシリンダ２の負荷
側油室２ａの内圧だけでなく、非負荷側油室２ｂ
の内圧も取出し、非負荷側油室２ｂの内圧によつ
て響影される負荷側油室２ａの内圧を補正するよ
う構成すれば、より正確なクレーン負荷が検知で
きるものである。 本発明は以上のように、クレーンの定格性能曲
線を直線式に近似して設定し、これを過負荷防止
装置に適用するよう構成したので、この過負荷防
止装置を電気的に構成するにしろ機械的に構成す
るにしろ、いずれの場合においても極めて簡単に
構成でき、その実用的価値は極めて大きいもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の過負荷防止装置に用
いられるクレーンの定格性能曲線図、第３図は本
発を適用するクレーンの全体構成図、第４図は第
３図の要部を拡大して示す本発明の説明図、第５
図は第３図に示すクレーンのブーム、第６図は本
発明に係るクレーンの定格性能曲線の設定を示す
説明図、第７図は本発明に係る定格性能曲線を適
用した過負荷防止装置を機械的に構成した場合の
説明図である。 １……クレーンブーム、２……デリツクシリン
ダ、３……コラム、４……シリンダ、５……ピス
トンロツド、Ｋ……バネ装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クレーン負荷をデリツクシリンダにより検出
   すると共に、これと所定の定格値とを比較して過
   負荷状態を報知するよう構成したクレーンの過負
   荷防止装置において、前記定格値を、Ｆ＝ｋβ＋
   F₀で取出すよう構成したことを特徴とするクレ
   ーンの過負荷防止装置。 但しβ：デリツクシリンダ２の対水平角度、 ｋ，F₀：定数。