WO1995013241A1

WO1995013241A1 - Dispositif de detection du moment de basculement et de charge soulevee pour une grue mobile

Info

Publication number: WO1995013241A1
Application number: PCT/JP1994/001875
Authority: WO
Inventors: Minoru Wada
Original assignee: Komatsu Ltd.; Komatsu Mec Kabushiki Kaisha
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 1995-05-18
Also published as: EP0728696A1; US5711440A; TW326805U; CN1139413A; KR960705734A; CN1038576C; JPH07125987A; EP0728696A4

Description

明細書移動式クレーンの吊り荷重及び転倒モーメント検出装置技術分野

本発明は移動式クレーンの吊り荷重及び転倒モ一メント検出装置に係り、特に吊り荷重や転倒モーメントを検出する際の検出誤差を小さくすることができるようにした移動式クレーンの吊り荷重及び転倒モ一メント検出装置に関する。背景技術

従来の移動式クレーンは、車体に伸縮ブームを旋回かつ起伏可能に取付けておき、これを旋回モータによって所定の方向に向けるとともに起伏シリンダによつてほぼ直立させた状態まで起立させるものとしている。伸縮ブームの先端にはトラス構造のジブを取付け、ジブ先端から昇降される吊りフックを介して重量物を吊り上げ移動させる。このような移動クレーンに対し、最近ではジブに代えて伸縮ブームを取付けして夕ワークレーンとしての機能を持たせたクレーン車が提案されている。このようなクレーン車では、車体の旋回台座状で起伏シリンダによりほぼ直立状態に起立させた第 1 ブームを所望の高さまで伸張させ、この第 1 ブ —ムの先端に取付けた第 2 ブームをやはり専用の起伏シリンダによってほぼ水平状態に設定しつつ伸張させておき、第 2 ブーム先端から垂下される吊りフックを地上側に下ろして作業を行う。

ところで、タワークレーンの機能を持たせた移動式クレーンでは、第 2 ブームが高所位置で水平方向に延長されるため、作業安全上の見地から吊り荷重やこの荷重に伴う転倒モーメン卜の検出を行って過負荷防止を図ることが重要である。この種の過負荷防止のために、従来では、吊り荷重とブーム自重による乇一メン卜と、第 1 ブームの起伏シリンダに加わる軸重による抵抗モ一メン卜とのつり合い式から吊り荷重を算出し、この値を求めて転倒モーメン卜を算出するようにしていた。

しかし、従来の方式では吊り荷重や転倒モ一メントを、第 1 ブームを起伏させるメインシリンダに加わる軸重から算出するようにしている。このため、作業半径を拡大するように、第 1 ブームを垂直位置からの傾斜角が大きくなるように操作した場合、メインシリンダ内でのビストン摩擦力が軸重に与える影響が大きくなり、実際の吊り荷重値よりも小さい値を出力する虞がある。特に、第 2 ブームを伸張させている場合にはブーム全体の重心位置がメインシリンダの基点より遠方に移動するため、摩擦力による影響を無視することができなくなつてしまう。このため、従来の過負荷防止システムでは、安全サイドでの運用となるように、安全率を高く設定せざるを得ず、したがって実際に可能な作業範囲よりも小さな範囲でしか操作できない欠点があった。また、転倒モーメントの算出に際しても、ブームが吊り荷重や自重によって撓むにも拘らず、ブームを剛体とした幾何学的な演算によって作業半径を算出する方式であつたため、実際の作業半径が正確に過負荷防止システムに反映されない問題があつた。発明の開示

本発明は、かかる従来技術の欠点を解消するためになされたもので、吊り荷重および転倒モ一メン卜を高い精度で検出することができ、もって安全性を図りつつ過負荷防止システムを有効に活用することができるような移動式クレーンの吊り荷重及び転倒モーメント検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る移動式クレーンの吊り荷重検出装置は、第 2 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、このセンサからの信号に基づいて第 2 ブームに吊下された吊り荷重を演算するコントローラを備えた構成とした。

かかる構成によれば、吊り荷重は、第 1 ブームの起伏シリンダではなく、このブームの先端部に取付けられた第 2 ブームを、ほぼ水平方向に作動可能としている第 2起伏シリンダに加わる軸重から求められる。第 2起伏シリンダには吊り荷重と第 2 ブームの自重が主として加わるため、第 1 ブームの自重に起因する誤差が検出値に加味されることを防止でき、吊り荷重の検出精度を大幅に向上させることができる。

本発明に係る第 2の移動式クレーンの吊り荷重検出装置は、第 2 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、これら第 2 ブーム側センサからの信号に基づいて第 2 ブームに吊下された吊り荷重を演算するとともに、第 1 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、これら第 1 ブーム側センサからの信号に基づいて吊り荷重を演算し、第 2 ブーム側での検出値と、第 1 ブーム側での検出値とを大小判別して大荷重値を検出吊り荷重として出力するコントローラを備えたものである。

かかる構成によれば、第 2 ブームの起伏シリンダによる軸重からの検出と合せて、第 1 ブームの起伏シリンダに加わる軸重から従来の同様の手法で吊り荷重を検出し、両者を比較し、安全サイドの値を吊り荷重として出力する。これにより、故障等による異常値があっても、一方がバックアップとして作用し、高い安全性をもたせることができる。

また、本発明に係る移動式クレーンの吊り荷重検出装置において、前記コントローラは、軸重を各ブームの起伏シリンダ摩擦力による補正処理部を設けるようにすればよい。

かかる構成によれば、これらの吊り荷重の検出に際して、ブームシリンダの摩擦力による検出軸重を補正するので、高い精度での吊り荷重検出が可能となるのである。

本発明に係る移動式クレーンの転倒モーメント検出装置は、第 2 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、これら第 2 ブーム側センサからの信号に基づいて第 2 ブームに吊下された吊り荷重を演算し、第 1 ブームと第 2 ブームの作業半径を第 1 ブーム側のブーム長センサおよびブーム角度センサからの信号により算出し、演算された吊り荷重と算出された作業半径とから転倒モーメントを出力するコントローラを備えた構成とした。かかる構成によれば、上述のように吊り荷重が求められるが、同時に、第 1、第 2のブームによる作業半径が、各ブームの長さセンサおよび角度センサから把握される。したがって、これらを乗ずることにより転倒モーメントを算出できる。吊り荷重は第 2 ブームの起伏シリンダによつて行っており、精度の高い値となつているので、算出される転倒モーメントも高い精度で得られる。

また、本発明に係る第 2の移動式クレーンの転倒モーメント検出装置は、第 2 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、これら第 2 ブーム側センサからの信号に基づいて第 2 ブームに吊下された吊り荷重を演算するとともに、第 1 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、これら第 1 ブーム側センサからの信号に基づいて吊り荷重を演算し、第 2 ブーム側での検出値と第 1 ブーム側での検出値とを大小判別して大荷重値を検出吊り荷重として出力するコントローラを備え、このコントローラは第 1 ブームと第 2 ブームの作業半径を各ブーム側のブーム長センサおよびブーム角度センサからの信号により算出し、検出吊り荷重と算出された作業半径とから転倒モ一メントを出力可能としたものである。

かかる構成によれば、吊り荷重として、第 2 ブームの起伏シリンダ側で算出した値と、第 1 ブームの起伏シリンダ側で算出した値との、いずれか大きい値を用い、ブーム張出しによる作業半径をこれに乗ずることにより、常に安全サイドでの転倒モ一メントを算出することができるものとなる。従って、一方の吊り荷重検出機能に故障等が生じても、バックアップ作用があり、安全性が向上する。また、本発明に係る移動式クレーンの転倒モ一メント検出装置において、前記コントローラには、作業半径の算出に際して各ブームの撓みを各センサからの検出信号により算出し、この撓み量による補正処理部を備えることができる。かかる補正処理部を備えることにより、作業半径を正確に求めることができる。即ち、吊り荷重が負荷されている場合、各ブームは荷重により撓み、これが作業半径を正確に算出する障害となることがあるが、本発明は、これを補正するものである。図面の簡単な説明

図 1 は本発明の実施例に係る吊り荷重及び転倒モーメント検出装置を備えた移動式クレーンの側面図、

図 2は実施例に係る吊り荷重及び転倒モ一メント検出装置のコン卜ローラ構成ブロック図、

図 3は実施例の吊り荷重及び転倒モーメント検出のための各作用力の説明図、図 4 A及び図 4 Bは実施例のブーム撓みを算出するときの図であり、図 4 Aは第 1 ブームの説明図、図 4 Bは第 2ブーム 2 8の説明図、

図 5 A及び図 5 Bは実施例のブーム撓みを算出するときのブーム弾性係数の説明図である。発明を実施するための最良の形態

本発明に係る移動式クレーンの吊り荷重及び転倒モーメント検出装置について、好ましい実施例を添付図面に従って以下に詳述する。

図 1 は、本実施例に係る移動式クレーン 1 0の側面図である。移動クレーン 1 0は、車輪走行可能な車体 1 2を有するとともに、この車体 1 2の前後にて左右に張出し可能なァゥトリガ 1 4を設け、クレーン作業時に車体 1 2を浮上させ安定保持できるようにしている。車体 1 2の中央部には、旋回台 1 6を介して運転室 1 8とブーム基台 2 0を取付けており、ブーム基台 2 0に対してクレーンブ一ム手 ¾を取付けている。前記クレーンブーム手段は、基台 2 0に起伏シリンダ 2 2 により起伏動作可に取付けられた第 1 ブーム 2 4 と、当該第 1 ブーム 2 4の先端部に水平方向に延長可能に取付けられ第 1 ブーム 2 4 との間に設けられた起伏シリンダ 2 6により起伏動作可能とされた第 2ブーム 2 8とから構成したものである。これら各ブーム 2 4、 2 8はそれぞれテレスコピック構造の多段ブームとされて伸縮可能となっており、第 1 ブーム 2 4は所望の高さまで伸張させる垂直ブームとして機能し、第 2 ブーム 2 8 はほぼ水平方向に伸張される水平ブームとして機能する。第 2 ブーム 2 8を最小に設定した場合には、通常クレーンとして用いることができ、第 2 ブーム 2 8を伸張させることによりタワークレーンとして使用することができるのである。クレーン機能のために、第 2 ブーム 2 8の基端ブーム部の先端部には主フック 3 0が配置され、タワークレーン機能のために、第 2 ブーム 2 8の先端ブーム部に補助フック 3 2が配置されており、これらは第 1 ブーム 2 4の基部側に装架されたウインチ手段 3 4 から繰り出されるワイャ 3 6 によって昇降操作されるようになっている。

このような構成の移動式クレーン 1 0 には、吊り荷重および転倒モーメン卜を検出するためのコントロ一ラ 3 8が装備されている。これは第 1 ブーム 2 4の起伏シリンダ（以下第 1 シリンダという） 2 2 による軸重検出を主体とする演算処理に加えて、特に第 2 ブーム 2 8の起伏シリンダ（以下第 1 シリンダという） 2 6 による軸重検出を主体とする演算処理を行うようになつている。これらの処理のために、第 1 ブーム 2 4側において第 1 シリンダ 2 2の軸重を検出する軸重センサ 4 0、ブーム角検出センサ 4 2、および第 1 ブーム 2 4の長さを検出するための長さセンサ 4 4 を設けているが、この発明では、特に、これらと別途独立して第 2 ブーム 2 8側において第 2 シリンダ 2 6の軸重を検出する第 2軸重センサ

4 6、第 2 ブーム角検出センサ 4 8、および第 2 ブーム 2 8の長さを検出するための第 2長さセンサ 5 0を設けている。コントローラ 3 8 はこれらの各センサからの検出信号を入力し、特に第 2 ブーム 2 8 に付帯しているセンサ 4 6、 4 8、

5 0からの検出信号を主体として吊り荷重を算出し、バックアップとして第 1 ブーム 2 4 に付帯しているセンサ 4 0、 4 2、 4 4 による検出信号を主体として吊り荷重を算出するものとしている。

コントローラ 3 8 は、図 2 に示しているように、上記センサからの信号を入力し、これを軸荷重 · 姿勢演算部 5 2 に取り込むものとしている。この演算部では第 1 ブーム 2 4 と第 2 ブーム 2 8 に加わる軸荷重とブーム傾斜角を算出するものであり、第 1 、第 2軸重センサ 4 0、 4 6 によって軸重を、第 1 、第 2 ブーム角検出センサ 4 2、 4 8 によつて傾斜角を演算するようにしている。軸重センサ 4 0、 4 6 としては起伏シリンダ 2 2、 2 6 に加わる油圧力を検出して電圧信号に変換する構造のものを用いたり、あるいはシリンダ揺動支点等の荷重点に設定したロードセル等を用いることができる。またブーム角検出センサ 4 2、 4 8 は、振り子とポテンショメ一夕の組合わせからなる構造のものを用いればよく、水平に対するブーム起伏角度を電気的な信号として出力する構造のものを用いればよい。したがって、第 1、第 2 ブーム 2 4、 2 8の各々における軸重とブーム姿勢が求められる。

ここで、第 2 ブーム 2 8側において吊り荷重を算出する方法を図 3の模式図を用いて説明する。第 2 ブーム 2 8のフートピン（第 1 ブーム 2 4 との連結点）回りのモーメント吊り合い式を考える。まず、吊り荷重 Wa による転倒側の回転モ一メントは、第 2 ブーム 2 8の自重モーメント MHb、第 2起伏シリンダ 2 6の自重モーメント MHc、捕助フック 3 2の自重モーメント MHk、吊り荷重 Wa とワイャ 3 6の重量 Wr によるモーメント Mw C = RHf x (Wa +Wr ) ： RHfは吊り荷重までの水平距離〕である。これに抵抗するモ一メントは第 2 シリンダ 2 6 による反力モーメント MHfと、ゥィンチ手段 3 4 によるワイヤ張力モーメン卜 MHw である。シリンダ反力モーメント MHfは、検出軸力を FH 、第 2 ブーム 2 8のフ一トピンからのシリンダ距離を Y2 とすると、 MHf= FH X Y2 として求められる。また、ワイヤ張力モーメント MHwは、フートピンからワイヤ 3 6 までの距離 Yw とし、張力は吊り荷重 Wa とワイヤ重量 Wr が加わり、ワイヤの掛け数（シーブへの巻掛け数） Nに分配されるから、 MHw=Yw X (Wa +Wr ) として求められる。

このため、求める吊り荷重 Waは、

Wa= (MHf-MHb-MHc-MHk) / (RHf- Yw/N) -Wr - · ( 1 ) として求めることができる。

ここで、シリンダ反力モーメント MHfは、検出軸力 FH とシリンダ距離 Y2 との積であり、シリンダ 2 6の寸法、ブーム角度から算出することができる。ブーム自重モーメント M Hbは、ブーム張出し長さによって変化する重心位置を第 2 ブーム長さセンサ 5 0 によって検出するとともに、各張出し長さに対応する重心位置との関係を予め定めておき、これから重心位置を算出した上で、これに設計上定められているブーム重量を掛合わせることによって算出できる。シリンダ自重モ一メント M Hcは、シリンダ寸法やオイル重量等を基礎にしてストロークに対応するモ一メン卜として演算処理すればよい。更に、フックモーメント M Hkは、フック重量とブーム張出し長さより容易に算出される。その他、吊り荷までの距離 R Hfやフートピンとワイヤ間距離 Y w は設計上の幾何学的関係構成から容易に算出でき、ワイヤ重量 W r はブーム先端からの繰り出し長さに単位重量を掛合わせて求めることができる。

そこで、コントローラ 3 8では、予め吊り荷重 W a の演算に要する各データをメモリに格納しておき、センサから検出された値とともに、対応するデータを読込み、前記（ 1 ) 式に基づいて吊り荷重を演算する荷重演算部 5 4を備えているのである。したがって、ここでは、第 2 シリンダ 2 6側において、第 2軸重センサ 4 6、第 2 ブーム角検出センサ 4 8からの信号を入力する軸荷重 ' 姿勢演算部 5 2からの出力信号と、第 2長さセンサ 5 0からの検出信号とを入力し、（ 1 ) 式の演算に必要なデータをメモリから読み込んで、演算結果としての吊り荷重 W a を出力するのである。

ところで、軸荷重 · 姿勢演算部 5 2から出力される軸荷重には、第 2 シリンダ 2 6での内部摩擦力が影響を与える。すなわち、第 2 シリンダ 2 6 は鉛直方向にのみ作動する場合はまれであり、従って第 2 ブーム 2 8を起伏させているときに摩擦力が内蔵ビストンとシリンダチューブとの間に発生し、これがセンサ 4 6 による検出軸重に誤差を与える原因となる。そこで、この実施例では、軸荷重 . 姿勢演算部 5 2から出力信号を荷重演算部 5 4 に送出する前に摩擦力補正部 5 6で補正するようにしている。これは、吊り荷重の誤差 W e (真の荷重一計算値）を第 2 ブーム長さ L、第 2 ブーム角度 Θ、第 2 シリンダ軸力 Fの重回帰式（次の（ 2 ) 式）として近似して求めるものとすればよい。従って、吊り荷重の誤差 W e は、

We= L x C 1+ 0 x C + F x C f + C 0 · · · ( 2 )

となる。

この式における各 C値は予めテーブルとしてメモリ上に格納しておき、作業モ一ドに応じて適宜切換え使用し、誤差 We を算出させるのである。そして、この誤差 We を補正して前記荷重演算部 5 4 に出力し、ここで摩擦力により補正した軸重によって吊り荷重を前記（ 1 ) 式に基づいて演算し、これを演算吊り荷重 W 2 として出力させるのである。

上述の演算処理は、第 2 ブーム 2 8側において行うため、第 1 ブーム 2 4の自重による作用等の誤差発生原因が計算値に入らず、極めて精度の高い.ものとなつているが、この実施例では、更に演算部の故障等の発生に対するバックアップのために第 1 ブーム 2 4側の起伏シリンダ 2 2での検出軸力から同様な手法で吊り荷重を算出するようにしている。これは、前記（ 1 ) 式に加え、第 1 ブーム 2 4 の自重によるモーメント MB 、第 1 シリンダ 2 2の自重によるモ一メン卜 MC を考慮すると、この第 1 シリンダ 2 2側での吊り荷重 Warnは、次式のように求められる。

Wam= (MF-MHb-MHc-MHk-MB-Mc) /Rf- Wr · · ( 3 ) ここで、 Rf は第 1 ブーム 2 4のフ一卜ピンから吊り荷重位置までの水平距離である。 MF は検出軸力 Fとシリンダ距離 Y1 との積であり、シリンダ 2 2の寸法、ブーム角度から算出することができる。第 1 ブーム 2 4の自重によるモーメント MB や、第 1 シリンダ 2 2の自重によるモーメント MC は、（ 1 ) 式にて述ベたと同様に求めればよく、ブーム自重モーメント MB は、ブーム張出し長さによって変化する重心位置を第 1 ブーム長さセンサ 4 4 によって検出するとともに、各張出し長さに対応する重心位置との関係を予め定めておき、これから重心位置を算出した上で、これに設計上定められているブーム重量を掛合わせることによって算出できる。シリンダ自重モーメント Mc は、シリンダ寸法やオイル重量等を基礎にしてストロークに対応するモ一メントとして演算処理すればよい。その他は（ 1 ) 式にて算出する方法と同様な方法で算出する。

そして、この第 1 シリンダ 2 2 による軸重検出から吊り荷重 W arnを荷重演算部

5 8にて求めるが、この場合にも第 1 シリンダ 2 2 における摩擦力補正を行うようにしている。このため軸荷重 · 姿勢演算部 5 2からの出力信号を上記荷重演算部 5 8 に先立って入力する摩擦力補正部 6 0が設けられている。摩擦力補正部 6 0では、第 2 シリンダ 2 6 におけると同様な演算方法を採用し、前記（ 2 ) 式において吊り荷重の誤差 W e (真の荷重一計算値）を第 1 ブーム長さ L、第 1 ブーム角度 0、第 1 シリンダ軸力 Fの重回帰式として近似して求める。この場合にも各 C値は予めテーブルとしてメモリ上に格納しておき、作業モードに応じて適宜切換え使用し、誤差 W e を算出させるのである。そして、この誤差 W e を捕正して前記荷重演算部 5 8 に出力し、ここで摩擦力により補正した軸重によって吊り荷重を前記（ 3 ) 式に基づいて演算し、これを演算吊り荷重 W 1 として出力させればよい。

このようなことから、第 1 シリンダ 2 2において摩擦力を考慮した演算吊り荷重 W 1 と、第 2 シリンダ 2 6 において摩擦力を考慮して演算吊り荷重 W 2 とが出力されるが、実施例では、これらの出力荷重 W l 、 W 2 のうち大きい値を求める吊り荷重として出力するものとしている。このため、コントローラ 3 8 は比較器

6 2 を備え、これに各演算吊り荷重 W l 、 W 2 を入力し、基準荷重 Wとの比較を行っていずれかの値が基準荷重 W以上となったときに、自動停止信号発生器 6 4 に起動信号を励起させるようにしている。

したがって、実施例では、第 1 シリンダ 2 2や第 2 シリンダ 2 6 に加わる軸重を摩擦力補正処理を行った後に演算に用いるようにし、この捕正軸重を基礎にしてメモリから必要データを読み込んで（ 1 ) 、（ 3 ) 式により各々吊り荷重が演算される。そして、基準荷重 Wとの比較処理を行って吊り荷重が基準値以上となつていると判定された場合に運転の自動停止を行うため、極めて安全性の高いシステムとすることができる。

ところで、コントローラ 3 8では、上記判定比較器 6 2による基準荷重 Wを転倒モーメントから求めるようにしており、このため、各ブーム 2 4、 2 8のブーム角検出センサ 4 2、 4 8および長さセンサ 4 4、 5 0からの検出信号により作業半径 Rを求めるようにしている。これは基本的に長さセンサ 4 4、 5 0によつてブーム張出し長さが得られ、角度センサ 4 2、 4 8によって検出された角度の余弦値の積によって第 1、第 2ブーム 2 4、 2 8による水平方向距離が求められる（もちろん、第 1 ブーム 2 4のフートピンと第 2ブーム 2 8のフートピン間に第 1 ブーム 2 4の伸張方向と直交する方向の偏差があった場合にはこれを考慮して算出する必要がある。第 2ブーム 2 8においても同様である。）。したがって、この水平方向距離 Rf から旋回中心と第 1 ブーム 2 2のフートピンに至る距離を減算することにより作業半径 Rが算出される。

この場合、ブーム自重と吊り荷によってブームの撓みが発生し、作業半径に影響を与える。通常この撓みは作業半径を増大し、転倒モーメントを増加するものとなる。そこで、実施例では、長さセンサ 4 4、 5 0から検出されたブーム長を第 1、第 2ブーム 2 4、 2 8の撓みによって各別に補正処理するようにしているすなわち、第 1 ブーム 2 4側の撓み補正処理部 6 6では、第 2ブム 2 8による自重は吊り荷重の増分として扱い、第 1 ブーム自重と吊り荷重および水平ブーム自重を全て第 1 ブーム 2 4の先端で第 1 ブーム直角方向に印加されるように等価換算した力、 F X Y1 BMLが加わったものとして処理する（図 4 A参照）。分子は第 1 ブーム 2 4での支持乇ーメン卜である。第 1 ブーム 2 4の撓み DXMは、等価換算力に比例近似するものとすれば、

DXM=KMX ( F X Y1/BML) · · · ( 4 )

が成立する。ここで、 KM はブームの伸びにおける弾性係数を示している。このようにして算出された撓み DXMを用いて、作業半径方向への撓みを DRMとすると

DRM= DXM SIN(Bma) · · · ( 5 )

となる。 Bma は第 1 ブーム 2 4の起伏角度である。したがって、第 1撓み捕正処理部 6 6では、第 1 シリンダ 2 2に加わる軸重 Fと第 1 ブーム 2 4の長さセンサ 4 4の信号 B MLを入力するとともに、ブーム角検出センサ 4 2からの角度信号から Bma を入力し、 Y1 を算出して上記演算処理を行う。

ここでブーム弾性係数 KM は次のようにして求める。弾性係数は作業状態（作業機の設定とアウトリガの設定）により変化するため、各作業状態毎にブーム伸び BML、起伏角度 Bma、吊り荷重を変化させてデータを求める。そして、実測した実作業半径と、その時のセンサ入力値を基に、理想的な撓み補正係数としてブーム弾性係数を逆算する。そして、ブーム起伏角度領域を複数のグループに分類し、代表起伏角度前後のデータを使用して各々統計計算を実施する。統計計算は、伸び上記逆算された撓み捕正係数の間で 3次式による最小 2乗近似を行い、上記起伏角度領域の各々に対し、橈み補正係数 KM を算出するのである。この状態は図 5 A、図 5 Bに示されている。各領域の間では捕間法によりブーム弾性係数を算出するようにすればよい。

実際の作業上では、作業状態をラベル分類しておき、各ラベル毎にブーム弾性係数 KM をブーム起伏角度、ブーム伸びに対応して予め算出してメモリ上に格納しておき、各センサからの検出によって与えられた条件を充足する弾性係数 KM を読取り、補間処理作業を行うように撓み捕正処理部 6 6 にて前記（ 4 ) 、 ( 5 ) 式による演算を行わせればよい。

また、第 2 ブーム 2 8 においても吊り荷によってブ一ム撓みが発生するので、第 2 ブーム 2 8側の撓み補正処理部 6 8では、吊り荷重だけでなく第 2 ブーム 2 8 による自重にもよるため、第 2 ブーム自重と吊り荷重を全て第 2 ブーム 2 8の先端で第 2 ブーム直角方向に印加されるように等価換算した力、 FH X Y2 / HLが加わつたものとして処理する（図 4 B参照）。分子は第 2 ブーム 2 8での支持モ一メントである。第 1 ブーム 2 4の橈み DXHは、等価換算力に比例近似するものとすれば、

DXH= KHx (FHx Y2/BHL)

が成立する。ここで、 KH は第 2 ブームの伸びにおける弾性係数を示している。このようにして算出された撓み DXHを用いて、作業半径方向への撓みを DRHとすると、

D RH - D XH x S I N ( B ha)

となる。 Bha は第 2ブーム 2 8の起伏角度である。したがって、第 2橈み補正処理部 6 8では、第 2 シリンダ 2 6に加わる軸重 F H と第 2ブーム 2 8の長さセンサ 5 0の信号 B HLを入力するとともに、ブーム角検出センサ 4 8からの角度信号から Bha を入力し、 Y 2 を算出して上記演算処理を行う。ブーム弾性係数 K H に関しては前記第 1 ブーム 2 4における場合と同様に求められる（図 5 A及び図 5 B参照）。

このようにして第 1、第 2ブーム 2 4、 2 8の各々についての撓み量が補正処理部 6 6、 6 8で算出されると、これは作業半径演算部 7 0に出力され、撓み分がブーム長の値に加算され、次いで、車両旋回台 1 6の旋回中心から第 1 ブームフートピンまでの距離が減算され、旋回中心からの実作業半径が算出される。この実作業半径をクレーン転倒モーメン卜の演算に用い、モーメント演算値から上記実作業半径における限界荷重 Wを算出するようにしている。限界荷重演算部 7 2では、したがって上記算出された実作業半径と、記憶されているアウトリガ状態、旋回体方向に対応した定数表から最適な定数を選択入力され、予め定められている定格総荷重算出式にて、限界荷重 Wを演算しこれを出力するようにしている。定格総荷重算出式としては周知の方法を採用すれば良い。そして、演算された限界荷重 Wは、前述した判定比較器 6 2に出力され、これが基準荷重 Wとして第 1 シリンダ 2 2 と第 2 シリンダ 2 6側とで独立して計算した演算吊り荷重 W 1 、 W 2 との比較判定に用いられるのである。

この結果、本実施例によれば、吊り荷重は第 2ブーム 2 8側の起伏シリンダ 2 6に作用する軸重を主体として吊り荷重を算出することができ、これによつて第 1 ブーム 2 4側の起伏シリンダ 2 2での摩擦や第 1 ブーム自重による影響が吊り荷重演算値に混入し、誤差を生じることを可及的に防止できる。したがって、精度の高い吊り荷重の検出が実現されるのである。また、同時に第 1起伏シリンダ 2 2での軸重検出による吊り荷重の検出を行い、これをバックアップとして用い、演算処理上は上記第 2 シリンダ 2 6側の演算値の比較判定によって危険荷重を判断するものとしているため、演算処理部の故障等での誤判断を防止することができる。いずれにしても、吊り荷重演算に際しては、第 1 、第 2 シリンダ 2 2、 2 6内での摩擦力捕正を行っているため、従来に比して充分精度の高い吊り荷重演算装置とすることができる。

また、転倒モーメン卜の算出に際して、第 1 ブーム 2 4、第 2 ブーム 2 8の角ブーム長と起伏角によって基本的作業半径が算出されるが、このとき、各ブーム 2 4、 2 8の撓みを無視することができない。本実施例では、各ブーム毎に撓みを算出し、これがブーム計測長に加算処理される。これを基礎にして定格総荷重との関係で限界荷重が算出できるので、ブーム 2 4、 2 8の撓みによって見掛け上増加して限界荷重を実際より大きく設定されることが防止され、これによつてより検出精度が高くかつ安全性を向上させることができるものとなる。

以上説明したように、本発明によれば、吊り荷重を水平ブームとして機能する第 2 ブームでの起伏シリンダに作用する軸重を検出しつつ、これを適宜シリンダ摩擦力を考慮して捕正するようにしているため、吊り荷重が精度よく検出されるものとなっている。そして、必要に応じて垂直ブームとして機能する第 1 ブームでの起伏シリンダに作用する軸重からの吊り荷重検出値をバックアップとして用いることにより、より安全性の高い吊り荷重検出装置とすることができる。そして、各ブームの張出し長さと起伏角度から作業半径が求められるが、このとき各ブームの撓み量を加算することにより、正確な作業半径が求められ、この作業半径と前記の精度よく、安全性の高い吊り荷重により、実際の転倒モ一メントを正確に把握することができ、これによつて得られた限界荷重も適正な値となるので、検出された吊り荷重との比較の際の基準荷重として用いても安全な判断が行われ、もって過負荷防止システムへの有効な適用が可能となる効果が得られる。産業上の利用可能性

本発明は、吊り荷重および転倒モ一メントを高い精度で検出することができ、もつて安全性を図りつつ過負荷防止システムを有効に活用することができるような移動式クレーンの吊り荷重及び転倒モーメント検出装置として有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 車体に起伏シリンダを介して起伏可能に取付けられた第 1 ブームと、前記第 1 ブームの先端部に起伏シリンダを介して起伏可能に連結された第 2 ブームを有する移動式クレーンにおいて、第 2 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、前記センサからの信号に基づいて前記第 2 ブームに吊下された吊り荷重を演算するコントローラを備えたことを特徴とする移動式クレーンの吊り荷重検出装置。

2 . 車体に起伏シリンダを介して起伏可能に取付けられた第 1 ブームと、前記第 1 ブームの先端部に起伏シリンダを介して起伏可能に連結された第 2 ブームを有する移動式クレーンにおいて、第 2 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、前記第 2 ブーム側センサからの信号に基づいて前記第 2 ブームに吊下された吊り荷重を演算するとともに、第 1 ブ一ム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、前記第 1 ブーム側センサからの信号に基づいて吊り荷重を演算し、前記第 2 ブーム側での検出値と、前記第 1 ブーム側での検出値とを大小判別して大荷重値を検出吊り荷重として出力するコントローラを備えたことを特徴とする移動式クレーンの吊り荷重検出装置。

3 . 請求の範囲 1又は 2のいずれかに記載の移動式クレーンの吊り荷重検出装置において、前記コントローラは、軸重を各ブームの摩擦力による補正処理部を設けていることを特徴とする移動式クレーンの吊り荷重検出装置。

4 . 車体に起伏シリンダを介して起伏可能に取付けられた第 1 ブームと、前記第 1 ブームの先端部に起伏シリンダを介して起伏可能に連結された第 2 ブームを有する移動式クレーンにおいて、第 2 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、前記第 2 ブーム側センサからの信号に基づいて前記第 2 ブームに吊下された吊り荷重を演算し、前記第 1 ブームと第 2 ブームの作業半径を第 1 ブーム側のブーム長センサおよびブーム角度センサからの信号により算出し、前記演算された吊り荷重と前記算出された作業半径とから転倒モーメン卜を出力するコン卜ローラを備えたことを移動式クレーンの転倒モーメント検出装置。

5 . 車体に起伏シリンダを介して起伏可能に取付けられた第 1 ブームと、前記第 1 ブームの先端部に起伏シリンダを介して起伏可能に連結された第 2 ブームを有する移動式クレーンにおいて、第 2 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、前記第 2 ブーム側センサからの信号に基づいて前記第 2 ブームに吊下された吊り荷重を演算するとともに、第 1 ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、前記第 1 ブーム側センサからの信号に基づいて吊り荷重を演算し、前記第 2 ブーム側での検出値と前記第 1 ブーム側での検出値とを大小判別して大荷重値を検出吊り荷重として出力するコントローラを備え、前記コントローラは前記第 1 ブームと第 2 ブームの作業半径を各ブーム側のブーム長センサおよびブーム角度センサからの信号により算出し、前記検出吊り荷重と前記算出された作業半径とから転倒モーメン卜を出力可能としていることを特徴とする移動式クレーンの転倒モーメント検出装置。

6 . 請求の範囲 4又は 5のいずれかに記載の移動式クレ一ンの転倒モーメント検出装置において、前記コントローラには、前記作業半径の算出に際して各ブームの橈みを各センサからの検出信号により算出し、前記撓み量による捕正処理部を備えていることを特徴とする移動式クレーンの転倒モーメント検出装置。