WO2010101305A1

WO2010101305A1 - ワイヤロープ寿命管理装置および方法

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Publication number: WO2010101305A1
Application number: PCT/JP2010/054167
Authority: WO
Inventors: 良介山田; 一平古川; 彰藤井; 幸夫新井; 章岡田
Original assignee: Nippon Steel Corp; Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2010-09-10
Anticipated expiration: 2011-09-05
Also published as: JP5270404B2; CN102341338A; KR101321193B1; KR20110133585A; JP2010202377A; MY166567A; CN102341338B; SG174173A1

Abstract

　ワイヤロープがドラムから繰出され，かつ上記ドラムに巻戻されることによって，上記ワイヤロープおよび上記ワイヤロープが掛けられたシーブを介して荷物がつり上げられ，かつ降ろされる。シーブに設けられたロードセルから出力される荷物の荷重データに基づいて，上記荷物の実荷重および上記実荷重を所定量以上超えるショック荷重の有無が検知される（ステップ３３）。ショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１を超える値を持つ補正係数が乗算して得られた値が推定寿命から減算され（ステップ３４），新たなワイヤロープの推定寿命（残り使用可能回数）が表示される（ステップ３５）。

Description

ワイヤロープ寿命管理装置および方法

　この発明はワイヤロープ寿命管理装置および方法に関する。

　ワイヤロープは使用によって劣化する。特に，比較的重量の大きい荷物の運搬（移動）に用いられるクレーン（天井クレーン，ジブクレーン，橋形クレーン，アンローダ，ケーブルクレーン，テルハ，スタッカ式クレーン等）（移動式クレーンおよびデリックを含む）用ワイヤロープの場合，ワイヤロープの劣化は慎重に見極めなければならない。
　従来のクレーン用ワイヤロープの寿命予測は，ワイヤロープの曲げ回数（シーブ通過回数）に基づくワイヤロープの疲労度を用いて行われている。これは，クレーンの場合，ほとんどのものでシーブ（滑車）が用いられており，シーブを通過する位置においてワイヤロープの劣化が大きいからである。特許第２７４８８３６号公報には，シーブ位置においてワイヤロープの劣化が大きいことを考慮して，ワイヤロープを複数の単位部位に区分して各単位部位ごとに寿命（累積疲労度）を算出する寿命予測装置が記載されている。
　クレーンを用いた作業が行われる実際の現場では，ワイヤロープの曲げ回数（シーブ通過回数）以外にも，ワイヤロープの劣化に強く関係する要因が存在する。それは，クレーンを用いて荷物をつり上げたときに一時的に生じる大きな荷重（以下，ショック荷重という）である。ショック荷重の大きさはクレーン運転士の技量に依存する。従来のクレーン用ワイヤロープの寿命予測では，クレーン自体の構造（シーブ数，シーブ径等を含む）を用いた予測にとどまり，ショック荷重によるワイヤロープの寿命への影響は考慮されていない。

　この発明は，ショック荷重によってワイヤロープが受けるであろう損傷をも考慮して，精度よくワイヤロープの寿命を算出することを目的とする。
　この発明によるワイヤロープ寿命管理装置は，ワイヤロープをドラムから繰出し，かつ上記ドラムに巻戻すことによって，上記ワイヤロープおよび上記ワイヤロープが掛けられたシーブを介して荷物をつり上げ，運搬し，その後降ろすクレーンに用いられる上記ワイヤロープの推定寿命（残り使用可能回数）を，所定の寿命推定式にしたがって算出する寿命算出手段，上記シーブに設けられたロードセルから出力される，上記荷物がつり上げられ，その後降ろされるまでの間の上記荷物の荷重データの入力を受付ける荷重データ入力手段，上記荷重データ入力手段から入力された荷重データに基づいて，上記荷物の実荷重を算出する実荷重算出手段，上記荷重データ入力手段から入力された荷重データに基づいて，上記実荷重を所定量以上超えるショック荷重の有無を検知するショック荷重検知手段，および上記ショック荷重検知手段によってショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１を超える値を持つ補正係数を乗算して得られる値を上記推定寿命から減算することによって，新たなワイヤロープの推定寿命を算出する寿命更新手段を備えるものである。
　この発明によるワイヤロープ寿命管理方法は，ワイヤロープをドラムから繰出し，かつ上記ドラムに巻戻すことによって，上記ワイヤロープおよび上記ワイヤロープが掛けられたシーブを介して荷物をつり上げ，運搬し，その後降ろすクレーンに用いられる上記ワイヤロープの推定寿命を，所定の寿命推定式にしたがって算出し，上記シーブに設けられたロードセルから出力される，上記荷物がつり上げられ，その後降ろされるまでの間の上記荷物の荷重データの入力を受付け，入力された荷重データに基づいて，上記荷物の実荷重を算出し，入力された荷重データに基づいて，上記実荷重を所定量以上超えるショック荷重の有無を検知し，ショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１を超える値を持つ補正係数を乗算して得られた値を上記推定寿命から減算することによって，新たなワイヤロープの推定寿命を算出するものである。
　ワイヤロープの推定寿命は所定の寿命推定式にしたがって算出される。この発明は，算出される推定寿命を持つワイヤロープが，現実にクレーンに用いられたときに，その後（クレーンを用いて荷物が運搬された後）にどれだけ寿命が短くなるか（その結果として，ワイヤロープの新たな推定寿命が算出される）を把握するものである。
　所定の寿命推定式としては，従来提唱されている種々の寿命推定式のいずれかを用いることができる。たとえば，寿命推定式としてニーマン（Ｎｉｅｍａｎｎ）式を用いて，ワイヤロープの寿命は推定される。もちろん，他の寿命推定式（Ｚｈｉｔｋｏｖ　＆　Ｐｏｓｏｅｋｈｏｖの式，Ｅ．Ｌ．Ｋｌｅｉｎの式，Ｖ．Ｚｉｇｎｏｌｉの式等）を用いてもよい。上述した種々の寿命推定式については，「ワイヤロープハンドブック」（ワイヤロープハンドブック編集委員会，日刊工業新聞社，１９９５年３月３０日発行，ｐｐ．３５２~３５３），「ワイヤーロープのすべて（下）−安全への道−」（貝塚商工会議所製鋼活性化研究会，貝塚商工会議所，平成７年７月２５日発行，ｐｐ．１５３~１５８）に記載されている。
　シーブに設けられたロードセルから出力される，上記荷物がつり上げられ，その後降ろされるまでの間の上記荷物の荷重データの入力が受け付けられる。荷重データは，荷物がクレーンによってつり上げられ，運搬（移動）され，降ろされるまでの間の連続的な荷重値（ロードセルによる荷重検出値）を含む。荷重データによって経過時間に沿う連続的なグラフを描くことができる。
　ロードセルからの荷重データに基づいて，つり上げられた荷物の実荷重が得られる。たとえば，荷物をつり上げてから所定時間を経過した時点の荷重を実荷重としてもよいし，荷物をつり上げてから第１の所定時間を経過した時点からスタートして，その後第２の所定時間が経過する時点までの荷重を平均した値を，実荷重としてもよい。
　荷物をつり上げた直後，ロードセルには実荷重を超える荷重がかかる。荷持をつり上げた直後にかかる荷重は，クレーン運転士のクレーン操作に大きく依存する。クレーン運転士が荷物を素早く持ち上げると，ゆっくりと持ち上げた場合と比べて大きな荷重がかかる。
　実荷重を所定量以上超える荷重の存在の有無が，荷重データに基づいて検知される。たとえば，実荷重の１１０％を超える荷重が荷重データ中に現れた場合に，ショック荷重が存在すると判断される。
　ショック荷重の存在が検知された場合，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１を超える値を持つ補正係数を乗算して得られた値を上記推定寿命から減算することによって，新たなワイヤロープの推定寿命が算出される。ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値としては，たとえば，上記クレーンの最大つり上げ荷重に基づく値を上記ニーマン式に適用することによって得られるワイヤロープの推定寿命を，検出された実荷重に基づく値を上記ニーマン式に適用することによって得られるワイヤロープの推定寿命で除算することによって得られる値が，用いられる。
　この発明によると，荷重データ中にショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重が存在しない場合の寿命減算値に１を超える値を持つ補正係数を乗算して得られた値が上記推定寿命から減算されるので，ショック荷重が存在する場合，ショック荷重が存在しない場合と比較して短い寿命が算出されることになる。ショック荷重の発生に応じて生じるワイヤロープの損傷を考慮した，新たなワイヤロープの推定寿命を算出することができる。
　ワイヤロープ寿命管理装置は，算出される新たなワイヤロープの推定寿命を表示する表示装置を備えたものであってもよい。使用中のワイヤロープの交換時期を視覚的に把握することができる。またワイヤロープの推定寿命をリアルタイムに算出して表示し，運転者または現場監督者に知らせることができる。突発的なロープ切れ事故を未然に防止することができる。
　好ましくは，ワイヤロープ寿命管理装置は，上記ショック荷重について，上記実荷重を超える超過量を算出するショック荷重超過量算出手段を備え，上記寿命更新手段は，上記補正係数として，上記ショック荷重超過量算出手段によって算出された超過量が大きいほど，大きな値を用いる。ショック荷重の有無のみならず，ショック荷重が存在する場合にはその大きさにも基づいて，新たなワイヤロープの推定寿命を算出することができる。

　第１図はクレーンの概略的構造を示すブロック図である。
　第２図はロードセルから出力される荷重データを示すグラフである。
　第３図はロープ寿命管理装置の外観を示す斜視図である。
　第４図はロープ寿命管理装置の電気的構成を示すブロック図である。
　第５図は設定画面の一例を示す。
　第６図は運転画面の一例を示す。
　第７図は設定データの一例を示す。
　第８図は設定データの一例を示す。
　第９図はロープ寿命管理装置の処理の流れを示すフローチャートである。

　第１図は，荷物をつり上げ，運搬し，その後に降ろすクレーンの概略的な構造を示している。第１図においてクレーンの走行（移動）機構（ランウェイ）の図示は省略されている。
　クレーンは巻上げ巻上げドラム１を備え，巻上げドラム１にワイヤロープ２が巻回されている。ワイヤロープ２の両端は巻上げドラム１の両端近傍に固定されている。巻上げドラム１が正回転すると，巻上げドラム１からワイヤロープ２が繰出される。巻上げドラム１が逆回転すると，ワイヤロープ２が巻上げドラム１に巻戻される。巻上げドラム１の軸が巻上げ／巻戻し電動機２に連結されており，巻上げ／巻戻し電動機２による軸の回転駆動によって，巻上げドラム１は正回転および逆回転する。クレーン運転士によって，巻上げ／巻戻し電動機２の駆動（回転方向の制御，回転の開始および停止の制御，回転スピードの制御など）は行われる。
　巻上げドラム１の下方に，ワイヤロープ２が巻回された複数のシーブが設けられている。第１図に示すクレーンでは，ワイヤロープ２の折返し位置にエコライザ・シーブ３が配置されており，エコライザ・シーブ３を挟んで左右対称に，固定シーブ４，および２つの可動シーブ（フック・シーブ）５，６がそれぞれ配置されている。可動シーブ５，６に荷物を掛けるフック７が連結されている。
　巻き上げドラム１が正回転すると，ワイヤロープ２が巻上げドラム１から繰出されるので，ワイヤロープ２が巻回されている可動シーブ５，６が下方に移動する。巻上げドラム１が逆回転すると，ワイヤロープ２が巻上げドラム１に巻取られるので，可動シーブ５，６が上方に移動する。可動シーブ５，６の上昇および下降に伴って，フック７に掛けられた荷物がつり上げられ，または降ろされる。
　エコライザ・シーブ３には，エコライザ・シーブ３に加わる荷重を検出するためのロードセル８が取付けられている。ロードセル８はデスク型，圧縮型，引張型，アンプ型，軸受型，ピン型等のいずれであってもよい。荷重に対応する電圧がロードセル８から出力される。ロードセル８から出力された電圧はロープ寿命管理装置１０に与えられる。
　第２図は，荷物がつり上げられその後降ろされるまでの間に，ロードセル８から出力されてロープ寿命管理装置１０に与えられるデータを，横軸を時間，縦軸を荷重（荷重に対応する電圧）としたグラフによって示している。グラフ中に示す用語についての詳細は後述する。
　上述のように，フック７に掛けられた荷物は，クレーンによってつり上げられ，移動させられ，その後，降ろされる。静止状態にある荷物をつり上げた直後，エコライザ・シーブ３には一般に大きな荷重が加わる。つり上げ直後にエコライザ・シーブ３に加わる荷重は，荷物自体の荷重よりも大きい。以下，つり上げ直後にエコライザ・シーブ３に一時的に加わる大きな荷重を「ショック荷重」と呼ぶ。ショック荷重の大きさは，クレーン運転士の技量に大きく依存する。
　荷物をつり上げるとき，ワイヤロープ２は巻上げドラム１から繰出されている状態である。このため，ワイヤロープ２にはショック荷重によって強い衝撃が加わる。ショック荷重が大きいと，ショック荷重が小さい場合に比べてワイヤロープ２の損傷程度は大きくなる。大きなショック荷重が加え続けられたワイヤロープ２は，そうでないワイヤロープ２に比べて損傷の進行は早い。
　ロープ寿命管理装置１０は，ワイヤロープ２の使用回数のみならず，ショック荷重の影響をも考慮して，クレーンに使用されているワイヤロープ２の交換時期を予測する（寿命を算出する）ものである。
　第３図はロープ寿命管理装置１０の外観を示す斜視図である。第４図はロープ寿命管理装置１０の電気的構成を示すブロック図である。
　ロープ寿命管理装置１０の正面には，その上段に文字表示可能な表示パネルを備えた表示装置１２が，下段にテンキー等を含む入力パネルを備えた入力装置１３が，それぞれ設けられている。表示装置１２の表示パネルに，設定画面（設定データの入力に用いられる画面）および運転画面（クレーンの運転状況等を表示するための画面）が表示される。
　第５図は表示装置１２の表示パネルに表示される設定画面の一例を，第６図は表示装置１２の表示パネルに表示される運転画面の一例を，それぞれ示している。入力装置１３の入力パネルが用いられて，設定画面と運転画面の切換え等が行われる。
　第５図を参照して，表示装置１２の表示パネルに表示される設定画面には入力（設定）すべき複数の項目名が表示される。表示される項目名に対応する数値または数値を特定するための符号が入力装置１３が用いられて入力される。第６図を参照して，クレーンの運転中または運転後，表示装置１２の表示パネルに表示される運転画面に，運転状況（つり上げられた荷物の実荷重，後述するワイヤロープの使用回数（累積使用回数），残り回数（残り使用可能回数）等が表示される。
　第３図および第４図に戻って，ロープ寿命管理装置１０の背面に，上述したロードセル８から与えられる電圧が入力する入出力ポート１４（第３図においては見えない）が設けられている。ロードセル８とロープ寿命管理装置１０の入出力ポート１４は，信号線（同軸ケーブル等）によって電気的に接続される。
　ロープ寿命管理装置１０は，ロープ寿命管理装置１０の動作を全体的に統括するＣＰＵ１１を含み，ＣＰＵ１１に上述した表示装置１２，入力装置１３および入出力ポート１４が接続されている。ＣＰＵ１１にはさらに，プログラムおよびデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ１５，ならびに設定データ，プログラム等を記憶するＲＯＭ１６が接続されている。
　第７図および第８図は，設定画面を用いて入力され，ロープ寿命管理装置１０のＲＯＭ１６に記憶される設定データの一例を示している。
　設定データには，クレーンおよびワイヤロープ２に関するデータと，判定条件（たとえば，荷揚げ／荷降しが行われたと判定するための条件）に関するデータとがある。第７図に示す設定データがクレーンおよびワイヤロープ２に関する設定データである。第８図に示す設定データが判定条件に関する設定データである。
　第７図を参照して，クレーンおよびワイヤロープ２に関する設定データは，次のデータを含む。
　ロープ径ｄ：クレーンに用いられるワイヤロープ２の直径である。
　シーブ径Ｄ１：クレーンに用いられるシーブ（上述したエコライザ・シーブ３，固定シーブ４，可動シーブ５，６）の直径である。
　ドラム径Ｄ２：巻上げドラム１の直径である。
　断面積Ａ：ワイヤロープ２の有効断面積である。
　使用荷重Ｗ：クレーンに用いられているワイヤロープ２に実質的に加えられる荷重の最大値（定格値）である。第１図に示すクレーンの場合，ワイヤロープ２は，エコライザ・シーブ３，固定シーブ４，および駆動シーブ５，６に巻回されることによって，８本の掛け本数を持つ（８本のワイヤロープ２に荷重が分散されると取り扱われる）。クレーンのつり上げ荷重（定格荷重）が４０トンであるとすると，４０／８＝５トンがワイヤロープ２についての使用荷重Ｗとされる。
　ロープ掛け本数Ｘ：上述のようにクレーンが備えるシーブ数によって得られる，クレーンに用いられているワイヤロープ２の実質的本数である。
　シーブ通過（曲げ）回数ｎ_１：荷物がつり上げられ，降ろされるまでの間（１サイクル）に，ワイヤロープ２の一点（所定部位）がシーブを通過する回数である。第１図に示すクレーンの場合には，エコライザ・シーブ３を挟んで３つのシーブ（固定シーブ４および２つの可動シーブ５，６）が配置されているので，つり上げのときに３回，降ろされるときに３回，ワイヤロープ２はシーブを通過する（合計６回）。第１図に示すクレーンのシーブ通過（曲げ）回数は６回とされる。
　ドラム通過（曲げ）回数ｎ_２：荷物がつり上げられ，降ろされるまでの間（１サイクル）に，ワイヤロープ２の一点（所定部位）が巻上げドラム１を通過する回数である。第１図に示すクレーンの場合，巻上げドラム１は一つであるので，ワイヤロープ２は１サイクル中にドラムを１回通過する。第１図に示すクレーンのドラム通過（曲げ）回数は１回とされる。
　シーブ係数ａ：クレーンに用いられるシーブの溝の形状（Ｕ溝，Ｖ溝，アンダカット溝等）に応じて決定される値（係数）である。シーブ係数ａは，後述するニーマン式を用いたワイヤロープ２の残り使用可能回数（推定寿命）およびワイヤロープ２の使用回数（寿命減算値）の演算に用いられる。なお，一般にクレーンに用いられるシーブにはＵ溝を持つものが用いられることが多い。
　ロープ係数ｂ：ニーマン式を用いたワイヤロープ２の残り使用可能回数およびワイヤロープ２の使用回数の演算に用いられる値（係数）である。ロープ係数ｂは使用されるワイヤロープ２の構造（たとえば「普通撚り」であるか「ラング撚り」であるか）に応じて規定される。
　構造補正係数ｋ_１，ｋ_２，ｋ_３：上述のロープ係数ｂと同様，ワイヤロープ２の構造に応じてワイヤロープ２の残り使用可能回数および使用回数を補正するために用いられる値（係数）である。構造補正係数ｋ_１はワイヤロープ２を構成するストランドの本数等に応じた値（係数）である。構造補正係数ｋ_２はワイヤロープ２の心材（鋼心であるか繊維心であるか）に応じた値（係数）である。構造補正係数ｋ_３はその他のワイヤロープ２の構造（ワイヤロープ２を構成する素線の断面形状（断面が円であるか，円でないか（異形線であるか），ワイヤロープ２の表面がコートされているか等）に応じた値（係数）である。
　第８図を参照して，判定条件に関する設定データは，次のデータを含む。
　荷揚げ検出荷重：クレーンによって荷物のつり上げ（荷揚げ）が行われたと判定するための荷重である。荷揚げ検出荷重以上の荷重が検出された場合に，クレーンによって荷物がつり上げられたと判定される。
　荷降ろし検出荷重：クレーンによって荷物がつり上げられた後，その荷物が降ろされた（荷降ろしが行われた）と判定するための荷重である。荷降ろし検出荷重以下の荷重が検出された場合に，荷物が降ろされたと判断される。
　荷重取得期間：第２図を参照して，上述した荷揚げ検出荷重の取得のタイミングから始まる所定期間が，荷重取得期間である。上述した荷揚げ検出荷重以上の荷重が検出され，かつ荷降ろし検出荷重以下の荷重が検出され，かつ荷揚げ検出荷重以上荷降ろし検出荷重以上の荷重が，この荷重取得期間以上継続して検出された場合に，クレーンによる一回の仕事，すなわち荷物をつり上げ，運搬し，その後に降ろす一連の作業（１サイクル）が行われた（荷揚げおよび荷降し条件を満たす）と，判定される。
　荷重読取タイプ：クレーンによってつり上げられた荷物の荷重（実荷重）は，平均演算期間中の荷重を用いて算出される。ここで平均演算期間は，第２図を参照して，荷揚げ検出荷重の取得タイミングから所定期間（平均遅延期間）が経過したタイミングから始まり，上記荷重取得期間の終了のタイミングで終わる期間である。荷重読取タイプとしては，「瞬時」および「平均」のいずれかを選択することができる。「瞬時」が選択されると，平均演算期間の終了時（荷重取得期間の終了時と同じ）のタイミングでの検出荷重が，クレーンがつり上げた荷物の荷重（実荷重）として扱われる。「平均」が選択されると，平均演算期間中の検出荷重の平均値が，クレーンがつり上げた荷物の荷重（実荷重）として扱われる。
　平均遅延期間：上述したように，荷揚げ検出荷重の取得タイミングから始まり，荷重取得期間の終了のタイミングで終わる期間である（第２図参照）。この平均遅延期間中に，上述したショック荷重（ピーク値）が収まる。
　寿命到達前警告条件：予測されるワイヤロープ２の残り使用可能回数（推定される残り寿命）が，ワイヤロープ２が新品のときの残り使用可能回数（初期寿命）の何％に達したときに，警告を発するかを設定するものである。たとえば，寿命到達前警告条件２０％は，ワイヤロープ２の残り寿命が初期寿命の８０％に達したときに警告を発することを意味する。警告は，警告ブザー，表示装置１２上における表示など，聴覚的または視覚的に行われる。
　過荷重１~３：検出された荷物の実荷重がクレーンのつり上げ荷重（定格荷重）を上回ったときにも，警告を行うことができる。過荷重１~３は，この警告を行うときの荷重である。過荷重に関する警告は，複数の段階（レベル）で行うことができる。たとえば，クレーンのつり上げ荷重が４０トンの場合，検出された荷物の実荷重が４５トン以上の場合に警告が行われ，４５トン以上５０トン未満，５０トン以上５５トン未満，５５トン以上の場合のそれぞれにおいて，警告音（または音量），表示装置１２の表示を異ならせることによって，いずれのレベルの過荷重が加わったか（いずれのレベルの荷重の荷物がクレーンによってつり上げられたか）が，運転者等に報知される。
　補正係数：ワイヤロープ２の使用回数を補正するために用いられ，上述したショック荷重の大きさ（ショック荷重が，荷物の実荷重の何％以上であるか）に応じて規定される値（係数）である。この実施例では，実荷重の１１０％以上のショック荷重が検知された場合に，補正係数を用いたロープ使用回数の補正処理が行われる。補正係数を用いたロープ使用回数の補正処理の詳細は後述する。
　ワイヤロープ２をクレーンにセットしてクレーンを稼働させる前に，ＲＯＭ１６に記憶されたクレーンおよびワイヤロープ２に関する設定データ（第７図）が用いられて，ロープ寿命管理装置１０によって初期状態におけるワイヤロープ２の残り使用可能回数（推定寿命）が算出される。
　この実施例では，従来知られている複数の演算式のうち，ニーマン（Ｇ．Ｎｉｅｍａｎｎ）式を用いたワイヤロープの残り使用可能回数の算出を説明する。ニーマン式についての詳細は，たとえば，「ワイヤロープハンドブック」ワイヤロープハンドブック編集委員会，日刊工業新聞社，１９９５年３月３０日発行，ｐｐ．３５２~３５３），「ワイヤーロープのすべて（下）−安全への道−」（貝塚商工会議所製鋼活性化研究会，貝塚商工会議所，平成７年７月２５日発行，ｐｐ．１５３~１５８）に記載されている。
　ニーマン式は式１に示すとおりである。ニーマン式に基づいて，ワイヤロープ２が破断するまでのシーブ通過回数（ロープ破断までのシーブによるワイヤロープの曲げ回数）Ｎ_１が算出される。

　ここで，ａはシーブ係数，ｂはロープ係数，Ｄはシーブ径，ｄはロープ径，σ_ｔはワイヤロープの引張応力である。引張応力σ_ｔはＷ／Ａ（Ｗは使用荷重，Ａはロープ断面積）によって求められる。シーブ通過回数Ｎ_１の算出に用いられる数値は，いずれもＲＯＭ１６にあらかじめ記憶されている（第７図参照）。
　次に，ワイヤロープが１０％断線するまでのシーブ通過回数Ｎ_２が，安全係数を用いて，次の式２に基づいて算出される。なお，「１０％断線」とは安全性を考慮して用いられる概念であり，ワイヤロープが完全に断線したときを１００％断線と考え，その１０分の１程度の断線状態を想定するものである。
　Ｎ_２＝Ｎ_１×Ｋ_１　　　　　　　　　　　　　　　・・・式２
　安全係数Ｋ_１（１＞Ｋ_１）として，たとえば，Ｋ_１＝０．６が用いられる。すなわち，Ｎ_２＜Ｎ_１である。
　次に，ロープ構成に基づく疲労性差を考慮して，１０％断線シーブ通過回数Ｎ_２が，構造補正係数Ｋ_２を用いて，次に示す式３に基づいて補正される。
　Ｎ_３＝Ｎ_２×Ｋ_２　　　　　　　　　　　　　　　・・・式３
　構造補正係数Ｋ_２は，使用されるワイヤロープ２のロープ構造に応じて定められる係数であり，ロープ構造に対応してあらかじめ定められている。ＲＯＭ１６にあらかじめ記憶されている構造補正係数ｋ_１~ｋ_３（第７図参照）が，構造補正係数Ｋ_２として用いられる。クレーンに用いられているワイヤロープ２の構造に応じて，構造補正係数ｋ_１~ｋ_３のいずれかまたはその組合わせ（たとえば乗算値）が，構造補正係数Ｋ_２とされる。
　以下では，上記の式３に基づいて得られるＮ_３を，「限界曲げ回数」と呼ぶ。
　クレーンの１サイクル（荷物をつり上げ，移動させ，その後降ろすこと）あたりのワイヤロープ２の曲げ回数（１サイクルあたりのシーブ通過回数）を用いて，上記限界曲げ回数Ｎ_３を除算することによって，シーブについての使用可能サイクル数Ｎ_ａ（荷物をつり上げ，移動させ，その後に降ろすサイクルを，何回繰り返すことができるかを表す数値）が算出される。
　シーブ使用可能サイクル数Ｎ_ａ＝Ｎ_３／ｎ_１　　　・・・式４
　ここでｎ_１は１サイクルあたりのワイヤロープ２のシーブ通過回数であり，第７図に示すように，クレーンの構造（シーブ数）に基づいてあらかじめ入力（設定）された数値が用いられる。
　上述と同様にして，巻上げドラム１についてのドラム使用可能サイクル数Ｎ_ｂ（＝Ｎ_３／ｎ_２）も算出される。式１のニーマン式におけるＤに，シーブ径ではなく，ドラム径（この値もＲＯＭ１６にあらかじめ記憶されている）（第７図）が用いられる点のみが異なる。なお，ｎ_２は１サイクルあたりのワイヤロープ２のドラム通過回数である（第７図）。
　ワイヤロープ２の残り使用可能回数は，シーブおよびドラムのそれぞれにおけるワイヤロープの曲げが複合されて疲労が蓄積されることを仮定した上で算出される。最終的なワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｎ_ｘは，上述したシーブ使用可能サイクル数Ｎ_ａおよびドラム使用可能サイクル数Ｎ_ｂを用いて，次式によって算出される。
　１／Ｎ_ｘ＝（１／Ｎ_ａ）＋（１／Ｎ_ｂ）
　Ｎ_ｘ＝１／｛（１／Ｎ_ａ）＋（１／Ｎ_ｂ）｝　　　・・・式５
　算出された初期状態のワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｎ_ｘ（初期寿命）は，ＲＡＭ１５またはＲＯＭ１６に記憶される。
　得られた初期状態のワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｎ_ｘが，次に説明するように，クレーンの運転状況に応じて（上述のように，ショック荷重の有無およびその大きさが考慮された上で）減算され，新たなワイヤロープ２の残り使用可能回数（残り寿命，推定寿命）が算出されることになる。
　第９図は，ロープ寿命管理装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。第２図に示す荷重データのグラフを参照しつつ説明する。
　クレーンが稼働すると，ロードセル８から荷物の荷重に応じた電圧が出力され，ロープ寿命管理装置１０に供給される。ロープ寿命管理装置１０のＲＡＭ１５に，ロードセル８から与えられる荷重データ（電圧値）（第２図参照）が記憶される（ステップ３１）。
　はじめに，荷揚げ／荷降ろし条件を満たすかどうかが判断される（ステップ３２）。これは，クレーンが実質的に仕事（荷物をつり上げ，移動させ，降ろす１サイクルの動作）を行ったことを条件にして，ワイヤロープの寿命管理を行うためである。
　荷揚げ／荷降ろし条件を満たすかどうかの判断には，第８図に示す判定条件データ（設定データ）が用いられる。第２図を参照して，荷揚げ検出荷重以上の荷重が検出され，かつ荷降ろし検出荷重以下の荷重が検出され，かつ荷揚げ検出荷重以上荷降ろし検出荷重以上の荷重が，荷重取得期間以上続いた場合に，クレーンによる一回の仕事（１サイクル）が行われたと判定される（ステップ３２でＹＥＳ）。
　たとえば，風の影響によってフック７が揺動した場合にもロードセル８から電圧が出力されるが，このような場合は荷揚げ／荷降ろし条件を満たさない。ロードセル８からの荷重データが荷揚げ／荷降ろし条件を満たさない場合，ロープ寿命管理装置１０は特段の処理を行わない（ステップ３２でＮＯ）。
　荷揚げ／荷降ろし条件を満たす荷重データがロードセル８から与えられた場合，荷重データ中の最大値（ピーク値）（ショック荷重）が，実荷重の１１０％を超えるかどうかが判断される（ステップ３３）。実荷重は，上述したように，荷重読取りタイプとして「瞬時」が選択されている場合は平均演算期間の終了時における検出荷重である。「平均」が選択されている場合には平均演算期間中の検出荷重の平均値である。
　ショック荷重が実荷重の１１０％以下である場合，ショック荷重によるワイヤロープ２への影響はない（ショック荷重はない）と扱われる（ステップ３３でＮＯ）。
　この場合には，一般的なロープ使用回数減算処理（残り使用可能回数算出処理）に進む（ステップ３５）。
　ロープ使用回数減算処理（ステップ３５）では，次の計算が行われる。
　はじめに，ロードセル８からの荷重データに基づいて得られた実荷重が用いられて，式１~式５にしたがってワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｎ_１が算出される。上述した初期状態のワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｎ_ｘは，ニーマン式に用いられる引張応力σ_ｔ（＝Ｗ／Ａ）として，クレーンで持ち上げることができるつり上げ荷重（定格荷重）に基づく使用荷重Ｗ（たとえば，クレーンのつり上げ荷重が４０トンであり，第１図に示す構造のクレーンの場合，使用荷重Ｗ＝５トン）（第７図参照）を用いて算出されたものである。これに対し，実際につり上げられる荷物の荷重は，つり上げ荷重よりも軽い（または重い）場合もある。たとえば，４０トン・クレーンで４０トンの荷物を取り扱ったとすると，そのときに１回のワイヤロープ２の使用が行われたとされるが，４０トンよりも軽い（たとえば，３０トン）の荷物が取り扱われたとすると，１回に満たないワイヤロープ２の使用が行われたと扱われる。
　ワイヤロープ２の使用回数（寿命減算値）Ｈ_１は，式６によって算出される。
　Ｈ_１＝Ｎ_ｘ／Ｎ_１　　　　　　　　　　　　　　　・・・式６
　ワイヤロープ２についての新たな残り使用可能回数（残り寿命，推定寿命）Ｈｒｅｍａｉｎは，式７によって算出される。
　Ｈｒｅｍａｉｎ＝Ｎ_ｘ−Ｈ_１　　　　　　　　　　・・・式７
　算出されたワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｈｒｅｍａｉｎが，つり上げられた荷物の荷重（実荷重），これまでの使用回数（クレーンが実質的な仕事をするたびに算出される使用回数の累積値）等とともに，ロープ寿命管理装置１０の表示装置１２の表示パネルに表示される（ステップ３６，第６図参照）。
　他方，ショック荷重が実荷重の１１０％を超えた場合には，ショック荷重によってワイヤロープ２は損傷を受けるとして扱われる（ステップ３３でＹＥＳ）。
　この場合，上述のワイヤロープ２の使用回数（寿命減算値）Ｈ_１として，ショック荷重の大きさに応じた補正係数（１を超える係数）を乗算したものが用いられる。
　ショック荷重の大きさに応じた補正係数は，第８図に示すように，あらかじめ設定されてＲＯＭ１６に記憶されている。たとえば，ショック荷重が実荷重の１１５％であった場合，上述したロープ使用回数Ｈ_１に係数１．２４０が乗算された結果が，ロープ使用回数Ｈ_１として扱われる。ショック荷重の大きさに応じた補正係数は，瞬時に働いた負荷量と，ショック荷重除荷後の負荷量を考慮して，ニーマン式を使用して求めている。
　ショック荷重が大きいほど補正係数として大きな値が用いられる（第８図参照）ので，ショック荷重が大きければ大きいほど，ロープ使用回数（寿命減算値）Ｈ_１は大きな数値となる。
　得られたロープ使用回数Ｈ_１を，初期状態のワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｎ_ｘから減算することによって，ワイヤロープ２の新たな残り使用可能回数Ｈｒｅｍａｉｎを算出するのは，上述と同様である（式７）（ステップ３４）。ショック荷重が考慮されたワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｈｒｅｍａｉｎが，表示パネルに表示される（ステップ３６）。
　２回目以降のワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｈｒｅｍａｉｎの算出処理では，算出されたロープ使用回数Ｈ_１が，前回算出されたワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｈｒｅｍａｉｎから減算されるのは言うまでもない。
　ワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｈｒｅｍａｉｎが算出されると，それが寿命前設定回数に達しているかどうかが判断される（ステップ３７）。寿命前設定回数は，あらかじめ設定されている寿命到達前警告条件（第８図参照）に基づいて算出される（もちろん，あらかじめ算出してＲＯＭ１６に記憶しておいてもよい）。たとえば，寿命到達前警告条件が２０％であれば，初期状態のワイヤロープ２の残り使用可能回数の８０％値（０．８を乗算した値）が寿命前設定回数となる。算出されたワイヤロープ２の残り使用可能回数Ｈｒｅｍａｉｎが上記寿命前設定回数以下になると，警告ブザー，表示パネル上における表示などの警告報知が行われる（ステップ３７でＹＥＳ，ステップ３８）。

Claims

ワイヤロープをドラムから繰出し，かつ上記ドラムに巻戻すことによって，上記ワイヤロープおよび上記ワイヤロープが掛けられたシーブを介して荷物をつり上げ，運搬し，その後降ろすクレーンに用いられる上記ワイヤロープの推定寿命を，所定の寿命推定式にしたがって算出する寿命算出手段，
　上記シーブに設けられたロードセルから出力される，上記荷物がつり上げられ，その後降ろされるまでの間の上記荷物の荷重データの入力を受付ける荷重データ入力手段，
　上記荷重データ入力手段から入力された荷重データに基づいて，上記荷物の実荷重を算出する実荷重算出手段，
　上記荷重データ入力手段から入力された荷重データに基づいて，上記実荷重を所定量以上超えるショック荷重の有無を検知するショック荷重検知手段，および
　上記ショック荷重検知手段によってショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１を超える値を持つ補正係数を乗算して得られた値を上記推定寿命から減算することによって，新たなワイヤロープの推定寿命を算出する寿命更新手段，
　を備えるワイヤロープ寿命管理装置。
上記ショック荷重について，上記実荷重を超える超過量を算出するショック荷重超過量算出手段を備え，
　上記寿命更新手段は，
　上記補正係数として，上記ショック荷重超過量算出手段によって算出された超過量が大きいほど，大きな値を用いる，
　請求の範囲第１項に記載のワイヤロープ寿命管理装置。
上記寿命更新手段によって算出される新たなワイヤロープの推定寿命を表示する表示装置を備える，
　請求の範囲第１項または第２項に記載のワイヤロープ寿命管理装置。
上記所定の寿命推定式としてニーマン式を用いる，
　請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載のワイヤロープ寿命管理装置。
ワイヤロープをドラムから繰出し，かつ上記ドラムに巻戻すことによって，上記ワイヤロープおよび上記ワイヤロープが掛けられたシーブを介して荷物をつり上げ，運搬し，その後降ろすクレーンに用いられる上記ワイヤロープの推定寿命を，所定の寿命推定式にしたがって算出し，
　上記シーブに設けられたロードセルから出力される，上記荷物がつり上げられ，その後降ろされるまでの間の上記荷物の荷重データの入力を受付け，
　入力された荷重データに基づいて，上記荷物の実荷重を算出し，
　入力された荷重データに基づいて，上記実荷重を所定量以上超えるショック荷重の有無を検知し，
　ショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１を超える値を持つ補正係数を乗算して得られた値を上記推定寿命から減算することによって，新たなワイヤロープの推定寿命を算出する，
　ワイヤロープ寿命管理方法。