JP2010228900A - Load calculating device for crane and crane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クレーンの荷重演算装置及びクレーンに関するものである。 The present invention relates to a crane load calculation device and a crane.
従来、クレーンには転倒防止などのために安全装置が搭載されており、検出した吊り荷の荷重やブームの姿勢に基づいて危険な状態かどうかを判定し、オペレータに警告するものが知られている。 Conventionally, cranes have been equipped with safety devices to prevent overturning, etc., and it is known to determine whether or not the state is dangerous based on the detected load of the suspended load or the posture of the boom and warn the operator. Yes.
例えば、特許文献1には、位置検出手段と荷重検出手段と演算手段とを有しており、演算手段から出力される数値情報を音声変換手段によってオペレータに通知するクレーン用モニタ装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a crane monitoring device that includes a position detection unit, a load detection unit, and a calculation unit, and notifies the operator of numerical information output from the calculation unit by a voice conversion unit. Yes.
この構成によれば、数値情報が音声に変換されてオペレータに通知されるので、様々な数値情報を目視で確認する負担を減らし、数値情報の見落としによって事故が発生することを防止できる。 According to this configuration, since the numerical information is converted into voice and notified to the operator, the burden of visually confirming various numerical information can be reduced, and an accident can be prevented from occurring due to oversight of the numerical information.
しかしながら、前記した特許文献1などの従来技術では、荷重を検出する際にシーブの回転に伴う摩擦力が作用するため、正確に荷重を検出することができなかった。 However, in the conventional techniques such as Patent Document 1 described above, since the frictional force accompanying the rotation of the sheave acts when detecting the load, the load cannot be detected accurately.
すなわち、吊り荷80(重量W)を吊上げようとする場合には、図8(a)に示すように、シーブ70の回転方向(左)と逆方向(右)に摩擦力fが作用する結果、手H(荷重検出手段に相当)には(W+f)の荷重が作用する。
That is, when the suspended load 80 (weight W) is to be lifted, as shown in FIG. 8A, the frictional force f acts in the direction opposite to the rotation direction (left) and the right direction (right) of the
他方、吊り荷80を吊下げようとする場合には、図8(b)に示すように、シーブ70の回転方向(右)と逆方向(左)に摩擦力fが作用する結果、手Hには(W−f)の荷重が作用する。
On the other hand, when the suspended
このようにシーブ70の回転方向によっても、摩擦力fの作用方向が変わって計測される荷重値は異なってくるため、正確に荷重を検出することはできない。
Thus, since the load value measured by changing the acting direction of the frictional force f varies depending on the rotation direction of the
そこで、本発明は、正確に荷重を演算できるクレーンの荷重演算装置と、このクレーンの荷重演算装置を備えるクレーンと、を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a crane load calculation device that can accurately calculate a load, and a crane including the crane load calculation device.
前記目的を達成するために、本発明のクレーンの荷重演算装置は、フックを吊るワイヤと前記ワイヤを掛けるシーブとを備えるクレーンの荷重演算装置であって、前記ワイヤに作用する荷重を検出する荷重検出器と、検出された荷重を前記シーブの回転方向に基づいて補正する荷重補正手段と、を備えている。 In order to achieve the above object, a crane load calculation device according to the present invention is a crane load calculation device including a wire for hanging a hook and a sheave for hanging the wire, and detects a load acting on the wire. A detector; and load correction means for correcting the detected load based on the rotation direction of the sheave.
このように、本発明のクレーンの荷重演算装置は、ワイヤとシーブとを備えるクレーンの荷重演算装置であって、ワイヤに作用する荷重を検出する荷重検出器と、検出された荷重をシーブの回転方向に基づいて補正する荷重補正手段と、を備えているため、吊り荷の荷重検出の精度が向上する。したがって、検出荷重に基づく停止制御の精度が向上し、安全に作業することができる。 As described above, the crane load calculation device according to the present invention is a crane load calculation device including a wire and a sheave, a load detector that detects a load acting on the wire, and a rotation of the sheave by detecting the detected load. Since load correcting means for correcting based on the direction is provided, the accuracy of load detection of the suspended load is improved. Therefore, the accuracy of the stop control based on the detected load is improved, and it is possible to work safely.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図2を用いて本発明のクレーンの荷重演算装置5を備えるクレーンとしてのオールテレーンクレーン1の全体構成を説明する。なお、本実施例ではクレーンとしてオールテレーンクレーン1を例として説明するが、ワイヤとシーブを有するクレーンであればどのようなクレーンにも本発明を適用できる。
First, the whole structure of the all terrain crane 1 as a crane provided with the
本実施例のオールテレーンクレーン1は、図2に示すように、走行機能を有する車体10と、車体10の上に水平旋回可能に取付けられる旋回台11と、旋回台11に起伏可能に取付けられるブーム2と、ブーム2の先端に起伏可能に取付けられるジブ3と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the all terrain crane 1 of the present embodiment includes a
ブーム2は、鋼製の筒体を入れ子状に重ねて伸縮自在に形成されるもので、付け根部分が旋回台11の回動軸に取付けられて、起伏シリンダ21を伸縮させることで起仰・倒伏する。
The
また、ジブ3は、作業半径や作業揚程を大きくしたり、懐作業をしたりするために用いられるもので、鋼材をトラス状に組んだラチスジブとして形成されており、ブーム2の先端の回動軸に起伏自在に取付けられている。
The
さらに、ジブ3の背面側には、マスト61,62が立設されて、先端側のマスト61とジブ3の間、先端側のマスト61と後端側のマスト62の間にそれぞれリンク63,64が架けられている。
Further,
この一体となったジブ3の背面側には、ジブ3やマスト61,62やリンク63,64などを引き起こすように保持する保持ワイヤ41が掛けられている。この保持ワイヤ41の一端はジブ3に取付けられ、他端は旋回台11に配置された保持用ウインチ67に巻回されている。
A
そして、ジブ3の先端にはシーブ74〜76が取付けられており、フックブロック79のシーブ71〜73との間に、吊上ワイヤ40が往復するように掛けられている(図7(a)参照)。加えて、マスト61,62にも、それぞれシーブ77,78が取付けられており、吊上ワイヤ40を吊上用ウインチ66まで誘導している。
And the sheaves 74-76 are attached to the tip of the
これらのシーブ71〜78は、吊上用ウインチ66によって吊上ワイヤ40を円滑に巻上・巻下するために設けられる滑車であり、回転軸との間にはベアリングが配置されて摩擦抵抗が低減されている。
These
しかし、ベアリングを配置した場合でも、回転軸との間に摩擦力は生じるため、すべてのシーブ71〜78を総合すると、摩擦力は吊り荷80の重量の7〜8%に達する場合もある。
However, even when the bearing is arranged, a frictional force is generated between the bearing and the rotating shaft. Therefore, when all the
そして、本実施例の先端側のマスト61のシーブ77には、このシーブ77の回転軸を保持して外向きに引っ張るように荷重検出器としてのロードセル53が取付けられている(図3(a)参照)。ロードセル53は、吊り荷80を吊り上げている間は常に荷重を計測して荷重補正手段51(図1参照)へ即時に通知する。
A
この荷重検出器としてのロードセル53は、図3(b)に示すように、吊上ワイヤ40からシーブ77に作用する2方向の張力Ft,Fmの合力に対向するようにして外向き反力Flを発生させる。そして、生じたひずみによる抵抗変化を計測することで荷重に変換する。
As shown in FIG. 3B, the
したがって、図4に示すように、シーブ77に作用させる外向き反力Flを計測することで、吊り荷80の重量Wを計算できるようになる。
Therefore, as shown in FIG. 4, the weight W of the suspended
つまり、巻上げる場合を例として説明すると、ロードセル53が取付けられたシーブ77より先端側にはシーブ71〜76による摩擦力(f1+・・・+f6)と吊り荷の重量Wの1/6が作用し、後端側にはシーブ71〜77による摩擦力(f1+・・・+f7)と吊り荷80の重量Wの1/6が作用する。
That is, the case of winding will be described as an example. The friction force (f1 +... + F6) by the
加えて、シーブ76とシーブ77とシーブ78のなす角は常に一定であるから、上記した二方向の張力のロードセル53方向の成分を計算すればロードセル53による反力とつり合うことになる。
In addition, since the angle formed by the
そうすると、これらの摩擦力f1,・・・,f7を、出荷時などにあらかじめ計測しておくことで、吊り荷80の重量Wを計算できるようになる。
Then, the weight W of the suspended
次に、本実施例のオールテレーンクレーン1の制御系の構成について説明する。 Next, the configuration of the control system of the all terrain crane 1 of the present embodiment will be described.
本実施例のオールテレーンクレーン1には、図1に示すように、ブーム2やジブ3の姿勢を検出する姿勢検出手段や、上記した吊り荷80の荷重を検出する荷重検出手段として前述したロードセル53や、この姿勢検出手段や荷重検出手段からの姿勢情報を受けて総合重心位置や転倒モーメントなどを監視する安全装置50が配置されている。
As shown in FIG. 1, the all-terrain crane 1 of the present embodiment includes the
この姿勢検出手段としては、ジブチルト角検出器54、ブーム起伏角検出器55、ブーム長さ検出器56、ウインチ回転検出器57などがそれぞれ配置されている。
As the posture detection means, a
また、安全装置50は、旋回台11の内部に配置されており、中央演算処理装置(CPU)、ROM、RAM、フラッシュROM、EEPROM(登録商標)などを有する汎用のマイクロコンピュータによって構成される。
The
そして、この安全装置50において、オールテレーンクレーン1の転倒を防止して安全に動作させるためのモーメント演算手段52や、正確に荷重を演算するための荷重補正手段51などが実行される。そして、荷重検出器としてのロードセル53と、荷重補正手段51と、によってクレーンの荷重演算装置5が構成されている。
In the
モーメント演算手段52は、荷重補正手段51によって正確な値に補正されてほぼ実際の重量Wに等しい荷重値、ブーム2やジブ3の姿勢、などに基づいて転倒モーメントを正確に演算する。
The
また、荷重補正手段51は、荷重検出器としてのロードセル53によって検出された計測値を、シーブ71〜78の回転方向と、あらかじめ設定しておいた摩擦力と、によって補正する。この摩擦力による補正値はワイヤ掛数ごとに設定してもよい。
Moreover, the load correction means 51 corrects the measurement value detected by the
このうち回転方向は、図5に示すようなブーム2又はジブ3のいずれか一方の姿勢変化による吊上ワイヤ40の長さの幾何学変化量と、ウインチ回転検出器57によって検出されるウインチドラムの回転による吊上ワイヤ40の長さの回転変化と、の大小を比較して判定される。
Of these, the rotational direction includes the geometric change amount of the length of the
すなわち、吊上用ウインチ66を停止させた状態でジブ3を起仰させると、図5に示すように、吊上用ウインチ66からジブ3の先端までの距離が幾何学変化量だけ短くなる結果として、吊り荷80は下へ移動するためシーブ71〜78は荷を巻き下げる方向へ回転する。
That is, when the
一方、ジブ3の起仰と同時に吊上用ウインチ66を幾何学変化量と同量だけ巻き上げれば、吊り荷80は静止した状態となり、シーブ71〜78も回転しない。
On the other hand, if the lifting
さらに、ジブ3の起仰と同時に吊上用ウインチ66を幾何学変化量以上に巻き上げれば、吊り荷80は上へ移動するためシーブ71〜78は荷を巻き上げる方向に回転することになる。
Further, if the lifting
次に、本実施例のオールテレーンクレーン1の作用・効果について説明する。 Next, the operation and effect of the all terrain crane 1 of the present embodiment will be described.
(1)このように、本実施例のクレーンの荷重演算装置5は、フックブロック79を吊るワイヤとしての吊上ワイヤ40と吊上ワイヤ40を掛けるシーブ71〜78とを備えるクレーンの荷重演算装置5である。
(1) As described above, the crane
そして、吊上ワイヤ40に作用する荷重を検出する荷重検出器としてのロードセル53と、ロードセル53によって検出された荷重をシーブ71〜78の回転方向に基づいてシーブ71〜78の摩擦力を除いた正確な荷重に補正する荷重補正手段51と、を備えている。
And the
このように、ロードセル53によって計測された荷重値(計測値)から、シーブ71〜78の摩擦力の影響を除外することができるようになれば、吊り荷80の重量Wの検出の精度が向上する。したがって、検出荷重に基づく停止制御の精度が向上し、安全に作業することができる。
As described above, if the influence of the frictional force of the
つまり、シーブ71〜78の摩擦力は、吊り荷80がどのような位置にあっても所定の大きさで作用するので、作業半径が大きい状態でシーブ71〜78が荷を巻き下げる方向に回転した場合などには、実際よりも小さく荷重を検出するため危険な状態となる可能性があった。
That is, since the frictional force of the
逆に、シーブ71〜78が荷を巻き上げる方向に回転した場合には、実際よりも大きく荷重を検出するため安全な状態である反面、性能として表示している定格荷重を実際には吊上げられない場合が生じうるという問題があった。
On the other hand, when the
そこで、摩擦力と回転方向とによって計測値を補正して正確な荷重を演算することによって、シーブ71〜78が巻き下げる方向に回転した場合の危険な状態を回避できるうえに、シーブ71〜78が巻き上げる方向に回転した場合に定格荷重を吊上げられないことを防止できる。
Therefore, by correcting the measurement value according to the frictional force and the rotation direction and calculating an accurate load, it is possible to avoid a dangerous state when the
また、吊り荷80の近くにロードセル53を設置する場合でも、(シーブの枚数により変化するものの)摩擦力は必ず作用するため、正確な荷重を算出することはできず、本願発明を適用する効果は大きい。
Further, even when the
なお、摩擦力の影響を少なくするために、ロードセル53を図7(a)(b)のような位置に取付けることもできる。この図7(a)のようにブーム2の先端の索端止めの手前に取付けると先端のシーブ71〜76を必ず偶数個にしなければならず、速度も遅くなるという問題がある。また、図7(b)のようにフックブロック79側に取付けるとフックブロック79の移動とともに通信線の長さを調整する必要があるという問題がある。
In order to reduce the influence of the frictional force, the
(2)また、荷重補正手段51は、ジブ3又はブーム2の少なくともいずれか一方の姿勢変化に基づく吊上ワイヤ40の長さの幾何学変化量と、吊上ワイヤ40を巻くウインチドラムの回転による吊上ワイヤ40の長さの回転変化量と、を比較してシーブ71〜78の回転方向を判定する。
(2) Further, the load correction means 51 includes a geometric change amount of the length of the
このため、いずれかのシーブ71〜78に回転方向を検出するためだけの回転方向検出器を取付けなくても、既存の姿勢検出手段によって回転方向を検出することができる。 For this reason, even if it does not attach the rotation direction detector only for detecting a rotation direction to either sheave 71-78, a rotation direction can be detected by the existing attitude | position detection means.
(3)さらに、シーブ71〜78のいずれかに回転方向検出器が取付けられていれば、荷重補正手段51はこの回転方向検出器によってシーブ71〜78の回転方向を検出することができる。
(3) Furthermore, if a rotation direction detector is attached to any one of the
このように、シーブ71〜78の回転方向を直接的に検出することで、より正確に摩擦力の作用方向を把握することができる。
Thus, by directly detecting the rotational direction of the
(4)また、荷重補正手段51は、シーブ71〜78が正転している間にロードセル53が検出した荷重と逆転している間に検出した荷重の平均値によって、シーブ71〜78の摩擦力を除いた荷重をさらに補正することが好ましい。
(4) Further, the load correction means 51 determines the friction of the
具体的には、例えば、地切り時に計測された荷重値からあらかじめ設定しておいた摩擦力を差し引いて暫定的な真の荷重値としておいて、この暫定的な真の値と上記の平均値との平均値などを計算することで、より正確に補正することができる。 Specifically, for example, the provisional true load value is obtained by subtracting the friction force set in advance from the load value measured at the time of ground cutting. It is possible to correct more accurately by calculating an average value and the like.
そして、この真の値を、あらかじめ試験等で設定した値と置き換えて更新していくこともできる。これにより、シーブ71〜78の回転軸の摩擦状態が経時変化しても、常に正確な値を設定することができる。
The true value can be updated by replacing it with a value set in advance in a test or the like. Thereby, even if the friction state of the rotating shaft of the
例として、図6には、ブーム2やジブ3の操作とこれに対応する張力(荷重)との関係を示した。
As an example, FIG. 6 shows the relationship between the operation of the
それぞれの操作について順に説明すると、(a)吊り荷80にフックブロック79を掛けて吊上ワイヤ40を巻上げる。(b)吊り荷80が地面から離れる(地切り)。(c)巻上げを停止する。(d)ジブ3のチルト角を小さくする操作(起仰)をする。(e)吊上ワイヤ40の張力が下がる。(f)ジブ3のチルト操作を停止する。(g)旋回を開始する。(h)旋回を停止して同時に巻下げする。(i)吊り荷80が地面に着き始める。(j)吊り荷80が完全に着地する。
Each operation will be described in order. (A) A
この図6に示すように、(d)〜(e)においてチルト角を小さくするようにジブ3を起仰させると、シーブ71〜78の回転方向が変わり、摩擦力の作用方向が反転するため、荷重(張力)が変化する。
As shown in FIG. 6, when the
そして、(b)〜(d)の巻上側では計測値は(W+f)となっていると推定され、(e)〜(i)の巻下側では計測値は(W−f)となっていると推定されるため、両者の平均値(中央値)が吊り荷80の真の重量Wに相当すると考えられる。
And it is estimated that the measured value is (W + f) on the upper side of (b) to (d), and the measured value is (W−f) on the lower side of (e) to (i). Therefore, it is considered that the average value (median value) of both corresponds to the true weight W of the suspended
このようにして真の重量Wを計算すれば、摩擦力fとしてあらかじめ設定しておいた値ではなく、実測された値を用いることになるから、より正確に重量Wを演算できることになる。 When the true weight W is calculated in this way, the actually measured value is used instead of the value set in advance as the frictional force f, so that the weight W can be calculated more accurately.
(5)そして、本実施例のクレーンとしてのオールテレーンクレーン1は、上記したいずれかのクレーンの荷重演算装置5を備えることで、クレーンの動作による荷重検出精度の低下を防止できるオールテレーンクレーン1となる。
(5) And the all terrain crane 1 as a crane of a present Example becomes the all terrain crane 1 which can prevent the fall of the load detection precision by operation | movement of a crane by providing the
以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes that do not depart from the gist of the present invention are not limited to the present invention. included.
例えば、前記実施例では、ロードセル53をマスト61に取付けて荷重を計測する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブーム2の先端の索端止の手前に取付けるものであっても本発明を適用できる。
For example, in the above-described embodiment, the case where the
また、前記実施例では、ロードセル53は吊り荷80を吊上げている間は常時荷重を計測して荷重補正手段51に通知する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、吊り荷80による荷重は地切り時にのみ計測するものであってもよい。例えば、地切り時には必ず吊上用ウインチ66は巻上げる方向となり、シーブ71〜78も巻上げ方向に回転するため、地切り時に検出した荷重から摩擦力を差し引いて正確な荷重を算出することができる。
In the above-described embodiment, the
1 オールテレーンクレーン
2 ブーム
3 ジブ
40 吊上ワイヤ
5 クレーンの荷重演算装置
50 安全装置
51 荷重補正手段
52 モーメント演算手段
53 ロードセル(荷重検出器)
54 ジブチルト角検出器
55 ブーム起伏角検出器
56 ブーム長さ検出器
57 ウインチ回転検出器
61,62 マスト
66 吊上用ウインチ
71〜78 シーブ
79 フックブロック
80 吊り荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 All
54
Claims (5)
前記ワイヤに作用する荷重を検出する荷重検出器と、検出された荷重を前記シーブの回転方向に基づいて補正する荷重補正手段と、を備えることを特徴とするクレーンの荷重演算装置。 A crane load calculation device comprising a wire for hanging a hook and a sheave for hanging the wire,
A crane load calculation device comprising: a load detector that detects a load acting on the wire; and a load correction unit that corrects the detected load based on a rotation direction of the sheave.
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