JP7419977B2 - 移動式クレーンの疲労損傷評価装置、疲労損傷評価プログラムおよび疲労損傷評価方法 - Google Patents
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Description
第2発明の疲労損傷評価装置は、第1発明において、前記演算装置は、前記倒伏モーメントの測定値の定格値に対する比率である負荷率を求め、前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求めることを特徴とする。
第3発明の疲労損傷評価装置は、第1または第2発明において、前記演算装置は、前記評価対象部位の使用開始時から現在までの前記累積疲労損傷値を求め、前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断することを特徴とする。
第4発明の疲労損傷評価装置は、第1~第3発明のいずれかにおいて、前記評価対象部位は前記旋回台が搭載されたフレームの前方部分または後方部分であることを特徴とする。
第5発明の疲労損傷評価装置は、第1~第3発明のいずれかにおいて、前記評価対象部位は前記旋回台とフレームとの間に介在する旋回ベアリングを該フレームに固定するボルトであることを特徴とする。
第6発明の疲労損傷評価プログラムは、評価対象部位を含む下部構造体と、該下部構造体に搭載された旋回台と、該旋回台に設けられたブームとを有する移動式クレーンの疲労損傷評価をするようコンピュータを機能させるための疲労損傷評価プログラムであって、前記ブームに作用する倒伏モーメントおよび前記ブームの旋回角の測定値が入力され、吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求めるよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
第7発明の疲労損傷評価プログラムは、第6発明において、前記倒伏モーメントの測定値の定格値に対する比率である負荷率を求め、前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求めるよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
第8発明の疲労損傷評価プログラムは、第6または第7発明において、前記評価対象部位の使用開始時から現在までの前記累積疲労損傷値を求め、前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断するよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
第9発明の疲労損傷評価方法は、評価対象部位を含む下部構造体と、該下部構造体に搭載された旋回台と、該旋回台に設けられたブームとを有する移動式クレーンの疲労損傷評価方法であって、前記ブームに作用する倒伏モーメントを測定し、前記ブームの旋回角を測定し、吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求めることを特徴とする。
第10発明の疲労損傷評価方法は、第9発明において、前記倒伏モーメントの測定値の定格値に対する比率である負荷率を求め、前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求めることを特徴とする。
第11発明の疲労損傷評価方法は、第9または第10発明において、前記評価対象部位の使用開始時から現在までの前記累積疲労損傷値を求め、前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断することを特徴とする。
第3発明によれば、評価対象部位の寿命が到来したことを検知できるので、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。
第4発明によれば、フレームの前方部分または後方部分の疲労損傷を精度よく評価できる。
第5発明によれば、旋回ベアリングを固定するボルトの疲労損傷を精度よく評価できる。
第6および第7発明によれば、ブームの旋回角を考慮した応力振幅比に基づいて累積疲労損傷値を求めるため、評価対象部位の疲労損傷を精度よく評価できる。
第8発明によれば、評価対象部位の寿命が到来したことを検知できるので、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。
第9および第10発明によれば、ブームの旋回角を考慮した応力振幅比に基づいて累積疲労損傷値を求めるため、評価対象部位の疲労損傷を精度よく評価できる。
第11発明によれば、評価対象部位の寿命が到来したことを検知できるので、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。
〔第1実施形態〕
(移動式クレーン)
本発明の第1実施形態に係る疲労損傷評価装置は、移動式クレーンの疲労損傷を評価するのに用いられる。移動式クレーンの種類は特に限定されない。移動式クレーンとして、オールテレーンクレーン、ラフテレーンクレーン、トラッククレーン、積載形トラッククレーンなどが挙げられる。以下、積載形トラッククレーンの場合を例に説明する。
つぎに、本実施形態の疲労損傷評価装置の構成を説明する。
図5に示すように、疲労損傷評価装置AAは演算装置40を有する。演算装置40はCPU、メモリなどで構成されたコンピュータである。コンピュータに疲労損傷評価プログラムをインストールすることで、演算装置40としての機能が実現される。疲労損傷評価プログラムはコンピュータで読み取り可能な各種の記憶媒体に記憶することができる。演算装置40を小型クレーン20の油圧回路を制御する制御装置26の一機能として実現してもよい。また、演算装置40と制御装置26とを別の装置としてもよい。
つぎに、疲労損傷評価方法を説明する。
疲労損傷評価装置AAは移動式クレーンの下部構造体に含まれる特定部位の疲労損傷を評価する。以下、疲労損傷を評価する対象の部位を「評価対象部位P」と称する。評価対象部位Pは下部構造体に含まれる部位であれば特に限定されないが、ブームを用いた作業により応力が変化する部位が好適に選択される。例えば、積載形トラッククレーンCRの場合、フレーム21の前方部分、後方部分、旋回ベアリング27をフレーム21に固定するボルト27cなどが評価対象部位Pとなる。
ステップS1:一作業ごとに評価対象部位に生じる応力の応力振幅比を求める。
ステップS2:一作業ごとに応力振幅比から一作業疲労損傷値を求める。
ステップS3:一作業疲労損傷値を積算して累積疲労損傷値を求める。
一作業の期間においてブーム23が前方領域FAおよび後方領域RAの両方に渡って旋回した場合、式(3)に基づいて、振幅率aiを求めることができる。
一作業の開始時および終了時はブーム23に吊荷LOの荷重がかからない。ブーム23にかかる負荷は無負荷状態から吊荷LOの荷重がかかった負荷状態に変化する。そのため、評価対象部位Pに生じる応力の振幅率aiを求めるには、無負荷状態からの応力の変化を考慮する必要がある。そのため、ケースBでは、つぎのように振幅率aiを求める。
ブームが後方領域で旋回した場合にも、無負荷状態からの応力の変化を考慮する必要がある。そのため、ケースCでは、つぎのように振幅率aiを求める。
つぎに、本発明の第2実施形態に係る疲労損傷評価装置AAを説明する。
移動式クレーンを構成する各種部材は、使用するにしたがい疲労損傷が蓄積され、ひいては破損に至る。部材が破損する前に寿命の到来を検知できれば、補修、交換などのメンテナンスを行なうことができる。本実施形態の疲労損傷評価装置AAは評価対象部位Pの寿命の到来を検知するものである。
10 汎用トラック
20 小型クレーン
21 フレーム
22 旋回台
23 ブーム
27 旋回ベアリング
30 アウトリガ装置
31 アウトリガ内箱
32 アウトリガジャッキ
AA 疲労損傷評価装置
40 演算装置
41 モーメント測定器
42 旋回角測定器
Claims (11)
- 評価対象部位を含む下部構造体と、該下部構造体に搭載された旋回台と、該旋回台に設けられたブームとを有する移動式クレーンの疲労損傷評価装置であって、
前記ブームに作用する倒伏モーメントを測定するモーメント測定器と、
前記ブームの旋回角を測定する旋回角測定器と、
前記モーメント測定器および前記旋回角測定器の測定値が入力される演算装置と、を備え、
前記演算装置は、
吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、
所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求める
ことを特徴とする疲労損傷評価装置。 - 前記演算装置は、
前記倒伏モーメントの測定値の定格値に対する比率である負荷率を求め、
前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、
前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求める
ことを特徴とする請求項1記載の疲労損傷評価装置。 - 前記演算装置は、
前記評価対象部位の使用開始時から現在までの前記累積疲労損傷値を求め、
前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断する
ことを特徴とする請求項1または2記載の疲労損傷評価装置。 - 前記評価対象部位は前記旋回台が搭載されたフレームの前方部分または後方部分である
ことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の疲労損傷評価装置。 - 前記評価対象部位は前記旋回台とフレームとの間に介在する旋回ベアリングを該フレームに固定するボルトである
ことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の疲労損傷評価装置。 - 評価対象部位を含む下部構造体と、該下部構造体に搭載された旋回台と、該旋回台に設けられたブームとを有する移動式クレーンの疲労損傷評価をするようコンピュータを機能させるための疲労損傷評価プログラムであって、
前記ブームに作用する倒伏モーメントおよび前記ブームの旋回角の測定値が入力され、
吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、
所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求めるよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする疲労損傷評価プログラム。 - 前記倒伏モーメントの測定値の定格値に対する比率である負荷率を求め、
前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、
前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求めるよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする請求項6記載の疲労損傷評価プログラム。 - 前記評価対象部位の使用開始時から現在までの前記累積疲労損傷値を求め、
前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断するよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする請求項6または7記載の疲労損傷評価プログラム。 - 評価対象部位を含む下部構造体と、該下部構造体に搭載された旋回台と、該旋回台に設けられたブームとを有する移動式クレーンの疲労損傷評価方法であって、
前記ブームに作用する倒伏モーメントを測定し、
前記ブームの旋回角を測定し、
吊荷の地切から着地までの一作業ごとに、前記倒伏モーメントおよび前記旋回角の測定値に基づき前記評価対象部位に生じる応力の変動幅の定格応力全振幅に対する比率である応力振幅比を求め、該応力振幅比から一作業疲労損傷値を求め、
所定期間における前記一作業疲労損傷値を積算して、累積疲労損傷値を求める
ことを特徴とする疲労損傷評価方法。 - 前記倒伏モーメントの測定値の定格値に対する比率である負荷率を求め、
前記一作業の期間における前記旋回角の変化から前記評価対象部位に生じる応力の振幅率を求め、
前記負荷率に前記振幅率を乗じて前記応力振幅比を求める
ことを特徴とする請求項9記載の疲労損傷評価方法。 - 前記評価対象部位の使用開始時から現在までの前記累積疲労損傷値を求め、
前記累積疲労損傷値が前記評価対象部位に対して定められた寿命閾値を超えたときに、前記評価対象部位の寿命が到来したと判断する
ことを特徴とする請求項9または10記載の疲労損傷評価方法。
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