JPS62174618A - 巻上装置の荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はクレーン等の巻上げ装置の荷重の検出装置に係
り、特に過荷重の検出装置に関するものである。

〔従来技術〕

クレーンでは、クレーン等の破損やクレーンの転倒を防
止するために、吊り荷が過荷重であるか否かを検出する
ための過荷重検出装置を備え、過荷重を検出した場合に
は荷の吊上げを停止させるようにしている。

この過荷重検出装置は、荷を吊下げているロープに加わ
る力を直接的又は間接的に検出して、設定値以上の場合
、過荷重と判断するものである。

ロープを１父作する巻上げ装置の運転の停止は、過荷重
検出装置の出力によって自動的に、又は警報ブザー等に
よる報知によって手動で行うようになっている。

この過荷重検出装置としては次のようなものがある。

特公昭５８−５１８７８号公報に示されるものは、ロー
プをその半径方向にクランプで引張って弾性支持してお
き、この支持部にリミットスイッチを設置し、リミット
スイッチの作動によって過荷重を検出するものである。

また、ロープを支えるシーブを歪計に取付け、歪計の出
力を比較回路に入力して過荷重か否かを検出するものも
ある。

また、特開昭５９−１２５５９７号公報に示すものは、
巻上げ装置のモータに電流検出器を設け、電流値によっ
て過荷重を検出するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第２図において、（ａ）は着地している荷の吊上げを開
始してからの荷の上昇速度の変化状態を示すものである
。（ｂ）は（ａ）と同一時期における過荷重検出装置の
歪計の検出値の変化状態を示すものである。

これかられかるように、荷は所定の加速度で上昇を開始
し、し１時間後に定速度になる。このため、加速が行わ
れているｔ、の期間中は加速による慣性力がロープに加
わり、歪計の検出値Ｂは真の荷の重量に相当する検出値
Ａよりも大きい。この加速による慣性力は加速度に比例
している。

なお、巻上げ装置は定格荷重の１６０％程度の荷重を吊
上げることができるので、定格荷重の荷を容易に吊上げ
ることができる。

このため、加速の行われているし１期間中は真の吊り荷
重を検出できないものである。このことは良く知られて
いる。

そこで、従来では次のようにして検出を行っている。

第１の手段は、タイマを設置し、吊上げを開始してから
ｔ２時間後、即ち定速になってから荷重を検出し、真の
荷ｆｆ１Ａを求めるものである。

しかし、一般に、Ｅｌは数秒あり、また吊上げ速度は１
００　ｍ／ｗｉｎ程度であるので、荷を数ｍ吊上げた状
態で吊り荷重Ａを検出することになる。

従って、実際に設定値（定格）以上の荷を吊上げた場合
には、事前に過荷重であることを検出できないものであ
る。このため、非常に危険なものであった。

また、過荷重検出装置の過荷重か否かの基準値を定格荷
重よりも十分に大きく設け、加速期間中に過荷重検出装
置が過荷重を検出しないようにすることが行われている
。

この場合の問題は、定格荷重よりも大きな荷の場合であ
っても、低加速度で吊上げれば過荷重検出装置が作動し
ないことである。

また、吊上げた荷を下降させている場合に、下降速度を
減速させた場合にも慣性力が加わり同様の問題が生ずる
。

このように、従来の過荷重検出装置は、実質的に過荷重
を検出できないものである。

本発明の目的は、加速期間中等であっても真の吊りげ荷
重を検出できるようにすることにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記目的は、荷を吊上げるロープの移動の速度の変化度
（例えば、加速度α）に相当する第１の値Ｔと、前記ロ
ープに加わった荷重に相当する第２の値Ｐとを求め、次
の式の演算を行うことにより達成される。

ここで、Ｋ′は係数、Ｗは真の荷重である。

〔作　　用〕

ロープの移動の速度の変動度（加速度α又は減速度）に
相当する値Ｔを求め、この値Ｔでロープに加わった値Ｐ
を補正しているので、加速又は減速による慣性力を除い
た値、即ち、真の吊上げ荷重Ｗを検出できるものである
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。吊具
２を介して荷１を吊下げた巻上げ用のロープ３はガイド
シーブ４，５を経て巻上げ装置のドラム６に巻取られて
いる。ドラム５は減速機７を介してモータ８で回転させ
られる。ガイドシーブ５は荷重検出器１０を介してクレ
ーンの本体から吊下げられている。荷重検出器１０はア
ーム１１を介してガイドシーブ５の軸を吊下げている。

この荷重検出器１０は歪計であって、ガイドシーブに加
わった荷重に比例した電気的信号を出力する。以上の構
成は公知である。

減速機７の入力側の軸は外部に突出している。

この軸にはフライホイール２１を連結している。

そして、フライホイール２１の軸の軸トルクを検出する
公知のトルク検出器２２を設置している。

トルク検出器２２は軸トルクに比例した電気的信号を出
力する。

３０は制御装置であり、演算手段３１と比較手段３２と
からなる。演算手段３１は荷重検出器ｌＯの検出値Ｐと
トルク検出器２２の検出数Ｔとを入力して後述する（８
）を演算するものである。

即ち、演算手段３１は加速による慣性力を除いた真の吊
り荷重に相当する電気的信号Ｗを出力する。

比較手段３２は演算手段３１の出力Ｗが定格値（即ち、
定格荷重）以上か否かを比較し、定格値以上の場合に運
転の停止を指令する信号Ｓを出力する。

かかる構成において、巻上げ装置を運転して床に置かれ
た荷１を吊上げると、荷ｌは加速度αで吊上げられる。

また、フライホイール２１が回転し、トルク検出器２２
でトルクを検出できる。また、荷重検出器１０でロープ
３に加わった吊り荷重を検出できる。このため、演算手
段３１は後述する（８）式を演算して加速による慣性力
を除いた真の吊り荷重に相当する信号Ｗを出力する。比
較手段３２は信号Ｗが定格値よりも大きい場合は運転の
停止を指令する信号Ｓを出力する。これによって自動、
又は手段で巻上げ装置の運転を停止できる。

さて、荷１を加速度αで上？させている時にロープ２に
働く荷ｉＰは（１）式で示される。

Ｐ　＝　Ｗ　＋□α ＝ｗ　（１＋−）−−−−−−（１） ここで、Ｗ：吊上げられる荷１の重量 ｇ：重力の加速度 このため、前記状態における真の吊り荷重Ｗ（即ち、荷
１の重ｆｆ１Ｗ）は（２）式で示される。

と 一方、フライホイール２１の軸に働くトルクＴは、フラ
イホイール２１の回転二次モーメントを■、軸の角加速
度をδとすると、（２）式で示される。

Ｔ＝Ｉδ　−−−−一−−−−−−（３）フライホイー
ル２１の軸と荷ｌは減速機７とロープ３を介して連結さ
れているため、加速度αと角加速度δとの関係は（４）
式で示される。

α≦にゐ　−−−−−−、：−−−−−（４）ここで、
Ｋは減速機７のフライホイール２１の軸とドラム６の軸
との間の減速比ｉとドラム６の直径りとから決まる係数
である。

（２）式、（３）式、（４）式により真の吊り荷重Ｗは
（５）式で示される。

減速機７のフライホイール２１の軸とドラム６の軸との
間の減速比をｉとし、ドラム６の直径をＤとすると、フ
ライホイール２１の軸の角加速度ゐと荷１の加速度αと
の関係は（６）式で示される。

・＝Ｊ♀−−−−−−−−−−　（６）ここで、πは円
周率である。

従って、（４）式のＫは（７）式となる。

πＤ Ｋ＝、−−一−−−−−−−（７） これを（５）式に代入し変形すると（８）式が求められ
る。

Ｋ′はπＤ／Ｉ＠ｉ・ｇであり、これはフライホイール
２１、減速機７及びドラム６によって事前に求められる
係数である。よって、荷重検出器１０の検出値Ｐ、及び
トルク検出器２２の検出値Ｔから（６）式を演算すれば
、真の吊り荷重Ｗを求めることができる。

従って、吊上げの運転を開始すれば、直ちに真の吊り荷
重を求めることができ、定格荷重以上の場合は直ちに運
転を停止でき、事故を防止できるものである。

また、コンテナクレーンのように、船に固定されている
コンテナを吊上げた場はトルクの検出値は零であるので
、過荷重を検出できるものである。

吊上げた荷を下降させている途中で減速させると、該減
速による慣性力によって荷重検出器１０の検出値Ｐは大
きくなる。しかし、トルク検出器′　　２２の検出値Ｔ
も零でなくなるので、運転の停止を指令する信号Ｓが出
力されることはない、この場合、検出値Ｔは負であるの
で、例えば、絶対値とすることが必要である。

上記実施例では、加速による慣性力の大きさの算出手段
として、フライホイール２１とその軸トルクを検出する
トルク検出器２２とを用いている。

このため、第２図の（Ｃ）に示す如く、その軸トルクは
加速による軸トルクのみを検出でき、即ち、加速期間中
のみトルクを出力する。そして、その検出値は加速度に
比例する。このため、加速による慣性力を正確に検出で
きるものである。また、その出力は比較的安定している
ので、正確に検出できるものである。

なお、実際には検出値に振れがあり、フィルタ等の設置
が必要であろう。

また、フライホイール２１は減速機７の入力軸側に設置
しているので、回転数が犬きく、正確に検出できるもの
である。

上記実施例では、荷１からドラム６までのロープ３を一
本で示している。ロープの数やロープの掛は方等、及び
荷重検出器ｌＯの位置と数と荷重検出器１０の検出値と
の関係は公知であるので、上記実施例では省略して示し
ており、実際は上記公知の関係に基づき検出値Ｐを補正
する。

また、荷重検出器１０の出力は吊具２等の重量を含んだ
ものであるが、上記説明ではこれを無視して説明してい
る。

フライホイール２１は、例えばガイドシーブによって回
転するようにしてもよい。

フライホイール式のトルク検出装置２０を用いない場合
は、次のようにすることができる。軸の回転によってパ
ルスを出力するパルス発信器の軸を例えばガイドシーブ
に連結し、ガイドシーブ４の回転によってパルスを発信
するようにする。演算手段３１はパルスの間隔によって
ロープ３の移動の加速度α又は減速度αを求め、そして
（２）式を演算させて真の吊り荷重を求める。αをＴと
し、１／ｇをに′とすれば、（２）式と（８）式は同一
である。

モータ８として直流モータを用い、その電流値からロー
プ３に加わる荷重を算出することができる。但し、この
場合は、直流モータの個有の特性を加えて演算する必要
である。

〔発明の効果〕

以」二の如く本発明によれば、荷の移動の速度が変動し
ている時、例えば荷の吊上げを開始した着後においても
前記速度の変動度、例えば加速度から吊上げ荷重の検出
値を補正しているので、真の吊上げ荷重を求めることが
できるものである。そして、過荷動検出装置として用い
れば、吊上げ開始着後に過荷重か否かを判定でき、過荷
重の場合には直ちに運転を停止することができ、事故を
防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の荷重検出装置の構成図、第
２図は、荷を吊上げ開始後の荷の吊上げ速度、荷重の検
出値、及びトルクの検出値の関係を示す図である。 ｉ、−−−−一一荷、３−一一一ロープ、４．５−−−
−−ガイドシーブ、ｅ　−−−−−ドラム、？−−−−
−減速機、８−−−−−モータ、２１−−−−フライホ
イール、２２−−−−、−）ルク検出器、３１−−−−
−一演算手段、第１図 寸２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷を吊上げるロープの移動速度の変動度に相当する
   第１の値Ｔを検出する第１の検出器と、前記ロープに加
   わった荷重に相当する第２の値Ｐを検出する第２の検出
   器と、 前記第１の値Ｔと第２の値Ｐとを入力して次の演算を行
   って真の荷重Ｗを求める演算手段と、Ｗ＝Ｐ［１／（１
   ＋Ｋ′Ｔ）］ ここで、Ｋ′は係数である。 からなる巻上げ装置の荷重検出装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記第１の検出器
   はロープの移動速度の変動度そのものを検出するように
   設けてなる巻上げ装置の荷重検出装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記第１の検出器
   は、前記ロープを移動させる巻上げ装置又はロープの移
   動によって回転する回転体によって回転させられるフラ
   イホイールとその軸トルクを検出するトルク検出器であ
   る巻上げ装置の荷重検出装置。