JPS6339517B2

JPS6339517B2 -

Info

Publication number: JPS6339517B2
Application number: JP18063983A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1988-08-05
Also published as: JPS6077090A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、トラツククレーンにおけるブームの
自重および該ブームによつて吊り上げられた吊上
荷重により生じる過負荷の検出を行なうための基
本データを検出するクレーンの過負荷検出用基本
データ検出装置に関するものである。

従来から、クレーンのような物上げ機械には、
安全装置を設置することは、周知のことであり、
また、事故を未然に防止する上でも不可欠なもの
である。特にトラツククレーンのように移動式の
ものにおいては、クレーンの張出し支持脚または
車輪が作業箇所に固定されておらず、例えば、ク
レーン台車の両側方に張出するようにして突出し
た張出し支持脚（以下アウトリガという）により
接地面積を実質上広げ、クレーンの転倒の防止を
図つている。しかし、このアウトリガーの突出量
には自ずと限界があり、そのため常時クレーンの
使用状態を監視している必要がある。そのような
クレーン安全装置として、従来クレーンに荷重セ
ンサおよび角度検出センサを具備せしめ、クレー
ンを傾けようとして作用するモーメント〔（ブー
ム上の吊上荷重）×（荷重とクレーンの間の水平距
離）〕を計算し、クレーンが転倒する危険がある
ときに警告を発するようにしたいわゆるモーメン
トリミツタがある。

また、吊上荷重のみを測定し、その荷重が過大
であるか、またはクレーンが転倒しそうであるか
はクレーンの操作者の専門知識・経験により判断
するものがある。この後述の装置は明らかに不適
当なものであるが、前述の装置も幾つかの問題を
含んでいる。

すなわち、従来のトラツククレーンのモーメン
トリミツタは、荷重センサがロープ、ジブ部分、
俯仰シリンダ等の部分に設けられており、例え
ば、ジブ部分にある場合は、ジブの長さが一定の
クレーンとジブの長さが伸縮して変化するクレー
ンとではそれぞれ異なつた荷重検出方式を採らな
ければならず不都合であり、また、吊り荷のロー
プ張力を直接または間接に測定する場合は、クレ
ーンが旋回するときの遠心力がクレーンのモーメ
ントに影響を及ぼし測定誤差が大きいという難点
がある。

また、従来、荷重センサが上記するように高所
にあるため、荷重センサの取付けや調整がしにく
く危険を伴なうという問題もある。

さらに、従来のモーメントリミツタは、荷重セ
ンサだけでなく、ブームの俯仰角を検出する傾斜
計等の角度センサを通常用いているが、クレーン
の安全装置としてはこれら以外にブームの旋回
角、ブームの重心位置、ブーム長等のデータが必
要となるが、これらのデータを得るには、センサ
を増設することとなり、従つて、クレーンを改良
したり変更する必要が生じたりする。

本発明は上述した従来装置の欠点に鑑みなされ
たもので、同一種類でしかも少数の荷重検出手段
のみにより、クレーンの種々の動作状態に応じ過
負荷防止に供し得る各種基本データを検出するク
レーンの過負荷検出用基本データ検出装置を提供
することを目的としている。

以下、本発明の一実施例を図に基き説明する。

第１図は本発明を適用するトラツククレーンの
平面図である。同図において、１はトラツククレ
ーンの台車であり、その側方にはクレーンを安定
に支持するための張出し支持脚である４本のアウ
トリガ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、が突設されてお
り、その先端部には荷重検出手段である荷重セン
サ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、が取付けられてい
る。この荷重センサ３ａ〜３ｄの、具体例につい
ては後に詳述するが荷重が負荷された部分のひず
みをひずみゲージにより電気信号に変換して荷重
データを得るものである。４は台車１上に載置さ
れ旋回中心Ｏを軸として回転するターンテーブル
である。５はターンテーブル４に一端側が軸支さ
れ、他端側において吊り荷を吊り上げるブームで
あり、水平方向より俯仰し得るように構成されて
いる。

次に、上述した荷重センサ３ａ〜３ｄに関し、
より詳細に説明する。

第２図ａは荷重センサ３を設置したアウトリガ
２の先端部を示す。アウトリガ２の先端部にはフ
ロート６と称される部材が支軸７により軸支され
ており、アウトリガ２の地面になじむように構成
されている。

第２図ｂは、この支軸７の断面を示したもので
ある。８，８は支軸７の両端に螺合されたナツト
であり、このナツト８，８によりフロート６がア
ウトリガ２の先端に軸着されている。支軸７は中
空となつており、その内面に荷重センサであるひ
ずみゲージ９，９が添着されている。従つて、ア
ウトリガ２の一つの先端部に附加された荷重は、
この支軸７を歪ませそのひずみを例えばホイート
ストンブリツジ構成してなるひずみゲージ９によ
り検出し荷重に対応した電気信号として取り出す
ことができる。

第２図ｃは、アウトリガ２の先端部に設けられ
た油圧シリンダ１０によつてアウトリガ２を突出
させる形式の実施例を示す。

第２図ｄは、上記油圧シリンダ１０の断面図で
あり、そのシリンダ室１１の油出入口にはシリン
ダ内の内圧を検出するための圧力センサ（圧力変
換器）１２が設けられており、この圧力センサ１
２の出力によりアウトリガ２の１つに負荷された
荷重を検出し得るように構成されている。

第２図ｅは、トラツククレーンの懸架装置を示
す側面図である。この実施例の場合、車輪１３に
負荷される荷重を懸架装置に設置した荷重センサ
により検出しようとするものである。

同図ｅにおいて、１４は車輪１３を支える車軸
であり、締付ボルト１５によつてリーフスプリン
グ１６に固定されるとともにダンパーとしてのサ
スペンシヨンシリンダ１７の可動端と連結されて
いる。このサスペンシヨンシリンダ１７の上端は
トラツクフレーム１８に連結されている。リーフ
スプリング１６の両端はトラツクフレーム１８に
連結されている。この懸架装置において、輪重に
対応する電気出力を得るには、例えば、Ａで示す
ように車軸１４の内側壁または外側壁でせん断ひ
ずみを発生する部分、Ｂで示すように車軸１４の
上面または、内壁面で曲げひずみを発生する部
分、Ｃで示すようにリーフスプリングを軸支する
ピンを第２図ｂと同様な構成とし、それぞれ、ひ
ずみゲージを接着等の手段により添着すればよ
い。その他、輪重が伝達される系の間に圧縮型の
荷重変換器を介挿してもよい。

第３図ａおよびｂは、本発明に係る作業半径の
演算手順を説明するためのトラツククレーンの側
面図および同図におけるモーメントの釣り合いを
示す図、第４図ａおよびｂは旋回中心からブーム
の重心までの距離の演算手順を説明するためのト
ラツククレーンの側面図および同図におけるモー
メントの釣り合いを示す図、第５図は、本発明の
一実施例の構成を示す概略ブロツク回路図であ
る。

以下、トラツククレーンの動作状態下における
各種基本データの演算手順につき、説明する。

第１図において、直交座標系のｘ軸、ｙ軸を図
のようにとり、縦方向の荷重センサ３ａ，３ｃま
たは３ｂ，３ｄ間の距離をｌ、横方向の荷重セン
サ３ａ，３ｂまたは３ｃ，３ｄ間の距離をＬとす
る。

(i) 吊上荷重（重量）の検出第１図において、ブーム５が吊り荷を吊り上
げる前すなわち吊り荷重“０”の状態で、各荷
重センサ３ａ〜３ｄからの検出荷重値（それぞ
れ順にP₁，P₂，P₃，P₄）の和を“０”に調整
する。その後吊り荷をブーム５で吊り上げ、第
５図に示すように荷重検出手段２０ａ〜２０ｄ
（荷重センサ３ａ〜３ｄに対応する）からの検
出荷重値を例えば、加算器でなる吊上荷重演算
手段２１で単純加算し、 W₀＝P₁＋P₂＋P₃＋P₄ (1) のようにして吊上荷重W₀を得ることができる。

(ii) 作業半径の検出第３図ａは、第１図のクレーンの側面図であ
り、ｘ平面を示す。このｘ平面において、旋回
中心Ｏから吊り荷１９までの水平距離をPxと
する（同様にしてｙ平面においては、水平距離
をRyとする）。第３図ｂにおいて、P₁₂は、ｘ
方向の一側（第１図においては左側）の二つの
アウトリガ２ａ，２ｂに設けられた荷重センサ
３ａ，３ｂから得られる検出荷重値P₁とP₂と
の和を示し、P₃₄は他方の一側（第１図におい
ては右側）の二つのアウトリガ２ｃ，２ｄに設
けられた荷重センサ３ｃ，３ｄから得られる検
出荷重値P₃とP₄との和を示す（後述するP₁₃，
P₂₄も同様）。ここでモーメントの釣り合いを考
えると、 P₁₂・ｌ＝Wo（Rx−ｌ／２） (2) となり、この式を書き換えると、 Rx＝（P₁₂・ｌ）／Wo＋ｌ／２ (2)′ としてｘ方向の水平距離が求まる。同様にして
ｙ方向の水平距離Ryは、 Ry＝（P₂₄・Ｌ）／Wo＋Ｌ／２ (3) となるので実際の作業半径Ｒは(2)′式と(3)式よ
りＲ＝（Rx²＋Ry²）^1/2 (4) として求めることができる。これを第５図につ
いてみれば、各荷重検出手段２０ａ〜２０ｄか
ら検出荷重値P₁〜P₄を、吊上荷重演算手段２
１から吊上荷重Woを、支持点間隔データ発生
器２２からｘ方向およびｙ方向の支持点間隔デ
ータＬ，ｌ（すなわち横方向アウトリガ間隔Ｌ、
縦方向アウトリガ間隔ｌ）を、それぞれ入力信
号として受けて作業半径演算手段２３で、上記
(2)′式、(3)式および(4)式の演算を行ない、その
ときのブームの水平方向距離すなわち作業半径
Ｒを得る。

(iii) 旋回中心Ｏからブーム５の重心までの水平距
離の検出第４図ａに示すように、ブーム５の長さを
Ｈ、ブーム５の重心からブーム５の回転中心
（ブーム５の回転軸）までの長さをH_B、ブーム
５の重量をW_B、ターンテーブル４の重量をWc
（荷重センサ３ａ〜３ｄに加わる吊上荷重Wo
およびブーム５の重量W_B以外のクレーンの重
量）とし、第４図ｂに示すように、旋回中心Ｏ
とターンテーブル４の重量Wcの負荷点までの
距離をｘ、旋回中心Ｏとブーム５の重量W_Bの
負荷点までの水平距離をR_BXとすると、モーメ
ントの釣り合いより、 Wc（ｘ＋ｌ／２）＝W_B（R_BX−ｌ／２）＋Wo（R_X−ｌ／２） (5) となり、この(5)式をR_BXについて解くと、 R_BX＝
〔Wc（ｌ／２＋ｘ）−Wo（Rx−ｌ／２）／W_B＋ｌ／２〕 (5)′ となるので、実際のブーム５の重心までの水平
距離R_Bは、作業半径Ｒを求めた場合と同様に
して、ｙ平面における距離をR_Byとすると、 R_B＝（R_BX ²＋R_By ²）^1/2 (6) として求ることができる。

これを第５図のブロツク図について説明する
と、作業半径演算手段２３から作業半径Rx，
Ryを、吊上荷重演算手段２１から吊上荷重Wo
を、支持点間隔データ発生器２２から支持点間
隔データＬ，ｌを、ターンテーブルおよびブー
ムの自重データ発生器２４からターンテーブル
の自重Wc（ブームの自重および吊り荷重を除く
トラツククレーンの自重）およびブームの自重
W_Bを、それぞれ入力信号として受けるブーム
重心距離演算手段２５で、上記演算を行ない旋
回中心からブーム５の重心までの水平距離R_B
を求めることができる。

(iv) ブームの長さの検出ブーム５の長さＨは、第４図ａに示す如くブ
ーム５の俯仰角をθ、旋回中心Ｏからブーム５
のフツトピン（ブーム下端）までの水平距離を
l′とすれば(iii)で求めたブーム５の重心までの距
離R_Bを用いて求められる。

Ｒ−l′＝Ｈ・cosθ (7) R_B−l′＝H_B・cosθ (7)′ の関係があるから、(7)，(7)′式よりＨ＝H_B・（Ｒ−l′）／（R_B−l′） (8) ここで、ブーム５は伸縮し得るテレスコピツク
ブームであるとしてH_BをＨの関数、即ちH_B＝
ｆ（Ｈ）の関係で表わすと、Ｈ＝ｆ（Ｈ）・Ｒ／R_B (8)′ として、ブームの長さＨを求ることができる。
これを第５図について説明すると、作業半径演
算手段２３から作業半径Ｒを、ブーム重心距離
R_Bを、ブーム長関数ｆ（Ｈ）設定器２６から予
め設定した関数ｆ（Ｈ）データを、それぞれ入
力信号として受けてブーム長演算手段２７によ
りブームの長さＨを演算する。

(v) 俯仰角の検出 (iv)の(7)式より θ＝arccos｛（Ｒ−l′）／Ｈ｝ (9) として求めることができる。これは、第５図に
おける俯仰角演算手段２８により演算によりデ
ータを得ることができる。また、(7)′式より θ＝arcos｛（R_B−l′）／H_B｝ (9)′ として求めることもできる。

(vi) ブームの旋回角の検出ブーム５のｘ軸からの旋回角（第１図参照）
をφとると、(ii)の作業半径Ｒで求めたｘ方向成
分Rx、およびｙ方向成分Ryより余弦定理を用
いて、 Ry²＝R²＋Rx²−2R・Rx・cosφ (10) この式(10)をφについて解けば、 φ＝arccos｛（R²＋Rx²−Ry²）／2R・Rx｝
(10)′ として求めることができる。

この演算は、第５図における旋回角演算手段２
９により行なわれる。

第６図は、上述したように“アウトリガ２ａ〜
２ｄ（または車輪の懸架装置）に設けた荷重セン
サ３ａ〜３ｄ（または荷重検出手段２０ａ〜２０
ｄ）の荷重検出値P₁〜P₄を用いて、上記(i)〜(vi)
において述べた種々の基本データの検出あるいは
演算のステツプを示すフローチヤートである。こ
のフローチヤートについては、上述したところ重
複するのでその説明は省略する。

上述した実施例によれば、アウトリガまたは車
輪の支持部に設けた４個の荷重センサの荷重検出
値P₁〜P₄のみを検出するだけで、モーメントリ
ミツタ等のクレーンの安全装置において用いる過
負荷検出のための全てのデータを簡単な演算（手
段）によつて得ることができる。特に、検出器と
しては、従来のように異種の検出器を用いないの
で、高精度化が実現可能で、取付、調整、点検、
保守が容易で、トータルコストを低減させること
ができる。

また、荷重センサ３ａ〜３ｄは第２図ａ〜ｅに
示すように、いずれの場合にもアウトリガ２ある
いはトラツクの車軸１４等に設置されているた
め、荷重センサ３ａ〜３ｄの着脱、調整を行なう
ことがきわめて容易であるとともに高所に設置し
た場合のように危険を伴うことがない。また、従
来のごとくブーム５等の稼動部に荷重センサ３ａ
〜３ｄを設置した場合、遠心力により検出値が変
わつてしまう場合があつたが、このように作業中
不動の箇所に設置しておくと、そのような心配は
なく正確な検出が可能となる。

尚、本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
において種々の変形実施が可能である。

例えば、上記実施例において荷重センサは、ア
ウトリガ２ａ〜２ｄの先端部とフロートとの間に
介挿した形式のものを示したが、要は各アウトリ
ガに負荷された荷重に対応して弾性変形をする部
分にひずみゲージを添着すればよい。

また、荷重センサの数は、固定地盤に接地され
るアウトリガまたは車輪の数だけ設置すればよ
く、例えば、アウトリガが３点で支持されるもの
であれば、荷重センサ３個でも上記基本データを
得ることができる。

以上詳述したように、本発明によれば、同一種
類でしかも、クレーンの各張出し支持脚または各
車軸もしくは車軸を支持する部材に設量するだけ
の極めて少数の荷重検出手段のみにより、クレー
ンの作動状態下における吊上荷重、作業半径、ブ
ームの長さ、ブームの俯仰角、ブームの旋回角
等、過負荷検出に不可欠な基本データを検出する
ことができ、しかも、これらの各基礎データは簡
単且つ安価な構成の各演算手段により得られ、ま
た荷重検出手段のクレーンへの取付、調整、保守
等が容易で、従来のものに比し過負荷検出に伴な
うトータルコストを大幅に低減し得るクレーンの
過負荷検出用基本データ検出装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用したトラツククレーン
の平面図、第２図ａ〜ｅは本発明に係る荷重検出
手段の種種の設置例を示す図、第３図ａおよびｂ
は本発明装置において作業半径の演算手順を説明
するためのトラツククレーンの側面図および同図
におけるモーメントの釣り合いを示す図、第４図
ａおよびｂは旋回中心からブームの重心までの水
平距離の演算手順を説明するためのトラツククレ
ーンの側面図および同図におけるモーメントの釣
り合いを示す図、第５図は、本発明の一実施例の
構成を示す回路ブロツク図、第６図は同実施例の
動作を説明するためのフローチヤートを示す。１…台車、２ａ〜２ｄ…アウトリガ、３…荷重
センサ、４…ターンテーブル、５…ブーム、６…
フロート、９…ひずみゲージ、１２…圧力セン
サ、１４…車軸、１９…吊り荷、２０…荷重検出
手段、２１…吊上荷重演算手段、２２…支持点間
隔データ発生器、２３…作業半径演算手段、２４
…ターンテーブルおよびブームの自重データ発生
器、２５…ブーム重心距離演算手段、２６…ブー
ム長関数ｆ（Ｈ）設定器、２７…ブーム長演算手
段、２８…俯仰角演算手段、２９…旋回角演算手
段。

Claims

【特許請求の範囲】１固定地盤上に複数の張出し支持脚を突出させ
て荷物の吊り上げ作業を行なうトラツククレーン
におけるブームの自重および該ブームによつて吊
り上げられた吊上荷重により生じる過負荷の検出
を行なうための基本データを検出する装置におい
て、前記張出し支持脚の各々に設置されその張出
し支持脚に負荷される荷重をそれぞれ独立して検
出する荷重検出手段と、前記ブームに吊上荷重が
負荷されないときを基準として任意の吊上荷重が
負荷されたとき前記荷重検出手段により検出され
た各荷重を加算することにより前記吊上荷重を演
算する吊上荷重演算手段と、前記荷重検出手段よ
りの各検出荷重と前記吊上荷重演算手段よりの吊
上荷重と前記張出し支持脚のｘ方向およびｙ方向
の既知の各水平距離をもとに該張出し支持脚のう
ち前記ｘ方向およびｙ方向の各一側の２つの張出
し支持脚を支点とする各モーメントの釣り合いよ
り作業半径を演算する作業半径演算手段と、前記
吊上荷重と前記作業半径と既知の前記ブームの自
重および前記ブーム以外のクレーンの自重とによ
るモーメントの釣り合いよりクレーンの旋回中心
から前記ブームの重心までの水平距離を演算する
ブーム重心距離演算手段と、前記作業半径と前記
旋回中心から前記ブームの重心までの距離と予め
設定される前記ブームの長さの関数である前記ブ
ームの回転中心から前記ブームの重心までの距離
とよりブームの長さを演算するブーム長演算手段
と、前記作業半径と前記ブームの長さまたは前記
旋回中心から前記ブームの重心までの水平距離と
前記ブームの回転中心から前記ブームの重心まで
の距離および前記旋回中心から前記ブームの回転
中心までの距離とよりブームの俯仰角を求める俯
仰角演算手段と、前記作業半径の前記ｘ方向とｙ
方向の各成分より余弦定理を用いてブームの基準
角度位置からの旋回角を演算する旋回角演算手段
とを具備したことを特徴とするクレーンの過負荷
検出用基本データ検出装置。２トラツクの車輪を介して固定地盤上に支持さ
れ荷物の吊り上げ作業を行なうトラツククレーン
のブームの自重および該ブームによつて吊り上げ
られた吊上荷重により生じる過負荷の検出を行な
うための基本データを検出する装置において、前
記各車輪の輪荷重をそれぞれ独立して検出すべく
各車軸または該車軸を支持する部材に設置された
荷重検出手段と、前記ブームに吊上荷重が負荷さ
れないときを基準として任意の吊上荷重が負荷さ
れたとき前記荷重検出手段により検出された各荷
重を加算することにより前記吊上荷重を求める吊
上荷重演算手段と、前記各輪重と前記吊上荷重と
前記車輪のｘ方向およびｙ方向の水平距離とをも
とに前記車輪のうち前記ｘ方向およびｙ方向の各
一側の２つの車輪を支点とする各モーメントの釣
り合いより作業半径を演算する作業半径演算手段
と、既知の前記ブームの自重と前記ブーム以外の
前記トラツククレーンの自重と前記吊上荷重と前
記作業半径とによるモーメントの釣り合いよりク
レーンの旋回中心からブームの重心までの水平距
離を演算するブーム重心距離演算手段と、前記作
業半径と前記旋回中心から前記ブームの重心まで
の距離と予め設定されるブームの長さの関数であ
る前記ブームの回転中心から前記ブームの重心ま
での距離とよりブームの長さを演算するブーム長
演算手段と、前記作業半径と前記ブームの長さま
たは前記旋回中心から前記ブームの重心までの前
記水平距離と前記ブームの回転中心から前記ブー
ムの重心までの距離および前記旋回中心から前記
ブームの回転中心までの距離とよりブームの俯仰
角を求める俯仰角演算と、前記作業半径の前記ｘ
方向とｙ方向の各成分より余弦定理を用いてブー
ムの基準角度位置からの旋回角を演算する旋回角
演算手段とを具備したことを特徴とするクレーン
の過負荷検出用基本データ検出装置。