JPS6225596B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、クレーン基台に対しその基端を枢着
連結したブームを起伏用油圧シリンダにより起伏
駆動する形式のクレーンにおける作業揚程応答信
号を求める方法に関する。

従来の作業揚程応答信号を求める方法は、ブー
ムの長さにブーム起伏角度の正弦を乗じて演質算
出していた。しかしながら長尺なブームにあつて
は、吊上荷重並びにブームの自重によるブームの
たわみが無視し得ない値となり、単にブームの起
伏角度の正弦にブームの長さを乗じて作業揚程応
答信号を得るという従来のものでは正確な作業揚
程を把握することができない。本発明は、吊上荷
重とブームの自重に基づくブームのたわみを考慮
して極めて正確な作業揚程応答信号を得ようとす
るものである。

以下図面に基づいて本発明のクレーンにおける
作業揚程応答信号を求める方法を詳細に説明す
る。

第１図は本発明を実施したトラツククレーンで
あり、クレーン基台１に対してその基端を枢着連
結したブーム２を起伏用油圧シリンダ３により起
伏駆動するものであり、ブーム２の先端から巻上
巻下自在に吊下したフツク４へ吊上げようとする
荷を吊つてクレーン作業をするものである。クレ
ーン基台１は、トラツク５上で旋回駆動できるよ
うになつている。ｌはブーム２の起伏支点とブー
ム２先端に設けた先端滑車６の軸心との間の距
離、すなわちブーム長さを表わし、Ｈは、ブーム
２の起伏支点とブーム２の先端滑車６の軸心の垂
直距離、すなわち作業揚程を表わす。h₁はクレー
ン基台１の起伏支点と地面との垂直距離を表わ
す。θはブーム２のたわみを０とした場合でのブ
ーム２の起伏支点とブーム２の先端滑車６の軸心
を結ぶ直線Ｓの水平線に対する起伏角度、すなわ
ちブーム２の起伏角度を表わし、ΔＨはブーム２
が吊上荷重およびブーム２の自重によりたわんだ
ときのブーム２の起伏支点とブーム２の先端滑車
６軸心の垂直距離の垂直方向の減少量、以下作業
揚程減少量という、を表わす。

以上の如く各符号を設定するとき、ブーム２の
作業揚程Ｈは、下記の数式に基づいて演算するこ
とで求めることができる。

Ｈ＝lsinθ―ΔＨ ここで、ブーム２の長さｌは、例えばブーム２
の基端に設けた巻取りドラム７にその基端を巻取
り繰り出し自在に巻取られ先端をブーム２先端へ
止着したコード８の繰り出し長さを連続的に検出
する長さ検出器９によつて容易に検出することが
でき、またたわみを考慮しないブーム２の起伏角
θは例えばブーム２とクレーン基台１間の角度あ
るいは重錘により規定される水平線とブーム２の
相対角度を検出する起伏角検出器１０によつて容
易に検出することができる。ブーム２のたわみを
考慮した正確な作業揚程Ｈに応答する信号を得る
ためには、作業揚程減少量ΔＨを正確に把握して
上記計算式に基づいて演算する必要がある。

作業揚程減少量ΔＨについていえば、 (1) 任意のクレーン作業状態にあるブーム２の状
態（ブーム２の長さとブーム２の起伏角によつ
て規定されるブーム２の状態）における作業揚
程減少量ΔＨは、ブーム２の自重と吊上荷重に
よつてブーム２の起伏支点まわりに生ずるモー
メントに近似的に比例するところから、その時
のブーム２の状態における定格荷重を吊つた場
合の最大作業揚程減少量ΔHmaxとブーム２起
伏支点まわりのモーメントMmax、および現に
吊上げている実際の荷重とブーム２の自重に基
づいてブーム２起伏支点まわりに生じているモ
ーメントＭがわかれば、作業揚程減少量ΔＨは ΔＨ≒ΔHmaxＭ／Ｍｍａｘ として把握することができる。

(2) ブーム２がある特定の起伏角θにあるとき、
定格荷重（ブーム２の長さｌによつて異なる）
を吊つた場合の最大作業揚程減少量ΔHmax
は、当該起伏角θにおけるブーム２の長さl₁に
おける最大作業揚程減少量ΔH₁maxとl₁におけ
る最大作業揚程減少量ΔH₂maxを基礎として
比例配分式 ΔHmax＝ΔH₁max＋ΔＨ_２ｍａｘ―ΔＨ_１ｍａｘ／ｌ
_２―ｌ_１（ｌ ―l₁） から、近似的に求めることができる。

尚、この各起伏角における最大作業揚程減少
量ΔH₁max，ΔH₂maxは、各起伏角ごとに実
測あるいは計算したものを使用するようにして
もよいや、モーメントと当該モーメントによる
たわみ角Δθとの間には、Δθ＝kM（ｋ：定
数）の関係があり、このたわみ角Δθと作業揚
程減少量も比例関係にあるところから、長さを
パラメータにして、横軸に起伏角度θを、縦軸
に最大モーメントMmaxをとつて描いた最大モ
ーメント曲線を考えるとき、この曲線は、横軸
に起伏角度θを縦軸に最大作業揚程減少量Δ
Hmaxをとつて描いた最大たわみ角曲線と比例
の関係にあり、従つて、上記の最大モーメント
曲線を利用してもよい。

そこで、ブーム長さl₁，l₂における定格荷重
を吊つたときのブーム２の各起伏角における最
大作業揚程減少量ΔH₁max，ΔH₂max、ブー
ム２の実際のブーム長さｌ；ブーム起伏角θ；
ブーム２の各態での定格荷重を吊つた場合のブ
ーム２起伏支点まわりに生ずる最大モーメント
Mmaxの応答値；ブーム２の自重と吊上荷重に
より実際にブーム２の起伏支点まわりに生じて
いる実際モーメントＭの応答値；がわかれば、
作業揚程減少量ΔＨを近似的に求めることがで
きるし、又、これを用いて作業揚程Ｈも正確に
求めることができる。

次に本発明の１実施例を図を参照して説明す
る。

９は既に述べたように、ブーム２の長さｌを連
続的に検出する長さ検出器、１０は、ブーム２の
水平線に対する起伏角θを検出する起伏角検出器
である。１１は、ブーム２の自重と吊上荷重によ
りブーム２起伏支点まわりに生ずるモーメントに
基づき起伏用油圧シリンダ３に作用する負荷すな
わち、実際のモーメントの応答値Ｍを出力する自
際モーメント出力部であつて起伏用油圧シリンダ
３のピストンロツド中へ介装したロードセルで構
成されている。しかしながらこの実際モーメント
出力部１１は必ずしもピストンロツド中に介装し
たロードセルである必要はなく、例えば起伏用油
圧シリンダ３の内圧を油圧電気変換する変換器で
構成してもよいし、更にブームに歪計を取り付け
て、この歪計からブームに作用するモーメントを
検出するようにしてもよい。

１２は最大モーメントに応答する値を出力する
最大モーメント出力部であつて、ブーム２の各状
態での定格荷重を吊つた場合のブーム２起伏支点
まわりに生ずる最大モーメントの応答値Mmaxを
記憶しており、前記起伏角検出器１０並びに検出
器９からの信号を受けてその時のブーム状態にお
ける最大モーメントMmaxに応答する値を出力す
るものである。１３は、最大作業揚程減少量出力
装置であつて、ブーム２の異なる二つの長さl₁，
l₂における定格荷重を吊つた場合の最大作業揚程
減少量ΔH₁max，ΔH₂maxを各起伏角度毎に
夫々記憶し、前記起伏角検出器１０からの信号を
受けてその時のブーム起伏角θにおける二つのブ
ーム長さの最大作業揚程減少量ΔH₁maxおよび
ΔH₂maxを出力するものである。１４は、起伏
角検出器１０、長さ検出器９、実際モーメント出
力部１１、最大モーメント出力部１２、および最
大作業揚程減少量出力部１３から各信号θ，ｌ，
Ｍ，Mmax、およびΔH₁max，ΔH₂maxを受け取
り、ブーム２のたわみを考慮した作業揚程Ｈに応
答する信号を演算して出力する演算部である。演
算部１４における作業揚程Ｈの演算は次の如く行
なわれる。

(1) 最大作業揚程減少量出力部１３からの、ブー
ム２の長さl₁，l₂におけるその時の起伏角θで
最大作業揚程減少量信号ΔH₁max，ΔH₂max
と長さ検出器９からの長さ信号ｌから、その時
のブーム２状態（起伏角θ、ブーム長ｌ）にお
ける最大作業揚程減少量を比例配分式 ΔH₁max＋ΔＨ_２ｍａｘ―ΔＨ_１ｍａｘ／ｌ_２―ｌ_１
（ｌ―l₁） に基づいて演算算出する。

(2) 実際モーメント出力部１１からの実際モーメ
ント応答信号Ｍと最大モーメント出力部１２か
らの最大モーメント応答信号Mmaxから、 Ｍ／Ｍｍａｘ を演算し、この演算結果と前記(1)における演算
結果を乗じて、 ｛ΔH₁max＋ΔＨ_２ｍａｘ―ΔＨ_１ｍａｘ／ｌ_２―ｌ
_１（ｌ―l₁）｝ Ｍ／Ｍｍａｘ を得る。これが、ブーム２に生じている作業揚
程減少量ΔＨである。

(3) 前記(2)の演算結果たる作業揚程減少量ΔＨ、
起伏角検出器１０からの起伏角信号θ、および
長さ検出器９からの長さ信号ｌから、 lsinθ―ΔＨ を演算してたわみを考慮した作業揚程Ｈに応答
する信号を発生する。

このようにして演算器１４から出力されるた
わみを考慮した作業揚程Ｈの応答信号は、実際
の作業揚程に近似するものであり、例えばこの
出力によつて表示器（図示せず）を作動してク
レーンオペレータに正確な作業揚程を知らせる
ことができる。

以上の説明では、作業揚程減少量ΔＨと、ブー
ム２の起伏支点まわりに作用するモーメントの応
答値との関係が比例するものとして説明してきた
が、次の上述したもの以上に一層正確に作業揚程
減少量を求めることができるその他の実施例につ
いて説明する。

(i) ブーム長さが基準ブーム長さ（この基準ブー
ム長さとは、例えば第３図のように２個のブー
ム筒よりなる２段伸縮ブームにおいては、イの
ように基端ブームに先端ブームが完全に嵌挿さ
れた状態、ロのように基端ブームから先端ブー
ムが伸びきつた状態にあることを指す。）であ
る場合について。第４図に示したように横軸に
ブーム２の起伏支点まわりに作用するモーメン
トの応答値Ｍを縦軸に作業揚程減少量ΔＨを取
り、ブーム２の起伏角度θをパラメータとし
て、吊荷荷重を零から定格荷重にまで変化さ
せ、この時のＭとΔＨの関係を見れば例えば、
θ＝θ_１では、Ａのような曲線で、θ＝θ_２で
は、Ｂのような曲線で示すことができる。（な
お、この曲線を描くに際し、Ｍ，ΔＨの関係は
夫々実測してもよいし計質してもよい。又、図
中、M₁，M₂は夫々吊荷荷重が零、即ブーム自
重のみが作用している場合の値を示す。） 上記の曲線を、式で表現すると、各起伏角度
ごとに、ΔＨ＝ｆ（Ｍ）となる。したがつて、
連続的に変化するＭとΔＨの関係を示すこの式
群をあらかじめ演算部をそなえた作業揚程減少
量出力部に記憶しておき、起伏角検出器１０か
らの信号をこの作業揚程減少量出力部へ入れる
ことによつて、所望のΔＨ＝ｆ（θ）の式を作
業揚程減少量出力部内で選択し、この選択され
た式に実際モーメント出力部１１からの実際モ
ーメント応答信号Ｍを入れることによつて、作
業揚程減少量ΔＨを得ることができる。

（なお、上記の例では、作業揚程減少量出力
部にΔＨとＭとの関係を連続関数として記憶す
るようにしたが、第５図のA′，B′で示したよ
うに、ΔＨとＭを不連続なかたちで記憶してい
てもよく、この場合には、例えば、A′のもの
において、あらかじめ記憶されているモーメン
トの応答値M₃，M₄の中間の値Mxを実際モーメ
ント出力部１１から受け入れたときには、これ
に対応する作業揚程減少量ΔHxを、 ΔHx＝ΔH₃＋（ΔH₄―ΔH₃）×Ｍｘ―Ｍ_３／Ｍ_４―Ｍ
_３ の比例配分式をもとにして求めることができる
し、あるいは、切り上げによつてM₄としてΔ
H₄を、切り捨てによつてM₃としてΔH₃を、更
には四捨五入によつてΔH₃又はΔH₄をMxに対
応する作業揚程減少量ΔHxとして作業揚程減
少量出力部から出力するようにしてもよい。） (ii) 以上はブーム長さが基準ブーム長さである場
合について説明してきたが、次にブーム長さが
中間ブーム長さ（この中間ブーム長さとは、例
えば第３図のイの状態より先端ブームが伸長し
ている状態であつて同図のロの状態にまで至つ
ていないブーム伸長状態をさす。）である場合
について説明する。第６図、第７図は、ブーム
長さが基準ブーム長さl₁₀，l₂₀の状態にある第
３図のイ，ロに夫々対応するＭとΔＨの関係を
起伏角θ_４をパラメータにして描いたものであ
り、第８図はブーム長さが中間ブーム長さlxの
状態にある場合のＭとΔＨの関係を起伏角θ_１
をパラメータにして描いた予想線図でありこの
予想線図上のＭ＝M₀に対応するΔHxは、次の
比例配分式から得られる。

即ち、今、起伏角θ＝θ_１でモーメントの対
応値をＭ＝M₀とすると共にブーム長さがl₁₀，
l₂₀のものの作業揚程減少量をΔＨ_A，ΔＨ_Bと
すると、起伏角θ＝θ_１、Ｍ＝M₀でブーム長
さがｌ＝lxのものの作業揚程減少量ΔHxは、
次のようになる。

ΔHx≒ΔＨ_A＋ΔＨ_Ｂ―ΔＨ_Ａ／ｌ_２０―ｌ_１０（lx
―l₁₀） 次に第９図を参照してその他の実施例の作業揚
程応答信号を求める方法について説明する。

９，１０，１１は、既に述べたように、夫々ブ
ーム２の長さｌを検出する長さ検出器、ブーム２
の水平線に対する起伏角度θを検出する起伏角検
出器、ブーム２の起伏支点まわりに作用するモー
メントの対応値Ｍを出力する実際モーメント出力
部であり、５０は基準ブーム長さl₁₀，l₂₀並びに
各起伏角度ごとにΔＨとＭの関係を記憶すると共
に実際モーメント出力部１１からの信号を受け
て、ブーム長さが基準ブーム長さl₁₀、あるいは
l₂₀であるときには、夫々一つの作業揚程減少量
ΔＨを、ブーム長さが中間ブーム長さlxであると
きには、l₁₀，l₂₀に対応する二つの作業揚程減少
量ΔＨを出力する作業揚程減少量出力部である。
６０は、長さ検出器９、起伏角検出器１０、作業
揚程減少量出力部５０、からの各信号θ，ｌ，Δ
Ｈを受け取り、ブーム２のたわみを考慮した作業
揚程Ｈに応答する信号を演算して出力する演算部
である。演算部６０における作業揚程Ｈの演算は
上述した具体例、即ちブームの長さが中間ブーム
長さlx、ブーム起伏角θ_１、モーメントの応答値
がM₀をもとに説明すれば、次の如く行なわれ
る。

作業揚程減少量出力部５０から基準ブーム長さ
l₁，l₂における作業揚程減少量ΔＨ_A，ΔＨ_Bを受
け取ると共に、長さ検出器９からの長さ信号lxを
受けて、作業揚程減少量を、 ΔＨ_A＋ΔＨ_Ｂ―ΔＨ_Ａ／ｌ_２０―ｌ_１０（lx―l₁₀） に基づいて演算算出する。

このようにして得られた作業揚程減少量ΔHx
と長さ検出器９からの長さ信号lxから、 lx sinθ―ΔHx を演算してたわみを考慮した作業揚程Ｈに応答す
る信号を発生するものである。

尚以上の説明における作業揚程Ｈはブーム２の
起伏支点から先端滑車の軸心への垂直距離を指す
ものであるが、地面からの垂直距離を必要とする
場合には、演算部１４，６０の出力値に距離h₁に
対応する値を加えることで求められることはいう
までもない。

更に、フツクを最高に巻上げた場合のフツク下
端と地上面との間の距離（地上揚程）を求めたい
場合には、一定の値を、上記の演算部１４の出力
値にh₁を加えたものから減じることで求められる
ことはいうまでもない。

いずれにしても本発明は、ブーム２のたわみを
考慮した実際の作業揚程に極めて近似する作業揚
程応答信号を得ることができるという秀でた効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したクレーンの説明図、
第２図は本発明の説明用のブロツク図、第３図
イ，ロは夫々ブーム長さの説明図、第４図、第５
図、第６図、第７図、第８図は、作業揚程減少量
とブーム起伏支点まわりに作用するモーメントの
応答値との関係を示す説明図、第９図は本発明の
その他の実施例のブロツク図である。 ２：ブーム、１０：ブームの起伏角検出器、１
１：実際モーメント出力部、９：長さ検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 起伏調節自在なブームを有するクレーンにお
   ける作業揚程応答信号を求める方法であつて、ブ
   ームの先端に負荷を作用させたときにブームのた
   わみに基いて生じるブームの作業揚程減少量と負
   荷との関係をあらかじめブーム起伏角、ブーム長
   さに基いて記憶し、実際のクレーン作業時には、
   当該作業時における負荷信号、ブーム起伏角信
   号、ブーム長さ信号および前記記憶信号に基いて
   作業揚程減少量信号を得て、当該作業揚程減少量
   信号を、ブーム起伏角信号の正弦にブーム長さ信
   号を乗じたものから減算してクレーンの作業揚程
   応答信号を求める方法。