JPS625875B2 - - 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半径応答信
号を求める方法に関する。

従来の作業半径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余弦を乗じて演算算
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
伏角度の余弦にブームの長さを乗じて作業半径応
答信号を得るという従来のものでは正確な作業半
径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半径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
作業半径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、Ｒはブーム２
の起伏支点とブーム２の先端滑車６の軸心の水平
距離、すなわち作業半径を表わす。ｒはクレーン
基台１の旋回中心とブーム２の起伏支点の水平距
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、Δθ
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軸心を結ぶ直線Ｔの前記直線Ｓに対
する角度、以下たわみ角度という、を表わす。

以上の如く各符号を設定するとき、ブーム２の
作業半径Ｒ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。

Ｒ＝lcos（θ−Δθ） 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
慮した正確な作業半径Ｒに応答する信号を得るた
めには、たわみ角Δθ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。

たわみ角度Δθ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）におけるたわみ
角度Δθ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。したがつてその時のブ
ーム２の状態における定格荷重を吊つた場合の
最大たわみ角Δθmax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、たわみ角Δθは Δθ≒ΔθmaxＭ／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たわみ角度Δθmaxは、当
該起伏角θにおけるブーム２の長さl₁における
最大たわみ角度Δθ₁maxとl₂における最大たわ
み角度Δθ₂maxを基礎として比例配分式 Δθmax≒Δθ₁max＋Δθ_２ｍａｘ−Δθ_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たわみ角Δθ
₁max、Δθ₂max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
が、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は、横軸に起伏
角度θを縦軸に最大たわみ角Δθmax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た
わみ角Δθ₁max，Δθ₂max；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
状態での荷重を吊つた場合のブーム２の起伏支点
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
の応答がわかれば、たわみ角Δθを近似的に求め
ることができるし、又、これを用いて作業半径Ｒ
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度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
実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は必ら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の起伏
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
びに長さ検出器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、最大たわみ
角出力装置であつて、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た
わみ角度Δθ₁max，Δθ₂max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
ーム長さの最大たわみ角度Δθ₁maxおよびΔθ
₂max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、および最大た
わみ角出力部１３からの各信号θ，ｌ，Ｍ，
Mmax、およびΔθ₁max，Δθ₂maxを受け取
り、ブーム２のたわみを考慮した作業半径Ｒ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における作業半径Ｒの演算は次の如く行
なわれる。

(1) 最大たわみ角出力部１３からのブームの長さ
l₁l₂におけるその時の起伏角θでの最大のたわ
み角信号Δθ₁max，Δθ₂max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、ブーム長さｌ）における最大の
たわみ角度を比例配分式 Δθ₁max＋Δθ_２ｍａｘ−Δθ_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、 ｛Δθ₁max＋Δθ_２ｍａｘ−Δθ_１ｍａｘ／ｌ_２−ｌ_１（ｌ−l₁）｝Ｍ／Ｍｍａｘ を得る。これがブーム２に生じているたわみ角
Δθである。

(3) 前記(2)の演算結果たるたわみ角Δθ、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、 lcos（θ−Δθ） を演算してたわみを考慮した作業半径Ｒに応答
する信号を発生する。

このようにして、演算部１４から出力される
たわみを考慮した作業半径Ｒの応答信号は、実
際の作業半径に極めて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半径を
知らせることができる。

以上の説明では、たわみ角度Δθ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、
次に上述したもの以上に一層正確にたわみ角度を
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、縦軸にたわみ角度Δθをと
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Δθ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，Δθの関係は
夫々実測してもよいし計算してもよい。又、図
中、M₁，M₂は夫々吊荷荷重が零、即ちブーム
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、Δθ＝ｆ（Ｍ）となる。したがつて、
連続的に変化するＭとΔθの関係を示すこの式
群をあらかじめ演算部をそなえたたわみ角出力
部に記憶しておき、起伏角検出器１０からの信
号をこのたわみ角出力部へ入れることによつ
て、所望のΔθ＝ｆ（θ）の式をたわみ角出力
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、たわみ角度Δθを得
ることができる。

（なお、上記の例では、たわみ角出力部にΔθ
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、Δθ
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
たわみ角Δθｘを、 Δθｘ＝Δθ_３＋（Δθ_４−Δθ_３）×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
θ_４を、切り捨てによつてM₃としてΔθ_３
を、更には四捨五入によつてΔθ_３又はΔθ_４
をMxに対応するたわみ角Δθｘとしてたわみ
角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Δθの関係を起
伏角θ_１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Δθ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Δθｘ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のもののたわみ角をΔθ_A，Δθ_Bとする
と、起伏角θ＝θ_１、Ｍ＝M₀でブーム長さが
ｌ＝lxのもののたわみ角Δθｘは、次のように
なる。

Δθｘ≒Δθ_A＋Δθ_Ｂ−Δθ_Ａ／ｌ_２０−ｌ_１０（l
x−l₁₀） 次に第９図を参照してその他の実施例の作業半
径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Δθ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、夫々一つのたわみ角Δθ
を、ブーム長さが中間ブーム長さlxであるときに
は、l₁₀，l₂₀に対応する二つのたわみ角Δθを出
力するたわみ角出力部である。６０は、長さ検出
器９、起伏角検出器１０、の各信号θ，ｌ，Δθ
を受け取り、ブーム２のたわみを考慮した作業半
径Ｒ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における作業半径Ｒ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、ブーム起伏角が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。

たわみ角出力部５０から基準ブーム長さl₁₀，
l₂₀におけるたわみ角Δθ_A，Δθ_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、
たわみ角度を、 Δθ_A＋Δθ_Ｂ−Δθ_Ａ／ｌ_２０−ｌ_１０（lx−l
₁₀） に基づいて演算算出する。

このようにして得られたたわみ角Δθｘと長さ
検出器９からの長さ信号lxから、 ｌ_xcos（θ−Δθｘ） を演算してたわみを考慮した作業半径Ｒ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半径Ｒは、ブーム２
の起伏支点からの水平距離を指すものであるが、
クレーン基台１の旋回中心からの水平距離を必要
とする場合には、演算部１４，６０の出力値から
距離ｒに対応する値を差し引くことで求められる
こというまでもない。

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半径に極めて近似する作業半
径応答信号を得ることができるという秀れた効果
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、たわみ角度とブ
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
   ける作業半径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生じるブー
   ムのたわみ角度と負荷との関係をあらかじめブー
   ムの各起伏角ごとに記憶値として記憶しておき、
   実際のクレーン作業時には、この作業時における
   ブーム起伏角を検出する起伏角検出器からの起伏
   角信号およびこのときの負荷に応答する信号に基
   いて前記たわみ角度の記憶値を取り出し、この取
   り出された記憶値を、ブームの起伏角検出器から
   の起伏角信号から減じ、この減じられた値の余弦
   にブームの長さを乗じてクレーンの作業半径応答
   信号を求める方法。