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JPH0367954B2 - - Google Patents
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JPH0367954B2 - - Google Patents

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JPH0367954B2
JPH0367954B2 JP58080168A JP8016883A JPH0367954B2 JP H0367954 B2 JPH0367954 B2 JP H0367954B2 JP 58080168 A JP58080168 A JP 58080168A JP 8016883 A JP8016883 A JP 8016883A JP H0367954 B2 JPH0367954 B2 JP H0367954B2
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JP
Japan
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axle
hanging load
force
jib
top sheave
Prior art date
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Application number
JP58080168A
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Japanese (ja)
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JPS59207391A (en
Inventor
Kojiro Ogata
Naoki Mitsuyanagi
Ryuji Takada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はクレーンの吊荷重を検出する装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for detecting the hanging load of a crane.

第1図は従来の吊荷重検出装置を有するクレー
ンを示す図である。図において1は下部走行体、
2は下部走行体1に旋回可能に取付けられた上部
旋回体、3はフートピン4により上部旋回体2に
俯仰可能に取付けられたジブ、5は俯仰ロープ、
6は俯仰ドラム、7はジブ3の先端に配置された
トツプシーブ、8はトツプシーブ7のアクスル、
9はガイドシーブ、10はトツプシーブ7、ガイ
ドシーブ9に掛けられた巻取ロープ、11は巻取
ドラム、12は巻取ロープ10により吊られたフ
ツク、13はフツク12に吊下げられた荷、14
は三点ローラ式の吊荷重検出装置である。
FIG. 1 is a diagram showing a crane having a conventional hanging load detection device. In the figure, 1 is the lower running body;
Reference numeral 2 denotes an upper revolving body rotatably attached to the lower traveling body 1; 3 a jib attached to the upper revolving body 2 so as to be able to raise and lower it by a foot pin 4; 5 a lifting rope;
6 is an elevation drum, 7 is a top sheave located at the tip of the jib 3, 8 is an axle of the top sheave 7,
9 is a guide sheave, 10 is a top sheave 7, a winding rope hung on the guide sheave 9, 11 is a winding drum, 12 is a hook suspended by the winding rope 10, 13 is a load suspended from the hook 12, 14
is a three-point roller type hanging load detection device.

第2図は吊荷重検出装置14の概略を示す図で
ある。図において15〜17はシーブ、18はシ
ーブ16に作用する力を検出するロードセルであ
り、巻取ロープ10がシーブ15〜17に掛けら
れている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the hanging load detection device 14. In the figure, 15 to 17 are sheaves, 18 is a load cell that detects the force acting on the sheave 16, and the winding rope 10 is hung on the sheaves 15 to 17.

この吊荷重検出装置14においては、クレーン
の操作により吊荷重が作用すると、巻取ロープ1
0に張力Tが発生し、シーブ16を第2図紙面上
方に押上げる力が作用する。この力をロードセル
18によつて検出し、その検出値から張力Tを演
算し、その張力にロープ掛数を乗じて吊荷重を求
める。しかし、検出精度を向上させるためには、
シーブ16の中心線と巻取ロープ10とがなす角
θをなるべく小さくする必要があるが、反面角θ
が小さすぎると、巻取ロープ10が急用度で3回
曲げられることになるから、巻取ロープ10の損
傷が激しい。また、巻取ロープ10とシーブ15
〜17との間に摩擦力が作用するから、吊荷重
(張力T)を正確に検出することができない。さ
らに、吊荷重検出装置14はジブ3の背部に配置
されているので、外観を損うとともに、建走現場
での作業等を考えると、落下物による損傷の可能
性がある。
In this hanging load detection device 14, when a hanging load is applied due to crane operation, the winding rope 1
A tension T is generated at 0, and a force is applied that pushes the sheave 16 upward in the second drawing. This force is detected by the load cell 18, the tension T is calculated from the detected value, and the hanging load is determined by multiplying the tension by the number of ropes. However, in order to improve detection accuracy,
It is necessary to make the angle θ between the center line of the sheave 16 and the take-up rope 10 as small as possible;
If it is too small, the take-up rope 10 will be bent three times in an emergency, resulting in serious damage to the take-up rope 10. In addition, the winding rope 10 and the sheave 15
.about.17, the hanging load (tension T) cannot be detected accurately. Furthermore, since the hanging load detection device 14 is disposed on the back of the jib 3, it not only spoils the appearance, but also has the possibility of being damaged by falling objects when working at a construction site.

第3図は従来の他の吊荷重検出装置を有するク
レーンを示す図である。図において19は俯仰ロ
ープ5の張力を検出するロードセル、20はジブ
3の傾斜角を検出する傾斜計である。
FIG. 3 is a diagram showing a crane having another conventional hanging load detection device. In the figure, 19 is a load cell that detects the tension of the elevation rope 5, and 20 is an inclinometer that detects the inclination angle of the jib 3.

この吊荷重検出装置においては、フートピン4
回りのモーメントのつり合いから吊荷重を求めて
いる。すなわち、ジブ3の傾斜角からフートピン
4から吊荷重の作用線(鉛直線)までの第1の長
さを求め、フートピン4から俯仰ロープ5の張力
の作用線までの第2の長さを求め、つぎに俯仰ロ
ープ5の張力と第2の長さとの積からジブ3のフ
ートピン4回りのモーメントを減算し、その値を
第1の長さで除して吊荷重を求める。しかし、俯
仰ロープ5の張力の作用線の着力点はジブ3の先
端部にあり、俯仰ロープ5は懸垂線という曲線を
なしているので、その曲線の上記先端部での接線
aを求めなければ、第2の長さを正確に求めるこ
とができないが、これを実測ないしは演算するこ
とは困難であるから、実際には俯仰ロープ5が二
点鎖線で示すように直線をなしているものとして
第2の長さを求めている。このため、吊荷重の検
出精度が低い。また、第1の長さ、ジブ3のフー
トピン4回りのモーメントを求めるためには、傾
斜計20を設ける必要がある。さらに、ジブ3の
上記モーメントはジブ3の傾斜角によつて変動す
るため、クレーンの本来の定格荷重のみならず、
ジブ3の上記モーメントの最大値をも考慮して、
ロードセル19の容量を定める必要があるから、
ロードセル19の容量を大きくしなければなら
ず、この結果俯仰ロープ5の張力の検出誤差が大
きくなる。また、吊荷重を直接検出しているので
はなく、フートピン4回りのモーメントのつり合
いから吊荷重を求めているので、複雑な演算をし
なければならないから、検出精度が低い。
In this hanging load detection device, foot pin 4
The hanging load is calculated from the balance of the surrounding moments. That is, find the first length from the inclination angle of the jib 3 to the line of action (vertical line) of the hanging load from the foot pin 4, and find the second length from the foot pin 4 to the line of action of the tension on the elevation rope 5. Next, the moment around the foot pin 4 of the jib 3 is subtracted from the product of the tension of the elevating rope 5 and the second length, and the value is divided by the first length to obtain the hanging load. However, since the point of application of the line of action of the tension of the elevating rope 5 is at the tip of the jib 3, and the elevating rope 5 forms a curve called a catenary line, it is necessary to find the tangent a at the tip of the curve. , the second length cannot be determined accurately, but it is difficult to actually measure or calculate it, so in reality, the second length is assumed to be a straight line as shown by the two-dot chain line. I am looking for the length of 2. Therefore, the accuracy of detecting the hanging load is low. Further, in order to determine the first length and the moment around the foot pin 4 of the jib 3, it is necessary to provide an inclinometer 20. Furthermore, since the above moment of the jib 3 varies depending on the inclination angle of the jib 3, not only the crane's original rated load but also
Considering the maximum value of the above moment of jib 3,
Since it is necessary to determine the capacity of the load cell 19,
The capacity of the load cell 19 must be increased, and as a result, the error in detecting the tension of the elevating rope 5 becomes large. Furthermore, since the hanging load is not directly detected but is determined from the balance of moments around the foot pin 4, complicated calculations are required, resulting in low detection accuracy.

この発明は上述の問題点を解決するためになさ
れたもので、吊荷重を正確に検出することがで
き、巻取ロープが損傷することがなく、クレーン
の外観を損うことがなく、傾斜計を設ける必要が
なく、かつ簡単な演算で吊荷重を求めることがで
きるクレーンの吊荷重検出装置を提供することを
目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to accurately detect the hanging load, prevent damage to the winding rope, do not damage the appearance of the crane, and use an inclinometer. An object of the present invention is to provide a crane hanging load detection device that does not require the installation of a crane and can determine the hanging load by simple calculation.

この目的を達成するため、この発明においては
フートピンを中心に俯仰可能なジブと、そのジブ
の先端に配置されたトツプシーブとを有するクレ
ーンの吊荷重Wを検出する装置において、上記ト
ツプシーブのアクスルを上記ジブに回転不能に取
付け、そのアクスルに作用する力を上記ジブに固
定された直角な第1、第2の軸方向に分解して検
出する力検出手段を設け、その力検出手段の上記
第1、第2の軸方向の検出値をFx,Fy、上記ト
ツプシーブのロープ掛数をN、巻取ロープの本数
をm、巻取ドラムの方向に引張られる巻取ロープ
の張力の方向と上記第1の軸方向とのなす角すな
わち巻付き角をα、A=Fxcosα−Fysinα、B=
Fx 2+Fy 2としたとき、次式 から上記吊荷重Wを演算する演算手段を設ける。
In order to achieve this object, the present invention provides a device for detecting the hanging load W of a crane, which has a jib that can be lifted up and down about a foot pin, and a top sheave disposed at the tip of the jib. A force detecting means is provided which is non-rotatably attached to the jib and detects the force acting on the axle by disassembling it in the directions of first and second axes fixed to the jib at right angles; , the detected values in the second axial direction are F x , F y , the number of ropes on the top sheave is N, the number of take-up ropes is m, the direction of the tension of the take-up rope pulled in the direction of the take-up drum and the above The angle formed with the first axis direction, that is, the wrapping angle is α, A=F x cosα−F y sinα, B=
When F x 2 + F y 2 , the following formula A calculation means is provided for calculating the above-mentioned hanging load W from .

第4図はこの発明に係る吊荷重検出装置を有す
るクレーンの一部を示す図、第5図は第4図のA
−A断面図、第6図は第5図のB−B断面図であ
る。図において21aはアクスル8の端部に固定
された突出片、21bは突出片21aをジブ3に
固定するノツクピンで、突出片21a、ノツクピ
ン21bにより、アクスル8はジブ3に対して回
転不能となつている。22,23はアクスル8の
ジブ3に支えられた部分とトツプシーブ7が取付
けられた部分との間に設けられた溝、24ax,2
ay,25ax,25ayは溝23の底部に貼られた
アクテイブ歪ゲージ、24dx,24dy,25dx
25dyは溝23の側部に貼られた温度補償のため
のダミー歪ゲージで、歪ゲージ24ax,24dx
25ax,25dxはアクスル8の軸心とフートピン
4の軸心とを結ぶ軸すなわちx軸上に設けられて
おり、歪ゲージ24ay,24dy,25ay,25dy
はx軸と直角な軸すなわちy軸上に設けられてい
る。そして、アクテイブ歪ゲージ24ax,24a
,25ax,25ayはアクスル8の第6図の紙面に
直角な方向の歪を検出する向きに貼付けてある。
なお、溝22にも同様に歪ゲージが貼付けてあ
る。26はアクスル8の中心部に設けられた穴、
27,28は溝22,23に開口し、穴26と連
通した穴、29は歪ゲージのコードで、コード2
9は穴26〜28を通つてアクスル8の外部に引
出されている。そして、歪ゲージ24ax〜25d
、歪ゲージ24ay〜25dyはそれぞれ第7図に示
すように結線されている。なお、溝22に貼付け
られた歪ゲージも同様に結線されている。
FIG. 4 is a diagram showing a part of a crane having a hanging load detection device according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing A of FIG.
-A sectional view, and FIG. 6 is a BB sectional view of FIG. In the figure, 21a is a protruding piece fixed to the end of the axle 8, 21b is a knock pin that fixes the protruding piece 21a to the jib 3, and the axle 8 becomes unable to rotate relative to the jib 3 due to the protruding piece 21a and the knock pin 21b. ing. 22, 23 are grooves provided between the part of the axle 8 supported by the jib 3 and the part to which the top sheave 7 is attached; 24 ax , 2;
4 ay , 25 ax , 25 ay are active strain gauges attached to the bottom of the groove 23, 24 dx , 24 dy , 25 dx ,
25 dy is a dummy strain gauge for temperature compensation attached to the side of the groove 23, and strain gauges 24 ax , 24 dx ,
25 ax and 25 dx are provided on the axis connecting the axis of the axle 8 and the axis of the foot pin 4, that is, the x axis, and the strain gauges 24 ay , 24 dy , 25 ay , 25 dy
is provided on the axis perpendicular to the x-axis, that is, the y-axis. And active strain gauges 24 ax , 24 a
y , 25 ax , and 25 ay are attached in a direction to detect distortion of the axle 8 in a direction perpendicular to the plane of FIG. 6.
Note that a strain gauge is similarly attached to the groove 22. 26 is a hole provided in the center of the axle 8;
27 and 28 are holes that open in the grooves 22 and 23 and communicate with the hole 26; 29 is a strain gauge cord;
9 is drawn out of the axle 8 through holes 26-28. And strain gauge 24 ax ~ 25 d
x and strain gauges 24 ay to 25 dy are connected as shown in FIG. 7, respectively. Note that the strain gauges attached to the grooves 22 are also wired in the same way.

この吊荷重検出装置においては、第8図に示す
ように、アクスル8にx軸方向の力Fxpが作用し
たときには、歪ゲージ24axが伸び、歪ゲージ2
axが縮み、また歪ゲージ24dx,25dxは変形
しない。このとき、歪ゲージのひずみ感度(一
定)をK、アクスル8のたて弾性係数をE、溝22
部の断面二次モーメントをI、溝22部の直径を
d、アクスル8に対するジブ3からの反力R1
R2の作用点間の長さをl1、反力R2の作用点と力
Fxpの作用点との間の長さをl2、反力R1,R2の作
用点と溝23,23の中心との間の長さをl3とす
ると、歪ゲージ24ax〜25dxで構成されたブリ
ツジの出力epx1は次式で表わされる。
In this hanging load detection device, as shown in FIG. 8, when a force F xp in the x-axis direction is applied to the axle 8, the strain gauge 24
5 ax contracts, and strain gauges 24 dx and 25 dx do not deform. At this time, the strain sensitivity (constant) of the strain gauge is K, the longitudinal elastic modulus of the axle 8 is E, and the groove 22
The moment of inertia of the section is I, the diameter of the groove 22 is d, the reaction force from the jib 3 against the axle 8 is R 1 ,
The length between the points of action of R 2 is l 1 , the point of action of reaction force R 2 and the force
If the length between the point of application of F xp is l 2 and the length between the point of application of the reaction forces R 1 and R 2 and the center of the grooves 23, 23 is l 3 , then the strain gauge 24 ax ~ 25 The output e px1 of the bridge composed of dx is expressed by the following equation.

epx1=Kdl2l3/EIl1Fxpei (1) また、溝22のx軸方向に関するブリツジの出力
epx2は次式で表わされる。
e px1 = Kdl 2 l 3 /EIl 1 F xp e i (1) Also, the output of the bridge in the x-axis direction of the groove 22
e px2 is expressed by the following formula.

epx2=Kd(l1−l2)l3/EIl1Fxpei (2) そして、出力epx1と出力epx2との和epxは次式の
ようになる。
e px2 = Kd (l 1 − l 2 ) l 3 /EIl 1 F xp e i (2) Then, the sum e px of the output e px1 and the output e px2 is as shown in the following equation.

epx=Kdl3/EIFxpei (3) このように、力Fpxの作用点の位置にもかかわ
らず、和epxは力Fxpに応じた値になる。一方、y
軸方向の歪ゲージ24ay,25ayは変形しないの
で、歪ゲージ24ay〜25dyで構成されるブリツ
ジの出力は生じない。また、溝22のy軸方向に
関するブリツジの出力も生じない。したがつて、
y軸方向に関する2つのブリツジの出力の和epy
は零である。そして、アクスル8にx軸方向の力
Fypが作用したときには、和epyが力Fypに応じた値
になり、和epxは零である。さらに、x軸方向、
y軸方向の中間の方向に力Fが作用したときに
は、和epx,epyはそれぞれ力Fのx軸方向成分Fx
y軸方向成分Fyに応じた値になる。したがつて、
和epx,epyから力Fの成分Fx,Fyを別々に求める
ことができる。
e px = Kdl 3 /EIF xp e i (3) In this way, regardless of the location of the point of action of the force F px , the sum e px has a value that corresponds to the force F xp . On the other hand, y
Since the strain gauges 24 ay and 25 ay in the axial direction do not deform, no output is generated from the bridge composed of the strain gauges 24 ay to 25 dy . Further, no bridge output is generated in the y-axis direction of the groove 22. Therefore,
The sum of the outputs of the two bridges in the y-axis direction e py
is zero. Then, a force in the x-axis direction is applied to axle 8.
When F yp acts, the sum e py has a value according to the force F yp , and the sum e px is zero. Furthermore, in the x-axis direction,
When the force F acts in the middle direction in the y-axis direction, the sums e px and e py are the x-axis component F x of the force F, respectively.
The value corresponds to the y-axis direction component F y . Therefore,
The components F x and F y of the force F can be determined separately from the sums e px and e py .

第9図はアクスル8に作用する力の説明図であ
る。図に示すように、巻取ロープ10の張力を
T、フツク12側のシーブのロープ掛数をNとす
ると、フツク12をも含めた吊荷重Wは次式で表
わされる。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the force acting on the axle 8. As shown in the figure, when the tension of the take-up rope 10 is T and the number of ropes on the sheave on the hook 12 side is N, the hanging load W including the hook 12 is expressed by the following equation.

W=TN (4) 一方、トツプシーブ7に作用する張力Tとして
は、ガイドシーブ9を経て巻取ドラム11の方向
に引張られる巻取ロープ10aの張力Tと、トツ
プシーブ7とフツク12側のシーブとに掛けられ
た巻取ロープ10bの張力Tとがあり、巻取ロー
プ10aの張力Tはx軸方向と一定の角(巻付き
角)αをなしており、また巻取ロープ10bの本
数をmとすると、全巻取ロープ10bの張力Tに
よりトツプシーブ7に作用する力はmTとなる。
なお、ロープ掛数Nが奇数のときにはm=Nであ
り、ロープ掛数Nが偶数のときにはm=N−1で
ある。そして、力mTの作用線はアクスル8の中
心を通る鉛直線Vとトツプシーブ7、フツク12
側のシーブの紙面右側の共通接線との中間に位置
し、巻取ロープ10a,10bの張力Tによりア
クスル8(トツプシーブ7)に作用する力Fの作
用線は、平衡状態では図示のようにアクスル8の
中心を通る。また、x軸と力mTの作用線とがな
す角をβとすると、力Fのx軸、y軸方向成分
Fx,Fyはそれぞれ次式のようになる。
W=TN (4) On the other hand, the tension T acting on the top sheave 7 is the tension T of the take-up rope 10a pulled in the direction of the take-up drum 11 via the guide sheave 9, and the tension T of the sheave on the top sheave 7 and hook 12 side. There is a tension T of the winding rope 10b hung on the winding rope 10b, and the tension T of the winding rope 10a makes a constant angle (wrapping angle) α with the x-axis direction, and the number of winding ropes 10b is m. Then, the force acting on the top sheave 7 due to the tension T of the entire winding rope 10b is mT.
Note that m=N when the number N of rope hooks is an odd number, and m=N-1 when the number N of rope hooks is an even number. The line of action of the force mT is the vertical line V passing through the center of the axle 8, the top sheave 7, and the hook 12.
The line of action of the force F acting on the axle 8 (top sheave 7) due to the tension T of the take-up ropes 10a and 10b is located midway between the common tangent of the side sheave on the right side of the paper, and in an equilibrium state, the line of action of the force F acts on the axle 8 (top sheave 7) as shown in the figure. Pass through the center of 8. Also, if the angle between the x-axis and the line of action of force mT is β, then the x- and y-axis components of force F are
F x and F y are each expressed as follows.

Fx=Tcosα+mTcosβ (5) Fy=−Tsinα+mTsinβ (6) (5)、(6)式から張力Tを求めると次式のようにな
る。
F x =Tcosα+mTcosβ (5) F y =−Tsinα+mTsinβ (6) The tension T is calculated from equations (5) and (6) as follows.

A=Fxcosα+Fysinα B=Fx 2+Fy 2 さらに、(7)式を(4)式に代入すると、次式のよう
になる。
A=F x cosα+F y sinα B=F x 2 +F y 2 Furthermore, by substituting equation (7) into equation (4), the following equation is obtained.

ここで、巻付き角α、本数m、ロープ掛数Nは
既知の量であり、また成分Fx,Fyは上述したよ
うに歪ゲージ24ax〜25dy等から求めることが
できるから、(8)式により吊荷重を求めることが可
能である。
Here, the winding angle α, the number m, and the number of ropes N are known quantities, and the components F x and F y can be obtained from the strain gauges 24 ax to 25 dy , etc., as described above, so ( It is possible to determine the hanging load using equation 8).

第10図はこの発明に係る他のクレーンの吊荷
重検出装置の力検出手段を示す図、第11図は第
10図のC−C断面図である。図において30x1
〜31y2は溝23の底部に貼られた歪ゲージで、
歪ゲージ30x1〜31y2はアクスル8の第11図
の紙面に直角な方向の歪を検出する向きに貼付け
てある。そして、歪ゲージ30x1〜31x2はx軸
上に設けられており、歪ゲージ30y1〜31y2
y軸上に設けられていて、歪ゲージ30x1,31
x1,30y1,31y1と歪ゲージ30x2,31x2,3
y2,31y2とは長さl4だけ離れて設けられてお
り、また歪ゲージ30x1〜31x2、歪ゲージ30y
〜31y2はそれぞれ第12図に示すように結線
されている。なお、溝22にも同様に歪ゲージが
貼付けてあり、また同様に結線されている。
FIG. 10 is a diagram showing force detection means of another hanging load detection device for a crane according to the present invention, and FIG. 11 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 10. 30 x1 in the figure
~31 y2 is a strain gauge attached to the bottom of groove 23,
The strain gauges 30x1 to 31y2 are affixed to the axle 8 in such a direction as to detect strain in a direction perpendicular to the plane of FIG. 11. The strain gauges 30 x1 to 31 x2 are provided on the x-axis, and the strain gauges 30 y1 to 31 y2 are provided on the y-axis, and the strain gauges 30 x1 , 31
x1 , 30 y1 , 31 y1 and strain gauge 30 x2 , 31 x2 , 3
0 y2 and 31 y2 are provided a length l 4 apart, and strain gauges 30 x1 to 31 x2 and strain gauge 30 y
1 to 31 y2 are respectively connected as shown in FIG. Note that a strain gauge is similarly attached to the groove 22, and wires are connected in the same manner.

この力検出手段においては、歪ゲージ30x1
31x2で構成されるブリツジの出力epx1は次式で
表わされる。
In this force detection means, strain gauge 30 x1 ~
The output e px1 of the bridge composed of 31x2 is expressed by the following equation.

epx1=Kdl2l4/4EIl1Fxei (9) また、溝22のx軸方向に関するブリツジの出
力epx2は次式で表わされる。
e px1 =Kdl 2 l 4 /4EIl 1 F x e i (9) Further, the output e px2 of the bridge in the x-axis direction of the groove 22 is expressed by the following equation.

epx2=Kd(l1−l2)l4/4EIl1Fxei (10) そして、出力epx1と出力epx2との和epxは次式の
ようになる。
e px2 = Kd (l 1 − l 2 ) l 4 /4EIl 1 F x e i (10) Then, the sum e px of the output e px1 and the output e px2 is as shown in the following equation.

epx=Kdl4/4EIFxei (11) このように、和epxは力Fのx軸方向の成分Fx
に応じた値になる。また、y軸方向に関する2つ
のブリツジの出力の和epyも力Fのy軸方向の成
分Fyに応じた値になる。したがつて、和epx,epy
から力Fの成分Fx,Fyを別々に求めることがで
きる。そして、(11)式においては、長さl4は常に一
定であり、また(3)式のように長さl3に関係しない
から、反力R1,R2の位置が変化して、長さl3が変
化したとしても、力Fのx軸方向の成分Fx(y軸
方向の成分Fy)を正確に検出することが可能で
ある。
e px = Kdl 4 /4EIF x e i (11) In this way, the sum e px is the component F x of the force F in the x-axis direction.
The value will depend on the Further, the sum e py of the outputs of the two bridges in the y-axis direction also has a value corresponding to the component F y of the force F in the y-axis direction. Therefore, the sum e px , e py
The components F x and F y of force F can be determined separately from . In equation (11), the length l 4 is always constant and is not related to the length l 3 as in equation (3), so the positions of the reaction forces R 1 and R 2 change, Even if the length l 3 changes, it is possible to accurately detect the x-axis component F x (y-axis component F y ) of the force F.

第13図はこの発明に係る他のクレーンの吊荷
重検出装置の力検出手段を示す図、第14図は第
13図のD−D断面図である。図において32x1
〜33y2は溝23の底部に貼られた歪ゲージで、
歪ゲージ32x1〜33y2はアクセス8の軸心方向
に対して45度の向きに貼付けてある。そして、歪
ゲージ32x1〜33x2はy軸上に設けられてお
り、歪ゲージ32y1〜33y2はx軸上に設けられ
ていて、歪ゲージ32x1〜33x2、歪ゲージ32y
〜33y2はそれぞれ第15図に示すように結線
されている。なお、溝22にも同様に歪ゲージが
貼付けてあり、また同様に結線されている。
FIG. 13 is a diagram showing force detection means of another hanging load detection device for a crane according to the present invention, and FIG. 14 is a sectional view taken along line DD in FIG. 13. In the figure 32 x1
~33 y2 is the strain gauge attached to the bottom of the groove 23,
The strain gauges 32 x1 to 33 y2 are attached at an angle of 45 degrees to the axial direction of the access 8. The strain gauges 32 x1 to 33 x2 are provided on the y-axis, and the strain gauges 32 y1 to 33 y2 are provided on the x-axis .
1 to 33 y2 are connected as shown in FIG. 15, respectively. Note that a strain gauge is similarly attached to the groove 22, and wires are connected in the same manner.

この力検出手段においては、アクスル8に力F
のx軸方向の成分Fxが作用すると、歪ゲージ3
x1〜33x2が貼られた方向に主歪が生じ、その
主歪の値はその部分の主剪断歪すなわち曲げによ
る剪断歪の2分の1であるから、アクスル8の横
弾性係数をGとすると、歪ゲージ32x1〜33x2
で構成されるブリツジの出力epx1は次式で表わさ
れる。
In this force detection means, a force F is applied to the axle 8.
When the component F x in the x-axis direction of
2 x1 ~ 33 A principal strain occurs in the direction in which x2 is pasted, and the value of the principal strain is half the principal shear strain of that part, that is, the shear strain due to bending, so the transverse elastic modulus of the axle 8 is Then, strain gauge 32 x1 ~ 33 x2
The output e px1 of the bridge composed of is expressed by the following equation.

epx1=8Kl2/3Gπd2l1Fxei (12) また、溝22のx軸方向に関するブリツジの出
力epx2は次式で表わされる。
e px1 =8Kl 2 /3Gπd 2 l 1 F x e i (12) Further, the output e px2 of the bridge in the x-axis direction of the groove 22 is expressed by the following equation.

epx2=8K(l1〜l2)/3Gπd2l1Fxei (13) そして、出力epx1と出力epx2との和epxは次式の
ようになる。
e px2 = 8K (l 1 to l 2 )/3Gπd 2 l 1 F x e i (13) Then, the sum e px of the output e px1 and the output e px2 is as shown in the following equation.

epx=−8K/3Gπd2Fxei (14) このように、和epxは力Fのx軸方向の成分Fx
に応じた値となる。また、y軸方向に関する2つ
のブリツジの出力の和epyも力Fのy軸方向の成
分Fyに応じた値となる。したがつて、和epx,epy
から力Fの成分Fx,Fyを別々に求めることがで
きる。そして、(14)式からわかるように、和epx
は長さl3に関係しないので、反力R1,R2の位置が
変化したとしても、力Fの成分Fx(成分Fy)を正
確に検出することができるとともに、第10〜1
2図に示した力検出手段においては、長さl4を精
度よく決める必要があるのに対して、この場合に
はそれが不要である。
e px = -8K/3Gπd 2 F x ei (14) In this way, the sum e px is the component F x of the force F in the x-axis direction.
The value corresponds to Further, the sum e py of the outputs of the two bridges in the y-axis direction also has a value corresponding to the component F y of the force F in the y-axis direction. Therefore, the sum e px , e py
The components F x and F y of force F can be determined separately from . As can be seen from equation (14), the sum e px
is not related to the length l 3 , even if the positions of the reaction forces R 1 and R 2 change, the component F x (component F y ) of the force F can be detected accurately, and the 10th to 1st
In the force detection means shown in FIG. 2, it is necessary to accurately determine the length l4 , but in this case, this is not necessary.

なお、上述実施例においては、力検出手段とし
て歪ゲージを用いたが、磁歪素子、圧電素子等を
用いてもよい。さらに、上述実施例においては、
トツプシーブ7から巻取ドラム11に至る巻取ロ
ープ10のトツプシーブ7への巻付き角αを一定
にする手段としてガイドシーブ9を用いたが、ガ
イド板等を用いてもよい。また、ジブ3の俯仰に
よつて巻付き角αがあまり変化しないときには、
ガイドシーブ9を用いなくともよいが、ガイドシ
ーブ9を設ければ、より正確に吊荷重(張力T)
を検出することが可能である。
In the above embodiment, a strain gauge is used as the force detection means, but a magnetostrictive element, a piezoelectric element, etc. may also be used. Furthermore, in the above embodiment,
Although the guide sheave 9 is used as a means for keeping the winding angle α of the winding rope 10 around the top sheave 7 constant from the top sheave 7 to the winding drum 11, a guide plate or the like may also be used. In addition, when the wrapping angle α does not change much due to the elevation and elevation of the jib 3,
Although it is not necessary to use the guide sheave 9, if the guide sheave 9 is provided, the hanging load (tension T) can be determined more accurately.
It is possible to detect.

以上説明したように、この発明に係る吊荷重検
出装置においては、トツプシーブのアクスルに作
用する力を検出し、その検出値から吊荷重を演算
するから、吊荷重を正確にかつ簡単な演算で検出
することができる。また、巻取ロープを急角度で
曲げる必要がないから、巻取ロープが損傷するこ
とがない。さらに、力検出手段をトツプシーブ部
の内部に設けるから、クレーンの外観を損うこと
がないとともに、落下物により力検出手段が損傷
するおそれがない。また、トツプシーブのアクス
ルに作用する力をジブに固定された2軸方向に分
解して検出するから、傾斜計を設ける必要がな
い。このように、この発明の効果は顕著である。
As explained above, in the hanging load detection device according to the present invention, the force acting on the axle of the top sheave is detected and the hanging load is calculated from the detected value, so the hanging load can be detected accurately and with simple calculation. can do. Furthermore, since there is no need to bend the take-up rope at a steep angle, the take-up rope will not be damaged. Furthermore, since the force detecting means is provided inside the top sheave portion, the appearance of the crane will not be damaged, and there is no risk that the force detecting means will be damaged by falling objects. Further, since the force acting on the axle of the top sheave is detected by disassembling it in the directions of two axes fixed to the jib, there is no need to provide an inclinometer. As described above, the effects of this invention are remarkable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の吊荷重検出装置を有するクレー
ンを示す図、第2図は三点ローラ式の吊荷重検出
装置の概略を示す図、第3図は従来の他の吊荷重
検出装置を有するクレーンを示す図、第4図はこ
の発明に係る吊荷重検出装置を有するクレーンの
一部を示す図、第5図は第4図のA−A断面図、
第6図は第5図のB−B断面図、第7図は第6図
に示した歪ゲージの結線図、第8図は第7図(第
12図、第15図)に示したブリツジの出力の説
明図、第9図はアクスルに作用する力の説明図、
第10図はこの発明に係る他のクレーンの吊荷重
検出装置の力検出手段を示す図、第11図は第1
0図のC−C断面図、第12図は第10図、第1
1図に示した歪ゲージの結線図、第13図はこの
発明に係る他のクレーンの吊荷重検出装置の力検
出手段を示す図、第14図は第13図のD−D断
面図、第15図は第13図、第14図に示した歪
ゲージの結線図である。 3……ジブ、7……トツプシーブ、8……アク
スル、9……ガイドシーブ、10……巻取ロー
プ、21a……突出片、21b……ノツクピン、
22,23……溝、24ax〜25dy……歪ゲー
ジ、30x1〜31y2……歪ゲージ、32x1〜33y
……歪ゲージ。
Fig. 1 shows a crane with a conventional hanging load detection device, Fig. 2 shows an outline of a three-point roller type hanging load detection device, and Fig. 3 shows a crane with another conventional hanging load detection device. A diagram showing a crane, FIG. 4 is a diagram showing a part of the crane having a hanging load detection device according to the present invention, FIG. 5 is a sectional view taken along line A-A in FIG. 4,
Figure 6 is a sectional view taken along line B-B in Figure 5, Figure 7 is a wiring diagram of the strain gauge shown in Figure 6, and Figure 8 is the bridge shown in Figure 7 (Figures 12 and 15). Figure 9 is an explanatory diagram of the force acting on the axle.
FIG. 10 is a diagram showing force detection means of another crane hanging load detection device according to the present invention, and FIG.
C-C sectional view of figure 0, figure 12 is figure 10, figure 1
1 is a wiring diagram of the strain gauge shown in FIG. FIG. 15 is a wiring diagram of the strain gauges shown in FIGS. 13 and 14. 3... Jib, 7... Top sheave, 8... Axle, 9... Guide sheave, 10... Winding rope, 21a... Projecting piece, 21b... Knock pin,
22, 23...groove, 24 ax ~25 dy ...strain gauge, 30 x1 ~31 y2 ...strain gauge, 32 x1 ~33 y
2 ...Strain gauge.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 フートピンを中心に俯仰可能なジブと、その
ジブの先端に配置されたトツプシーブとを有する
クレーンの吊荷重Wを検出する装置において、上
記トツプシーブのアクスルを上記ジブに回転不能
に取付け、そのアクスルに作用する力を上記ジブ
に固定された直角な第1、第2の軸方向に分解し
て検出する力検出手段を設け、その力検出手段の
上記第1、第2の軸方向の検出値をFx,Fy、上
記トツプシーブのロープ掛数をN、巻取ロープの
本数をm、巻取ドラムの方向に引張られる巻取ロ
ープの張力の方向と上記第1の軸方向とのなす角
すなわち巻付き角をα、A=Fxcosα−Fysinα、
B=Fx 2+Fy 2としたとき、次式 から上記吊荷重Wを演算する演算手段を設けたこ
とを特徴とするクレーンの吊荷重検出装置。 2 上記トツプシーブから上記巻取ドラムに至る
上記巻取ロープを上記トツプシーブの近傍に設け
られたガイドシーブに掛けたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のクレーンの吊荷重検出
装置。
[Scope of Claims] 1. In a device for detecting the hanging load W of a crane, which has a jib that can be raised and raised about a foot pin, and a top sheave disposed at the tip of the jib, the axle of the top sheave cannot be rotated relative to the jib. A force detecting means is attached to the axle and detects the force acting on the axle by decomposing the force acting on the axle in the directions of the first and second axes fixed to the jib, and The detected values in the axial direction are F x , F y , the number of ropes on the top sheave is N, the number of winding ropes is m, the direction of the tension of the winding rope pulled in the direction of the winding drum and the first axis The angle formed with the direction, that is, the wrapping angle, is α, A = F x cos α − F y sin α,
When B=F x 2 + F y 2 , the following formula A hanging load detection device for a crane, characterized in that a calculation means for calculating the hanging load W from the above is provided. 2. The hanging load detection device for a crane according to claim 1, wherein the winding rope extending from the top sheave to the winding drum is hung on a guide sheave provided near the top sheave.
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