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JPH07125987A - 移動式クレーンの吊り荷重、転倒モーメント検出装置 - Google Patents

移動式クレーンの吊り荷重、転倒モーメント検出装置

Info

Publication number
JPH07125987A
JPH07125987A JP5302268A JP30226893A JPH07125987A JP H07125987 A JPH07125987 A JP H07125987A JP 5302268 A JP5302268 A JP 5302268A JP 30226893 A JP30226893 A JP 30226893A JP H07125987 A JPH07125987 A JP H07125987A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
boom
load
calculated
cylinder
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5302268A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Wada
稔 和田
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.)
Komatsu Ltd
Komatsu MEC Corp
Original Assignee
Komatsu Ltd
Komatsu MEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd, Komatsu MEC Corp filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP5302268A priority Critical patent/JPH07125987A/ja
Priority to CN94194658A priority patent/CN1038576C/zh
Priority to EP94931693A priority patent/EP0728696A4/en
Priority to PCT/JP1994/001875 priority patent/WO1995013241A1/ja
Priority to US08/640,821 priority patent/US5711440A/en
Priority to TW085208383U priority patent/TW326805U/zh
Publication of JPH07125987A publication Critical patent/JPH07125987A/ja
Priority to KR1019960702419A priority patent/KR960705734A/ko
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/40—Applications of devices for transmitting control pulses; Applications of remote control devices
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/88—Safety gear
    • B66C23/90—Devices for indicating or limiting lifting moment
    • B66C23/905—Devices for indicating or limiting lifting moment electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
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    • B66C13/16—Applications of indicating, registering, or weighing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
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    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
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    • B66C2700/03—Cranes with arms or jibs; Multiple cranes
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 吊り荷重および転倒モーメントを高い精度で
検出し、安全性を図りつつ過負荷防止システムを有効に
活用する。 【構成】 第２ブーム２８に吊下された荷重を第２ブー
ム２８側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダ
の軸重を検出するセンサ５０，４８，４６からの信号に
基づいてコントローラ３８により吊り荷重を演算する。
これと同時に第１ブーム２４側のブーム長、ブーム角
度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサ４４，
４２，４０からの信号に基づいて吊り荷重を演算し、第
２ブーム２８側での検出値と、第１ブーム２４側での検
出値とを大小判別して大荷重値を検出吊り荷重として出
力する。また、コントローラ３８では、第１ブーム２４
と第２ブーム２８の作業半径を第１ブーム２４側のブー
ム長センサ４４およびブーム角度センサ４２からの信号
により算出し、転倒モーメントを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は移動式クレーンの吊り荷
重、転倒モーメント検出装置に係り、特に吊り荷重や転
倒モーメントを検出する際の検出誤差を小さくすること
ができるようにした移動式クレーンの吊り荷重、転倒モ
ーメント検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の移動式クレーンは、車体に伸縮ブ
ームを旋回かつ起伏可能に取付けておき、これを旋回モ
ータによって所定の方向に向けるとともに起伏シリンダ
によってほぼ直立させた状態まで起立させるものとして
いる。伸縮ブームの先端にはトラス構造のジブを取付
け、ジブ先端から昇降される吊りフックを介して重量物
を吊り上げ移動させる。このような移動クレーンに対
し、最近ではジブに代えて伸縮ブームを取付けしてタワ
ークレーンとしての機能を持たせたクレーン車が提案さ
れている。このようなクレーン車では、車体の旋回台座
状で起伏シリンダによりほぼ直立状態に起立させた第１
ブームを所望の高さまで伸張させ、この第１ブームの先
端に取付けた第２ブームをやはり専用の起伏シリンダに
よってほぼ水平状態に設定しつつ伸張させておき、第２
ブーム先端から垂下される吊りフックを地上側に下ろし
て作業を行う。
【０００３】ところで、タワークレーンの機能を持たせ
た移動式クレーンでは、第２ブームが高所位置で水平方
向に延長されるため、作業安全上の見地から吊り荷重や
この荷重に伴う転倒モーメントの検出を行って過負荷防
止を図ることが重要である。この種の過負荷防止のため
に、従来では、吊り荷重とブーム自重によるモーメント
と、第１ブームの起伏シリンダに加わる軸重による抵抗
モーメントとのつり合い式から吊り荷重を算出し、この
値を求めて転倒モーメントを算出するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方式で
は吊り荷重や転倒モーメントを、第１ブームを起伏させ
るメインシリンダに加わる軸重から算出するようにして
いる。このため、作業半径を拡大するように、第１ブー
ムを垂直位置からの傾斜角が大きくなるように操作した
場合、メインシリンダ内でのピストン摩擦力が軸重に与
える影響が大きくなり、実際の吊り荷重値よりも小さい
値を出力する虞がある。特に、第２ブームを伸張させて
いる場合にはブーム全体の重心位置がメインシリンダの
基点より遠方に移動するため、摩擦力による影響を無視
することができなくなってしまう。このため、従来の過
負荷防止システムでは、安全サイドでの運用となるよう
に、安全率を高く設定せざるを得ず、したがって実際に
可能な作業範囲よりも小さな範囲でしか操作できない欠
点があった。また、転倒モーメントの算出に際しても、
ブームが吊り荷重や自重によって撓むにも拘らず、ブー
ムを剛体とした幾何学的な演算によって作業半径を算出
する方式であったため、実際の作業半径が正確に過負荷
防止システムに反映されない問題があった。
【０００５】本発明は、上記従来の問題点に着目し、吊
り荷重および転倒モーメントを高い精度で検出すること
ができ、もって安全性を図りつつ過負荷防止システムを
有効に活用することができるような移動式クレーンの吊
り荷重、転倒モーメント検出装置を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る移動式クレーンの吊り荷重検出装置
は、第１に、車体に起伏シリンダを介して起伏可能に取
付けられた第１ブームと、この第１ブームの先端部に起
伏シリンダを介して起伏可能に連結された第２ブームを
有する移動式クレーンにおいて、前記第２ブームに吊下
された荷重を第２ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブ
ーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、これ
らのセンサからの信号に基づいて吊り荷重を演算するコ
ントローラを備えた構成とした。
【０００７】第２の移動式クレーンの吊り荷重検出装置
は、車体に起伏シリンダを介して起伏可能に取付けられ
た第１ブームと、この第１ブームの先端部に起伏シリン
ダを介して起伏可能に連結された第２ブームを有する移
動式クレーンにおいて、前記第２ブームに吊下された荷
重を第２ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏
シリンダの軸重を検出するセンサを設け、これらのセン
サからの信号に基づいて吊り荷重を演算するとともに、
第１ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブーム起伏シリ
ンダの軸重を検出するセンサを設け、これらのセンサか
らの信号に基づいて吊り荷重を演算し、第２ブーム側で
の検出値と、第１ブーム側での検出値とを大小判別して
大荷重値を検出吊り荷重として出力するコントローラを
備えたものである。
【０００８】これらの場合において、前記コントローラ
は軸重を各ブームの起伏シリンダ摩擦力による補正処理
部を設けるようにすればよい。
【０００９】また、本発明に係る移動式クレーンの転倒
モーメント検出装置は、車体に起伏シリンダを介して起
伏可能に取付けられた第１ブームと、この第１ブームの
先端部に起伏シリンダを介して起伏可能に連結された第
２ブームを有する移動式クレーンにおいて、前記第２ブ
ームに吊下された荷重を第２ブーム側のブーム長、ブー
ム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを
設け、これらのセンサからの信号に基づいて吊り荷重を
演算し、前記第１ブームと第２ブームの作業半径を第１
ブーム側のブーム長センサおよびブーム角度センサから
の信号により算出し、これらの算出値から転倒モーメン
トを出力するコントローラを備えた構成とした。
【００１０】更に、本発明に係る第２の移動式クレーン
の転倒モーメント検出装置は、車体に起伏シリンダを介
して起伏可能に取付けられた第１ブームと、この第１ブ
ームの先端部に起伏シリンダを介して起伏可能に連結さ
れた第２ブームを有する移動式クレーンにおいて、前記
第２ブームに吊下された荷重を第２ブーム側のブーム
長、ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出する
センサを設け、これらのセンサからの信号に基づいて吊
り荷重を演算するとともに、第１ブーム側のブーム長、
ブーム角度、ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセン
サを設け、これらのセンサからの信号に基づいて吊り荷
重を演算し、第２ブーム側での検出値と、第１ブーム側
での検出値とを大小判別して大荷重値を検出吊り荷重と
して出力するコントローラを備え、このコントローラは
前記第１ブームと第２ブームの作業半径を各ブーム側の
ブーム長センサおよびブーム角度センサからの信号によ
り算出し、これらの算出値から転倒モーメントを出力可
能としたものである。
【００１１】これらの場合において、前記コントローラ
による作業半径の算出に際して各ブームの撓みを各セン
サから検出信号により算出し、この撓み量による補正処
理部を備えることができる。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、吊り荷重は第１ブームの起
伏シリンダではなく、このブームの先端部に取付けられ
た第２ブームをほぼ水平方向に作動可能としている第２
起伏シリンダに加わる軸重から求められる。第２起伏シ
リンダには吊り荷重と第２ブームの自重が主として加わ
るため、第１ブームの自重に起因する誤差が検出値に加
味されることを防止でき、吊り荷重の検出精度を大幅に
向上させることができる。また、第２ブームの起伏シリ
ンダによる軸重からの検出と合せて、第１ブームの起伏
シリンダに加わる軸重から従来の同様の手法で吊り荷重
を検出し、両者を比較し、安全サイドの値を吊り荷重と
して出力することにより、故障等による異常値があって
も一方がバックアップとして作用し、高い安全性をもた
せることができる。そして、これらの吊り荷重の検出に
際して、ブームシリンダの摩擦力による検出軸重を補正
することにより、高い精度での吊り荷重検出が可能とな
るのである。
【００１３】また、上述のように吊り荷重が求められる
が、同時に第１、第２のブームによる作業半径が各ブー
ムの長さセンサおよび角度センサから把握される。した
がって、これらを乗ずることにより転倒モーメントを算
出できる。吊り荷重は第２ブームの起伏シリンダによっ
て行っており、精度の高い値となっているので、算出さ
れる転倒モーメントも高い精度で得られる。また、吊り
荷重を第２ブームの起伏シリンダ側で算出した値と、第
１ブームの起伏シリンダ側で算出した値とのいずれか大
きい値を用い、ブーム張出しによる作業半径をこれに乗
ずることにより、常に安全サイドでの転倒モーメントを
算出することができるものとなる。したがって一方の吊
り荷重検出機能に故障等が生じてもバックアップ作用が
あり、安全性が向上する。また、吊り荷重が負荷されて
いる場合、各ブームは荷重により撓み、これが作業半径
を正確に算出する障害となることがあり、この補正処理
部により作業半径を正確に求めることができる。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明に係る移動式クレーンの吊り
荷重、転倒モーメント検出装置の具体的実施例を図面を
参照して詳細に説明する。
【００１５】図１は実施例に係る移動式クレーンの吊り
荷重、転倒モーメント検出装置を搭載した移動式クレー
ン１０の側面図である。移動クレーン１０は車輪走行可
能な車体１２を有するとともに、この車体１２の前後に
て左右に張出し可能なアウトリガ１４を設け、クレーン
作業時に車体１２を浮上させ安定保持できるようにして
いる。車体１２の中央部には旋回台１６を介して運転室
１８とブーム基台２０を取付けており、ブーム基台２０
に対してクレーンブーム手段を取付けている。前記クレ
ーンブーム手段は、基台２０に起伏シリンダ２２により
起伏動作可能に取付けられた第１ブーム２４と、当該第
１ブーム２４の先端部に水平方向に延長可能に取付けら
れ第１ブーム２４との間に設けられた起伏シリンダ２６
により起伏動作可能とされた第２ブーム２８とから構成
したものである。これら各ブーム２４、２８はそれぞれ
テレスコピック構造の多段ブームとされて伸縮可能とな
っており、第１ブーム２４は所望の高さまで伸張させる
垂直ブームとして機能し、第２ブーム２８はほぼ水平方
向に伸張される水平ブームとして機能する。第２ブーム
２８を最小に設定した場合には通常クレーンとして用い
ることができ、第２ブーム２８を伸張させることにより
タワークレーンとして使用することができるのである。
クレーン機能のために第２ブーム２８の基端ブーム部の
先端部には主フック３０が配置され、タワークレーン機
能のために、第２ブーム２８の先端ブーム部に補助フッ
ク３２が配置されており、これらは第１ブーム２４の基
部側に装架されたウィンチ手段３４から繰り出されるワ
イヤ３６によって昇降操作されるようになっている。
【００１６】このような構成の移動式クレーン１０に
は、吊り荷重および転倒モーメントを検出するためのコ
ントローラ３８が装備されている。これは第１ブーム２
４の起伏シリンダ（以下第１シリンダという）２２によ
る軸重検出を主体とする演算処理に加えて、特に第２ブ
ーム２８の起伏シリンダ（以下第２シリンダという）２
６による軸重検出を主体とする演算処理を行うようにな
っている。これらの処理のために、第１ブーム２４側に
おいて第１シリンダ２２の軸重を検出する軸重センサ４
０、ブーム角検出センサ４２、および第１ブーム２４の
長さを検出するための長さセンサ４４を設けているが、
この発明では、特に、これらと別途独立して第２ブーム
２８側において第２シリンダ２６の軸重を検出する第２
軸重センサ４６、第２ブーム角検出センサ４８、および
第２ブーム２８の長さを検出するための第２長さセンサ
５０を設けている。コントローラ３８はこれらの各セン
サからの検出信号を入力し、特に第２ブーム２８に付帯
しているセンサ４６、４８、５０からの検出信号を主体
として吊り荷重を算出し、バックアップとして第１ブー
ム２４に付帯しているセンサ４０、４２、４４による検
出信号を主体として吊り荷重を算出するものとしてい
る。
【００１７】コントローラ３８は図２に示しているよう
に上記センサからの信号を入力し、これを軸荷重・姿勢
演算部５２に取り込むものとしている。この演算部では
第１ブーム２４と第２ブーム２８に加わる軸荷重とブー
ム傾斜角を算出するものであり、第１、第２軸重センサ
４０、４６によって軸重を、第１、第２ブーム角検出セ
ンサ４２、４８によって傾斜角を演算するようにしてい
る。軸重センサ４０、４６としては起伏シリンダ２２、
２６に加わる油圧力を検出して電圧信号に変換する構造
のものを用いたり、あるいはシリンダ揺動支点等の荷重
点に設定したロードセル等を用いることができる。また
ブーム角検出センサ４２、４８は、振り子とポテンショ
メータの組合わせからなる構造のものを用いればよく、
水平に対するブーム起伏角度を電気的な信号として出力
する構造のものを用いればよい。したがって、第１、第
２ブーム２４、２８の各々における軸重とブーム姿勢が
求められる。
【００１８】ここで、第２ブーム２８側において吊り荷
重を算出する方法を図３の模式図を用いて説明する。第
２ブーム２８のフートピン（第１ブーム２４との連結
点）回りのモーメント吊り合い式を考える。まず、吊り
荷重Ｗa による転倒側の回転モーメントは、第２ブーム
２８の自重モーメントＭHb、第２起伏シリンダ２６の自
重モーメントＭHc、補助フック３２の自重モーメントＭ
Hk、吊り荷重Ｗa とワイヤ３６の重量Ｗr によるモーメ
ントＭw （＝ＲHf×（Ｗa ＋Ｗr ）：ＲHfは吊り荷重ま
での水平距離）である。これに抵抗するモーメントは第
２シリンダ２６による反力モーメントＭHfと、ウィンチ
手段３４によるワイヤ張力モーメントＭHwである。シリ
ンダ反力モーメントＭHfは、検出軸力をＦH 、第２ブー
ム２８のフートピンからのシリンダ距離をＹ2 とする
と、ＭHf＝ＦH ×Ｙ2 として求められる。また、ワイヤ
張力モーメントＭHwは、フートピンからワイヤ３６まで
の距離Ｙw とし、張力は吊り荷重Ｗa とワイヤ重量Ｗr
が加わり、ワイヤの掛け数（シーブへの巻掛け数）Ｎに
分配されるから、ＭHw＝Ｙw ×（Ｗa ＋Ｗr ）／Ｎとし
て求められる。
【００１９】このため、求める吊り荷重Ｗaは、
【数１】Ｗa＝（ＭHf−ＭHb−ＭHc−ＭHk）／（ＲHf−
Ｙw／Ｎ）−Ｗr として求めることができる。
【００２０】ここで、シリンダ反力モーメントＭHfは、
検出軸力ＦH とシリンダ距離Ｙ2 との積であり、シリン
ダ２６の寸法、ブーム角度から算出することができる。
ブーム自重モーメントＭHbは、ブーム張出し長さによっ
て変化する重心位置を第２ブーム長さセンサ５０によっ
て検出するとともに、各張出し長さに対応する重心位置
との関係を予め定めておき、これから重心位置を算出し
た上で、これに設計上定められているブーム重量を掛合
わせることによって算出できる。シリンダ自重モーメン
トＭHcは、シリンダ寸法やオイル重量等を基礎にしてス
トロークに対応するモーメントとして演算処理すればよ
い。更に、フックモーメントＭHkは、フック重量とブー
ム張出し長さより容易に算出される。その他、吊り荷ま
での距離ＲHfやフートピンとワイヤ間距離Ｙw は設計上
の幾何学的関係構成から容易に算出でき、ワイヤ重量Ｗ
r はブーム先端からの繰り出し長さに単位重量を掛合わ
せて求めることができる。
【００２１】そこで、コントローラ３８では、予め吊り
荷重Ｗa の演算に要する各データをメモリに格納してお
き、センサから検出された値とともに、対応するデータ
を読込み、前記式１に基づいて吊り荷重を演算する荷重
演算部５４を備えているのである。したがって、ここで
は、第２シリンダ２６側において、第２軸重センサ４
６、第２ブーム角検出センサ４８からの信号を入力する
軸荷重・姿勢演算部５２からの出力信号と、第２長さセ
ンサ５０からの検出信号とを入力し、式１の演算に必要
なデータをメモリから読み込んで、演算結果としての吊
り荷重Ｗa を出力するのである。
【００２２】ところで、軸荷重・姿勢演算部５２から出
力される軸荷重には、第２シリンダ２６での内部摩擦力
が影響を与える。すなわち、第２シリンダ２６は鉛直方
向にのみ作動する場合はまれであり、従って第２ブーム
２８を起伏させているときに摩擦力が内蔵ピストンとシ
リンダチューブとの間に発生し、これがセンサ４６によ
る検出軸重に誤差を与える原因となる。そこで、この実
施例では、軸荷重・姿勢演算部５２から出力信号を荷重
演算部５４に送出する前に摩擦力補正部５６で補正する
ようにしている。これは、吊り荷重の誤差Ｗe （真の荷
重−計算値）を第２ブーム長さＬ、第２ブーム角度θ、
第２シリンダ軸力Ｆの重回帰式（次式２）として近似し
て求めるものとすればよい。
【００２３】
【数２】Ｗe＝Ｌ×Ｃl＋θ×Ｃθ＋Ｆ×Ｃf＋Ｃ0 この式における各Ｃ値は予めテーブルとしてメモリ上に
格納しておき、作業モードに応じて適宜切換え使用し、
誤差Ｗe を算出させるのである。そして、この誤差Ｗe
を補正して前記荷重演算部５４に出力し、ここで摩擦力
により補正した軸重によって吊り荷重を前記式１に基づ
いて演算し、これを演算吊り荷重Ｗ2 として出力させる
のである。
【００２４】上述の演算処理は、第２ブーム２８側にお
いて行うため、第１ブーム２４の自重による作用等の誤
差発生原因が計算値に入らず、極めて精度の高いものと
なっているが、この実施例では、更に演算部の故障等の
発生に対するバックアップのために第１ブーム２４側の
起伏シリンダ２２での検出軸力から同様な手法で吊り荷
重を算出するようにしている。これは、前記式１に加
え、第１ブーム２４の自重によるモーメントＭB 、第１
シリンダ２２の自重によるモーメントＭC を考慮する
と、この第１シリンダ２２側での吊り荷重Ｗamは、次式
のように求められる。
【００２５】
【数３】Ｗam＝（ＭF−ＭHb−ＭHc−ＭHk−ＭB−Ｍc）
／Ｒf−Ｗr ここで、Ｒf は第１ブーム２４のフートピンから吊り荷
重位置までの水平距離である。ＭF は検出軸力Ｆとシリ
ンダ距離Ｙ1 との積であり、シリンダ２２の寸法、ブー
ム角度から算出することができる。第１ブーム２４の自
重によるモーメントＭB や、第１シリンダ２２の自重に
よるモーメントＭC は、式１にて述べたと同様に求めれ
ばよく、ブーム自重モーメントＭB は、ブーム張出し長
さによって変化する重心位置を第１ブーム長さセンサ４
４によって検出するとともに、各張出し長さに対応する
重心位置との関係を予め定めておき、これから重心位置
を算出した上で、これに設計上定められているブーム重
量を掛合わせることによって算出できる。シリンダ自重
モーメントＭc は、シリンダ寸法やオイル重量等を基礎
にしてストロークに対応するモーメントとして演算処理
すればよい。その他は式１にて算出する方法と同様な方
法で算出する。
【００２６】そして、この第１シリンダ２２による軸重
検出から吊り荷重Ｗamを荷重演算部５８にて求めるが、
この場合にも第１シリンダ２２における摩擦力補正を行
うようにしている。このため軸荷重・姿勢演算部５２か
らの出力信号を上記荷重演算部５８に先立って入力する
摩擦力補正部６０が設けられている。摩擦力補正部６０
では、第２シリンダ２６におけると同様な演算方法を採
用し、前記式２において吊り荷重の誤差Ｗe （真の荷重
−計算値）を第１ブーム長さＬ、第１ブーム角度θ、第
１シリンダ軸力Ｆの重回帰式として近似して求める。こ
の場合にも各Ｃ値は予めテーブルとしてメモリ上に格納
しておき、作業モードに応じて適宜切換え使用し、誤差
Ｗe を算出させるのである。そして、この誤差Ｗe を補
正して前記荷重演算部５８に出力し、ここで摩擦力によ
り補正した軸重によって吊り荷重を前記式３に基づいて
演算し、これを演算吊り荷重Ｗ1 として出力させればよ
い。
【００２７】このようなことから、第１シリンダ２２に
おいて摩擦力を考慮した演算吊り荷重Ｗ1 と、第２シリ
ンダ２６において摩擦力を考慮して演算吊り荷重Ｗ2 と
が出力されるが、実施例では、これらの出力荷重Ｗ1 、
Ｗ2 のうち大きい値を求める吊り荷重として出力するも
のとしている。このため、コントローラ３８は比較器６
２を備え、これに各演算吊り荷重Ｗ1 、Ｗ2 を入力し、
基準荷重Ｗとの比較を行っていずれかの値が基準荷重Ｗ
以上となったときに、自動停止信号発生器６４に起動信
号を励起させるようにしている。
【００２８】したがって、実施例では、第１シリンダ２
２や第２シリンダ２６に加わる軸重を摩擦力補正処理を
行った後に演算に用いるようにし、この補正軸重を基礎
にしてメモリから必要データを読み込んで式１、３によ
り各々吊り荷重が演算される。そして、基準荷重Ｗとの
比較処理を行って吊り荷重が基準値以上となっていると
判定された場合に運転の自動停止を行うため、極めて安
全性の高いシステムとすることができる。
【００２９】ところで、コントローラ３８では、上記判
定比較器６２による基準荷重Ｗを転倒モーメントから求
めるようにしており、このため、各ブーム２４、２８の
ブーム角検出センサ４２、４８および長さセンサ４４、
５０からの検出信号により作業半径Ｒを求めるようにし
ている。これは基本的に長さセンサ４４、５０によって
ブーム張出し長さが得られ、角度センサ４２、４８によ
って検出された角度の余弦値の積によって第１、第２ブ
ーム２４、２８による水平方向距離が求められる（もち
ろん、第１ブーム２４のフートピンと第２ブーム２８の
フートピン間に第１ブーム２４の伸張方向と直交する方
向の偏差があった場合にはこれを考慮して算出する必要
がある。第２ブーム２８においても同様である。）。し
たがって、この水平方向距離Ｒf から旋回中心と第１ブ
ーム２２のフートピンに至る距離を減算することにより
作業半径Ｒが算出される。
【００３０】この場合、ブーム自重と吊り荷によってブ
ームの撓みが発生し、作業半径に影響を与える。通常こ
の撓みは作業半径を増大し、転倒モーメントを増加する
ものとなる。そこで、実施例では、長さセンサ４４、５
０から検出されたブーム長を第１、第２ブーム２４、２
８の撓みによって各別に補正処理するようにしている。
すなわち、第１ブーム２４側の撓み補正処理部６６で
は、第２ブーム２８による自重は吊り荷重の増分として
扱い、第１ブーム自重と吊り荷重および水平ブーム自重
を全て第１ブーム２４の先端で第１ブーム直角方向に印
加されるように等価換算した力、Ｆ×Ｙ1 ／ＢMLが加わ
ったものとして処理する（図４（１）参照）。分子は第
１ブーム２４での支持モーメントである。第１ブーム２
４の撓みＤXMは、等価換算力に比例近似するものとすれ
ば、
【数４】ＤXM＝ＫM×（Ｆ×Ｙ1／ＢML） が成立する。ここで、ＫM はブームの伸びにおける弾性
係数を示している。このようにして算出された撓みＤXM
を用いて、作業半径方向への撓みをＤRMとすると、
【数５】ＤRM＝ＤXM×SIN(Ｂma) となる。Bma は第１ブーム２４の起伏角度である。した
がって、第１撓み補正処理部６６では、第１シリンダ２
２に加わる軸重Ｆと第１ブーム２４の長さセンサ４４の
信号ＢMLを入力するとともに、ブーム角検出センサ４２
からの角度信号からBma を入力し、Ｙ1 を算出して上記
演算処理を行う。
【００３１】ここでブーム弾性係数ＫM は次のようにし
て求める。弾性係数は作業状態（作業機の設定とアウト
リガの設定）により変化するため、各作業状態毎にブー
ム伸びＢML、起伏角度Ｂma、吊り荷重を変化させてデー
タを求める。そして、実測した実作業半径と、その時の
センサ入力値を基に、理想的な撓み補正係数としてブー
ム弾性係数を逆算する。そして、ブーム起伏角度領域を
複数のグループに分類し、代表起伏角度前後のデータを
使用して各々統計計算を実施する。統計計算は、伸び上
記逆算された撓み補正係数の間で３次式による最小２乗
近似を行い、上記起伏角度領域の各々に対し、撓み補正
係数ＫM を算出するのである。この状態は図５（１）、
（２）に示されている。各領域の間では補間法によりブ
ーム弾性係数を算出するようにすればよい。
【００３２】実際の作業上では、作業状態をラベル分類
しておき、各ラベル毎にブーム弾性係数ＫM をブーム起
伏角度、ブーム伸びに対応して予め算出してメモリ上に
格納しておき、各センサからの検出によって与えられた
条件を充足する弾性係数ＫMを読取り、補間処理作業を
行うように撓み補正処理部６６にて前記式５、６による
演算を行わせればよい。
【００３３】また、第２ブーム２８においても吊り荷に
よってブーム撓みが発生するので、第２ブーム２８側の
撓み補正処理部６８では、吊り荷重だけでなく第２ブー
ム２８による自重にもよるため、第２ブーム自重と吊り
荷重を全て第２ブーム２８の先端で第２ブーム直角方向
に印加されるように等価換算した力、ＦH ×Ｙ2 ／ＢHL
が加わったものとして処理する（図４（２）参照）。分
子は第２ブーム２８での支持モーメントである。第１ブ
ーム２４の撓みＤXHは、等価換算力に比例近似するもの
とすれば、
【数６】ＤXH＝ＫH×（ＦH×Ｙ2／ＢHL） が成立する。ここで、ＫH は第２ブームの伸びにおける
弾性係数を示している。このようにして算出された撓み
ＤXHを用いて、作業半径方向への撓みをＤRHとすると、
【数７】ＤRH＝ＤXH×SIN(Ｂha) となる。Bha は第２ブーム２８の起伏角度である。した
がって、第２撓み補正処理部６８では、第２シリンダ２
６に加わる軸重ＦH と第２ブーム２８の長さセンサ５０
の信号ＢHLを入力するとともに、ブーム角検出センサ４
８からの角度信号からBha を入力し、Ｙ2 を算出して上
記演算処理を行う。ブーム弾性係数ＫH に関しては前記
第１ブーム２４における場合と同様に求められる（図５
参照）。
【００３４】このようにして第１、第２ブーム２４、２
８の各々についての撓み量が補正処理部６６、６８で算
出されると、これは作業半径演算部７０に出力され、撓
み分がブーム長の値に加算され、次いで、車両旋回台１
６の旋回中心から第１ブームフートピンまでの距離が減
算され、旋回中心からの実作業半径が算出される。この
実作業半径をクレーン転倒モーメントの演算に用い、モ
ーメント演算値から上記実作業半径における限界荷重Ｗ
を算出するようにしている。限界荷重演算部７２では、
したがって上記算出された実作業半径と、記憶されてい
るアウトリガ状態、旋回体方向に対応した定数表から最
適な定数を選択入力され、予め定められている定格総荷
重算出式にて、限界荷重Ｗを演算しこれを出力するよう
にしている。定格総荷重算出式としては周知の方法を採
用すれば良い。そして、演算された限界荷重Ｗは、前述
した判定比較器６２に出力され、これが基準荷重Ｗとし
て第１シリンダ２２と第２シリンダ２６側とで独立して
計算した演算吊り荷重Ｗ1、Ｗ2 との比較判定に用いら
れるのである。
【００３５】この結果、本実施例によれば、吊り荷重は
第２ブーム２８側の起伏シリンダ２６に作用する軸重を
主体として吊り荷重を算出することができ、これによっ
て第１ブーム２４側の起伏シリンダ２２での摩擦や第１
ブーム自重による影響が吊り荷重演算値に混入し、誤差
を生じることを可及的に防止できる。したがって、精度
の高い吊り荷重の検出が実現されるのである。また、同
時に第１起伏シリンダ２２での軸重検出による吊り荷重
の検出を行い、これをバックアップとして用い、演算処
理上は上記第２シリンダ２６側の演算値の比較判定によ
って危険荷重を判断するものとしているため、演算処理
部の故障等での誤判断を防止することができる。いずれ
にしても、吊り荷重演算に際しては、第１、第２シリン
ダ２２、２６内での摩擦力補正を行っているため、従来
に比して充分精度の高い吊り荷重演算装置とすることが
できる。
【００３６】また、転倒モーメントの算出に際して、第
１ブーム２４、第２ブーム２８の角ブーム長と起伏角に
よって基本的作業半径が算出されるが、このとき、各ブ
ーム２４、２８の撓みを無視することができない。本実
施例では、各ブーム毎に撓みを算出し、これがブーム計
測長に加算処理される。これを基礎にして定格総荷重と
の関係で限界荷重が算出できるので、ブーム２４、２８
の撓みによって見掛け上増加して限界荷重を実際より大
きく設定されることが防止され、これによってより検出
精度が高くかつ安全性を向上させることができるものと
なる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
吊り荷重を水平ブームとして機能する第２ブームでの起
伏シリンダに作用する軸重を検出しつつ、これを適宜シ
リンダ摩擦力を考慮して補正するようにしているため、
吊り荷重が精度よく検出されるものとなっている。そし
て、必要に応じて垂直ブームとして機能する第１ブーム
での起伏シリンダに作用する軸重からの吊り荷重検出値
をバックアップとして用いることによりより安全性の高
い吊り荷重検出装置とすることができる。そして、各ブ
ームの張出し長さと起伏角度から作業半径が求められる
が、このとき各ブームの撓み量を加算することにより、
正確な作業半径が求められ、この作業半径と前記の精度
よく、安全性の高い吊り荷重により、実際の転倒モーメ
ントを正確に把握することができ、これによって得られ
た限界荷重も適正な値となるので、検出された吊り荷重
との比較の際の基準荷重として用いても安全な判断が行
われ、もって過負荷防止システムへの有効な適用が可能
となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る吊り荷重、転倒モーメント検出装
置を備えた移動式クレーンの側面図である。
【図２】実施例に係る吊り荷重、転倒モーメント検出装
置のコントローラ構成ブロック図である。
【図３】実施例の吊り荷重、転倒モーメント検出のため
の各作用力の説明図である。
【図４】ブーム撓みの説明図である。
【図５】ブーム撓みを算出するときのブーム弾性係数の
説明図である。
【符号の説明】
１０……移動式クレーン、１２……車体、１４……アウ
トリガ、１６……旋回台、１８……運転室、２０……ブ
ーム基台、２２……第１シリンダ、２４……第１ブー
ム、２６……第２シリンダ、２８……第２ブーム、３０
……主フック、３２……補助フック、３４……ウィンチ
手段、３６……ワイヤ、３８……コントローラ、４０…
…第１軸重センサ、４２……第１ブーム角検出センサ、
４４……第１長さセンサ、４６……第２軸重センサ、４
８……第２ブーム角検出センサ、５０……第２長さセン
サ、５２……軸荷重・姿勢演算部、５４……第２荷重演
算部、５６……第２摩擦力補正部、５８……第１荷重演
算部、６０……第１摩擦力補正部、６２……判定比較
器、６４……自動停止信号発生器、６６……第１撓み補
正処理部、６８……第２撓み補正処理部、７０……作業
半径演算部、７２……限界荷重演算部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車体に起伏シリンダを介して起伏可能に
    取付けられた第１ブームと、この第１ブームの先端部に
    起伏シリンダを介して起伏可能に連結された第２ブーム
    を有する移動式クレーンにおいて、前記第２ブームに吊
    下された荷重を第２ブーム側のブーム長、ブーム角度、
    ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、こ
    れらのセンサからの信号に基づいて吊り荷重を演算する
    コントローラを備えたことを特徴とする移動式クレーン
    の吊り荷重検出装置。
  2. 【請求項２】 車体に起伏シリンダを介して起伏可能に
    取付けられた第１ブームと、この第１ブームの先端部に
    起伏シリンダを介して起伏可能に連結された第２ブーム
    を有する移動式クレーンにおいて、前記第２ブームに吊
    下された荷重を第２ブーム側のブーム長、ブーム角度、
    ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、こ
    れらのセンサからの信号に基づいて吊り荷重を演算する
    とともに、第１ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブー
    ム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、これら
    のセンサからの信号に基づいて吊り荷重を演算し、第２
    ブーム側での検出値と、第１ブーム側での検出値とを大
    小判別して大荷重値を検出吊り荷重として出力するコン
    トローラを備えたことを特徴とする移動式クレーンの吊
    り荷重検出装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の移動式クレー
    ンの吊り荷重検出装置において、前記コントローラは軸
    重を各ブームの摩擦力による補正処理部を設けているこ
    とを特徴とする移動式クレーンの吊り荷重検出装置。
  4. 【請求項４】 車体に起伏シリンダを介して起伏可能に
    取付けられた第１ブームと、この第１ブームの先端部に
    起伏シリンダを介して起伏可能に連結された第２ブーム
    を有する移動式クレーンにおいて、前記第２ブームに吊
    下された荷重を第２ブーム側のブーム長、ブーム角度、
    ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、こ
    れらのセンサからの信号に基づいて吊り荷重を演算し、
    前記第１ブームと第２ブームの作業半径を第１ブーム側
    のブーム長センサおよびブーム角度センサからの信号に
    より算出し、これらの算出値から転倒モーメントを出力
    するコントローラを備えたことを移動式クレーンの転倒
    モーメント検出装置。
  5. 【請求項５】 車体に起伏シリンダを介して起伏可能に
    取付けられた第１ブームと、この第１ブームの先端部に
    起伏シリンダを介して起伏可能に連結された第２ブーム
    を有する移動式クレーンにおいて、前記第２ブームに吊
    下された荷重を第２ブーム側のブーム長、ブーム角度、
    ブーム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、こ
    れらのセンサからの信号に基づいて吊り荷重を演算する
    とともに、第１ブーム側のブーム長、ブーム角度、ブー
    ム起伏シリンダの軸重を検出するセンサを設け、これら
    のセンサからの信号に基づいて吊り荷重を演算し、第２
    ブーム側での検出値と、第１ブーム側での検出値とを大
    小判別して大荷重値を検出吊り荷重として出力するコン
    トローラを備え、このコントローラは前記第１ブームと
    第２ブームの作業半径を各ブーム側のブーム長センサお
    よびブーム角度センサからの信号により算出し、これら
    の算出値から転倒モーメントを出力可能としていること
    を移動式クレーンの転倒モーメント検出装置。
  6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の移動式クレー
    ンの転倒モーメント検出装置において、前記コントロー
    ラによる作業半径の算出に際して各ブームの撓みを各セ
    ンサから検出信号により算出し、この撓み量による補正
    処理部を備えていることを特徴とする移動式クレーンの
    転倒モーメント検出装置。
JP5302268A 1993-11-08 1993-11-08 移動式クレーンの吊り荷重、転倒モーメント検出装置 Pending JPH07125987A (ja)

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