JP5875624B2 - クレーンの組立カウンタウェイトを確認及び監視するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、クレーンの組立カウンタウェイトを確認及び監視するための装置及び方法に関する。

クレーンをできる限り経済的に運転することを可能にするためには、クレーンのカウンタウェイトを、特定の仕事のためのクレーンの最大の支持容量及び／又はアウトリーチに最適に適合させることが有益である。このことは、カウンタウェイトの必要重量の比較的頻繁な変化、例えばクレーンの仕事に応じて追加カウンタウェイト部品を受容すること又は余分なカウンタウェイト部品を解放することをもたらす。クレーンの回転運動に取り込まれる過剰なカウンタウェイトを回避することは、燃料を節約して有害な排出を低減するのに役立つ。頻繁な変化が与えられると、カウンタウェイトがクレーンに対称的に接続されないことが生じ、閾値の露出状態（exposure）において、特に、ユーザがカウンタウェイトに基づいて計算したよりも早くクレーンが傾くことを引き起こし得る。

従って、異なる組立状態においてクレーンのための許容支持荷重及びアウトリーチが最適な方法で確認される装置及び／又はそれを用いた方法が必要である。

この目的は、請求項１に記載の装置及び請求項１０に記載の方法によって解決される。

本発明の一態様は、クレーンの組立カウンタウェイトを決定及び監視するための装置に関する。

前記装置は、カウンタウェイトを組み立てるための回転テーブル鉄鋼構造物を有し、回転テーブル鉄鋼構造物は、少なくとも１つのカウンタウェイトシリンダを有する。前記装置はまた、回転テーブル鉄鋼構造物の領域に配置されるセンサを有する。前記装置は、計算ユニットによって監視される。

カウンタウェイトは、回転テーブル鉄鋼構造物に接続可能である。カウンタウェイトは、回転テーブル鉄鋼構造物に個別に接続可能である複数の別体のカウンタウェイト部品、例えば複数の別体のプレートから構成することができる。カウンタウェイトは常に、現在の重量露出状態を共に形成する回転テーブル鉄鋼構造物に現在接続されるカウンタウェイト部品、又は回転テーブル鉄鋼構造物上の現在のカウンタウェイトである。

回転テーブル鉄鋼構造物の重量露出状態は、例えば現在のカウンタウェイトのために、センサを使用して検出し、計算ユニットに伝えることができ、センサは、組立カウンタウェイトに起因する、例えば回転テーブル鉄鋼構造物の弾性変形を検出することができる。

計算ユニットは、別体の計算ユニット、又は好ましくは電子クレーン安全装置（ＲＣＬ）とすることができ、論理又はアルゴリズムを有し、それを使用して、計算ユニットは、センサのデータから回転テーブル鉄鋼構造物の現在の重量露出状態を確認することができる。計算ユニットは、電子クレーン安全装置に記憶される、特に異なるカウンタウェイトを用いて組み立てられたクレーンの露出状態のための閾値を含むクレーンの支持荷重（bearing load）テーブルを参照することができる。前記テーブルは、組み立てられるカウンタウェイトに応じた、荷重への露出状態、ジブの最大長さ、外側に嵌め込まれるマストの最大長さなどのための閾値を有する。

選択されたテーブルに基づいて、例えば、電子クレーン安全装置は、回転テーブル鉄鋼構造物上の現在のカウンタウェイトが、クレーンの現在の適用において十分であること、あるいは大きすぎる又は小さすぎることを決定することができる。

カウンタウェイトが十分であると確認される場合には、クレーンは、危険なしに操作することができる。カウンタウェイトが小さすぎると確認される場合、クレーンは、例えば、ジブの方向に、すなわち前方に傾くことがあり、カウンタウェイトが増加される又はクレーンが安全動作範囲に戻される場合に危険なしに操作し続けることができるのみである。カウンタウェイトが大きすぎると確認される場合には、クレーンは、カウンタウェイトが少なくされない場合、後方に傾くことがある。カウンタウェイトが永久的に現在のクレーン操作において過剰であるが、まだ危険でない場合、エネルギーを節約した方法でクレーンを操作可能とするために、カウンタウェイトは少なくすることができる。

回転テーブル鉄鋼構造物上の現在のカウンタウェイトを確認するために、少なくとも１つのセンサは、回転テーブル鉄鋼構造物の変形を検出することができ、計算ユニットは、前記変形のとらえられた値から回転テーブル鉄鋼構造物上のカウンタウェイトの全体重量を決定することができる。

前記センサは、例えば回転テーブル鉄鋼構造物の縁部を監視して所定基準線に対して前記縁部の位置の変化を検出する、例えば光学センサとすることができる。

前記センサは、回転テーブル鉄鋼構造物の好適な領域において回転テーブル鉄鋼構造物に固定されて少なくとも１つの方向における回転テーブル鉄鋼構造物の変形を検出する弾性的に変形可能なセンサ、例えば歪みゲージとすることができる。２つ又は３つのこのような歪みゲージは、異なる方向における回転テーブル鉄鋼構造物の変形を検出することができ、その変形を計算ユニットに伝えることができる。

前記センサは次に、例えばクレーンが水平にない場合に、又はカウンタウェイトが回転テーブル鉄鋼構造物に対称に取り付けられていない場合に、回転テーブル鉄鋼構造物の非対称の露出状態を検出することができる。

前記センサは、好ましくは圧入センサ（press-in sensor）である。圧入センサは、張力（tension）状態、従って要素の露出状態を検出するために既存の機械要素に組み込まれ得る。

圧入センサは、外力に起因する現存の構成要素の変形が測定される用途のために開発された。圧入センサは、現存の構成要素に組み込むことが簡単である。圧入センサに代えて、ねじ込みセンサ（screw-in sensor）もまた使用することができる。

前記センサは、弾性センサ（elastic sensor）、すなわち外部からの力が、センサが取り付けられる部分に作用する場合に取付位置において弾性的に変形され得るセンサとすることができる。これは、構成要素の弾性変形がセンサの弾性変形を直接的に引き起こすので、構成要素の変形が特に確実に検出されることを意味する。

前記センサは、増幅器、例えば集積増幅器を有するセンサ、すなわち前記センサによって測定された信号が計算ユニットに送られる前に増幅器で増幅され、前記センサによって検出される回転テーブル鉄鋼構造物の最小の変形でさえも計算ユニットに明らかに認識できる信号として送ることができるセンサとすることができる。

「カウンタウェイトシリンダ」は、クレーン又はトラック積載クレーンなどの移動式クレーンにおいてカウンタウェイトを受容するために使用されるシリンダに言及する。カウンタウェイトシリンダは、回転テーブル鉄鋼構造物に接続され、例えばカウンタウェイトを把持して持ち上げるために伸ばすことができるピストンを有している。「把持」はまた、カウンタウェイトシリンダのピストンの一端がシリンダハウジングの外側に延び、把持位置へカウンタウェイトの開口部の中へ又は前記開口部を通じて移動し、例えば９０度だけ回転される、あるいは把持位置において固定されることを意味することが理解される。前記カウンタウェイトシリンダの前記端部は次に、また引っ込めることができ、前記カウンタウェイトは、回転テーブル鉄鋼構造物と共に旋回され得る位置に移動される。

代替的に、カウンタウェイトシリンダは、別のカウンタウェイトプレートに接続可能である１つのカウンタウェイトベースプレートの固定構成要素であり得る。このカウンタウェイトシリンダを有するカウンタウェイトベースプレートは、例えば、クレーンの下部構造上に配置して回転テーブル鉄鋼構造物にロックすることができる。カウンタウェイトベースプレートを回転テーブル鉄鋼構造物にロックするために、カウンタウェイトシリンダは、カウンタウェイトシリンダベースプレート、カウンタウェイトシリンダ及び随意的に他のカウンタウェイトプレートから構成されるカウンタウェイトブロック全体をロック位置に回転テーブル鉄鋼構造物の方向に上方へ押圧することができる。ロックが完了すると、カウンタウェイトシリンダは再び引っ込められ、それによってカウンタウェイトブロック全体を上方へ引っ張ることができ、カウンタウェイトベースプレート及び随意的に他のカウンタウェイトプレートは次に、回転テーブル鉄鋼構造物の上に又は下に自由につるされ、回転テーブル鉄鋼構造物と共にそれぞれ旋回及び／又は回転することができる。

クレーン及び／又は回転テーブル鉄鋼構造物又はカウンタウェイトベースプレートはそれぞれ、２つのカウンタウェイトシリンダを有し得る。この場合、カウンタウェイトシリンダはそれぞれ、１つのセンサを割り当てることができ、回転テーブル鉄鋼構造物及び／又はセンサの弾性変形はそれぞれ、２つのカウンタウェイトシリンダの領域において互いに独立して検出して計算ユニットに伝えることができる。

前記センサによって検出される変形及び／又は前記２つのセンサの変形はそれぞれ、計算ユニットにおいて互いに比較することができ、２つの検出された変形の間の偏差（deviation）のための閾値が計算ユニットにおいて予め規定することができ、計算ユニットは、前記閾値を超えた場合に、カウンタウェイトに問題があることをクレーン運転者に指示するために光学又は音声警報信号を出力する。

問題は、カウンタウェイトが非対称に受容されること、又はカウンタウェイトシリンダの少なくとも１つが誤動作し、例えばカウンタウェイトが２つのカウンタウェイトシリンダによって非同期的に受容されることを引き起こし得ることである。

「非対称に受容される」とはまた、各カウンタウェイトシリンダがそれ自体のカウンタウェイト又はカウンタウェイト部分を受容し、カウンタウェイトシリンダ当たりの受容されたカウンタウェイト又はカウンタウェイト部分の数は同じではない、又は前記シリンダの受容速度が異なることを意味するように理解される。

前記センサによってとらえられるカウンタウェイトの値は、計算ユニットにおいて、計算ユニット又は電子クレーン安全装置の記憶装置に記憶されるクレーンのための支持荷重テーブルと比較することができる。クレーンのための最大支持荷重の値は、クレーンに接続される各カウンタウェイト及び／又はカウンタウェイト全体についてそれぞれテーブルに記憶される。カウンタウェイトが大きくなればなるほど、通常の場合はクレーンの許容支持荷重が大きくなる、すなわち支持荷重テーブルは、所定のカウンタウェイトが付与されるクレーンの許容又は最大露出状態、例えばクレーンの許容支持荷重及び／又は許容アウトリーチを付与する。中間値又は周辺値を内挿及び／又は外挿することができる。クレーンの現在の組立状態のためのこれらの確認された値は、クレーン運転者にそれに応じて知らせるために、出力装置、例えばスクリーン又はディスプレイなどの光学出力装置に、あるいはプリンタを介して出力することができる。

電子クレーン安全装置は次に、例えば、この既知の許容露出状態が観察される又は超えられるかどうかを検査して記録することができる。

本発明の別の態様は、下部構造、上部構造、前記上部構造に接続される回転テーブル鉄鋼構造物、及び前記回転テーブル鉄鋼構造物に接続されるカウンタウェイトを自動的に検出するための装置を有する移動式クレーンに関する。

回転テーブル鉄鋼構造物又は回転テーブル鉄鋼構造物にロックされるカウンタウェイトベースプレートは、少なくとも１つのカウンタウェイトシリンダを有し、それを使用して、カウンタウェイト及び／又はカウンタウェイトプレートはそれぞれ、把持され、保持され、及び／又は持ち上げられる。

センサは、カウンタウェイトが受容されるとき又はその後に回転テーブル鉄鋼構造物の弾性変形を検出することができ、弾性変形を表す信号を計算ユニットに伝えることができる。

前記装置は、前述した装置とすることができ、それを使用して、カウンタウェイトがクレーンに接続されることを決定するができ、カウンタウェイトの重量、並びに回転テーブル鉄鋼構造物上のカウンタウェイトの配置及び／又はカウンタウェイトの分配をそれぞれ検出することができる。

本発明の別の態様は、クレーンが荷重の方向に及び／又はカウンタウェイトの方向に傾くことを防止するために、及び／又はクレーンが非対称に組み立てられることを防止するために、クレーンの組立重量を自動的に検出して検査するための方法に関する。

前記方法の第１ステップでは、カウンタウェイトは、クレーンの回転テーブル鉄鋼構造物に接続される。第２ステップでは、カウンタウェイトが接続された後に回転テーブル鉄鋼構造物の弾性変形が、センサによって検出され、第３ステップにおいて計算ユニットに伝えられる。

第４ステップでは、前記センサによってとらえられた値は、計算ユニットにおいて又は電子クレーン安全装置において記憶されるクレーンのための支持荷重テーブルと計算ユニットにおいて比較される。これは、計算ユニットが、前記センサによって検出されたカウンタウェイトの値のために支持荷重テーブルを検索し、前記支持荷重テーブルからクレーンのための対応する閾値露出状態の値を読み出すことを意味する。前記閾値露出状態の値は、検出される現在のカウンタウェイトを有する形態について前記クレーンのための最大支持荷重、クレーンのための最大アウトリーチ又は他の閾値露出状態の値であり得る。

このようにして確認された閾値荷重の値は、印刷テーブル又は閾値曲線として、計算ユニットによって出力装置に、例えばスクリーン、ディスプレイ又はプリンタに出力することができる。

閾値が知られている場合、クレーン運転者は、クレーンを作動させることができる。計算ユニットは、作動中にクレーンを監視することができ、特に確認された閾値が観察されるか監視することができ、閾値が超えられる場合に音響、視覚又は触覚信号を用いてクレーン運転者に警告することができる。

前記鉄鋼構造物又は前記カウンタウェイトベースプレートが２つのカウンタウェイトシリンダと２つのセンサとを有する場合、２つのセンサによってとらえられた値は、計算ユニットにおいて互いに比較され得る。前記センサは好ましくは、回転テーブル鉄鋼構造物上において互いからある距離を置いて配置され、回転テーブル鉄鋼構造物に面するカウンタウェイトの上部縁部から同一垂直及び水平距離を示す。

前記比較により、とらえられた値の間に偏差が明らかになる場合、これは、クレーンが水平ではないこと、又はカウンタウェイトが非対称に組み立てられたことを意味し得る。クレーンのこの非対称な露出状態が所定の閾値を超える場合、計算ユニットは、前述したように警報信号を発生させて出力することができる。

前記方法を行うための装置は、クレーンに組み込むことができ、前記装置は、特に、クレーン上に組み立てられたカウンタウェイトを決定して監視するための前述した装置である。

「１つの（ａ又はａｎ）」という表現は、不定冠詞として使用され、部品の数を１つに限定するものではないことは、明細書全体及び特許請求の範囲において保持される。「１つの（ａ又はａｎ）」が「ただ１つの（ｏｎｌｙ ｏｎｅ）」という意味を有する場合、これは、文脈から当業者に理解できる、又は例えば「１つの（ｏｎｅ）」などの好適な表現を使用して一義的に開示される。

以下、図面に基づいて例示的実施形態をより詳細に説明する。

２つのカウンタウェイトシリンダを特徴とする回転テーブル鉄鋼構造物を有するクレーンの上部構造を示す図である。 カウンタウェイトシリンダ及びセンサを特徴とする回転テーブル鉄鋼構造物の側面図である。

図１は、２つのカウンタウェイトシリンダ２を特徴とする回転テーブル鉄鋼構造物１を有する移動式クレーンの上部構造Ｂを上方からの斜視図において示す。回転テーブル鉄鋼構造物１の後端部は、２つの接続プレート３、４を有し、２つの接続プレート３、４は、回転テーブル鉄鋼構造物１の長手方向に対して横断して突出し、カウンタウェイトシリンダ２のフォーク状の延長部５によって取り囲まれ、ボルト６を用いてカウンタウェイトシリンダ２に前記延長部５によって接続されている。

図２は、図１の回転テーブル鉄鋼構造物１の拡大詳細図を示す。図２は、回転テーブル鉄鋼構造物１に接続されたカウンタウェイトシリンダ２を示す。

回転テーブル鉄鋼構造物１とカウンタウェイト２との間の接続は、フォーク状の延長部５、接続プレート３及びボルト６で構成され、ボルト６の中央部を通る断面で示されている。

フォーク状の延長部５の側面の１つは、通過穴を有し、接続プレート３は、穴を有する。圧入センサ７は、前記通過穴を通じて前記穴に圧入されている。

１ 回転テーブル鉄鋼構造物
２ カウンタウェイトシリンダ
３ 接続プレート
４ 接続プレート
５ 延長部
６ ボルト
７ センサ
８ 計算ユニット
Ｂ 上部構造
Ｌ 長手方向

Claims (11)

1. クレーンの組立カウンタウェイトを検出して監視するための装置であって、
   カウンタウェイトシリンダ（２）を有する回転テーブル鉄鋼構造物（１）と、
   前記カウンタウェイトシリンダ（２）と前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）との間の接続領域に配置されるセンサ（７）と、
   計算ユニット（８）と、
   を備え、
   前記センサ（７）は、前記計算ユニット（８）に接続され、前記計算ユニット（８）は、前記センサ（７）によってとらえられて前記計算ユニット（８）に伝送されるデータから前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）に接続されるカウンタウェイトの重量を決定する論理を有し、
   前記装置は、２つのカウンタウェイトシリンダ（２）と２つのセンサ（７）とを有し、各カウンタウェイトシリンダ（２）は、１つのセンサ（７）が割り当てられ、
   前記計算ユニット（８）は、１つのセンサ（７）の変形の信号をもう１つのセンサ（７）の変形の信号と比較し、２つの値の偏差が所定の閾値に達する又は超える場合に警報信号を発生させる、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記センサ（７）は、前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）に接続される前記カウンタウェイトの重量に起因する前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）の弾性変形を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記センサ（７）は、弾性センサ（７）である、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 前記センサ（７）は、変形を検出するために前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）の構成要素に圧入される圧入センサ、又はねじ込まれるねじ込みセンサである、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の装置。
5. 前記センサ（７）は、増幅器を有する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の装置。
6. 前記少なくとも１つのセンサ（７）は、前記カウンタウェイトシリンダ（２）が前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）に接続される領域において前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）に圧入される又はねじ込まれる、
   ことを特徴とする請求項４及び請求項５の何れか１項に記載の装置。
7. 前記クレーンのための支持荷重テーブルが前記計算ユニット（８）に記憶され、所定のカウンタウェイトについての前記クレーンの許容アウトリーチ及び／又は許容支持荷重の値が前記支持荷重テーブルから引き出され、前記計算ユニット（８）は引き出された値を出力装置に出力する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の装置。
8. カウンタウェイトを受容するための２つのカウンタウェイトシリンダ（２）を有する回転テーブル鉄鋼構造物（１）と、
   計算ユニット（８）と、
   前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）の領域にある前記２つのカウンタウェイトシリンダのそれぞれに割り当てられた少なくとも１つのセンサ（７）と、
   を有し、
   各センサ（７）は、前記カウンタウェイトを受容することによって引き起こされる前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）の弾性変形を検出し、前記計算ユニット（８）に信号を伝送し、
   前記計算ユニット（８）は、１つのカウンタウェイトシリンダに割り当てられた前記センサ（７）の変形の信号をもう１つのカウンタウェイトシリンダに割り当てられた前記センサ（７）の変形の信号と比較し、２つの値の偏差が所定の閾値に達する又は超える場合に警報信号を発生させる、
   ことを特徴とするクレーン。
9. 前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）は、移動式クレーンの回転可能な上部構造（Ｂ）の一部である、
   ことを特徴とする請求項８に記載のクレーン。
10. クレーンが傾くことを防止するために及び／又はクレーンが非対称に組み立てられることを防止するために、組立体重量を決定して監視するための装置を用いて組立体重量を自動的に検査するための方法であって、
    第１ステップにおいて、カウンタウェイト要素が回転テーブル鉄鋼構造物（１）に接続され、
    第２ステップにおいて、前記回転テーブル鉄鋼構造物（１）の弾性変形が２つの別体のカウンタウェイトシリンダに割り当てられた複数のセンサ（７）によって検出され、
    第３ステップにおいて、前記センサ（７）によってとらえられた値が、計算ユニット（８）に伝えられ、
    第４ステップにおいて、前記とらえられた値が、前記計算ユニット（８）において比較され、
    第５ステップにおいて、前記計算ユニット（８）が、２つの値の偏差が所定の閾値に達する又は超える場合に警報信号を発生させる、
    ことを特徴とする方法。
11. 前記装置は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の装置である、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

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