JP7128612B2 - 吊りフックの荷重計量装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレーンのフック荷重の計量装置に関する。

従来のクレーン、特に従来のラチスマストクレーンでは、荷重計量（すなわち、クレーンのフックに取り付けられた吊り荷の重さ、つまりフック荷重の計量）は、対応のクレーンのガイラインにおけるガイライン力の測定を介して行われる。そして、既知のブーム形状またはクレーン形状を考慮して、測定されたガイライン力からフック荷重が計算される。さらに、伸縮クレーンについては、起伏ラムに発生する力を検出し、同様に既知の伸縮クレーンの形状によって、フックの荷重を計算することが知られている。また、例えば、ロードセル等によって、クレーンのケーブルに発生する力を測定するシステムや、クレーンのケーブル配設を考慮して、フックに掛かる荷重を測定するシステムも知られている。

従来技術から公知の装置では、クレーンに付加されている重量若しくは荷重が特に大きいか、又は、特に小さいかに関わらず、同じ装置を使用して荷重測定が行われるという問題がある。この測定プロセスにおいては、装置に設けられたセンサが大きい重量と小さい重量との両方について十分な測定精度を同時に備えていないのに、広範囲の重量の測定に使用されるという事態が起こり得る。このことは、公知の測定センサの測定範囲は典型的には限定されたものに過ぎず、したがって、その範囲外で検出された値の精度が低下し得るという事実と関連している。

これら問題の背景に鑑み、本発明は、広範囲の重量にわたって十分に正確に重量測定を行うことができる、フック荷重の計量装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記目的は、請求項１の構成を備える荷重計量装置によって達成される。この荷重計量装置は、フック荷重の計量のために複数の異なる測定精度を設定可能であり、少なくとも１つの測定器と、少なくとも１つの保持用ピンと、少なくとも１つの連結部とを備える。この荷重計量装置は、クレーンのブームとフックとの間に設けられ、保持用ピン及び／又は測定器を、連結部における少なくとも２つの別々の位置に配置可能であり、これらの位置が特に水平方向に互いに離間されている。その代わりに、あるいはそれに加えて、これらの位置が、垂直方向に互いに離間されていてもよい。したがって、これらの位置を、垂直に又は斜めに配置することも想定される。ここで重要なのは、２つの位置において保持用ピンが伝導する力が、対応のてこ比によって異なって分配されることである。

ここで、保持用ピン及び／又は測定器は、一方の位置にあってもよく、他方の位置にあってもよい。荷重計量装置におけるてこ比は、保持用ピン及び／又は測定器の位置を変更することにより、変更可能である。これにより、測定器の測定範囲（測定範囲自体は固定されている）を、測定する力又は現在付加されている荷重に適合させることができる。このようにして、より正確な荷重計量が可能となる。その結果、クレーンの実際の荷重を正確に判定でき、最大許容取扱い荷重をより好適に利用できる。ここで、測定器は、保持用ピンと別々に設けられていてもよいし、組み合わせて設けられていてもよい。したがって、保持用ピンを測定ピンと呼ぶこともある。ここで、測定器は保持用ピン内に設けられてもよい。

測定器は、保持用ピンの関連の対応接続要素、特に、連結部に一体化的に設けられるか、連結されていてもよい。保持用ピンの対応接続要素は、連結部内の経路として設計される。測定器は、連結部におけるこれら経路の領域に設けられてもよい。連結部が、保持用ピンを受容する金属板として設計される場合は、これに相応して、当該金属板に測定タブが設けられるか配設されてもよい。測定タブ又は測定器は、したがって、フックブロックの力の流れに配置されなければならない。測定器は、張力及び／又は圧縮力を検出又は測定する。

好適な実施形態は、従属請求項の主題である。保持用ピン及び／又は測定器は、少なくとも２つの位置の間で、連続的に調節可能である。これに相応して、測定器の測定精度も、連続的に変更可能であり、フック荷重の様々な重量範囲に柔軟に設定可能である。ここで、例えば、上記の調節は、ネジ、シリンダ等で行うことができる。ここで、２つの位置は、限界点位置であってもよい。限界点位置の間には、保持用ピンを配置するためのさらなる位置が存在し得、これらの位置において、装置の互いに異なるてこ比が存在する。したがって、同じ測定器を使用して、様々な荷重範囲で正確な荷重計量を行うことができる。

別の好ましい実施形態では、少なくとも２つの測定器が、連結部において、非対称的に配置されている。ここでの非対称は、フック荷重がフックに作用する平面に対する、測定器の配置に関し得る。測定器の非対照的な配置についての詳細は、図面の説明で述べられる。クレーンのフックブロックが傾斜姿勢にあることを、２つの測定器における不均等な荷重分配からの角度送信器ではなく、当該フックブロックに連結された連結部に測定器を非対照的に配置したことによって判定可能である。したがって、本発明に係る、フック荷重を移動させる装置は、同時に、フックブロックのアラインメントを監視するためにも使用できるので、好適である。

別の好ましい実施形態においては、測定器及び保持用ピンが、フックの荷重を少なくとも部分的にクレーンに送信してもよい。特に、測定器及び保持用ピンによって、総フック荷重が送信されるようにしてもよい。ここで、測定器及び保持用ピンは、クレーンのフックブロックの力送信要素であってもよい。これにより、追加的要素をまったく必要とせず、又は、２、３の追加的要素を設けるだけで、本発明を実施することができる。別の好ましい実施形態においては、装置はフックブロックに設けられ、及び／又は、クレーンのブーム、特にブームヘッドのローラーセットに連結される。したがって、その代わりに、あるいは同時に、装置はフックブロックの一部、及び／又は、ブームの一部として構成されていてもよい。装置をフックブロックに設けて使用すると、対応の装置をクレーンに後付けすること、及び、起こり得るフックブロックの傾斜姿勢を装置を使用して監視することを特に容易に行うことができる。

別の好ましい実施形態では、前記測定器は、特に少なくとも１つのピンを使用して、過荷重から保護されている。これによれば、過荷重の発生時に、測定器の測定スリーブが測定スリーブに導入された力を吸収でない場合には、追加ピンが測定器を保護し、それに応じて、力のピークを吸収または獲得する。本発明で使用されるすべてのピン又は保持用ピン、及び、測定スリーブ又は測定器は、互いに連結されている。それに加えて、あるいはその代わりに、測定器は、ピン又は保持用ピンの対応接続要素、若しくは、対応接続要素の領域に設けられていてもよく、特に、連結部の領域に設けられていてもよい。

別の好ましい実施形態では、電源が装置に設けられる。これは、クレーンの電源から独立していてもよく、又はこれに依存していてもよく、図示の実施形態においてより詳細に説明する。

別の好ましい実施形態では、測定信号の無線送信のための上記装置が、測定器と制御ユニットとの間に配置されていてもよい。ここで、制御ユニットは、クレーン内部又はクレーンに接するように設けられてもよく、測定結果を表示する表示装置を備えていてもよい。測定信号に応じて決定された一定の制御又は調整アルゴリズムが、制御ユニットによって、クレーンの駆動部に送信されてもよい。

本発明は、また、請求項１～８のいずれか１つに記載のフック荷重計量装置を少なくとも１つ備える、フックブロック、ブームヘッド、又はローラーヘッド、及び、対応の装置を有するクレーンに関する。

本発明によれば、フック荷重の計量装置において、広範囲の重量にわたって十分に正確に重量測定を行うことができる。

図１は、本発明の装置を備えるフックブロックにおいて、保持用ピンが第１の位置にある様子を示す。 図２は、本発明の装置を備えるフックブロックにおいて、保持用ピンが第２の位置にある様子を示す。 図３は、フックブロックの側面図である。 図４は、クレーンのブームに設けられた本発明の装置を示す。 図５ａは、保護領域を備える本発明の装置を示す。 図５ｂは、保護領域を備える本発明の装置を示す。 図５ｃは、保護領域を備える本発明の装置を示す。 図５ｄは、保護領域を備える本発明の装置を示す。 図６は、２つのフックブロックを備える本発明の装置を示す。

以下、本発明のさらなる詳細及び効果を、図面に例示する実施形態を参照して説明する。

図１には、クレーンのフックブロックに設けられた本発明の荷重計量装置を示す。このフックブロックの下方領域には、フック１０が設けられている。ここで、測定器２及び保持用ピン３が、連結部４に設けられている。保持用ピン３は、ここでは、第１の保持位置１に配置されている。図１に示す荷重計量装置は、ここでは、フックブロックにおいて、可能な限り精度良く荷重計量を行うよう構成されている。これは、一方では、測定器２をフックブロックに直接取り付けることにより、例えばブームの動きやガイラインの伸張によって測定結果が歪められないこと、また他方では、本発明では装置の構成要素のてこ比が異なるので、測定器２に発生する力をその最適な測定範囲に設定可能であることにより、達成される。

したがって、保持用ピン３は、大きな荷重を吊り上げるときには、図１に示す第１の保持位置１に配設される。ＦＢ＝Ｆ×Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）で表わされる小さい合力が測定器２に発生し、大きい合力（ＦＡ）が保持用ピン３に掛かる。これにより、測定範囲がより狭く、寸法がより小さく、より低コストな測定器２を選択することができる。図１からわかるように、力ＦＡとＦＢとの比は、フック１０又はこれに吊り下げられた荷重の下向きに作用する重量力Ｆから、保持用ピン３又は測定器２までの水平方向の間隔Ｌ１、Ｌ２により決定される。例えば、ブロックの角度測定を追加的に行うために、２つ以上の測定器２を使用する場合は、これらの測定器２は、間隔Ｌ１、Ｌ２が互いに異なるように、非対称的に配置され得る。ここで、保持用ピン３の代わりに、第２の測定器２を対応の保持位置１、１’に導入してもよい。

小さい荷重のみを吊り上げるときには、保持用ピン３は、図２に示す第２の保持位置１’に配設され得る。てこ比の変化により、又は、間隔Ｌ１、Ｌ２の変化により、測定器２に関してはより大きい力が発生し、その結果、小さい荷重の測定に同じ測定器２を使用する際の測定精度が高くなる。

この装置又は測定器２への電力供給は、例えば、充電式電池により行われる。この充電式電池は、例えば、フックブロックの補助バラスト板に設けることができる。その代わりに、あるいはそれに加えて、例えば、フックブロックの側方に太陽電池を設けてもよい。太陽電池は、例えば、装置のセンサと、必要であれば、その他のユニットとに電力を供給する電力貯蔵部用の充電装置として使用され得る。また、特に、装置が補助装置としてのみ使用される場合には、太陽電池を装置の唯一の電源として使用してもよい。補助装置が故障した場合には、ガイライン力を介しての、公知の荷重計量が利用される。

さらには、電力貯蔵部の充電用の充電装置として、相応の寸法の風車をフックブロック又はクレーンの他の部分に設けることも想定される。上記と同様に、装置が補助装置としてのみ使用される場合には、この風車を唯一の電源として使用してもよい。それに加えて、あるいはその代わりに、フックブロックのローププーリの内部に、装置の電源を設けてもよい。この場合には、吊上げ又は下ろし中に、ローププーリの回転運動を利用してダイナモが駆動される。ここで、装置が補助装置としてのみ使用される場合には、上記の電源だけでなく、このような発電機を、電力貯蔵部用の充電装置として、及び／又は、装置の唯一の電源として使用してもよい。

さらに、装置への電力供給は、対応の電力ケーブルを介して行われてもよい。電力供給は、クレーンのクレーン駆動部又はクレーンの電源により、ブームを介して、フックブロック又はクレーンにおける本発明の装置が取り付けられた領域に対して行われる。ここで、装置がフックブロックの一部として構成されている場合には、クレーンのホイストロープが、電力供給源用の電力ケーブルとして機能し得る。別の実施可能な形態では、それに加えて、あるいはその代わりに、装置に電気エネルギーを供給する電源ユニットが、フックブロックに設けられる。

測定器２と制御ユニットとの間は、これらの間でデータ送信を行うために、無線ＬＡＮ接続されていてもよい。制御ユニットは、測定データを評価し、それに応じてクレーンを制御／調整するために設けられている。その代わりに、あるいはそれに加えて、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）によるリンクや、ホイストロープによるリンクも想定される。ここで、ホイストロープを、制御ユニットと測定器との間の信号導体として使用してもよい。

測定器と制御ユニットとの間で、例えばこれら要素間に存在し得る赤外線接続によって、データを光伝送してもよい。それに加えて、あるいはその代わりに、制御ユニットと本発明の装置との間に、データ送信ケーブルを設けるようにしてもよい。

さらに、保持位置１、１’の領域に、それぞれの保持位置に保持用ピン３が配置されているか否かを判定するよう構成されたセンサを設けてもよい。対応のデータは、データ用リンクを介して、クレーンの制御ユニットに送信されてもよい。したがって、制御ユニットは、保持用ピン３が差し込まれている位置を検出し、装置に存在するてこ比を判定できる。保持位置１に差し込み可能な状態の保持用ピン３によって、より高精度な測定範囲のためのてこ比がアクティブになると、これと同時に、制御ユニットによってクレーンの最大取扱い荷重が制限され得る。保持用ピン３が保持位置１’に差し込まれて、大きい荷重用の測定範囲がアクティブになると、この制限が再び解除される。このように決定されるてこ係数を使用して、測定ピン２の測定値が次式により計算される。
ＦＢ＝Ｆ×Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）
上記式からは、フック１０に付加される荷重Ｆが得られる。このように行われる荷重計量を、存在し得る従来使用されている別の荷重計量方法を改良するために使用することも可能である。ここで、充電式電池の電気がなくなるとすぐに、又は、電力供給が遮断されると、及び／又は、測定値の無線送信が機能しなくなると、あるいは、その他の障害が発生すると、もう一方の荷重計量方法のみによって、荷重計量が行われ得る。例えば２つのフック操作による予備的荷重計量のために、既定の荷重計量を使用してもよい。

図４に示す実施形態では、装置がクレーンのブームに連結されている。ここでは、測定器２と保持用ピン３とが、ブームヘッドのローラーセットに設けられている。

図５ａに示すように、装置には、例えば、フックを下ろす際の装置への損傷を防止する保護領域が設けられている。ここで、受部５を有する長穴６を設けてもよい。受部５は、測定器２の下方に設けることができる。この受部５によって、測定器２の領域に異物が侵入して、測定器２を損傷することが防止される。

長穴６の機能は、図５ａ及び図５ｂに示されている。図５ａに示すように、力がフック１０を引くと、図５ｂに示すように、測定接続２又は測定器２に力の流れが生じる。フック１０は、中央金属板７又は金属板部７に保持されている。荷重がかかった状態のフック１０は、２枚の金属板７を下方に引く。これら金属板７は、１つ又は複数の保持用ピン３及び／又は測定器２を介して、所定位置に保持されている。

フック１０が地面に衝突すると、フック１０には、図５ｃに示す力が働く。ここで、装置内で発生する力を図５ｄに示す。長穴６は大きな空隙を形成しているので、４枚の金属板７の前方表面８によってフック１０のホルダが所定位置に保持され、測定器２が迂回される。

測定器２を測定スリーブとして構成し、過荷重保護を設けるようにしてもよい。測定スリーブとして構成され得る測定器２には、追加ピンが配置されるか、又は、過荷重が発生した際にスリーブに作用する力を吸収する追加ピンが他の方法で連結される。測定器２とボルトとのこのような組み合わせは、保持用ピン３に相当し得る。

フックブロックの重さは、クレーンが吊り上げる荷重の一部であるので、測定器２の測定値に加えて、吊り荷の無い状態でのフックブロックの重さ、つまり、荷重が付加されていないフックブロックの重さを、制御器又は制御ユニットに送信してもよい。場合によっては、この吊り荷の無い状態での重さを、測定システムで測定せずに、測定器２の荷重出力にオフセット値として加えてもよい。

また、例えば、測定器２又は測定ピンによって、フックブロックにおける追加の重量を検出できるように、装置を改変してもよい。この目的のためには、同じ質量又は同じ追加重量がフックブロックの両側に付加されているかどうかを、判定しなければならない。

この改変は、フックブロックのそれぞれの側部で、２つの測定器２又は２本の測定ピンを使用することにより実施できる。これにより、測定器２の故障の可能性も抑制される。これは図３に示されており、同図では、保持位置１、１’がブロックの側方領域に配置されている。

角度送信器を設けて、これを介して、フックブロックの異なる領域における異なる重量に起因して、フックブロックが傾斜して吊り下げられているかどうかを認識されてもよい。傾斜姿勢が判定された場合には、測定器２の測定精度が認められなくなるので、クレーンが停止されるか、あるいは、クレーンの運転又は計量手順が中断される。このような停止の後には、例えば、ホイストウインチの繰り出しだけが可能となり、フックブロックを地面に下ろして、追加重量の平衡が相応に確保される。

フックブロックの追加重量を報告可能な、トランスポンダー装置を使用して、追加重量を測定してもよい。このようにして、フックブロックのオフセット重量を判定または知ることができる。追加重量の測定のために、スイッチ手段も想定される。この場合は、各追加重量がフックブロックにピン止め又は接続されると直ちに、その追加重量が対応のスイッチ接点を作動させる。さらに、クレーンソフトウェアへの追加重量の入力も、同様に想定される。この場合、クレーンのオペレータが、キーボード又は他のインターフェースを使用して、装備されたフックブロックの質量または追加重量の質量を入力する。ただし、この場合、操作者が誤った入力をしたり誤用をしたりするという問題がある。

本発明に係る測定器を有する２つのブロックの使用にあたっては、図５ｂに示すように、２つのブロックを互い連結して、より大型の１つのフックブロックとしてもよい。制御ユニット又は個別のフックブロック要素を相応に連結することにより、フックブロックが現在大型の構成でクレーンに取り付けられている、又は、より小型のフックブロックを含む大型のフックブロックがクレーンに取り付けられていることが、制御ユニットによって確実に認識される。これに従って、測定範囲及び測定精度も変更される。

ここで、１つのフックブロックが２台以上のウインチで操作される場合、フックブロックが望ましくない傾斜姿勢となることがある。これは、角度送信器によって自動的に行われる。そして、制御器が、１台のウインチを直接繰り出し、傾斜姿勢を補償することができる。角度送信器は、例えば、フックブロック制御器か、クレーンの制御ユニットに直接接続されていてもよい。その代わりに、あるいはそれに加えて、上記の測定器を有するフックブロックによって、及び、上記のように非対称に配置された２つの測定装置２又は測定ピンの使用における不均等な荷重の分配を介して、傾斜姿勢を判定してもよい。

本発明は、クレーンのフック荷重を計量する荷重計量装置に関し、有用である。

２ 測定器
３ 保持用ピン
４ 連結部
１０ フック

Claims (9)

1. 複数の異なる測定精度を設定可能な、クレーンのフック荷重を計量する荷重計量装置であって、
   少なくとも１つの測定器（２）と、
   少なくとも１つの保持用ピン（３）と、
   少なくとも１つの連結部（４）とを備え、
   前記荷重計量装置は、クレーンのブームとフック（１０）との間に設けられ、
   前記保持用ピン（３）及び／又は前記測定器（２）を、前記連結部（４）における少なくとも２つの別々の位置に配置可能であり、
   前記位置が水平方向及び／又は垂直方向に互いに離間されており、前記荷重計量装置におけるてこ比は、前記保持用ピン（３）及び／又は前記測定器（２）の位置を変更することにより、変更可能であり、
   前記連結部（４）において、前記測定器（２）の配置に関し、少なくとも２つの測定器（２）が、前記フック荷重が前記フック（１０）に作用する平面に対して、非対称的に配置されていることを特徴とする、荷重計量装置。
2. 前記保持用ピン（３）及び／又は前記測定器（２）は、少なくとも前記２つの位置の間で、連続的に位置調節可能であることを特徴とする、請求項１に記載の荷重計量装置。
3. 前記測定器（２）及び前記保持用ピン（３）は、前記フック（１０）の荷重を少なくとも部分的にクレーンに送信することを特徴とする、請求項１又は２に記載の荷重計量装置。
4. フックブロックに設けられる、
   及び／又は、クレーンのブーム、特にブームヘッドのローラーセットに連結されていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１つに記載の荷重計量装置。
5. 前記測定器（２）は、過荷重から保護されている、
   又は、特に少なくとも１つのピンを使用して、過荷重から保護されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１つに記載の荷重計量装置。
6. 電源が設けられてことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１つに記載の荷重計量装置。
7. 前記測定器（２）と制御ユニットとの間で、測定信号を無線送信するように構成されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１つに記載の荷重計量装置。
8. 請求項１～７のいずれか１つに記載の荷重計量装置を少なくとも１つ備えるフックブロック又はブームヘッド。
9. 請求項１～７のいずれか１つに記載の荷重計量装置を少なくとも１つ備えるクレーン。

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