特許 7336906 ジブクレーンの起伏巻上制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-24

(45)【発行日】2023-09-01

(54)【発明の名称】ジブクレーンの起伏巻上制御システム

(51)【国際特許分類】

   B66C 23/82 20060101AFI20230825BHJP

   B66C 13/08 20060101ALI20230825BHJP

【ＦＩ】

B66C23/82 F

B66C13/08 P

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019138101

(22)【出願日】2019-07-26

(65)【公開番号】P2021020771

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2022-05-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000198363

【氏名又は名称】ＩＨＩ運搬機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000512

【氏名又は名称】弁理士法人山田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 正吉

(72)【発明者】

【氏名】宮地 啓介

(72)【発明者】

【氏名】ザリフ キスティナ

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 拓弥

【審査官】須山 直紀

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－０５１４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０８０１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－１０６９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１９１９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０００７５５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０７３３８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ ２３／８２

Ｂ６６Ｃ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

起伏自在に配設されるジブと、
該ジブを起伏させる起伏ワイヤロープを巻上げ下げする起伏ドラムと、
該起伏ドラムを駆動する起伏モータと、
該起伏モータの回転速度を制御する起伏インバータと、
前記ジブの先端から吊荷用の吊具を吊り下げる巻上ワイヤロープを巻上げ下げする巻上ドラムと、
該巻上ドラムを駆動する巻上モータと、
該巻上モータの回転速度を制御する巻上インバータと、
前記ジブの起立動作による吊荷の引込時に、吊荷に作用する鉛直方向上向きの加速度を打ち消すように巻上モータを駆動することにより、水平方向の加速度のみを起伏モータに負担させる制御装置と
を備えたジブクレーンの起伏巻上制御システムであって、
前記制御装置は、前記起伏インバータの出力電流に基づき起伏モータのトルクを演算して定格出力線図から起伏モータの回転速度を選定するジブクレーンの起伏巻上制御システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記巻上インバータの出力電流に基づき巻上モータのトルクを演算して定格出力線図から巻上モータの回転速度を選定する請求項１記載のジブクレーンの起伏巻上制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ジブクレーンの起伏巻上制御システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、高層ビル等の構造物の建造、或いは造船ドックにおける船舶の建造等には、各種のジブクレーンが用いられている。

【0003】

図６には、ジブクレーン１としてのクライミングクレーン１Ａの一例が示されており、該クライミングクレーン１Ａは、構造物内部の床板に設置され且つ上方へマストブロック２ａを順次継ぎ足し可能な支持部としてのマスト２を備えている。前記マスト２の頂部には、該マスト２に沿って昇降可能な昇降ユニット３を介し旋回体４が旋回自在に配置されている。前記旋回体４には、ジブ５が起伏自在に取り付けられると共に、後方へ延びるカウンタフレーム６が一体に設けられている。前記カウンタフレーム６上には、前記ジブ５先端から吊荷７Ａ用の吊具７を吊り下げる巻上ワイヤロープ８を巻上げ下げするための巻上ドラム９と、ジブ５の起伏ワイヤロープ１０を巻上げ下げするための起伏ドラム１１とが設置されている。又、前記旋回体４には、ガイサポート１２が設けられ、該ガイサポート１２の頂部には、前記巻上ドラム９から繰り出される巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブ１３と、前記起伏ドラム１１から繰り出される起伏ワイヤロープ１０が掛け回されるシーブ１４とが配設されている。更に、前記ジブ５の先端には、前記巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブ１５が配設されている。

【0004】

尚、前述の如きクライミングクレーン１Ａと関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。

【0005】

前記ジブクレーン１の場合、ジブ５を単純に起伏させると、吊荷７Ａの高さが変動し、作業性に影響を及ぼすことがある。

【0006】

このため、従来のジブクレーン１には、前記ジブ５の起伏時における吊荷７Ａの高さの変動を抑える方式として、ロープバランス式と称される水平引込機構を備えたものが存在する（例えば、特許文献２参照）。

【0007】

しかし、ロープバランス式のジブクレーン１では、前記巻上ワイヤロープ８が掛け回されるシーブ１３，１５の数が非常に多くなると共に、前記巻上ワイヤロープ８の長さが極端に長くなる。

【0008】

こうした不具合を解消するために、ドラムバランス式と称される水平引込機構を備えたジブクレーン１が開発されている。

【0009】

従来のドラムバランス式のジブクレーン１の場合、図７に示される如く、巻上ドラム９から繰り出される巻上ワイヤロープ８は、ガイサポート１２（図６参照）の頂部のシーブ１３ａに掛け回された後、前記巻上ワイヤロープ８に作用する張力を検出するための荷重検出器２０が取り付けられたシーブ１３ｂに掛け回され、更に、ガイサポート１２の頂部のシーブ１３ｃ、ジブ５先端のシーブ１５ａ、吊具７のシーブ７ａを吊り下げるシーブ７ｂ、ジブ５先端のシーブ１５ｂ、ガイサポート１２の頂部のシーブ１３ｄに順次掛け回され、起伏ドラム１１に巻き取られている。

【0010】

尚、前記巻上ドラム９から繰り出される巻上ワイヤロープ８は、左右二系統あり、図７に示される右系統のシーブ１３ｂに荷重検出器２０は設けられていない。

【0011】

又、左右二系統の起伏ドラム１１から繰り出される起伏ワイヤロープ１０はそれぞれ、ガイサポート１２の頂部のシーブ１４ａ、ジブ５先端に起伏ペンダントロープ１０ａを介して接続される起伏ペンダントシーブブロック１６に取り付けられたシーブ１４ｂ、ガイサポート１２の頂部のシーブ１４ｃ、前記起伏ペンダントシーブブロック１６に取り付けられたシーブ１４ｄ、ガイサポート１２の頂部から張り出す起伏スイングシーブブロック１７に取り付けられたシーブ１４ｅに順次掛け回され、つなげられる形となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】特開２０１７－１７８５０２号公報

【文献】特開昭５２－４７２５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

ところで、ドラムバランス式或いはロープバランス式のジブクレーン１であっても、図２に示される如く、ジブ５を倒伏させた状態から起立させることにより、吊荷７Ａを引き込む場合、吊具７が高さ変動することは、水平引込機構のないジブクレーン１に比べて小さくなるものの、避けられない。

【0014】

そして、起伏ドラム１１を駆動する起伏モータは、ジブ５の起立動作による吊荷７Ａの引込時に、吊荷７Ａが上方へ引き上げられる動力も負担する形となっており、トルクを無駄に消費している。

【0015】

このため、従来のジブクレーン１の場合、本来無駄となるトルクも含む大型の起伏モータを選定せざるを得なかった。

【0016】

一方、前記ジブ５の起伏角度が小さい（水平に近い）ほど、起伏ワイヤロープ１０に作用する起伏張力は大きくなって起伏モータのトルクも大きくなり、又、ジブ５の起伏角度が大きい（鉛直に近い）ほど、起伏ワイヤロープ１０に作用する起伏張力は小さくなって起伏モータのトルクも小さくなる。尚、巻上ワイヤロープ８に作用する巻上張力は、同じ吊荷７Ａであれば、ジブ５の起伏角度によらず一定となる。

【0017】

しかしながら、前記ジブ５の起伏角度によらず、起伏ドラム１１を駆動する起伏モータの回転速度は一定となっている。

【0018】

ここで、起伏モータのトルクが小さければ、起伏モータの回転速度を増加させて起伏時間を短縮することは可能であるが、従来のジブクレーン１の場合、前記ジブ５の起伏角度に応じて起伏モータの回転速度を増加させることは行われておらず、荷役効率改善の余地が残されていた。

【0019】

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、必要最低限となる出力の起伏モータを選定でき、又、荷役効率向上を図り得るジブクレーンの起伏巻上制御システムを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本発明は、起伏自在に配設されるジブと、
該ジブを起伏させる起伏ワイヤロープを巻上げ下げする起伏ドラムと、
該起伏ドラムを駆動する起伏モータと、
該起伏モータの回転速度を制御する起伏インバータと、
前記ジブの先端から吊荷用の吊具を吊り下げる巻上ワイヤロープを巻上げ下げする巻上ドラムと、
該巻上ドラムを駆動する巻上モータと、
該巻上モータの回転速度を制御する巻上インバータと、
前記ジブの起立動作による吊荷の引込時に、吊荷に作用する鉛直方向上向きの加速度を打ち消すように巻上モータを駆動することにより、水平方向の加速度のみを起伏モータに負担させる制御装置と
を備えたジブクレーンの起伏巻上制御システムであって、
前記制御装置は、前記起伏インバータの出力電流に基づき起伏モータのトルクを演算して定格出力線図から起伏モータの回転速度を選定するジブクレーンの起伏巻上制御システムに係るものである。

【0022】

又、前記制御装置は、前記巻上インバータの出力電流に基づき巻上モータのトルクを演算して定格出力線図から巻上モータの回転速度を選定することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明のジブクレーンの起伏巻上制御システムによれば、必要最低限となる出力の起伏モータを選定でき、又、荷役効率向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明のジブクレーンの起伏巻上制御システムの実施例を示す制御ブロック図である。

【図2】本発明のジブクレーンの起伏巻上制御システムの実施例におけるジブ起立時の吊具（吊荷）の軌跡を示す線図である。

【図3】本発明のジブクレーンの起伏巻上制御システムの実施例における起伏モータの回転速度とトルクとの関係を示す定格出力線図である。

【図4】本発明のジブクレーンの起伏巻上制御システムの実施例における巻上モータの回転速度とトルクとの関係を示す定格出力線図である。

【図5】本発明のジブクレーンの起伏巻上制御システムの実施例を示すフローチャートである。

【図6】一般的なジブクレーン（クライミングクレーン）の一例を示す概要構成図である。

【図7】従来のドラムバランス式のジブクレーンにおける巻上ワイヤロープの掛け回し方の一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

【0026】

図１～図５は本発明のジブクレーンの起伏巻上制御システムの実施例であって、図中、図６及び図７と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

【0027】

図１に示す如く、巻上ドラム９は、巻上モータ９Ａにより巻上減速機９Ｂを介して駆動され、前記巻上モータ９Ａの回転速度Ｎ_ＨＭは、制御装置３０（PLC：Programmable Logic Controller）に接続された巻上インバータ９Ｃにより制御されるようになっている。尚、前記巻上モータ９Ａには、その回転速度Ｎ_ＨＭを計測するエンコーダ等の回転速度センサ９Ｄが取り付けられ、該回転速度センサ９Ｄで計測された回転速度Ｎ_ＨＭが前記制御装置３０へ入力されるようになっている。

【0028】

又、起伏ドラム１１は、起伏モータ１１Ａにより起伏減速機１１Ｂを介して駆動され、前記起伏モータ１１Ａの回転速度Ｎ_ＬＭは、前記制御装置３０に接続された起伏インバータ１１Ｃにより制御されるようになっている。

【0029】

尚、前記制御装置３０には、ジブ５の起伏角度を計測するジブ角度センサ４０が接続されている。又、運転室の操作器５０及び表示器６０も前記制御装置３０に接続されている。

【0030】

そして、本実施例の場合、前記制御装置３０が、ジブ５の起立動作による吊荷７Ａの引込時に、吊荷７Ａに作用する鉛直方向上向きの加速度α（図２参照）を打ち消すように巻上モータ９Ａを駆動することにより、水平方向の加速度β（図２参照）のみを起伏モータ１１Ａに負担させる点を特徴としている。

【0031】

又、前記制御装置３０は、前記起伏インバータ１１Ｃの出力電流に基づき起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭを演算して定格出力線図（図３参照）から起伏モータ１１Ａの回転速度Ｎ_ＬＭを選定するようになっている。

【0032】

更に又、前記制御装置３０は、前記巻上インバータ９Ｃの出力電流に基づき巻上モータ９ＡのトルクＴ_ＨＭを演算して定格出力線図（図４参照）から巻上モータ９Ａの回転速度Ｎ_ＨＭを選定するようになっている。

【0033】

次に、上記実施例の作用を説明する。

【0034】

先ず、ジブ５の起伏が開始されて吊荷７Ａの引き込みが行われると（図５のステップＳ１００参照）、起伏インバータ１１Ｃの出力電流が制御装置３０によって計測され（図５のステップＳ１１０参照）、起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭが演算され（図５のステップＳ１２０参照）、起伏モータ１１Ａの回転速度Ｎ_ＬＭが選定される（図５のステップＳ１３０参照）。

【0035】

ここで、前記起伏モータ１１Ａの回転速度Ｎ_ＬＭは、前記起伏インバータ１１Ｃの出力電流に基づいて制御装置３０で演算された起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭに見合う最速値が、図４に示す定格出力線図から求められる。尚、ドラムバランス式のジブクレーン１の場合、起伏ドラム１１には、図７に示す如く、起伏ワイヤロープ１０と巻上ワイヤロープ８とが巻き取られている。このため、起伏ワイヤロープ１０の張力をＷ_Ｌ、巻上ワイヤロープ８の張力をＷ_Ｈ、起伏ドラム１１（多層巻ドラム）のピッチ円直径をＰＣＤとすると、起伏ドラム１１のトルクＴ_ＬＤはＴ_ＬＤ＝（Ｗ_Ｌ－Ｗ_Ｈ）×ＰＣＤ／２から求められ、この値から起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭを換算することができる。更に、起伏モータ１１Ａの出力をＰ_ＬＭとした場合、起伏モータ１１Ａの回転速度Ｎ_ＬＭの理論上の最速値は、Ｎ_ＬＭ＝Ｐ_ＬＭ／Ｔ_ＬＭから求めることもできる。

【0036】

前記吊荷７Ａの引き込み時には、巻上インバータ９Ｃの出力電流も制御装置３０によって計測され（図５のステップＳ１４０参照）、巻上モータ９ＡのトルクＴ_ＨＭが演算され（図５のステップＳ１５０参照）、巻上モータ９Ａの回転速度Ｎ_ＨＭが選定される（図５のステップＳ１６０参照）。

【0037】

ここで、前記巻上モータ９Ａの回転速度Ｎ_ＨＭは、前記巻上インバータ９Ｃの出力電流に基づいて制御装置３０で演算された巻上モータ９ＡのトルクＴ_ＨＭに見合う最速値が、図５に示す定格出力線図から求められる。

【0038】

続いて、ジブ５の起伏角度が変化すると（図５のステップＳ１７０参照）、起伏ワイヤロープ１０の張力Ｗ_Ｌが変化する（図５のステップＳ１８０参照）。

【0039】

前記起伏ワイヤロープ１０の張力Ｗ_Ｌが変化すると、起伏ドラム１１のトルクＴ_ＬＤが変化し（図５のステップＳ１９０参照）、起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭも変化する（図５のステップＳ２００参照）。

【0040】

この後、前記ジブ５の起伏が停止されたか否かが判別され（図５のステップＳ２１０参照）、停止されていなければ、ステップＳ１１０に戻り、前述と同様の作動が繰り返される。

【0041】

本実施例の場合、前記起伏インバータ１１Ｃの出力電流に基づいて制御装置３０で演算された起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭに見合う最速値となる回転速度Ｎ_ＬＭで起伏モータ１１Ａが駆動されると共に、前記巻上インバータ９Ｃの出力電流に基づいて制御装置３０で演算された巻上モータ９ＡのトルクＴ_ＨＭに見合う最速値となる回転速度Ｎ_ＨＭで巻上モータ９Ａが駆動されるジブ５の起立動作による吊荷７Ａの引込時、吊荷７Ａに作用する鉛直方向上向きの加速度α（図２参照）は、巻上モータ９Ａの駆動により打ち消され、水平方向の加速度β（図２参照）のみが起伏モータ１１Ａによって負担される形となる。

【0042】

即ち、起伏ドラム１１を駆動する起伏モータ１１Ａは、ジブ５の起立動作による吊荷７Ａの引込時に、吊荷７Ａが上方へ引き上げられる動力を負担しなくて済み、トルクＴ_ＬＭを無駄に消費しなくなる。

【0043】

このため、本実施例のジブクレーン１の場合、無駄となるトルクＴ_ＬＭは含まない小型の起伏モータ１１Ａを選定することが可能となる。

【0044】

一方、前記ジブ５の起伏角度が小さい（水平に近い）ほど、起伏ワイヤロープ１０に作用する起伏張力は大きくなって起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭも大きくなり、又、ジブ５の起伏角度が大きい（鉛直に近い）ほど、起伏ワイヤロープ１０に作用する起伏張力は小さくなって起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭも小さくなるが、本実施例の場合、前記起伏インバータ１１Ｃの出力電流に基づいて制御装置３０で演算された起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭに見合う最速値となる回転速度Ｎ_ＬＭで起伏モータ１１Ａが駆動される。このため、起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭが小さい時には、起伏モータ１１Ａの回転速度Ｎ_ＬＭが増加されて起伏時間が短縮され、従来のジブクレーン１に比べ、荷役効率を高めることが可能となる。

【0045】

こうして、必要最低限となる出力の起伏モータ１１Ａを選定でき、又、荷役効率向上を図り得る。

【0046】

そして、本実施例の場合、前記制御装置３０は、前記起伏インバータ１１Ｃの出力電流に基づき起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭを演算して定格出力線図から起伏モータ１１Ａの回転速度Ｎ_ＬＭを選定するようになっている。このように構成すると、前記起伏インバータ１１Ｃの出力電流に基づいて制御装置３０で演算された起伏モータ１１ＡのトルクＴ_ＬＭに見合う最速値となる回転速度Ｎ_ＬＭで起伏モータ１１Ａを駆動でき、荷役効率を高める上で有効となる。

【0047】

又、本実施例の場合、前記制御装置３０は、前記巻上インバータ９Ｃの出力電流に基づき巻上モータ９ＡのトルクＴ_ＨＭを演算して定格出力線図から巻上モータ９Ａの回転速度Ｎ_ＨＭを選定するようになっている。このように構成すると、前記巻上インバータ９Ｃの出力電流に基づいて制御装置３０で演算された巻上モータ９ＡのトルクＴ_ＨＭに見合う最速値となる回転速度Ｎ_ＨＭで巻上モータ９Ａを駆動でき、荷役効率を高める上で有効となる。

【0048】

尚、本発明のジブクレーンの起伏巻上制御システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、水平引込機構のないジブクレーンやロープバランス式のジブクレーンにも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0049】

１ ジブクレーン
１Ａ クライミングクレーン
２ マスト
２ａ マストブロック
３ 昇降ユニット
４ 旋回体
５ ジブ
６ カウンタフレーム
７ 吊具
７Ａ 吊荷
７ａ シーブ
７ｂ シーブ
８ 巻上ワイヤロープ
９ 巻上ドラム
９Ａ 巻上モータ
９Ｂ 巻上減速機
９Ｃ 巻上インバータ
９Ｄ 回転速度センサ
１０ 起伏ワイヤロープ
１０ａ 起伏ペンダントロープ
１１ 起伏ドラム
１１Ａ 起伏モータ
１１Ｂ 起伏減速機
１１Ｃ 起伏インバータ
１２ ガイサポート
１３ シーブ
１３ａ シーブ
１３ｂ シーブ
１３ｃ シーブ
１３ｄ シーブ
１４ シーブ
１４ａ シーブ
１４ｂ シーブ
１４ｃ シーブ
１４ｄ シーブ
１４ｅ シーブ
１５ シーブ
１５ａ シーブ
１５ｂ シーブ
１６ 起伏ペンダントシーブブロック
１７ 起伏スイングシーブブロック
２０ 荷重検出器
３０ 制御装置
４０ ジブ角度センサ
５０ 操作器
６０ 表示器
α 加速度
β 加速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】