(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊上機、特にクレーンに使用するケーブル（１）の交換時期に影響を及ぼす、周囲環境、天候データ、気候データ、機械的ケーブルパラメータ、ケーブル伸長、磁気的ケーブル特性、光学的ケーブルパラメータ、電子的ケーブルパラメータ、化学的パラメータ及び汚染物粒子のパラメータのうち少なくとも１つのケーブル利用パラメータを検知するための検知装置（２）と、前記ケーブル利用パラメータを評価し、前記ケーブル利用パラメータの評価に応じて交換信号を提供する評価装置（３）とを備えた、前記ケーブル（１）の交換時期を決定するための装置であって、
前記検知装置（２）は、紫外線センサー、塩含有量決定手段、降雪センサー及び氷霜センサーの少なくとも１つの検知手段（２ｆ）を有し、
前記評価装置（３）は、前記検知手段（２ｆ）により検知された前記ケーブル利用パラメータである前記吊上機が晒される天候データ及び又は気候データのうち、紫外線、塩含有量、降雪量、氷霜量、降雪期間及び氷霜期間の少なくとも１つを評価し、前記ケーブル（１）の前記交換時期を決定することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記紫外線センサーは、前記ケーブル（１）に作用する紫外線を決定する線量計を形成することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記検知手段（２ｆ）は、降水量プロファイル及び／又は湿度を決定するための降水量センサー及び／又は湿度センサーを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記湿度センサーは、決定された前記湿度内の塩含有量を決定するための前記塩含有量決定手段を有することを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記降雪センサー及び氷霜センサーは、降雪及び／又は氷霜を検知し、検知された降雪及び／又は氷霜、特に、降雪量及び／又は氷霜量及び／又は降雪期間及び／又は氷霜期間を前記評価装置（３）により評価することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の装置。
【請求項６】
吊上機、特にクレーンに使用するケーブル（１）の交換時期に影響を及ぼす、周囲環境、天候データ、気候データ、機械的ケーブルパラメータ、ケーブル伸長、磁気的ケーブル特性、光学的ケーブルパラメータ、電子的ケーブルパラメータ、化学的パラメータ及び汚染物粒子のパラメータのうち少なくとも１つのケーブル利用パラメータを検知するための検知装置（２）と、前記ケーブル利用パラメータを評価し、前記ケーブル利用パラメータの評価に応じて交換信号を提供する評価装置（３）とを備えた、前記ケーブル（１）の交換時期を決定するための装置であって、
前記検知装置（２）は、粒子検知器、潤滑剤検知器、ベントナイトセンサー、化学物質センサーの少なくとも１つの検知手段（２ｅ）を有し、
前記評価装置（３）は、前記検知手段（２ｅ）により検知された前記ケーブル利用パラメータである前記ケーブル（１）への周囲環境の影響のうち、大気中に存在する汚染物粒子、前記ケーブル（１）に作用する潤滑剤、ベントナイト量、化学物質量及び化学物質性状の少なくとも１つを評価し、前記ケーブル（１）の前記交換時期を決定することを特徴とする装置。
【請求項７】
前記検知装置（２）は、粒子検知器、潤滑剤検知器、ベントナイトセンサー
化学物質センサーの少なくとも１つの検知手段（２ｅ）を有し、
前記評価装置（３）は、前記検知手段（２ｅ）により検知された前記ケーブル利用パラメータである前記ケーブル（１）への周囲環境の影響のうち、大気中に存在する汚染物粒子、前記ケーブル（１）に作用する潤滑剤、ベントナイト量、化学物質量及び化学物質性状の少なくとも１つを評価し、前記ケーブル（１）の前記交換時期を決定することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の装置。
【請求項８】
前記粒子検知器は、大気中に存在する汚染物粒子を検知し、
前記評価装置（３）は、前記粒子検知器において一定時間に亘り検知された汚染物粒子量及び／又は汚染物粒子性状に応じて、前記ケーブル（１）の前記交換時期を決定可能であることを特徴とする請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記粒子検知器は、ごみ及び又は砂及び／又は煤を検知及び／又は識別するように構成されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記潤滑剤検知器は、前記ケーブル（１）に作用する潤滑剤、特に油類及びグリース類を検知することを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載の装置。
【請求項１１】
前記ベントナイトセンサーは、ベントナイトを検知し、
前記評価装置（３）は、前記ベントナイトセンサーにおいて一定時間に亘り検知されたベントナイト量に応じて、前記ケーブル（１）の前記交換時期を決定可能であることを特徴とする請求項６〜１０の何れかに記載の装置。
【請求項１２】
前記化学物質センサーは、前記ケーブル（１）を損傷する化学物質を検知するための少なくとも１つの化学物質センサーであり、
前記評価装置（３）は、前記少なくとも１つの化学物質センサーにおいて一定時間に亘り検知された化学物質量及び／又は化学物質性状に応じて、前記ケーブル（１）の前記交換時期を決定可能であることを特徴とする請求項６〜１１の何れかに記載の装置。
【請求項１３】
前記検知装置（２）は、前記評価装置（３）により評価可能な互いに異なる複数の前記ケーブル利用パラメータを検知するための互いに異なる複数の検知手段を含み、その相互の組み合わせにより前記交換時期を検知することを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の装置。
【請求項１４】
前記交換時期を検知するために、少なくとも１つの前記周囲環境の影響量との組み合わせで、少なくとも１つの前記天候パラメータが、前記評価装置（３）により評価可能であることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記評価装置（３）は、検知された少なくとも１つの前記ケーブル利用パラメータあるいはその変化が関連する閾値を上回る又は下回る場合、また、全ての検知された前記ケーブル利用パラメータあるいは幾つかの検知された前記ケーブル利用パラメータに由来する間接累積パラメータあるいはその変化が関連する閾値を上回る又は下回る場合、交換信号を出力することを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、高強度繊維ケーブルを利用するクレーン等の吊上装置、特に、交換に影響を及ぼす少なくとも１つのケーブル使用パラメータを検知する検知装置と、ケーブル使用パラメータを評価しかつケーブル使用パラメータ評価に応じて交換信号を提供する評価装置とを備える吊上機に使用するケーブルの交換時期を決定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、クレーンには、長年投入されてきた実証済みのスチールケーブルに代わり、例えば、アラミド繊維（ＨＭＰＡ）、アラミド繊維・炭素繊維混合物、超高分子量ポリエチレン繊維（ＨＭＰＥ）あるいはポリ（パラフェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）繊維（ＰＢＯ）等の樹脂繊維から成る高強度繊維ケーブルを利用する試みがなされている。このような高強度繊維ケーブルの利点はその軽量性にある。同じケーブル径と同等又は高めの引張強度の場合、当該高強度繊維ケーブルは対応するスチールケーブルに比べてかなり軽量である。特に、長めのケーブル長さを備える高さのあるクレーンの場合、高強度繊維ケーブルの利用により、大幅な重量の削減となり、削減分はクレーンの自重に付け加えられ、クレーンの設計構造を変えないままで有効荷重を高めることができる。
【０００３】
しかしながら、このような高強度繊維ケーブルの不都合な点は、予兆を見せることなく破壊挙動や機能不全に陥ることにある。スチールケーブルの場合、摩耗は顕著に表れ、例えば、個々のスチールワイヤの切断、及びこれに伴う目につきやすい綻びにより、機能不全がかなり前から表れるのに対し、高強度繊維ケーブルは、視認により容易に感知可能で、実際の機能不全の前に長期に亘り顕著に示されるはずの過度の摩耗についても何ら予兆を示さない。このことから、高強度繊維ケーブルの交換時期を、時宜を得て検知するため、よりスマートな監視対策が必要となる。
【０００４】
ドイツ特許公開第１９９５６２６５Ｂ４号公報（特許文献１）には、クレーンの吊上ウインチの駆動を監視する装置が開示されており、当該装置は、吊上ケーブル力とケーブルウインチ上の吊上ケーブルのレバーアームを監視し、これにより、荷重スペクトルカウンターに記憶されるケーブルウインチに作用する荷重サイクルを決定する。この荷重スペクトルカウンターは、吊上ウインチの分解と再組立の際に、その履歴を辿れるように保存するため、吊上ウインチ内に一体化されている。また、欧州特許公開第０７４９９３４Ａ２号公報（特許文献２）には、荷重スペクトルカウンターの開示があり、この荷重スペクトルカウンターは、発生する荷重変化を決定し、各荷重変化に対し、吊上ウインチにかかるケーブル力を決定し、これから、荷重スペクトルを計算し、所謂ヴェーラー線図を考慮に入れて吊上ウインチの残りの使用可能期間を計算しかつ表示する。
【０００５】
しかしながら、高強度繊維ケーブルは、ウインチに作用する荷重とは無関係な摩耗に影響を及ぼす様々な荷重及び損傷、例えば、プリーの方向転換応力及び曲げ荷重、ケーブルへの外的衝撃及び外的打撃、ケーブルに接触する構造部材の表面汚染物等に晒されるため、このような吊上ウインチの監視手段は、高強度繊維ケーブルの残りの使用可能期間や交換時期を信頼のおける状態で表示することはできない。他方、高強度繊維ケーブルの使用可能期間及び摩耗は、当該繊維ケーブルの使用条件と外的作用に応じて、大きく左右されるため、高強度繊維ケーブルに対する厳しい使用可能期間指針は、実際の使用可能期間の効率的利用と必要とされる安全性の遵守に関し、互いに相容れない。
【０００６】
更に、国際特許出願公開第２０１２／１００９３８Ａ１号公報（特許文献３）には、交換時期が近付くとこれに特徴的な変化を示す高強度繊維ケーブルの複数のケーブルパラメータを監視する技術が開示されている。あるケーブルパラメータが変化を示さず、あるいは、重大な変化又は十分に大きな変化を示さない場合でも、その他のパラメータを監視することで、特に、複数のパラメータが変化を示す場合、交換時期が検知される。この場合、交換時期を検知するための装置の検知ユニットは、評価ユニットにより交換時期を検知するため個々に及び又は組合せにより評価可能な複数の異なるケーブルパラメータを磁気的、機械的、光学的及び電子的に検知するための複数の様々に構成された検知手段を含む。しかしながら、複数のケーブルパラメータの評価にも関わらず、実際には、交換時期が、同じケーブルパラメータ変化の場合に、必ずしも常時提示されない、又は、個々のケーブルパラメータ変化と交換時期との間の厳格な関係が存在しない問題が課題として残る。個々のケースによっては、例えば、横方向圧力剛性変化あるいは曲げサイクル数が交換時期に対して異なる意味合いを有することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ特許公開第１９９５６２６５Ｂ４号公報
【特許文献２】欧州特許公開第０７４９９３４Ａ２号公報
【特許文献３】国際特許出願公開第２０１２／１００９３８Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に鑑み、本発明は、従来技術の不都合な点を解消し、かつ、従来技術を好ましい態様において発展せしめる高強度繊維ケーブルの交換時期を決定するための改良型装置を提供することを目的とする。安全性を損なうことなく高強度繊維ケーブルの残りの使用可能期間を効率よく利用し、かつ、建設機械にとり厳しい使用条件下でも、構成簡素ながら作業信頼性の高い検知装置で行うことのできる交換時期の信頼のおける正確な決定が達成されることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、上記の課題は、請求項１に記載の装置を介し解決される。本発明の最良の実施態様は従属項の発明主題に示される。
【００１０】
本発明の好ましい態様においてはまた、交換時期（Ablegereife）の決定に際し、ケーブルがクレーンに掛けられている場合、ケーブルが晒される周囲環境の影響及び／又は気候データを検知することが提案され、この場合、クレーン稼働時間及び／又は休止時間が斟酌される。現在まで、ケーブルの変化する捩じれ剛性又は曲げ剛性などの測定可能なケーブルパラメータあるいは綻んだケーブルストランドなどの視認可能な損傷に基づき交換時期を決定可能と思われてきたので、老化に影響を及ぼす周囲環境の影響及び気候データは無視されていた。しかしながら、周囲環境の影響及び気候データの検知及び斟酌は、特に、高強度繊維ケーブルに関する場合、ケーブルの交換時期をより正確に決定することを可能にする。本発明に基づく検知装置は、交換時期を検知するための評価装置により評価可能な周囲環境の影響を検知するための少なくとも１つの検知手段を有する。
【００１１】
この場合、様々な周囲環境の影響が関連し、関連する範囲において検知される。例えば、ケーブル及び／又はケーブルドラムに堆積したごみ、砂あるいは煤等の粒子はケーブル表面の摩耗応力を高進し、交換時期を早期化する。本発明の展開において、上述した検知装置は、周囲大気に存在するごみ粒子を検知するための粒子検知器を備えることができる。一定時間に亘り検知されたごみ粒子量及び／又はごみ粒子性状に応じて、評価装置はケーブルの交換時期を決定できる。
【００１２】
一方、例えば、僅かな及び／又は短期間に発生する粒子量の場合に比べ高めの粒子量及び／又は長期間に亘り発生した粒子量の場合、交換時期が早めに到来するというように、純然たるごみ粒子量から交換時期の早期化を推測することができる。粒子量に加えて又はこれに代えて、交換時期を推測するため、粒子性状又は粒子タイプを利用することもできる。例えば、硬質で及び／又は鋭角の及び／又は先鋭化した粒子は、軟質で及び／又は丸みを帯びた粒子よりも交換時期を引き起こす。一例として、砂粒は、煤粒子に比べてケーブルに対しより激しい機械的損傷をもたらす。また、大気中に検知された粒子のサイズを、評価の際斟酌することもできる。例えば、非常に小さな粒子は、ケーブルの細孔あるいは隙間スペースに入り込み、ケーブルを内側から摩耗させることから、その粒径が所定の閾値未満の非常に小さな粒子は、大きめの粒子に比べ交換時期に対する影響の度合いが大きい。他方、更には、例えば砂粒形状が大きい、非常に大きな粒子は、中程度の大きさの砂粒に比べケーブル表面側に大きな影響を及ぼす。
【００１３】
このような粒子検知器に代えて又はこれに加えて、検知手段は、更に化学物質検知器を備えることできる。この検知器は、ガス状で空中に存在し、あるいは、流動体の形でケーブルに作用する所定の化学物質、例えば、ＰＨ値を検知可能な強酸性湿分又はケミカルプラントの区域で発生する硫黄化合物や、その他のケーブル材料と反応しあるいはこれに作用する化学物質を検知する。上述の化学物質検知器は、この場合、各化学物質の量及び／又は濃度を検知し及び／又は各化学物質タイプを決定可能である。評価装置は、検知された濃度及び／又は量及び／又は性状に応じて交換時期の影響を評価でき、これは、化学物質の影響なく利用されるケーブルに比べ交換時期が所定の割合で低下するという結果になる場合がある。
【００１４】
本発明の展開において、検知装置は更に、ケーブルに作用する油類、グリース類等の潤滑剤を検知するための潤滑剤検知器を含むことができる。スチールケーブルの利用に際しては、交換時期を早期に決定するために、ケーブルの十分なグリース状態やそのグリース状態の欠如を斟酌できる。これに対し、高強度繊維ケーブルの場合、繊維ケーブルと化学反応する所定の油類等の潤滑剤がケーブルに接触するかケーブル上に検知される場合、交換時期が早期化する、即ち早期に検知される。
【００１５】
検知装置は更に、検知された量及び／又は性状に応じて交換時期を評価するために、ベントナイト又は建設現場に存在する石灰ダスト又は類似のダスト等の他の物質を検知できる。
【００１６】
上述の周囲環境の影響に代えて又はこれに加えて、本発明の他の側面によれば、前述の検知装置は更に、クレーンやこれに配設されたケーブルが晒される天候のデータを検知するための測候ステーションも備えることができる。このデータに応じて評価装置は交換時期を決定する。前述の測候ステーションは、この場合、ケーブルの使用可能期間に影響を及ぼす様々な気候状態、例えば、温度及び／又は紫外線及び／又は降水量及び／又は降水量プロファイル及び／又は湿度及び／又は淡水及び／又は塩水及び／又は降雪及び／又は氷霜を検知（測定）可能である。
【００１７】
評価装置は、１つあるいは複数の前述したケーブル利用パラメータを処理し、交換時期の決定に際し、これを斟酌する構成とすることができる。例えば、ケーブルが極低温及び／又は極高温に頻繁に晒され及び／又は極低温及び／又は極高温下で使用され、即ち、負荷や曲げサイクルの作用を受ける場合に、交換時期が早期に検知される。これに代えてあるいはこれに加えて、例えば、交換時期は、クレーンが太陽光線の強力な環境において使用され、即ち、高強度繊維ケーブルを早期に脆弱化させる高紫外線レベルにケーブルが晒される場合、交換時期は早期に検知される。これに代えてあるいはこれに加えて、高い降水率及び／又は高湿度及び／又は高降雪量及び高氷霜量により、使用可能期間が短縮され、又は交換時期信号が早期に出力される。これに代えてあるいはこれに加えて、海洋上での利用におけるケーブルの塩水との接触あるいは淡水との接触、例えば、沖合プラットフォームへの投入や河川での使用は、使用可能期間を短縮する点を考慮に入れることもできる。
【００１８】
この場合、評価装置は、前述した周囲環境及び／又は天候影響を別々に斟酌する構成とできる。これに代えてあるいはこれに加えて、前述の周囲環境及び／又は天候影響はまた、その他の影響パラメータと関連付けられ、例えば、クレーン休止時間中の極低温は評価されないかあるいは僅かに評価される一方、極低温下でのその稼働時間は高めに加重評価されるように、影響度合いを大きめ又は小さめに斟酌することができる。これは、極低温下でケーブルに曲げサイクルを行うと、休止中のみに低温であるケーブルの場合に比べてより激しく損傷するためである。
【００１９】
交換時期の決定に際しては、単一の基準に依拠することなく、検知の容易ではない事前通知サインの問題を回避する構成とすることができる。これには、繊維ケーブルの様々な関連するパラメータや繊維ケーブルの利用が監視され、また、変化がチェックされ、かつ、個々のパラメータが大きく変化した場合、あるいはいくつかのパラメータが複数回小さく変化した場合に交換時期が決定されるようにする。検知装置は、前述の天候又は周囲環境影響決定手段に加えてあるいはこれに代えて、評価ユニットにより個々に及び／又はその組合せにおいて交換時期検知のために評価可能な複数の様々なケーブルパラメータを磁気的、機械的、光学的及び／又は電子的に検知する構成の複数の様々な検知手段を含むことが好ましい。交換時期決定のための、例えば、前述した周囲環境及び天候データ等の様々なケーブルパラメータや、横方向圧力剛性及び断面変化等の機械的ケーブルパラメータ、あるいはこれに代えて又はこれに加えて、ケーブル伸長及び磁気的ケーブル特性あるいはその他の機械的、光学的及び／又は電子的ケーブルパラメータの利用は、次の考察に基づく。即ち、繊維ケーブルへの負荷及び作用に応じて、場合によっては、ケーブル摩耗を示す又は交換時期を告げる別のパラメータがある、あるいは、交換時期は、単一のパラメータの実際の大きな変化ではなく、いくつかのパラメータの小さな変化によって示される。
【００２０】
本発明の展開において、前述の評価装置は、検知された少なくとも１つのケーブルパラメータ又はその変化が、関連する閾値を上回る又は下回る場合、また、全ての検知されたケーブルパラメータ又は検知されたケーブルパラメータの下位グループから由来した間接的ケーブルパラメータ又はその変化が、関連する閾値を上回る又は下回る場合、交換信号が提供される構成としている。
【００２１】
ケーブルが晒される周囲環境の影響に関する前述したケーブル利用パラメータ及び／又は当該利用の際に存在する天候データに加えて、本発明に基づくシステムは、特に、ケーブルに作用する荷重スペクトル及び／又はこれに伴い発生する曲げサイクルもまた斟酌できる。繊維ケーブルの交換時期決定のため、この場合、ケーブルに作用する荷重スペクトルとして、ケーブルに作用する引張荷重及び／又はケーブルに作用する曲げサイクルを利用できる。このため、繊維ケーブルに作用する荷重スペクトルとして、少なくとも引張荷重と曲げサイクル数を検知する荷重スペクトルカウンターが設けられている。前述した測定データの決定及び評価は、対応する決定手段又は検知手段あるいはセンサーを介して可能であり、この測定データは、評価装置において処理され、また、評価される。特に、荷重センサーは、ケーブルの稼働時間に亘る継続的な荷重を検知可能である。曲げサイクル決定のため、ケーブルウインチドラム上の回転トラベルセンサーが、要求されるケーブル長さを決定できる。評価装置では、所定の許容可能な最大荷重スペクトルと比較可能な荷重スペクトルを決定するために、荷重データ及びケーブルパス乃至曲げサイクルデータが互いに関連付けられる。許容可能な最大荷重スペクトルの数に達すると、評価ユニットは、対応する交換信号を出力する。
【００２２】
ケーブルに作用する荷重スペクトルの算定による決定の場合、基本的には、様々な分析的アプローチに依拠できる。ここでは、様々な荷重スペクトルの場合の損傷の算定累積に基づき、様々な損傷グレードを推測し、この損傷グレードを制御システムに記憶するとの考察に基づき行う。これにより、荷重変化の任意の指定によって、その結果としてのケーブル損傷が算定的に推測され、交換時期の評価を可能とする閾値が決定される。
【００２３】
例えば、発生する荷重スペクトルの評価の際、計数手法を利用でき、例えば、発生する荷重の振幅をその累積度数を介し表示できる。通常の場合、繊維ケーブルは、一定の振幅を有する繰り返し発生する等しい荷重だけでなく、振幅レベルが変化する荷重にも晒されるため、実際に発生する荷重スペクトルは、例えば、各々一定の荷重を有する個々の矩形スペクトルと部分荷重サイクル数に分割又は段階付けされる。例えば、線状損傷累積の既知の手法に従い、ここでは、各部分スペクトルについて部分損傷が算定され、部分荷重サイクル数は最大許容荷重サイクル数で除算される。その結果としての全ての部分スペクトルの部分損傷は加算されて、繊維ケーブルの全体損傷の表示として利用される。同様に既知の手法において、この線状損傷累積アプローチはまた、例えば、疲労強度限界値未満の荷重振幅を有する部分スペクトルは斟酌されないか限定して斟酌されるように様々な態様で変更することができる。
【００２４】
本発明の展開において、複数のパラメータを斟酌するための前述した評価装置は、複数のケーブルパラメータ自体を検知し、各変化を調査し閾値と比較するだけでなく、複数のケーブルパラメータ間の従属関係を斟酌するような構成とできる。例えば、他のケーブルパラメータに所定の変化があった場合、ケーブルパラメータのための許容可能な変化及び／又は許容可能な閾値をシフト又は変更できる。これにより、特に複雑な疲労度や損傷度合いが検知され、交換時期が検知される。例えば、横方向圧力剛性の上昇がケーブル径の縮小を伴うと仮定した場合、上昇した横向圧力剛性の検知に際し、評価装置により、ケーブル径のための閾値を低くする及び／又は許容可能なケーブル径のための基準範囲を狭めることができる。ケーブル径が、低く設定されたケーブル径閾値を下回ることが測定結果により判明した場合、交換信号を出力することができる。これに代えて又はこれに加えて、類似の態様において、様々なケーブルパラメータ間のその他の従属関係が斟酌される。例えば、ケーブル剛性とケーブル伸長間の前述した従属関係が、例えば、曲げ剛性が大きい場合には、ケーブル長さの増加が見込まれ、対応する閾値により斟酌される。
【００２５】
これに代えてあるいはこれに加えて、様々なケーブル利用パラメータの経時的な従属関係を互いに関連付け、評価の際に斟酌できる。例えば、不利な条件下、例えば、極低温又は極高温下及び／又は砂粒の影響のような粒子による高負荷下で得られた荷重スペクトルの部分を、ケーブルに対し好ましい条件下で発生する荷重スペクトルよりも強めに斟酌するようこのような従属関係を考慮に入れることもできる。このため、評価装置は、ケーブル利用パラメータが不利な条件下で発生する場合には、これを強めに加重評価し、好ましい条件下、例えば、好ましい他のケーブルパラメータで発生する場合には、これを弱めに加重評価する加重評価装置を備えることができる。この強めの加重評価は、当該交換時期が早期に決定されるよう評価装置により斟酌される。
【００２６】
本発明の展開において、周囲環境及び天候パラメータに加えて、様々な他のケーブルパラメータを利用することができる。本発明の更に別の側面によれば、横方向圧力剛性又はケーブル断面の変化を監視し、交換時期のインジケータとして利用することが提案される。特に、ケーブル変化を検知するための検知装置は、横方向圧力剛性又はケーブル断面を決定するための横方向圧力剛性及び／又はケーブル断面決定手段を有し、評価ユニットは、横方向圧力剛性又は決定されたケーブル断面の変化を監視し、必要に応じて交換信号を出力する。
【００２７】
高強度繊維ケーブルの耐性テストでは、荷重及び曲げサイクル数の上昇と共に、横方向圧力剛性が特徴的な態様において変化し、特に、上昇を示すことが明らかとなる。これにより、変化した横方向圧力剛性の度合いが、好ましい態様において、交換時期の時点決定のため利用可能となる。この場合、横方向圧力剛性の上昇は、ケーブル径の縮小を伴う。ケーブルは大きな曲げ剛性を得て、及び／又は永久的な測定可能なケーブル伸長が発生する。特に、横方向圧力剛性変化がケーブル径変化に依存することが検知され、特に、ケーブル径の縮小に応じた横方向圧力剛性の上昇が検知される。これに代えてあるいはこれに加えて、ケーブル剛性変化がケーブル長さ変化に依存することが特定され、特に、ケーブル長さの増長に応じたケーブル剛性の上昇が特定される。この場合、交換信号の出力は、基本的には、監視された横方向圧力剛性乃至ケーブル断面に応じてのみ実行される。様々なケーブルパラメータの従属関係を互いに斟酌することで、交換時期のより正確な決定が実行されるため好ましいといえる。
【００２８】
上述した横方向圧力剛性又は断面領域や断面形状に代えてあるいはこれに加え、本発明の展開においては、様々な他のケーブルパラメータを利用できる。本発明の更に別の側面によれば、ここで、好ましい態様において、ケーブル繊維とは異なる材料から成る繊維ケーブル内に埋め込まれたインジケータプロファイルの変化が監視される。ストランドの芯に埋め込まれた、又は繊維ケーブルの繊維ストランド間に配設可能なこのようなインジケータプロファイルにより、特に、繊維ケーブルの繊維ストランドよりも早く変化を示し及び／又はこのような変化が容易に検知可能な構成及び／又は材料のインジケータプロファイルが選択される場合に、繊維ケーブル自体の繊維又は繊維ストランドにおける変化の、困難な検知を回避できる。繊維ケーブル内のこのようなインジケータプロファイルの監視は、その他のパラメータの監視を伴わないため、特に有利である。
【００２９】
本発明の展開において、検知装置は、摩耗又は損傷したケーブル部分を特定するため、交換時期の決定のために利用されるケーブル部分におけるケーブル変化を監視し、また、必要に応じて、例えば、損傷した部分を切り離すことで残りのケーブルを更に利用可能かを監視する。本発明の展開において、前述した検知手段には、カバーされたケーブル経路又は変化を監視されたケーブル部分のポジションを決定する、ケーブル経路及び／又はポジション検知手段を割り当てることができる。特に、前述したケーブル経路又はポジション検知手段は、変化を検査すべきケーブル部分が対応する検知装置領域にあり、かつ、変化が実際に監視される場合に付与されるケーブルウインチ位置乃至ポジションを検知する。前述したケーブルウインチ位置から、どのケーブル部分が損傷乃至摩耗しているかを、評価装置において逆算できる。
【００３０】
本発明の更に別の好ましい側面によれば、埋め込まれたインジケータプロファイルの前述した監視に代えてあるいはこれに加えて、繊維ケーブルの伸長も監視されて、交換時期決定のために利用される。繊維ケーブルの伸長監視は、繊維ケーブルの摩耗又は損傷が増加するか、又は交換時期に近づくと、繊維ケーブルが元の状態に比べて伸長しているとの見地に基づくため、繊維ケーブルの伸長監視を、交換時期のためのインジケータとして利用できる。このため、検知装置は、繊維ケーブルの伸長を決定するための決定手段を有しており、検知ユニットは、決定された伸長度合いと許容可能な最大伸長とを比較する。伸長の度合いが所定の程度を上回ると、直ちに交換時期が表示される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の好ましい態様に基づく旋回タワークレーン形状の本発明の吊上装置を示す概略図であり、その揺動ブームのための吊上ケーブル及び／又はそのガイケーブルが繊維ケーブルとして構成されている。
【図２】吊上ケーブルが交換時期について監視される車両型伸縮クレーンを示す概略図
【図３】ケーブルが交換時期について監視される港湾クレーンを示す概略図
【図４】前図に示す吊上装置ケーブルの１つの交換時期を検知するための装置を示す概略図であり、評価ユニットとこれにより斟酌されたケーブル利用パラメータを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、好ましい実施の形態と添付の図面に基づき、本発明を詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施形態に基づく吊上装置のための上方旋回式タワークレーン２０形状のクレーンを例示しており、そのタワー２１は、搬送体あるいは固定ベースに担持されている。タワー２１には、既知の方法により、ブーム２３が水平軸周りに揺動可能に連結され、また、ガイストランド２４を介して支持固定されている。前述のガイストランド２４は、ガイケーブルウインチ２５を介し、その長さ方向に可変であり、ブーム２３はその作用角が可変となる。このため、ガイケーブル２６は、前述のガイケーブルウインチ２５に巻回している。例えば、図示のガイストラット５０あるいはタワー先端の方向転換プリー２７を介し、ガイケーブル２６即ちガイストランド２４は、ブーム２３先端近傍のブーム２３上連結ポイントに導かれる。
【００３４】
これに代えて、上方旋回式タワークレーン２０には、トロリーブームを設けることもできる。この場合、ブーム２３にはトロリーを移動可能に担持でき、このトロリーは、例えば、ブーム先端の方向点転換プリーを介して導かれるトロリーケーブルにより移動可能である。
【００３５】
更に、上方旋回式タワークレーンは、図１に図示の実施形態において、ブーム先端の方向転換プリーを介し、ブーム先端から降下され、降下されたところでクレーンフック２９と連結され、あるいは前述の移動可能なトロリー及びこれに配設された方向転換プリーを介して巻き出されクレーンフック２９と連結可能な吊上ケーブル２８を含む。何れの場合においても、前述の吊上ケーブル２８は、図１に基づく実施形態のガイケーブルウインチ２５と同様に、バラストフレームの領域あるいはカウンターブーム５３の他の搬送体部分に配設される吊上ウインチ３０に巻回する。
【００３６】
この場合、前述の吊上ケーブル２８及び／又はガイケーブル２６は、例えば、アラミド粗繊維あるいはアラミド繊維・炭素繊維混合物等の樹脂繊維から成る繊維ケーブルとして、あるいは、スチールストランドの一部として若しくは混合体としても形成できる。
【００３７】
図２に示すように、吊上装置は、ターンテーブル４２を直立軸周りに回転可能に担持するトラック構成の下部車台４１を含む移動式クレーンあるいは車両クレーン４０としても構成できる。前述のターンテーブル４２には、これと共に直立軸周りに回転可能で水平な揺動軸周りに昇降揺動可能なクレーンブーム４３を配設できる。図２に示すように、前述のクレーンブーム４３は、入れ子式で出し入れ可能な伸縮ブーム４３ａを含み、伸縮ブーム４３ａには、例えば、格子ブームとして形成可能な揺動ジブ４３ｂが取り付けられている。ガイストランド４４により、前述のクレーンブーム４３は支持固定され、また、必要に応じて、揺動ジブ４３ｂもまた昇降揺動可能である。吊上ケーブル４５は、揺動ジブ４３ｂを介して巻き出され、既知の方法により、クレーンフック４６に通される。
【００３８】
図３に示すように、吊上装置はまた、略直立に延伸しかつ係留ベース６２に直立軸の周りを回転可能に係留されるポータルポスト６１を含む船用クレーン６０又は港湾クレーンとして構成することもできる。前述のポータルポスト６１には、クレーンブーム６３が揺動可能に連結され、その先端を介して吊上ケーブル６４が巻き出される。
【００３９】
図２及び３に示すクレーンの前述のガイケーブル４４及び吊上ケーブル４５並びに６４は、同様に、前述の方法により、高強度繊維ケーブルとして構成できるが、必要に応じてスチールケーブルであってもよい。
【００４０】
以下、ケーブル１についてのみ言及することとし、ケーブル１は前述の各ガイケーブルあるいは吊上ケーブルを意図することとする。
【００４１】
前述の繊維ケーブルの交換時期に関連するパラメータを監視又は検知可能とするため、検知装置２が設けられている。検知装置２は、検知されたパラメータを評価する評価ユニット３と共にクレーンに配設されて、この検知装置２は電子クレーン制御ユニット３１と連結されるか当該ユニットの中に一体化される。
【００４２】
この場合、図４に示すように、検知装置２は、一方で、ケーブル１自体を監視し、また、評価ユニット３にケーブルデータ及びケーブル特性を提供するため、様々な検知手段を含む。検知手段２ａは、特に、ケーブル１の機械的なパラメータ、例えば、ケーブルの構造及び材質、荷重フックが空の場合の最小ケーブル引張力、許容可能な最大ケーブル引張力及びケーブルの最小破壊強度を提供可能である。更に、前述の検知手段２ａは、ケーブルの横方向剛性及び／又はその曲げ剛性及び／又は捩じれ剛性を提供し、ここでは、他方で、ケーブルの未使用状態での前述した変数の値を記憶された値として提供でき、また、継続的監視を行うことができる。前述の横方向剛性、曲げ剛性及び捩じれ剛性等のケーブルパラメータは、例えば、国際特許出願公開第２０１２／１００９３８Ａ１（特許文献３）号公報に開示されるような測定手段及び／又は検知手段を介して監視及び決定できる。
【００４３】
図４に図示されるケーブル特性提供のための検知手段２ｂは、例えば、カメラを介し検知可能な光学的な損傷特性及び／又はクレーンのデータ検知を介し決定可能な稼働上の特性を、一例として提供可能である。特に、前述の検知手段２ｂは、例えば、ケーブル外殻の粉砕痕跡形状の機械的損傷を信号形式において、あるいは、例えば、ケーブル外殻が裂けたり及び／又はケーブルから外れたりした場合にも類似の損傷を提供可能である。これに代えてあるいはこれに加えて、外部要因によるケーブルの切断面及び／又は抓傷あるいはケーブル外殻及び／又はケーブルストランドの類似の損傷箇所を表示及び提供できる。これに代えてあるいはこれに加えて、例えば、ケーブルストランドの大きな位置ずれにより、瘤の形成を検知し、信号出力により提供可能である。これに代えてあるいはこれに加えて、ケーブル外殻の強い捩じれ及び／又は長さ単位当たりの捩じれを決定し提供することもできる。
【００４４】
前述の特性に鑑みた損傷度合いに応じて、評価ユニット３は、交換時期信号を出力できる。
【００４５】
検知手段２ｂは、更に、クレーン上の対応する測定装置を介し、例えば、ケーブル径の変化及び／又はケーブル伸長等の稼働上の特性を決定し、これを評価装置に提供可能である。更に、ケーブルの有効性、即ち、老化及び稼働時間による変化に応じた有効性を決定可能である。これに代えてあるいはこれに加えて、クレーン稼働及びクレーンの稼働中の周囲温度により発生するケーブル温度を検知できる。例えば、最大許容ケーブル温度を上回る場合、ケーブル安全性を維持するため、最適な部分荷重運転への切り替えが行われる。これに代えてあるいはこれに加えて、特に、達成したレイアップ時間の形でケーブルの老化が決定でき、最大許容可能なレイアップ時間は、様々な影響要因に応じて評価できる。
【００４６】
更に、図４に示すように、評価装置３には、例えば、ケーブルドラム及びプリーの直径、ケーブル長さ及びケーブル径、リービングの数、ドラム径及び外殻長さ形式でのドラム寸法、ドラム上のケーブル最大巻回層の数及び巻き数及び／又は各ケーブルに設定されたケーブル最大速度等の、設計データ並びにクレーン設定を含む様々なクレーンデータが供給可能である。
【００４７】
更には、対応する検知手段２ｃによりクレーン稼働中検知可能な稼働データ、例えば、稼働中に発生する荷重範囲及び荷重時間、例えば、荷重センサーにより実行されるケーブルストランドに関する荷重測定及び／又は荷重サイクルに応じた吊上高さ又はケーブル経路長さ等をクレーンデータとして提供可能であり、ここで、例えば、ケーブルドラムの測定は回転センサーを介して実行可能である。これに代えてあるいはこれに加えて、ケーブルの実際の運転速度は、例えば、ケーブルドラム上の対応する回転速度センサーを介し測定可能である。
【００４８】
特に、前述した検知装置２は、各繊維ケーブル１に作用する荷重スペクトルを検知するための検知手段２ｄを備えることもでき、ここでは、少なくともケーブルに作用する引張荷重及び曲げサイクル数、また、疲労強度に影響を及ぼす多層スプール、周囲環境の影響、温度、横方向荷重等の他のパラメータ及びその他の要因も検知可能なことが好ましい。
【００４９】
前述したパラメータを検知するため、前述の検知手段２ｄは、対応するセンサーを含み、その信号は前述の評価ユニット３において評価される。特に、荷重測定センサーは、ケーブルの稼働時間に亘り継続的な荷重を検知可能である。更には、各ウインチドラム上の回転経路センサーが、要求されるケーブル長さを測定できることが好ましい。要するに、これにより、例えばウェーラー線図形式の荷重スペクトルを決定でき、当該スペクトルは繊維ケーブル１のための所定の最大荷重スペクトルと比較可能となる。最大許容可能な荷重スペクトルの数、即ち、所定の荷重及び／又は所定の荷重ピークの影響下にある曲げサイクルが所定の数に達すると、いつの時点でケーブル交換を行うべきかの警告及び／又は事前通知が行われる。
【００５０】
更に、検知装置２は、各クレーンに設けられたケーブル１に作用する周囲環境の影響を検知するための検知手段２ｅを有する。前述の検知手段２ｅは、各クレーンに同様に設けられることが好ましい。
【００５１】
ケーブルの使用可能期間に影響を及ぼし、その限りにおいて検知手段２ｅにより検知可能な潜在的な周囲環境の影響としては、例えば、ごみ、砂及び／又は煤及び／又は各ケーブルと接触しあるいは例えば大気中オイルミスト形状で検知可能な油類、グリース類等の潤滑剤である。このような油類及びグリース類に代えてあるいはこれに加えて、ベントナイトもまた検知可能である。これに代えてあるいはこれに加えて、ケーブルの使用可能期間に影響を及ぼすその他の化学物質もまた検知できる。前述した物質の検知のための前述の検知手段２ｅは、各クレーンの適当な位置に配置可能な、周囲の大気中に存在する汚染物粒子を検知するための粒子検知器、潤滑剤検知器あるいは適当な化学物質センサーを含むことができる。
【００５２】
交換時期やケーブルの使用可能期間に対する前述した周囲環境の影響の要因は、実験テストによって前もって決定でき、検知された周囲環境の影響とその量、例えば、ごみ粒子量とそのタイプ並びにサイズは、各影響係数とスケール化されて、評価装置３により対応する使用可能期間短縮に変換可能となる。
【００５３】
前述した周囲環境検知手段２ｅに代えてあるいはこれに加えて、検知装置２は更に、天候データ検知手段２ｆもまた含むことができ、この手段により、ケーブルの使用可能期間に影響を及ぼす潜在的な気候状況を検知可能となる。前述の検知手段２ｆは、例えば、測候ステーションの形で各クレーン又はその直近に配設でき、また、図４に示すように、対応する天候データを評価装置３に提供可能である。
【００５４】
前述した検知手段２ｆは、この場合、特に、周囲温度及び／又は発生する紫外線及び／又は降水プロファイル及び／又は湿度及び／又は淡水及び／又は塩水及び／又は降雪及び／又は氷霜をケーブル利用パラメータとして検知でき、検知に際しては、対応する天候データはクレーン稼働中あるいは休止時間中に発生したかを記録することが好ましい。
【００５５】
交換時期や使用可能期間に関する各天候パラメータのための影響要因は、ここでもまた、実験テストにより、例えば、荷重吊上の際の極低温及び所定の重量範囲において荷重と対応する曲げサイクルが、ケーブルの使用可能期間にどの程度強く影響を及ぼすのかを見出すことにより決定可能である。これに応じて決定された影響要因は天候データのスケール化のため利用でき、ここでは、前述の態様において、クレーム稼働中の気候状況と休止時間中の気候状況とが差別化される。評価装置は、前述の影響要因により、発生した気候状況を対応する使用可能期間の短縮又は交換時期の早期発生に変換する。
【００５６】
交換時期を示す信号は、複数のステージで出力され、例えば、クレーン制御部のクレーンモニターに表示されることが好ましい。例えば、緑色の第１ステージは、安全性はまだ最小ケーブル安全性係数２まであることを示すことができる。例えば、黄色の第２ステージにおいては、安全性の現状は少なくともケーブル安全性係数１．５まであることが示される。例えば赤色の第３ステージにおいては、安全性が最小ケーブル安全性係数１．０に届くだけのレベルであることを示すことができる。評価装置３の後半のステージ又は後半の信号は、例えば、更なる稼働時間のために許容可能な最大ケーブル引張力を、所定の値、例えば、未使用のケーブルの場合に許容可能なケーブル引張力の５０％に下げるために利用できる。このような残りの期間においてケーブルを更新しない場合、引張力は略ゼロまで下げられる場合がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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