(57)【要約】  クレーン（１）であって、ベース部（２）を有しており、該ベース部（２）は、起伏可能且つ伸縮可能なブーム（４）を備え、該ブーム（４）は、少なくとも１つの別のブームエレメント（５，６）を備えており、長さ及び角度センサ（１０）が設けられており、該長さ及び角度センサ（１０）は、前記伸縮可能なブーム（４）のその時々の長さを検出するのに用いられる、少なくとも１つのケーブル（１２）を有しているものにおいて、前記ケーブル（１２）に、力センサ（１３）が対応配置されており、該力センサ（１３）によって、前記ケーブル（１２）に対してその軸線方向に作用する力が検出されることを特徴とする。
2015535519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーン（１）であって、ベース部（２）を有しており、該ベース部（２）は、起伏可能且つ伸縮可能なブーム（４）を備え、該ブーム（４）は、少なくとも１つの別のブームエレメント（５，６）を備えており、長さ及び角度センサ（１０）が設けられており、該長さ及び角度センサ（１０）は、前記伸縮可能なブーム（４）のその時々の長さを検出するのに用いられる、少なくとも１つのケーブル（１２）を有しているものにおいて、
前記ケーブル（１２）に、力センサ（１３）が対応配置されており、該力センサ（１３）によって、前記ケーブル（１２）に対してその軸線方向に作用する力が検出されることを特徴とする、クレーン。
【請求項２】
前記ケーブル（１２）は、鋼索及び／又は電気ケーブルである、請求項１記載のクレーン。
【請求項３】
前記ケーブル（１２）に作用する力を表す前記力センサ（１３）の信号を、前記クレーン（１）の制御装置に伝達するための手段が設けられている、請求項１記載のクレーン。
【請求項４】
前記手段は、特に無線によるワイヤレス伝達用に形成されている、請求項３記載のクレーン。
【請求項５】
ベース部（２）を有しており、該ベース部（２）は、起伏可能且つ伸縮可能なブーム（４）を備え、該ブーム（４）は、少なくとも１つの別のブームエレメント（５，６）を備えており、長さ及び角度センサ（１０）が設けられており、該長さ及び角度センサ（１０）は、前記伸縮可能なブーム（４）のその時々の長さを検出する少なくとも１つのケーブル（１２）を有しているクレーン（１）を運転する方法において、
前記ケーブル（１２）に対応配置された力センサ（１３）によって、前記ケーブル（１２）に対してその軸線方向に作用する力を検出することを特徴とする、クレーンを運転する方法。
【請求項６】
前記力センサ（１３）は、前記ケーブル（１２）に作用する力を表す信号を、前記クレーン（１）の制御装置に伝達する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記伝達を、連続的又は断続的に行い、信号が伝達されない場合には、前記制御装置によって安全上危機的な状態が検知される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
伝達された信号は、前記制御装置により評価され、危機的でない範囲を逸脱した場合には、前記制御装置によって安全上危機的な状態が検知される、請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
前記信号の伝達を冗長的に行う、請求項６、７又は８記載の方法。
【請求項１０】
前記信号の冗長的な伝達は、データケーブルとして形成された前記ケーブル（１２）を介してのみ行われるか、又はワイヤレスでのみ行われるか、又はデータケーブルとして形成された前記ケーブル（１２）とワイヤレスとで行われる、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の各特徴によれば、ベース部を有しており、該ベース部は、起伏可能且つ伸縮可能なブームを備え、該ブームは、少なくとも１つの別のブームエレメントを備えており、長さ及び角度センサが設けられており、該長さ及び角度センサは、前記伸縮可能なブームの長さを検出するのに用いられる、少なくとも１つのケーブルを有しているクレーン、及びこのようなクレーンを運転する方法に関する。
【０００２】
起伏可能、旋回可能且つ伸縮可能な、複数のブームエレメントを有するブームを備えたクレーン、並びに長さが可変の作業部材を備えた、比較可能な作業車両（つまり本発明は、伸縮可能なブームを備えたクレーンのみならず、前記のような作業車両全般に関する）が知られている。移動式クレーンの場合は、例えばベース部が設けられており、このベース部により、道路等を経由して、クレーンを作業現場に運ぶことができる。このベース部上には、しばしば旋回部が配置されており、この場合、ベース部か、旋回部のいずれかに、ブームが配置されている。クレーンがフレキシブルに作業できるようにするために、ブームは、ベース部又は旋回部に起伏可能に直接に取り付けられており且つ別の複数のブームエレメントを有する構成部材から成っている。前記ブームエレメントは、その長さが互いに軸方向に可変なので、これにより、ブームの長さを変化（伸縮）させることができるようになっている。クレーンの運転にとって、特にクレーンの運転の安全性にとって、その都度調節されたブームの長さを知ることは必須である。それというのも、ブーム長さに応じて、安全に掛けることのできる荷重を求めねばならないからである。つまり簡単に云うと、荷重は、ブームが完全に伸長されており且つベースに対する作動角度が浅い場合には、ブームが縮められて、例えばベース部に対してほぼ垂直に起こされたときよりも、大幅に小さくなる。このようなクレーンの、特に安全な運転を保証するためには、いわゆる長さ及び角度センサ（ＬＷＧ）が既に知られている。これらの長さ及び角度センサによって、一方ではベース部（若しくはボトム）に対するブームの作動角度が検出され、同時に伸縮されるブームの長さも検出される。このためには、ブーム及びブームエレメントの伸長に伴って、一般には最後のブームエレメントの先端に取り付けられているロープが共に伸長され、伸長されたロープの長さが、長さ及び角度センサによって自体公知の形式で検出される。検出されたブームの長さと作動角度とに基づいて、これらのパラメータは対応するクレーンの制御装置に入力され、運転に際して、許容不能な長さ若しくは角度を上回った場合には、クレーンの運転が中止されるか、又は少なくとも警告が発せられるように、考慮され得る。長さ及び角度センサの素子は、安全上重要な構成部材を成すものなので、ブームの長さ及び作動角度を表す長さ及び角度センサの出力信号を検出して伝達するときには、エラーが一切生じないように、若しくは下流側に接続された制御装置に対する信号供給が常に保証されているように、対策を講じることが必要とされる。
【０００３】
よって本発明の課題は、冒頭で述べた欠点を回避する、クレーン並びにクレーン（若しくは長さが可変の作業部材を備えた作業機械全般）を運転する方法を提供することにある。特に、クレーンの安全な運転が常時保証されていることが望ましい、若しくはこの安全な運転が最早保証されていない場合には、適時に警告が発せられる。
【０００４】
クレーンに関する前記課題は、本発明に基づき、ケーブルに力センサが対応配置されており、該力センサによって、前記ケーブルに対してその軸線方向に作用する力が検出されることにより、解決されている。これにより、力センサが、ケーブルに作用する所定の力を検出する場合は常に、ケーブルは未だその機能を果たしており、例えば破断されたりしない、ということが保証されている。ケーブルが損傷されたり、破断等されたりした場合には、所定の値の範囲の許容し得る力とは異なる力が検出されて、力センサから、下流側に接続された制御装置に供給される。この制御装置は前記力を評価して、例えばクレーン運転者に、クレーンの安全な運転が最早不可能であるということを、信号で伝えることができる。その場合、クレーン運転者は手動で、又は制御装置によって自動的にも、適宜に反応することができる。つまり、（ケーブル張力とも呼ばれる）力を測定することにより、特に高い力（ケーブルの引っ掛かり又は破断等）においても、又は低い力（特にスリップ）においても、適宜に反応すること、特にクレーンの引き続く運転を阻止すること、が可能である。
【０００５】
本発明の改良では、ケーブルは鋼索及び／又は電気ケーブルである。ケーブルが鋼索の場合、本発明は、目下既存の長さ及び角度センサに、力センサを備えた鋼索を増備する簡単な手段を提供する。このためには単に、鋼索の延在部に力センサを配置して、力センサの出力信号が、クレーンの制御装置に伝達されるようにすることだけが必要とされるに過ぎない。鋼索に加えて付加的に、又は鋼索の代替として考えられるのは、ケーブルが電気ケーブルである、ということである。このようなケーブルによって有利には、一方ではブーム長さを検出し、且つ同時に電気ケーブルの電気的な導体を介して信号を伝達することが可能である。この場合は特に、例えば力センサは、その一方の端部で以てブームの先端に配置されており且つ他方の端部で以て電気ケーブルの端部に配置されていることが、利点として挙げられる。これにより、力センサはベース部又は旋回部から最も遠く離れた点に位置することになり、且つ制御装置は一般にクレーンのベース部又は旋回部内に配置されているので、力センサの信号は、電気ケーブルを介して制御装置に伝達することができるようになっている。
【０００６】
本発明の改良では、力センサが、ケーブルに作用する力を表す信号を、クレーンの制御装置に伝達するための、複数の手段が設けられている。これらの手段は、上で既に述べたように、例えば２つの機能を満たす電気ケーブルであってよい。電気ケーブルにより一方では、長さ及び角度センサに巻き取られることで、伸縮可能なブームの長さが検出され、且つ同時に、ケーブルに作用する力、より正確には力センサの信号が、遠く離れて配置された制御装置に伝達される。これに対して補足的又は択一的に、前記手段はワイヤレス伝達手段として形成されていてよく、これにより、力センサの出力信号を、ワイヤレスで（例えば無線を介して）制御装置に伝達することができるようになっている。
【０００７】
クレーンの運転方法に関して、本発明では、ケーブルに対応配置された力センサを用いて、ケーブルに対してその軸線方向に作用する力を検出することが想定されている。この場合、検出された力は、異なる複数の範囲に分けられてよい。１つの範囲は、ケーブルに作用する許容可能な力であり、その他の範囲は、例えばスリップ、引っ掛かり又は破断等の、ケーブルの問題全般を表す範囲（特に許容範囲の下側及び／又は上側の範囲）である。つまり、ケーブルに作用する、検出される力に基づいて、有利には、この検出された力が許容範囲にある場合には、クレーンの安全な運転を保証することができるようになっている。このような許容範囲から前記力が逸脱した場合には、クレーンの運転を制限することから、クレーンの運転を完全に中止することまで、適当な対策が講じられてよい。
【０００８】
本発明の改良では、ケーブルに対する力の検出は、力センサによって連続的（常時、この場合は断続的な検出も考えられる）に行われ、この場合更に、制御装置に対する力センサの出力信号の伝達が、連続的又は断続的に行われ、信号が伝達されない場合は、制御装置により、安全上危機的な状態にあると判断される。この場合、力センサは正常に機能していて、ケーブルに作用する力の信号を供給している、ということから出発する。但し、制御装置により、信号の供給が検査されることだけでなく、伝達が正常に行われることを保証することも、重要である。このために本発明では、伝達が連続的又は断続的に行われ、例えば連続的に伝達される信号が全く生じないか、又は許容し得る制限時間を超過しても生じない場合には、制御装置が安全上危機的な状態にあると判断することが想定されている。信号の断続的な伝達及び監視は、これによりエネルギが節約されるという利点を有している。なぜならば、信号の伝達は常時行われる必要がなく、また、断続的に伝達される信号の受信も、制御装置によって常時行われる必要はないからである。即ち、力センサは、力を表す信号を、パルス列の枠内で、ケーブルを介して、且つ／又はワイヤレスで、制御装置に伝達するように、適宜に形成されていてよい。パルス列又はパルス列の一部が生じない場合、このことは伝達が正常には行われなかったという、制御装置に対する信号である。パルス列が一時的に生じない場合は、伝達も一時的にしか中断されなかったので、安全上危機的な状態にはまだ達していない、ということが推測され得る。但し、パルス列が検出されるはずの所定の制限時間内にパルス列が生じない場合、これは正常でない伝達を表すものなので、安全上危機的な状態が推測され得る。更に、パルス列が一時的に生じないことを検知することによって、摩耗状態が検知され得る。ケーブルの破断は、パルスが全く生じないことにより検知される。
【０００９】
本発明の改良では、伝達された信号は、制御装置により評価され、危機的でない範囲から逸脱すると、制御装置により、安全上危機的な状態が検知される。通常、ケーブルに作用し且つ力センサにより検出される力は、予め設定可能な所定の範囲内に位置している。しかし、ケーブルが破断、摩耗、スリップ等した場合には、前記範囲から逸脱することになる。それゆえ、有利には、ケーブルに作用する力を表す伝達された信号を、制御装置により評価することが想定されている。力センサから供給された信号が、危機的でない値の範囲を逸脱すると、制御装置によって、安全上危機的な状態が検知され得る。最悪の場合なのはケーブル破断であり、ケーブル破断の結果、クレーンの運転は直ちに中止されねばならない。それというのも、安全な運転は最早保証されていないからである。他方では、前記評価により、例えばケーブルの摩耗が検知され且つ傾向分析が実施される、ということが保証され得る。摩耗の結果、ケーブルに作用する力の目標値は、ブームの長さに応じて変化する可能性があるので、この変化が、時間に関連して（特にクレーンの運転時間に関連して）検知される。つまり、伝達された信号が、危機的でない範囲をまもなく逸脱するか、まさに逸脱したということを、ケーブルに作用する力の大きさが示唆した場合には、安全上危機的な状態として、ケーブルの保守整備又は場合によっては交換に気づくことができる。
【００１０】
本発明の改良では、信号の伝達は冗長的に行われる。この場合、信号の冗長的な伝達は、データケーブルとして形成されたケーブルを介してのみ行われるか、又は（互いに独立した２つの無線区間を介して）ワイヤレスでのみ行われるか、又はデータケーブルとして形成されたケーブルとワイヤレスの両方で行われる。つまり、ケーブルに作用する力を表す信号を冗長的に伝達するためには、複数の手段が提供されている。少なくとも１つの無線チャンネルを介して信号を冗長的に伝達するためには、制御装置に接続された、相応する送受信ユニットが提供されているので、この送受信ユニットが、制御装置とワイヤレスで信号を交換するようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】クレーンを示す図である。
【図２】クレーンのエレメントの、検出された個々の信号を制御装置に伝達する方法を示す原理図である。
【００１２】
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。
【００１３】
詳細に図示した図１には、符号１でクレーンが示されており、このクレーン１は、例えば（走行運転用の駆動装置を備えた）ベース部２を有しており、ベース部２には、旋回部３が配置されている。旋回部３には、起伏可能なブーム４（基本ブーム）が配置されており、このブーム４自体は、別のブームエレメント５，６（１つだけの付加的なブームエレメント又は３つ以上のブームエレメントのこともある）を有しているので、ブーム４はそのブームエレメント５，６で以て、自体公知の形式で伸縮可能である。つまり、ブーム４〜６の長さは可変であり、この場合、この長さの変化を、クレーン１を安全に運転するために検出する必要がある。ベース部２若しくは旋回部３に対してブーム４を作動若しくは起伏させることができるようにするためには、例えば液圧シリンダ７が設けられている。旋回部３に設けられたウインチ（図示せず）を起点として、ロープ８（クレーンロープ）がブームエレメント６の先端を越えて、端部側に配置されたフック９まで延びている。ブーム４〜６の長さ、及び旋回部３若しくはベース部２に対して相対的なブームの起伏を検出するためには、原則として長さ及び角度センサ１０が設けられており、この長さ及び角度センサ１０の構造自体も、やはり公知である。この長さ及び角度センサ１０は、一方では旋回部３若しくはベース部２に対するブーム４の角度を検出するように、適宜に形成されている（ここでは図示せず）。符号１１で、長さ及び角度センサ１０の出力信号が示されており、この出力信号１１は、制御装置（ここでは図示せず）に伝達される。ブーム４〜６の、その都度調節された長さを検出するためには、長さ及び角度センサ１０と、本実施形態ではブームエレメント６の先端との間に、ケーブル１２が配設されている。このケーブル１２は、ブームエレメント５，６が完全に縮められた状態では、長さ及び角度センサ１０内に巻き取られ、且つブームエレメント５，６の伸長に際しては、長さ及び角度センサ１０内のケーブルドラムから繰り出されてよい。この過程は、長さ及び角度センサ１０により自体公知の形式で検出されるので、出力信号１１は、ブーム４の作動角度のみならず、ブームエレメント５，６を備えるブーム４の、その都度調節された長さをも、制御装置に伝達するようになっている。
【００１４】
本発明の実現のためには、ケーブル１２に力センサ１３が対応配置されており、この力センサ１３は、図１に示した実施形態では、ケーブル１２の延在部に位置しており且つブームエレメント６の端部領域（即ちブーム先端部の方向）に配置されている。但しこれは、力センサ１３及びその配置の１つの実施例に過ぎず、ケーブル１２の延在部における別の箇所も考えられる。図１に示す力センサ１３が、ケーブル１２に対してケーブル１２の軸線方向に作用する力を直接に検出するようになっている一方で、ケーブル１２に作用する力を間接的に（例えば誘導式に）検出するような力センサも考慮される。更に、安全上の観点から、２つの同一の力センサ、又は２つの互いに異なる力センサが設けられていてもよい。ケーブル１２は、公知の形式で鋼索として形成されており、この場合は、ブーム先端において検出された、ケーブル１２に作用する力を、適当な手段（これについては図２を参照のこと）を介して伝達することが必要とされる。ケーブル１２がデータケーブルとして形成されている場合には、力センサ１３をこのデータケーブルに簡単に接続して、力センサ１３の信号を旋回部３に向かって伝達することができ、この場合、出力信号１１には、ケーブル１２に作用する力も含まれている。
【００１５】
図２には、クレーン１のエレメントの、検出された個々の信号を、本実施形態では符号１４で示す制御装置に伝達する方法を示す原理図が示されている。制御装置１４には長さ及び角度センサ１０の出力信号１１が伝達されている。更に、ベース伝達装置１５、ブーム伝達装置１６及びフック伝達装置１７が設けられている。ベース伝達装置１５もやはり制御装置１４に接続されており、且つ少なくとも信号を受信するように、また、これに対して択一的又は補足的には無線信号を送出するようにも、適宜に形成されている。同じことが、前記両装置１６，１７に当てはまり、この場合、ブーム伝達装置１６は、ブームエレメント６の端部領域に配置されており、フック伝達装置１７は、フック９の領域に配置されている。この場合、力センサ１３が接続されている装置１６によって、ケーブル１２に作用する力を単独で、又は重複して冗長的に、ベース伝達装置１５にワイヤレスで伝達することができるようになっており、延いてはベース伝達装置１５が、力センサ１３の信号を制御装置１４に伝達するようになっている。これについては補足的に、フック９のパラメータ、特にフック９に掛けられる荷重を検出して、フック伝達装置１７により、やはり特に有利な形式のワイヤレスで、装置１６か、又はベース伝達装置１５に直接に伝達することにより、フック９のパラメータをやはり制御装置１４に供給することも、更に考えられる。上で述べたデータ伝達は、技術的な視点から可能であり且つ有意である限りは、常に単独又は二重で（冗長的に）ワイヤレスで行われ、この場合、ブーム伝達装置１６からベース伝達装置１５に対するデータ伝達も冗長的に、ワイヤレスと、（データケーブルとして形成されたケーブル１２を介した）有線の両方で行われてよい。
【００１６】
再度言及しておくと、上で本発明をクレーンに基づいて説明したが、本発明は、長さが可変の作業手段を有する、あらゆる作業車両にも適しており且つ適用可能である。作業手段の長さは、特に安全上の観点から、検出し且つ評価する必要がある。
【符号の説明】
【００１７】
１  クレーン、  ２  ベース部、  ３  旋回部、  ４  ブーム、  ５，６  ブームエレメント、  ７  液圧シリンダ、  ８  ロープ、  ９  フック、  １０  長さ及び角度センサ、  １１  出力信号、  １２  ケーブル、  １３  力センサ、  １４  制御装置、  １５  ベース伝達装置、  １６  ブーム伝達装置、  １７  フック伝達装置
【図１】
2015535519.tif 000003
【図２】
2015535519.tif 000004
【国際調査報告】
2015535519.tif 000005
2015535519.tif 000006
2015535519.tif 000007
2015535519.tif 000008