(57)【要約】【課題】  従来技術の問題を解決することができる後部バラストのためのバラスト装置の革新的なデザインを提供することを目的とする。【解決手段】  バラスト装置１０は、クレーンの上部構造、とくに、クローラーを搭載したクレーンの上部構造に取り付けられ、基板２０と複数の積み重ねられたバラストプレート２３を備え、積み重ねられたバラストプレート２３を受け入れる２以上のキャリアプレート７、８が垂直なピボット軸まわりにピボット回転可能に、関節によって基板２０に取り付けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーンの上部構造の後部に取り付けるバラスト装置であって、クレーンの上部構造の後部に取り付けるための対応する接続ポイントを備えた基板を有するバラスト装置において、
積み重ねられた複数のバラストプレートを受け入れる少なくとも２つのキャリアプレートが、垂直のピボット軸まわりにピボット回転が可能なように、関節によって前記基板に接続されていることを特徴とするバラスト装置。
【請求項２】
前記クレーンがクローラーを搭載していることを特徴とする請求項１に記載のバラスト装置。
【請求項３】
前記キャリアプレートが、バラスト装置の幅のサイズが減少可能なように、取り付け位置において、前記クレーンの後部または前記基板の背後で、ピボット回転が可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のバラスト装置。
【請求項４】
前記キャリアプレートが、後方に約９０度にわたって、後方にピボット回転が可能であることを特徴とする請求項３に記載のバラスト装置。
【請求項５】
前記キャリアプレートがそれぞれ、キャリアアームを介して、ピボット回転が可能なように、関節によって前記基板に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバラスト装置。
【請求項６】
前記キャリアアームの少なくとも１つが、指型フォーク接合部によって、前記基板に関節接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のバラスト装置。
【請求項７】
前記少なくとも２つのキャリアプレートを同期させて作動させる共通のアクチュエータまたは前記少なくとも２つのキャリアプレートを別々に作動させる別個のアクチュエータが設けられたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のバラスト装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのアクチュエータが回転駆動装置または線形駆動装置であることを特徴とする請求項７に記載のバラスト装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのアクチュエータがリフトシリンダー形状であることを特徴とする請求項７に記載のバラスト装置。
【請求項１０】
前記リフトシリンダーが下降ブレーキ（lowering brake）を備えていることを特徴とする請求項９に記載のバラスト装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータが、リンク機構および／またはギヤトレインを介して、ピボット回転が可能な少なくとも１つの前記キャリアプレートに機械的に結合されていることを特徴とする請求項５ないし１０のいずれか１項に記載のバラスト装置。
【請求項１２】
前記アクチュエータが、リンク機構および／またはギヤトレインを介して、前記ピボット回転が可能なキャリアプレートの双方に機械的に結合されていることを特徴とする請求項５ないし１０のいずれか１項に記載のバラスト装置。
【請求項１３】
前記アクチュエータが、前記キャリアプレートまたは前記キャリアアームの関連する歯付き部分を直接または間接的に駆動するキャリアプレートごとに１つのピニオンを駆動するように構成されたことを特徴とする請求項１１または１２に記載のバラスト装置。
【請求項１４】
少なくとも２つの前記従動ピニオンが、連結ロッドを介して、互いに機械的に結合され、アクチュエータによって直接的に駆動される１つのピニオンの回転運動を連結されたピニオンに伝達するように構成されたことを特徴とする請求項１３に記載のバラスト装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記ピニオンが、リフトシリンダー形状のアクチュエータのピストンロッドに連結するための、固定して接続された作動レバーを備えていることを特徴とする請求項１３または１４に記載のバラスト装置。
【請求項１６】
前記アクチュエータおよび機械的結合手段および／または伝達手段の少なくとも大部分が、前記基板に支持されていることを特徴とする請求項７ないし１５のいずれか１項に記載のバラスト装置。
【請求項１７】
前記回転駆動装置の回転角または前記キャリアプレートのピボット回転角を測定するセンサシステムおよび／またはリフトシリンダーのストロークを測定するセンサシステムが設けられたことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載のバラスト装置。
【請求項１８】
前記回転角を測定するセンサシステムが、角度測定を保護する冗長カムリミットスイッチを備えたことを特徴とする請求項１７に記載のバラスト装置。
【請求項１９】
上部構造と請求項１ないし１８のいずれか１項に記載された少なくとも１つのバラスト装置を備え、あり得るペイロード上での前記キャリアプレートのピボット運動によって生じる重心の変位の影響を算出するクレーン制御装置を備えたことを特徴とするクレーン。
【請求項２０】
前記クレーンがクローラーを搭載していることを特徴とする請求項１９に記載のクレーン。
【請求項２１】
前記バラスト装置の前記キャリアプレートをピボット回転させることによって、機械幅がセット可能であることを特徴とする請求項１９または２０に記載のクレーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンの上部構造の後部、とくに、クローラーを搭載したクレーンの上部構造の後部に取り付けるためのバラスト装置であって、基板および複数の積み重ね可能なバラストプレートを有するバラスト装置に関するものである。
【０００２】
自由に地盤上に立つクローラーを搭載したクレーンなどの機械は、一般に、荷重の影響に起因する傾動トルクおよび固有の重量が、機械が立ったときのトルクよりも大きくなったときに、傾く危険がある。後部バラスト（rear ballast）の作用またはバラストの作用は、一般に、アクティブな傾きトルクを低減させ、あるいは，相殺させることにある。クレーンにおける後部バラストは、典型的には、回転可能な上部に、ペイロード（payload）とは反対方向に配置される。クローラーを搭載したクレーンにおいては、後部バラストがあらかじめ上部構造の後部の定位置に配置される。
【０００３】
クレーンの運転中に、機械に加わる力およびトルクは、たとえば、荷重の半径の増大または減少などによって、急激に変化し得る。定位置に配置された後部バラストは、運転条件の変化に対し、柔軟的な適応性を有していない。たとえば、作動半径の増大に伴って、アクティブな傾きトルクが増大する場合には、上部構造に対して、バラストが定位置に位置しているため、後部バラスト・トルクによる相殺は一定であるので、機械の安定性は低くなる。この場合の解決策は、さらにバラストプレートを積み重ねることによって、バラスト重量を増大させることであるが、それは手間および／または費用の増大を招く。
【０００４】
可動のバラスト装置を用いることは先行技術によって公知である。クレーンの運転中に後部バラストを調節するという解決手段は、ＥＰ
２ ２８１ ７７１
Ａ１（特許文献１）に開示されている。ここでは、複雑なレイル機構あるいは伸縮自在の機構を介して、後部バラストが水平方向に変位させられる、すなわち、バラストがクレーンの上部構造に近づくように、あるいは、バラストがクレーンの上部構造から離間するように動かされる。
【０００５】
これと類似した変形例として、後部バラストを水平方向に変位させて、上部構造から遠ざけ、さらに、上方に持ち上げるという方法が、ＥＰ
２ ６５７ １７６
Ａ１（特許文献２）から公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＥＰ ２ ２８１７７１ Ａ１
【特許文献２】ＥＰ ２ ６５７１７６ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、いずれもバラストの作動設計が比較的に複雑になるという問題がある。
【０００８】
サイズが小さい機械では、典型的に、機械全体の幅は後部バラストによって決定される。したがって、建設現場の狭い場所を通過するときに、後部バラストを分解することが必要になり、組み立てのために不必要な時間がかかり、機械の操作即応性を低下させる結果となる。複雑で費用がかかる分解を不要なものにするこの問題の解決策は先行技術ではまだ知られていない。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、上述の問題を解決することができる後部バラストのためのバラスト装置の革新的なデザインを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のかかる目的は、請求項１の特徴によれば、クレーンの上部構造の後部に取り付けられるバラスト装置によって達成される。バラスト装置の好ましい実施態様は独立請求項に従属する請求項に記載されている。
【００１１】
請求項１によれば、クレーンの上部構造、とくに、クローラーを搭載したクレーンの上部構造の後部に取り付けられるバラスト装置であって、クレーンの上部構造の後部に取り付けるための１または２以上の接続ポイント、好ましくは、ボルト締めポイントが設けられた基板を備えたバラスト装置が提案されている。本発明によれば、少なくとも２つのキャリアプレートが垂直軸まわりに旋回または枢動（本明細書においては、「ピボット回転」という）が可能なように、基板に関節により接続されている。キャリアプレートは共通のピボット軸まわりにピボット回転が可能なように、基板に関節により接続されているが、キャリアプレートの別々のピボット回転軸が互いにオフセットするように配置されていることが好ましい。
【００１２】
キャリアプレートは、個々のバラストプレートを受け入れ、積み重ねる機能を有している。可動の後部バラストのとりわけ簡素なデザインにより、製造および取り付けがより複雑ではなく、したがって、従来の解決方法に比して、より安くて済む。加えて、この装置は、バラスト装置の全幅を柔軟に適応させることができる。この場合、キャリアプレートは、後方に、すなわち、取り付け位置において、クレーンの後部の背後または基板の背後で、ピボット回転が可能であることが好ましい。
【００１３】
理想的には、キャリアプレートは、それぞれ、移動方向から見て、基板の背後において、約９０度にわたりピボット回転が可能である。バラスト装置の幅方向のサイズは、これによって、一時的に大幅に減少され、したがって、特定のクレーンモデルにあっては、トラック幅を減少させることができる。また、バラスト装置を分解することなく、建設現場の狭い場所を通過させることができる。これにより、組み立てのための時間を節約し、したがって、クレーンの操作即応性を増大させることができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施態様においては、キャリアプレートは、それぞれ、キャリアアームまわりにピボット回転可能に、基板に関節により接合されている。キャリアアームの関節接合は、好ましくは、基板を有する指型フォーク接合部を介して行われる。
【００１５】
共通のアクチュエータを用いて、キャリアプレートまたはキャリアアームを駆動することができる。この場合、キャリアアームの双方が作動され、あるいは、互いに同期して、ピボット回転が可能である。あるいは、別々のアクチュエータを用いて、キャリアプレートを別々に作動させることもできる。
【００１６】
アクチュエータとして、回転駆動装置を用いることができ、たとえば、キャリアアームのピボット軸を直接駆動することができる。これに代えて、リニア駆動装置を用いることができ、好ましくは、リニア駆動装置はリフト・シリンダー状をなしている。この場合には、線形運動を回転運動またはピボット回転運動に変換する伝達手段が必要になる。アクチュエータまたは駆動装置は電動でも、油圧作動式でもよい。
【００１７】
キャリアプレートの位置を安全な位置に保持するために、リフト・シリンダーは下降ブレーキ（lowering brake）を備えていることが好ましい。このことは、当然に、回転駆動装置にも当てはまり、適切なブレーキ手段または固定手段を備えた回転駆動装置が用いられる。
【００１８】
１または２以上のアクチュエータおよび機械的結合手段は、少なくとも大部分は基板によってサポートされている。加えて、アクチュエータのエネルギー供給源との接続ポイントは、クレーンの上部構造において、バラスト装置を簡易に取り付けることを保証するために、基板において、自由にアクセス可能に配置することができる。ここに、接続は、上部構造または下部構造から、１または２以上のアクチュエータのエネルギー供給源のために必要なエネルギー供給ラインへの接続を含んでいる。
【００１９】
少なくとも２つのキャリアプレートのために単一のアクチュエータを用いる場合には、アクチュエータを少なくとも２つのキャリアプレートまたはキャリアアームに機械的に結合する機械的結合手段を設けることが必要である。この場合には、リンク機構および／またはギアトレインを使用することが考えられる。
【００２０】
本発明の好ましい実施態様においては、キャリアプレートごとに、少なくとも１つのピニオンが設けられ、ピニオンは１または２以上のアクチュエータによって駆動可能であり、キャリアプレートまたはキャリアアームの関連する歯付き部分に直接的もしくは間接的に噛合するかまたはこれを駆動するように構成されている。ギアトレインは、単一段設計でも、とくに、各キャリアアームに対し、回転方向の調整が必要なときは、多段設計でもよい。
【００２１】
少なくとも２つのピニオンを、カップリングロッドを介して、互いに接続し、１つのピニオンの回転運動を連結されたピニオンに伝達するということが考えられる。この場合には、双方のピニオンを１つのアクチュエータによって、同期して駆動することができる。
【００２２】
少なくとも１つのピニオンが、リフト・シリンダー状のアクチュエータ・ロッドに連結するための固定して、接続されたアクチュエータ・レバーを備えていてもよい。これによって、ピストン・ロッドの線形運動をとくに簡単に、ピニオンの回転運動に変換することができる。この目的のために、リフト・シリンダーを同様に、基板に可動状態に関節により結合することが実用的である。
【００２３】
バラスト位置のモニタリングまたは対応する制御装置のモニタリングには、バラスト位置を検出する適当なセンサシステムを設けることが得策である。センサシステムは、たとえば、回転駆動装置の回転角度を検出するか、キャリアプレートのピボット回転角を検出するように設計することができる。回転角度を測定するセンサシステムを用いる場合には、角度測定を保護するのに役立つ冗長カム・リミットスイッチを持つように、センサシステムを設計することが合理的である。あるいは、アクチュエータのストロークを検出するセンサシステムを、リフト・シリンダー状に用いることもできる。
【００２４】
本発明にかかるバラスト装置に加えて、本発明はまた、上部構造と、本発明にしたがって、後部領域に配置された少なくとも１つのバラスト装置を有するクレーン、とくにクローラーを搭載したクレーンに向けられている。したがって、クレーンは、本発明にかかるバラスト装置と同じ利点と特性を有することを特徴とするものであるから、重複した説明を省略する。
【００２５】
クレーンはさらに、キャリアプレートの位置の影響およびクレーンの可能なペイロード上の関連する重心の変位を算出するクレーン制御装置を備えている。これによって、クレーン制御装置の荷重トルク限界の影響を用いて、同様に、時々のバラスト状態につねに理想的に適合させることができる。
【００２６】
本発明の利点および詳細については、図面に示された実施態様を用いて、以下に、詳細に説明する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、建設現場の狭い場所を通過するときに、後部バラストを分解する必要がなく、機械の操作即応性を向上させることができる後部バラストのためのバラスト装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかかるバラスト装置の略斜視図であり、図１ａおよび図１ｂは、バラストタワーがピボット回転した位置が異なったバラスト装置の略斜視図を示している。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施態様にかかるバラスト装置の略平面図であり、図２ａは図１ａに対応する略平面図で、図２ｂは図１ｂに対応する略平面図である。
【図３】図３は、本発明の好ましい実施態様にかかるバラスト装置の略平面図であり、関節によって接合され、ピボット回転されたキャリアプレートの間の機械的連結手段の詳細を示す略平面図が併記されている。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１ａおよび図１ｂは、本発明の好ましい実施態様にかかるバラスト装置１０の略斜視図である。
【００３０】
バラスト装置１０またはバラスト２３が、クレーンにペイロードと反対方向に配置され、荷重によってアクティブになった傾きトルクに対抗するように、クレーンの上部構造の後部に取り付けられていることが好ましい。したがって、バラスト装置１０は後部バラストである。
【００３１】
バラスト装置１０は、２つのバラストタワー２１、２２がピボット回転可能に配置された基板２０を備えている。バラストタワー２１、２２はそれぞれ、積み重ねられた複数のバラストプレート２３を備えている。バラスト装置１０は、基板２０によって、従来と同様に、クレーンの上部構造に取り付けることができ、たとえば、ボルト締め位置を介して、上部構造のフレームにボルトで固定することができる。
【００３２】
図１ａにおいて、所定の開始位置に位置しているバラスト装置１０が示されており、バラストタワー２１、２２が側部に向けて、ピボット回転されている。この状態において、バラスト装置１０は、物理的寸法に関して、上部構造の後部に取り付けられた、クローラーを搭載したクレーンにおける従来の後部バラストに対応している。図１ｂは、バラストタワー２１，２２の双方が後部に向けて、ピボット回転が可能であるという本発明のキーアイデアを反映している。この位置において、上部構造とバラストプレート２３との間隔は最大であり、バラストプレート２３の全体の重心がクレーンに対して変化している。したがって、バラストタワー２１，２２をピボット回転させることによるクレーンのペイロードの変化に柔軟に反応させることができ、バラストタワー２１，２２のピボット回転機構が、約９０度のピボット回転半径にわたって、連続的にピボット回転をさせることを許容しており、なおさら、クレーンのペイロードの変化に柔軟に反応させることができる。
【００３３】
重心の柔軟な変位の可能性は、機械の安定性を向上させ、そのさらなる結果として、存在する接地圧を減少させ、あるいは、接触領域にわたって、接地圧をより均一に分布させることができる。逆に、安定性を変化させないことによって、大きな傾きトルクを伝達することができる。さらなる実体的な利点は、同じ安定性のもとで、ベースバラストを減少させることができるという事実中に見出すことができる。これは機械の自重を、したがって、接地圧を全体的に減少させる。
【００３４】
複雑および／または費用のかかる後部バラストの分解を要せずに、狭い場所の通過を可能にする、外側にピボット回転されたバラストタワー２１、２２によって、機械の幅が著しく減少するということが、重要な第二の機能として、リストアップされる。これにより、備え付けのための時間が節約され、したがって、機械の操作上の即応性が向上する。
【００３５】
バラスト装置１０の詳細設計につき、さらに図２および図３を引用して、説明を加える。ピボット回転が可能な後部バラスト１０は、キャリアアーム２４、２５が、指型フォーク接合部２７を介して、垂直軸Ａ、Ａ’まわりにピボット回転が可能なように、関節によって接続された基板２０上に設けられている。その表面にバラストプレート２３を積み重ねることができるキャリアプレート７、８がキャリアアーム２４、２５の自由端部に設けられている。キャリアプレート７、８のベース面は実質的にバラストプレート２３のベース面に対応している。
【００３６】
したがって、キャリアアーム２４、２５はともに、横方向に互いにオフセットしている垂直軸Ａ、Ａ’まわりにピボット回転が可能なように関節によって接続されている。図２および図３に示された実施態様においては、リフト・シリンダー９はバラストタワー２１、２２を作動させる機能を有している。リフト・シリンダー９のピストンロッドあるいはリフト・シリンダー９のピストンロッドのアイは、側端部において、第一のピニオン１の作動レバー１１にピボット回転が可能なように関節によって接続されている。これによって、リフト・シリンダー９の線形運動がピニオン１の必要な回転運動に変換される。
【００３７】
リフト・シリンダー９を介して、第二のピニオン２に力を伝達する機能を有する連結ロッド６は、同様に、作動レバー１１に回転可能に支持されている。第二のピニオン２は、連結ロッド６の側端部にピボット回転可能に接続されている作動レバー２６を備えている。第二のピニオン２の歯付き部分は、左側のキャリアアーム２４の歯付き部分５が噛合するように、ギア４に係合している。したがって、第一のピニオン１は右側のキャリアアーム２５の歯付き部分３に噛合している。バラストタワー２１，２２は、シリンダー９のピストンロッドの伸長運動によって、基板２０の背後でピボット回転し、シリンダー９のピストンロッドの収縮運動の結果、バラストタワーは、図１ａおよび図２ａに示される位置に位置する。
【００３８】
あるいは、リフト・シリンダー９に代えて、対応するピニオン１、２、４を直接駆動する回転駆動装置を設けることもできる。この場合には、各ピニオン１、２、4に対して、別々の回転機構を設けるか、あるいは、図示のように、１つの共通した回転駆動装置で十分なように、リンク機構６を介して、ピニオン１、２、4を機械的に連結させる。
【００３９】
バラストの重心が連続的に変位することに起因するクレーンのペイロードに対する効果は、オンラインで算出することができ、クレーンソフトウエアから出力される。こうして、クレーン制御の荷重トルクの限界は、各バラスト位置において、理想的に活用することができる。油圧シリンダー９のストロークまたはバラストタワー２１，２２の回転角をバラストタワー２１，２２の位置を算出するために測定することができる。安全な位置において、バラストタワー２１，２０を任意の連続的な場所に保持するため、油圧で作動するリフト・シリンダー９に下降ブレーキ（lowering brake）を設けることができる。ロータリーエンコーダは、角度測定を保証するために、冗長カム・リミット・スイッチを備えている。
【００４０】
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１  第一のピニオン
２  第二のピニオン
３  左側のキャリアアームの歯付き部分
４  ギア
５  右側のキャリアアームの歯付き部分
６  連結ロッド（リンク機構）
７、８  キャリアプレート
９  リフト・シリンダー
１０  バラスト装置
１１  作動レバー
２０  基板
２１、２２  バラストタワー
２３  バラストプレート
２４、２５  キャリアアーム
２６  作動レバー
２７  指型フォーク接合部
【図１】
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【図２】
2016137998.tif 000004
【図３】
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