(57)【要約】設備の負荷を監視するためのシステムは、その設備に実装された送信機と中央サーバーとを含む。送信機は、設備に固定されたひずみゲージと、オンボード・コントローラと電池とを含む。中央サーバーはオンボード・コントローラと交信する。中央サーバーは送信機から、集められた負荷データを受信する。オンボード・コントローラは送信機を、負荷監視用通電モードと深いスリープモードとで操作する。オンボード・コントローラは、ひずみゲージで測定された負荷が、設備が動作中に受ける負荷の定格値の１０％よりも小さいときにはスリープ間隔で動作し、ひずみゲージで測定された負荷が上記の定格値の１０％よりも大きいときにはアクティブ間隔で動作する。スリープ間隔はアクティブ間隔よりも短い。
2020535089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
つり上げ作業に利用される設備と構成要素とが受ける負荷を監視するためのシステムであって、
前記設備に実装されている送信機と、
中央サーバーと
を備え、
前記送信機は、所定の負荷経路で前記設備に固定されたひずみゲージと、オンボード・コントローラと電池とを含み、
前記中央サーバーは前記オンボード・コントローラと交信し、
前記中央サーバーは前記送信機から、集められた負荷データを受信し、
前記負荷データは前記ひずみゲージによって測定され、前記オンボード・コントローラによって集められており、
前記オンボード・コントローラは前記送信機を、負荷監視用通電モードと深いスリープモードとで操作し、
前記オンボード・コントローラは、前記ひずみゲージで測定された負荷が、前記設備と構成要素とが動作中に受ける負荷の定格値の１０％よりも小さいときにはスリープ間隔で動作し、前記ひずみゲージで測定された負荷が前記定格値の１０％よりも大きいときにはアクティブ間隔で動作し、前記スリープ間隔は前記アクティブ間隔よりも短い
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記スリープ間隔が６０秒である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アクティブ間隔が２秒である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記オンボード・コントローラは、前記集められた負荷データを前記中央サーバーへ負荷送信間隔で送信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記負荷送信間隔が前記スリープ間隔と前記アクティブ間隔とのいずれかと等しい、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記オンボード・コントローラは、前記中央サーバーと交信できない場合、前記負荷送信間隔を延ばす、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記送信機に取り付けられており、前記オンボード・コントローラと交信する最大負荷表示装置
を更に備え、
前記オンボード・コントローラは、前記設備と構成要素との動作寿命の間、前記ひずみゲージによって測定された負荷の中で最大の値を保存し、
前記最大負荷表示装置は、使用者によって起動されたとき、前記最大の値を表示する
ことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記オンボード・コントローラは、前記設備と構成要素とが動作中に受ける負荷の定格値を記憶しており、
前記最大負荷表示装置は、前記最大の値が前記定格値よりも小さい場合は緑色に光り、前記最大の値が前記定格値よりも大きい場合は赤色に光る、
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記最大負荷表示装置は、前記使用者によって起動されたとき、動作中に受ける負荷の定格値を表示する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記設備と構成要素とは、シャックル・ピン、シャックル、散布機のバー、引き締めねじ、フック、ブロック、リギング・ブロック、イコライザー・ブロック、パッド・アイ・テスター、吊り紐、およびクレーンのいずれかから成る、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
保護カバー、芯となるヤーン、および導電性の犠牲糸を含む合成繊維製の吊り紐を監視するシステムであって、
ハウジング、電池、第１連続性検出線、および第２連続性検出線を含む送信機と、
前記送信機と交信する基地局と
を備え、
前記第１連続性検出線と前記第２連続性検出線とは前記犠牲糸に接続されており、
前記基地局は、
通常動作時には、一定の間隔で前記送信機と交信し、
前記第１連続性検出線、前記第２連続性検出線、および前記犠牲糸の間で接続の喪失が検出された場合には、前記送信機との通信間隔を伸ばす
ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
前記一定の間隔は約３０秒である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記伸ばされた通信間隔は約３秒である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記犠牲糸は、ニッケルで被覆された合成繊維の糸から成る、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記送信機は前記基地局とＩＳＭ帯域で交信する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記送信機は、周波数ホッピングプロトコルに基づいて前記基地局と同期する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記送信機と前記基地局との間の通信は周波数ホッピングスペクトラム拡散方式に基づいている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
Ｗｉ−Ｆｉとブルートゥースとのいずれかのプロトコルに基づいて前記基地局と交信するユーザーのコンピュータ装置を更に備えた、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記電池は２個の塩化チオニールリチウム電池である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１連続性検出線と前記第２連続性検出線とは前記ハウジングの外へ伸びている、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０１８年７月２５日を出願日とする米国特許仮出願第６２／７０３，００３号と、２０１９年１月２８日を出願日とする米国特許仮出願第６２／７９７，４４８号とに対する優先権主張を伴うものであり、それらの開示内容の全体がここには参照によって組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
支持（リギング）作業とつり上げ作業とに関する設備には、時折、未知の力および負荷がかかる。未知の力および負荷の原因には多くの要因があり得る。たとえば、書類の作成ミスによる推定重量の誤り、または、リフトが元の支持構造もしくはその他の構成要素にまだ接続されているのに、そのリフトに負荷が不注意にかかり始めたときに生じる過負荷状態が挙げられる。どんなに注意深く計画しても不正な支持は、トレーニング不足、人的エラー、または設備の欠陥から生じ得る。アメリカでは、つり上げ作業の失敗に基づくクレーン関連の事故で亡くなる人が年に４０人を超えている。この数は、ここ１０年の間、一定に保たれている。この数には、つり下げられたままの負荷を原因とする他の死傷者が含まれていない。このような事故は、世界中の工業環境においては数え切れないほど出くわすものである。過負荷状態である間、または過負荷の可能性がある状態である間はオペレータに警告を与えることにより、死傷者を減らすことが望まれる。
【０００３】
つり上げ作業および支持作業のハードウェアには特にシャックルが含まれる（しかし、これには限られない）。これらのハードウェアに負荷監視システムが内蔵されていることは、支持具業界および建設業界においては周知である。現在実装されているものでは、ユーザーが特定の受信機、または可能であれば、ブルートゥース（登録商標）のような市販の無線プロトコルを使って監視対象のハードウェアに接続する。一旦接続されると、ユーザーは監視セッションを開始する。このセッションでは、ハードウェアによって測定された負荷がリアルタイムで監視され、および／または記録される。監視対象のつり上げ作業が完了すると、負荷監視システムはシャットダウンされ、電池の寿命が節約される。
【０００４】
このようなシステムは、特定の懸念事項がある重大なつり上げ作業の監視についてはうまく働く。そのような作業としては、たとえば、かなり高額な物、希少な物、重量の不明な物、または、扱いづらい形もしくは珍しい形をした物をつり上げる作業、ならびに、環境、関連する負荷、およびシナリオが扱いづらい、または通常とは異なるつり上げ作業が挙げられる。重大な、または珍しいつり上げ作業が完了したとき、負荷監視システム付きのハードウェアは次に必要とされるときまで保管され、負荷監視システムのない従来のハードウェアが元の場所へ戻される。このように負荷監視システムを特別扱いにすることにより安全性が高まり、つり上げ作業の計画者に、以前にはなかったやり方で作業を洞察させることになる。しかし、このやり方には重大な不明点が２つ残されている。（１）日常の「一般的な」すなわち普通のつり上げ作業の間、設備が負荷をどのように受けるのか。（２）ハードウェアまたは設備の使用履歴の全体。それには、それらが「一般的な」すなわち普通のつり上げ作業の間に受ける衝撃的な負荷も含まれているかも知れない。既存のシステムと方法とが利用するハードウェアは、負荷のデータを定常的に一貫して集めて、遠隔の保存領域へ送信する。その結果、電池の消耗が早い。電池の除去と交換とはオペレータにとって望ましくはないし、オンボードの測定器と送信機とが電池から電力を受けられないときにはシステムが動作しないので、結果的につり上げ作業が監視されていないことになってしまう。また、一般的なつり上げ作業の間に受ける衝撃的な負荷は、負荷の設計値、動作中の負荷の定格値、または負荷の臨界値を下回るかも知れないし、短時間であれば、設計値または定格値を超えるかも知れない。しかし、オペレータには現時点では、つり上げ設備が日常、一般的に受ける負荷のデータを集めて解析するシステムも機構も方法もない。先行技術による負荷監視システムは、負荷データを一貫して取得して保存し、特定の設備、複数の負荷がかかる構成要素、および、様々な場所に設置されて遠隔操作される複数のつり上げ要素と設備とが受ける負荷について、ユーザーにフィードバックを与える。このような負荷監視システムが持つ欠陥を克服するシステムを設計し、開発し、配備することが望まれる。このような好ましいシステムと方法とは特に普通のつり上げ環境に適しており、日常の一般的なつり上げ作業の間、負荷を一貫して監視し、データを集めて解析し、ユーザーと交信するように設計され、構成される。
【発明の概要】
【０００５】
簡単に説明すると、好ましい発明は、つり上げ作業に利用される設備と構成要素とが受ける負荷を監視するためのシステムを対象とする。このシステムは、その設備に実装された送信機を含む。この送信機は、所定の負荷経路で設備に固定されたひずみゲージと、オンボード・コントローラと電池とを含む。このシステムはまた、オンボード・コントローラと交信する中央サーバーを含む。中央サーバーは送信機から、集められた負荷データを受信する。負荷データはひずみゲージによって測定され、オンボード・コントローラによって集められている。オンボード・コントローラは送信機を、負荷監視用通電モードと深いスリープモードとで操作する。オンボード・コントローラは、ひずみゲージで測定された負荷が、設備と構成要素とが動作中に受ける負荷の定格値の１０％よりも小さいときにはスリープ間隔で動作し、ひずみゲージで測定された負荷が定格値の１０％よりも大きいときにはアクティブ間隔で動作する。スリープ間隔はアクティブ間隔よりも短い。
【０００６】
好ましい実施形態による負荷監視システムは、つり上げ作業の間に負荷を監視して負荷データを集めることに加え、特定の吊り紐に定格値を超える負荷がかかるかどうかを監視する等、個々の構成要素を監視することにより、支持具またはハードウェアの動作状態と動作条件とを管理してもよい。つり上げ作業には、傷ついた吊り紐を除いて、クレーンにも、支持具および吊り紐のほとんどにも、過負荷を受けさせる必要がない。ある吊り紐が要求された長さよりも短い場合、または使用中に引っ掛かったり、つり上げられたりした場合、その特定の吊り紐には過負荷がかかる可能性があるが、残りの吊り紐には過負荷がかからない。従来の現場であれば、過負荷を受けた吊り紐、すなわち過負荷とされる値を超える負荷を受けた吊り紐は保管場所へ戻されて、次の支持に利用されたであろう。好ましい負荷監視システムが使用される場合、過負荷を受けた吊り紐は基地局へ信号を送り、基地局は問題があったこと、特に吊り紐が過負荷状態に陥ったこと、すなわち定格値を超える負荷を受けたことをユーザーに警告する。この警告をユーザーが無視した場合でも、好ましい負荷監視システムが次に起動し、過負荷を受けた吊り紐に接続されたときには、基地局からのメッセージに基づいて過負荷の警告が再びオペレータに提示される。これにより、次のユーザーには、点検および修理により、過負荷を受けた吊り紐を使用から除外する機会が与えられる。過負荷は犠牲糸の破壊によって検出される。その破壊は、１対の連続性検出線における信号の途絶によって検出される。犠牲糸が破壊されて脱離すると、すなわち連続性検出線の信号が途絶すると、送信機から基地局へ信号が送られる。基地局はまたユーザーのモバイル機器、たとえば、携帯電話、ラップトップ、スマートフォン、デスクトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、または、特定の吊り紐またはリフトの他のハードウェアの過負荷状態を表示する関連機器と交信する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
上記の概要は、後述される発明の詳細な説明と共に、添付の図面に関連付けて読まれることで、より良く理解されるであろう。発明の説明を目的として、図面は現時点で好ましい実施形態を示している。しかし、示されている配置および手段の詳細に発明が限定されないことは、理解されるべきである。
【０００８】
【図１】本発明の好ましい実施形態による負荷監視システムを構成要素と設備との例と共に示す斜視図である。
【図１Ａ】図１の負荷監視システムのうち、図１の円１Ａ内の拡大斜視図である。
【図１Ｂ】図１の負荷監視システムのうち、図１の円１Ｂ内の拡大斜視図である。
【図１Ｃ】図１の負荷監視システムのうち、図１の円１Ｃ内の拡大斜視図である。
【図２】図１の好ましい負荷監視システムの模式図である。
【図３】図１の負荷監視システムの別の好ましい送信機の斜視図である。
【図４】図３の送信機の上面図である。
【図５】図１の負荷監視システムで使われてもよい合成繊維製の丸い吊り紐の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明では、便宜を図る目的のみで、ある種の用語が使用される。それらの用語で発明は限定されない。以下、特に示されない限り、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、要素が１つであることを限定するものではなく、「少なくとも１つ」を意味するように読まれるべきである。「右」、「左」、「下」、「上」は、参照される図面において方向を示す。「内側へ」、「先端方向へ」は、負荷監視システム、その機器、およびその関連部分の幾何学的中心へ向かう方向を示し、「外側へ」、「基端方向へ」は、その中心から離れる方向を示す。用語には、上記の語の他、それらの派生語および類義語も含まれる。
【００１０】
以下、発明の要素の寸法または特性に関して使われる、「約」、「近似的に」、「一般に」、「実質的に」等の語は、記述されている寸法／特性が厳密な境界値ではなく、そこからの小さな変動（機能的には同様な程度のもの）を排除するものではない。このことは当業者には理解されるであろう。少なくとも、数値パラメータを含む記述には、技術分野において許容されている数学的、かつ工業的な原理を用いた、最下位の数字が変わらない程度の変動（たとえば、丸め誤差、測定誤差、その他の系統誤差、製造上の許容範囲）が含まれている。
【００１１】
図１−図３を参照すると、好ましい負荷監視システム（一般に、１０で示されている。）は、構造設備、好ましくはつり上げ設備とその構成要素とに対する負荷データを測定する既知の技術の限界に対処するものである。このシステムは、設備と構成要素との動作中に、好ましくはつり上げ作業中に、その設備と構成要素とが受ける負荷の追跡および解析を容易にする。好ましいシステム１０は、設備と構成要素との動作中に情報すなわちフィードバックを与えて、好ましくは、ハードウェア、設備、または関連する構成要素が過負荷を受けていないかどうかを、それについてユーザーが積極的には監視していないときに決定し、設備または構成要素が疲労限界に近づいているか否かを決定し、または、通常の動作中に付加的な構造上のベンチマークが達成され、もしくは超過されたか否かを決定する。
【００１２】
好ましい実施形態では、システム１０はあるハードウェアで動作する。このハードウェアには、たとえば、シャックル・ピン１２ａ、シャックル１２ｂ、散布機のバー１２ｃ、引き締めねじ、フック、ブロック、リギング・ブロックまたはイコライザー・ブロック１２ｄ、パッド・アイ・テスター１２ｅ、吊り紐１２ｆ、クレーン、および関連する設備と構成要素のように、ほぼ如何なる構造設備またはその構成要素が含まれてもよい。以下、設備と構成要素とは一般に、参照番号１２で指定される。ハードウェア１２には、好ましくは、送信機２２が搭載されている。送信機２２は、好ましくは、ひずみゲージ１８を含む。ひずみゲージ１８はハードウェア１２に内蔵されていても外付けされていてもよい。また好ましくは、コントローラ、すなわち超低電力マイクロコントローラ３０と電池３２とがハウジング２４の中に実装されてハードウェア１２に取り付けられ、または埋め込まれている。ひずみゲージ１８は、好ましくは、ハードウェアすなわち設備１２において想定される負荷経路に実装されており、使用中、設備１２によって伝達される比較的重大な負荷または最大の負荷がひずみゲージ１８によって測定される。コントローラ３０はひずみゲージ１８から信号を読み出し、その信号を処理し、好ましくは無線でその信号を中央サーバーすなわち基地局２８へ送る。送られた信号は基地局２８で保存され、解析され、表示され、中央処理サーバーへ分配され、および／またはユーザー、モニタ、もしくは関係者へ分配される。
【００１３】
送信機２２のコントローラ３０、すなわちオンボードのコンピュータシステムは、好ましくは、送信機２２（ひずみゲージ１８を含む。）に電力を与える電池３２の寿命を保つ目的で、レベルが異なるスリープモードに入る機能を持つ。電池３２の寿命に影響を与えるシステム１０の機能は主に、（１）ひずみゲージ１８にかかる負荷を監視する機能と、（２）中央サーバー２８に位置する受信機と交信する機能とである。これら２つの電力消費の主なシナリオは、オンボード・コントローラ３０または中央サーバー２８によって別々に管理することができる。以下、それぞれのシナリオを（１）負荷監視用通電モード、（２）通信用通電モードと呼ぶ。
【００１４】
負荷監視用通電モードでは負荷の閾値が、好ましくは、次のように設定される。ひずみゲージ１８によって測定された負荷が閾値未満であるとき、オンボード・コントローラ３０が深いスリープモードで動作する。閾値は、好ましくは、ハードウェアすなわち設備１２が動作する際に受ける負荷の定格値の数％、たとえば１０％である。深いスリープモードではオンボード・コントローラ３０が所定の間隔で、または変動する間隔で負荷を確認する。その間隔はたとえば６０秒ごとである。
【００１５】
深いスリープモードの間に、閾値を超えたレベルの負荷がひずみゲージ１８によって取得され、オンボード・コントローラ３０へ送られたとき、システム１０は負荷のサンプリング間隔をより頻度の高い値へ変更する。つり上げ作業が実際に行われていること、すなわち特定の設備または関連する構成要素１２が使用されていることが推測できるからである。たとえば、設備のハードウェアにかかる負荷が定格値の１０％という閾値を超えたとき、システム１０が２秒ごとに１回の間隔でサンプリングを開始してもよい。モードとサンプリング間隔との変更は、好ましくは、オンボード・コントローラ３０によって決定される。ただし、その決定が中央サーバー２８によって行われてもよい。
【００１６】
電池の電力管理がもっと大きいレベルで行われる場合、サンプリング間隔の異なる閾値が追加されてもよい。コントローラ３０にはたとえば、設備１２の負荷の定格値の１０−５０％である第１負荷閾値（第１サンプリング速度は２秒ごとに１回である。）と、定格値の５０−８０％である第２負荷閾値（第２サンプリング速度は１秒ごとに１回まで増えている。）と、定格値の８０％である第３負荷閾値（第３サンプリング速度は１／２秒ごとに１回まで増えている。）とがあってもよい。これらのサンプリング速度、負荷閾値、および定格値に対する割合は好ましい例である。負荷閾値とサンプリング速度とは、ユーザーの好み、監視されている設備もしくは構成要素１２の臨界状態、動作条件、または設計者もしくは設備１２に関連する他の要素に応じて、工場またはユーザーが設定するほとんど如何なる値であってもよい。この好ましい例では、第１負荷閾値が第２負荷閾値よりも小さく、第２負荷閾値が第３負荷閾値よりも小さい。さらに、この好ましい例では、第３サンプリング速度が第２サンプリング速度よりも高い頻度で負荷データを収集させ、第２サンプリング速度が第１サンプリング速度よりも高い頻度で負荷データを収集させる。これにより、電池３２の電力はハードウェア１２の負荷が低い状態、または無負荷状態である場合に保存される。第１サンプリング速度が低いので、ハードウェア１２が負荷を受けていないときには、集められる負荷データの数と、中央サーバー２８へ負荷データが送られる回数とが減少するからである。しかし、ハードウェア１２が第３閾値以上の負荷を受けているときには、システム１０はサンプリング速度を第３サンプリング速度まで増大させて適量の負荷データを集めることができる。その他に、ハードウェア１２が差し迫って負荷を受けているので、動作中に負荷を測定するための値までサンプリング速度を増大させるべきであることを示す信号を、ユーザーが送信機２２へ送ってもよい。さらに、ある信号がユーザーによって送信機２２へ送られてもよい。この信号は、ハードウェア１２には想定される負荷がかかっていないので、サンプリング間隔が伸びるようにサンプリング速度が減らされてもよいことを示す。
【００１７】
オンボード・コントローラ３０は、負荷を確認することに加え、好ましくは、中央サーバー２８に位置する受信機へ負荷データを所定の間隔で送信する。この動作モードでは負荷データ、好ましくは、ひずみゲージ１８から得られたひずみのデータが負荷送信間隔で送信される。負荷送信間隔はサンプリング間隔と等しくても異なっていてもよい。負荷送信間隔はまた、電池の寿命を保つように操作されてもよい。オンボード・コントローラ３０は、送信された負荷データの受信可能領域内に受信機を検出できない場合、または、ほぼ如何なる理由にしろ中央サーバー２８と交信不能である場合、受信機との交信ができないことを条件に、送信動作について深いスリープモードに留まることができる。オンボード・コントローラ３０は、好ましくは、中央サーバー２８と交信不能である場合、深いスリープモードに留まるべきか否かについて決定する。たとえば、オンボード・コントローラ３０は、中央サーバー２８の受信機への接続を試みても接続できなかった場合、負荷データの次の送信を試みる前に送信機を６０秒間待機させてもよい。さらに、送信を６０秒間隔で何回か試みても送信機すなわちオンボード・コントローラ３０が既知の受信機に接続できない場合、オンボード・コントローラ３０と送信機とは、更なる送信を試みる前にその間隔を比較的長時間、たとえば１０分間に移行させてもよい。オンボード・コントローラ３０と送信機とはまた、負荷データの送信間隔の決定にリアルタイムクロックおよび／またはカレンダーを利用してもよい。たとえば、設備と構成要素１２が典型的には使用されていない期間にユーザーまたはオペレータが仕事のシフトを組まれていない場合、オンボード・コントローラ３０が中央サーバー２８への送信を、通常の動作中、すなわち月曜−金曜の午前７時−午後３時では６０秒間隔で行い、夜間および週末（好ましくは既知の休日を含む。）では１０分間隔で行ってもよい。オンボード・コントローラ３０が閾値（たとえば、第１、第２、または第３閾値）以上の負荷を検出した場合には、負荷データの送信頻度をこのように低減させることが中断され、その送信頻度が増やされてもよく、負荷が閾値を超えた場合には、負荷データが更に高い頻度で送信されてもよい。
【００１８】
オンボード・コントローラ３０は、中央サーバー２８の受信器と交信していないが、ひずみゲージ１８から検出した負荷を記録している場合、好ましくは、自身の記憶機能で負荷データをオンボードの記憶データベースに保存する。記憶領域を節約する目的で、ハードウェアすなわち設備１２に取り付けられたオンボード・コントローラ３０がデータ解析を行ってもよい。たとえば、負荷のサンプリング速度が１秒ごとに１回であるが、負荷が数分間のうち５％の範囲内で安定である場合、集められた負荷データのうち重複するデータ点の多くが破棄されてもよい。たとえば、一貫して同じ負荷を示す重複する負荷データが記憶データベースに記録されている間は、データ点すなわち記録された負荷データが１０個ごとに１つずつ、コントローラ３０に保存されてもよい。データ処理は次のようなアルゴリズムで制御されてもよい。負荷の間に所定のばらつき（比較的大きい。）がある場合には追加の負荷データが保存され、負荷データがより安定しており、すなわち一貫している場合には元の負荷データが保存される。
【００１９】
オンボード・コントローラ３０が中央サーバー２８の受信機との交信を再開した場合、負荷データは中央サーバー２８へ順番に送信されて処理され、サーバーのデータベースに保存され、中央サーバー２８で解析される。負荷データは、記憶データベース、サーバーのデータベース、またはインターネット上のサーバー等、好ましいシステム１０の通常の動作に従って負荷データを取得でき、解析でき、送信できる箇所であればどこに保存されてもよい。
【００２０】
好ましくは、オンボード・コントローラ３０には、負荷の詳細な情報に加えて、設備１２がこれまでに受けた中で最大の負荷が保存される。ハードウェアすなわち設備１２の一部が定格値を超える負荷を受けた場合、永続的な損傷が生じるかも知れない。技術者またはリフトの管理者は、リフトに生じた特定の事象についての詳細な記録に関心があるかも知れないが、平均的なユーザーは、ハードウェア１２に過負荷が生じたか否か、すなわち使用時間中に定格値を超える負荷が生じたか否かを知りたいだけかも知れない。負荷の最大値を読むことによりユーザーは、ハードウェア１２がその使用時間中のほとんどどの時点でも、過負荷によるダメージを受けた可能性があるか否かを速やかに決定できる。負荷の最大値を読むにはユーザーは、受信装置でオンボード・コントローラ３０に接続すればよく、または、ハウジング２４上の押しボタンを操作してハウジング２４上の発光ダイオード（ＬＥＤ）（図示せず。）を光らせて負荷の最大値を表示させればよい。ＬＥＤはまた、設備１２に過負荷が生じていない間は緑色に光り、オンボード・コントローラ３０または記憶データベースに閾値を超える負荷が記憶されていれば赤色に光るように設計されていてもよい。ＬＥＤまたはその他の手段によって、ユーザーまたは管理者へのダイレクトメッセージ等の表示がユーザーに過負荷を警告する場合、ユーザーまたは管理者は設備１２の使用を中断して負荷の記録を解析し、設備１２が継続して使用できるか否か、修理または改修しなければならないか、使用を止めねばならないかを決定することができる。
【００２１】
好ましい実施形態では、負荷監視システム１０はつり上げ作業の間、ハードウェア１２の多くの構成要素にかかる負荷を監視している。これらの構成要素には、散布機のバー１２ｃ、吊り紐１２ｆ、シャックルピン１２ａ、およびシャックル１２ｂが含まれる。オンボード・コントローラ３０は、設備すなわちハードウェア１２の動作モードに基づいて、動作中の負荷をひずみゲージ１８から集める。
【００２２】
図１−図５を参照すると、好ましい負荷監視システム１０は特に吊り紐１２ｆでの利用に適している。吊り紐１２ｆは、好ましくは、合成繊維製である。合成繊維製の吊り紐１２ｆでは合成繊維製のヤーンが芯に使われており、その機械的性質が張力に利用されている。吊り紐１２ｆに使われている高機能の合成繊維は多くの利点を持つ。中でも、多くの化学物質に対して耐性を持ち、機械的強度が高く、弾性率が高く、強度重量比が高い。合成繊維のまわりは保護カバー１３で覆われており、負荷を担うヤーンが外部との摩耗によって損傷することを防いでいる。これにより、合成繊維製である丸い吊り紐１２ｆの寿命が延びる。好ましい吊り紐１２ｆでは、保護カバー１３が耐久性の高いナイロン製の保護被覆から成る。吊り紐１２ｆはまた、好ましくは、芯のヤーンとして１対の繊維を含む。これらは保護カバー１３の中に位置する。
【００２３】
好ましい負荷監視システム１０によりユーザーはリフト、特に吊り紐１２ｆの安全性を離れた場所で監視して、フィードバックをリアルタイムで受けることができる。好ましい負荷監視システム１０は、照明、天候、距離にかかわらず視認性が高く、吊り紐１２ｆの状態に関するフィードバックをリアルタイムで与え、警告および履歴のログを提供することで、特に吊り紐１２ｆごとに報告義務を果たし、追跡を可能にする。負荷監視システム１０は、ハードウェア１２の状態、すなわちそれにかかる負荷を監視し続けても、好ましくは、電池３２にかなりの寿命、好ましくは少なくとも１年間の寿命を与え、送信機２２と基地局２８との間の通信範囲をかなり広く、好ましくは約１５０ｍ、すなわち５００フィートに保つ。負荷監視システム１０は、少なくとも５０本の吊り紐１２ｆ等、複数のハードウェア１２を１台の基地局２８で一度に監視する機能を持つ。負荷監視システム１０は、過負荷が生じた後は速やかに、好ましくは数秒以内に、たとえば約２−１０秒以内に送信機２２から基地局２８へ信号を送る。
【００２４】
好ましい負荷監視システム１０は、送信機２２と基地局２８との間の無線通信を、工業用、科学用、および医療用の帯域（ＩＳＭ帯域）で行う。ＩＳＭ帯域での通信は、支持作業の典型的な環境、すなわち、障害物があって、干渉の頻度が高く、安全確保のための距離が長い環境における通信を容易にする。複数のハードウェア１２を一度に監視する機能は、会場を設営する立場からは有利である。会場では、複数のハードウェア１２と関連する送信機２２とが使用され、またはそれらの在庫が抱えられているからである。負荷監視システム１０は、支持作業用の多数のハードウェア１２を監視する目的で多数の通信機２２を使用し、通信することを容易にする。
【００２５】
好ましい実施形態の負荷監視システム１０は周波数ホッピングスペクトラム拡散方式を利用する。ただし、システム１０は、その通信方式の利用には限定されず、ブルートゥース、Ｗｉ−Ｆｉ、サブＧＨｚ、または送信機２２と基地局２８との間、もしくは基地局２８とユーザーのパーソナルコンピュータ装置との間を繋ぐ他の通信プロトコル等、他の通信方式が利用されてもよい。狭帯域で直に送信するのに比べ、ホッピングを利用するときには許容される電力が高い。干渉の可能性が、ある最小数のチャネルに（定義された滞在時間と帯域間隔とで）分散されるからである。好ましい負荷監視システム１０による送信機２２と基地局２８との間の通信では、無線チャネルが定常的に切り換えられる。その順序は、基地局２８によって電源投入直後に規定されている。複数の送信機２２は動作中、順番に基地局２８と同期して無線チャネルをホップさせる。通信におけるこのスペクトラム拡散技術により、狭帯域の干渉に対する耐性が増す。送信機２２と基地局２８との間で通信される信号が集められる間に干渉信号が薄められるからである。同じ帯域に別の装置が存在しても、それらが同じチャネルに共存している場合しか干渉の可能性が続かない。負荷監視システム１０はホッピングを定常的に続けるので、干渉の可能性は瞬間的に過ぎず、すぐにホップするので干渉が緩和される。その上、単一の場所に複数の基地局２８がチャネルを区別することなく共存可能である。基地局２８とそれぞれの通信相手である送信機２２とはホッピングを、互いには同期せずに行うからである。
【００２６】
好ましい実施形態では、基地局２８と送信機２２との間の通信が約９１５ＭＨｚのＩＳＭ帯域で行われる。この帯域では負荷監視システム１０が２．４ＧＨｚ帯域の装置よりも有利である。たとえば、好ましいシステム１０は一般に、２．４ＧＨｚ帯域に存在するブルートゥース装置およびＷｉ−Ｆｉ装置との混み合いを避ける。また、ブルートゥースおよびＷｉ−Ｆｉの帯域は、その帯域で動作する電子レンジおよび他の機器からはぐれた信号による干渉を受ける。支持作業の現場ではペンダントおよび他の無線制御器等の装置が２．４ＧＨｚ帯域で通信しているので、余分な干渉が生じる可能性がある。さらに、基地局２８と送信機２２との間の通信に利用される好ましい低周波数は、物理的な障害物を容易に通過することができる。これにより、監視範囲がより長い距離に伸び、現場の位置に対する柔軟性がより高くなる。強い信号を確保することが、送信機２２と基地局２８との間の通信、および最終的にはユーザーおよびオペレータとの通信の信頼性を維持する上での鍵となる。
【００２７】
好ましい負荷監視システム１０の動作では、基地局２８に電源が投入されると、基地局２８は信号を、好ましくは、到達可能な範囲内に存在するすべての送信機２２へブロードキャストし始める。送信機２２は、基地局２８に接続されていない、すなわち基地局２８と交信していないとき、定常的に信号を送って基地局２８からの信号を待つ。基地局２８と送信機２２との両方がＩＳＭ帯域で所定の順序に従って相手を探す。送信機２２は、基地局２８の範囲内にある場合、基地局２８の信号を、好ましくは約２−１０分間、更に好ましくは約５分間等の比較的短時間で見つけて、基地局２８との通信を確立する。基地局２８と送信機２２との間で通信が確立すると、送信機２２はマイクロコントローラ３０を通して周波数ホッピングのどの順序にいるのかを把握して、基地局２８と周波数ホッピングを同期させる。送信機２２と基地局２８とは続いて周波数の同じパターンに従って通信を比較的一定に行う。
【００２８】
基地局２８と対を成していない送信機２２は、好ましくは約２０−６０秒ごとに、更に好ましくは３０秒ごとに信号をブロードキャストし、または送信して基地局２８を探し、通信の確立を試み、対を成す準備ができている旨を伝える。ユーザーは、送信機２２を追加する準備、すなわち基地局２８との通信を確立する準備ができている場合、ユーザーインタフェースを使って対を成す処理を開始してもよい。または、送信機２２が自動的に基地局２８との通信を確立してもよい。基地局２８との通信範囲内にあってそれと対を成していない送信機２２は、好ましくは、ユーザーのコンピュータ装置の画面に表示される。このとき、ユーザーは送信機２２を選んで基地局２８に割り当てることができる。送信機２２は、基地局２８と対を成すと、基地局２８と一連の通信を開始する。送信機２２は、吊り紐１２ｆ等のハードウェア１２が正常であることを検出した場合、基地局２８へ「正常」信号を一定の間隔で、たとえば３０秒ごとに送る。この通信により、基地局２８と通信機２２との間に無線リンクが維持されていることと、通信機が正常であることとが、肯定的に確認される。送信機２２は、過負荷を検出した場合、基地局２８へ「過負荷」信号を直ちに送る。さらに、３秒ごとに等、先ほどよりは短い間隔で送信を繰り返す。報告の間隔が短縮されることは、仮に基地局２８と送信機２２との間の接続が干渉されても、次の報告では過負荷のメッセージが基地局２８により、できるだけ早く受信されることが保証されるので好ましい。基地局２８は、過負荷信号を受け取ると、必ずしもではないが好ましくは、送信機２２へ受領信号を返し、送信機２２に送信間隔を元の一定間隔、好ましくは３０秒間隔へ戻させる。これにより電池３２の寿命が保たれる。ただし、送信機２２は、好ましくは、現場に配置されている残りの時間、すなわち、少なくとも関連するハードウェア１２が点検され、修理され、または交換されるまで過負荷状態を報告し続ける。ハードウェア１２が工場に戻されたときに、送信機２２からの過負荷信号が正常に戻されてもよい。工場ではハードウェア１２が点検に回され、耐負荷試験を受けると想定されるからである。送信機２２は、好ましくは、ハードウェア１２の過負荷状態と正常状態とに加えて、付加情報を基地局２８へ与えることができる。付加情報には、たとえば、ハードウェアのシリアル番号、吊り紐１２ｆの長さ、ハードウェア１２の部品数、ハードウェア１２の容量、送信機２２の電池寿命、送信機２２に関するハードウェア１２の種類、その他、送信機２２またはハードウェア１２に関する情報が含まれる。
【００２９】
好ましい負荷監視システム１０は、好ましくは、制御と間欠的な送信とに利用されるマイクロコントローラ３０に電力を管理させながら、監視を原則として連続的に行う。基地局２８と送信機２２との間の交信が連続的であるので、送信の受領確認が容易であり、その結果、システム１０が安定してユーザーに、多様な状態変化に基づくデータの更新をリアルタイムで与えることができる。通信が連続的であれば、設備の誤動作、信号の欠如、または電池の枯渇に伴う電力損失が生じても、誤って肯定される可能性が減る。システム１０の通信は、好ましくは、「スター」型ネットワークを通して扱われる。そこでは基地局２８が多数の送信機２２と交信する。基地局２８は、好ましくは、一度に最大５０台の通信機２２と、すなわち最大５０本の吊り紐１２ｆと、直に交信することができる。
【００３０】
送信機２２が周波数ホッピングを行うので、現場では送信機２２と基地局２８とが同期することが好ましい。しかし、好ましくは、基地局２８が、電源の遮断、他の手段による指示、または元々の設定によって電力を喪失したときにしか、同期は終了しない。基地局２８は任意の送信機２２との同期を、好ましくは、それと対を成す過程で確立させる。その過程では、同期対象の送信機２２が参加要求をブロードキャストする。参加要求はユーザーに、特定のハードウェア１２と関連する現場の送信機２２を、任意の基地局２８へ割り当てさせることができる。アプリケーションもしくはハードウェアのシャットダウン、または基地局２８の再起動に伴う障害が生じた場合、好ましくは、その障害が訂正されたときに、対を成すべき送信機２２が関連する基地局２８と自動的に再同期して送信を再開する。この「設定して忘れる（set-and-forget）」というセットアップであれば、典型的には、一旦リフトが設定されると、ユーザーに送信機２２を管理させる必要がない。基地局２８と対応する送信機２２とはまた、工場から送られたときから、互いを通信相手とする設定がデフォルトとして成されていてもよい。
【００３１】
基地局２８−送信機２２の通常の通信間隔は約３０秒である。個々の送信機２２はマイクロコントローラ３０を通して連続的な信号を検出する。この信号は、ハードウェア１２の機能が動作していること、すなわち過負荷を受けていないことを示す。ユーザーは、基地局２８と交信している自身のパーソナルコンピュータ装置による遠隔操作で、様々なハードウェア１２が正常に動作しているか、過負荷を受けていないか、基地局２８と交信しているかを、好ましくはいつでも確認することができる。標準の通信間隔、すなわち通常の通信間隔が妨げられれば、基地局２８は、好ましくは、通信の喪失を警告する信号をユーザーのコンピュータ装置へ送る。この警告は、ハードウェアの不具合、信号の完全な喪失、電池の電力の枯渇、基地局２８と送信機２２との間の通信をちょうど妨げる重大な干渉、またはその他の通信上の問題の結果であり得る。
【００３２】
好ましい負荷監視システム１０のプロトコルは、好ましくは、連続的に動作するように設計されている。限定はされないが、動作中の基地局２８と十分な電力とがある限り、１日あたり２４時間動作する。その上、基地局２８と送信機２２との間の通信がダウンした場合には、基地局２８が再び動作し始めたときに送信機２２が、好ましくは自動的に、基地局２８と再同期する。通信が再び確立されると、送信機２２は、好ましくは、自身の状態を報告する。
【００３３】
好ましい実施形態では、送信機２２が電池３２から電力を受ける。電池３２は２本の塩化チオニールリチウム（ＬＴＣ）電池から成る。電池３２は、２本のＬＴＣ電池には限られず、電池３２の好ましい機能を発揮でき、送信機２２の通常の動作条件に耐え、かつ電池３２の一般的なサイズを持つものであれば、他のほとんど如何なる種類の電池から構成されていてもよい。電池３２は、それに限定はされないが好ましくは、密度が高く、（負荷の有無にかかわらず）自己放電率が低く、摂氏約−４０度から４９度までの温度範囲で良好に動作する。
【００３４】
特に図３−図５を参照すると、別の好ましい送信機２２’が、送信機２２と比べて同様な特徴を持つ。これらの図面では、同様な特徴を特定して説明するのに同様な参照番号が利用される。さらに、別の好ましい送信機２２’を最初の送信機２２と区別する場合、参照番号にプライム記号を付けたものが利用される。
【００３５】
別の好ましい送信機２２’はハウジング２４’を含む。ハウジング２４’は上部と下部とから成る。これらはマイクロコントローラ３０と電池３２とを囲んで中に収めている。さらに、ハウジング２４’の外へは連続性検出線４０ａ、４０ｂが伸びている。別の好ましい送信機２２’は、特に合成繊維製の吊り紐１２ｆでの利用に適している。この吊り紐１２ｆは、保護カバー１３と、その内部で芯となっている１対のヤーンとを含む。連続性検出線４０ａ、４０ｂは犠牲糸４２に接続されている。犠牲糸４２は芯のヤーンと実質的に同じ負荷を伝えるが、犠牲糸の負荷が吊り紐１２ｆの負荷の定格値よりも大きい場合、たとえばその定格値の５／２−７／２倍だけ大きい場合には破損するように設計されている。ただし、犠牲糸の負荷は吊り紐１２ｆの耐えうる負荷の最大値、すなわち負荷の容量よりは小さい。典型的には、最大値は定格値の約５倍未満である。したがって、吊り紐１２ｆは配置前に負荷試験を受けてもよい。その試験では犠牲糸４２が破損しないように、定格値の少なくとも２倍を超えるが、吊り紐１２ｆの最大負荷よりは十分に小さい負荷が加えられる。
【００３６】
犠牲糸４２は、好ましくは、ニッケルで被覆された繊維等の導電性物質から成り、丸い吊り紐１２ｆのまわりを囲んでいる。犠牲糸４２には連続性検出線４０ａ、４０ｂが導通しており、その導通は、定格値よりも大きい負荷で犠牲糸４２が破壊されると失われる。連続性検出線４０ａ、４０ｂと犠牲糸４２との間は、好ましくは、ねじを柱とする結線（screw post wire connector）で接続されている。しかし、これには限定されず、接着、溶着、ハンダづけ、挟み付け、締め付け、その他、犠牲糸４２を連続性検出線４０ａ、４０ｂと接続することで電気信号の導通が容易になるように犠牲糸４２に固定する手段であればよい。連続性検出線４０ａ、４０ｂの接続が途絶えると、マイクロコントローラ３０は基地局２８へ、吊り紐１２ｆが過負荷を受けたことを示す信号を送り、上記のとおりに機能する。さらに、連続性検出線４０ａ、４０ｂが犠牲糸４２との導通を維持している場合は、送信機２２’は基地局２８へ、吊り紐１２ｆが定格値以下の負荷で動作していることを示す信号を送る。
【００３７】
好ましい吊り紐１２ｆは最小の長さが約３インチである。別の好ましいハウジング２４’は、吊り紐１２ｆの保護カバー１３の中に上手く嵌まるように、できる限りコンパクトに設計されている。ハウジング２４’は、好ましくは、保護カバー１３の中で、負荷を伝達する芯のヤーンの間に設置され、好ましくは、保護カバー１３またはヤーンに固定される。ハウジング２４’は、好ましくは、保護カバー１３の中で、犠牲糸４２に固定された連続性検出線４０ａ、４０ｂを用いて固定される。このように嵌めることにより、好ましくは、製作者がハウジング２４’をスリング１２ｆの保護カバー１３の中に縫い付けることができる。好ましいハウジング２４’は高さＨが約３／２インチであり、幅Ｗが約９／４インチであり、長さＬが約５インチである。保護カバー１３を含む数層の保護繊維の下にハウジング２４’を埋め込んで、丸い吊り紐１２ｆの中の芯であるヤーンに隣接させることにより、衝撃、化学物質、紫外線、および摩耗から受けるダメージ等、関連する可能なダメージが減る。
【００３８】
発明の広い概念から外れることなく上記の実施形態に変更を加えられることは、当業者には歓迎されるであろう。それ故、本発明が開示された特定の実施形態には限定されず、この開示によって定義された本発明の精神と範囲との中で行われる修正にも及ぶことは、当業者には理解される。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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