JP2010235249A - クレーンの制御装置及びクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】吊り荷の位置を正確に認識して荷振れを抑制できるクレーンの制御装置を提供する。
【解決手段】起伏自在のブーム１４と、ブーム１４の先端からワイヤ１６によって吊り下げられるフック１７と、を備えるクレーンの制御装置Ｓである。
さらに、ブーム１４の姿勢を検出するブーム姿勢検出手段３１，３２，３３，３４と、ワイヤ１６のブーム１４の先端からの振れ角θ１，θ２を検出する振れ角検出手段２と、ワイヤ１６の張力を検出するワイヤ張力検出手段３５と、計測されたワイヤ１６の張力に基づき開始指令手段から指示を受けてワイヤ１６を緊張させるだけの所定の緊張張力を与えるウインチ制御手段５３と、を備えている。
そして、吊り荷を地切りする際又は着地する際には、緊張張力を与えた状態で計測されたブーム１４の姿勢及びワイヤ１６の振れ角θ１，θ２に基づいてブーム１４の先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段５４を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、クレーンの制御装置及びクレーンに関するものである。

従来、ブームやジブを備えたクレーンでは、吊り荷を巻上げる際にブームの先端が吊り荷の重心を通る鉛直線上に位置していないと、地切り時に荷振れが生じるという問題があった。

このような地切り時の荷振れを防止するために、例えば特許文献１では、フックブロックの横振れを検出する横振検出装置を設け、ブームの伸縮、起伏、旋回を制御して吊り荷の真上に移動させるブームの姿勢制御装置が開示されている。

しかし、吊り荷の真上にブームの先端を移動させた場合でも、ワイヤを巻上げるとブームやジブに撓みが生じてブームの先端が前方にずれるため、地切り時に撓みの分だけ荷振れが生じていた（図９（ａ）参照）。

この問題を解決するため、例えば特許文献２では、記憶手段に記憶された荷重と撓みの相関に基づいて、ブーム先端の時々刻々の前方変位量を演算し、その変位量を零にするためのブームの必要起こし量を算出するブーム起こし量算出手段を有する制御装置が開示されている。

この構成によれば、ブーム先端が吊り荷の真上に位置するように制御されながら、ワイヤ張力が一定勾配で上昇され、吊荷負荷相当以上になった時点で吊り荷が地切りされる。

実公昭５５−５４７１０号公報 特許第２７４４１１０号公報

しかしながら、上記した特許文献２は、実際にブームの撓みを計測するものではないため、記憶した荷重と撓みの相関からのずれが生じると正確に吊り荷の位置を認識できずに荷振れが生じてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、吊り荷の位置を正確に認識して荷振れを抑制できるクレーンの制御装置と、このクレーンの制御装置を備えるクレーンと、を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のクレーンの制御装置は、起伏自在のブームと、前記ブームの先端からワイヤによって吊り下げられるフックと、を備えるクレーンの制御装置であって、前記ブームの姿勢を検出するブーム姿勢検出手段と、前記ワイヤの前記ブームの先端からの振れ角を検出する振れ角検出手段と、前記ワイヤの張力を検出するワイヤ張力検出手段と、計測された前記ワイヤの張力に基づき開始指令手段から指示を受けて前記ワイヤを緊張させるだけの所定の緊張張力を与えるウインチ制御手段と、を備えており、吊り荷を地切りする際又は着地する際には、緊張張力を与えた状態で計測された前記ブームの姿勢及び前記ワイヤの振れ角に基づいて前記ブームの先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段を備えている。

このように、本発明のクレーンの制御装置は、ブーム姿勢検出手段と、ワイヤの振れ角検出手段と、ワイヤ張力検出手段と、計測されたワイヤの張力に基づき開始指令手段から指示を受けてワイヤを緊張させるだけの所定の緊張張力を与えるウインチ制御手段と、を備えており、吊り荷を地切りする際又は着地する際には、緊張張力を与えた状態で計測されたブームの姿勢及びワイヤの振れ角に基づいてブームの先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段を備えている。

したがって、ワイヤが緩まずに緊張した状態で吊り荷の位置を正確に計測できるようになる。このため、荷振れを抑制することで、安全かつ迅速に作業することができる。

本発明の全体の制御内容を説明するブロック図である。 クレーンの構成を説明する側面図である。 振れ角検出手段の構成を説明する斜視図である。 基準位置までのブーム先端移動制御を説明するブロック図である。 基準位置までのブーム先端移動制御の流れを説明するフローチャートである。 ブーム先端移動制御の作用を説明する説明図である。 基準位置から吊上げまでの地切制御を説明するブロック図である。 基準位置から吊上げまでの地切制御の流れを説明するフローチャートである。 地切制御の作用を説明する説明図である。（ａ）は撓み量と振れ角の関係を示しており、（ｂ）は撓み量と打消移動量の関係について示している。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、図２を用いて本実施例のクレーンの制御装置Ｓを備えるクレーンとしてラフテレーンクレーン１の機械的な構成を説明する。なお、以下の実施例１，２では、ラフテレーンクレーン１を例にして説明するが、これに限定されるものではなく、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載型トラッククレーンなどブームを備えるクレーンであれば本発明を適用できる。

本実施例のラフテレーンクレーン１は、図２に示すように、走行機能を有する車両の本体部分となる車体１０と、車体１０の四隅に設けられたアウトリガ１１，・・・と、車体１０に水平旋回可能に取り付けられた旋回台１２と、旋回台１２に立設されたブラケット１３に取り付けられたブーム１４と、を備えている。

アウトリガ１１は、ラフテレーンクレーン１の転倒を防止するものであり、車体１０のフロント側とリヤ側の左右に設けられ、油圧によって張出・接地がおこなわれる。

また、旋回台１２は、旋回駆動制御手段４２（図４参照）によって制御される旋回用モータの動力を伝達されるピニオンギヤを有しており、このピニオンギヤが車体１０に設けた円形状のギヤに噛み合うことで旋回軸を中心に回動する。

さらに、ブーム１４は、基端ブーム１４１と複数段の中間ブーム１４２，・・・と先端ブーム１４３とによって入れ子式に構成されており、伸縮駆動制御手段４４（図４参照）によって制御される伸縮シリンダ（不図示）によって伸縮できるようになっている。

このうち基端ブーム１４１は、その付け根においてブラケット１３に水平に設置された支持軸に回動自在に取り付けられており、上下に起伏できるようになっている。

また、ブラケット１３と基端ブーム１４１の先端近傍との間には、起伏駆動制御手段４３（図４参照）によって制御される起伏シリンダ（不図示）が架け渡されており、この起伏シリンダを伸縮することでブーム１４全体を起伏することができる。

さらに、先端ブーム１４３の先端には回転自在のシーブ１５が取付けられており、このシーブ１５には先端にフック１７が取付けられたワイヤ１６が掛けられている。加えて、ワイヤ１６の末端はウインチ駆動制御手段４１によって制御されるウインチ（不図示）に巻き回されている。

そして、本実施例のクレーンの制御装置Ｓでは、シーブ１５とフック１７との間に、ワイヤ１６の振れ角を検出するための振れ角検出手段２が取付けられている。

この振れ角検出手段２は、図３に示すように、シーブ１５の回転軸であるシーブ軸１５ａを回転軸として回動自在に取付けられる上側ブラケット２１と、この上側ブラケット２１にシーブ軸１５ａと直交する方向に設けた横回転軸２３と、この横回転軸２３を回転軸として回動自在に取付けられる下側ブラケット２２と、横回転軸２３を回転軸として回動自在に取付けられてワイヤ１６を挟む主挟みシーブ２４と、この主挟みシーブ２４に隣接してワイヤ１６を挟む補挟みシーブ２５と、ワイヤ１６が掛けられるシーブ２６，２７と、を備えている。

そして、上側ブラケット２１には、ブーム１４の起伏方向の振角を検出する縦方向振角検出手段２８が、シーブ軸１５ａの端部に接触するように取付けられている。この縦方向振角検出手段２８は、先端ブーム１４３のシーブ軸１５ａを回転中心とするワイヤ１６の振れ角（回転角）を計測する。

さらに、下側ブラケット２２には、ブーム１４の起伏方向と直交する方向の振角を検出する横方向振角検出手段２９が横回転軸２３の端部に接触するように取付けられている。この横方向振角検出手段２９は、シーブ軸１５ａに直交する横回転軸２３を回転中心とするワイヤ１６の振れ角（回転角）を計測する。

そして、ワイヤ１６は、シーブ１５に掛けられた後、主挟みシーブ２４と補挟みシーブ２５との間を保持された状態で通過し、シーブ２６に掛けられてフック１７に掛けられ、再度シーブ２７に掛けられ、フック１７に掛けられた後に、下側ブラケット２２に設けた索端止め（不図示）に接続される。

したがって、ワイヤ１６に所定の張力を与えて張った状態にすると、フック１７が位置する方向にワイヤ１６が振れ、ワイヤ１６から主挟みシーブ２４、補挟みシーブ２５、シーブ２６，２７を介して反力を受けた振れ角検出手段２は、縦方向及び横方向に回転する。

このようにして、縦方向振角検出手段２８は縦方向の振れ角を検出し、横方向振角検出手段２９は横方向の振れ角を検出して、それぞれコントローラ５の入力ポート５１に計測値を通知する。

次に、本実施例のクレーンの制御装置Ｓを用いた移動制御について、撓みのない状態で吊り荷の上にブーム１４の先端を移動させるブーム先端移動制御と、撓みを生じさせた状態で吊り荷の上にブーム１４の先端を移動させる地切制御と、に分けて説明する。

はじめに、ブーム先端移動制御について説明する。まず、ブーム先端移動制御を実行する制御系の構成について図４を用いて説明する。

図４に示すように、本実施例のクレーンの制御装置Ｓは、ブーム姿勢検出手段としてのブーム起伏角検出手段３１、ブーム長さ検出手段３２、ブーム旋回角検出手段３３などや、ワイヤ移動量検出手段３４、ワイヤ張力検出手段３５、開始指令手段３６、振れ角検出手段２としての縦方向振角検出手段２８及び横方向振角検出手段２９などを備えている。

また、本実施例のクレーンの制御装置Ｓは、駆動制御手段として、ウインチ駆動制御手段４１、旋回駆動制御手段４２、起伏駆動制御手段４３、伸縮駆動制御手段４４などを備えている。

そして、本実施例のクレーンの制御装置Ｓは、ＣＰＵやメモリなどで構成される処理部５０、入力ポート５１（図１参照）、出力ポート５２（図１参照）などを有するコントローラ５において実行される演算・指令処理手段として、ウインチ制御手段５３と、移動制御手段５４と、ブーム先端位置算出手段５５と、ワイヤ長算出手段５６と、目標ブーム先端位置算出手段５７と、を備えている。

ウインチ制御手段５３は、所定の緊張張力を演算・指令する手段であり、開始指令手段３６からの開始信号の入力と、ワイヤ張力検出手段３５からのワイヤ張力の入力と、によって、ウインチ駆動制御手段４１に巻上・巻下量を出力する。

ブーム先端位置算出手段５５は、ブーム起伏角検出手段３１からの起伏角の入力と、ブーム長さ検出手段３２からのブーム長さの入力と、ブーム旋回角検出手段３３からの旋回角の入力とによって、ブーム移動量算出手段５４１に車両座標系から見た現在のブーム先端位置を出力する。なお、車両座標系の座標原点は、計算の簡単のために旋回台の回転軸上に位置することが好ましい。

ワイヤ長算出手段５６は、ブーム先端位置算出手段５５からのブーム先端位置の入力と、ワイヤ移動量検出手段３４からのワイヤ移動量の入力と、によって、目標ブーム先端位置算出手段５７に先端ブーム１４３の先端からフック１７までのワイヤ長を出力する。

目標ブーム先端位置算出手段５７は、ワイヤ長算出手段５６からのワイヤ長の入力と、ブーム旋回角検出手段３３からの旋回角の入力と、縦方向振角検出手段２８からの縦方向振角の入力と、横方向振角検出手段２９からの横方向振角の入力と、によって、ブーム移動量算出手段５４１に目標ブーム先端位置を出力する。

移動制御手段５４は、目標ブーム先端位置までのブーム先端移動量を演算するブーム移動量算出手段５４１と、演算された目標ブーム先端位置までのブーム先端移動量を機械的な信号値に変換する制御信号算出手段５４２と、によって構成されている。

ブーム移動量算出手段５４１は、ブーム先端位置算出手段５５からの現在のブーム先端位置の入力と、目標ブーム先端位置算出手段５７からの目標ブーム先端位置の入力と、によって、制御信号算出手段５４２に現在のブーム先端位置から目標ブーム先端位置へ移動するためのブーム先端移動量を出力する。

制御信号算出手段５４２は、ブーム移動量算出手段５４１からのブーム移動量の入力によって、移動量をウインチ駆動制御手段４１、旋回駆動制御手段４２、起伏駆動制御手段４３、伸縮駆動制御手段４４のそれぞれに振り分けて駆動制御信号を出力する。

つづいて、ブーム先端移動制御の流れについて図４，５を用いて説明する。

まず、玉掛者がフック１７をワイヤ１６に掛け（ステップＳ１１０）、ブーム先端移動制御を開始するためにオペレータが開始指令手段３６をＯＮにする（ステップＳ１２０）。

そうすると、ウインチ制御手段５３は、ウインチ駆動制御手段４１に指令してワイヤ１６をごく少量の所定巻上量だけ巻上げ（ステップＳ１３１）、ワイヤ張力検出手段３５でワイヤ張力を検出する（ステップＳ１３２）。

そして、ワイヤ張力が所定の緊張張力に達していれば（ステップＳ１３３のＹＥＳ）、ステップＳ１４１に進み、達していなければステップＳ１３１〜Ｓ１３３を繰り返す。

ここで、所定の緊張張力は、ワイヤ１６とフック１７の重量に相当する張力や、これに所定の余裕を加えた張力として設定できる。したがって、ワイヤ長さに応じて設定を変えることが好ましい。

ワイヤ張力が所定の緊張張力に達すると（ステップＳ１３３のＹＥＳ）、ワイヤ１６は緩んでおらず、直線状になっていると判断できるため、ブーム姿勢としてのブーム起伏角、ブーム長さ及びブーム旋回角を計測する（ステップＳ１４１）。

そうすると、ブーム先端位置算出手段５５は、計測されたブーム姿勢から現在のブーム先端位置を計算する（ステップＳ１４２，処理（ｂ））。

次に、ワイヤ長算出手段５６は、ブーム先端からフックまでのワイヤ長を計算し、この計算されたワイヤ長と計測された振角とによって目標ブーム先端位置算出手段５７は目標ブーム先端位置を計算する（ステップＳ１４３，処理（ｃ））。ここで、この目標ブーム先端位置としては、ブーム先端の移動量が最小となるように、移動開始時点のブーム１４の先端位置から水平移動で到達できる位置とすることが好ましい。

つづいて、ブーム移動量算出手段５４１は、現在のブーム先端位置を目標ブーム先端位置に移動するためのブーム先端移動量を計算する（ステップＳ１４４）。

そうすると、制御信号算出手段５４２は、計算されたブーム先端移動量を、各駆動制御手段に振り分けて駆動制御信号を出力し（ステップＳ１４５）、ワイヤ張力を緊張張力に維持しつつ、各アクチュエータを駆動してブーム先端を移動させる（ステップＳ１４６）。

そして、ステップＳ１４１〜Ｓ１４６までの計測、計算、移動という一連の処理を繰り返し、ブーム先端が吊り荷の直上まで達すれば（ステップＳ１４７のＹＥＳ）、ブーム先端移動制御処理を終了する。

つづいて、ブーム先端移動制御の作用について、図６を用いて説明する。

このように、本実施例のクレーンの制御装置Ｓは、吊り荷を地切りする際には、緊張張力を与えた状態で計測されたブーム１４の姿勢及びワイヤ１６の振れ角に基づいてブーム１４の先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段５４を備えている。

したがって、ワイヤ１６が緩まずに緊張した状態で吊り荷の位置を正確に計測できるようになり、荷振れを抑制することができる。このため、安全かつ迅速に作業することができる。

つまり、ワイヤ１６が緩んだ状態では、ブーム先端から見た吊り荷の方向とフック１７の方向とが一致しないため、この状態を解消すべくワイヤ１６に所定の緊張張力を与えて緊張させる。

そして、ワイヤ１６が緊張してフック１７の方向と吊り荷の方向とが一致した状態で、ブーム先端ＢＴＰからの縦方向の振角θ１及び横方向の振角θ２を検出することで吊り荷の位置を正確に計測できるようになる。

さらに、移動制御手段５４は、この緊張張力を維持するようにウインチ駆動制御手段４１を制御しながら、ブーム１４の先端が吊り荷の直上ＢＴＰ'に位置するようにブーム１４を略水平に移動させる。

このように移動させると、ブーム１４の先端と吊り荷との距離は短くなるから、短くなった分だけワイヤ１６を巻上げることで、ワイヤ張力を所定の緊張張力に維持した状態で移動させる。

したがって、ブーム１４には、ワイヤ１６から所定の緊張張力のみが作用し、撓みのほとんどない状態でブーム１４の先端を吊り荷の直上のＢＴＰ'に正確に位置させることができる。

次に、地切制御について説明する。まず、地切制御を実行する制御系の構成について図７を用いて説明する。なお、入力系統と出力系統については前記したブーム先端移動制御と同様であるから説明を省略する。

本実施例のクレーンの制御装置Ｓは、コントローラ５において実行される演算・指令処理手段として、ウインチ制御手段５３と、移動制御手段５４と、ブーム先端位置算出手段５５と、ワイヤ長算出手段５６と、ワイヤ伸び算出手段５８と、ブーム撓み量算出手段５９と、ワイヤ伸び速度算出手段６０と、を備えている。

ワイヤ伸び算出手段５８は、ワイヤ張力検出手段３５からのワイヤ張力の入力と、ワイヤ長算出手段５６からのワイヤ長の入力と、によって、ワイヤ伸び速度算出手段６０と、ブーム撓み量算出手段５９と、にワイヤ１６の伸量を出力する。

ブーム撓み量算出手段５９は、ワイヤ伸び算出手段５８からのワイヤ伸びを考慮したワイヤ長の入力と、ブーム先端位置算出手段５５からの現在のブーム先端位置の入力と、縦方向振角検出手段２８からの縦方向振角の入力と、横方向振角検出手段２９からの横方向振角の入力と、によって、ブーム先端の撓み量の変化を計算し、旋回方向成分、作業半径方向成分、高さ方向成分の３つの座標系での変化量（ΔＳ，ΔＲ，ΔＺ）としてブーム移動量算出手段５４１に出力する。

ワイヤ伸び速度算出手段６０は、ワイヤ伸び算出手段５８からのワイヤ伸びの入力によって、ＦＦ制御量の算出及び制御終了判定（図８のステップＳ２３９）に用いるワイヤ伸び速度（ワイヤ張力の変化と同じとみてよい）を計算して制御信号算出手段５４２に出力する。

つづいて、地切制御の流れについて図７，８を用いて説明する。なお、この地切制御は、便宜上は上記したブーム先端移動制御と別々に説明するが、ブーム先端移動制御に連続して自動的に実行されることが好ましい。

この地切制御の前提として、あらかじめブーム先端移動制御終了後のクレーン状態、すなわちワイヤ１６が緊張する程度の軽いワイヤ張力が作用し、吊り荷の重心とブーム先端位置が鉛直線上に位置する状態を作っておく。

そして、地切制御を開始するためにオペレータが開始指令手段３７をＯＮにする（ステップＳ２１０）。

まず、ブーム１４の先端が吊り荷の直上にある基準姿勢としてのブーム姿勢を計測し（ステップＳ２２１）、ブーム先端位置算出手段５５は、計測されたブーム姿勢から基準位置としてのブーム１４の現在の先端位置を計算する（ステップＳ２２２）。

次に、ウインチ制御手段５３は、ウインチ駆動制御手段４１に指令してワイヤ１６をごく少量の所定巻上量だけ巻上げる（ステップＳ２３１）。そうすると、ブーム１４にごく少量の所定撓み量だけ撓みが生じる。

つづいて、ワイヤ移動量とワイヤ張力とブーム起伏角とブーム長さとを計測して（ステップＳ２３２）、巻上げによって撓みが増加した状態のワイヤ長及びワイヤ伸びを計算する（ステップＳ２３３）。

そして、ブーム撓み量算出手段５９は、ブーム撓み量の変化を計算して、ブーム移動量算出手段５４１に各座標系での変化量（ΔＳ，ΔＲ，ΔＺ）として出力する（ステップＳ２３４）。

つづいて、ブーム移動量算出手段５４１は、現在のブーム先端位置を目標ブーム先端位置に移動するためのブーム先端移動量を計算する（ステップＳ２３５）。

そうすると、制御信号算出手段５４２は、計算されたブーム先端移動量を、各駆動制御手段に振り分けて駆動制御信号を出力し（ステップＳ２３６）、各駆動制御手段を駆動してブーム先端を移動させる（ステップＳ２３７）。すなわち、ブーム移動量を起伏方向の撓み補正角とウインチ方向の撓み補正変位に振り分けてブーム先端を移動させる（図９（ｂ）参照）。

具体的には、この制御信号の計算では、目標起伏角、目標ワイヤ長、目標旋回角と、実測起伏角、実測ワイヤ長、実測旋回角と、の偏差から得られるＦＢ（フィードバック）制御量に、ＦＦ（フィードフォワード）制御量を加算して得られる制御指令を各駆動制御手段に与える。このＦＦ制御量は、ワイヤ伸び算出手段５８から得られるワイヤ伸びの変化率に振角の大きさに比例するゲインを乗じて得ることができる。

そして、ステップＳ２２１〜Ｓ２３７までの計測、巻上、移動という一連の処理の後、ワイヤ張力の変化が零になるかどうかを判定し（ステップＳ２３８，２３９）、零でなければ（ステップＳ２３９のＮＯ）、一連の処理を繰り返す。

他方、ワイヤ張力の変化が零になれば（ステップＳ２３９のＹＥＳ）、地切制御処理を終了する。なお、ワイヤ張力でなく撓み量の変化量の速度変化が零となることを条件に上記の繰り返し処理を終了してもよい。

つづいて、地切制御の作用について図９を用いて説明する。

このように、本実施例のクレーンの制御装置Ｓは、吊り荷を地切りする際に、ブーム１４の先端が吊り荷の直上の基準位置にある状態で計測されたブーム１４の基準姿勢と、ワイヤ１６を巻き上げてブーム１４の撓みが増加した状態で計測されたワイヤ１６の振れ角と、に基づいてブーム１４の基準姿勢からの撓み量の増加量を演算するブーム撓み量算出手段５９を備えている。

そして、移動制御手段５４は、演算された撓み量の増加量を打ち消すようにブーム１４の先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、ブーム１４の撓み量を徐々に増加させて吊り荷を地切りする。

このため、ブーム１４の撓み量を計測に基づいて正確に演算して、この撓み量を打ち消すようにブーム１４を移動させることで、地切りの際の荷振れを抑制できる。

つまり、ウインチ駆動制御手段４１によってワイヤ１６を少量だけ巻上げると撓みが生じるが（図９（ａ）参照）、この撓みを打ち消すようにブーム１４を移動させる打消移動処理を繰り返すことで（図９（ｂ）参照）、ブーム１４に徐々に撓みを生じさせて収束させる。

具体的には、ブーム１４の起伏とワイヤ１６の巻上によって撓みに対応した打消移動をさせることで、ブーム１４の伸縮とワイヤ１６の巻上で打消移動をさせる場合に比べて、迅速に処理をおこなうことができる。

このように、ブーム１４に徐々に撓みが生じていくと、最終的に吊り荷の重量に相当する張力が生じた時点で撓みが最大となり、同時に吊り荷が地切りされることになる。

そして、地切りの時点では、ブーム１４の先端は吊り荷の重心の直上に位置しているため、地切りと同時に吊り荷がブーム１４の先端の直下に移動しようとして生じる荷振れが発生しなくなる。

次に、本実施の形態のクレーンの制御装置Ｓの効果について以下に列挙して説明する。

（１）このように、実施例のクレーンの制御装置Ｓは、起伏自在のブーム１４と、ブーム１４の先端からワイヤ１６によって吊り下げられるフック１７と、を備えるクレーンの制御装置Ｓである。

そして、ブーム１４の姿勢を検出するブーム姿勢検出手段と、ワイヤ１６のブーム１４の先端からの振れ角を検出する振れ角検出手段２と、ワイヤ１６の張力を検出するワイヤ張力検出手段３５と、計測されたワイヤ１６の張力に基づき開始指令手段３６から指示を受けてワイヤ１６を緊張させるだけの所定の緊張張力を与えるウインチ制御手段５３と、を備えており、吊り荷を地切りする際又は着地する際には、緊張張力を与えた状態で計測されたブーム１４の姿勢及びワイヤ１６の振れ角に基づいてブーム１４の先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段５４を備えている。

したがって、ワイヤ１６が緩まずに緊張した状態で吊り荷の位置を正確に計測できるようになり、荷振れを抑制することができる。このため、安全かつ迅速に作業することができる。

加えて、この状態ではワイヤ１６には吊り荷の荷重は作用しておらず、ブーム１４に撓みが生じていない状態となっているため、撓み量を考慮せずに後の処理工程である地切制御の開始位置となる基準位置に正確に位置させることができる。

さらに、オペレータが開始指令手段３６をＯＮにすれば、自動的にブーム先端移動制御が実行されるため、オペレータの目視できない位置に吊り荷があってもブーム１４を移動させることができる。

（２）また、吊り荷を地切りする際に、ブーム１４の先端が吊り荷の直上の基準位置にある状態で計測されたブーム１４の基準姿勢と、ワイヤ１６を巻き上げてブーム１４の撓みが増加した状態で計測されたワイヤ１６の振れ角と、に基づいてブーム１４の基準姿勢からの撓み量の増加量を演算するブーム撓み量算出手段５９を備えており、移動制御手段５４は、演算された撓み量の増加量を打ち消すようにブーム１４の先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、ブーム１４の撓み量を徐々に増加させて吊り荷を地切りする。

このため、ブーム１４の撓み量を計測に基づいて正確に演算して、この撓み量を打ち消すようにブーム１４を移動させることで、地切りの際の荷振れを抑制できる。

加えて、この地切制御では、図９（ｂ）に示すように、ブーム１４の起伏とワイヤ１６の巻上によって撓みに対応した打消移動をさせることで、ブーム１４の伸縮とワイヤ１６の巻上で打消移動をさせる場合に比べて、迅速に処理をおこなうことができる。

（３）ワイヤ１６の張力を計測するワイヤ張力検出手段３５を備えており、ブーム撓み量算出手段５９は計測された張力を用いて計算されるワイヤ１６の伸量に基づいてブーム１４の撓み量を演算するため、より正確に撓み量を演算することができる。

つまり、吊り荷の荷重が作用すると、ブーム１４が撓むだけでなく、ワイヤ１６にも伸びが生じるため、これを考慮しないと吊り荷の正確な位置が把握できなくなる。特に、地切りの直前には張力が大きくなるため、この伸量を無視すると吊り荷位置の認定に誤差を生じて荷振れが生じてしまう。

そこで、このワイヤ１６の伸量を考慮して吊り荷の位置を認定することで、正確な撓み量を計算して地切りの際の荷振れを抑制できる。

（４）また、本実施例のラフテレーンクレーン１は、上記したようなクレーンの制御装置Ｓを備えているため、吊り荷を地切りする際や着地する際に、荷振れが生じることのない安全なラフテレーンクレーン１になる。

以下、クレーンの制御装置Ｓを用いて、吊り荷を着地させる場合の荷降制御について説明する。なお、前記実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

まず、構成については前記実施１の地切制御を実行する構成と略同様であるから説明を省略する。また、荷降制御の流れについても、地切制御で説明した図８のステップＳ２３１が巻き下げになる点以外は、前記実施例と略同様であるから説明を省略する。

次に、作用について説明する。

このように、本実施例のクレーンの制御装置Ｓは、吊り荷を着地する際に、吊り荷を着地させてブーム１４の先端が吊り荷の直上の基準位置にある状態で計測されたブーム１４の基準姿勢と、ワイヤ１６を巻き下げてブーム１４に撓みが減少した状態で計測されたワイヤ１６の振れ角と、に基づいてブーム１４の基準姿勢からの撓み量の減少量を演算するブーム撓み量算出手段５９を備えている。

そして、移動制御手段５４は、演算された撓み量の減少量を打ち消すようにブーム１４の先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、ブーム１４の撓み量及びワイヤ１６の張力を徐々に減少させてワイヤ１６の張力を略零にする。

このため、ブーム１４の撓み量を計測に基づいて正確に演算して、この撓み量を打ち消すようにブーム１４を移動させることで、着地の際のフック１７の振れを抑制できる。

つまり、ウインチ駆動制御手段４１によってワイヤ１６を少量だけ巻下げると撓みが減少するが、この撓みの減少を打ち消すようにブーム１４を移動させる打消移動処理を繰り返すことで、ブーム１４から徐々に撓みをとって収束させる。

このように、ブーム１４から徐々に撓みをとっていくと、最終的に張力が略零になった時点で撓みが最小となり、同時に吊り荷が完全に着地することになる。

そして、張力が略零の完全な着地の時点では、ブーム１４の先端は吊り荷の重心の直上に位置しているため、着地してフック１７を外すのと同時にフック１７がブーム１４の先端の直下に移動しようとして生じるフック１７の振れが発生しなくなる。

次に、効果について説明する。

（１）本実施例のクレーンの制御装置Ｓは、吊り荷を着地する際に、吊り荷を着地させてブーム１４の先端が吊り荷の直上の基準位置にある状態で計測されたブーム１４の基準姿勢と、ワイヤ１６を巻き下げてブーム１４に撓みが減少した状態で計測されたワイヤ１６の振れ角と、に基づいてブーム１４の基準姿勢からの撓み量の減少量を演算するブーム撓み量算出手段５９を備えており、移動制御手段５４は、演算された撓み量の減少量を打ち消すようにブーム１４の先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、ブーム１４の撓み量を徐々に減少させる。

したがって、ブーム１４の撓み量を計測に基づいて正確に演算して、この撓み量を打ち消すようにブーム１４を移動させることで、着地の際のフック１７の振れを抑制できる。このため、安全かつ迅速に作業することができる。

なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、吊り荷を地切りする際に所定の緊張張力を与えてブーム１４の先端を吊り荷の直上に移動させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、着地させる際にも所定の緊張張力を与えてブーム１４の先端を吊り荷の直上に移動させることもできる。

また、前記実施例では、地切制御においてブーム１４を旋回させない場合について説明したが、これに限定されるものではなく、横撓みが生じていればブーム１４を旋回させて吊り荷の直上に移動させることもできる。

Ｓ クレーンの制御装置
１ ラフテレーンクレーン（クレーン）
１２ 旋回台
１４ ブーム
１５ シーブ
１５ａ シーブ軸
１６ ワイヤ
１７ フック
２ 振れ角検出手段
２８ 縦方向振角検出手段
２９ 横方向振角検出手段
３１ ブーム起伏角検出手段
３２ ブーム長検出手段
３３ ブーム旋回角検出手段
３４ ワイヤ長検出手段
３５ ワイヤ張力検出手段
４１ ウインチ駆動制御手段
４２ 旋回駆動制御手段
４３ 起伏駆動制御手段
４４ 伸縮駆動制御手段
５ コントローラ
５３ ウインチ制御手段
５４ 移動制御手段
５５ ブーム先端位置算出手段
５６ ワイヤ長算出手段
５７ 目標ブーム先端位置算出手段
５８ ワイヤ伸び算出手段
５９ ブーム撓み量算出手段
６０ ワイヤ伸び速度算出手段

Claims (5)

1. 起伏自在のブームと、前記ブームの先端からワイヤによって吊り下げられるフックと、を備えるクレーンの制御装置であって、
   前記ブームの姿勢を検出するブーム姿勢検出手段と、前記ワイヤの前記ブームの先端からの振れ角を検出する振れ角検出手段と、前記ワイヤの張力を検出するワイヤ張力検出手段と、計測された前記ワイヤの張力に基づき開始指令手段から指示を受けて前記ワイヤを緊張させるだけの所定の緊張張力を与えるウインチ制御手段と、を備えており、
   吊り荷を地切りする際又は着地する際には、緊張張力を与えた状態で計測された前記ブームの姿勢及び前記ワイヤの振れ角に基づいて前記ブームの先端を吊り荷の直上に移動させる移動制御手段を備えることを特徴とするクレーンの制御装置。
2. 吊り荷を地切りする際に、前記ブームの先端が吊り荷の直上の基準位置にある状態で計測された前記ブームの基準姿勢と、前記ワイヤを巻き上げて前記ブームの撓みが増加した状態で計測された前記ワイヤの振れ角と、に基づいて前記ブームの基準姿勢からの撓み量の増加量を演算するブーム撓み量算出手段を備えており、
   前記移動制御手段は、演算された撓み量の増加量を打ち消すように前記ブームの先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、前記ブームの撓み量を徐々に増加させて吊り荷を地切りすることを特徴とする請求項１に記載のクレーンの制御装置。
3. 吊り荷を着地する際に、吊り荷を着地させて前記ブームの先端が吊り荷の直上の基準位置にある状態で計測された前記ブームの基準姿勢と、前記ワイヤを巻き下げて前記ブームに撓みが減少した状態で計測された前記ワイヤの振れ角と、に基づいて前記ブームの基準姿勢からの撓み量の減少量を演算するブーム撓み量算出手段を備えており、
   前記移動制御手段は、演算された撓み量の減少量を打ち消すように前記ブームの先端を吊り荷の直上に移動させる打消移動処理を繰り返して、前記ブームの撓み量を徐々に減少させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクレーンの制御装置。
4. 前記ワイヤの張力を計測する張力検出手段を備えており、前記ブーム撓み量算出手段は計測された張力を用いて計算されるワイヤ伸量に基づいて前記ブームの撓み量を演算することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のクレーンの制御装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のクレーンの制御装置を備えることを特徴とするクレーン。

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