JP2020007121A - クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】フック或いはフックに吊り下げられた荷物の周囲状況を把握でき、同時に停止操作時の制動距離を把握できるクレーンを提供する。【解決手段】ブーム７の動作に供する駆動装置３１〜３４と、駆動装置３１〜３４の作動状態を制御する制御装置２０と、ブーム７の先端部分から下方を撮影するカメラ４１と、カメラ４１が撮影した画像を表示する画像表示機４３・６５と、を具備し、ブーム７の動作を停止させる場合、制御装置２０は、駆動装置３１〜３４の基本制御信号Ｓに対してフィルタをかけてフィルタリング制御信号Ｓｆを作成し、フィルタリング制御信号Ｓｆに基づいて駆動装置３１〜３４を制御するとともに、ブーム７の制動距離を予測して画像表示機４３・６５に表示する、とした。【選択図】図１０

Description

本発明は、クレーンに関する。詳しくは、フック或いはフックに吊り下げられた荷物の周囲状況を把握でき、同時に停止操作時の制動距離を把握できるクレーンに関する。

従来より、代表的な作業車両であるクレーンが知られている。クレーンは、主に走行体と旋回体で構成されている。走行体は、複数の車輪を備え、走行自在に構成されている。旋回体は、ブームのほかにワイヤロープとフックを備え、荷物を運搬自在に構成されている。このようなクレーンにおいては、ブームの動作に供する駆動装置と、駆動装置の作動状態を制御する制御装置と、を具備している。

ところで、制御装置がフィルタリング制御信号を作成し、このフィルタリング制御信号に基づいて駆動装置を制御するとしたクレーンが提案されている（特許文献１参照）。ここで、フィルタリング制御信号とは、駆動装置の基本制御信号に対して所定の特徴を有するフィルタをかけたものである。例えば、ノッチフィルタは、共振周波数を中心とする任意の範囲で共振周波数に近づく程に減衰率が高くなった特徴を有している。

ここで、ブームの旋回動作を止める操作を行い、フック或いはフックに吊り下げられた荷物を停止させる状況について想定する。この場合、オペレータがブームの旋回動作を止める操作を行っても、しばらくの間はブームが減速しつつ旋回動作を続けてしまう。これは、ブームの旋回動作を直ちに止めるのではなく、フィルタリング制御信号に基づいた減速区間を設けることで、荷物の振れを抑えようとしているのである。しかし、ブームの制動距離が長くなると、フック或いはフックに吊り下げられた荷物が建築物等に衝突してしまう可能性が高まることとなる。そのため、フック或いはフックに吊り下げられた荷物の周囲状況を把握でき、同時に停止操作時の制動距離を把握できるクレーンが求められていたのである。

特開２０１５−１５１２１１号公報

フック或いはフックに吊り下げられた荷物の周囲状況を把握でき、同時に停止操作時の制動距離を把握できるクレーンに関する。

第一の発明は、
ブームと、
前記ブームから垂下するワイヤロープと、
前記ワイヤロープの巻き入れ及び巻き出しによって昇降するフックと、を備え、
前記フックに荷物を吊り下げた状態で当該荷物を運搬するクレーンにおいて、
前記ブームの動作に供する駆動装置と、
前記駆動装置の作動状態を制御する制御装置と、
前記ブームの先端部分から下方を撮影するカメラと、
前記カメラが撮影した画像を表示する画像表示機と、を具備し、
前記ブームの動作を停止させる場合、
前記制御装置は、前記駆動装置の基本制御信号に対してフィルタをかけてフィルタリング制御信号を作成し、前記フィルタリング制御信号に基づいて前記駆動装置を制御するとともに、前記ブームの制動距離を予測して前記画像表示機に表示する、ものである。

第二の発明は、第一の発明に係るクレーンにおいて、
前記制御装置は、前記荷物が停止する位置を予測して当該荷物の標識を前記画像表示機に表示する、ものである。

第三の発明は、第一又は第二の発明に係るクレーンにおいて、
前記制御装置は、前記荷物の振れ量を予測して当該荷物の振れ範囲を前記画像表示機に表示する、ものである。

第四の発明は、第一の発明に係るクレーンにおいて、
前記制御装置は、前記フックが停止する位置を予測して当該フックの標識を前記画像表示機に表示する、ものである。

第五の発明は、第一又は第四の発明に係るクレーンにおいて、
前記制御装置は、前記フックの振れ量を予測して当該フックの振れ範囲を前記画像表示機に表示する、ものである。

第一の発明に係るクレーンにおいては、ブームの動作に供する駆動装置と、駆動装置の作動状態を制御する制御装置と、ブームの先端部分から下方を撮影するカメラと、カメラが撮影した画像を表示する画像表示機と、を具備している。そして、ブームの動作を停止させる場合、制御装置は、駆動装置の基本制御信号に対してフィルタをかけてフィルタリング制御信号を作成し、フィルタリング制御信号に基づいて駆動装置を制御するとともに、ブームの制動距離を予測して画像表示機に表示する。かかるクレーンによれば、オペレータが画像表示機を見ることで、フック或いはフックに吊り下げた荷物の周囲状況を把握でき、同時にブームの制動距離を把握できる。従って、フック或いはフックに吊り下げられた荷物が建築物等に衝突する前に回避操作を行うことが可能となる。

第二の発明に係るクレーンにおいて、制御装置は、荷物が停止する位置を予測して荷物の標識を画像表示機に表示する。かかるクレーンによれば、表示された荷物の標識から建築物等に衝突するか否かを容易に判断することができる。従って、荷物が建築物等に衝突する前に回避操作を行うことが可能となる。

第三の発明に係るクレーンにおいて、制御装置は、荷物の振れ量を予測して荷物の振れ範囲を画像表示機に表示する。かかるクレーンによれば、表示された荷物の振れ範囲から建築物等に衝突するか否かを容易に判断することができる。従って、荷物が建築物等に衝突する前に回避操作を行うことが可能となる。

第四の発明に係るクレーンにおいて、制御装置は、フックが停止する位置を予測してフックの標識を画像表示機に表示する。かかるクレーンによれば、表示されたフックの標識から建築物等に衝突するか否かを容易に判断することができる。従って、フックが建築物等に衝突する前に回避操作を行うことが可能となる。

第五の発明に係るクレーンにおいて、制御装置は、フックの振れ量を予測してフックの振れ範囲を画像表示機に表示する。かかるクレーンによれば、表示されたフックの振れ範囲から建築物等に衝突するか否かを容易に判断することができる。従って、フックが建築物等に衝突する前に回避操作を行うことが可能となる。

クレーンを示す図。 キャビンの内部を示す図。 操作システムの構成を示す図。 遠隔操作端末を示す図。 ノッチフィルタの周波数特性を示す図。 基本制御信号とフィルタリング制御信号を示す図。 ブームの旋回動作を示す図。 ブームが旋回している状況を示す図。 ブームが旋回している状況の表示態様を示す図。 オペレータが旋回停止操作を行った場合における表示態様を示す図。 オペレータが旋回停止操作を行った場合における表示態様を示す図。 オペレータが旋回停止操作を行った場合における表示態様を示す図。

本願に開示する技術的思想は、以下に説明するクレーン１のほか、他のクレーンにも適用できる。

まず、図１及び図２を用いて、クレーン１について説明する。

クレーン１は、主に走行体２と旋回体３で構成されている。

走行体２は、左右一対の前輪４と後輪５を備えている。また、走行体２は、荷物Ｗの運搬作業を行なう際に接地させて安定を図るアウトリガ６を備えている。なお、走行体２は、駆動装置によって、その上部に支持する旋回体３を旋回自在としている。

旋回体３は、その後部から前方へ突き出すようにブーム７を備えている。そのため、ブーム７は、駆動装置によって旋回自在となっている（矢印Ａ参照）。また、ブーム７は、駆動装置によって伸縮自在となっている（矢印Ｂ参照）。更に、ブーム７は、駆動装置によって起伏自在となっている（矢印Ｃ参照）。加えて、ブーム７には、ワイヤロープ８が架け渡されている。ブーム７の基端側には、ワイヤロープ８を巻き付けたウインチ９が配置され、ブーム７の先端側には、ワイヤロープ８によってフック１０が垂下されている。ウインチ９は、駆動装置と一体的に構成されており、ワイヤロープ８の巻き入れ及び巻き出しを可能としている。そのため、フック１０は、駆動装置によって昇降自在となっている（矢印Ｄ参照）。なお、旋回体３は、ブーム７の側方にキャビン１１を備えている。キャビン１１の内部には、後述する旋回操作具２１や伸縮操作具２２、起伏操作具２３、巻回操作具２４が設けられている。また、後述する画像表示機４３が設けられている。

次に、図３及び図４を用いて、操作システム１２について説明する。但し、本操作システムは、考え得る構成の一例であり、これに限定するものではない。以下では、クレーン１に乗車して操作を行うオペレータを「オペレータＯａ」とし、クレーン１に乗車せずに操作を行うオペレータを「オペレータＯｂ」として説明する。

操作システム１２は、主に制御装置２０で構成されている。制御装置２０には、各種操作具２１〜２４が接続されている。また、制御装置２０には、各種バルブ２５〜２８が接続されている。更に、制御装置２０には、重量センサ２９が接続されている。なお、重量センサ２９は、荷物Ｗの重さを検出できる。そのため、制御装置２０は、荷物Ｗの重さを認識することができる。

前述したように、ブーム７は、駆動装置によって旋回自在となっている（図１における矢印Ａ参照）。本願においては、かかる駆動装置を旋回用油圧モータ３１と定義する。旋回用油圧モータ３１は、方向制御弁である旋回用バルブ２５によって適宜に稼動される。つまり、旋回用油圧モータ３１は、旋回用バルブ２５が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、旋回用バルブ２５は、オペレータＯａによる旋回操作具２１の操作に基づいて稼動される。また、ブーム７の旋回角度や旋回速度は、図示しないセンサによって検出される。そのため、制御装置２０は、ブーム７の旋回角度や旋回速度を認識することができる。

また、前述したように、ブーム７は、駆動装置によって伸縮自在となっている（図１における矢印Ｂ参照）。本願においては、かかる駆動装置を伸縮用油圧シリンダ３２と定義する。伸縮用油圧シリンダ３２は、方向制御弁である伸縮用バルブ２６によって適宜に稼動される。つまり、伸縮用油圧シリンダ３２は、伸縮用バルブ２６が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、伸縮用バルブ２６は、オペレータＯａによる伸縮操作具２２の操作に基づいて稼動される。また、ブーム７の伸縮長さや伸縮速度は、図示しないセンサによって検出される。そのため、制御装置２０は、ブーム７の伸縮長さや伸縮速度を認識することができる。

更に、前述したように、ブーム７は、駆動装置によって起伏自在となっている（図１における矢印Ｃ参照）。本願においては、かかる駆動装置を起伏用油圧シリンダ３３と定義する。起伏用油圧シリンダ３３は、方向制御弁である起伏用バルブ２７によって適宜に稼動される。つまり、起伏用油圧シリンダ３３は、起伏用バルブ２７が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、起伏用バルブ２７は、オペレータＯａによる起伏操作具２３の操作に基づいて稼動される。また、ブーム７の起伏角度や起伏速度は、図示しないセンサによって検出される。そのため、制御装置２０は、ブーム７の起伏角度や起伏速度を認識することができる。

加えて、前述したように、フック１０は、駆動装置によって昇降自在となっている（図１における矢印Ｄ参照）。本願においては、かかる駆動装置を巻回用油圧モータ３４と定義する。巻回用油圧モータ３４は、方向制御弁である巻回用バルブ２８によって適宜に稼動される。つまり、巻回用油圧モータ３４は、巻回用バルブ２８が作動油の流動方向を切り替えたり作動油の流量を調節したりすることで適宜に稼動される。なお、巻回用バルブ２８は、オペレータＯａによる巻回操作具２４の操作に基づいて稼動される。また、フック１０の吊下長さＬ（図１参照）や昇降速度は、図示しないセンサによって検出される。そのため、制御装置２０は、フック１０の吊下長さＬや昇降速度を認識することができる。

更に加えて、本操作システム１２は、カメラ４１と情報中継機４２と画像表示機４３を有している。但し、情報中継機４２は、遠隔操作端末１３が有線式の場合に不要となる。

カメラ４１は、画像を撮影するものである。カメラ４１は、フック１０或いはフック１０に吊り下げられた荷物Ｗを上方から撮影すべく、ブーム７の先端部分に取り付けられている（図１参照）。なお、カメラ４１は、情報中継機４２に接続されている。

情報中継機４２は、電波信号に変換された情報を送受信するものである。情報中継機４２は、地物等による電波への影響を低減すべく、少なくともアンテナがブーム７の先端部分に取り付けられている。なお、情報中継機４２は、制御装置２０のほか、後述する遠隔操作端末１３の制御装置６０に接続されている。そのため、情報中継機４２は、制御装置２０から制御装置６０へ情報を伝達することができる。また、情報中継機４２は、制御装置６０から制御装置２０へ情報を伝達することもできる。更に、カメラ５１が撮影した画像を制御装置２０と制御装置６０へ伝達することもできる。

画像表示機４３は、様々な画像を表示するものである。画像表示機４３は、オペレータＯａが各種操作具２１〜２４を操作しながら視認できるよう、キャビン１１の内部における前方側に取り付けられている。なお、画像表示機４３は、制御装置２０に接続されている。そのため、制御装置２０は、画像表示機４３を通じ、オペレータＯａへ情報を提供することができる。

更に加えて、本操作システム１２は、遠隔操作端末１３を有している。遠隔操作端末１３は、制御装置６０を備えている。また、遠隔操作端末１３は、図示しない送信機と受信機を備えている。なお、本願における遠隔操作端末１３は、遠隔操作端末の一例であり、これに限定するものではない。

遠隔操作端末１３には、旋回操作具６１が設けられている。旋回操作具６１は、制御装置６０に接続されている。そして、制御装置６０は、電波信号を介して前述した制御装置２０に接続されている。そのため、オペレータＯｂが旋回操作具６１を任意の方向へ倒すと（図４における矢印Ｅ参照）、前述した旋回操作具２１を任意の方向に倒したのと同様にブーム７の旋回動作が行われる。つまり、オペレータＯｂが旋回操作具６１を任意の方向へ倒すと、適宜に旋回用油圧モータ３１が稼働し、ブーム７が左旋回或いは右旋回するのである。

また、遠隔操作端末１３には、伸縮操作具６２が設けられている。伸縮操作具６２は、制御装置６０に接続されている。そして、制御装置６０は、電波信号を介して前述した制御装置２０に接続されている。そのため、オペレータＯｂが伸縮操作具６２を任意の方向へ倒すと（図４における矢印Ｆ参照）、前述した伸縮操作具２２を任意の方向に倒したのと同様にブーム７の伸縮動作が行われる。つまり、オペレータＯｂが伸縮操作具６２を任意の方向へ倒すと、適宜に伸縮用油圧シリンダ３２が稼働し、ブーム７が伸長或いは収縮するのである。

更に、遠隔操作端末１３には、起伏操作具６３が設けられている。起伏操作具６３は、制御装置６０に接続されている。そして、制御装置６０は、電波信号を介して前述した制御装置２０に接続されている。そのため、オペレータＯｂが起伏操作具６３を任意の方向へ倒すと（図４における矢印Ｇ参照）、前述した起伏操作具２３を任意の方向に倒したのと同様にブーム７の起伏動作が行われる。つまり、オペレータＯｂが起伏操作具６３を任意の方向へ倒すと、適宜に起伏用油圧シリンダ３３が稼働し、ブーム７が起立或いは倒伏するのである。

加えて、遠隔操作端末１３には、巻回操作具６４が設けられている。巻回操作具６４は、制御装置６０に接続されている。そして、制御装置６０は、電波信号を介して前述した制御装置２０に接続されている。そのため、オペレータＯｂが巻回操作具６４を任意の方向へ倒すと（図４における矢印Ｈ参照）、前述した巻回操作具２４を任意の方向に倒したのと同様にフック１０の昇降動作が行われる。つまり、オペレータＯｂが巻回操作具６４を任意の方向へ倒すと、適宜に巻回用油圧モータ３４が稼働し、フック１０が上昇或いは降下するのである。

更に加えて、遠隔操作端末１３には、画像表示機６５が設けられている。画像表示機６５は、制御装置６０に接続されている。そして、制御装置６０は、電波信号を介して前述した制御装置２０に接続されている。そのため、制御装置２０は、画像表示機６５を通じ、オペレータＯｂへ情報を提供することができる。他方で、画像表示機６５は、いわゆるタッチパネルであることから、オペレータＯｂの入力機器であるともいえる。そのため、オペレータＯｂは、画像表示機６５を通じ、制御装置２０へ情報を提供することもできる。なお、画像表示機６５は、オペレータＯｂが各種操作具６１〜６４を操作しながら視認できるよう、遠隔操作端末１３の正面に取り付けられている。

このように、遠隔操作端末１３は、制御装置２０を通じて各駆動装置（３１〜３４）を稼動させることができる。なお、制御装置２０は、基本制御信号作成部２０ａと共振周波数算出部２０ｂとフィルタ係数算出部２０ｃとフィルタリング制御信号作成部２０ｄを有している。

基本制御信号作成部２０ａは、各駆動装置（３１〜３４）の速度指令である基本制御信号Ｓを作成するものである（図６参照）。基本制御信号作成部２０ａは、オペレータによる各種操作具２１〜２４・６１〜６４の操作量や操作速度を認識し、状況毎に基本制御信号Ｓを作成する。具体的に説明すると、基本制御信号作成部２０ａは、旋回操作具２１・６１の操作量や操作速度に応じた基本制御信号Ｓ、伸縮操作具２２・６２の操作量や操作速度に応じた基本制御信号Ｓ、起伏操作具２３・６３の操作量や操作速度に応じた基本制御信号Ｓ、巻回操作具２４・６４の操作量や操作速度に応じた基本制御信号Ｓを作成する。

共振周波数算出部２０ｂは、各駆動装置（３１〜３４）が作動することによって生じる荷物Ｗの振れの周波数である共振周波数ωを算出するものである。共振周波数算出部２０ｂは、ブーム７の姿勢やワイヤロープ８の巻き出し量に基づいてフック１０の吊下長さＬを認識し、状況毎に共振周波数ωを算出する。具体的に説明すると、共振周波数算出部２０ｂは、フック１０の吊下長さＬと重力加速度ｇを用いた下記の数式に基づいて共振周波数ωを算出する。

フィルタ係数算出部２０ｃは、後述するノッチフィルタＦが有している伝達係数Ｈ（ｓ）の中心周波数係数ω_ｎのほか、ノッチ幅係数ζやノッチ深さ係数δを算出するものである。フィルタ係数算出部２０ｃは、共振周波数算出部２０ｂが算出した共振周波数ωを中心として対応する中心周波数係数ω_ｎを算出する。また、フィルタ係数算出部２０ｃは、それぞれの基本制御信号Ｓに対応するノッチ幅係数ζやノッチ深さ係数δを算出する。なお、伝達係数Ｈ（ｓ）は、中心周波数係数ω_ｎやノッチ幅係数ζやノッチ深さ係数δを用いた下記の数式で表される。

フィルタリング制御信号作成部２０ｄは、ノッチフィルタＦを作成するとともに、基本制御信号Ｓに対してノッチフィルタＦをかけてフィルタリング制御信号Ｓｆを作成するものである（図６参照）。フィルタリング制御信号作成部２０ｄは、フィルタ係数算出部２０ｃから各種係数ω_ｎ・ζ・δを取得してノッチフィルタＦを作成する。また、フィルタリング制御信号作成部２０ｄは、基本制御信号作成部２０ａから基本制御信号Ｓを取得し、この基本制御信号Ｓに対してノッチフィルタＦをかけてフィルタリング制御信号Ｓｆを作成する。具体的に説明すると、フィルタリング制御信号作成部２０ｄは、旋回操作具２１・６１の操作量等に応じた基本制御信号ＳとノッチフィルタＦからフィルタリング制御信号Ｓｆ、伸縮操作具２２・６２の操作量等に応じた基本制御信号ＳとノッチフィルタＦからフィルタリング制御信号Ｓｆ、起伏操作具２３・６３の操作量等に応じた基本制御信号ＳとノッチフィルタＦからフィルタリング制御信号Ｓｆ、巻回操作具２４・６４の操作量等に応じた基本制御信号ＳとノッチフィルタＦからフィルタリング制御信号Ｓｆを作成する。

このような構成により、制御装置２０は、フィルタリング制御信号Ｓｆに基づいて各種バルブ２５〜２８を制御できる。ひいては、フィルタリング制御信号Ｓｆに基づいて各駆動装置（３１〜３４）を制御できる。

次に、図５及び図６を用いて、ノッチフィルタＦとフィルタリング制御信号Ｓｆについて説明する。

ノッチフィルタＦは、共振周波数ωを中心とする任意の範囲で共振周波数ωに近づく程に減衰率が高くなった特徴を有している。共振周波数ωを中心とする任意の範囲は、ノッチ幅Ｂｎとして表され、ノッチ幅Ｂｎにおける減衰量の差異は、ノッチ深さＤｎとして表される。このため、ノッチフィルタＦは、共振周波数ωとノッチ幅Ｂｎとノッチ深さＤｎで特定される。なお、ノッチ深さＤｎは、ノッチ深さ係数δに基づいて定まるものである。従って、ノッチ深さ係数δ＝０の場合は、共振周波数ωにおけるゲイン特性が−∞ｄＢとなり、ノッチ深さ係数δ＝１の場合は、共振周波数ωにおけるゲイン特性が０ｄＢとなる。

フィルタリング制御信号Ｓｆは、各駆動装置（３１〜３４）に伝達される速度指令である。ブーム７の加速に係るフィルタリング制御信号Ｓｆは、基本制御信号Ｓよりも加速が穏やかであり、一時的に減速させてから再び加速していくような特徴を有している（図６におけるＩ部参照）。ここで、一時的に減速させるのは、加速時における荷物Ｗの振れを抑えるためである。また、ブーム７の減速に係るフィルタリング制御信号Ｓｆは、基本制御信号Ｓよりも減速が穏やか又は同程度であり、一時的に増速させてから再び減速していくような特徴を有している（図６におけるＪ部参照）。ここで、一時的に増速させるのは、減速時における荷物Ｗの振れを抑えるためである。なお、制御装置２０は、オペレータＯａ・Ｏｂが停止操作を行ってから速度指令が０となるまでの時間Ｋを算出することができる。そのため、制御装置２０は、この時間Ｋと速度推移、共振周波数ω等を利用してブーム７の制動距離を予測することができる。但し、時間Ｋを利用せず、他の数学的方法によって制動距離を予測することも可能である。

次に、図７から図９を用いて、画像表示機４３・６５の表示態様について説明する。ここでは、ブーム７が旋回している状況に着目して説明する。

まず、本願における前提について簡単に説明しておく。

制御装置２０は、遠隔操作端末１３の位置を認識できる。これは、情報中継機４２のアンテナが指向特性を有することで実現できる。また、前述したように、制御装置２０は、ブーム７の旋回角度や伸縮長さ、起伏角度を認識できる。そのため、制御装置２０は、カメラ４１に対する遠隔操作端末１３の位置方向を認識できる。従って、制御装置２０は、ブーム７によるカメラ４１の支持方向とカメラ４１に対する遠隔操作端末１３の位置方向のなす角度α（図８参照）を認識できる。なお、「ブーム７によるカメラ４１の支持方向」とは、上方から見たときにブーム７の旋回中心Ｍとカメラ４１を結んだ仮想線Ｖ１（図８参照）に沿う方向である。また、「カメラ４１に対する遠隔操作端末１３の位置方向」とは、上方から見たときにカメラ４１と遠隔操作端末１３を結んだ仮想線Ｖ２（図８参照）に沿う方向である。加えて、制御装置２０は、図示しない方位計と接続されており、方位を認識できるものとする。本願における方位については、図８に方位記号で表す。

前述したように、ブーム７は、オペレータＯａによる旋回操作具２１の操作或いはオペレータＯｂによる旋回操作具６１の操作に応じて旋回する。このとき、カメラ４１は、ブーム７とともに旋回する。すると、カメラ４１の狙点Ｐもブーム７とともに旋回することととなり（図７における矢印Ｎ参照）、ひいては狙点Ｐを中心とする画像領域Ｒ１・Ｒ２も旋回することとなる。

ブーム７が旋回している状況において、画像領域Ｒ１の内側には、地上に置かれた荷物Ｑが含まれているものとする（図８参照）。画像領域Ｒ１は、キャビン１１の内部に設けられた画像表示機４３に表示される（図９の（Ａ）参照）。画像領域Ｒ１は、カメラ４１の撮影範囲に内接した矩形状となっている。これは、フック１０或いはフック１０に吊り下げられた荷物Ｗの周囲状況を広く見渡せるように考慮したものである。

同時に、ブーム７が旋回している状況において、画像領域Ｒ２の内側にも、地上に置かれた荷物Ｑが含まれているものとする（図８参照）。画像領域Ｒ２は、遠隔操作端末１３の上面に設けられた画像表示機６５に表示される（図９の（Ｂ）参照）。画像領域Ｒ２は、画像領域Ｒ１に内接した円形状となっている。これは、画像を転回させても欠落（画像の部分的な欠け）が生じない点に加え、オペレータＯｂに画像が転回して表示されている旨を改めて認識させることができる点を考慮したものである。なお、かかる画像は、なす角度αに基づいて転回される。このようにするのは、オペレータＯｂにとって最も方向を認識しやすい画像となるからである。

加えて、画像領域Ｒ１・Ｒ２には、フック１０或いはフック１０に吊り下げられた荷物Ｗの移動方向が矢印型の画像Ｔにて表示される（図９の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。フック１０或いはフック１０に吊り下げられた荷物Ｗがブーム７の先端部分における鉛直下方にあることを考慮すると、かかる移動方向は、ブーム７の先端部分が移動する方向に等しいといえる。なお、画像Ｔの長さは、移動速度の速さに応じて適宜に調節される。また、画像Ｔの色彩を加減速に合わせて変更するとしてもよい。更に、画像Ｔを点滅させる等の態様を加減速に合わせて変更するとしてもよい。

更に加えて、画像領域Ｒ１・Ｒ２には、走行体２の位置方向を表す標識Ｕ１が表示される。また、画像領域Ｒ１・Ｒ２には、遠隔操作端末１３の位置方向を表す標識Ｕ２が表示される。そして、画像領域Ｒ１・Ｒ２には、方位を表す標識Ｕ３が表示される。

ところで、オペレータＯａ・Ｏｂが旋回停止操作を行った場合におけるブーム７の制動距離は、以下のように算出される。ここでは、ブーム７の制動距離をΔΦとして説明する。

ブーム７の制動距離ΔΦは、下記の数式によって表される。このとき、「Φ'」はブーム７の旋回速度であり、「Ｔ」は荷振れ周期である。また、「Ｐｎｆ」は荷振れ低減率であり、「Ｄｃｃ」は減速度制限である。なお、ブーム７の旋回速度Φ'は、センサによって検出される（図６参照）。荷振れ周期Ｔと荷振れ低減率Ｐｎｆと減速度制限Ｄｃｃについては後述する。

荷振れ周期Ｔは、共振周波数ωを用いて表すことができる。そのため、荷振れ周期Ｔは、下記の数式によって表される。また、荷振れ低減率Ｐｎｆは、ノッチ幅係数ζやノッチ深さ係数δを用いた関数によって定まる値である。更に、減速度制限Ｄｃｃは、旋回用油圧モータ３１の回転速度を低下させる際の制限値である。荷振れ低減率Ｐｎｆと減速度制限Ｄｃｃは、機種毎に定められた値とすることもできる。

更に、荷物Ｗの振れ量は、下記の数式によって算出される。ここでは、荷物Ｗの振れ量（振幅）をΔΨとして説明する。また、フック１０と荷物Ｗを一の剛体とみなし、その復元力をＦ、重量をＭとする。但し、フック１０に荷物Ｗを吊り下げていない状況においては、フック１０の復元力をＦ、フック１０の重量をＭとする。なお、フック１０と荷物Ｗを一の剛体とみなさず、二重振り子として算出するとしてもよい。

次に、図１０から図１２を用いて、オペレータＯａ・Ｏｂが旋回停止操作を行った場合における表示態様について説明する。

図１０に示すように、画像領域Ｒ１・Ｒ２には、ブーム７の制動距離が表示される（Ｘ部参照）。具体的に説明すると、画像領域Ｒ１・Ｒ２には、矢印型の画像Ｔが延びているので、この画像Ｔの延長線上にブーム７の制動距離が表示される（Ｘ部参照）。フック１０或いはフック１０に吊り下げられた荷物Ｗがブーム７の先端部分における鉛直下方にあることを考慮すると、ブーム７の制動距離は、フック１０或いはフック１０に吊り下げられた荷物Ｗの制動距離に等しいといえる。なお、制動距離の値は、速度推移や時間推移に連関して連続的に変化する。本願においては、ブーム７が旋回している状況について説明したが、ブーム７が伸縮及び起伏している状況についても適用できる。また、ブーム７の旋回等に加え、フック１０が昇降している状況についても適用できる。

このように、本願に係るクレーン１においては、ブーム７の動作に供する駆動装置（３１〜３４）と、駆動装置（３１〜３４）の作動状態を制御する制御装置２０と、ブーム７の先端部分から下方を撮影するカメラ４１と、カメラ４１が撮影した画像を表示する画像表示機４３・６５と、を具備している。そして、ブーム７の動作を停止させる場合、制御装置２０は、駆動装置（３１〜３４）の基本制御信号Ｓに対してフィルタＦをかけてフィルタリング制御信号Ｓｆを作成し、フィルタリング制御信号Ｓｆに基づいて駆動装置２０を制御するとともに、ブーム７の制動距離を予測して画像表示機４３・６５に表示する。かかるクレーン１によれば、オペレータＯａ・Ｏｂが画像表示機４３・６５を見ることで、フック１０或いはフック１０に吊り下げた荷物Ｗの周囲状況を把握でき、同時にブーム７の制動距離を把握できる。従って、フック１０或いはフック１０に吊り下げられた荷物Ｗが建築物等に衝突する前に回避操作を行うことが可能となる。

この点、本クレーン１は、ブーム７の制動距離から荷物Ｗが停止する位置を予測することができるので、かかる位置に荷物Ｗの標識Ｙを表示するとしてもよい。標識Ｙは、カメラ４１が撮影した荷物Ｗの画像を切り出したものであるが、これに限定するものではない。例えば、円形や矩形等の簡単な図形であってもよい。

このように、本願に係るクレーン１において、制御装置２０は、荷物Ｗが停止する位置を予測して荷物Ｗの標識Ｙを画像表示機４３・６５に表示する。かかるクレーン１によれば、表示された荷物Ｗの標識Ｙから建築物等に衝突するか否かを容易に判断することができる。従って、荷物Ｗが建築物等に衝突する前に回避操作を行うことが可能となる。

加えて、本クレーン１は、ブーム７の減速度やフック１０の吊下長さＬから荷物Ｗの振れ量（振幅）を予測することができるので、かかる振れ量を考慮した荷物Ｗの振れ範囲Ｙｒを表示するとしてもよい。振れ範囲Ｙｒは、荷物Ｗの移動方向に大きい楕円形状（荷物Ｗの移動方向に長軸が沿う楕円形状）となっているが、これに限定するものではない。例えば、範囲を示す直線等であってもよい。

このように、本願に係るクレーン１において、制御装置２０は、荷物Ｗの振れ量を予測して荷物Ｗの振れ範囲Ｙｒを画像表示機４３・６５に表示する。かかるクレーン１によれば、表示された荷物Ｗの振れ範囲Ｙｒから建築物等に衝突するか否かを容易に判断することができる。従って、荷物Ｗが建築物等に衝突する前に回避操作を行うことが可能となる。

ところで、前述した技術的思想は、荷物Ｗを吊り下げていない状況においても適用できる。

即ち、本クレーン１は、ブーム７の制動距離からフック１０が停止する位置を予測することができるので、かかる位置にフック１０の標識Ｚを表示するとしてもよい。標識Ｚは、カメラ４１が撮影したフック１０の画像を切り出したものであるが、これに限定するものではない。例えば、円形や矩形等の簡単な図形であってもよい。

このように、本願に係るクレーン１において、制御装置２０は、フック１０が停止する位置を予測してフック１０の標識Ｚを画像表示機４３・６５に表示する。かかるクレーン１によれば、表示されたフック１０の標識Ｚから建築物等に衝突するか否かを容易に判断することができる。従って、フック１０が建築物等に衝突する前に回避操作を行うことが可能となる。

加えて、本クレーン１は、ブーム７の減速度やフック１０の吊下長さＬからフック１０の振れ量（振幅）を予測することができるので、かかる振れ量を考慮したフック１０の振れ範囲Ｚｒを表示するとしてもよい。振れ範囲Ｚｒは、フック１０の移動方向に大きい楕円形状（フック１０の移動方向に長軸が沿う楕円形状）となっているが、これに限定するものではない。例えば、範囲を示す直線等であってもよい。

このように、本願に係るクレーン１において、制御装置２０は、フック１０の振れ量を予測してフック１０の振れ範囲Ｚｒを画像表示機４３・６５に表示する。かかるクレーン１によれば、表示されたフック１０の振れ範囲Ｚｒから建築物等に衝突するか否かを容易に判断することができる。従って、フック１０が建築物等に衝突する前に回避操作を行うことが可能となる。

最後に、本願においては、フィルタリング制御信号Ｓｆを作成するフィルタとしてノッチフィルタＦを用いているが、これに限定するものではない。つまり、特定の周波数域だけ減衰又は削減できるバンドストップフィルタであればよい。例えば、バンドリミットフィルタやバンドエリミネーションフィルタ等である。

１ クレーン
２ 走行体
３ 旋回体
７ ブーム
８ ワイヤロープ
９ ウインチ
１０ フック
１２ 操作システム
１３ 遠隔操作端末
２０ 制御装置
３１ 旋回用油圧モータ（駆動装置）
３２ 伸縮用油圧シリンダ（駆動装置）
３３ 起伏用油圧シリンダ（駆動装置）
３４ 巻回用油圧モータ（駆動装置）
４１ カメラ
４４ 画像表示機
６５ 画像表示機
Ｆ ノッチフィルタ（フィルタ）
Ｓ 基本制御信号
Ｓｆ フィルタリング制御信号
Ｗ 荷物
Ｘ ブームの制動距離
Ｙ 荷物の標識
Ｚ フックの標識

Claims (5)

1. ブームと、
   前記ブームから垂下するワイヤロープと、
   前記ワイヤロープの巻き入れ及び巻き出しによって昇降するフックと、を備え、
   前記フックに荷物を吊り下げた状態で当該荷物を運搬するクレーンにおいて、
   前記ブームの動作に供する駆動装置と、
   前記駆動装置の作動状態を制御する制御装置と、
   前記ブームの先端部分から下方を撮影するカメラと、
   前記カメラが撮影した画像を表示する画像表示機と、を具備し、
   前記ブームの動作を停止させる場合、
   前記制御装置は、前記駆動装置の基本制御信号に対してフィルタをかけてフィルタリング制御信号を作成し、前記フィルタリング制御信号に基づいて前記駆動装置を制御するとともに、前記ブームの制動距離を予測して前記画像表示機に表示する、ことを特徴とするクレーン。
2. 前記制御装置は、前記荷物が停止する位置を予測して当該荷物の標識を前記画像表示機に表示する、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
3. 前記制御装置は、前記荷物の振れ量を予測して当該荷物の振れ範囲を前記画像表示機に表示する、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。
4. 前記制御装置は、前記フックが停止する位置を予測して当該フックの標識を前記画像表示機に表示する、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
5. 前記制御装置は、前記フックの振れ量を予測して当該フックの振れ範囲を前記画像表示機に表示する、ことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載のクレーン。

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