JP2018104110A

JP2018104110A - クレーン

Info

Publication number: JP2018104110A
Application number: JP2016249855A
Authority: JP
Inventors: 和磨水木; Kazuma Mizuki; 真輔神田; Shinsuke Kanda
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: JP6819278B2

Abstract

【課題】クレーンの動作状態に関わらず操作具の操作による荷振れの抑制を支援することができるクレーンを提供する。【解決手段】クレーン１が搬送する搬送物Ｗの振れ角および振れ方向を検出する振れ角検出手段である振れ角検出カメラ２８と、旋回台７を旋回させる旋回操作具１９、伸縮ブーム８を伸縮させる伸縮操作具２１および伸縮ブーム８を起伏させる起伏操作具２０のうち少なくとも一つに独立して力を加えるアクチュエータである旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４と、が設けられ、振れ角検出カメラ２８によって検出される搬送物Ｗの振れ方向のベクトルが、旋回操作具１９、伸縮操作具２１および起伏操作具２０のうち前記アクチュエータが設けられている操作具によって操作されるクレーン１の可動方向のベクトルを含んでいる場合、前記アクチュエータによってその操作具に力Ｆｍが付与される。【選択図】図５

Description

本発明は、クレーンに関する。詳しくは、力覚フィードバック機能を有するクレーンに関する。

従来、クレーン等の作業機において、操作具の操作に応じて搬送物を吊りながら移動する旋回台や伸縮ブーム等は、操作具の操作態様によって搬送物の荷振れが発生する場合がある。操縦者の操作態様によって操作具が微妙に振動することで、操作具に連動している旋回台や伸縮ブームが振動するためである。そこで、荷振れの抑制支援として支援旋回台や伸縮ブームの移動による加速度の大きさに応じて操作具に操作方向と逆の方向の反力を加える操作反力制御装置を備えたクレーンが知られている。特許文献１の如くである。

特許文献１に記載のクレーンは、旋回台や伸縮ブームに加速度検出手段が設けられている。また、クレーンは、各操作レバーに反力発生用のモータが設けられてる。クレーンは、操作レバーの操作により旋回台や伸縮ブームが移動した際、加速度検出手段によって旋回台の旋回動作、伸縮ブームの起伏動作および伸縮動作における加速度を検出する。そして、クレーンは、操作反力制御装置によって、検出した加速度に応じた力を操作レバーの操作方向と反対の方向に反力として操作レバーに加える。このように構成することでクレーンは、操作反力に基づいて、旋回台や伸縮ブームの加速、減速状態を把握できるので、操作反力を手がかりに操作レバーを操作することで荷振れの発生を抑制することができる。

特許文献１に記載の技術は、旋回台や伸縮ブームの動作が搬送物の荷振れを生じさせないように加速度に応じた反力を付与することで操作レバーの操作性を向上させ、荷振れの抑制を支援してるものである。従って、特許文献１に記載のクレーンは、旋回台や伸縮レバーが停止している状態で搬送部に荷振れが発生している場合、操作レバーに反力が付与されないため荷振れの抑制を支援することが出来ず、搬送物の荷振れの抑制効果が限定的になる可能性があった。

国際公開第９６／３２６７０号

本発明の目的は、クレーンの動作状態に関わらず操作具の操作による荷振れの抑制を支援することができるクレーンの提供を目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、旋回台に起伏自在の伸縮ブームが設けられるクレーンにおいて、前記クレーンが搬送する搬送物の振れ角および振れ方向を検出する振れ角検出手段と、前記旋回台を旋回させる旋回操作具、前記伸縮ブームを伸縮させる伸縮操作具および前記伸縮ブームを起伏させる起伏操作具のうち少なくとも一つに独立して力を加えるアクチュエータと、が設けられ、前記振れ角検出手段によって検出される搬送物の振れ方向のベクトルが、前記旋回操作具、前記伸縮操作具および前記起伏操作具のうち前記アクチュエータが設けられている操作具によって操作されるクレーンの可動方向のベクトルを含んでいる場合、前記アクチュエータによってその操作具に力が付与されるものである。

クレーンは、前記アクチュエータが、前記搬送物の振れ方向にクレーンを操作するための前記操作具の操作方向に力を付加するように構成されるものである。

クレーンは、前記アクチュエータが、前記振れ角検出手段によって検出される搬送物の振れ角の大きさに応じて力を付加するように構成されるものである。

クレーンは、前記アクチュエータによって前記操作具に付与される力が前記操作具を中立位置に戻すばねの張力も小さく設定されているものである。

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

クレーンにおいては、搬送物の振れと連動して操作具に力が付与される。これにより、クレーンの動作状態に関わらず操作具の操作による荷振れの抑制を支援することができる。

クレーンにおいては、搬送物の振れの方向が操作具を通じて操縦者に伝達される。これにより、クレーンの動作状態に関わらず操作具の操作による荷振れの抑制を支援することができる。

クレーンにおいては、搬送物の振れの大きさが操作具を通じて操縦者に伝達される。これにより、クレーンの動作状態に関わらず操作具の操作による荷振れの抑制を支援することができる。

クレーンにおいては、アクチュエータによって操作具に付与される力が操作具によるクレーンの操縦に影響を及ぼさない。これにより、クレーンの動作状態に関わらず操作具の操作による荷振れの抑制を支援することができる。

本発明の第一実施形態に係るクレーンの全体構成を示す側面図。本発明の第一実施形態に係るクレーンの制御構成を示すブロック図。（ａ）本発明の第一実施形態に係るクレーンの操作具の不感帯と保持用ばねの張力の関係を示すグラフを表す図、（ｂ）同じく操作具の操作態様と支援スイッチの配置の一例を示す図。（ａ）本発明の第一実施形態に係るクレーンの荷振れの態様を表すクレーンの平面図および正面図、（ｂ）同じく荷振れの大きさと方向を旋回周方向ベクトルと旋回径方向ベクトルとに分解している状態を示す図。（ａ）本発明の第一実施形態に係るクレーンの旋回操作具の操作態様を示す図、（ｂ）同じく旋回操作具の操作によるクレーンの動作態様と荷振れの態様を示す図、（ｃ）同じく旋回操作具用モータによって旋回操作具に付加される力の態様を示す図。本発明の第一実施形態に係るクレーンにおいて荷振れ抑制支援制御の制御態様を表すフローチャートを示す図。本発明の第二実施形態に係るクレーンの制御構成を示すブロック図。本発明の第二実施形態に係るクレーンにおいて荷振れ抑制支援制御の制御態様を表すフローチャートを示す図。

以下に、図１と図２とを用いて、クレーンの一実施形態に係るクレーン１について説明する。なお、本実施形態においては、クレーン１として移動式クレーンについて説明を行うが、アクチュエータによって起伏される伸縮ブーム８と旋回台７とウインチ（メインウインチ１３、サブウインチ１５）とを具備するクレーン１であればよい。

図１に示すように、クレーン１は、不特定の場所に移動可能な移動式クレーンである。クレーン１は、車両２、クレーン装置６を有する。

車両２は、クレーン装置６を搬送するものである。車両２は、複数の車輪３を有し、エンジン４を動力源として走行する。車両２には、アウトリガ５が設けられている。アウトリガ５は、車両２の幅方向両側に油圧によって延伸可能な張り出しビームと地面に垂直な方向に延伸可能な油圧式のジャッキシリンダとから構成されている。車両２は、アウトリガ５を車両２の幅方向に延伸させるとともにジャッキシリンダを接地させることにより、クレーン１の作業可能範囲を広げることができる。

クレーン装置６は、、搬送物Ｗをワイヤロープによって吊り上げるものである。クレーン装置６６は、、、旋回台７、伸縮ブーム８、ジブ９、メインフックブロック１０、サブフックブロック１１、起伏シリンダ１２、メインウインチ１３、メインワイヤロープ１４、サブウインチ１５、サブワイヤロープ１６、キャビン１８等を具備する。

旋回台７は、クレーン装置６を旋回可能に構成するものである。旋回台７は、円環状の軸受を介して車両２のフレーム上に設けられる。円環状の軸受は、その回転中心が車両２の設置面に対して垂直になるように配置されている。旋回台７は、円環状の軸受の中心を回転中心として一方向と他方向とに回転自在に構成されている。旋回台７は、油圧式の旋回モータ１７（図２参照）によって回転されるように構成されている。旋回台７には、その旋回位置を検出する旋回位置検出センサ３５（図２、図３参照）が設けられている。

伸縮ブーム８は、搬送物Ｗを吊り上げ可能な状態にワイヤロープを支持するものである。伸縮ブーム８は、複数のブーム部材から構成されている。各ブーム部材は、断面積の大きさの順に入れ子式に挿入されている。伸縮ブーム８は、各ブーム部材を図示しない伸縮シリンダで移動させることで軸方向に伸縮自在に構成されている。伸縮ブーム８は、ベースブーム部材の基端が旋回台７上に揺動可能に設けられている。これにより、伸縮ブーム８は、車両２のフレーム上で水平回転可能かつ揺動自在に構成されている。

ジブ９は、クレーン装置６の揚程や作業半径を拡大するものである。ジブ９は、伸縮ブーム８のベースブーム部材に設けられたジブ９支持部によってベースブーム部材に沿った姿勢で保持されている。ジブ９の基端は、トップブーム部材のジブ９支持部に連結可能に構成されている。ジブ９は、ジブ９支持部に図示しないピンを打ち込むことによりトップブーム部材の先端に連結可能に構成されている。

メインフックブロック１０は、搬送物Ｗを吊るものである。メインフックブロック１０には、メインワイヤロープ１４が巻き掛けられる複数のフックシーブと、搬送物Ｗを吊るメインフックとが設けられている。サブフックブロック１１は、搬送物Ｗを吊るものである。サブフックブロック１１には、搬送物Ｗを吊るサブフックが設けられている。

起伏シリンダ１２は、伸縮ブーム８を起立および倒伏させ、伸縮ブーム８の姿勢を保持するものである。起伏シリンダ１２はシリンダ部とロッド部とからなる油圧シリンダから構成されている。起伏シリンダ１２は、シリンダ部の端部が旋回台７に揺動自在に連結され、ロッド部の端部が伸縮ブーム８のベースブーム部材に揺動自在に連結されている。起伏シリンダ１２は、ロッド部がシリンダ部から押し出されるように作動油が供給されることで伸縮ブーム８を起立させ、ロッド部がシリンダ部に押し戻されるように作動油が供給されることで伸縮ブーム８を倒伏させるように構成されている。

油圧ウインチであるメインウインチ１３は、メインワイヤロープ１４の繰り入れ（巻き上げ）および繰り出し（巻き下げ）を行うものである。メインウインチ１３は、メインワイヤロープ１４が巻きつけられるメインドラムがメイン用油圧モータによって回転され、メインワイヤロープ１４が繰り入れ、繰り出しされるように構成されている。

油圧ウインチであるサブウインチ１５は、サブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出しを行うものである。サブウインチ１５は、サブワイヤロープ１６が巻きつけられるサブドラムがサブ用油圧モータによって回転され、サブワイヤロープ１６が繰り入れ、繰り出しされるように構成されている。

油圧式の旋回モータ１７は、旋回台７を旋回させるものである（図２参照）。旋回モータ１７は、プランジャモータから構成されている。旋回モータ１７は、右回転用のプランジャに図示しない右旋回用油路が接続され、左回転用のプランジャに図示しない左旋回用油路が接続されている（図２参照）。旋回モータ１７は、右旋回用油路を通じて右回転用のプランジャに作動油が供給されることで旋回台７を右旋回させ、左旋回用油路を通じて左回転用のプランジャに作動油が供給されることで旋回台７を左旋回させるように構成されている。

キャビン１８は、操縦席を覆うものである。キャビン１８は、旋回台７における伸縮ブーム８の側方に設けられている。キャビン１８の内部には、図示しない操縦席が設けられている。操縦席には、メインウインチ１３を操作するための図示しないメイン用操作弁、サブウインチ１５を操作するための図示しないサブ用操作具、旋回台７を旋回させるための旋回操作具１９、伸縮ブーム８を起伏操作するための起伏操作具２０、伸縮ブーム８を伸縮操作するための伸縮操作具２１、クレーン１を移動させるための図示しないハンドル等が設けられている。

図２に示すように、旋回操作具１９、起伏操作具２０および伸縮操作具２１は、所定の方向に操作することで対応する切換弁の開度を変更するように構成されている。旋回操作具１９、起伏操作具２０および伸縮操作具２１には、中立位置から所定の操作量Ｍｓ（図３参照）までの間、対応する切換弁の開度を変更しない不感帯が設けられている（図３薄墨部分参照）。また、旋回操作具１９、起伏操作具２０および伸縮操作具２１には、操作されていない状態で各操作具を中立位置に保持するために図示しない保持用ばねが設けられている。

このように構成されるクレーン１は、車両２を走行させることで任意の位置にクレーン装置６を移動させることができる。また、クレーン１は、起伏シリンダ１２で伸縮ブーム８を任意の起伏角度に起立させて、伸縮ブーム８を任意の伸縮ブーム８長さに延伸させたりジブ９を連結させたりすることでクレーン装置６の揚程や作業半径を拡大することができる。さらに、クレーン１は、振れ角検出カメラ２８によってメインワイヤロープ１４またはサブワイヤロープ１６の振れの方向および振れ角の大きさを算出するための画像を取得することができる。

以下に、図２と図３とを用いて、クレーン１の荷振れ抑制支援制御について説明する。クレーン１には、荷振れ抑制支援制御を実施するために、旋回操作具１９に力を付加するアクチュエータである旋回操作具用モータ２２、起伏操作具２０に力を付加する起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具２１に力を付加する伸縮操作具用モータ２４と、振れ角検出手段である振れ角検出カメラ２８と、各操作具用モータを制御する制御装置２９とを備える。本実施形態において、クレーン１には、旋回周方向の荷振れと旋回径方向の荷振れとが合成された荷振れが生じているものとする。

図２に示すように、旋回操作具用モータ２２は、旋回操作具１９に独立して力を付加し、起伏操作具用モータ２３は、起伏操作具２０に独立して力を付加し、伸縮操作具用モータ２４は、伸縮操作具２１に独立して力を付加するものである。旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４は、図示しないアンプに接続され、アンプからの電流に応じたトルクを発生させる。旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４は、対応する操作具の操作可能な方向に任意の大きさの力Ｆｍを付加できるように構成されている。つまり、旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３、伸縮操作具用モータ２４は、旋回操作具１９、起伏操作具２０および伸縮操作具２１を介して操縦者に力Ｆｍを伝達するように構成されている。

図３（ａ）に示すように、旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４は、各操作具の不感帯（薄墨部分参照）における保持用ばねの最大張力Ｆｓ以下の力を付加するように構成されている。つまり、旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４は、対応する各操作具に最大の力Ｆｍを付加した場合にも切換弁の開度が変更されないように構成されている。

図２と図３（ｂ）とに示すように、旋回用支援スイッチ２５、起伏用支援スイッチ２６および伸縮用支援スイッチ２７は、荷振れ抑制支援制御を開始するための信号を制御装置２９に送信するためのものである。旋回用支援スイッチ２５は、操縦者が旋回操作具１９を操作する際に操作可能に構成され、起伏用支援スイッチ２６は、操縦者が起伏操作具２０を操作する際に操作可能に構成され、伸縮用支援スイッチ２７は、操縦者が伸縮操作具２１を操作する際に操作可能に構成されている。例えば、旋回用支援スイッチ２５は、旋回操作具１９の把持部分に設けられ、操縦者が旋回操作具１９の把持部を把持している状態で操作可能に構成されている。つまり、旋回用支援スイッチ２５、起伏用支援スイッチ２６および伸縮用支援スイッチ２７は、操縦者が対応する各操作具に付加される力Ｆｍを受け止められる状態である場合に操作可能に構成されている。

図２に示すように、振れ角検出手段である振れ角検出カメラ２８は、メインワイヤロープ１４またはサブワイヤロープ１６の振れ角の大きさを検出するための画像を撮影するものである。振れ角検出カメラ２８は、伸縮ブーム８に設けられている。振れ角検出カメラ２８は、複数のカメラから構成されている。振れ角検出カメラ２８は、各カメラによって異なる二方向からメインワイヤロープ１４またはサブワイヤロープ１６を撮影可能に構成されている。これにより、振れ角検出カメラ２８は、伸縮ブーム８に対するメインワイヤロープ１４またはサブワイヤロープ１６の振れの方向および振れ角の大きさを算出可能な画像を撮影することができる。

制御装置２９は、クレーン１の動作を制御するとともに、旋回台７や伸縮ブーム８における搬送物Ｗの荷振れの抑制を支援する荷振れ抑制支援制御を行うものである。制御装置２９は、車両２に設けられている。制御装置２９は、旋回操作具１９、起伏操作具２０および伸縮操作具２１の操作に基づいて対応する図示しない油圧切換弁の動作を制御する。また、制御装置２９は、旋回用支援スイッチ２５、起伏用支援スイッチ２６および伸縮用支援スイッチ２７の操作によって、対応する旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４による荷振れ抑制支援制御を実施する。制御装置２９は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置２９は、旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。

制御装置２９は、旋回操作具１９、起伏操作具２０および伸縮操作具２１に接続され、旋回操作具１９、起伏操作具２０および伸縮操作具２１からの信号を取得することができる。

制御装置２９は、旋回用支援スイッチ２５、起伏用支援スイッチ２６および伸縮用支援スイッチ２７に接続され、旋回用支援スイッチ２５、起伏用支援スイッチ２６および伸縮用支援スイッチ２７からの信号を取得することができる。

制御装置２９は、旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４に図示しないアンプを介して接続され、旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４を制御する信号を図示しないアンプに送信することができる。すなわち、制御装置２９は、アンプを介して旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４を制御することができる。

制御装置２９は、振れ角検出カメラ２８に接続され、振れ角検出カメラ２８が撮影する画像を取得する。

図４（ａ）に示すように、制御装置２９は、振れ角検出カメラ２８から取得した画像から伸縮ブーム８に対するメインワイヤロープ１４またはサブワイヤロープ１６の振れの方向および振れ角の大きさを算出することができる。具体的には、制御装置２９は、振れ角検出カメラ２８から取得した画像から伸縮ブーム８の先端における旋回周方向の振れ角θｘと旋回径方向の振れ角θｚとを抽出し、搬送物Ｗの荷振れの方向および振れ角の大きさを算出する。

図４（ｂ）に示すように、制御装置２９は、搬送物Ｗの荷振れを、算出したメインワイヤロープ１４またはサブワイヤロープ１６の振れ角の大きさで振れの方向に向かう荷振れベクトルＶとして定義する。さらに、制御装置２９は、荷振れベクトルＶを旋回台７の旋回周方向成分と旋回径方向に分解して、旋回周方向ベクトルＶｃと旋回径方向ベクトルＶｒとを算出することができる。つまり、荷振れベクトルＶは、旋回周方向ベクトルＶｃと旋回径方向ベクトルＶｒとを含んでいる。制御装置２９は、旋回用支援スイッチ２５（図２参照）、起伏用支援スイッチ２６（図２参照）または伸縮用支援スイッチ２７（図２参照）からの信号を取得すると荷振れ抑制支援制御を開始するように構成されている。

図５（ａ）に示すように、クレーン１は、旋回操作具１９が矢印Ａ１の方向（例えば、左旋回方向）に操作された場合、図５（ｂ）に示すように、旋回台７が黒塗矢印Ａ２の方向（左旋回方向）に旋回される。これにより、搬送物Ｗは、その慣性によって黒塗矢印Ａ２の方向と逆方向の黒塗矢印Ａ４の方向に荷振れが発生する。制御装置２９は、振れ角検出カメラ２８によって取得したサブワイヤロープ１６の画像に基づいて、荷振れベクトルＶに含まれている旋回周方向ベクトルＶｃと旋回径方向ベクトルＶｒとを算出している。（図４（ｂ）参照）
図５（ｃ）に示すように、制御装置２９は、旋回操作具１９に設けられる旋回用支援スイッチ２５の操作により旋回用支援スイッチ２５から信号を取得すると、算出した旋回周方向ベクトルＶｃの大きさに応じた大きさで、旋回周方向ベクトルＶｃの向きの力Ｆｍ（白塗矢印参照）が旋回操作具１９に付加されるように旋回操作具用モータ２２を制御する。制御装置２９は、所定間隔で旋回周方向ベクトルＶｃと旋回径方向ベクトルＶｒとを算出する。制御装置２９は、所定間隔で算出した旋回周方向ベクトルＶｃに基づく大きさおよび方向の力Ｆｍが旋回操作具１９に付加されるように旋回操作具用モータ２２を制御する。

同様に、制御装置２９は、起伏用支援スイッチ２６と伸縮用支援スイッチ２７とから信号を取得すると、算出した旋回径方向ベクトルＶｒの大きさに応じた力が起伏操作具２０と伸縮操作具２１とに付加するように起伏操作具用モータ２３と伸縮操作具用モータ２４とを制御する。この際、制御装置２９は、旋回径方向ベクトルＶｒの方向に伸縮ブーム８を起立または倒伏させるための起伏操作具２０の操作方向に力Ｆｍが付加されるように起伏操作具用モータ２３を制御し、伸縮ブーム８を延伸また収縮させるための伸縮操作具２１の操作方向に力Ｆｍが付加するようように伸縮操作具用モータ２４を制御する。つまり、制御装置２９は、搬送物Ｗの振れ角の大きさおよび振れの方向に基づいた力を旋回操作具１９、起伏操作具２０および伸縮操作具２１にそれぞれ加えることで操縦者に荷振れの振れの大きさと振れの方向とを伝達するように構成されている。

以下に、図６を用いて、クレーン１の荷振れ抑制支援制御を利用した搬送物Ｗの荷振れ抑制操作について具体的に説明する。本実施形態において、クレーン１は、旋回操作具１９と起伏操作具２０とによって荷振れ抑制操作が行われるものとする。

制御装置２９は、振れ角検出カメラ２８が取得する画像に基づいて荷振れベクトルＶを算出し、旋回周方向ベクトルＶｃと旋回径方向ベクトルＶｒとに分解する（図４参照）。制御装置２９が旋回用支援スイッチ２５と起伏用支援スイッチ２６からの信号を取得した場合、荷振れ抑制支援制御を実施する。制御装置２９は、各ベクトルの大きさおよび方向に基づいて、対応する旋回操作具１９と起伏操作具２０とに力Ｆｍを付加する。つまり、制御装置２９は、旋回操作具１９と起伏操作具２０とを通じて操縦者に振れの大きさと振れの方向を伝達している。

図６に示すように、ステップＳ１１０において、制御装置２９は、振れ角検出カメラ２８からメインワイヤロープ１４またはサブワイヤロープ１６の振れ角の大きさを検出するための画像を取得し、ステップをステップＳ１２０に移行させる。

ステップＳ１２０において、制御装置２９は、取得した画像から伸縮ブーム８を基準とする搬送物Ｗの振れ角の大きさおよび振れの方向を算出し、ステップをステップＳ１３０に移行させる。

ステップＳ１３０において、制御装置２９は、算出した搬送物Ｗの振れ角の大きさおよび振れの方向から振れ角の大きさで振れの方向に向かう荷振れベクトルＶを定義し、ステップをステップＳ１４０に移行させる。

ステップＳ１４０において、制御装置２９は、定義した荷振れベクトルＶを旋回周方向と旋回径方向とに分解し、旋回周方向ベクトルＶｃと旋回径方向ベクトルＶｒとを算出し、ステップをステップＳ１５０に移行させる。

ステップＳ１５０において、制御装置２９は、旋回用支援スイッチ２５からの信号を取得したか否かを判断する。
その結果、旋回用支援スイッチ２５からの信号を取得したと判定された場合、制御装置２９はステップをＳ１６０に移行させる。
一方、旋回用支援スイッチ２５からの信号を取得していないと判定された場合、制御装置２９はステップをステップＳ１７０に移行させる。

ステップＳ１６０において、制御装置２９は、旋回操作具１９に旋回操作具用モータ２２によって旋回周方向ベクトルＶｃに基づいた方向および大きさの力Ｆｍを付加し、ステップをステップＳ１７０に移行させる。

ステップＳ１７０において、制御装置２９は、起伏用支援スイッチ２６からの信号を取得したか否かを判断する。
その結果、起伏用支援スイッチ２６からの信号を取得したと判定された場合、制御装置２９はステップをＳ１８０に移行させる。
一方、起伏用支援スイッチ２６からの信号を取得していないと判定された場合、制御装置２９はステップをステップＳ１１０に移行させる。

ステップＳ１８０において、制御装置２９は、起伏操作具２０に起伏操作具用モータ２３によって旋回周方向ベクトルＶｃに基づいた方向および大きさの力Ｆｍを付加し、ステップをステップＳ１１０に移行させる。

このように構成することで、クレーン１は、搬送物Ｗが荷振れを起こした場合、荷振れに対応する各操作具に付加される力Ｆｍを手掛かりに各操作具を操作することで荷振れを打ち消す方向にクレーン１を操縦することができる。つまり、操縦者は、搬送物Ｗの荷振れの抑制を視覚による認識だけでなく各操作具に付加される力Ｆｍ（抵抗力）による力覚によって荷振れの大きさと荷振れ抑制のタイミングをはかることができる。また、クレーン１は、振れ角検出カメラ２８で取得した荷振れの状態に基づいて荷振れ抑制支援制御を実施するので、旋回台７や伸縮ブーム８の動作状態に関わらず各操作具の操作による荷振れの抑制を支援することができる。つまり、クレーン１は、風等によって搬送物Ｗに荷振れが発生した場合でも各操作具を介して荷振れの状態を認識することができる。加えて、旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４は、対応する各操作具に付与する力Ｆｍが操作具によるクレーン１の操縦に影響を及ぼさないように各操作具の不感帯における保持用ばねの最大張力Ｆｓ以下の力を付加するように構成されている。

なお、本実施形態において、クレーン１は、搬送物Ｗの荷振れの振れ角の大きさに応じた力を旋回操作具用モータ２２と起伏操作具用モータ２３とによって旋回操作具１９と起伏操作具２０とに付加する構成であるが、荷揺れの振れ角の大きさに加えてメインワイヤロープ１４またはサブワイヤロープ１６の長さ、搬送物Ｗの重量等を考慮して各操作具に付加する力Ｆｍの大きさを算出してもよい。

次に、図１と図７を用いて、クレーンの第二実施形態であるクレーン３０について説明する。なお、以下の第二実施形態に係るクレーン３０は、図１から図６に示すクレーン１において、クレーン１に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、記号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

第二実施形態におけるクレーン３０の荷振れ抑制支援制御を利用した搬送物Ｗの荷振れ抑制操作について説明する。本実施形態において、クレーン１は、旋回操作具１９と起伏操作具２０とによって荷振れ抑制操作が行われるものとする。

起伏シリンダ１２は、伸縮ブーム８を起立および倒伏させ、伸縮ブーム８の姿勢を保持するものである。起伏シリンダ１２はシリンダ部とロッド部とからなる油圧シリンダから構成されている。起伏シリンダ１２は、図示しないヘッド側油室に作動油が供給されることでロッド部がシリンダ部から押し出されて伸縮ブーム８を起立させ、図示しないロッド側油室に作動油が供給されることで伸縮ブーム８を倒伏させるように構成されている。また、起伏シリンダ１２には、ヘッド側油室の油圧を検出するヘッド側油圧センサ３１と、ロッド側油室の油圧を検出するロッド側油圧センサ３２とが設けられている。

油圧式の旋回モータ１７は、旋回台７を旋回させるものである（図２参照）。旋回モータ１７は、プランジャモータから構成されている。旋回モータ１７は、右回転用のプランジャに図示しない右旋回用油路が接続され、左回転用のプランジャに図示しない左旋回用油路が接続されている。旋回モータ１７の右回転用のプランジャに作動油を供給する右旋回用油路には、右旋回用油圧センサ３３が設けられ、旋回モータ１７の左回転用のプランジャに作動油を供給する左旋回用油路には、左旋回用油圧センサ３４が設けられている。

以下に、図７と図８とを用いて、クレーン３０の荷振れ抑制支援制御について説明する。クレーン３０には、荷振れ抑制支援制御を実施するために、操作具に力を付加するアクチュエータである旋回操作具用モータ２２、起伏操作具用モータ２３および伸縮操作具用モータ２４と、ヘッド側油圧センサ３１およびロッド側油圧センサ３２と、右旋回用油圧センサ３３および左旋回用油圧センサ３４と、各操作具用モータを制御する制御装置２９とを備える。本実施形態において、クレーン３０には、旋回周方向の荷振れと旋回径方向の荷振れとが合成された荷振れが生じているものとする。

制御装置２９は、ヘッド側油圧センサ３１およびロッド側油圧センサ３２に接続され、ヘッド側油圧センサ３１が検出する起伏シリンダ１２のヘッド側油室の油圧とロッド側油圧センサ３２が検出する起伏シリンダ１２のロッド側油室の油圧とを取得することができる。

制御装置２９は、右旋回用油圧センサ３３および左旋回用油圧センサ３４に接続され、右旋回用油圧センサ３３が検出する旋回モータ１７の右回転用のプランジャの油圧と旋回モータ１７の左旋回用油圧センサ３４が検出する左回転用のプランジャの油圧とを取得することができる。

制御装置２９は、右旋回用油圧センサ３３および左旋回用油圧センサ３４から取得した旋回モータ１７の右回転用のプランジャの油圧と左回転用のプランジャの油圧との差圧から搬送物Ｗの旋回周方向（旋回周方向）の荷振れの振れ角の大きさおよび振れの方向を算出する。さらに、制御装置２９は、ヘッド側油圧センサ３１およびロッド側油圧センサ３２から取得した起伏シリンダ１２のヘッド側油室の油圧とロッド側油室の油圧との差圧から搬送物Ｗの旋回径方向（旋回径方向）の荷振れの振れ角の大きさおよび振れの方向を算出する。制御装置２９は、旋回用支援スイッチ２５または起伏用支援スイッチ２６からの信号を取得すると荷振れ抑制支援制御を開始する。

以下に、図８を用いて、クレーン３０の荷振れ抑制支援制御を利用した搬送物Ｗの荷振れ抑制操作について具体的に説明する。
図８に示すように、ステップＳ２１０において、制御装置２９は、ヘッド側油圧センサ３１およびロッド側油圧センサ３２から起伏シリンダ１２のヘッド側油室の油圧とロッド側油室の油圧とを取得し、ステップをステップＳ２２０に移行させる。

ステップＳ２２０において、制御装置２９は、右旋回用油圧センサ３３および左旋回用油圧センサ３４から旋回モータ１７の右回転用のプランジャの油圧と左回転用のプランジャの油圧とを取得し、ステップをステップＳ２３０に移行させる。

ステップＳ２３０において、制御装置２９は、取得した旋回モータ１７の右回転用のプランジャの油圧と左回転用のプランジャの油圧との差圧から旋回周方向ベクトルＶｃを算出し、取得した起伏シリンダ１２のヘッド側油室の油圧とロッド側油室の油圧との差圧から旋回径方向ベクトルＶｒを算出し、ステップをステップＳ１５０に移行させる。

このように構成することで、クレーン３０は、旋回モータ１７における右回転用のプランジャの油圧および左回転用のプランジャの油圧との差圧と、起伏シリンダ１２におけるヘッド側油室の油圧およびロッド側油室の油圧とに基づいて荷振れ抑制支援制御を実施するので、旋回台７や伸縮ブーム８の動作状態に関わらず操作具の操作による荷振れの抑制を支援することができる。

以上、本実施形態において、クレーン３０は、旋回操作具１９と起伏操作具２０との操作時に荷振れ抑制支援制御を実施する構成であるがこれに限定するものではなく、旋回操作具１９や起伏操作具２０のみでも、旋回操作具１９、起伏操作具２０および伸縮操作具２１等を組み合わせて荷振れ抑制支援制御を実施してもよい。各操作具は、対応する各操作具用モータによって力が付加されるように構成されているがこれに限定するものではなく、操作具に任意の大きさの力を付加できるものであればよい。

上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１クレーン
７旋回台
８伸縮ブーム
１９旋回操作具
２０起伏操作具
２１伸縮操作具
２２旋回操作具用モータ
２３起伏操作具用モータ
２４伸縮操作具用モータ
２８振れ角検出カメラ
Ｗ搬送物

Claims

旋回台に起伏自在の伸縮ブームが設けられるクレーンにおいて、
前記クレーンが搬送する搬送物の振れ角および振れ方向を検出する振れ角検出手段と、
前記旋回台を旋回させる旋回操作具、前記伸縮ブームを伸縮させる伸縮操作具および前記伸縮ブームを起伏させる起伏操作具のうち少なくとも一つに独立して力を加えるアクチュエータと、が設けられ、
前記振れ角検出手段によって検出される搬送物の振れ方向のベクトルが、前記旋回操作具、前記伸縮操作具および前記起伏操作具のうち前記アクチュエータが設けられている操作具によって操作されるクレーンの可動方向のベクトルを含んでいる場合、前記アクチュエータによってその操作具に力が付与されるクレーン。
前記アクチュエータが、前記搬送物の振れ方向にクレーンを操作するための前記操作具の操作方向に力を付加するように構成される請求項１に記載のクレーン。
前記アクチュエータが、前記振れ角検出手段によって検出される搬送物の振れ角の大きさに応じて力を付加するように構成される請求項１または請求項２に記載のクレーン。
前記アクチュエータによって前記操作具に付与される力が前記操作具を中立位置に戻すばねの張力も小さく設定されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクレーン。