JP3117791B2 - クレーンの起伏停止制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、起伏可能なブームの先
端部に吊下した吊荷の振れを残さずにブームの起伏駆動
を停止させるクレーンの起伏停止制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】この種のクレーンとして図５に図示する
移動式クレーンを例に以下に従来の技術を説明する。従
来移動式クレーンは、図５に図示する如く、車両１上へ
旋回および起伏自在に伸縮ブーム２を取り付け、この伸
縮ブーム２の先端に巻き上げ巻き下げ自在に取り付けた
吊具３を介して荷４を吊下するようになっている。車両
１には、当該車両１の側方へ張り出して接地できるアウ
トリガ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが取り付けられている。
前記伸縮ブーム２の車両１に対する旋回自在な取り付け
は、車両１上へ旋回自在に搭載した旋回台６を介してな
されており、伸縮ブーム２は、その基端部を旋回台６に
起伏自在に取り付けられており、伸縮ブーム２と旋回台
６の適所間に起伏用油圧シリンダ７を配置しこの起伏用
油圧シリンダ７を駆動することで伸縮ブーム２を起伏さ
せることができるようになっている。旋回台６には運転
室８が配置されている。前記吊具３は、旋回台６又は伸
縮ブーム２の基端部に配置したウインチ９に巻回したワ
イヤロープ１０によって巻き上げ巻き下げ駆動されるよ
うになっている。旋回台６の旋回駆動、ウインチの巻き
上げ巻き下げ駆動は、それぞれ公知の駆動手段により行
われるようになっている。そして、クレーン作業時に
は、アウトリガ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを張り出し接地
して車両１を安定させた上で、伸縮ブーム２を伸縮、起
伏、旋回駆動、およびウインチを駆動してクレーン作業
をするものである。このような移動式クレーンは、トラ
ッククレーン、ラフテレーンクレーン、ホイールクレー
ン等で既に周知である。

【０００３】ところでこの種の移動式クレーンは、クレ
ーン作業時の安全を図るための安全装置が取り付けられ
ている。この安全装置を図４に図示し以下に説明する。
図４において、Ａは、伸縮ブーム２の状態を検出するブ
ーム状態検出手段であり次の検出手段で構成している。
１１は、前記伸縮ブーム２の起伏角を検出し伸縮ブーム
２の起伏角信号を出力する起伏角検出手段であって、重
錘とポテンショメータとで構成される角度計を伸縮ブー
ム２に取り付け、伸縮ブーム２の起伏角を対地角で検出
する検出手段である。１２は、前記伸縮ブーム２の伸縮
長さを検出し伸縮ブーム２の長さ信号を出力する長さ検
出手段であって、伸縮ブーム２の先端部と基端部間に配
置されたコード巻取り器とこのコード巻取り器の回転を
検出するポテンショメータで構成されている。１３は、
伸縮ブーム２に作用する負荷を検出する負荷検出手段で
あって、例えば、伸縮ブーム２より起伏用油圧シリンダ
７に作用する負荷を起伏用油圧シリンダ７のロッドに設
けたロードセルにより検出するようにしたものである。

【０００４】１４は、制御部であって、次のように構成
されている。すなわち、制御部１４には、前記起伏角検
出手段１１と長さ検出手段１２からの信号に基づき、前
記伸縮ブーム２に作用可能な負荷の限界値を算出する限
界値算出手段１５と、この限界値と前記負荷検出手段１
３が検出した負荷の実際値とを対比し後者の値が前者に
達すると作業限界信号を出力する比較手段１６を備えて
いる。１７は、規制手段であって、制御部１４からの前
記作業限界信号を受け取り前記伸縮ブーム２の関連動作
を規制するもので、この場合伸縮ブーム２の起伏動、伸
縮動、ウインチの巻き上げ動等の危険側への操作を規制
するようになっている。

【０００５】また、制御部１４には、角度算出器１８と
モーメント算出器１９を備えている。角度算出器１８
は、前記起伏角検出手段１１からの信号を受けて伸縮ブ
ーム２の起伏角を算出し、これらからの出力信号を受け
て角度表示器２０にて伸縮ブーム２の起伏角を表示する
ようになっている。モーメント算出器１９は、前記負荷
検出手段１３からの信号と前記限界値算出手段１５から
の限界値を受けて伸縮ブーム２に作用する負荷が限界値
算出手段１５で求めた限界値に対して占める割合を算出
し、これらからの出力信号をモーメント表示器２１で現
在のモーメント値として表示するようになっている。

【０００６】このように構成した移動式クレーンの安全
装置は、次のように作用するものである。すなわち、ク
レーン作業時の伸縮ブーム２の状態を前記起伏角検出手
段１１と長さ検出手段１２により検出し、限界値算出手
段１５によって伸縮ブーム２に作用可能な負荷の限界値
を算出する。比較手段１６で、限界値算出手段１５から
の限界値と前記負荷検出手段１３が検出した負荷の実際
値とを対比し、後者の値が前者に達していると作業限界
信号を規制手段１７に出力する。すると、伸縮ブーム２
の起伏動ならびに伸縮動等を規制することにより危険側
への操作を回避するものである。そしてオペレータは角
度表示器２０とモーメント表示器２１により逐次伸縮ブ
ーム２の状態を確認しながら操作するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記移動式
クレーンの安全装置を備えたクレーンにあっては、負荷
の実際値が限界値に達すると比較手段１６より作業限界
信号が規制手段１７に出力され、危険側への操作を停止
させるが、急に停止すると伸縮ブーム２の先端部に吊下
した吊荷を振らしてしまうという問題があった。そこで
オペレータは、モーメント表示器２１を常時監視しなが
ら操作し、負荷の実際値が限界値に達するようになると
操作を微動操作するなどして停止時に吊荷を振らさない
ように注意して操作する必要があった。本発明は、起伏
可能なブームの先端部に吊下した吊荷の振れを残さずに
ブームの起伏駆動を停止させるクレーンの起伏停止制御
装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のクレーンの起伏停止制御装置は、起伏可能
なブームの先端部に吊荷が吊下されるクレーンの起伏停
止制御装置であって、ブーム状態を検出するブーム状態
検出手段と、ブームの起伏角速度を検出する起伏角速度
検出手段、ブームの先端部に吊下された吊荷の振れ半径
を検出する振れ半径検出手段の各検出器を配置するとと
もに、ブームの起伏駆動を規制する規制手段を配置し、
ブームの起伏駆動の限界状態を求める限界状態算出手段
と、前記ブーム状態検出手段と限界状態算出手段からの
信号によりブームが起伏駆動によって限界状態に達する
までのブーム先端部の余裕移動量を求める余裕量算出手
段と、前記起伏角速度検出手段で検出した起伏角速度
と、前記振れ半径検出手段で検出した吊荷の振れ半径、
およびブーム状態検出手段からの信号に基づいて吊荷の
振れを残さずにブームの起伏駆動を停止させるためのブ
ーム先端部の減速信号を求める減速信号算出手段と、こ
の減速信号により減速開始から停止までにブーム先端部
の停止移動量を求める停止量算出手段と、前記余裕量算
出手段で求めた余裕移動量が停止量算出手段で求めた停
止移動量に到った時にブームの起伏駆動を前記減速信号
算出手段で求めた減速信号で減速させるよう前記規制手
段に減速信号を出力する制御手段、からなる演算制御装
置を配置したことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】以上の如く構成した本発明のクレーンの起伏停
止制御装置は、次のように作用する演算制御装置を配置
したものであるから、起伏可能なブームの先端部に吊下
した吊荷の振れを残さずにブームの起伏駆動を停止させ
ることができる。すなわち、ブーム状態検出手段と限界
状態算出手段からの信号によりブームが起伏駆動によっ
て限界状態に達するまでのブーム先端部の余裕移動量を
余裕量算出手段で求める。起伏角速度検出手段、振れ半
径検出手段、ブーム状態検出手段の各検出手段からの信
号に基いて吊荷の振れを残さずにブームの起伏駆動を停
止させるためのブーム先端部の減速信号を減速信号算出
手段で求め、停止量算出手段で前記減速信号により減速
開始から停止までにブーム先端部の停止移動量を求め
る。前記余裕量算出手段で求めた余裕移動量が停止量算
出手段で求めた停止移動量に到った時に制御手段でブー
ムの起伏駆動を前記減速信号算出手段で求めた減速信号
で減速させるよう前記規制手段に減速信号を出力し、ブ
ームの起伏駆動を減速させ限界状態に到った時には、吊
荷の振れを残さずにブームの起伏駆動を停止させる。こ
のように吊荷の振れを残さずにブームを停止させるため
のブーム先端部の減速信号を求め、この減速信号でブー
ムの起伏動を減速させて停止させるものだから、吊荷の
振れを残さずにブームの起伏駆動を停止させることがで
きる。しかも、前記減速信号で減速し停止した時にブー
ムの起伏駆動の限界状態を逸脱しない段階でブームの起
伏駆動を減速させ停止できるようにしてあるものだか
ら、安全にブームの起伏駆動を停止させることができ
る。

【００１０】

【実施例】以下本発明のクレーンの起伏停止制御装置に
ついて、第１図に図示し以下に説明する。なお、従来の
技術で説明した伸縮ブーム状態検出手段Ａの起伏角検出
手段１１、長さ検出手段１２、負荷検出手段１３は、同
じものであるので、以下の説明でも同符号を使用し説明
を略する。２３は、伸縮ブームの起伏角速度Ｖ1 を検出
する起伏角速度検出手段（加速度計等で構成している）
である。２４は、伸縮ブームの先端部に吊下された吊荷
の振れ半径l を検出する振れ半径検出手段であって、吊
荷と吊具間の距離が一定とすれば伸縮ブーム２の先端部
から吊具までのワイヤロープ１０の量を検出するように
すればよく、ウインチ９からのワイヤロープ１０の繰り
出し量を検出するなど適宜検出手段で検出される。２５
は、起伏駆動を規制する規制手段であって、後述する演
算制御装置から減速信号を受けて起伏用油圧シリンダ７
を駆動制御する制御バルブへのコントロール手段であ
る。

【００１１】２６は、演算制御装置であって以下のよう
に構成している。２７は、前記伸縮ブーム状態検出手段
Ａからの信号を受けて、伸縮ブーム２の撓みも考慮した
作業半径Ｒを求める作業半径算出手段である。２８は、
前記伸縮ブーム状態検出手段Ａからの信号を受けて、吊
荷の実荷重を求める実荷重算出手段である。２９は、起
伏角検出手段１１、長さ検出手段１２、および実荷重算
出手段２８からの信号を受け、伸縮ブームの起伏駆動の
限界状態を求める限界状態算出手段であって、伸縮ブー
ム２に作用するモーメント負荷によって決定される限界
状態を算出するもので、この場合伸縮ブームの起伏駆動
により限界に達する限界作業半径Ｒ1 を求めるようにし
ている。すなわち、伸縮ブーム２を起伏駆動（この場合
は伸縮ブーム２を倒伏駆動させた場合である。）させた
ときに、それ以上伸縮ブーム２を起伏駆動するとクレー
ンの転倒または伸縮ブーム２の強度破壊等の問題があり
それ以上起伏駆動できなくなる限界作業半径Ｒ1 を求め
る。３０は、限界状態算出手段で求めた限界作業半径Ｒ
1 から作業半径算出手段２７で求めた作業半径Ｒを減算
し、余裕作業半径Ｒ2 （＝Ｒ−Ｒ1 ）を算出する余裕量
算出手段である。

【００１２】３１は、起伏角検出手段１１、長さ検出手
段１２、起伏角速度検出手段２３、および振れ半径検出
手段２４からの信号に基いて吊荷の振れを残さずにブー
ムの起伏駆動を停止させるための減速信号αを算出する
減速信号算出手段である。すなわち、一般に単振り子に
ついては、図２に図示する如く振り子が振動していない
状態で且つ振り子の支点Ｂが水平方向に速度Ｖで等速運
動をしている時に、振り子の支点Ｂを次に示す加速度で
減速させると支点Ｂが停止した時に振り子の振れが生じ
ないことが知られている。 α＝Ｖ／Ｎ＊Ｔ ここで Ｎ：自然数 Ｔ：単振り子の周期 〔Ｔ＝２π√（l ／ｇ）〕 ｇ：重力加速度 l ：振り子の長さ（ここでは振れ半径検出手段２４で検
出される振れ半径） これを伸縮ブーム２に適用すると、図３に図示する如
く、伸縮ブーム２の先端部の起伏角方向の速度V2は、起
伏角速度検出手段２３で検出された起伏角速度V1に長さ
検出手段１２で検出された伸縮ブーム２の長さＬの関数
として求めることで伸縮ブーム２の先端部の起伏角方向
の速度V2を算出する。（起伏角速度検出手段２３を伸縮
ブーム２の先端部に取り付けて直接起伏角方向の速度V2
を検出する場合は、長さ検出手段１２で検出された伸縮
ブーム２の長さＬの関数として求める必要はない。）伸
縮ブーム２先端部の起伏角方向の速度V2は、伸縮ブーム
２先端部の作業半径方向の速度Ｖx として求めると Ｖx ＝V2*sinθ＝Ｌ＊V1＊sin θとなり 伸縮ブーム２先端部の起伏方向の減速加速度αは、 α＝Ｖx ／Ｎ＊Ｔ として求められる。ここでＮは、最適の減速加速度αと
なるような自然数を設定しておけばよい。

【００１３】３２は、前記減速信号α（減速加速度）で
減速を開始し停止するまでの伸縮ブーム先端部の作業半
径方向の移動量Ｒ3 を求める停止量算出手段であって、
次のように減速信号αと伸縮ブーム先端部での作業半径
方向の速度Ｖx から求めることができる。すなわち、伸
縮ブーム先端部の減速開始から停止までの作業半径方向
の移動距離Ｒ3 は、伸縮ブーム先端部の作業半径方向の
速度Ｖx （t)＝Ｖx −αt を停止までの時間Ｎ＊Ｔで積
分すればよい。したがって、Ｒ3 は、 Ｒ3 ＝Ｖx ＊Ｎ＊Ｔ−１／２＊α＊Ｎ² ＊Ｔ² となり減速信号αと伸縮ブーム先端部での作業半径方向
の速度Ｖx から求めることができる。

【００１４】３３は、制御手段であって、前記余裕量算
出手段３０で求めた余裕移動量Ｒ2が停止量算出手段３
２で求めた停止移動量Ｒ3 に到った時に伸縮ブームの起
伏駆動を前記減速信号算出手段３１で求めた減速信号α
で減速させるよう前記規制手段２５に減速信号を出力す
る手段である。

【００１５】このように構成した本発明のクレーンの起
伏停止制御装置は、次のように作用するものである。作
業半径算出手段２７で、現在の伸縮ブーム２の作業半径
Ｒをブーム状態検出手段Ａの各検出手段からの信号を受
けて算出する。限界状態算出手段２９は、作業半径算出
手段２７と実荷重算出手段２８からの信号を受けて、限
界作業半径Ｒ1 を求める。余裕量算出手段３０では、現
在の伸縮ブーム２の状態から限界に達するまでの作業半
径Ｒ2 を作業半径Ｒと限界作業半径Ｒ1 の値から求め
る。

【００１６】減速信号算出手段３１では、起伏角検出手
段１１、長さ検出手段１２、起伏角速度検出手段２３、
および振れ半径検出手段２４からの信号に基いて吊荷の
振れを残さずにブームの起伏駆動を停止させるための減
速信号αを算出する。停止量算出手段３２では、前記減
速信号α（減速加速度）で減速を開始し停止するまでの
伸縮ブーム先端部の作業半径方向の移動量Ｒ3 を求め
る。

【００１７】制御手段３３では、前記余裕量算出手段３
０で求めた余裕移動量Ｒ2 が停止量算出手段３２で求め
た停止移動量Ｒ3 に到った時に伸縮ブームの起伏駆動を
前記減速信号算出手段３１で求めた減速信号αで減速さ
せるよう前記規制手段２５に減速信号を出力する。規制
手段２５は、減速信号算出手段３１で求めた減速信号α
に対応する減速信号が制御手段３３から出力され、伸縮
ブーム２の起伏駆動を次第に減速させついには停止させ
てしまう。

【００１８】このように吊荷の振れを残さずに伸縮ブー
ム２を停止させるためのブーム先端部の減速信号αを求
め、この減速信号αで伸縮ブーム２の起伏動を減速させ
て停止させるものだから、吊荷の振れを残さずに伸縮ブ
ーム２の起伏駆動を停止させることができる。しかも、
前記減速信号αで減速し停止した時に伸縮ブーム２の起
伏駆動の限界状態を逸脱しない段階で伸縮ブーム２の起
伏駆動を減速させ停止できるようにしてあるものだか
ら、安全に伸縮ブーム２の起伏駆動を停止させることが
できる。

【００１９】なお、上記実施例では、現在の作業半径Ｒ
と限界の作業半径Ｒ1 から余裕量算出手段３０で余裕作
業半径Ｒ2 を求めたり、停止移動量Ｒ3 も作業半径方向
の移動量として求めるようにした演算処理方法で説明し
たが、起伏角度θで演算処理する方法でも同様に実施で
きること勿論である。

【００２０】また、上記実施例では、限界状態算出手段
２９でブーム状態検出手段Ａからの検出信号をもとに伸
縮ブーム２に作用するモーメント負荷によって決定され
る限界状態を算出するもので、ブーム状態検出手段Ａか
らの検出信号だけでなく、図１に一点鎖線で図示する如
くアウトリガ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの張り出し状態を
検出するアウトリガ張り出し状態検出手段ｄ1 〜ｄ4 か
らの信号をも考慮して限界状態を算出するようにしても
よい。

【００２１】更に、限界状態は、伸縮ブーム２に作用す
るモーメント負荷によってのみ決定されるものではな
い。例えば、図１に図示する如く伸縮ブーム２の先端部
の揚程制限Ｈ、作業半径制限Ｒ、起伏角度制限θ1 （上
限起伏角）、θ2 （下限起伏角）等によって決定される
限界状態がある。この場合揚程制限Ｈ、起伏角度制限θ
1 、θ2 による限界状態を作業半径に一旦置き換え、現
在の伸縮ブーム２の状態からいち早く到達する作業半径
を前記限界作業半径Ｒ1 として限界状態算出手段２９か
ら出力するようにしておけばよい。しかも上記限界状態
は、伸縮ブーム２を倒伏する場合だけでなく起仰すると
限界状態に達する場合があることから、起伏角検出手段
１１からの検出信号を逐次取り込み伸縮ブーム２の起伏
操作方向を見極め、操作方向によっていち早く到達する
作業半径を前記限界作業半径Ｒ1 として限界状態算出手
段２９から出力するようにしておけばよい。

【００２２】次に、上記実施例では、起伏角速度検出手
段２３として、伸縮ブーム２に取り付けた加速度計等に
よる起伏角速度を検出する場合を説明したが、起伏用油
圧シリンダ７の伸縮速度検出器を用い、この速度検出器
で検出した速度を伸縮ブーム２の先端部の起伏角方向の
速度として求めるようにしたものであってもよい。ま
た、上記実施例では、ブームを伸縮自在なブームで説明
したが、伸縮しないブームでも実施できること勿論であ
る。この場合は、ブーム状態検出手段Ａに長さ検出手段
１２は必要がない。更に、従来の技術で説明した角度表
示器２０、モーメント表示器２１を配置するために前記
制御部１４を本発明の演算制御装置２６に配置してもよ
いこと勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上の如く構成した本発明のクレーンの
起伏停止制御装置は、吊荷の振れを残さずにブームの起
伏駆動を停止させることができる。しかも、前記減速信
号で減速し停止した時にブームの起伏駆動の限界状態を
逸脱しない段階でブームの起伏駆動を減速させ停止でき
るようにしてあるものだから、安全にブームの起伏駆動
を停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーンの起伏停止制御装置の説明図
である。

【図２】単振り子の説明図である。

【図３】ブーム先端に吊下した吊荷による振り子の説明
図である。

【図４】従来の移動式クレーンの安全装置の説明図であ
る。

【図５】移動式クレーンを説明する説明図である。

【符号の説明】

Ａ ブーム状態検出手段 ２ ブーム ２３ 起伏角速度検出手段 ２４ 振れ半径検出手段 ２５ 規制手段 ２６ 演算制御装置 ２９ 限界状態算出手段 ３０ 余裕量算出手段 ３１ 減速信号算出手段 ３２ 停止量算出手段 ３３ 制御手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 起伏可能なブームの先端部に吊荷が吊下
   されるクレーンの起伏停止制御装置であって、 ブーム状態を検出するブーム状態検出手段と、 ブームの起伏角速度を検出する起伏角速度検出手段、 ブームの先端部に吊下された吊荷の振れ半径を検出する
   振れ半径検出手段の各検出器を配置するとともに、 ブームの起伏駆動を規制する規制手段を配置し、 ブームの起伏駆動の限界状態を求める限界状態算出手段
   と、 前記ブーム状態検出手段と限界状態算出手段からの信号
   によりブームが起伏駆動によって限界状態に達するまで
   のブーム先端部の余裕移動量を求める余裕量算出手段
   と、 前記起伏角速度検出手段で検出した起伏角速度と、前記
   振れ半径検出手段で検出した吊荷の振れ半径およびブー
   ム状態検出手段からの信号に基づいて吊荷の振れを残さ
   ずにブームの起伏駆動を停止させるためのブーム先端部
   の減速信号を求める減速信号算出手段と、 この減速信号により減速開始から停止までにブーム先端
   部の停止移動量を求める停止量算出手段と、 前記余裕量算出手段で求めた余裕移動量が停止量算出手
   段で求めた停止移動量に到った時にブームの起伏駆動を
   前記減速信号算出手段で求めた減速信号で減速させるよ
   う前記規制手段に減速信号を出力する制御手段、 からなる演算制御装置を配置したことを特徴とするクレ
   ーンの起伏停止制御装置。