JPH08188379A

JPH08188379A - クレーンの鉛直地切り制御装置

Info

Publication number: JPH08188379A
Application number: JP7002201A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hamazaki; 義弘浜崎; Koichi Honke; 浩一本家; Masato Oshima; 真人大嶋
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジン回転数の変化を加味した正確な地切
り制御を行う。【構成】ブーム状態検出手段としてブーム長さセンサ
１１と、ブーム起伏角センサ１２と負荷センサ１３とを
設け、これによってブームの起伏角およびたわみを含め
たブーム状態を検出する一方、エンジン回転数センサ１
４によってエンジンの回転数を検出し、コントローラＣ
により、ブームのたわみによる実際の作業半径を求め、
かつこの作業半径の増加分が０となるようにブームを起
立させるとともに、このブームの作動速度指令信号をエ
ンジン回転数に応じた値に補正するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は起伏または起伏と伸縮が
可能なブームを備えたクレーンにおいて、吊荷を鉛直に
吊り上げるための鉛直地切り制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の鉛直地切り制御装置にお
いては、地切り時に、ブームのたわみによる作業半径の
増加分だけブームを起立または縮小させることにより、
ブーム先端（巻上ロープ）を吊荷の真上にシフトさせて
吊荷を鉛直に吊り上げ、所謂荷振れを防止するようにし
ている（たとえば特開平１−２５６４９６号、同１−２
５６４９７号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来装置に
おいては、エンジン回転数が一定で、このエンジンによ
って駆動される油圧ポンプの吐出量も一定という条件の
もとで上記ブーム制御を行っているため、負荷の変動
や、オペレータによるアクセルペダルの操作によってエ
ンジン回転数が変化した場合に、これに伴うポンプ吐出
量の変化、すなわちブーム起伏シリンダまたは伸縮シリ
ンダの速度変化により、ハンチングが生じたり（速度上
昇の場合）、コントロールが間に合わなかったり（速度
低下の場合）し、所期の地切り制御が正確に行えなくな
るという問題があった。

【０００４】そこで本発明は、エンジン回転数の変化を
加味した正確な地切り制御を行うことができるクレーン
の鉛直地切り装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エン
ジンによって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから
の圧油によってブーム駆動シリンダおよび巻上・巻下用
モータを作動させ、上記ブーム駆動シリンダによってブ
ームの起伏または起伏・伸縮動作を行わせ、上記巻上・
巻下用モータにより吊荷の巻上・巻下動作を行わせるク
レーンにおいて、（ｉ）上記ブームの起伏角およびたわ
みを含めたブーム状態を検出するブーム状態検出手段、
（ii）エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手
段、（iii）上記ブーム状態検出手段からの信号によっ
て、ブームのたわみを加味した実際の作業半径を求め、
このブームのたわみによる作業半径の増加分を０にする
方向に上記ブーム駆動シリンダを作動させるとともに、
このブーム駆動シリンダの作動による吊荷巻上速度の変
化を０にする方向に巻上・巻下用モータの速度を制御
し、かつ、上記ブーム駆動シリンダおよび巻上・巻下用
モータに対する作動速度指令信号を、上記エンジン回転
数検出手段によって検出されたエンジン回転数に応じた
値に補正するコントローラを具備するものである。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、ブーム状態検出手段として、ブーム起伏角を検出す
るブーム起伏角センサが設けられるとともに、ブームの
たわみを検出するセンサとして発光体と受光体とから成
るレーザー変位計が用いられ、このレーザー変位計は、
上記発光体と受光体との間のレーザー光の発受作用がブ
ームの基端部と先端部との間で行われ、かつ、ブームの
たわみによって受光体の受光点が変化する状態でブーム
に設けられ、コントローラが、上記レーザー変位計にお
ける受光体の受光点とブーム上に予め設定された基準点
との距離の変化によってブームのたわみ量を算出するよ
うに構成されたものである。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１の構成におい
て、ブーム駆動シリンダとして、ブーム起伏シリンダと
ブーム伸縮シリンダとが設けられ、ブーム状態検出手段
として、ブームの起伏角を検出するブーム起伏角センサ
が設けられるとともに、ブームのたわみを検出するセン
サとしてブーム長さ計が用いられ、このブーム長さ計
は、ブームの基端部に設けられたコードリールと、この
コードリールの回転量を電気量に変換するポテンショメ
ータと、コードリールとブーム先端との間に直接掛け渡
された計測ワイヤとによって構成され、コントローラ
が、このブーム長さ計によって検出されたブーム長さ
と、ブームたわみ状態でのブーム起伏支点とを結ぶ直線
距離またはその変化量からブームのたわみ量を算出する
ように構成されたものである。

【０００８】

【作用】上記構成によると、ブーム状態検出手段によっ
てブームの起伏角およびたわみを含めたブーム状態が検
出され、コントローラにより、ブームのたわみによる実
際の作業半径が求められ、かつこの作業半径の増加分が
０となるようにブーム駆動シリンダが制御されるととも
に、このブームの作動速度指令信号がエンジン回転数に
応じた値、すなわち、エンジン回転数が上昇すれば減速
方向に、エンジン回転数が低下すれば増速方向にそれぞ
れ補正される。

【０００９】このため、ブームの動きが早すぎてハンチ
ングが生じたり、逆に遅すぎてコントロールが間に合わ
なかったりするおそれがなくなり、所期の地切り制御が
正確に行われる。

【００１０】また、請求項２の構成によると、ブーム状
態検出手段のうち、ブームのたわみを検出するセンサと
してレーザー変位計が用いられ、このレーザー変位計に
よるレーザー光の発受作用がブームの基端部と先端部と
の間で行われ、ブームがたわむことによってレーザー変
位計の受光点が変化するため、この受光点と、予めブー
ム上に設定された基準点との距離（以下、二点間距離と
いう）が変化する。

【００１１】そして、この二点間距離から、実際のブー
ムのたわみ量（レーザー光軸と直角方向の受光点の変位
量）が求められ、このブームたわみ量に基づいて実際の
作業半径が求められる。

【００１２】一方、請求項３の構成によると、ブームの
たわみを検出するセンサとして、コードリールとポテン
ショメータと計測ワイヤからなるブーム長さ計が用いら
れ、このブーム長さ計によってたわみ前のブーム長さ
と、たわみ後におけるブーム起伏支点とブーム先端との
間の直線距離(またはその変化量)が計測される。

【００１３】そして、コントローラにより、上記計測さ
れたブーム長さと直線距離(またはその変化量)から、は
りの線形弾性理論を用いてブームのたわみ量が求めら
れ、このたわみ量から実際の作業半径が求められる。

【００１４】こうして、ブームのたわみを、レーザー変
位計またはブーム長さ計によって直接検出することがで
きるため、吊り荷重やブーム起伏角を介して間接的に求
める場合と比較して、たわみの検出精度が向上し、これ
をもとにした実際作業半径の算出、ひいては地切り制御
をより正確に行うことができる。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図によって説明する。

【００１６】第1実施例(図１〜図７参照) 図１，２において、１は複数段のブーム筒によって伸縮
自在に構成されたブーム、２はこのブーム１を起伏させ
るブーム起伏シリンダ、３はこのブーム１の起伏支点と
なるブームフットピンである。

【００１７】ブーム１の先端部（ブームヘッド）１ａに
は、ブームポイントアイドラ、メイン両シーブ４，５が
設けられ、巻上・巻下用モータ２６（図３に示す）によ
って駆動されるウィンチから引出されてこの両シーブ
４，５に通された吊りロープ６、および吊りロープ６に
吊持されたフック７によって吊荷Ｗが上げ下げされる。

【００１８】また、図１，２中、Ｌはブームフットピン
３と両シーブ４，５の軸心との距離、すなわちブーム長
さ、θはブーム起伏角である。

【００１９】一方、図３に、この制御装置のブロック構
成を示している。

【００２０】同図に示すように、この制御装置は、オペ
レータの操作によって各種のクレーン動作の指令信号を
出力する指令信号出力ユニットＡと、センサユニットＢ
と、コントローラＣと、ブーム起伏シリンダ２および巻
上・巻下用モータ２６を駆動する油圧駆動ユニットＤと
から成っている。

【００２１】指令信号出力ユニットＡには、地切り制御
の開始信号Ｓ１を出力する制御開始スイッチ８と、同制
御の終了信号Ｓ２を出力する制御終了スイッチ９と、巻
上・巻下指令信号Ｓ３を出力する巻上・巻下レバー１０
とが設けられ、これらからの信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３がコ
ントローラＣに入力される。

【００２２】なお、同ユニットＡには、他に、通常作業
時にマニュアル操作でブーム１の起伏、伸縮、旋回等の
各クレーン動作を指令する通常運転用レバー類（図示し
ない）が設けられる。

【００２３】この通常運転用レバー類は、原則として、
制御開始スイッチ８から制御開始指令信号Ｓ１が出力さ
れ、その後、制御終了スイッチ９から制御終了指令信号
Ｓ２が出力されるまでの間、すなわち地切り時に鉛直地
切り制御をこの制御装置による自動制御にゆだねている
間に操作されても、その効力は油圧駆動ユニットＤには
及ばないようになっている。

【００２４】あるいは、オペレータの操作を優先させる
立場から、この通常運転用レバー類が操作されたときに
は鉛直地切り制御を中止させるようにしてもよい。ま
た、各センサからの入力が異常な場合（考えられない程
の大きな値の場合等）にも同様に制御を停止させるよう
にしてもよい。

【００２５】センサユニットＢは、ブーム状態検出手段
として、ブーム長さＬを検出するブーム長さセンサ１１
と、ブーム起伏角θを検出するブーム起伏角センサ１２
と、吊荷Ｗによるブーム負荷Ｔ（たとえばブーム起伏シ
リンダ２のシリンダ圧によって検出する）負荷センサ１
３とを具備するとともに、図示しないエンジンの回転数
Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１４を備えてい
る。

【００２６】これら各センサ１１〜１４からの検出信
号、すなわちブーム長さ信号Ｌｓ、ブーム起伏角信号θ
ｓ、負荷信号Ｔｓ、エンジン回転数信号Ｎｅｓはコント
ローラＣに入力される。

【００２７】このコントローラＣは、入力装置１５と、
作業半径修正制御装置１６と、巻上・巻下速度制御装置
１７と、信号処理装置１８とを備え、上記各センサ信号
に基づいて鉛直地切り制御を行うための実際作業半径の
演算、巻上・巻下速度の演算と、この演算結果に基づく
油圧駆動ユニットＤへの制御信号の出力を行う。

【００２８】詳述すると、入力装置１５には、制御開始
指令信号Ｓ１、制御終了指令信号Ｓ２と、各センサ信号
Ｌｓ，θｓ，Ｔｓ、Ｎｅｓがそれぞれ入力され、これら
各信号のＡ／Ｄ変換等の処理を行う。

【００２９】なお、この入力装置１５においては、制御
開始信号Ｓ１および制御終了信号Ｓ２が、各センサ信号
Ｌｓ，θｓ、Ｔｓ，Ｎｅｓよりも優先され、制御開始信
号Ｓ１が入力されて制御終了指令信号Ｓ２が入力される
までの間に限って各センサ信号Ｌｓ，θｓ，Ｔｓ，Ｎｅ
ｓが作業半径修正制御装置１６および巻上・巻下速度制
御装置１７に伝えられて地切り制御が行われるようにな
っている。

【００３０】作業半径修正制御装置１６は、ブーム長さ
信号Ｌｓ、ブーム起伏角信号θｓ、負荷信号Ｔｓに基づ
いて地切り時にブーム１のたわみによる作業半径の増加
分（図２のΔＲ）を０にするためのブーム目標起伏角を
演算するブーム目標起伏角演算部１９と、このブーム目
標起伏角と現状のブーム起伏角とを比較して偏差を求め
る偏差演算部２０と、この偏差を０にするためのブーム
起伏制御信号を演算するブーム起伏制御信号演算部２１
と、非線形補償回路２２とから成っている。

【００３１】上記ブーム目標起伏角は、ブーム目標起伏
角演算部１９に予め入力されているブーム目標起伏角θ
1を算出するための関係式、 θ1＝ｆ（Ｔ，Ｌ，θ0）によって算出される。

【００３２】ここに、Ｔは吊荷Ｗによるブーム負荷、Ｌ
はブーム長さ、θ０は地切り制御を行う前（ブーム１に
たわみが生じる前）の初期ブーム起伏角、Ｇは吊荷載置
面である。

【００３３】そして、偏差演算部２０により、この算出
されたブーム目標起伏角θ１と、現状のブーム起伏角θ
とからこれらの偏差（Δθ＝θ１−θ）が求められ、つ
いでブーム起伏制御信号演算部２１により、この偏差Δ
θに所定の制御ゲインが乗じられてイニシャルの指令信
号が求められる。

【００３４】ここで、同演算部２１は、併せて、次のよ
うなエンジン回転数に応じた補正演算を行う。

【００３５】油圧駆動ユニットＤの油圧源である図示し
ない油圧ポンプはエンジンによって駆動され、図４に示
すようにこのエンジン回転数Ｎｅに比例してとポンプ吐
出量Ｑが変化する。

【００３６】従って、このエンジン回転数Ｎｅを地切り
制御のための条件として考慮しないで上記偏差Δθのみ
に基づいてブーム起伏制御信号を求めると、ブーム起伏
シリンダ２の作動速度（ブーム起伏速度）が速くなった
り遅くなったりし、ハンチングが生じたり（エンジン回
転数が高いとき）、コントロールが間に合わなかったり
（エンジン回転数が低いとき）し、所期の地切り制御が
正確に行われなくなる。

【００３７】そこで、この制御装置においては、ブーム
起伏制御信号演算部２１に、予め、図５に示すようなエ
ンジン回転数Ｎｅと補正係数Ｋとの関係を入力してお
き、上記イニシャルの指令信号をエンジン回転数が高い
ときには減速方向に、エンジン回転数が低いときには増
速方向にそれぞれ補正することにより、エンジン回転数
の変化に関係なく一定の速度でブーム１を起伏させるよ
うにしている。

【００３８】この補正処理により、ブーム起伏速度が速
すぎてハンチングが生じたり、逆に遅すぎてコントロー
ルが追いつかなかったりする事態の発生を防止すること
ができる。

【００３９】非線形補償回路２２は、油圧駆動ユニット
Ｄに対して作業半径修正制御装置１６からの指令信号
（電流）が出力されたにもかかわらず、一定の電流値の
範囲で同ユニットＤが応答しない所謂不感帯をなくする
ための非線形補償を行う。

【００４０】これを説明すると、図６(イ）に示すよう
に、油圧駆動ユニットＤに対する出力電流のうち、ｉ１
〜ｉ２の範囲でブーム起伏作動が全く行われない不感帯
が生じる。

【００４１】なお、ｉ１が属するグラフ左半分はブーム
倒伏方向の電流、ｉ２が属するグラフ右半分はブーム起
立方向の電流を表している。

【００４２】また、図６(ロ）に示すように、この不感
帯は負荷が大きくなるほど広くなる。

【００４３】そこで、非線形補償回路２２において、指
令信号の電流値が不感帯の範囲ｉ１〜ｉ２にあるとき
は、その電流値にｉ１〜ｉ２のバイアスを加算し、図７
(イ）に示すようにこの加算された電流ｉ３，ｉ４を出
力電流としてアウトプットするように構成している。

【００４４】つまり、入力電流が０でない限り、ブーム
１が作動するのに必要な最小の電流値であるｉ３，ｉ４
よりも大きな電流が出力されるため、指令信号が出力さ
れれば必ずブーム１が作動し、不感帯がなくなる。

【００４５】なお、図７(ロ）に示すように、図６(ロ）
のグラフに対応して吊荷負荷Ｔの増加に伴い非線形回路
２２の出力電流ｉ３，ｉ４の絶対値が増加するように設
定されている。

【００４６】一方、図３において、巻上・巻下速度制御
装置１７は、ブームヘッド昇降速度演算部２３と、巻上
・巻下制御信号演算部２４とから成っている。

【００４７】ブームヘッド昇降速度演算部２３において
は、入力装置１５を介してブーム長さ信号Ｌｓ、ブーム
起伏角信号θｓ、負荷信号Ｔｓが入力され、これに基づ
いて地切り時のブームヘッド１ａと吊荷載置面Ｇとの間
の距離、すなわちブームヘッド高さＨが次の関係式を用
いて演算される。

【００４８】Ｈ＝ｇ（Ｔ，Ｌ，θ）そして、このブームヘッド高さＨが時間で微分されてブ
ームヘッド１ａの上昇速度が計算される。

【００４９】具体的には、微小時間ごとのブームヘッド
高さＨが時々刻々と演算され、得られたＨの値の差が逐
一計算され、この計算結果が設定された微小時間で除さ
れてその時点でのブームヘッド１ａの上昇速度ｄＨ／ｄ
ｔが得られる。

【００５０】ところで、吊荷Ｗの巻上・巻下はオペレー
タが巻上・巻下レバー１０を操作することによって行わ
れる。そして、この巻上・巻下駆動信号Ｓ３によって吊
りロープ６の巻上・巻下、およびその速度が設定され、
この巻上・巻下駆動信号Ｓ３が信号処理装置１８に入力
される。

【００５１】さらに、この巻上・巻下駆動信号Ｓ３によ
って設定された吊りロープ６の上昇速度から、ブームヘ
ッド１ａの上昇速度ｄＨ／ｄｔが引き去られて吊りロー
プ６が巻上げられる。

【００５２】ただし、ここでも、作業半径修正制御装置
１６と同様に、エンジン回転数Ｎｅに応じた補正演算処
理が行われ、エンジン回転数が高いときには減速方向
に、エンジン回転数が低いときには増速方向にそれぞれ
指令信号が補正されることによって、エンジン回転数の
変動が相殺される。

【００５３】作業半径修正制御装置１６および巻上・巻
下速度制御装置１７から信号処理装置１８に入力された
指令信号Ｓ４，Ｓ５は、それぞれ所定の制御ゲインを乗
じられて油圧駆動ユニット制御用の作業半径修正指令信
号Ｓ４´、巻上・巻下速度指令信号Ｓ５´となり、油圧
駆動ユニットＤに送られる。

【００５４】油圧駆動ユニットＤは、ブーム起伏シリン
ダ２および巻上・巻下用モータ２６と、これらを制御す
るブーム起伏用、巻上・巻下用コントロールバルブ２
７，２８と、同バルブ２７，２８に駆動信号であるパイ
ロット圧を供給するブーム起伏用および巻上・巻下用電
磁比例減圧弁２９，３０を具備し、コントローラＣから
の作業半径修正指令信号Ｓ４´がブーム起伏用電磁比例
減圧弁２９に、巻上・巻下速度指令信号Ｓ５´が巻上・
巻下用電磁比例減圧弁３０にそれぞれ入力される。

【００５５】これにより、ブーム起伏シリンダ２が伸長
作動して、ブーム１のたわみによる作業半径の増加分が
０になるようにブーム１を起立させるとともに、巻上・
巻下用モータ２６の速度（吊荷巻上速度）が、このブー
ム１の起立作動によるブームヘッド１ｃの上昇分が相殺
されるように調節される。すなわち、鉛直地切り制御が
行われ、地切り時の吊荷Ｗの荷振れが防止される。

【００５６】なお、この地切り制御が終わり、制御終了
スイッチ９が操作されると、以後は、巻上・巻下用レバ
ー１０による通常のマニュアルでの操作が行われる。

【００５７】第２実施例（図８〜図１１参照）第１実施例との相違点のみを説明する。

【００５８】第２実施例では、レーザー変位計３１（図
１１に示す）により、ブーム１のたわみを直接検出し、
このたわみ量に基づいて作業半径の修正制御を行うよう
にしている。

【００５９】レーザー変位計３１は、図８に示すように
ブーム１のたわみがない状態でのブーム軸線に沿ってレ
ーザー光を発射する発光体３２と、この発光体３２から
のレーザー光を受けて信号を発する受光体３３とから成
り、発光体３２がブーム１の基端部に、受光体３３がブ
ームヘッド１ａにそれぞれ上方（ブーム倒伏状態での上
方）に突出して設けられている。図８，９中、βはレー
ザー光線の光軸を示す。

【００６０】受光体３３は、図９に示すように複数の受
光部３３ａ…が竪方向、すなわちブーム軸線と直角方向
に並べられてラインセンサとして構成され、ブーム１の
たわみにより、レーザー光を受ける受光部３３ａ（受光
点）が変化する。

【００６１】図１１に示すように、この受光体３３から
の受光点の位置信号δ´ｓは、ブームさ長センサ１１か
らのブーム長さ信号Ｌｓおよびブーム起伏角センサ１２
からのブーム起伏角信号θｓとともにコントローラＣに
おける作業半径修正制御装置１６の作業半径演算部３４
に入力され、同演算部３４において各信号をもとにブー
ム１のたわみ量δおよび実際作業半径Ｒが演算される。

【００６２】すなわち、図１０に示すように、ブームヘ
ッド１ａには、予め、ブーム１のたわみがない状態での
受光点の位置Ｑが基準点として設定され、ブーム１のた
わみが生じることにより、受光点が移動して（Ｐはこの
移動後の受光点を示す）、この基準点Ｑと受光点Ｐの距
離（二点間距離）δ´が変化する。

【００６３】ただし、受光体３３はブーム軸線に対して
直角に設けられているため、基準点Ｑからレーザー光軸
Ｌに下した垂線の長さδ（Ｏはこの垂線とレーザー光軸
Ｌの交点）がブーム１のたわみ量δとなり、∠ＰＱＯ＝
αがブーム１のたわみ角となる。

【００６４】すなわち、 δ＝δ´cosα となる。ここで、たわみ角αは二点間距離δ´に対応し
て変化し、はりの線形弾性方程式によって求めることが
できる。

【００６５】あるいは、この実施例で示した複数段のブ
ーム筒から成る伸縮式のブーム１の場合は、予め二点間
距離δ´とたわみ角αの関係を複数通り、実測で求めて
作業半径演算部１２に記憶させておき、測定される二点
間距離δ´から補間演算によってたわみ角αを求めても
よい。

【００６６】また、一般に、伸縮ブームの弾性特性とし
て、圧縮変形はたわみ（曲げ）変形に比べて無視できる
程度に小さいため、ブーム長さセンサ１１によって検出
されるブーム長さＬは、ブームフットピン３−交点Ｏ間
距離Ｌ´とほぼ同じと考えて差し支えない。

【００６７】つまり、作業半径Ｒは、Ｒ＝Ｌcosθ＋δsinθ によって求められる。

【００６８】こうして、ブームたわみ状態での実際の作
業半径Ｒが求められる。

【００６９】次に、ブーム起伏制御信号演算部２１にお
いて、この実際作業半径Ｒと、地切り制御前（ブーム１
のたわみが生じる前）の初期作業半径Ｒ´（＝Ｌcos
θ）との偏差ΔＲ（＝δsinθ）を０にするためのブー
ム起伏制御信号が演算されるとともに、エンジン回転数
Ｎｅを加味した補正演算処理が行われる。

【００７０】以後の処理は第１実施例の場合と同じでよ
い。

【００７１】ところで、この実施例とは逆に、発光体３
２をブーム先端部に、受光体３３をブーム基端部に設け
てもよい。

【００７２】第３実施例（図１２〜図１５参照）第３実施例では、ブーム長さＬを検出するブーム長さ計
３５により、ブーム１のたわみを検出する構成をとって
いる。

【００７３】ブーム長さ計３５は、コードリール３６
と、このコードリール３６の回転量を電気量に変換する
ポテンショメータ３７と、コードリール３６から引き出
されて先端がブームヘッド１ａに止着された計測ワイヤ
３８とから成っている。

【００７４】計測ワイヤ３８は、公知のブーム長さ計と
異なり、中間部が固定されない状態でコードリール３６
とブームヘッド１ａとの間に直接掛け渡され、ブーム１
のたわみが生じない状態ではブーム長さＬを検出し、ブ
ーム１がたわんだ状態ではブームフットピン３とブーム
ヘッド１ａとの間の直線距離（以下、直線距離という）
Ｌ１を検出する。

【００７５】図１３中、δはたわみ状態でのブームヘッ
ド１ａからたわみ前のブーム軸線に下した垂線の長さと
なるブームたわみ量、Ｏはこの垂線とたわみ前ブーム軸
線との交点、Ｌ´はブームフットピン３とこの交点Ｏと
の距離（以下、二点間距離という）である。

【００７６】上記ブーム長さ計３５によるブーム長さＬ
および直線距離Ｌ´の検出信号は、図１５のコントロー
ラＣにおける作業半径修正制御装置１６の作業半径演算
部３９に入力される。

【００７７】ブームたわみ量δは、吊荷Ｗを吊る前に計
測したブーム長さＬと、たわみ後の直線距離Ｌ１から、
はりの線形弾性理論を用いて求めることができる。

【００７８】図１４はその説明図で、Ｘ軸方向の位置ｘ
におけるＹ軸方向のたわみ量ｙは、ブームヘッド１ａに
かかる力Ｔおよび位置ｘの関数であり、ブーム長さＬ
は、

【００７９】

【数１】

【００８０】で表される。

【００８１】そして、ブームヘッド１ａのたわみ量δ
は、線形弾性理論により、二点間距離Ｌ´とブームヘッ
ド１ａにかかる力Ｔの関数で表され、Ｌ１²＝Ｌ´²＋δ² とあわせて、検出値Ｌ，Ｌ１からたわみ量δを算出する
ことができる。

【００８２】なお、複数段のブーム筒から成るこの伸縮
式ブーム１の場合は、予め、直線距離Ｌ１とたわみ量δ
の関係を複数通り、実測で求めて演算部３９に記憶させ
ておき、補間式を用いて求めることもできる。

【００８３】こうして、作業半径Ｒは、Ｒ＝Ｌ´ｃosθ＋δsinθ で求められる。

【００８４】あるいは、第２実施例で説明したように、
圧縮変形はたわみ（曲げ）変形に比べて無視できる程度
に小さいという伸縮ブームの弾性特性から、Ｌ´≒Ｌと
して、Ｒ＝Ｌcosθ＋δsinθ によって求めてもよい。

【００８５】つまり、吊り上げ前にブーム長さＬを計測
し、吊り上げ後に直線距離Ｌ１と起伏角θを検出するこ
とによって、ブームたわみ状態での実際の作業半径Ｒが
求められる。以後の処理は、第１および第２実施例の場
合と同様でよい。

【００８６】ところで、本発明は上記実施例で挙げたブ
ーム伸縮式のクレーンに限らず、ブーム非伸縮式のクレ
ーンにも適用することができる。この場合、ブーム長さ
は既知であるため、第１および第２両実施例の場合は、
ブーム長センサは不要となり、第３実施例の場合は直線
距離Ｌ１のみを検出すればよい。

【００８７】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、ブー
ム状態検出手段によってブームの起伏角およびたわみを
含めたブーム状態を検出し、コントローラにより、ブー
ムのたわみによる実際の作業半径を求め、かつこの作業
半径の増加分が０となるようにブームを起立または縮小
作動させるとともに、このブームの作動速度指令をエン
ジン回転数に応じた値、すなわち、エンジン回転数が上
昇すれば減速方向に、エンジン回転数が低下すれば増速
方向に補正するように構成したから、エンジン回転数を
加味した地切り制御を行うことができる。

【００８８】このため、ブームの動き早すぎてハンチン
グが生じたり、逆に遅すぎてコントロールが間に合わな
かったりするおそれがなくなり、所期の地切り制御を正
確に行うことができる。

【００８９】また、請求項２，３の発明によると、レー
ザー変位計（請求項２）またはブーム長さ計（請求項
３）によってブームのたわみを直接検出することができ
るため、吊り荷重やブーム起伏角を介して間接的に求め
る場合と比較して、たわみの検出精度が向上し、これを
もとにした実際作業半径の算出、ひいては地切り制御を
より正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる制御装置が適用さ
れるクレーンの一部を示す概略構成図である。

【図２】同実施例装置におけるブームのたわみ状況とた
わみ量検出方法を説明するための模式図である。

【図３】同実施例装置の制御ブロック構成図である。

【図４】エンジン回転数とポンプ吐出量の関係を示す図
である。

【図５】同実施例装置におけるエンジン回転数と補正係
数の関係を示す図である。

【図６】制御信号に対してブームが応答しない不感帯に
ついて説明するための図であり、（イ）は制御信号とし
ての入力電流値とブーム起伏速度の関係を、（ロ）はブ
ーム起伏速度が０のときの吊荷負荷と不感帯の範囲をそ
れぞれ示す。

【図７】不感帯をなくすることについての説明図であ
り、（イ）は入力電流と出力電流の関係を、（ロ）は吊
荷負荷と出力電流との関係をそれぞれ示す。

【図８】本発明の第２実施例を示すクレーンの一部の概
略構成図である。

【図９】図８の一部拡大図である。

【図１０】同実施例によるブームたわみ量の検出方法を
説明するための模式図である。

【図１１】同実施例の制御ブロック構成図である。

【図１２】本発明の第３実施例を示すクレーンの一部の
概略構成図である。

【図１３】同実施例によるブームたわみ量の検出方法を
説明するための模式図である。

【図１４】ブームたわみ量の検出方法をさらに詳細に説
明するための模式図である。

【図１５】同実施例の制御ブロック構成図である。

【符号の説明】

１ブーム２ブーム起伏シリンダ１１ブーム状態検出手段としてのブーム長さセンサ１２同ブーム起伏角センサ１３同負荷センサ１４エンジン回転数センサＣコントローラ１６コントローラの作業半径修正制御装置１９作業半径修正制御装置のブーム目標起伏角演算部２０同偏差演算部２１同ブーム起伏制御信号演算部１７巻上・巻下速度制御装置２３同制御装置におけるブームヘッド昇降速度演算部２４同制御装置における巻上・巻下制御信号演算部２６巻上・巻下用モータ３１レーザー変位計３２発光体３３受光体３４作業半径演算部３５ブーム長さ計３６コードリール３７ポテンショメータ３８計測ワイヤ３９コントローラにおける作業半径修正制御装置の作
業半径演算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンによって油圧ポンプを駆動し、
この油圧ポンプからの圧油によってブーム駆動シリンダ
および巻上・巻下用モータを作動させ、上記ブーム駆動
シリンダによってブームの起伏または起伏・伸縮動作を
行わせ、上記巻上・巻下用モータにより吊荷の巻上・巻
下動作を行わせるクレーンにおいて、（ｉ）上記ブームの起伏角およびたわみを含めたブーム
状態を検出するブーム状態検出手段、（ii）エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手
段、（iii）上記ブーム状態検出手段からの信号によって、
ブームのたわみを加味した実際の作業半径を求め、この
ブームのたわみによる作業半径の増加分を０にする方向
に上記ブーム駆動シリンダを作動させるとともに、この
ブーム駆動シリンダの作動による吊荷巻上速度の変化を
０にする方向に巻上・巻下用モータの速度を制御し、か
つ、上記ブーム駆動シリンダおよび巻上・巻下用モータ
に対する作動速度指令信号を、上記エンジン回転数検出
手段によって検出されたエンジン回転数に応じた値に補
正するコントローラを具備することを特徴とするクレー
ンの鉛直地切り制御装置。
【請求項２】請求項１記載のクレーンの鉛直地切り制
御装置において、ブーム状態検出手段として、ブーム起
伏角を検出するブーム起伏角センサが設けられるととも
に、ブームのたわみを検出するセンサとして発光体と受
光体とから成るレーザー変位計が用いられ、このレーザ
ー変位計は、上記発光体と受光体との間のレーザー光の
発受作用がブームの基端部と先端部との間で行われ、か
つ、ブームのたわみによって受光体の受光点が変化する
状態でブームに設けられ、コントローラが、上記レーザ
ー変位計における受光体の受光点とブーム上に予め設定
された基準点との距離の変化によってブームのたわみ量
を算出するように構成されたことを特徴とするクレーン
の鉛直地切り制御装置。
【請求項３】請求項１記載のクレーンの鉛直地切り制
御装置において、ブーム駆動シリンダとして、ブーム起
伏シリンダとブーム伸縮シリンダとが設けられ、ブーム
状態検出手段として、ブームの起伏角を検出するブーム
起伏角センサが設けられるとともに、ブームのたわみを
検出するセンサとしてブーム長さ計が用いられ、このブ
ーム長さ計は、ブームの基端部に設けられたコードリー
ルと、このコードリールの回転量を電気量に変換するポ
テンショメータと、コードリールとブーム先端との間に
直接掛け渡された計測ワイヤとによって構成され、コン
トローラが、このブーム長さ計によって検出されたブー
ム長さと、ブームたわみ状態でのブーム起伏支点とを結
ぶ直線距離またはその変化量からブームのたわみ量を算
出するように構成されたことを特徴とするクレーンの鉛
直地切り制御装置。