JP2000264583A - クレーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業モードに基づいた最大限の能力を引き出す
ことができ，設定された作業モードと異なる作業を行っ
たときでも，自動的に安全に作業できる限界能力値に変
更することができるクレーンを提供する。 【解決手段】作業モードの設定及びブームの動作状態等
に基づいて，ブーム起伏モードにおける限界能力値と，
ラフィングモードにおける限界能力値を調整することに
より，上記作業モードに基づいた最大限の能力を引き出
すことができ，所定の緊急処理を行うことにより, 設定
された作業モードと異なる作業を行ったときでも，自動
的に安全に作業できる限界能力値に変更できるため，上
記クレーンの能力を超えた危険な作業を続けるといった
ことを防ぐことができるクレーンを提供することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，クレーンに係り，
詳しくは，揺動可能なブームと該ブームに揺動可能に連
結されたジブを備え，ブーム起伏モードとラフィングモ
ードを具備するクレーンにおいて，該クレーンの作業モ
ードによって限界能力値を調整することにより，安全性
を確保しつつ作業能力の拡大を図ったクレーンに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にクレーンには，動的な慣性力によ
る転倒などの事故を防止するための安全装置が搭載され
ている。これは，上記クレーンの起伏ロープの張力等，
様々な状態を検出し，定格総荷重を超える荷重がクレー
ンにかかった場合に，自動的にクレーンの動作を停止す
るというものである。さらに，クレーンの構造規格にお
いても安定性を確保するため，前方安定度を基準値以上
にする事が規定されている。ここに前方安定度とは，一
定条件のもとクレーンの転倒を防ぐために規定された，
所定のクレーン構成部の質量比を表すものである。とこ
ろで，ブームとジブをそれぞれ揺動可能なクレーンにお
いては，図４（ａ），（ｂ）に示すような動作モードが
ある。ブームとジブの相対角度を固定して，ジブ起伏を
行わずにブーム起伏のみを行うブーム起伏モード（ａ）
と，ブームの角度を固定してジブ起伏を行い，ジブとブ
ームの相対角度を変化させるラフィングモード（ｂ）で
ある。上記ブームとジブをそれぞれ独立して揺動可能な
クレーンにおいては，上記前方安定度を計算するにあた
り，ブーム起伏モードによる制御を行う場合には，ブー
ムとジブを一体としてブーム質量＋ジブ質量を使用し計
算する。また，ラフィングモードによる制御を行う場合
には，ジブのみが駆動されるので，ジブのみの質量を使
用し計算する。これは，各モードにおいて駆動される部
分の質量が異なるため，クレーンにかかる慣性力が異な
るからである。即ち，図５に示すように，同一ジブ角度
・同一ブーム角度におけるブーム起伏モードとラフィン
グモードの定格総荷重を比較した場合，ラフィングモー
ドの方が動的質量，即ち，ラフィングモード作業時の駆
動部であるジブの質量が小さいので，ジブ起伏時にクレ
ーンにかかる慣性力がブーム起伏時にかかる慣性力に比
べて小さく，この為，ラフィングモードではブーム起伏
モードに比べクレーンの能力である定格総荷重が大きい
（ブーム角度６０度を例に取ると，ブーム起伏モードで
は約０．６８ｔｏｎ，ラフィングモードでは約０．８４
ｔｏｎの定格総荷重となる）。つまり，同じ姿勢の場合
では，ラフィングモードの方がブーム起伏モードにくら
べ大きな荷重に対応できるのである。しかし，従来の上
記ブームとジブをそれぞれ揺動可能なクレーンの安全装
置においては，ブーム質量＋ジブ質量が作用する場合を
考えたほうが，より安全性が高いため，ブーム起伏モー
ドとラフィングモードのいずれの場合も，前方安定度に
ブーム質量＋ジブ質量を使用し計算する方法を採用する
ことにより，安全にブーム起伏モード時の作業とラフィ
ングモード時の作業に対応する事ができるようになって
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では，上述し
たようにいずれのモードにおいてもブーム起伏モード時
を前提とした限界能力に調整しているため，ラフィング
モードのみの作業をする場合にもブーム起伏モードの定
格荷重までの作業しかできず，クレーンの能力を最大限
に活用していないといえる。本発明は，作業モードに基
づいた最大限の能力が得られるとともに，該作業モード
の変更に対しても安全に対応できるクレーンを提供する
ことを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，請求項１に係る発明は，揺動可能なブームと該ブー
ムに揺動可能に連結されたジブを備え，少なくとも上記
ブームと上記ジブとの相対角度を固定して該ブームの起
伏を行うブーム起伏モードと，上記ブームの角度を固定
して上記ジブの起伏を行うラフィングモードとを具備す
るクレーンにおいて，上記ブーム起伏モードと上記ラフ
ィングモードの切り替えに基づき，上記クレーンの限界
能力値を調整する能力調整手段を具備することを特徴と
するクレーンとして構成されている。また，請求項２に
係る発明は，請求項１記載のクレーンにおいて，上記能
力調整手段が，さらに上記ブームの動作状態に基づき，
上記クレーンの限界能力値を選択するものであることを
要旨とする。また，請求項３に係る発明は，請求項１又
は２記載のクレーンにおいて，上記切り替えが，ボタン
の選択に基づいて行われるものであることを要旨とす
る。また，請求項４に係る発明は，請求項１又は２記載
のクレーンにおいて，上記切り替えが，上記ブーム及び
上記ジブの動作状態に基づいて行われるものであること
を要旨とする。また，請求項５に係る発明は，請求項
１，２，３，４のいずれかに記載のクレーンにおいて，
上記ラフィングモードから上記ブーム起伏モードへの切
り替えが行われるに際して，切り替え前の出力がブーム
起伏モードにおける限界能力値を超える場合は所定の緊
急処理を行う緊急処理手段をさらに具備してなることを
要旨とする。また，請求項６に係る発明は，請求項５記
載のクレーンにおいて，上記緊急処理手段がクレーンを
停止させるものであることを要旨とする。また，請求項
７に係る発明は，請求項５記載のクレーンにおいて，上
記緊急処理手段がクレーンを停止させると共に，安全側
への移行動作のみしか受け付けないようにしたものであ
ることを要旨とする。

【０００５】上記請求項１，２，３，４，５，６，７記
載のクレーンによれば，作業モードの設定に基づいて，
限界能力値を調整することにより，上記作業モードによ
って異なる限界能力を効率よく引き出すことができる。
また，上記請求項２記載のクレーンによれば，さらにブ
ームの揺動状態を監視しながら，その状態に基づいて限
界能力値を調整するので，設定された作業モードと異な
る作業を行ったときでも，自動的に安全に作業できる限
界能力値に変更することができ，クレーンの操縦者が意
識しなくとも十分に作業の安全が確保される。しかも，
上記請求項５，６，７記載のクレーンによれば，上記ラ
フィングモードから上記ブーム起伏モードへの切り替え
が行われるに際して，切り替え前の出力がブーム起伏モ
ードにおける限界能力値を超える場合は所定の緊急処理
を行うため，上記クレーンの能力を超えた危険な作業を
続けるといったことを防ぐことができる。さらに，上記
請求項７記載のクレーンによれば，上記所定の緊急処理
が，クレーンを停止した後は，安全側への移行動作しか
受け付けないものであるため，停止後も作業を中断する
ことなく安全に作業を継続することができる。ここに
「限界能力値の調整」とは，限界能力値を選択する場
合，演算によりその時々の限界値を得る場合，等を含む
概念である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，本発
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であ
って，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここに，図１は本発明の一実施形態に係るクレーン
の制御装置の概略を示す機能ブロック図，図２は本発明
の一実施形態に係るクレーンの限界能力調整時のジョブ
フローを示すフローチャート，図３は本発明の一実施形
態に係るクレーンの緊急処理のジョブフローを示すフロ
ーチャート，図４はジブとブームを備えたクレーンの動
作を説明する概略図，図５は同一ジブ角度・同一ブーム
角度におけるブーム起伏モードとラフィングモードの定
格総荷重グラフである。

【０００７】本実施の形態に係るクレーンは，例えば図
１の機能ブロック図に示すような制御装置を具備する。
まず，図１を参照しながら，本実施例におけるクレーン
の制御装置の構成を説明する。上記制御装置１０１はク
レーンの動作を制御すると共に，緊急時の安全を確保し
つつ前述したクレーンの限界能力値を調整し，限界能力
の拡大を図るものである。上記クレーンの制御装置１０
１は，制御部１０２，信号処理部１０３，メモリ１０４
を備えて成り，上記制御部１０２には作業モード入力部
１０５，ブーム起伏動作検出部１０６，その他クレーン
の作業に必要な，ブーム長さ，ブーム角度，負荷圧力と
いった上記クレーンの状態量を検出する各種センサー１
０８が接続され，上記信号処理部１０３には表示部１０
７，その他上記クレーンの機能を実現するためのモータ
ー，シリンダー等の各駆動部１０９が接続されている。
さらに，上記クレーンの各種動作を達成するプログラム
は上記メモリ１０４に格納されており，以下に記述する
処理に応じて上記メモリ１０４から上記制御部１０２に
読みだされて実行される。また，限界能力値に関するデ
ータも上記メモリ１０４に格納され，必要に応じて上記
制御部１０２に読みだされる。上記限界能力値に関する
データには，クレーンにおけるブーム長さ，ブーム角
度，負荷圧力，ジブ角度，作業半径，起伏速度，傾きと
いった様々な状態と，該状態におけるクレーンの各作業
モードによる限界能力値が含まれている。上記作業モー
ド入力部１０５では，ブーム起伏モード，ラフィングモ
ードやその他クレーンの作業モードを選択できる。

【０００８】次に，図１を参照しながら，本実施例にお
ける上記クレーンの制御装置１０１の処理の概要につい
て説明する。なお，ブーム起伏動作検出部１０６や，そ
の他上記クレーンの状態量を検出する各種センサー１０
８からは，適時制御部１０２に各種センサーに対応した
状態量が送信される。まず，上記クレーンの操縦者が操
作ボタンやスイッチ等の作業モード入力部１０５を操作
することにより作業モードを選択する。制御部１０２で
は上記作業モード入力部１０５，ブーム起伏動作検出部
１０６，その他上記各種センサー１０８より送信された
信号により，上記作業モード入力部１０５で選択された
作業モードに対応した負荷演算，定格演算等を行う。さ
らに該演算によって求められた値に基づき，上記クレー
ンの作業の停止や各種情報及び警報の表示等の動作の判
断を行い，信号処理部１０３に対し該動作に従った信号
を送信する。上記信号処理部１０３では上記各駆動部１
０９に対して制御信号を送信することにより上記制御部
１０２からの上記動作を伝え，さらに，表示部１０７に
対して上記動作に伴う必要な情報表示を行うための制御
信号を送信する。上記各駆動部１０９及び上記表示部１
０７は受信した上記制御信号に基づいた動作を行う。

【０００９】次に，図１，図２，図３，図５を参照しな
がら，上記制御装置１０１における，上記メモリ１０４
に格納されたプログラムに従う処理の詳細を説明する。
ここに，Ｓ２０１〜Ｓ２０７及びＳ３０１〜Ｓ３０７は
処理手順の番号を示す。まず，図１，図２を参照し，作
業者により上記作業モード入力部１０５より入力された
作業モードに基づいて，該作業モードにおける限界能力
値を調整する処理について説明する。なお，図２に示す
処理は常時行われており，例えば作業中に上記作業モー
ドの切り替えが行われた場合や，上記ブーム起伏動作検
出部によりブームの動作が検出された場合にも，下記処
理に従った制御が実行される。即ち，制御部１０２はブ
ーム起伏動作検出部１０６からの信号に応じてブーム起
伏モードが選択されているか否かを判断し，以下の処理
を行う。上記作業モード入力部１０５より入力された上
記作業モードは，上記制御部１０２に送信される。該制
御部１０２では，選択されている上記作業モードがブー
ム起伏モードかを判別する（Ｓ２０１）。次に，ブーム
起伏モードが選択されている場合は後述する緊急処理
（Ｓ２０２）を行った後，上記限界能力値に関するデー
タに基づいたブーム起伏モードの限界能力に調整する
（Ｓ２０３）。調整は前記したようにメモリ１０４に記
憶されているモードに対応した限界値を選択することに
より行っても，また，その時々の状態（ブーム長さ，ブ
ーム角度，負荷圧力，ジブ角度，作業半径，起伏速度，
傾き等）に応じて限界能力を演算してもよい。ここで，
緊急処理とは，ラフィングモードで作業時に，ブーム起
伏モードに切り替えた場合，該ブーム起伏モードの限界
能力を既に超えた状態（図５の切替危険領域内で作業を
している状態，以後，切替危険状態と呼ぶ）で作業して
いる場合はブーム起伏モードでの作業に危険が伴うた
め，これを回避する為の処理であり，詳細は後述する。
上記ブーム起伏モードの限界能力に調整した後は，上記
クレーンは，その限界能力範囲でのみ作業が可能とな
り，上記限界能力を超える場合は上記安全装置によりク
レーンの動作が停止する。作業モードにブーム起伏モー
ドが選択されていない場合は，作業モードにラフィング
モードが選択されているかを判別する（Ｓ２０４）。上
記ラフィングモードが選択されている場合，更にブーム
起伏動作検出信号の状態を判別する（Ｓ２０５）。該ブ
ーム起伏動作検出信号がＯＦＦでない場合，即ち処理が
Ｓ２０１からＳ２０４に進む間に，ブーム起伏モードの
切替えが行われる場合は，上記緊急処理（Ｓ２０２）を
行った後，ブーム起伏モードの限界能力に調整する（Ｓ
２０３）。この処理により，クレーンの操縦者が意識し
なくても十分な作業の安全を確保することができる。

【００１０】該ブーム起伏動作検出信号がＯＦＦの場
合，ブームが動作していない事を意味し，安全にラフィ
ングモードの限界能力の調整を行う（Ｓ２０６）事がで
きる。このように，ラフィングモードの限界能力に調整
した後は，上記クレーンは，その限界能力範囲での作業
が可能となる。Ｓ２０４において，作業モードにラフィ
ングモードが選択されているかが判別され，上記ラフィ
ングモードが選択されていない場合，作業は上記ブーム
起伏モード及び上記ラフィングモードに設定されていな
いことを意味するのでその他の作業（ブーム作業，補助
シーブ作業等）にあった限界能力に調整する（Ｓ２０
７）。このように，作業モードの設定，或いはブームの
動作状態に基づいてクレーンの限界能力値をブーム起伏
モードにおける限界能力値，或いはラフィングモードに
おける限界能力値に調整することができるので，上記作
業モードによって異なる限界能力を効率よく引き出すこ
とができ，結果としてクレーンの能力としては可能であ
るにもかかわらず，従来技術では不可能であった作業を
行うことができ，クレーンの能力を拡大することができ
る。また，ブームの動作を検出することにより，設定さ
れた作業モードと異なる作業を行ったときでも，自動的
に安全に作業できる限界能力値に変更することができ，
クレーンの操縦者が意識しなくても十分な作業の安全を
確保することができる。

【００１１】次に，図１, 図３を参照し，上述した緊急
処理の詳細について説明する。この処理は，ラフィング
モードで作業時にブーム起伏モードに切り替えた場合
で，該ブーム起伏モードの限界能力を既に超えた状態で
作業していた場合（切替危険状態）には，そのままの状
態でブーム起伏モードでの作業を行うと事故につながる
可能性が有る。これを回避する為に下記処理を行うこと
により，安全に作業が可能な状態に移行してから上記ブ
ーム起伏モードの限界能力に調整しようとするものであ
る。上記緊急処理では，まずクレーンの限界能力値がラ
フィングモードの限界能力に調整されているかを判定す
る（Ｓ３０１）。ラフィングモードの限界能力に調整さ
れていない場合（即ちラフィングモードでない場合）は
以下に示す処理を行わずに上記緊急処理が終了され，限
界能力値が上記ブーム起伏モードの限界能力に調整され
る（Ｓ２０３）。ラフィングモードの限界能力に調整さ
れている場合は，さらに上記切替危険状態であるかの判
定を行う（Ｓ３０２）。上記危険状態の判定は次のよう
に行われる。まず，クレーンにおけるブーム長さ，ブー
ム角度，負荷圧力，ジブ角度，作業半径，起伏速度，傾
きといった様々な状態を上記各種センサーにより収集す
る。次に，収集した状態量に基づき，該状態でのブーム
起伏モードにおける限界能力を，上記メモリ１０４に格
納されている上記限界能力値に関するデータより抽出す
る。ラフィングモード作業中の負荷（上記各種センサー
により収集した時の負荷）が上記抽出した限界能力値を
超えているかを比較し，該負荷が上記抽出した限界能力
を超えている場合を危険状態と判定する。ここで，切替
危険状態では無い場合，そのままブーム起伏モードの限
界能力に調整しても作業に危険が伴わないため，以下に
示す処理を行わずに上記緊急処理を終了し，上記ブーム
起伏モードの限界能力に調整する（Ｓ２０３）。もし，
切替危険状態の場合はブーム起伏モードの限界能力を超
えているため，そのまま上記ブーム起伏モードの限界能
力に調整してブーム起伏モードでの作業を行うと事故に
つながる可能性が有る。このため上記制御部１０２では
上記信号処理部１０３に対しクレーンの停止信号を送信
することにより, 該クレーンの作業を停止し（Ｓ３０
３），さらに表示部１０７に必要な表示を行うための制
御信号を，上記信号処理部１０３に対し送信する。上記
必要な表示は，危険を伴う操縦である旨の表示やアナウ
ンスを含む。クレーンを停止した後は, 動作命令入力の
判定を行い（Ｓ３０４），ここで, 動作命令入力が無い
場合はクレーンを停止したままとし（Ｓ３０３）動作命
令入力の判定を繰り返す（Ｓ３０４）。動作命令入力が
ある場合，次に安全側への動作（クレーンが転倒しない
方向への動作）のみを受け付けるように, 安全側への動
作かどうかの判定を行う（Ｓ３０５）。ここで, 安全側
への動作で無い場合はクレーンを停止し（Ｓ３０３）再
び動作命令入力の判定を行う（Ｓ３０４）。この時，安
全側への操縦を要求する表示，或いはアナウンスを行っ
てもよい。安全側への動作である場合, クレーンの動作
を行い（Ｓ３０６）さらに上記切替危険状態であるかの
判定を行う（Ｓ３０７）。依然切替危険状態である場合
は再び動作命令入力の判定（Ｓ３０４）から繰り返す。
切替危険状態ではなくなると, 上記緊急処理が終了され
てクレーンの能力値が上記ブーム起伏モードの限界能力
に調整される（Ｓ２０３）。このような緊急処理を行う
ことにより, 上記クレーンの能力を超えた危険な作業を
続けるといったことを防ぐことができる。さらにこの処
理は，クレーンを停止した後は，安全側への移行動作し
か受け付けないものであるため，停止後も作業を中断す
ることなく安全に作業を継続することができる。

【００１２】

【実施例】本発明はさまざまな変更を加えて実施しても
よく, 作業ボタンの切り替えをせず，ブームやジブの動
作状態を判断することにより，自動的にモードの違いを
判断してそれぞれのモードに対応する能力値に調整して
もよい。

【００１３】

【発明の効果】上記請求項１，２，３，４，５，６，７
記載のクレーンによれば，作業モードの設定に基づい
て，限界能力値を調整することにより，上記作業モード
によって異なる限界能力を効率よく引き出すことができ
る。また，上記請求項２記載のクレーンによれば，さら
にブームの揺動状態を監視しながら，その状態に基づい
て限界能力値を調整するので，設定された作業モードと
異なる作業を行ったときでも，自動的に安全に作業でき
る限界能力値に変更することができ，クレーンの操縦者
が意識しなくとも十分に作業の安全が確保される。しか
も，上記請求項５，６，７記載のクレーンによれば，上
記ラフィングモードから上記ブーム起伏モードへの切り
替えが行われるに際して，切り替え前の出力がブーム起
伏モードにおける限界能力値を超える場合は所定の緊急
処理を行うため，上記クレーンの能力を超えた危険な作
業を続けるといったことを防ぐことができる。さらに，
上記請求項７記載のクレーンによれば，上記所定の緊急
処理が，クレーンを停止した後は，安全側への移行動作
しか受け付けないものであるため，停止後も作業を中断
することなく安全に作業を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るクレーンの制御装置
の概略を示す機能ブロック図。

【図２】本発明の一実施形態に係るクレーンの限界能力
調整時のジョブフローを示すフローチャート。

【図３】本発明の一実施形態に係るクレーンの緊急処理
のジョブフローを示すフローチャート。

【図４】ジブとブームを備えたクレーンの動作を説明す
る概略図。

【図５】同一ジブ角度・同一ブーム角度におけるブーム
起伏モードとラフィングモードの定格総荷重グラフ。

【符号の説明】

１０２・・・制御部（能力調整手段及び緊急処理手段を
構成） １０３・・・信号処理部（能力調整手段及び緊急処理手
段を構成） １０４・・・メモリ（能力調整手段及び緊急処理手段を
構成） １０５・・・作業モード入力部（能力調整手段を構成） １０６・・・ブーム起伏動作検出部（能力調整手段及び
緊急処理手段を構成）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揺動可能なブームと該ブームに揺動可能
   に連結されたジブを備え，少なくとも上記ブームと上記
   ジブとの相対角度を固定して該ブームの起伏を行うブー
   ム起伏モードと，上記ブームの角度を固定して上記ジブ
   の起伏を行うラフィングモードとを具備するクレーンに
   おいて，上記ブーム起伏モードと上記ラフィングモード
   の切り替えに基づき，上記クレーンの限界能力値を調整
   する能力調整手段を具備することを特徴とするクレー
   ン。
2. 【請求項２】 上記能力調整手段が，さらに上記ブーム
   の動作状態に基づき，上記クレーンの限界能力値を調整
   するものである請求項１記載のクレーン。
3. 【請求項３】 上記切り替えが，操作ボタンの選択に基
   づいて行われるものである請求項１又は２記載のクレー
   ン。
4. 【請求項４】 上記切り替えが，上記ブーム及び上記ジ
   ブの動作状態に基づいて行われるものである請求項１又
   は２記載のクレーン。
5. 【請求項５】 上記ラフィングモードから上記ブーム起
   伏モードへの切り替えが行われるに際して，切り替え前
   の出力がブーム起伏モードにおける限界能力値を超える
   場合は所定の緊急処理を行う緊急処理手段をさらに具備
   してなる請求項１，２，３，４のいずれかに記載のクレ
   ーン。
6. 【請求項６】 上記緊急処理手段がクレーンを停止させ
   るものである請求項５記載のクレーン。
7. 【請求項７】 上記緊急処理手段がクレーンを停止させ
   ると共に，安全側への移行動作のみしか受け付けないよ
   うにしたものである請求項５記載のクレーン。