JP2017513784A - 移動式クレーンを操作するための方法及び装置並びに移動式クレーン - Google Patents

Abstract

本発明は、ブーム（５）を有する移動式クレーン（１）を操縦する方法に関する。この方法は、前記ブーム（５）の予め決められた位置範囲における複数の位置について、複数の最大許容荷重を決定し、特定の局所の荷重限界及び／又は１つ又は複数の特定の局所の荷重範囲を、吊られた荷重及び前記ブーム（５）の前記予め決められた位置範囲の前記複数の位置についての、複数の最大許容荷重に基づいて、決定し、前記荷重限界及び／又は前記１つ又は複数の荷重範囲に基づいて、前記移動式クレーン（１）を操作する。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、移動式クレーン（mobile cranes）に関し、特に、可変の支持形状（support geometries）を有する移動式クレーンに関する。本発明は、さらに、最大積載量（maximum load capacity）を決定するための方法、移動式クレーンの安定性を保証するための対策、及び、安全な操作位置を表示するための手段に関する。

安定性の改善及び積載量の増加のために、通常、移動式クレーンは、支持手段を有している。そのような支持手段は、移動式クレーンの複数のサイドから突き出ている複数の支持棒（support bars）を有しており、その複数の支持伸張部（support extensions）は、複数の支持シリンダ（support cylinders）によって構成されている。上記複数の支持シリンダによって、末端は、移動式クレーンの地面領域（ground area）によって支持されることができる。これにより、立っている場所の有効面積を大きくすることができる。この有効立脚面積を大きくすることに伴い、上記移動式クレーンの積載量（load capacity）、つまり、最大許容荷重（maximum permissible load）を改善することができる。

さらに、積載量、つまり、ブーム（boom）に対する最大許容荷重を決定するために、複数の荷重テーブル（load tables）が用意されている。荷重テーブルでは、自由度に基づく移動式クレーンの各形態（configuration）に対して、最大許容荷重が規定されている。特に、上記複数の荷重テーブルは、上記ブームの回転角度（通常、０°〜３６０°）だけでなく、長さ及び形態をそれぞれ考慮している。上記複数の荷重テーブルに基づく最大許容荷重のマップベース決定（map-based determination）は、さらに、さらなるパラメータを考慮した機能ベースモデル群、例えば荷ロープの積載量を考慮した機能ベースモデル群によって、補完されてもよい。

特に、狭い設置面（narrow footprint）における移動式クレーンの操作に関して、上記複数の支持伸張部は移動式クレーンを使用するのに十分には延ばされていない可能性があり、この結果として、複数の支持位置の非対称な支持形状（asymmetrical support geometry）となる。予め設定された複数の支持形状を有する移動式クレーンに関しては、特に、支持伸張部が十分に延ばされた状態で用いられるときには、最大許容荷重の決定は、既に知られた方法で従来の荷重テーブルを用いて十分に行うことができる。しかしながら、可変の支持形状を有する移動式クレーンにおいては、最大許容荷重を決定するために、さらに移動式クレーンの実際の複数の支持位置を考慮する必要がある。

スケジューリングに関して、最大許容荷重は、通常、種々のパラメータ、特に、個別の形態だけでなく荷重半径（load radius）に基づいている。クレーンの操作者は、操作を開始する前に、クレーンの操作、特に形態及び運ぶ荷重を持ち上げる長さを決定することができる。例えば、次の移動式クレーンが欧州特許第１４４４１６２号明細書によって知られている。この移動式クレーンは、電子制御ユニットにおいて、複数のパラメータ、つまり、釣り合い錘（counterweight）の大きさ及び釣り合い錘半径だけでなく荷重及び荷重半径のうちの１つに基づいて、運転領域をディスプレイにグラフで表示することができる。

欧州特許第１９２５５８６号明細書によって、次の移動式クレーンが知られている。この移動式クレーンでは、クレーンの種々のパラメータについて、個別の限界曲線又は限界値（individual limit curves or limit values）が保持されている。この個別の限界曲線又は限界値は、クレーン操作の安全性を保証するために超えられてはならず、又は、アラーム信号が与えられれば超えられてもよい。さらに、この移動式クレーンは、クレーンの安全性を保証する手段を有している。この安全性を保証する手段は、超えているかに関して、上記種々のパラメータについての個別の限界曲線又は限界値をモニタするように構成されている。複数の限界曲線のうちの１つは、ブームの幾何学的自由度（geometric degrees of freedom）に対するブーム長の関係を表しているか、又は、この関係に基づいている。

欧州特許第１０２５５８５号明細書から、回転可能なブームを持つ移動式クレーンが知られている。この移動式クレーンでは、このクレーンの重心（total center of gravity）及び１つ又は複数の傾き線（one or more tilting lines）を決定する。このクレーンの安定性がモニタされる。上記重心と傾き線との間の距離が閾値に近づくか又は達した場合、及び／又は、上記重心と回転アセンブリの中心との間の距離の、上記傾き線と上記回転アセンブリ中心との間の距離に対する割合が、閾値に近づくか又は達した場合、信号が出力され、及び／又は、クレーンの動きが制限されるか又は変更される。

欧州特許第２６７４３８４号明細書は、可変の支持部（support base）及びモニタユニットを有するクレーンの安全性をモニタするための方法を開示している。クレーンが動作している間にいくつかの安全性基準がモニタされ、ここでは、許容可能な特定の限界値が、算出され、且つ、クレーンが動作している間に、各基準に関する適合性についてモニタされる。各基準は、クレーンが動作している間の、クレーンの形態又はクレーンの動きに関わる少なくとも１つのパラメータに基づいている。

本発明の目的は、クレーンを操作している間だけでなく操作をプランニングしている間に、ブーム調整の残りの自由度及び形状限界をクレーンの操縦者に示すことができる方法及び装置を提供すること、及びシンプルで理解しやすい態様でそれらをグラフで表示することである。

この目的は、クレーム１のブームを持つ移動式クレーンを操作する方法よって、並びに、他の独立クレームの制御ユニット及びシステムによって、実現されている。

他の実施形態は、従属クレームによって特定されている。

第１の態様によれば、ブームを有する移動式クレーンを操作するための方法は、複数のステップ、つまり、
・上記ブームの予め決められた位置範囲（position range）における複数の位置について、最大許容荷重を決定するステップと、
・吊された荷重と、上記予め決められたブームの位置範囲における複数の位置についての上記最大許容荷重と、に基づいて、局所の荷重限界（local load limit）、及び／又は、１つ又は複数の局所の荷重範囲（local load range）を決定するステップと、
・上記荷重限界、及び／又は、上記１つ又は複数の荷重範囲に基づいて、上記移動式クレーンを操作するステップと、
を有している。

上記方法のアイデアは、上記ブームの現在の調整方向／移動方向とそれらに関連する上記最大許容荷重との両方からできるだけ独立して、移動式クレーンの操作のプランニングの間又は操作の間に、上記ブームの予め決められた位置範囲における上記ブームの複数の位置を考慮することである。このことは、上記荷重範囲を良く利用している間、つまり、上記使用可能な範囲における各荷重位置での上記積載量の最適な利用の下で、上記最大許容荷重によって決定された上記荷重限界に至るまで、上記移動式クレーンのより安全な操縦及び改善された操縦プランニングを可能にする。特に、上記方法は、現在吊されている荷物に関して局所の荷重限界に到達しているか又は局所の荷重限界を超えている、複数のブーム位置を検出することを可能にする。

さらに、ブームの予め決められた上記位置範囲における上記複数の位置についての上記複数の最大許容荷重を、ブーム長テーブル（boom strength table）を用いて且つ複数の支持手段の支持形状（support geometry）に基づいて、決定することができる。特に、上記ブーム長テーブルと、上記ブームの上記複数の位置のそれぞれに関する上記支持形状とによって、それぞれの荷重制限（load limitations）を決定することができる。上記ブーム長テーブルは、上記ブーム長に適した荷重制約（load restrictions）を規定している。それから、上記最大許容荷重は、上記ブーム長テーブルと上記支持形状とによって決定された上記複数の荷重限界の最小値によって、決定されてもよい。

特に、上記予め決められた位置範囲における上記ブームの複数の位置についての上記支持形状によって決定された複数の荷重制限を、上記支持形状によって定義された１つ又は複数の傾き線回りのトルクバランスを用いて決定することができる。

さらに、上記ブームの予め決められた位置範囲における異なる複数の位置についての上記複数の最大許容荷重を、１つ又は複数の荷重評価モデルによって決定された複数の荷重制限を用いて、決定してもよい。上記１つ又は複数の荷重評価モデルは、マップベース又は機能ベースであり且つ特に１つ又は複数のさらなるパラメータに基づいている。特に、上記さらなるパラメータは、複数の支持シリンダの上記最大荷重、上記回転アセンブリの上記最大荷重、上記起伏シリンダ（derricking cylinder）の上記最大荷重、及び、上記ブームの力又は上記ブームの移動の流れの中にある上部構造（superstructure）上の他のクレーン部分の上記最大荷重のような、制限基準を表していてもよい。上記制限基準は、後に言及する複数の相互関係によってわかるように既知の態様に従って、直接的又は間接的に、上記支持形状に起因する。

上記移動式クレーンの操縦において、上記最大許容荷重を決定するために、上記ブームの現在位置の或る配置環境における上記ブームの上記複数の位置を考慮してもよい。ここでは、上記ブームの調整スピードが、上記ブームの上記予め決められた位置範囲における荷重限界の上記曲線（つまり、分析結果（profile））に基づいて、選択され、制御され、且つ、制限される。

特に、すべての方向における上記ブームの調整スピード（adjustment speeds）は、制御されてもよい。上記荷重限界は、上記吊された荷重が調整方向に動かされたときに上記最大許容荷重に到達する、上記ロードの複数の位置に対応する。特に、上記調整スピードは、上記調整方向に関する上記最大許容荷重の上記曲線の傾きに基づいて、制御されてもよい。

さらに、上記ブームの上記予め決められた位置範囲についての上記最大許容荷重を、絶対値表示又は上記吊された荷重の上記最大許容荷重に対する割合を示す相対値表示として、上記予め決められた位置範囲のためのディスプレイに表示することもできる。そのため、上記クレーンの操縦者は、操縦者が予め決められた荷重を予め決められた安全なスタート位置から危険でない方向に沿って直ぐ先の安全なターゲット位置まで行きながらどの範囲まで運ぶことが可能であるかについての表示を得ることができる。

従って、上記ブームの（少なくとも回転角度及び荷重半径によって定義される）現在位置から始まる吊された荷重の周辺状況についての表示を与える、調整範囲表示（adjustment range display）をクレーンの操縦者に対して提示することができる。周辺状況の表示は、瞬時に且つ視覚的に、上記吊された荷重の位置、及び、付近で上記最大許容荷重を超えてしまう該荷重の他の位置の曲線を、理解することを可能にする。このように、クレーンの操縦者は、瞬時に、荷重が吊された状態のブームを調整できる潜在的な残りの自由度を、ディスプレイ上の上記周辺状況の表示を見ることによって、認識することができ、従って、操縦の安全限界まで上記ブームを動かすことができる。

一実施形態によれば、上記最大許容荷重の絶対値表示又は相対値表示を、視覚的に認識可能な態様で、特に、それぞれ割り当てられた色及び／又は明るさ及び／又は陰影によって、表示することができる。この種の表示は、操縦範囲の全体又は現在の荷重位置の直近における上記荷重曲線を、直感的に理解することを促進する。

特に、上記荷重範囲は、上記吊された荷重と上記最大許容荷重との割合が特定の範囲である、ブームの位置群又は荷重位置群を、示していてもよい。

他の態様によれば、移動式クレーンを動かすための制御ユニットはブームを備え、該制御ユニットは、
・上記ブームの予め決められた位置範囲における複数の位置について、最大許容荷重を決定し、
・吊された荷重と、上記予め決められたブームの位置範囲における複数の位置についての上記最大許容荷重と、に基づいて、荷重限界、及び／又は、１つ又は複数の荷重範囲を決定し、
・上記荷重限界、及び／又は、上記１つ又は複数の荷重範囲に基づいて、上記移動式クレーンを動かす、
ように構成されている。

他の態様によれば、移動式クレーンのためのシステムは、
・上記制御ユニットと、
・上記ブームの予め決められた位置範囲における複数の最大許容荷重を示すための表示を、上記ブームの予め決められた位置範囲における上記複数の位置についての、絶対値表示又は上記ブームの位置での上記吊された荷重の上記最大許容荷重に対する割合を示す相対値表示として、視覚的に表示するための表示手段と、
を有するように構成されている。

他の態様によれば、移動式クレーンのためのシステムは、
・上記制御ユニットと、
・上記予め決められた位置範囲に関して上記ブームの現在位置に対応する現在の荷重位置の近くにおける上記複数の荷重範囲を視覚的に示すための表示を、視覚的に表示するための表示装置と、
を有するように構成されている。

特に、上記表示手段は、視覚的に認識可能な複数の領域として、特に、色及び／又はパターン及び／又は明るさによって認識されうる複数の領域として、上記複数の荷重範囲を示すように構成されてもよい。

以下の図面を参照して、実施形態をより詳細に説明する。
可変の支持部を有する移動式クレーンの上面概略図である。 可変の支持部を有する移動式クレーンの側面概略図である。 移動式クレーンのすべての周辺領域におけるブームの最大許容荷重のグラフィック表示を示す図である。 ブームに吊られた荷重の位置の周辺領域の詳細、並びに、該周辺エリアにおける非危険荷重範囲、危険荷重範囲、及び非許容荷重範囲を示す図である。 最大許容荷重及び荷重限界の決定、及び、現在の荷重位置の周りの荷重範囲の表示の出力のためのフローチャートである。

図１ａは、可変の支持部を有する移動式クレーンの上面概略図であり、図１ｂは、可変の支持部を有する移動式クレーンの側面概略図である。移動式クレーン１は、運転室２と、クレーン上部構造（crane superstructure）３とを有する。クレーン上部構造３の上では、付属するブーム５を備えた水平面において回転可能な回転アセンブリ４が配設されている。回転アセンブリ４は、回転アセンブリ４に付属したブーム５を３６０°回転させることができる。ブーム５の回転角度αは、ブーム５の全回転範囲において任意に設定することができる。一実施形態では、クレーン上部構造３上において、釣り合い錘（図示せず）を回転アセンブリ４に取り付けることができる。釣り合い錘は、ブーム５に対して反対側に配設される。

さらに、油圧式起伏シリンダ（hydraulic derricking cylinder）６は、回転アセンブリ４の上に配設されている。油圧式起伏シリンダ６によって、ブーム５の起伏角度β、つまり、水平面に直角な鉛直角（vertical angle）を制御することができる。

さらに、ブーム５は、複数のブームセグメント（ブームボックス）５１によって構成されてもよい。ブーム５は、ブーム５の長さを設定又は制御するために、所望のブーム形態に基づいて複数のブームボックス５１を引き込むか又は引き延ばすことによって、伸縮自在に動くことができる。ブーム５の上端には、荷重ロープ８を案内するための滑車５２が配設されている。荷重ロープ８の先端には、フック９が配設されており、このフック９に対して荷重が吊される。

移動式クレーン１の前後の角の領域には、（４つの）支持手段１０が設けられている。各支持手段１０は、伸張可能な支持伸張部（support extension）１１を有しており、スライドする複数の伸張シリンダによって、伸縮することができる。支持伸張部１１は、車軸（図示せず）によって規定されるか又は設置面Ｓに平行に延びる、平面において延ばされてもよい。

支持シリンダ１２は、移動式クレーン１の支持伸張部１１の先端にそれぞれ配設されており、移動式クレーン１の設置面Ｓに向けて延びることができる。各支持シリンダ１２の先端には、支持プレート１３が配設されており、支持プレート１３は設置面Ｓ上に位置する。これにより、支持手段１０は、地面上で移動式クレーン１を支持することになる。

移動式クレーン１の上記最大許容荷重を決定するために、複数のブーム長テーブルが用いられる。複数のブーム長テーブルは、ブームの安定性に関する荷重制限を示している。ブームの安定性は、形態、つまり、ブーム５及び延びた複数のブームセグメント５１の選択された長さに依存し、且つ、荷重半径に依存する。上記複数のブーム長テーブルは、吊られた荷重についての、マップベースの複数の限界を規定している。これらの限界は、超えてはならず、又は、警告信号を出力することによって超えられる。複数のブーム長テーブルによって、上記吊された荷重が、ブームの安定性によって決定された最大許容荷重、より小さいか、と等しいか、又は、より大きいか、を決定することが可能となる。

移動式クレーン１の位置調整に関する複数の限界領域において、支持伸張部１１は、いくつかの状況では、十分に延ばされなくてもよい。この結果、支持伸張部１１の最大伸張で達する最大許容荷重に、達することはできない。そのため、概して、移動式クレーン１の最大許容荷重は、ブーム長テーブルによって示されるブームの安定性及び他の複数のパラメータに関して決定された複数の制約に基づくだけでなく、かなり荷重制限にも基づいて、決定される。荷重制限は、複数の支持シリンダ１２によって規定される複数の支持位置の支持形状によって、決定される。

ブームの安定性に加えて、１つ又は複数の追加的なパラメータ、特に、起伏シリンダ６及び／又は支持シリンダ１２の最大シリンダ圧、荷重ロープ８の荷重容量、回転アセンブリ４の長さ等は、それぞれの荷重制限を、許容される吊された荷重についての制約／制限として、機能ベースの複数の荷重演算によって生じさせるか又は提供する。そのため、決定された複数の荷重制限の最小値を算出することにより、最大許容荷重は、トータル値に制限されてもよい。このトータル値は、ブームの安定性によって規定された上記荷重制限の値より小さくてもよい。

上記最大許容荷重に対しての重要な減少インパクトは、支持手段１０の支持伸張部１１が十分に延ばされていないことに起因する。複数の支持伸張部１１のそれぞれの伸張長さは、複数の支持シリンダ１２の４つ（又は、可能性として３つ）の支持位置を規定する。通常、これらの支持位置に対して、荷重を含む移動式クレーン１の全重量がのしかかる。複数の支持位置を繋ぐ複数の線は、いわゆる支持形状（support geometry）を形成する。この支持形状は、複数の傾き線ＫＬによって規定される。複数の傾き線ＫＬは、支持手段１０の２つの隣接する支持位置の間の線形接続を表しており、これにより、過負荷の場合に移動式クレーン１が倒れる際の複数の候補軸（possible axes）を決定することができる。移動式クレーン１の主要部の中心と傾き線ＫＬとの間の距離が小さくなるほど、上記支持形状によって決定された上記最大許容荷重は小さくなる。

起伏シリンダ６の容量、複数の支持シリンダ１２の荷重容量、回転アセンブリ４の荷重容量等のような他のパラメータについてのマップベース又は機能ベースの複数の荷重制約だけでなく、ブーム長によって規定される予め定められたブーム荷重容量から始めることで、荷重制限、つまり、特定の荷重位置についての最大許容荷重は、支持形状によって決定された複数の傾き線ＫＬと、（回転角度α及び起伏角度βによって規定される）個別のブーム位置と、に基づいて、決定されうる。

この計算は、異なる複数の荷重位置についての、傾き線ＫＬ周りのトルクバランスを決定することを含む。具体的には、上記荷重位置と、関係のある１つの傾き線ＫＬ又は関係のある複数の傾き線ＫＬとの間の距離である。上記荷重位置は、移動式クレーン１の実質的に水平な設置面Ｓに対する、吊された荷重の三次元空間位置の投影に対応する。上記関係のある複数の傾き線ＫＬは、それぞれの傾き線周りの外の方に働くトルクが、吊された荷重によって影響を受けるという点において（複数の傾き線ＫＬによって囲まれた領域に関して）、決定される。上記投影された荷重位置と上記傾き線との間の距離の計算は、よく知られた三角関数によって行うことができる。上記吊られた荷重、及び、上記実質的に水平な設置面Ｓに対して投影された荷重位置と上記危険な傾き線ＫＬとの距離、によって、荷重傾きトルク（load tilting torque）は、既知の態様で決定されうる。

さらに、移動式クレーン１の重さによって定義される安定性トルクの値は、上記定義された複数の支持位置に関して、又は、移動式クレーン１において計算された複数の傾き線ＫＬに関して、決定される。また、移動式クレーン１の主要部の中心と関係のある複数の傾き線ＫＬとの間の距離は三角関数のような既知の関数によって決定されることが可能であり、この結果、上記安定性トルクは、移動式クレーン１の重さと、上記主要部の中心と上記支持形状のそれぞれの傾き線ＫＬとの間の距離と、の積によって、計算されうる。

特に、上記荷重傾きトルクと上記安定性トルクとの差分は、移動式クレーン１の安定性を決める。ブーム５の（少なくとも回転角度及び起伏角度によって定義される）或るポジションでの移動式クレーン１の上記荷重制限は、或る支持形状での上記荷重傾きトルクと上記安定性トルクとの間の差がゼロであるか又は予め決められた許容範囲、つまり或る予め決められた値を与える、という点において、決定される。上記荷重限界は、主に、上記ブーム位置及び上記支持形状によって規定される。結果として、上記荷重制限の曲線は、回転角度α及び起伏角度βに基づくブーム５の複数の位置について、決定される。上記荷重限界の曲線は、現在の支持形状によって且つ移動式クレーン１の現在の形態を通して、決定されうる。

要約すると、トータルの最大許容荷重は、
・上記支持形状に基づく荷重制限と、
・上記ブーム長テーブルに基づく上記ブーム安定性によって特定される上記荷重制限と、
・上記他の複数のパラメータに基づく、さらに、任意で、上記それぞれの支持形状及び上記回転アセンブリの上記安定性等に基づいた、上記起伏シリンダの上記容量、複数の支持シリンダ１２の上記容量のような他の複数の限界パラメータに関する、上記１つ又は複数の機能ベースの荷重制限と、
によって決定されてもよい。

上記最大許容荷重は、ブーム５の特定の位置について、個別に決定された複数の荷重制限の最小値を計算することによって、決定されうる。

クレーンを操縦する間、上記ブームの現在位置で現在吊られた荷重が見積もられたトータルの最大許容荷重を超えているかどうかについて、トータルの最大許容荷重の最小値を計算することによって、モニタされる。

実際の荷重位置の幾何学的周辺における複数の荷重位置について上記最大許容荷重を決定することにより、（上記最大許容荷重が減少しながら）少なくとも危険方向におけるブーム５の調整（つまり移動）がスローダウンされるか又は禁止されるように、及び／又は、上記ブームの上記荷重が上記最大許容荷重の危険限界を超えたか又は近づくと直ぐに、警告信号が出力されるように、更なるモニタリングが実行されうる。

移動式クレーン１において、コントローラ２０は、個々に決定された複数の荷重制限に基づいて、上記モニタリング機能と上記複数の最大許容荷重の上記決定とを実行するように構成されている。この制御ユニット２０は、一般的なクレーンコントローラに実装されてもよいし、又は、単独のコントローラとして構成されてもよい。

上記計算を実行するために、制御ユニット２０は、支持伸張部１２の伸張長さと、ブーム５の回転角度αと、ブーム５の起伏角度βと、吊られた荷重の重さと、に基づいて、複数の支持シリンダ１２の実際の位置を取得するための種々のセンサ（図示せず）に繋がっている。これらのデータと、荷重が吊られていない移動式クレーン１の主要部の中心位置及び現在の形態（特にブーム形態）のような幾何学的な仕様と、に基づいて、制御ユニット２０は、上記計算を実行して、上記最大許容荷重を決定することができる。

制御ユニット２０は、数ミリ秒の計算サイクルで計算を実行する。これにより、ブーム５のいくつかの位置をモニタリングするために、それぞれの最大許容荷重は、予め決められた位置範囲におけるブーム５の複数の位置について、上記計算に従って、周期的に決定される。ブーム５の判断された複数の位置のそれぞれについて、（ブーム安定性、支持形状に関して、且つ、１つ又は複数の他の及び／又は限定するパラメータに関して）ブーム５のそれぞれの位置に基づく結果として得られた複数の荷重限界は、ブーム５のそれぞれの位置についてのトータルの最大許容荷重を得るために、決定され、且つ、最小操作（minimum operation）によってリンクされる。

ここで、制御ユニット２０のモニタリング機能は、ブーム５の現在位置（及び現在の荷重位置）と、吊られた荷重と、上記予め決められた位置範囲におけるブーム５の複数の位置についての上記複数の最大許容荷重と、に基づいて、実行されうる。上記荷重限界の上記局所の曲線は、ブーム５のそられ複数の位置及び上記荷重のそれら複数の位置にそれぞれ対応する。その局所の曲線では、現在吊られた荷重は、上記最大許容荷重に等しい。例えば、上記モニタリングは、上記荷重が荷重限界に近づくか又は荷重限界から離れるかに基づいて、ブーム５の所望の調整を、スローダウンすること、制限すること、可能にすること、又は、禁止することを提供することができる。

制御ユニット２０は、好ましくは、移動式クレーン１の操縦プランニング及び操縦において利用するために、クレーンの操縦者に対して、上記最大許容荷重と上記荷重限界の曲線についての視覚的な情報をディスプレイ２２上に提示するための表示装置２１を有する。この視覚的な情報は、ブーム５の位置調整及び／又は位置群のうちの１つ又は複数の一部分に関連してもよい。この場合、ブーム５の現在位置及びクレーンの現在の形態における操縦プランニングのために、可能な荷重位置群（possible load positions）の上記範囲におけるそれぞれの最大許容荷重を、絶対値として、クレーンの操縦者に対して表示することができる。特に、それぞれの最大許容荷重の複数の位置を、ブームピボット軸からの距離として示すことができる。

上記最大許容荷重の曲線は、例えば、図２のディスプレイ２２に示されたように、ディスプレイによって提示されてもよい。図２は、ブームの旋回軸周りの、吊された荷重の種々の位置群について、異なる色、明るさ、又は陰影で最大許容荷重の値を示している。荷重の各位置に関して、視覚的に表示された色、明るさ、又は、陰影に基づいて、局所の耐荷重容量（local load-bearing capacity）、つまり、上記最大許容荷重がわかるようになっている。この結果、クレーンの操縦者は、リフトスケジュールに応じた操縦プランニングを簡単に行うことができる。

図３は、提示の他のオプションとして、現在の荷重位置に基づいて現在の荷重位置Ｐの周辺領域を部分的に示している。例えば、部分的表示の提示における、ブーム５の現在の回転角度位置からスタートして、回転角度αについての±３０°の角度範囲（異なる角度範囲も可能）及び半径方向の全体の範囲である。半径方向の範囲は、実際のブームの長さ及び可能な起伏角度（最小可能起伏角度と最大可能起伏角度との間の起伏角度）に基づく有効ブーム長によって決定される。しかしながら、他の半径方向範囲も可能である。好ましくは、半径方向範囲は、現在吊られている荷重の最大許容荷重に到達しているか又は超えていることを示す、上記現在の荷重位置及び上記荷重限界の曲線を含んでいるべきである。

上記部分提示は、中心軸Ｍ上の現在荷重位置Ｐ、及び、現在荷重位置Ｐの幾何学的近傍における上記可能荷重位置群（possible load positions）を表す異なる複数の荷重範囲を色づけ区別で示している。図示された実施形態では、次の３つの荷重範囲が示されている。すなわち、吊された荷重が最大許容荷重よりも十分に小さい、第１荷重範囲Ａと、吊された荷重がおよそ最大許容荷重に対応する、第２荷重範囲Ｂと、吊された荷重が最大許容荷重以上である、第３荷重範囲Ｃである。上記複数の荷重範囲は、耐荷重容量に関する上記荷重限界の複数のプロファイルによって定義される。

上記第１荷重範囲Ａは、現在吊されている荷重が最大許容荷重の９０％のような最大許容荷重の予め決められた部分より下である、荷重位置群の荷重範囲を、緑色で示すことができる。そして、第２（危険）荷重範囲Ｂは、現在吊されている荷重が最大許容荷重におよそ到達している（例えば、最大許容荷重の９０％と１００％との間）、荷重位置群の荷重範囲を、例えば、黄色で示すことができる。隣接した第３（許されない）荷重範囲Ｃは、現在吊されている荷重が最大許容荷重を超えているか又は自重によるクレーンの安定性（例えば、リア安定性（rear stability））が保証されない、荷重位置群の荷重範囲を、例えば、赤色で示してもよい。第２荷重範囲Ｂと第３荷重範囲Ｃとの境界は、上記荷重限界に対応する。

上記制御ユニット２０は、各現在荷重位置について及び現在荷重位置を囲む可能荷重位置群に対応するブーム５の位置群について、対応する最大許容荷重を算出し、現在吊されている荷重の対応する部分を決定する。この部分は、フラットビジュアルデザイン等によって適切な方法で、位置に基づいて部分提示に表示される。

これにより、クレーンの操縦者は、いつでも移動式クレーン１がいかなる状態でも、現在荷重位置と最大許容荷重（例えば、吊された荷重が最大許容荷重に達していること又は超えていることによって定義される限界）によって定義される境界との間にどのくらいの距離があるかについて、理解することができる。この結果として、クレーンの操縦者は、ブーム５のどの調整が許されるのか及び吊された荷重が最大許容荷重に対応する荷重位置への危険な接近をどれが引き起こすのかを、見積もることができる。

吊された荷重の位置が上記第２（危険）荷重範囲Ｂ内にある場合、最大許容荷重が減る荷重位置に向けてさらに荷重を動かすブーム５の各作動は、制御ユニット２０によってよりゆっくり実行されうる、及び／又は、荷重限界に達したときに制御ユニット２０によって禁止されうる。これに対して、ブーム位置群の上記第１（危険でない）荷重範囲へ荷重を戻すブーム５の調整方向における作動は、変わらない方法で、制御ユニット２０によって実行されうる。

概して、制御ユニット２０は、上記荷重限界の曲線に基づいて、ブーム５の予め決められた位置範囲においてブームの調整スピードを制御することができる。上記荷重限界の曲線は、吊られた荷重が移動式クレーン１の最大許容荷重を超える、荷重位置群を示す。特に、ブーム５の調整スピードは、吊られた荷重、及び、吊られた荷重の荷重位置と吊られた荷重が最大許容荷重に達する位置との間の距離に基づいて、制御されうる。代わりに又は追加的に、調整スピードは、調整方向に対する最大許容荷重の曲線の傾きに基づいて、制御されうる。さらに、調整スピードは、現在荷重位置での最大許容荷重に対する荷重の割合に基づいて、減速されてもよい。

特に、調整スピードは、操縦者の要求に対して減速されうる、又は、望まれる調整方向における最大許容荷重の曲線の傾きが相対的に大きく（例えば、予め決められた閾値よりも大きく）、且つ、荷重限界に対する距離が最小距離より小さくなった場合、ユーザ調整に望まれる調整スピードに制限される。望まれる調整移動の方向における最大許容荷重の曲線の傾きに基づく、調整スピードの制御は、荷重限界にゆっくりと近づくので、荷重限界を超えた、ブーム５又は吊られた荷重の行き過ぎを回避することができるという優位性を有する。

図４は、移動式クレーン１を操縦するための方法を図示しているフローチャートを示す。

ステップＳ１において、ブーム５の現在位置及び現在荷重位置が決定される。さらに、現在荷重位置の周りの可能荷重位置群からなる周辺領域を示す、ブーム５の位置群が、現在荷重位置に基づいて、定義される。

ステップＳ２において、ブーム５の現在位置及びブーム５の他の位置群についての複数の荷重制限が、支持形状に基づいて、決定される。

続くステップＳ３において、ブーム５の現在位置及びブーム５の他の複数の位置のそれぞれについて、ブーム安定性によって示される荷重制限が、ブーム長テーブルに基づいて、決定される。ステップＳ４において、１つ又は複数の機能ベースの荷重制限群が、上記他のパラメータ群に基づいて、さらにオプションとして他の限界パラメータ群に関して、それぞれ決定される。

ステップＳ５において、ブーム５の現在位置及びブーム５の上記他の複数の位置について、最大許容荷重群が、上記荷重制限群を用いた最小操作を実行することで、決定される。

ステップＳ６において、吊られた荷重が最大許容荷重に達するか又は超えている、ブーム５のこれらの位置群が、ブーム５の上記定義された位置群から取り出される。ブーム５のこれらの位置群は、荷重限界を定義している。

ステップＳ７において、ブーム５の予め決められた位置群に対応する荷重位置群は、荷重範囲群に対して割り当てられ、上記の通り、視覚的に表示される。視覚的提示は、全荷重範囲について最大許容荷重の絶対値の提示、及び／又は、荷重限界に関して荷重位置の周辺を図示するための部分的提示を有していてもよい。特に、部分的提示においては、複数の荷重範囲は、異なる視覚的デザインによって区別される。この結果、ユーザは、吊られた荷重について許されたクレーン調整を直感的に理解することができる。

Claims (13)

1. ブーム（５）を有する移動式クレーン（１）を操縦する方法であって、
   前記ブーム（５）の予め決められた位置範囲における複数の位置について、複数の最大許容荷重を決定し、
   特定の局所の荷重限界及び／又は１つ又は複数の特定の局所の荷重範囲を、吊られた荷重及び前記ブーム（５）の前記予め決められた位置範囲の前記複数の位置についての、複数の最大許容荷重に基づいて、決定し、
   前記荷重限界及び／又は前記１つ又は複数の荷重範囲に基づいて、前記移動式クレーン（１）を操作する、
   方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記ブーム（５）の前記予め決められた位置範囲における前記複数の位置について前記複数の最大許容荷重が、ブーム長テーブルを用い且つ支持手段（１０）の支持形状に基づいて、決定され、
   特に、前記ブーム長テーブル及び前記ブーム（５）の前記複数の位置のそれぞれについての前記支持形状によって、それぞれの荷重限界が決定され、
   前記複数の最大許容荷重は、前記ブーム長テーブル及び前記支持形状によって決定された前記複数の荷重限界に対して適用される最小操作によって、決定される、
   方法。
3. 請求項２記載の方法において、
   前記予め決められた位置範囲における前記ブーム（５）の前記複数の位置についての前記支持形状によって決定された複数の荷重限界は、前記支持形状によって定義される１つ又は複数の傾き線（ＫＬ）回りの、トルクバランスを用いて、決定される、
   方法。
4. 請求項２又は３記載の方法において、
   前記ブーム（５）の前記予め決められた位置範囲における異なる複数の位置についての前記最大許容荷重は、マップベースの、機能ベースの、又は、１つ又は複数の他のパラメータに基づく、１つ又は複数の荷重評価モデルによって決定された、複数の荷重限界を用いて、決定される、
   方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の方法において、
   前記移動式クレーン（１）の操作において、前記ブーム（５）の現在位置の幾何学的周辺における前記ブーム（５）の前記複数の位置は、前記複数の最大許容荷重を決定するために、考慮され、
   前記ブーム（５）の調整スピードは、前記ブーム（５）の前記予め決められた位置範囲における荷重限界の曲線に基づいて、選択される、
   方法。
6. 請求項５記載の方法において、
   前記ブーム（５）の前記調整スピードは、吊された荷重及び現在荷重位置と荷重限界との間の距離に基づいて、制御され、
   前記荷重限界は、調整方向に動かされた場合に前記吊された荷重が前記最大許容荷重に達する前記荷重の複数の位置に対応し、
   前記調整スピードは、前記調整方向に関する、前記最大許容荷重の前記曲線の傾きに基づいて、制御される、
   方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の方法において、
   前記ブーム（５）の前記予め決められた位置範囲についての前記複数の最大許容荷重は、前記予め決められた位置範囲について、絶対値表示又は前記最大許容荷重に対する前記吊られた荷重の割合を示す相対値表示として、ディスプレイに表示される、
   方法。
8. 請求項７記載の方法において、
   前記最大許容荷重の前記絶対値表示又は前記相対値表示は、それぞれ割り当てられた色、明るさ、又は陰影によって視覚的に区別可能な態様で、ディスプレイに表示される、
   方法。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の方法において、
   前記複数の荷重範囲は、前記吊られた荷重と前記最大許容荷重との割合が特定の範囲内である、前記ブーム（５）の複数の位置又は複数の荷重位置を示す、
   方法。
10. ブーム（５）を有する移動式クレーン（１）を操縦するための制御ユニット（２０）であって、
    前記ブーム（５）の予め決められた位置範囲における複数の位置について、複数の最大許容荷重を決定し、
    荷重限界及び／又は１つ又は複数の荷重範囲を、吊られた荷重及び前記ブーム（５）の前記予め決められた位置範囲の前記複数の位置についての、複数の最大許容荷重に基づいて、決定し、
    前記荷重限界及び／又は前記１つ又は複数の荷重範囲に基づいて、前記移動式クレーン（１）を操作する、
    ように構成された制御ユニット。
11. 移動式クレーン（１）のためのシステムにおいて、
    請求項１０記載の制御ユニット（２０）と、
    前記ブーム（５）の前記予め決められた位置範囲における前記ブーム（５）の前記複数の位置について、前記予め決められた位置範囲における現在の最大許容荷重を、絶対値表示又は前記ブーム（５）の位置での前記最大許容荷重に対する前記吊られた荷重の割合を定義する相対値表示として、表示するために、表示（２２）を視覚的に表示するための表示手段（２１）と、
    を具備するシステム。
12. 移動式クレーン（１）のためのシステムにおいて、
    請求項１０記載の制御ユニット（２０）と、
    前記予め決められた位置範囲について、前記ブーム（５）の現在位置に対応する現在荷重位置の周辺における前記複数の荷重範囲を表示するために、表示（２２）を視覚的に表示するための表示手段（２１）と、
    を具備するシステム。
13. 請求項１２記載のシステムにおいて、
    前記表示手段（２１）は、色及び／又は明るさによって視覚的に区別可能な領域として、前記複数の荷重範囲を表示するように構成されている、
    システム。

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