JP2018095373A - クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供することができるクレーンを提供する。【解決手段】旋回台７に起伏自在の伸縮ブーム８を備えたクレーン１において、伸縮ブーム８に風向風速計２１を備え、施工現場の三次元形状に基づいて、前記施工現場における風向と風速とのシミュレーションモデルを生成し、シミュレーションモデルに基づいて、施工現場における気象情報データまたは風向風速計２１が検出した風向風速データから施工現場における風向と風速とをシミュレーションするクレーン。【選択図】図４

Description

本発明は、クレーンに関する。詳しくは、クレーンが作業する施工現場における風のシミュレーション技術に関する。

従来、施工現場における風の状況（具体的には、風向と風速）は、施工現場におけるクレーンの吊荷の振れ等に影響するため、風の状況を把握することが望まれている。施工現場における気象環境の影響を施工計画段階で事前に確認することが可能な施工現場の環境シミュレーションシステム、および、施工現場の環境シミュレーション方法が知られている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の施工現場の環境シミュレーションシステム、および、施工現場の環境シミュレーション方法は、構築される建物（建築物）の周辺街区および建物（建築物）の施工過程の各段階における状態を三次元データに基づいてモデル化した三次元モデルデータと、施工期間に対応した気象データと、を各段階の施工時期に基づいて対応づけて、各段階における建物（建築物）および周辺街区に対する気象の影響をシミュレーションする。シミュレーションの結果から、施工時期の各段階における風向と風速とを施工計画段階で事前に確認することができる。

特許文献１に記載の環境シミュレーションシステム、および、環境シミュレーション方法は、建築物が建築される敷地の周辺街区、および、設計した建築物のデータに基づいて施工過程の各段階における気象の影響をシミュレーションするが、実際に建築中の建築物の三次元形状を取得してシミュレーションするものではない。そのため、実際に建築中の建築物の三次元形状が施工計画段階で設計した建築物の三次元形状と違う場合、実際に建築中の建築物の三次元形状に基づいて風向と風速とのシミュレーションができず、風の状況を把握することができなかった。

特開２０１３−１７４９５２号公報

本発明の目的は、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供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、クレーンは、旋回台に起伏自在の伸縮ブームを備えたクレーンにおいて、伸縮ブームに風向風速計を備え、施工現場の三次元形状に基づいて、施工現場における風向と風速とのシミュレーションモデルを生成し、シミュレーションモデルに基づいて、施工現場における気象情報データまたは風向風速計が検出した風向風速データから施工現場における風向と風速とをシミュレーションするものである。

クレーンは、施工現場における風向と風速とをシミュレーションした結果に基づいて、クレーンによる作業を行うか否か判断するための風向と風速との限界値を設定し、風向風速計の検出値が限界値を超えた場合、クレーンが作動しないようにする、または警告を出力するものである。

クレーンは、伸縮ブームの先端に設けられる熱源検出手段を備え、熱源の温度と位置と範囲とを、熱源検出手段の検出値、または入力値から取得し、施工現場における風向と風速とを、風向と風速とをシミュレーションした結果から取得し、施工現場の三次元形状の材質を、入力値から取得し、施工現場の三次元形状と、熱源の温度と位置と範囲と、風向と風速と、施工現場の三次元形状の材質と、に基づいて、施工現場において炎が熱源から燃え広がる状態と、有害煙の有無および有害煙が拡散する状態と、をシミュレーションするものである。

クレーンは、予め特定の三次元形状と特定の材質とが対応付けられ、施工現場の三次元形状の中に、特定の三次元形状が存在するか否かを判定し、特定の三次元形状が存在する場合、特定の三次元形状が存在する部分の材質を対応する特定の材質に設定するものである。

クレーンは、吊荷の荷重を検出する荷重検出手段と、伸縮ブームの先端から吊荷までの距離を検出する距離検出手段と、を備え、吊荷の荷重を、荷重検出手段の検出値、または入力値から取得し、伸縮ブームの先端から吊荷までの距離を、距離検出手段の検出値、または入力値から取得し、施工現場における風向と風速とを、風向と風速とをシミュレーションした結果から取得し、吊荷を吊り上げてから吊り下ろすまでの吊荷の移動経路を入力値から取得し、施工現場の三次元形状と、吊荷の荷重と、伸縮ブームの先端から吊荷までの距離と、風向と風速と、吊荷の移動経路と、に基づいて、吊荷の移動経路における振れをシミュレーションするものである。

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、現在の施工現場の形状と伸縮ブームの先端での風の状況に基づいて風向きと風速とが示される。これにより、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供することができる。

クレーンにおいては、作業を行うときの伸縮ブーム先端での風の状況に基づいて、作業に対する風の影響が示される。これにより、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供することができる。

クレーンにおいては、現在の施工現場の形状と材質とに基づいて熱源に対する風の影響が示される。これにより、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供することができる。

クレーンにおいては、現在の施工現場の形状から判別した材質に基づいて熱源に対する風の影響が示される。これにより、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供することができる。

クレーンにおいては、現在の施工現場の形状と伸縮ブームの先端での風の状況に基づいて搬送中における吊荷に対する風の影響が示される。これにより、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供することができる。

本発明の第一実施形態から第四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から第四実施形態に係るクレーンのシミュレーション装置の構成を示す図。 （ａ）本発明の第一実施形態から第四実施形態に係る、クレーンが旋回するとき施工現場の三次元形状を検出することを示す図、（ｂ）本発明の第一実施形態から第四実施形態に係る、クレーンが起伏するとき施工現場の三次元形状を検出することを示す図。 本発明の第一実施形態から第四実施形態に係る風向と風速とのシミュレーションモデルを示す斜視図。 本発明の第一実施形態から第四実施形態に係るクレーンにおいて風向と風速とのシミュレーションの処理を表すフローチャートを示す図。 （ａ）本発明の第二実施形態に係る風向と風速とをシミュレーションした結果を示す斜視図、（ｂ）本発明の第二実施形態に係る風向風速計の検出値を示す斜視図。 本発明の二実施形態に係るクレーンにおいて作業開始時および作業中の風向と風速とに関する安全制御の処理を表すフローチャートを示す図。 （ａ）本発明の第三実施形態に係る炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とのシミュレーションにおいて、シミュレーションの入力値を示す斜視図、（ｂ）本発明の第三実施形態に係る炎が熱源から燃え広がる状態と害煙の発生の有無および有害煙が拡散する状態とのシミュレーションにおいて、シミュレーションした結果を示す斜視図。 本発明の三実施形態に係るクレーンにおいて、赤外線カメラの検出値から熱源の温度と位置と範囲とを取得した場合の、炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および前記有害煙が拡散する状態とのシミュレーションの処理を表すフローチャートを示す図。 本発明の三実施形態に係るクレーンにおいて、操縦者の入力値から熱源の温度と位置と範囲とを取得した場合の、炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および前記有害煙が拡散する状態とのシミュレーションの処理を表すフローチャートを示す図。 （ａ）本発明の第四実施形態に係る吊荷を吊り上げている状態を示す側面図、（ｂ)本発明の第四実施形態に係る吊荷の振れのシミュレーションを示す側面図、（ｃ）同じく吊荷の振れのシミュレーションを示す平面図。 本発明の四実施形態に係るクレーンにおいて吊荷の振れのシミュレーションの処理を表すフローチャートを示す図。

以下に、図１から図５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（図示しない）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、吊荷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６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、三次元形状取得手段を構成する三次元スキャナ２０、キャビン２２、シミュレーション装置２３（図２参照）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、その旋回位置を検出する旋回位置検出センサ１７（図２参照）が設けられている。

伸縮ブーム８は、吊荷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、複数のブーム部材であるベースブーム部材８ａ、セカンドブーム部材８ｂ、サードブーム部材８ｃ、フォースブーム部材８ｄ、フィフスブーム部材８ｅ、トップブーム部材８ｆ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８ａの基端が旋回台７上に搖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。伸縮ブーム８には、その伸縮ブーム長さを検出する伸縮ブーム長さ検出センサ１８と起伏角度を検出する起伏角度検出センサ１９（図２参照）とが設けられている。

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に沿った姿勢で保持されている。ジブ９は、トップブーム部材８ｆ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、吊荷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、吊荷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、吊荷Ｗを吊るものである。サブフックブロック１１には、吊荷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に搖動自在に連結され、ロッド部の端部が伸縮ブーム８のベースブーム部材８ａに搖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ベースブーム部材８ａ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ベースブーム部材８ａ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るように構成されている。メインウインチ１３は、メイン用油圧モータが一方向へ回転するように作動油が供給されることでメインドラムに巻きつけられているメインワイヤロープ１４を繰り出し、メイン用油圧モータが他方向へ回転するように作動油が供給されることでメインワイヤロープ１４をメインドラムに巻きつけて繰り入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るように構成されている。サブウインチ１５は、サブ用油圧モータが一方向へ回転するように作動油が供給されることでサブドラムに巻きつけられているサブワイヤロープ１６を繰り出し、サブ用油圧モータが他方向へ回転するように作動油が供給されることでサブワイヤロープ１６をサブドラムに巻きつけて繰り入れるように構成されている。

三次元形状取得手段である三次元スキャナ２０は、施工現場の三次元形状を検出するものである。三次元スキャナ２０は、伸縮ブーム８のトップブーム部材８ｆの先端に設けられている。三次元スキャナ２０は、その姿勢を変更するためのアクチュエータ２０ａを介してトップブーム部材８ｆに配置されている。

風向風速計２１は、クレーンにおける風向と風速とを検出するものである。風向風速計２１は、伸縮ブーム８のトップブーム部材８ｆの先端に設けられている。なお、クレーン１が建築物に囲まれて風が遮られている場合、風向風速計２１を施工現場において風が遮られていない場所に設けてもよい。

キャビン２２は、操縦席を覆うものである。キャビン２２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２２の内部には、操縦席が設けられている。操縦席には、メインウインチ１３を操作するためのメイン用操作具、サブウインチ１５を操作するためのサブ用操作具、伸縮ブーム８を操作するための起伏用操作具、クレーン１を移動させるためのハンドル等が設けられている。

ＧＰＳセンサ２４は、複数のＧＰＳ衛星から送られる情報に基づいてＧＰＳセンサ２４の絶対位置を検出するものである。ＧＰＳセンサ２４は、キャビン２２の上面に設けられている。

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。

以下に、図２を用いて、クレーン１が具備するシミュレーション装置２３について説明する。

図２に示すように、シミュレーション装置２３は、風向と風速とのシミュレーションを行うものである。シミュレーション装置２３は、三次元スキャナ２０から取得した三次元形状に基づいて、施工現場における風向と風速とのシミュレーションモデルを生成する。シミュレーション装置２３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。シミュレーション装置２３は、シミュレーション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。シミュレーション装置２３は、車両２に設けられている。

シミュレーション装置２３は、旋回台７の旋回位置検出センサ１７に接続され、旋回位置検出センサ１７が検出した旋回台７の旋回方向および旋回角度を取得することができる。

シミュレーション装置２３は、伸縮ブーム８の伸縮ブーム長さ検出センサ１８と起伏角度検出センサ１９とに接続され、伸縮ブーム長さ検出センサ１８が検出した伸縮ブーム８の伸縮ブーム長さおよび起伏角度検出センサ１９が検出した伸縮ブーム８の起伏角度を取得することができる。

シミュレーション装置２３は、ネットワークに接続され、気象情報データを取得することができる。なお、シミュレーション装置２３は、施工現場の三次元形状を三次元スキャナ２０からではなくネットワークから取得するように構成してもよい。

シミュレーション装置２３は、風向風速計２１に接続され、風向風速計２１が検出した風向と風速とを取得することができる。

シミュレーション装置２３は、ＧＰＳセンサ２４に接続され、ＧＰＳセンサ２４が検出した車両２の位置データを取得することができる。

シミュレーション装置２３は、液晶パネル等を用いたディスプレイである表示装置２５に接続され、表示装置２５にシミュレーションした結果を表示できる。

次に、図３から図５を用いて、風向と風速とのシミュレーションの処理ついて説明する。

図３に示すように、クレーン１は、伸縮ブーム８を起伏しているとき、または伸縮ブーム８を旋回しているとき、伸縮ブーム８の先端に設けられた三次元スキャナ２０により建築物の上方から施工現場の三次元形状を検出する。このとき、クレーン１は、アクチュエータ２０ａにより三次元スキャナ２０の姿勢を変えることで、広範囲の施工現場の三次元形状を検出する。

シミュレーション装置２３は、旋回位置検出センサ１７、起伏角度検出センサ１９、および伸縮ブーム長さ検出センサ１８が検出するデータを用いて、ＧＰＳセンサ２４に対する三次元スキャナ２０の相対位置を算出し、その相対位置に基づいて三次元スキャナ２０の絶対位置を算出する。そして、シミュレーション装置２３は、三次元スキャナ２０の絶対位置に基づいて、検出された三次元形状をマッピングする。シミュレーション装置２３は、マッピングされた三次元形状に基づいて施工現場における風向と風速とのシミュレーションモデルを生成する（図４参照）。

図４に示すように、施工現場における風向と風速とのシミュレーションモデルは、施工現場の周辺から所定の風向と風速との風が吹いた場合の施工現場における風向と風速とを示す。矢印の向きは風向を示し、矢印の大きさは風速の大小を示している。本実施形態において、シミュレーションモデルは、施工現場に風Ａ、風Ｂ、風Ｃ、風Ｄ、風Ｅが吹いた場合、建築物２７によって風Ｆ、風Ｇおよび風Ｈが生じ、建築物２７に沿って流れていく状態を示している。同様に、建築物２８によって風Ｉ、風Ｊおよび風Ｋが生じ、建築物２８に沿って流れていく状態を示している。また、建築物２７と建築物２８との周りに風Ｌ、風Ｍ、風Ｎ、風Ｏ、風Ｐ、風Ｑおよび風Ｒが生じ、建築物２７と建築物２８とを囲むように流れていく状態を示している。一方、建物２７と建築物２８とから離間している位置に風Ｓと風Ｔとが生じ、建築物２７と建築物２８とに干渉されることなく流れ抜ける状態を示している。

気象庁から取得した気象情報データ、または風向風速計２１が検出する風向風速データを入力値として、シミュレーションモデルから施工現場における風向と風速とをシミュレーションする。

本シミュレーション結果から、施工現場における飛来物の飛来防止対策ができる。例えば、施工現場において飛来物の風下になると予想される場所に飛散防止ネットを設けて、飛来物の飛散を防止することができる。また、強風によりクレーンの転倒等が予測される場合は、クレーンの作業を中止するか否かの判断が事前にできる。

次に、図５を用いて、風のシミュレーションについての処理のフローについて説明する。

ステップＳ１１０において、シミュレーション装置２３は、ＧＰＳセンサ２４から車両２の絶対位置を取得し、ステップＳ１２０に移行させる。

ステップＳ１２０において、シミュレーション装置２３は、旋回位置検出センサ１７から旋回台７の旋回位置を取得する。また、起伏角度検出センサ１９から伸縮ブーム８の起伏角度を取得し、伸縮ブーム長さ検出センサ１８から伸縮ブーム８の伸縮ブーム長さを取得して、ステップＳ１３０に移行させる。

ステップＳ１３０において、シミュレーション装置２３は、ステップＳ１２０で取得した伸縮ブーム８の旋回位置、伸縮ブーム８の起伏角度、および伸縮ブーム長さに基づいて車両２と三次元スキャナ２０との相対位置を算出し、その相対位置に基づいて三次元スキャナ２０の絶対位置を算出する。また、シミュレーション装置２３は、三次元スキャナ２０の絶対位置の算出と同様に、風向風速計２１の絶対位置を車両２と風向風速計２１との相対位置に基づいて算出し、ステップＳ１４０に移行させる。

ステップＳ１４０において、シミュレーション装置２３は、三次元スキャナ２０から施工現場の三次元形状を取得し、ステップＳ１５０に移行させる。

ステップＳ１５０において、シミュレーション装置２３は、ステップＳ１３０の三次元スキャナ２０の絶対位置に基づいてステップＳ１３０の三次元形状をマッピングする。シミュレーション装置２３は、マッピングされた三次元形状に基づいて施工現場における風向と風速とのシミュレーションモデルを生成し、ステップをステップＳ１６０に移行させる。

ステップＳ１６０において、シミュレーション装置２３は、ネットワークを介して気象情報データ、または風向風速計２１から風向風速データを取得し、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、シミュレーション装置２３は、ステップＳ１６０の気象象情報データ、または風向風速計２１の風向風速データを入力値として、ステップＳ１５０のシミュレーションモデルから施工現場における風向と風速とをシミュレーションし、クレーン１のシミュレーションの処理を終了させる。

このように構成することでクレーン１は、現在の施工状況に基づいてシミュレーションされた風向と風速とが確認できる。これにより、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供することができる。

次に、図１、図２、図６、および図７を用いて、クレーンの第二実施形態であるクレーン２６について説明する。なお、以下の実施形態に係るクレーン２６は、図１から図５に示すクレーン１において説明で用いた名称、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。

図２に示すように、シミュレーション装置２３は、クレーン２６による作業開始時および作業中の風向と風速とに関する安全制御を行うものである。

シミュレーション装置２３は、制御装置３８に接続されている。制御装置３８は、クレーン２６の動作を制御するものであり、シミュレーション装置２３からの信号によりクレーン２６が作動しないようにすることができる。

図６および図７を用いて、クレーン２６による作業開始時および作業中の風向と風速とに関する安全制御の処理について説明する。

本実施形態において、シミュレーション装置２３は、第一実施形態の風向と風速とのシミュレーションを行った結果、作業に対する風の影響がないと判断された後に、作業を開始するときの安全制御を行う。

図６（ａ）に示すように、シミュレーション装置２３は、風向と風速とをシミュレーションし、風向と風速とは第一実施形態のシミュレーションと同様の結果になっている。施工管理者は、シミュレーション結果から、作業に対する風の影響がないと判断している。本実施形態において、施工管理者は、クレーン等安全規則や施工管理者の経験に基づいて、作業を行うか否かを判断するための施工現場における最大風速の基準値を設定する。シミュレーション装置２３は、第一実施形態の施工現場における風向と風速とのシミュレーションモデルに基づいてシミュレーションを行う。最大風速の基準値が１０ｍ／ｓに設定されている場合、シミュレーション装置２３は、風Ｑ（黒塗矢印参照）が風速５ｍ／ｓを超えるときに、施工現場における最大風速が１０ｍ／ｓを超えると算出すると、クレーン２６による作業を行うか否かを判断するための風向と風速との限界値を、風Ｑの風速５ｍ／ｓとして設定する。

図６（ｂ）に示すように、本実施形態において、作業を開始するときに、シミュレーション装置２３は、風向風速計２１から風速６ｍ／ｓの風（風Ｑ）を検出している。シミュレーション装置２３は、風向風速計２１の検出値が限界値を超えていると判定し、制御装置３８に信号を出力してクレーン２６が作動しないようにする、または警告を出力する。なお、風向風速計２１の検出値が限界値を超えているか否かの判定は、作業を開始するときに限定されず、作業中に行ってもよい。シミュレーション装置２３は、作業中においても、風向風速計２１の検出値が限界値を超えていると判定した場合、制御装置３８に信号を出力してクレーン２６が作動しないようにする、または警告を出力する。

次に、図７を用いて、クレーン２６による作業時の風向と風速とに関する安全制御の処理のフローについて説明する。

ステップＳ１００において、シミュレーション装置２３は、シミュレーション制御Ａを開始し、ステップをステップＳ１１０に移行させる（図５参照）。そして、シミュレーション制御Ａが終了するとステップをステップＳ２１０に移行させる（図７参照）。

ステップＳ２１０において、シミュレーション装置２３は、作業を行うか否かを判断するための風向と風速との限界値を設定し、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、シミュレーション装置２３は、風向風速計２１から風向風速データを取得し、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、シミュレーション装置２３は、ステップＳ２２０の風向風速計２１の風向風速データがステップＳ２１０の限界値よりも大きいか否か判断する。
その結果、ステップＳ２３０の風向風速計２１の風向風速データがステップＳ２１０の限界値よりも大きいと判定された場合、シミュレーション装置２３はステップをステップＳ２４０に移行させる。
一方、ステップＳ２３０の風向風速計２１の風向風速データがステップＳ２１０の限界値よりも大きくないと判定された場合、シミュレーション装置２３はステップをステップＳ２２０に移行させる。

ステップＳ２４０において、シミュレーション装置２３は、制御装置３８に信号を出力してクレーン２６が作動しないようにする、または表示装置２５に風向風速計２１の検出値が限界値より大きい旨の警告を表示し、クレーン２６の安全制御の処理を終了させる。

このように構成することでクレーン２６は、作業を行うときの伸縮ブーム８先端での風の状況に基づいて、作業に対する風の影響が確認できる。これにより、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供することができる。

次に、図１、図２、図８および図９を用いて、クレーンの第三実施形態であるクレーン３４について説明する。

図１に示すように、熱源検出手段を構成する赤外線カメラ２９は、施工現場の熱源を検出するものである。赤外線カメラ２９は、伸縮ブーム８のトップブーム部材８ｆの先端、またはジブ９の先端に設けられている。

図２に示すように、シミュレーション装置２３は、施工現場における炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とのシミュレーションするものである。

図２に示すように、シミュレーション装置２３は、赤外線カメラ２９に接続され、赤外線カメラ２９が検出した熱源の温度と位置と範囲とを取得することができる。

図２に示すように、シミュレーション装置２３は、入力装置３０に接続されている。入力装置３０には、キーボードやマウスが含まれており、シミュレーションの入力値の入力に用いられる。

図８を用いて、施工現場における炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とのシミュレーションの処理ついて説明する。

図８（ａ）に示すように、施工現場における建築物２８は、燃焼場所３１において火災が発生している。また、建築物２８の屋上では風Ｉ（黒塗矢印参照）が吹いているものとする。そして、燃焼場所３１の周りに資材３２と１００Ｌのドラム缶３３が置かれており、ドラム缶３３には消防法上の危険物に該当するポリウレタン塗料が１００Ｌ充填されているものとする。

予め特定の三次元形状と特定の材質とが対応付けられデータベース化されており、本実施形態において、円柱状の三次元形状とポリウレタン塗料とが対応付けられている。建築物２８の屋上に円柱状の三次元形状があるため、シミュレーション装置２３は、円柱状の三次元形状が存在する部分の材質がポリウレタン塗料であると判定し、その部分の材質をポリウレタン塗料に設定する。なお、特定の材質と対応付けられる三次元形状は、円柱状の三次元形状に限定されず、他の三次元形状でもよい。例えば、Ｈ鋼の三次元形状と鋼とが対応づけられる。

シミュレーション装置２３は、操縦者が入力装置３０に入力した入力値から施工現場の三次元形状の材質を取得する。本実施形態において、シミュレーション装置２３には、建築物２８の材質は、鉄筋コンクリートとして予め入力されている。また、資材３２の材質は、木材として予め入力されている。このようにシミュレーション装置２３は、特定の三次元形状から材質の判別ができ、また、操縦者の入力装置３０への入力値から材質を取得できる。

シミュレーション装置２３は、熱源のリアルタイムの情報である赤外線カメラ２９の検出値、または熱源の任意の入力情報、および過去情報である操縦者の入力装置３０への入力値から、熱源の温度と位置と範囲とを取得する。シミュレーション装置２３は、赤外線カメラ２９の検出値から取得した熱源の温度が基準値（例えば７０℃）を超えている場合、熱源において構造物が燃焼していると判定し、赤外線カメラ２９の検出値から取得した熱源の温度が基準値を超えていない場合、熱源において構造物が燃焼していないと判定する。本実施形態において、シミュレーション装置２３は、建築物２８の屋上の燃焼場所３１が燃焼していると判定している。

シミュレーション装置２３は、第一実施形態で取得した施工現場の三次元形状と、燃焼場所３１の温度と位置と範囲と、第一実施形態でシミュレーションした結果の施工現場における風向と風速と、施工現場の三次元形状の材質と、に基づいて一定時間後の炎が熱源から燃え広がる状態と有害ガスである一酸化炭素やシアン化水素等を含む有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とをシミュレーションする。なお、シミュレーション装置２３は、燃焼している場所の風速が速く風下方向で、燃焼している場所の周囲が燃えやすい材質の場合、燃え広がる速度が速いものとしてシミュレーションする。また、シミュレーション装置２３は、危険物に引火した場合、危険物の三次元形状から推定される容量に応じて爆発的に燃焼する等、燃焼の規模が大きくなるようにシミュレーションする。このようにシミュレーション装置２３は、熱源が燃え広がる方向と燃焼の規模とをシミュレーションする。そして、シミュレーション装置２３は、第一実施形態で取得した施工現場の三次元形状と、燃焼場所３１の温度と位置と範囲と、第一実施形態でシミュレーションした結果の施工現場における風向と風速と、施工現場の三次元形状の材質と、に基づいて有害煙の発生の有無をシミュレーションし、第一実施形態で取得した施工現場の三次元形状と第一実施形態でシミュレーションした結果の施工現場における風向と風速とに基づいて、有害煙が拡散する方向をシミュレーションする。

図８（ｂ）に示すように、炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とをシミュレーションした結果、図８（ａ）から一定時間後（例えば２０分後）において、燃焼場所３１から風下の場所と建築物２８より燃えやすい材質の資材３２がある場所とに、炎が燃え広がっており燃焼の規模が大きくなっている。また、ドラム缶３３がある場所は、爆発的に燃焼し、燃焼の規模が大きくなっている。そして、ドラム缶３３がある場所は、シアン化水素を含む有害煙が発生し、ドラム缶３３から風下方向に有害煙が拡散している。

シミュレーション装置２３は、赤外線カメラ２９の検出値から熱源の温度と位置と範囲とを取得した場合、熱源の温度が基準値より小さくなるまで、熱源の温度と位置と範囲との取得と、施工現場における炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とのシミュレーションと、を繰り返す。これにより、シミュレーション装置２３は、炎が消えるまでシミュレーションを継続する。

防火対策のための本シミュレーションの使用例として、シミュレーション装置２３は、夜間の施工現場において赤外線カメラ２９の検出値から熱源の温度と位置と範囲とを取得し、熱源において構造物が燃焼していると判定した場合、現場担当者に通報できるように構成してもよい。この際、出火の可能性がある建築物等の位置情報も併せて通報できるように構成してもよい。

防火対策のための本シミュレーションの別の使用例として、炎が燃え広がりやすいとシミュレーションされた場所に消火器等の消火設備を設けることができる。また、施工現場の風下に燃えやすい材質の資材や危険物等を設置しないようにすることで、炎の燃え広がりを小さくすることができる。そして、施工現場の三次元形状に基づいて危険物を判別することで、危険物が消防法で定められた保管場所に保管されておらず、施工現場に放置されていないか確認することができる。

消火活動のための本シミュレーションの使用例として、シミュレーション装置２３が赤外線カメラ２９の検出値から熱源の温度と位置と範囲とを取得することで、消防は、シミュレーションされた炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とを確認して、消火活動を行うことができる。また、シミュレーション装置２３が赤外線カメラ２９の検出値から熱源を取得するときに人の熱源を併せて取得することで、消防は、人が存在する位置を確認して人の救助を行うこともできる。

次に、図９を用いて、赤外線カメラ２９から熱源の温度と位置と範囲とを取得した場合の、炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とのシミュレーションにおけるクレーン３４の処理のフローについて説明する。

ステップＳ１００において、シミュレーション装置２３は、シミュレーション制御Ａを開始し、ステップをステップＳ１１０に移行させる（図５参照）。そして、シミュレーション制御Ａが終了するとステップをステップＳ３１０に移行させる（図９参照）。

ステップＳ３１０において、シミュレーション装置２３は、ステップＳ１４０の三次元形状の中に、特定の材質と対応付けられた特定の三次元形状が存在するか否かを判別し、存在する場合、特定の三次元形状が存在する部分の材質を対応する特定の材質に設定しステップをステップＳ３２０に移行させる。

ステップＳ３２０において、シミュレーション装置２３は、操縦者が入力装置３０に入力した入力値から施工現場の三次元形状の材質を取得し、ステップをステップＳ３３０に移行させる。

ステップＳ３３０において、シミュレーション装置２３は、赤外線カメラ２９の検出値から熱源の温度と位置と範囲とを取得し、ステップＳ３４０に移行させる。

ステップＳ３４０において、シミュレーション装置２３は、取得した熱源の温度に基づいて、熱源の熱源において構造物が燃焼しているか否か判断する。
その結果、熱源において構造物が燃焼していると判定された場合、シミュレーション装置２３はステップをステップＳ３５０に移行させる。
一方、熱源において構造物が燃焼していないと判定された場合、シミュレーション装置２３はクレーン３４のシミュレーションの処理を終了させる。

ステップＳ３５０において、シミュレーション装置２３は、第一実施形態で取得した施工現場の三次元形状と、熱源の温度と位置と範囲と、第一実施形態でシミュレーションした結果の施工現場における風向と風速と、施工現場の三次元形状の材質と、に基づいて炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とをシミュレーションし、シミュレーション装置２３はステップをステップＳ３３０に移行させる。

次に、図１０を用いて、操縦者の入力値から熱源の温度と位置と範囲とを取得した場合の、炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とのシミュレーションにおけるクレーン３４の処理のフローについて説明する。なお、ステップＳ３２０までは、赤外線カメラ２９から熱源の温度と位置と範囲とを取得した場合と同様である。

ステップＳ３３１において、シミュレーション装置２３は、操縦者の入力値から熱源の温度と位置と範囲とを取得し、ステップＳ３５０に移行させる。

ステップＳ３５０において、シミュレーション装置２３は、第一実施形態で取得した施工現場の三次元形状と、熱源の温度と位置と範囲と、第一実施形態でシミュレーションした結果の施工現場における風向と風速と、施工現場の三次元形状の材質と、に基づいて炎が熱源から燃え広がる状態と有害煙の有無および有害煙が拡散する状態とをシミュレーションし、シミュレーション装置２３はクレーン３４のシミュレーションの処理を終了させる。

このように構成することでクレーン３４は、現在の施工現場の三次元形状と材質とに基づいて熱源に対する風の影響が示される。これにより、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供することができる。

次に、図１、図２、図１１および図１２を用いて、クレーンの第四実施形態であるクレーン３７について説明する。

図１に示すように、荷重検出器３５は、吊荷Ｗの荷重を検出するものである。荷重検出器３５は、起伏シリンダ１２に設けられている。

ワイヤ繰出量検出器３６はメインウインチ１３とサブウインチ１５とから繰り出されるワイヤの長さを検出するものである。具体的には、メインワイヤロープ１４の場合、メインドラム、またはメインドラムを駆動するメイン用油圧モータの回転数を検出する。サブワイヤロープ１６の場合、サブドラム、またはサブドラムを駆動するサブ用油圧モータの回転数を検出する。ワイヤ繰出量検出器３６は、検出した回転数から繰り出されるメインワイヤロープ１４、またはサブワイヤロープ１６のワイヤ長さを算出する。ワイヤ繰出量検出器３６は、メインウインチ１３とサブウインチ１５とに設けられている。

図２に示すように、シミュレーション装置２３は、吊荷Ｗの振れをシミュレーションするものである。

シミュレーション装置２３は、荷重検出器３５に接続され、荷重検出器３５が検出した吊荷Ｗの荷重を取得することができる。

シミュレーション装置２３は、ワイヤ繰出量検出器３６に接続され、ワイヤ繰出量検出器３６が検出した、メインウインチ１３とサブウインチ１５とから繰り出されるワイヤの長さを取得することができる。

シミュレーション装置２３は、第三実施形態に係るクレーン３４と同様に入力装置３０に接続されている。入力装置３０には、キーボードやマウスが含まれており、シミュレーションの入力値の入力に用いられる。

図１１を用いて、吊荷Ｗの振れのシミュレーションの処理ついて説明する。

シミュレーション装置２３は、第一実施形態で取得した施工現場の三次元形状から吊荷Ｗの三次元形状を取得する。

操縦者が吊荷Ｗを吊り上げてから吊り下ろすまでの搬送経路（移動経路）を入力装置３０に入力し、シミュレーション装置２３は、操縦者が入力装置３０に入力した入力値から吊荷Ｗの搬送経路を取得する。なお、吊荷Ｗの吊り上げ開始位置のデータは、吊荷Ｗの三次元形状のデータから取得してもよい。

操縦者は、吊荷Ｗの吊り上げを開始する。

シミュレーション装置２３は、荷重検出器３５の検出値、または操縦者が入力装置３０に入力した入力値から吊荷Ｗの荷重を取得する。

シミュレーション装置２３は、ワイヤ繰出量検出器３６の検出値、または操縦者が入力装置３０に入力した入力値から伸縮ブーム８の先端から吊荷Ｗまでの距離Ｌ（図１１（ａ）参照）を取得する。

シミュレーション装置２３は、吊荷Ｗの三次元形状（第一実施形態で取得した施工現場の三次元形状）と、吊荷Ｗの荷重と、伸縮ブーム８の先端から吊荷Ｗまでの距離Ｌと、第一実施形態でシミュレーションした結果の施工現場における風向と風速と、吊荷Ｗの搬送経路と、に基づいて吊荷Ｗの振れ幅Ｄ、振動数、水平面の回転角度θ、回転方向、および回転数をシミュレーションする。

図１１（ｂ）に示すように、Ｗ１からＷ６の搬送経路を吊荷Ｗの振れのシミュレーションの入力値としている。クレーン３７は、Ｗ１のときに吊荷Ｗの巻き上げを開始し、Ｗ２のときに吊荷Ｗの巻き上げを完了する。クレーン３７は、Ｗ２のときから所定の速度で旋回し、Ｗ５のときまで吊荷Ｗを水平方向に移動させる。クレーン３７は、Ｗ５のときに吊荷Ｗの巻き下げを開始し、Ｗ６のときに吊荷Ｗの巻き下げを完了する。

図１１（ｂ）と図１１（ｃ）とに示すように、吊荷Ｗの振れがシミュレーションされる。搬送中（移動中）の吊荷Ｗに一定の風向と風速とで風Ｕが吹いており、風Ｕを吊荷Ｗの振れのシミュレーションの入力値としている。Ｗ１からＷ２で吊荷Ｗが巻き上げられる過程において、風Ｕの影響で振れ幅ＤはゼロからＤ２になり、水平面の回転角度θはゼロからθ２になる。Ｗ２からＷ３で吊荷Ｗが水平方向に移動する過程において、風Ｕの影響で振れ幅ＤはＤ２からＤ３になり、水平面の回転角度θはθ２からθ３になる。Ｗ３までの吊荷Ｗの姿勢の変化により、吊荷Ｗが風Ｕから受ける力が徐々に変化し、Ｗ３のときに吊荷Ｗの振れの方向と水平面の回転方向とがＷ３までと逆になる。Ｗ３からＷ４で吊荷Ｗが水平方向に移動する過程において、振れ幅ＤはＤ３からＤ４になり、水平面の回転角度θはθ３からθ４になる。Ｗ４からＷ５で吊荷Ｗが水平方向に移動する過程において、振れ幅ＤはＤ４からＤ５になり、水平面の回転角度θはθ４からθ５になる。Ｗ５からＷ６で吊荷Ｗが巻き下げられる過程において、振れ幅ＤはＤ５からＤ６になり、水平面の回転角度θはθ５からθ６になる。シミュレーションした結果、吊荷Ｗの最大の振れ幅ＤはＷ３においてＤ３で、水平面の最大の回転角度θはθ３であることがわかる。

シミュレーション装置２３は、吊荷Ｗの振れをシミュレーションした結果、吊荷Ｗが建築物等に衝突する可能性がある場合、表示装置２５に建築物等に衝突の可能性がある旨の警告を出力する。

吊荷Ｗの振れをシミュレーションした結果、強風により吊荷Ｗの振れ幅Ｄや吊荷Ｗの回転数が安全基準値や任意の基準値等より大きいことが予測される場合、操縦者は作業を中止するか否かの判断ができる。また、吊荷Ｗの振れをシミュレーションした結果、吊荷Ｗが建築物等に衝突する可能性がある場合、操縦者は、入力値である搬送経路を変更し、再度シミュレーションを実行することで建築物に衝突する可能性が少ない搬送経路を得られる。また、作業者は、吊荷Ｗの振れのシミュレーション例において示した吊荷Ｗの最大の振れ幅Ｄ、水平面の最大の回転角度θを確認することができる。

次に、図１２を用いて、吊荷Ｗの振れのシミュレーションの処理のフローについて説明する。

ステップＳ１００において、シミュレーション装置２３は、シミュレーション制御Ａを開始し、ステップをステップＳ１１０に移行させる（図５参照）。そして、シミュレーション制御Ａが終了するとステップをステップＳ４１０に移行させる（図１２参照）。

ステップＳ４１０において、シミュレーション装置２３は、施工現場の三次元形状から吊荷Ｗの三次元形状を取得し、ステップをステップＳ４２０に移行させる。

ステップＳ４２０において、シミュレーション装置２３は、操縦者が入力装置３０に入力した入力値から吊荷Ｗの搬送経路を取得し、ステップＳ４３０に移行させる。

ステップＳ４３０において、シミュレーション装置２３は、荷重検出器３５の検出値、または操縦者が入力装置３０に入力した入力値から吊荷Ｗの荷重を取得し、ステップをステップＳ４４０に移行させる。

ステップＳ４４０において、シミュレーション装置２３は、ワイヤ繰出量検出器３の検出値、または操縦者が入力装置３０に入力した入力値から伸縮ブーム８の先端から吊荷Ｗまでの距離Ｌを取得し、ステップをステップＳ４５０に移行させる。

ステップＳ４５０において、シミュレーション装置２３は、吊荷Ｗの三次元形状（第一実施形態で取得した施工現場の三次元形状）と、吊荷Ｗの荷重と、伸縮ブーム８の先端から吊荷Ｗまでの距離Ｌと、第一実施形態でシミュレーションした結果の施工現場における風向と風速と、吊荷Ｗの搬送経路と、に基づいて吊荷Ｗの振れをシミュレーションし、ステップをステップＳ４６０に移行させる。

ステップＳ４６０において、シミュレーション装置２３は、吊荷Ｗの振れのシミュレーションの結果、吊荷Ｗが搬送経路において施工現場の建築物等に衝突の可能性があるか否か判断する。
その結果、吊荷Ｗが搬送経路において施工現場の建築物等に衝突の可能性があると判定された場合、シミュレーション装置２３はステップをステップＳ４７０に移行させる。
一方、吊荷Ｗが搬送経路において施工現場の建築物等に衝突の可能性がないと判定された場合、シミュレーション装置２３はクレーン３７のシミュレーションの処理を終了させる。

ステップＳ４７０において、シミュレーション装置２３は、表示装置２５に建築物等に衝突の可能性がある旨の警告を表示し、シミュレーション装置２３はクレーン３７のシミュレーションの処理を終了させる。

このように構成することでクレーン３７は、現在の施工現場の三次元形状に基づいて搬送中の吊荷Ｗに対する風の影響を確認できる。これにより、施工現場における施工状況に応じた風の状況に関する情報を提供することができる。

以上、クレーン１、クレーン２６、クレーン３４、およびクレーン３７は、シミュレーション装置２３がクレーン１、クレーン２６、クレーン３４、およびクレーン３７に具備される構成について説明したがこれに限定されるものではなく、シミュレーションの入力値をデータセンターに送り、データセンターに用意されたサーバによってシミュレーションして、シミュレーション結果をクレーン１、クレーン２６、クレーン３４、およびクレーン３７に送る構成であってもよい。
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
２１ 風向風速計

Claims (5)

1. 旋回台に起伏自在の伸縮ブームを備えたクレーンにおいて、
   前記伸縮ブームに風向風速計を備え、
   施工現場の三次元形状に基づいて、前記施工現場における風向と風速とのシミュレーションモデルを生成し、
   前記シミュレーションモデルに基づいて、前記施工現場における気象情報データまたは前記風向風速計が検出した風向風速データから前記施工現場における風向と風速とをシミュレーションするクレーン。
2. 前記施工現場における風向と風速とをシミュレーションした結果に基づいて、クレーンによる作業を行うか否か判断するための風向と風速との限界値を設定し、
   前記風向風速計の検出値が前記限界値を超えた場合、クレーンが作動しないようにする、または警告を出力する請求項１に記載のクレーン。
3. 前記伸縮ブームの先端に設けられる熱源検出手段を備え、
   熱源の温度と位置と範囲とを、前記熱源検出手段の検出値、または入力値から取得し、
   前記施工現場における風向と風速とを、前記風向と風速とをシミュレーションした結果から取得し、
   前記施工現場の三次元形状の材質を、入力値から取得し、
   前記施工現場の三次元形状と、前記熱源の温度と位置と範囲と、前記風向と風速と、前記施工現場の三次元形状の材質と、に基づいて、前記施工現場において炎が熱源から燃え広がる状態と、有害煙の有無および前記有害煙が拡散する状態と、をシミュレーションする請求項１に記載のクレーン。
4. 予め特定の三次元形状と特定の材質とが対応付けられ、
   前記施工現場の三次元形状の中に、前記特定の三次元形状が存在するか否かを判定し、
   前記特定の三次元形状が存在する場合、前記特定の三次元形状が存在する部分の材質を前記対応する特定の材質に設定する請求項３に記載のクレーン。
5. 吊荷の荷重を検出する荷重検出手段と、
   前記伸縮ブーム８の先端から前記吊荷までの距離を検出する距離検出手段と、を備え、
   前記吊荷の荷重を、荷重検出手段の検出値、または入力値から取得し、
   前記伸縮ブーム８の先端から前記吊荷までの距離を、前記距離検出手段の検出値、または入力値から取得し、
   前記施工現場における風向と風速とを、前記風向と風速とをシミュレーションした結果から取得し、
   前記吊荷を吊り上げてから吊り下ろすまでの前記吊荷の移動経路を入力値から取得し、
   前記施工現場の三次元形状と、前記吊荷の荷重と、前記伸縮ブーム８の先端から前記吊荷までの距離と、前記風向と風速と、前記吊荷の移動経路と、に基づいて、前記吊荷の移動経路における振れをシミュレーションする請求項１または請求項２に記載のクレーン。

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