JP2018096762A - クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】建設現場の三次元情報等に基づいて稼動音の広がり方を解析できるクレーンを提供する。
【解決手段】荷物の運搬に使用されるクレーン１は、建設中の建物を含む建設現場の三次元情報及び建設現場におけるクレーン１の位置情報を取得する取得部５２と、クレーン１の稼動音の音圧レベルを含む稼動音情報を記憶する記憶部５３と、少なくとも三次元情報と位置情報と稼動音情報に基づいてクレーン１の稼動音の広がり方を解析する解析部５４とを備えた構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、クレーンに関する。詳しくは、建設現場の三次元情報等に基づいて稼動音の広がり方を解析できるクレーンに関する。

従来から、荷物の運搬に使用されるクレーンが知られている。建設現場でクレーンを使用する際には、近隣への騒音対策として、防音壁が設置される場合がある。防音壁の最適な設置場所は、コンピュータを用いた解析によって求めることができる（特許文献１参照）。

ところで、近隣への騒音対策として、建設現場の最適な位置にクレーンを配置することが重要と考えられる。つまり、クレーンの稼動音が建設現場から漏れて規制値を超えないよう、建設現場の最適な位置にクレーンを配置することが重要と考えられる。クレーンの最適な配置場所は、建設中の建物を含む建設現場の三次元情報等に基づいて稼動音の広がり方を解析することによって求められる。

特許第２８８３３５１号公報

本発明は、建設現場の三次元情報等に基づいて稼動音の広がり方を解析できるクレーンを提供することを目的としている。

本願の発明は、荷物の運搬に使用されるクレーンであって、建設中の建物を含む建設現場の三次元情報及び建設現場における当該クレーンの位置情報を取得する取得部と、当該クレーンの稼動音の音圧レベルを含む稼動音情報を記憶する記憶部と、少なくとも前記三次元情報と前記位置情報と前記稼動音情報に基づいて当該クレーンの稼動音の広がり方を解析する解析部とを備えた、ものである。

また上記のクレーンにおいて、前記三次元情報が更新された場合、新たな三次元情報と前記位置情報と前記稼動音情報に基づいて当該クレーンの稼動音の広がり方を解析する、ものである。

また上記のクレーンにおいて、前記位置情報が更新された場合、前記三次元情報と新たな位置情報と前記稼動音情報に基づいて当該クレーンの稼動音の広がり方を解析する、ものである。

また上記のクレーンにおいて、前記位置情報を仮想上の位置情報に更新できる、ものである。

また上記のクレーンにおいて、更に、建設現場の敷地境界線上における音圧レベルが規制値若しくは規制値から定まる任意の値を超えるか超えないか判別する判別部を備えた、ものである。

また上記のクレーンにおいて、更に、建設現場の敷地境界線上における音圧レベルが規制値若しくは規制値から定まる任意の値を超えないようにエンジン回転数の上限を制限するエンジン制御部を備えた、ものである。

本願の発明に係るクレーンは、少なくとも三次元情報と位置情報と稼動音情報に基づいて当該クレーンの稼動音の広がり方を解析する。かかるクレーンによれば、オペレータが建設現場における最適な位置を見つけ出して配置することを支援することができる。

また上記のクレーンは、三次元情報が更新された場合、新たな三次元情報と位置情報と稼動音情報に基づいて当該クレーンの稼動音の広がり方を解析する。かかるクレーンによれば、建物の形状が変化しても、その形状に応じた高精度な解析を行なうことができる。

また上記のクレーンは、位置情報が更新された場合、三次元情報と新たな位置情報と稼動音情報に基づいて当該クレーンの稼動音の広がり方を解析する。かかるクレーンによれば、当該クレーンの位置が変化しても、その位置に応じた高精度な解析を行なうことができる。

また上記のクレーンは、位置情報を仮想上の位置情報に更新できる。かかるクレーンによれば、稼動音の広がり方の解析を繰り返し、オペレータが建設現場における最適な位置を容易に見つけ出すことを支援することができる。

また上記のクレーンは、建設現場の敷地境界線上における音圧レベルが規制値若しくは規制値から定まる任意の値を超えるか超えないか判別する。かかるクレーンによれば、オペレータは防音壁の増設等の更なる騒音対策が必要か否かを認識することができる。

また上記のクレーンは、建設現場の敷地境界線上における音圧レベルが規制値若しくは規制値から定まる任意の値を超えないようにエンジン回転数の上限を制限する。かかるクレーンによれば、防音壁の増設等の更なる騒音対策が不要若しくは簡易なものとすることができる。

走行時におけるクレーンを示す図である。 吊上作業時におけるクレーンを示す図である。 キャビンの内部を示す図である。 稼動音の広がり方を解析する制御系の構成を示す図である。 騒音解析に関する順序を示すフローチャートである。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 騒音解析に関する順序を示すフローチャートである。

本発明の技術的思想は、荷物の運搬に使用されるクレーン１のほか、他の作業車両にも適用できる。

＜クレーンの概要＞
まず、クレーン１について簡単に説明する。図１は、走行時におけるクレーン１を示す図である。図２は、吊上作業時におけるクレーン１を示す図である。図３は、キャビン３４の内部を示す図である。クレーン１は、主に走行体２と旋回体３で構成されている。

走行体２は、左右一対のフロントタイヤ２１とリヤタイヤ２２を備えている。また、走行体２は、吊上作業を行なう際に接地させて安定を図るアウトリガ２３を備えている。また、走行体２は、これらを駆動するためのアクチュエータに加え、エンジン２４やトランスミッションを備えている。また、走行体２は、旋回用モータ２５を備えている。旋回用モータ２５により、走行体２は、その上部に支持する旋回体３を旋回自在としている（図２の矢印Ａ参照）。

旋回体３は、その後部から前方へ突き出すようにブーム３１を備えている。ブーム３１は、伸縮用シリンダ３２によって伸縮自在となっている（図２の矢印Ｂ参照）。また、ブーム３１は、起伏用シリンダ３３によって起伏自在となっている（図２の矢印Ｃ参照）。なお、旋回体３は、ブーム３１の右方にキャビン３４を備えている。キャビン３４には、走行操作に必要となるハンドル３４１やシフトレバー３４２などに加え、吊上作業の操作に必要となる旋回レバー３４３や伸縮レバー３４４、起伏レバー３４５などが配置されている。また、キャビン３４には、タッチパネル４が配置されている。

加えて、クレーン１は、制御部５を備えている（図４参照）。制御部５は、ブーム３１の伸縮動作や起伏動作のほか、様々な動作を制御できる。制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよいし、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。制御部５には、稼動音の広がり方を解析（以降「騒音解析」という）するための種々のプログラムやデータが格納されている。

＜騒音解析に関する制御系の構成＞
図４は、稼動音の広がり方を解析する制御系の構成を示す図である。制御部５には、タッチパネル４と位置検出部６１が接続されている。また、制御部５には、エンジン２４とカメラ３５が接続されている。カメラ３５は、建設現場を上方から撮影すべく、ブーム３１の先端部分に取り付けられている（図１及び図２参照）。

タッチパネル４は、画像等を表示する表示部４１とオペレータによるタッチ操作を受け付ける操作部４２を有する。また、位置検出部６１は、ＧＮＳＳセンサ６２が受信した電波に基づいてクレーン１の現在地を検出するものである。検出した現在地は、クレーン１の位置情報（例えば緯度及び経度）として扱われる。

制御部５は、マップ作成部５１と、取得部５２と、記憶部５３と、解析部５４と、判別部５５と、エンジン制御部５６と、選択部５７とで構成されている。

マップ作成部５１は、カメラ３５で撮影された建設現場の画像から三次元情報（三次元マップ）を作成する部分である。この三次元情報には、建設中の建物等が含まれる。具体的に説明すると、建設中の建物や防音壁、集積された資材等が含まれる。

取得部５２は、騒音解析に用いる情報を各部から取得する部分である。取得部５２は、マップ作成部５１から建設現場の三次元情報を取得する。また、取得部５２は、位置検出部６１から建設現場におけるクレーン１の位置情報を取得する。更に、取得部５２は、操作部４２から入力された仮想上の位置情報を取得することもできる。加えて、取得部５２は、荷物の重さや予め入力された若しくは予想される搬送経路を取得することもできる。

記憶部５３は、騒音解析に用いる情報を予め記憶する部分である。記憶部５３は、クレーン１の稼動音の音圧レベルを含む稼動音情報を記憶する。ここで、クレーン１の稼動音の音圧レベルとは、人間の聴覚特性を考慮したエンジン２４の運転状態毎に定まった値である。稼動音情報は、エンジン２４の排気方向を加味した分布となるように定まっている。これには、油圧バルブの動作音等を加味したものであってもよい。加えて、記憶部５３は、地域毎に定められた騒音の規制値を記憶する。詳しくは、地域毎に定められた騒音の法定規制値若しくは自主規制値を記憶する。なお、日本においては、クレーンの騒音について法定規制値を定めていないため、指定制度に基づく自主規制値を記憶している。

解析部５４は、建設現場の三次元情報等に基づいて稼動音の広がり方を解析する部分である。この解析は、所定のアルゴリズムを用いて実行される。かかるアルゴリズムは、刻々と変化していく建物の形状が常に考慮されるので、その形状に応じた高精度な解析を行なうことができる。また、かかるアルゴリズムは、走行自在であるクレーン１の位置が常に考慮されるので、その位置に応じた高精度の解析を行なうことができる。

判別部５５は、建設現場の敷地境界線上における音圧レベルが規制値若しくは規制値から定まる任意の値を超えるか超えないか判別する部分である。ここで用いる規制値は、建設現場がある地域に対応する値であって、記憶部５３から読み出したものである。

エンジン制御部５６は、エンジン２４の運転状態を制御する部分である。エンジン制御部５６は、建設現場の敷地境界線上における音圧レベルが規制値若しくは規制値から定まる任意の値を超えないようにエンジン回転数の上限を制限できる。エンジン回転数の上限を制限することにより、最大吊上荷重は小さくなるが、音圧レベルが規制値若しくは規制値から定まる任意の値を超えるのを防ぐことができる。

選択部５７は、記憶部５３に記憶されている複数の規制値から判別部５５が判別に用いる規制値を１つ選択する部分である。選択部５７は、クレーン１の位置情報に対応した地域の規制値を自動的に選択する。

＜騒音解析＞
図５は、騒音解析に関する順序を示すフローチャートである。以下では、騒音解析の特徴的な使い方である吊上作業前の騒音解析と、吊上作業中の騒音解析と、に分けて説明する。吊上作業前の騒音解析とは、クレーン１による吊上作業前に稼動音の広がり方を予測して最適な配置場所を求めるものである。一方、吊上作業中の騒音解析とは、クレーン１による吊上作業中に稼動音の広がり方を把握して現在の騒音状況を求めるものである。

図５では、クレーン１での一日の作業終了後に建設中の建物の形状を反映した三次元情報を用いて翌日の騒音解析を実行するものとする。

まず、一日のクレーン１での作業中に、カメラ３５で建設現場を撮影し、撮影した画像をマップ作成部５１で解析して建設現場の地形と建設中の建物の形状とを含む三次元情報を生成する。そして、取得部５２は生成された三次元情報を取得して記憶部５３に記憶する。カメラ３５での撮影はクレーン１での作業中に所定時間毎やブーム３１の移動時に行うことが好ましい。これにより、様々な撮影位置での画像を得ることができ、三次元情報の作成精度が向上する。

次に、一日の作業終了後にオペレータにより操作部４２が操作されて騒音解析の実行が指示された場合、ステップＳ１０において、制御部５は、図６に示すような騒音解析を実行するためのクレーン１の位置の入力を促す画像７１を表示部４１に表示させる。画像７１には、入力を促すメッセージ７１３と、建設中の建物７１１及び敷地境界線７１２を含む建設現場の平面図とが描かれている。オペレータはこの平面図上の所望の位置をタッチ操作することでクレーン１の位置を入力することができる。

ステップＳ１０において、オペレータによりクレーン１を配置しようと考えている位置が入力されると、ステップＳ１１へ進んで取得部５２は、入力された位置情報をクレーン１の仮想の位置を示す第１位置情報として取得する。取得した第１位置情報は記憶部５３に記憶するようにしてもよい。

次に、ステップＳ１２へ進んで解析部５４は、記憶部５３から三次元情報及び稼動音情報を読み出し、取得部５２又は記憶部５３から第１位置情報を取得する。そして、解析部５４は三次元情報と第１位置情報と稼動音情報とに基づいて建設現場の敷地境界線７１２上におけるクレーン１の稼動音の大きさを示す第１音圧レベルを演算する。

次に、ステップＳ１３へ進んで選択部５７は、記憶部５３に記憶されている複数の規制値から判別部５５で用いる規制値を１つ選択し、判別部５５へ送出する。ここでは、第１位置情報に対応した地域の規制値が選択される。次に、ステップＳ１４へ進んで判別部５５は、第１音圧レベルが選択部５７によって選択された規制値を超えるか超えないか判別する。

ステップＳ１４において第１音圧レベルが敷地境界線７１２上の全ての位置で規制値を超えないと判別された場合、ステップＳ１５へ進んで制御部５は、取得部５２が取得した情報と、解析部５４の演算結果と、判別部５５の判別結果とを含む図７に示すような騒音解析の画像７２を表示部４１に表示させる。画像７２には、建設中の建物７１１を含む建設現場の斜視図と、第１位置情報に対応する位置に配置されたクレーン１と、音圧レベルの広がり具合を示す等しい音圧レベルを結んだ線（騒音コンター）７２１と、判別結果が規制値を超えないことを記したメッセージ７２２とが描かれている。騒音の規制値と等しい音圧レベルを結んだ線７２１は赤線等で描かれている。

これにより、オペレータは画像７２を確認することで、騒音解析のために入力したクレーン１の仮想位置であれば騒音の規制値を超えないことを認識できる。したがって、翌日、オペレータはその仮想位置にクレーン１を配置して作業を開始すればよい。

一方、ステップＳ１４において第１音圧レベルが敷地境界線上のどこかの位置で規制値を超えると判別された場合、ステップＳ１６へ進んで制御部５は、その旨を示す図８に示すような騒音解析の画像７３を表示部４１に表示させ、ステップＳ１０に戻る。画像７３は、上記の画像７２と同様の構成で描かれている。画像７３には、建設中の建物７１１を含む建設現場の斜視図と、第１位置情報に対応する位置に配置されたクレーン１と、音圧レベルの広がり具合を示す等しい音圧レベルを結んだ線７３１と、判別結果が規制値を超えたことを記したメッセージ７３２とが描かれている。騒音の規制値と等しい音圧レベルを結んだ線７３１は赤線等で描かれている。

ステップＳ１４からステップＳ１０に戻ると、制御部５は、再度、図６に示すような騒音解析を実行するためのクレーン１の位置の入力を促す画像７１を表示部４１に表示させる。ステップＳ１０において、オペレータにより先程とは異なる位置が入力操作されると、ステップＳ１１へ進んで取得部５２は、入力操作された位置情報をクレーン１の仮想の位置を示す第２位置情報として取得する。取得した第２位置情報は記憶部５３に記憶するようにしてもよい。

続いて、第１位置情報と異なる第２位置情報を用いてステップＳ１２の処理を実行し、第２位置情報に対する第２音圧レベルを演算する。そして、ステップＳ１３からステップＳ１４の処理を実行し、第２音圧レベルが規制値を超えなければステップＳ１５へ進んでその旨を示す騒音解析を表示する。一方、ステップＳ１４において第２音圧レベルが規制値を超える場合は、ステップＳ１６へ進んでその旨を示す騒音解析を表示し、ステップＳ１０に戻って同様の処理を繰り返す。

このように、クレーン１での作業の前日等に予め騒音解析を実行することで、建設状況に応じて敷地境界線上の騒音を低減可能なクレーン１の配置を演算することができる。よって、敷地境界線７１２上の騒音を低減可能な位置にクレーン１を配置するための支援が可能となる。

図９は、騒音解析に関する順序を示すフローチャートである。ここでは、クレーン１の稼動中、つまりクレーン１での作業中に建設中の建物７１１の形状を反映した三次元情報を取得してリアルタイムに騒音解析を実行するものとする。

まず、クレーン１での作業中に、カメラ３５で建設現場を撮影し、撮影した画像をマップ作成部５１で解析して建設現場の地形と建設中の建物７１１の形状とを含む三次元情報を生成する。クレーン１での作業中はこの動作が繰り返され、最新の三次元情報が生成される。

そして、クレーン１での作業中に、ステップＳ２０において取得部５２が新たな三次元情報を取得した場合、取得部５２はその三次元情報を記憶部５３に記憶する。次に、ステップＳ２１へ進んで取得部５２は、位置検出部６１からクレーン１の現実の位置を示す第３位置情報を取得する。取得した第３位置情報は記憶部５３に記憶するようにしてもよい。

次に、ステップＳ２２へ進んで解析部５４は、記憶部５３から更新された三次元情報及び稼動音情報を読み出し、取得部５２又は記憶部５３から第３位置情報を取得する。そして、解析部５４は更新された三次元情報と第３位置情報と稼動音情報とに基づいて建設現場の敷地境界線７１２上におけるクレーン１の稼動音の大きさを示す第３音圧レベルを演算する。

次に、ステップＳ２３へ進んで選択部５７は、記憶部５３に記憶されている複数の規制値から判別部５５で用いる規制値を１つ選択し、判別部５５へ送出する。ここでは、第３位置情報に対応した地域の規制値が選択される。次に、ステップＳ２４へ進んで判別部５５は、第３音圧レベルが選択部５７によって選択された規制値以下であるか否かを判別する。

ステップＳ２４において第３音圧レベルが敷地境界線７１２上の全ての位置で規制値を超えないと判別された場合、ステップＳ２５へ進んで制御部５は、取得部５２が取得した情報と、解析部５４の解析結果と、判別部５５の判別結果とを含む画像を表示部４１に表示させる。この画像は、例えば図７に示した画像７２において第３位置情報に対応する位置にクレーン１を配置したものである。

これにより、オペレータはこの画像を確認することで、現在の作業位置であれば騒音の規制値を超えないことを認識できる。したがって、そのまま作業を続けることができる。

一方、ステップＳ２４において第３音圧レベルが敷地境界線７１２上のどこかの位置で規制値を超えると判別された場合、ステップＳ２６へ進んで制御部５は、その旨を示す画像を表示部４１に表示させる。この画像は、例えば図８に示した画像７３において第３位置情報に対応する位置にクレーン１を配置したものである。

ステップＳ２６からはステップＳ２７へ進んでエンジン制御部５６は、規制値を超えないようにエンジン回転数の上限を制限する。また、クレーン１のエンジン回転数の上限が制限されている間に、オペレータはクレーン１を騒音を低減させる位置に移動させることも可能である。

このように、クレーン１での作業中に騒音解析を実行することで、現在のクレーン１の配置による騒音の状況をリアルタイムで演算することができ、敷地境界線７１２上の騒音を低減可能な位置にクレーン１を配置するための支援が可能となる。さらに、騒音の規制値を超える場合にはエンジン回転数を下げてクレーン１の稼動音を小さくすることで、即時に敷地境界線７１２上の騒音を低減することができる。

＜変形例＞
なお、マップ作成部５１で建設現場の画像からクレーン１の現在地を解析し、クレーン１の現実の位置を示す位置情報を生成してもよい。この場合、位置検出部６１及びＧＮＳＳセンサ６２は省略することができる。

また、上記の選択部５７は位置情報に基づいて自動で規制値を決定するものとしたが、表示部４１に建築現場がある地域を地図上等で選択可能に表示し、オペレータが操作部４２を操作して所望の地域を決定操作し、選択部５７が決定操作された地域に対応した規制値を選択するようにしてもよい。

また、カメラ３５の代わりにドローンを用いてもよい。この場合、クレーン１はドローンと通信する無線通信部を備えればよい。また、風向き、風速、気温等、周囲の環境に関する情報を取得し、騒音解析の演算に用いてもよい。これにより、解析の精度を高めることができる。

また、上記の実施形態では、クレーン１の仮想の位置を示す位置情報は、操作部４２からオペレータによって入力されるものとしたが、制御部５の解析部５４等で自動的に仮想の位置情報を決定するようにしてもよい。これにより、オペレータが騒音を低減できそうなクレーン１の配置を考えて入力する必要がなく、自動的に騒音が低減されるクレーン１の配置を求めることができる。

また、上記の実施形態では、ステップＳ２７においてエンジン回転数の上限を制限するように制御したが、オペレータに対してエンジン回転数を上げないように注意を促す表示を表示部４１に表示してもよい。これにより、オペレータはアクセルの操作等に注意してエンジン回転数を上げないような対応をとることができる。

また、ステップＳ２７の代わりに、ステップＳ１０からステップＳ１６を実行する構成としてもよい。これにより、作業中に騒音が規制値を超えた場合に、規制値を超えないクレーン１の配置を求めることができる。

１ クレーン
２４ エンジン
４１ 表示部
５２ 取得部
５３ 記憶部
５４ 解析部
５５ 判別部
５６ エンジン制御部
５７ 選択部

Claims (6)

1. 荷物の運搬に使用されるクレーンであって、
   建設中の建物を含む建設現場の三次元情報及び建設現場における前記クレーンの位置情報を取得する取得部と、
   前記クレーンの稼動音の音圧レベルを含む稼動音情報を記憶する記憶部と、
   少なくとも前記三次元情報と前記位置情報と前記稼動音情報に基づいて前記クレーンの稼動音の広がり方を解析する解析部とを備えた、ことを特徴とするクレーン。
2. 前記三次元情報が更新された場合、
   新たな三次元情報と前記位置情報と前記稼動音情報に基づいて前記クレーンの稼動音の広がり方を解析する、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
3. 前記位置情報が更新された場合、
   前記三次元情報と新たな位置情報と前記稼動音情報に基づいて前記クレーンの稼動音の広がり方を解析する、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
4. 前記位置情報を仮想上の位置情報に更新できる、ことを特徴とする請求項３に記載のクレーン。
5. 更に、建設現場の敷地境界線上における音圧レベルが規制値若しくは前記規制値から定まる任意の値を超えるか超えないか判別する判別部を備えた、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクレーン。
6. 更に、建設現場の敷地境界線上における音圧レベルが規制値若しくは前記規制値から定まる任意の値を超えないようにエンジン回転数の上限を制限する制御部を備えた、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のクレーン。

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