JP2018144932A - クレーンの情報提示システム及びクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】多段伸縮式のブームを有するクレーンにおいて、著しい大型化ないし重量増を伴うことなくブームの耐久性（寿命）を向上させること。【解決手段】クレーンのブームに関する情報を提示するシステムであって、１段ブーム体のうち２段ブーム体の後端部から当該１段ブーム体に作用する突き上げ反力を受ける部位である１段反力受け部に蓄積する疲労の蓄積度であって、前記突き上げ反力に起因して前記１段反力受け部に生じる１段応力と前記１段反力受け部への前記突き上げ反力の作用回数と予め取得されたＳ−Ｎ線図（５１ｈ）とに基づいて算出される疲労蓄積度と、２段ブーム体の後端部の位置と、の関係を示す疲労蓄積情報を作成する作成部（Ｒ）と、前記疲労蓄積情報及び２段ブーム体の後端部の位置を表示する表示部（５３）と、を備えること。【選択図】図３

Description

本発明は、クレーンの情報提示システムに関するものである。

従来、多段伸縮ブーム（いわゆるテレスコピックブーム）を備えるクレーンが知られている。多段伸縮ブームは、それぞれが四角筒状に形成された複数のブーム体を有している。例えば、特許文献１には、クレーン本体に対して起伏可能な１段ブーム体と、１段ブーム体に対して伸縮可能な２段ブーム体と、２段ブーム体に対して伸縮可能な３段ブーム体と、を有するブームを備えるクレーンが開示されている。このクレーンは、作業モードに応じてブームの長さ（全長）を変更可能となっている。具体的に、大きな作業半径を有するクレーンモードでは、各ブーム体同士の差込量が比較的小さく設定される。つまり、クレーンモードでは、ブームの全長が比較的長く設定されている。一方、ブームに強度が求められる土木モードでは、各ブーム体同士の差込量がクレーンモードのそれよりも大きく設定される。つまり、土木モードでは、ブームの全長がクレーンモード時の全長よりも短く設定される。このように、作業モードに応じて各ブーム体同士の差込量を変更することにより、そのモードに応じた適切な定格総荷重が設定される。

特開２００４−９１１４２号公報

特許文献１に記載されるクレーンでは、ブームの大型化や重量増を伴うことなくブームの耐久性を上げるのが困難である。具体的に、特許文献１のクレーンでは、いずれのモードにおいても、作業中に、各ブーム体の後端部から当該ブーム体の１段前のブーム体の上面部に対して繰り返し突上げ反力が作用する。より詳細には、２種類の作業モードごとに、２段ブーム体及び３段ブーム体の差込量、つまり、２段ブーム体の後端部の位置及び３段ブーム体の後端部の位置が決まっているため、各ブーム体の後端部から当該ブーム体の１段前のブーム体の上面部に対して突き上げ反力が繰り返し作用する作用部位（疲労が蓄積する部位）も２カ所に限られる。そこで、ブームの耐久性を向上させるために、前記作用部位の強度を高めること（厚みを大きくすること等）が考えられる。しかしながら、そのようにすると、ブームの大型化ないし重量増を伴う。

本発明の目的は、多段伸縮式のブームを有するクレーンにおいて、著しい大型化ないし重量増を伴うことなくブームの耐久性（寿命）を向上させることである。

前記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明らは、各ブーム体の差込量を調整することにより、各ブーム体において、当該ブーム体に繰り返し作用する突上げ反力に起因する疲労が蓄積する部位を分散させ、それにより、著しい大型化ないし重量増を伴うことなく各ブーム体の耐久性（寿命）を向上可能であることに想到した。そして、その実現は、各ブーム体の各部位における疲労の蓄積度を示す疲労蓄積情報を作成し、それをクレーンの作業者に提示することにより可能となることに想到した。

本発明は、このような観点からなされたものである。具体的に、本発明は、クレーン本体と、前記クレーン本体に対して起伏可能でかつ筒状に形成された１段ブーム体及び前記第１ブーム体の軸方向について前記１段ブーム体内を移動可能でかつ筒状に形成された２段ブーム体を含むブームと、前記クレーン本体に対して前記１段ブーム体を起伏させる起伏シリンダと、前記１段ブーム体に対して前記２段ブーム体を伸縮させる２段用油圧シリンダと、を備えるクレーンの前記ブームに関する情報を提示するシステムであって、前記１段ブーム体のうち前記２段ブーム体の後端部から当該１段ブーム体に作用する突き上げ反力を受ける部位である１段反力受け部に蓄積する疲労の蓄積度であって、前記突き上げ反力に起因して前記１段反力受け部に生じる１段応力と前記１段反力受け部への前記突き上げ反力の作用回数と予め取得されたＳ−Ｎ線図とに基づいて算出される疲労蓄積度と、前記２段ブーム体の後端部の位置と、の関係を示す疲労蓄積情報を作成する作成部と、前記疲労蓄積情報及び前記２段ブーム体の後端部の位置を表示する表示部と、を備える、クレーンの情報提示システムを提供する。

本情報提示システムでは、１段ブーム体のうち２段ブーム体の後端部から突上げ反力を受ける１段反力受け部における疲労の蓄積度及び２段ブーム体の後端部の位置が表示部に表示されるので、ブームの長さを調整するに当たり、１段ブーム体のうち疲労蓄積度の高い部位を回避するように２段ブーム体の後端部の位置（２段ブーム体の差込量）を調整することができる。これにより、１段ブーム体に蓄積する疲労の均一化が可能となるので、１段ブーム体のうち特定の部位にのみ集中的に突上げ反力が繰り返し作用する場合に比べ、１段ブーム体の寿命が長くなる。

なお、１段反力受け部に生じる１段応力とＳ−Ｎ線図とにより、その応力の作用により１段ブーム体が破断に至るまでの当該応力の繰り返し回数が求まり、その回数に対する前記作用回数を算出することにより、第１ブーム体が破断すると予想されるまでの疲労の蓄積度が求められる。

この場合において、前記作成部は、前記疲労蓄積情報として、前記１段ブーム体のうち前記２段ブーム体の移動方向についてそれぞれが所定の長さを有する複数の区画ごとに、前記疲労の蓄積度を示すものを作成することが好ましい。

このようにすれば、各区画内の複数箇所に蓄積した疲労が合算されてその区画の疲労として表示される。この表示は、実際の破断の態様により即したものであるため、疲労蓄積情報がより有効な目安となる。

また、前記クレーンの情報提示システムにおいて、前記１段応力を算出する応力演算部をさらに有し、前記応力演算部は、前記１段反力受け部に作用した前記突き上げ反力に基づいて理論的に算出された理論応力値と、前記突き上げ反力が前記１段反力受け部に作用したときに当該１段反力受け部に生じる実際の応力の測定値である測定応力値と、の関係を示す予め取得された応力集中係数マップと、前記突き上げ反力と、に基づいて前記１段応力を算出することが好ましい。

このようにすれば、突き上げ反力から１段反力受け部に生じる１段応力を簡便に求めることができる。よって、理論応力値を算出する場合、つまり、詳細な解析モデルを用いたシミュレーションによって突き上げ反力から１段応力を算出する場合に比べ、簡単に疲労蓄積情報が作成される。

また、前記クレーンの情報提示システムにおいて、前記突上げ反力の作用回数を算出する作用回数算出部をさらに有し、前記作用回数算出部は、前記ブームの長さと、前記クレーン本体に対する前記ブームの角度と、前記起伏シリンダの圧力と、に基づいて算出される実荷重が所定値未満から前記所定値以上となった回数を累積することにより前記作用回数を算出することが好ましい。

このようにすれば、作業中の振動等に起因して１段反力受け部に作用する反力であって前記所定値未満のもの、つまり、ブームの耐久性に関して実質的に無視可能なノイズが低減される。よって、高精度な疲労蓄積情報が作成される。

また、前記クレーンの情報提示システムにおいて、前記ブームは、前記２段ブーム体の軸方向について前記２段ブーム体内を移動可能な３段ブーム体をさらに含み、前記２段ブーム体に対して前記３段ブーム体を伸縮させる３段用油圧シリンダと、前記１段ブーム体に対して前記２段ブーム体が伸びるように前記２段用油圧シリンダの伸長を許容する状態から、前記２段ブーム体に対して前記３段ブーム体が伸びるように前記３段用油圧シリンダの伸長を許容する状態に切り替える切替部と、をさらに備えることが好ましい。

このようにすれば、３段ブーム体を含むブームにおいて、１段ブーム体に対する２段ブーム体の後端部の位置（差込量）と、２段ブーム体に対する３段ブーム体の後端部の位置と、双方の調整が可能となる。よって、１段ブーム体及び２段ブーム体に蓄積する疲労の均一化を図りながら、ブームの全長を柔軟に調整することが可能となる。

この場合において、前記作成部は、前記疲労蓄積情報として、前記２段ブーム体のうち前記３段ブーム体の後端部から当該２段ブーム体に作用する突き上げ反力を受ける部位である２段反力受け部に蓄積する疲労の蓄積度であって、前記突き上げ反力に起因して前記２段反力受け部に生じる２段応力と前記２段反力受け部への前記突き上げ反力の作用回数と予め取得されたＳ−Ｎ線図とに基づいて算出される疲労蓄積度と、前記３段ブーム体の後端部の位置と、の関係を示す情報をさらに作成し、前記表示部は、前記３段ブーム体の後端部の位置をさらに表示することが好ましい。

このようにすれば、１段ブーム体及び２段ブーム体の双方において、疲労蓄積度の高い部位を回避することが可能となるので、ブームの耐久性がより向上する。

また、本発明は、クレーン本体と、前記クレーン本体に対して起伏可能でかつ筒状に形成された１段ブーム体及び前記１段ブーム体に対して伸縮可能な２段ブーム体を含むブームと、前記１段ブーム体に対して前記２段ブーム体を伸縮させる２段用油圧シリンダと、前記ブームに関する情報を提示する情報提示ユニットと、を備え、前記情報提示ユニットは、前記１段ブーム体のうち前記２段ブーム体の後端部から当該１段ブーム体に作用する突き上げ反力を受ける部位である１段反力受け部に蓄積する疲労の蓄積度であって、前記突き上げ反力に起因して前記１段反力受け部に生じる１段応力と前記１段反力受け部への前記突き上げ反力の作用回数と予め取得されたＳ−Ｎ線図とに基づいて算出される疲労蓄積度と、前記２段ブーム体の後端部の位置と、の関係を示す疲労蓄積情報を作成する作成部と、前記疲労蓄積情報及び前記２段ブーム体の後端部の位置を表示する表示部と、を有する、クレーンを提供する。

本クレーンにおいても、１段ブーム体に蓄積する疲労の均一化が可能となるので、１段ブーム体のうち特定の部位にのみ集中的に突上げ反力が繰り返し作用する場合に比べ、１段ブーム体の寿命が長くなる。

以上のように、本発明によれば、多段伸縮式のブームを有するクレーンにおいて、著しい大型化ないし重量増を伴うことなくブームの耐久性（寿命）を向上させることができる。

本発明の一実施形態のクレーンの側面図である。 図１に示されるクレーンのブームの伸縮回路の構成を示す図である。 図１に示されるクレーンの情報処理部のブロック図である。 Ｓ−Ｎ線図である。 疲労蓄積情報を示す図である。 疲労蓄積情報の変形例を示す図である。 疲労蓄積情報の変形例を示す図である。 疲労蓄積情報の変形例を示す図である。 疲労蓄積情報の変形例を示す図である。

本発明の一実施形態のクレーンについて、図１〜図５を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態のクレーンの全体構成を示す。このクレーンは、クレーン本体に相当する旋回体１と、この旋回体１を旋回可能に支持する下部走行体２と、多段伸縮式のブーム（テレスコピックブーム）１０と、複数の油圧シリンダ２１〜２３と、各種情報を処理する情報処理部５０と、を備えている。

ブーム１０は、それぞれが四角筒状に形成された複数のブーム体を有している。各ブーム体は、互いにテレスコープ状に嵌合されている。具体的に、ブーム１０は、旋回体１に対して起伏可能な１段ブーム体１１と、１段ブーム体１１の軸方向について当該１段ブーム体１１内を相対移動可能となるように１段ブーム体１１に嵌合された２段ブーム体１２と、前記軸方向について２段ブーム体１２内を相対移動可能となるように２段ブーム体１２に嵌合された３段ブーム体１３と、を有している。２段ブーム体１２が１段ブーム体１１に対して前記軸方向に相対移動し、かつ、３段ブーム体１３が２段ブーム体１２に対して前記軸方向に相対移動することにより、ブーム１０は全体として前記軸方向に伸縮する。

複数の油圧シリンダは、１段ブーム体１１を起伏させる起伏シリンダ２１と、１段ブーム体１１に対して２段ブーム体１２を前記軸方向に相対移動させるように伸縮する２段用油圧シリンダ２２と、２段ブーム体１２に対して３段ブーム体１３を前記軸方向に相対移動させるように伸縮する３段用油圧シリンダ２３と、を有する。２段用油圧シリンダ２２は、１段ブーム体１１及び２段ブーム体１２にまたがるように１段ブーム体１１及び２段ブーム体１２に取り付けられている。３段用油圧シリンダ２３は、２段ブーム体１２及び３段ブーム体１３にまたがるように２段ブーム体１２及び３段ブーム体１３に取り付けられている。２段用油圧シリンダ２２により２段ブーム体１２の１段ブーム体１１からの伸長量が調整される。同様に、３段用油圧シリンダ２３により３段ブーム体１３の２段ブーム体１２からの伸長量が調整される。

具体的に、２段用油圧シリンダ２２及び３段用油圧シリンダ２３の駆動回路を、図２を参照しながら説明する。図２に示されるように、この駆動回路では、油圧ポンプ３１と各油圧シリンダ２２，２３とを連結する油路に、各油圧シリンダ２２，２３の伸縮を制御可能とするために前記油路を切り替え可能なコントロールバルブ３２が設けられている。このコントロールバルブ３２は、油圧ポンプ３１から各油圧シリンダ２２，２３への給油を停止する中立位置イと、２段用油圧シリンダ２２又は３段用油圧シリンダ２３を伸長させる伸長位置ロと、２段用油圧シリンダ２２又は３段用油圧シリンダ２３を収縮させる収縮位置ハとを切り替え可能である。コントロールバルブ３２は、リモコン弁３３によって切り替えられる。

コントロールバルブ３２と各油圧シリンダ２２，２３の伸長側油路３４，３５との間には、２段３段切替弁３６が設けられている。この２段３段切替弁３６は、パイロット弁３７と、制御弁（電磁弁）３８と、を有する。パイロット弁３７は、２段用油圧シリンダ２２の伸縮を許容する２段伸縮位置イと、３段油圧シリンダ２３の伸縮を許容する３段伸縮位置ロと、を切り替える。制御弁３８は、パイロット弁３７を２段伸縮位置イ又は３段伸縮位置ロに切り替える。この制御弁３８の切り替えは、後述するコントローラ５２からの信号に基づいて行われる。例えば、ブーム１０の伸長開始時には、２段用油圧シリンダ２２の伸長が許容されるようにパイロット弁３７が２段伸縮位置イとされ、その後、３段用油圧シリンダ２３の伸長が許容されるようにパイロット弁３７が３段伸縮位置ロに切り替えられる。逆に、ブーム１０の収縮時には、３段用油圧シリンダ２３の収縮が許容されるようにパイロット弁３７が３段伸縮位置ロとされ、その後、２段用油圧シリンダ２２の収縮が許容されるようにパイロット弁３７が２段伸縮位置イに切り替えられる。

リモコン弁３３の伸長側パイロットライン３９に、コントローラ５２によって制御される伸長停止弁（電磁弁）４０が設けられている。この伸長停止弁４０は、各油圧シリンダ２２，２３の伸長が許容されるように前記伸長側油路３４，３５を伸長側パイロットライン３９に連通させる開通位置イと、各油圧シリンダ２２，２３の伸長が禁止されるように前記伸長側油路３４，３５を伸長側パイロットライン３９から遮断する遮断位置ロと、に切り替えられる。この伸長停止弁４０の切り替えは、コントローラ５２からの信号に基づいて行われる。

また、油圧ポンプ３１の吐出油路にリリーフ弁４１が接続されており、このリリーフ弁４１のバネ側圧力ポートとタンクＴとをつなぐタンクライン４２に過負荷自動停止弁４３が設けられている。この過負荷自動停止弁４３は、前記タンクライン４２を開通する開通位置ロと、前記タンクライン４２を遮断する遮断位置イと、に切り替えられる。過負荷自動停止弁４３は、過負荷作用時以外は遮断位置イにあり、過負荷時に開通位置ロに切り替えられる。この過負荷自動停止弁４３の切り替えは、コントローラ５２からの信号に基づいて行われる。過負荷自動停止弁４３は、前記開通位置ロに切り替えられることにより、前記タンクライン４２を開通してリリーフ弁４１のアンロード作用を可能にする。このアンロード作用によってブーム１０の作動が停止する。

このクレーンは、通常のクレーン操作が可能なクレーンモードと、土木作業等が可能な基礎モードと、に切り替え可能である。クレーンモードは、ブーム１０の全長（作業半径）が比較的大きな状態で吊り荷の上げ下げを行うモードである。このクレーンモードでは、通常、２段ブーム体１２が最伸長状態まで伸長され、３段ブーム体１３の伸長量を調整することによって所望のブーム長さとされる。基礎モードは、クレーンモードにおけるブーム長さよりも短いブーム長さで作業を行うモードである。この基礎モードでは、例えば、ブーム１０にハンマグラブバケットやクラムシェルバケットのような土木作業用のアタッチメントが取り付けられ、掘削作業を短いサイクルタイムで繰り返し且つ長時間実施される。

このクレーンが基礎モードで運転される場合、２段ブーム体１２の後端部から１段ブーム体１１の上面部に突上げ反力が繰り返し作用し、３段ブーム体１３の後端部から２段ブーム体１２の上面部に突上げ反力が繰り返し作用する。その結果、１段ブーム体１１のうち２段ブーム体１２の後端部から前記突き上げ反力を受ける部位である１段反力受け部と、２段ブーム体１２のうち３段ブーム体１３の後端部から前記突き上げ反力を受ける部位である２段反力受け部とに、疲労が蓄積する。本実施形態のクレーンは、各ブーム体に蓄積した疲労の蓄積度と各ブーム体の後端部の位置との関係を示す疲労蓄積情報を作成し、その情報を表示部に相当するモニター５３に表示することが可能である。なお、モニター５３は、旋回体１に設けられたキャビン３（図１を参照）内に設けられる。

以下、前記疲労蓄積情報を作成する情報処理部５０について、図３を参照しながら説明する。情報処理部５０は、各種信号や情報を送信する送信部５１と、送信部５１から受信した信号ないし情報を処理することによって前記疲労蓄積情報を作成する作成部Ｒを含むコントローラ５２と、を有する。なお、通常コントローラ５２はキャビン３に設置されている。

送信部５１は、切替部に相当する２段３段切替スイッチ５１ａと、モード切替スイッチ５１ｂと、第１ブーム長さ計５１ｃと、第２ブーム長さ計５１ｄと、ブーム角度計５１ｅと、圧力検出器５１ｆと、応力集中係数マップ５１ｇと、Ｓ−Ｎ線図５１ｈと、を有している。

２段３段切替スイッチ５１ａは、作業者の操作を受けて２段ブーム体１２の伸縮操作を可能とする状態と３段ブーム体１３が伸縮操作を可能とする状態とを切り替えるスイッチである。具体的に、２段３段切替スイッチ５１ａは、２段ブーム体１２の伸縮操作を可能とする状態及び３段ブーム体１３の伸縮操作を可能とする状態のうちいずれの状態が選択されたかを示す信号をコントローラ５２に送信する。

モード切替スイッチ５１ｂは、作業者の操作を受けてクレーンモードと基礎モードとを切り換えるスイッチである。このモード切替スイッチ５１ｂは、クレーンモード及び基礎モードのうちいずれのモードが選択されたかを示す信号をコントローラ５２に送信する。

第１ブーム長さ計５１ｃは、１段ブーム体１１の基端部及び３段ブーム体１３の先端部間の長さを検出するとともに、その検出値をコントローラ５２に送信する。

第２ブーム長さ計５１ｄは、１段ブーム体１１の基端部及び２段ブーム体１２の先端部間の長さを検出するとともに、その検出値をコントローラ５２に送信する。

ここで、各長さ計は、１段ブーム体１１の外側面に設けられた複数のワイヤーリールを備えている。各ワイヤーリールは、２段ブーム体１２の先端近傍の部位及び３段ブーム体１３の先端近傍の部位に接続されている。各段ブーム体１２，１３の伸縮に応じてリールから出入りするワイヤーの長さが計測される。これにより、各段ブーム体１２，１３の伸縮長さ（または差込量）が計測される。なお、長さ計の測定方式は上記に限られず、各段用油圧シリンダ２２，２３の伸縮状態を測定する方式でもよい。

ブーム角度計５１ｅは、ブーム１０の角度を検出するとともに、その検出値をコントローラ５２に送信する。

圧力検出器５１ｆは、起伏シリンダ２１のヘッド圧及びロッド圧を検出するとともに、その検出値をコントローラ５２に送信する。

応力集中係数マップ５１ｇは、理論応力値と測定応力値との関係（比）を示す予め取得されたマップである。理論応力値は、前記１段反力受け部及び前記２段反力受け部に作用した各突き上げ反力に基づいて理論的に算出された応力値である。具体的に、理論応力値は、各ブーム体の差込量及び負荷率ごとに、理論的に計算される突き上げ反力によって各ブーム体の上面部に発生する引張応力の値である。測定応力値は、実際に各ブーム体に突上げ反力が作用したときにおけるひずみゲージの値に基づいて測定された引張応力の値である。なお、ひずみゲージは、試験段階で各ブーム体に設けられる。

Ｓ−Ｎ線図５１ｈは、応力振幅σと破断までの繰り返し数Ｎとの関係を示すグラフである。図４は、このＳ−Ｎ線図５１ｈを示している。

コントローラ５２は、モード判別部Ａと、最伸長状態判別部Ｂと、各ブーム体差込量演算部Ｃと、定格総荷重表選択部Ｄと、各ブーム体長さ演算部Ｅと、ブーム角度演算部Ｆと、作業半径演算部Ｇと、圧力演算部Ｈと、実荷重演算部Ｉと、定格総荷重演算部Ｊと、突き上げ反力演算部Ｋと、比較部Ｌと、応力演算部Ｍと、疲労度演算部Ｎと、吊り上げ有無判別部Ｏと、疲労蓄積度演算部Ｐと、切替判断部Ｑと、前記作成部Ｒと、を有する。

モード判別部Ａは、モード切替スイッチ５１ａから受信した信号に基づいて、選択されたモードを判別するとともに、そのモードを示す信号を出力する。このモード判別部Ａは、各長さ計５１ｃ，５１ｄから受信した信号に基づいて算出された３段ブーム体１３の長さが最短状態のときに限り、モードの切替信号を出力する。

最伸長状態判別部Ｂは、２段ブーム体１２及び３段ブーム体１３が各モードに応じて設定された最伸長状態か否かを判別する。２段ブーム体１２の長さ及び３段ブーム体１３の長さは、各長さ計５１ｃ，５１ｄの検出値に基づいて算出される。基礎モードにおける各ブーム体の最伸長状態の長さは、クレーンモードにおける各ブーム体の最伸長状態の長さよりも短く設定される。最伸長状態判別部Ｂは、２段ブーム体１２が最伸長状態になったと判別された場合、そのことを示す２段最伸長信号を送信する。伸長停止弁４０は、最伸長状態判別部Ｂから２段最伸長を受信することにより、開通位置イから遮断位置ロに切り替わる。これにより、２段ブーム体１２の伸長が停止される。また、最伸長状態判別部Ｂは、３段ブーム体１３が最伸長状態になったと判別された場合、そのことを示す３段最伸長信号を送信する。最伸長状態判別部Ｂは、３段ブーム体１３の伸長量が２段ブーム体１３の伸長量と同じになった場合にも、３段最伸長信号を送信する。伸長停止弁４０は、最伸長状態判別部Ｂから３段最伸長信号を受信することにより、開通位置イから遮断位置ロに切り替わる。これにより、３段ブーム体１３の伸長が停止される。

切替判断部Ｑは、２段３段切替スイッチ５１ａ及び最伸長状態判別部Ｂから入力される信号に基づいて、２段３段切替弁３６を２段伸縮位置イとする２段信号または３段伸縮位置ロとする３段信号を当該２段３段切替弁３６に送信する。具体的に、切替判断部Ｑは、最伸長状態判別部Ｂから前記２段最伸長信号を受けると、３段信号のみを２段３段切替弁３６に送信可能な状態となる。この状態で２段３段切替スイッチ５１ａから３段を示す信号が切り換え判断部Ｑに入力されると、切り換え判断部Ｑは、３段信号を２段３段切替弁３６に送信する。なお、切り換え判断部Ｑは、最伸長状態判別部Ｂから前記２段最伸長信号を受けると、２段３段切替スイッチ５１ａから３段を示す信号を受けていなくても、３段信号を２段３段切替弁３６に送ってもよい。この場合、自動的に２段ブーム体１２を伸長可能な状態から３段ブーム体１３を伸長可能な状態に切り替わる。一方、切替判断部Ｑは、最伸長状態判別部Ｂから前記２段最伸長信号を受けていない場合、２段３段切替スイッチ５１ａからの信号をそのまま２段３段切替弁３６に送る。

各段差込量演算部Ｃは、各長さ計５１ｃ，５１ｄの検出値に基づいて２段ブーム体１２の差込量と３段ブーム体１３の差込量とを算出するとともに、その算出結果を出力する。

各ブーム体長さ演算部Ｅは、各長さ計５１ｃ，５１ｄの検出値に基づいて２段ブーム体１２の長さと３段ブーム体１３の長さとを算出するとともに、その算出結果を出力する。

定格総荷重表選択部Ｄは、モード判別部Ａからの信号（モードを示す信号）に基づいて、その信号に応じた定格総荷重表を選択するとともに、その選択結果を出力する。

ブーム角度演算部Ｆは、ブーム角度計５１ｅからの信号に基づいてブーム１０の角度を算出するとともに、その算出結果を出力する。

作業半径演算部Ｇは、各ブーム体長さ演算部Ｅで算出された各ブーム体の長さとブーム角度演算部Ｆで算出されたブーム１０の角度とに基づいてブーム１０の作業半径を算出するとともに、その算出結果を出力する。

圧力演算部Ｈは、圧力検出器５１ｆから受信した信号に基づいて起伏シリンダ２１に作用している圧力を算出するとともに、その算出結果を出力する。

実荷重演算部Ｉは、作業半径演算部Ｇで算出された作業半径と圧力演算部Ｈで算出された起伏シリンダ２１の圧力とにより実荷重を算出するとともに、その算出結果を出力する。

定格総荷重演算部Ｊは、モード判別部Ａで判別されたモードに応じて定格総荷重表選択部Ｄで選択された定格総荷重表と、作業半径演算部Ｇで算出された作業半径と、各ブーム体長さ演算部Ｅで算出された各ブーム体の長さと、に基づいて定格総荷重を算出するとともに、その算出結果を出力する。

比較部Ｌは、実荷重演算部Ｉで算出された実荷重と定格総荷重演算部Ｊで算出された定格総荷重とを比較することによって過負荷状態であるか否かを判断するとともに、過負荷状態であると判断した場合に、過負荷自動停止弁４３を遮断位置イから開通位置ロに切り替える信号を当該過負荷自動停止弁４３に送信する。これにより、ブーム１０の作動が停止する。

反力演算部Ｋは、実荷重演算部Ｉで算出された実荷重と、各ブーム体差込量演算部Ｃで演算された各ブーム体の差込量と、各ブーム体長さ演算部Ｅで演算された各ブーム体の長さと、ブーム角度演算部Ｆで演算されたブーム角度と、に基づいて各反力受け部に作用する突上げ反力を算出するとともに、その算出結果を出力する。クレーンモードでは、各反力受け部に作用する突上げ反力ないしその回数が基礎モードのそれに比べて非常に小さいため、反力演算部Ｋは、モード判別部Ａから基礎モードを示す信号を受信した場合にのみ前記突上げ反力を算出する。

応力演算部Ｍは、反力演算部Ｋで算出された突上げ反力と応力集中係数マップ５１ｇとに基づいて各反力受け部に生じる応力（近似値）を算出するとともに、その算出結果を出力する。

疲労度演算部Ｎは、応力演算部Ｍで算出された応力とＳ−Ｎ線図５１ｈとに基づいて１回の突上げ反力の作用に起因する反力受け部への疲労の蓄積度を算出するとともに、その算出結果を出力する。

吊り上げ有無判別部Ｏは、実荷重演算部Ｉで算出された実荷重が所定値未満から所定値以上となったときに１回吊り上げがあったと判断する。この吊り上げ有無判別部Ｏは、突き上げ反力の作用回数を算出する作用回数算出部に相当する。

疲労蓄積度演算部Ｐは、吊り上げ有無判別部Ｏで吊り上げがあったと判断された回数と疲労度演算部Ｎで算出された疲労度とに基づいて疲労蓄積度を算出するとともに、その算出結果を出力する。

作成部Ｒは、疲労蓄積度演算部Ｐで算出された疲労蓄積度と各ブーム体差込量演算部Ｃで演算された各ブーム体の差込量（各ブーム体の後端部の位置）とに基づいて前記疲労蓄積情報（図５に示されるグラフ）を作成するとともに、この疲労蓄積情報をキャビン３内のモニター５３に出力する。また、モニター５３には、前記疲労蓄積情報に加え、現時点の２段ブーム体１２の後端部の位置及び３段ブーム体１３の後端部の位置も表示される。つまり、作成部Ｒ及びモニター５３は、ブーム１０に関する情報を提示する情報提示システムを構成する。

図５に示されるように、疲労蓄積情報は、各ブーム体のうちブーム１０の伸縮方向についてそれぞれが所定の長さを有する複数の（図５では４つの）区画ごとに、前記疲労蓄積度が示されたものである。このグラフの横軸の値は、各ブーム体の差込量あるいは後端部の位置を示している。グラフの縦軸は、疲労蓄積度を示している。この縦軸の値は、ブーム体に作用した応力σ１とＳ−Ｎ線図とにより求められた回数（ブーム体が破断に至る回数）Ｎ１に対する、その応力σ１の作用回数（吊り上げ有無判別部Ｏでカウントされた回数）の割合を示している。

なお、疲労蓄積情報は、図６に示されるように、各区画が実際の長さで表されたものであってもよいし、図７や図８に示されるように、疲労蓄積度が数値で表示されたものであってもよい。また、疲労蓄積度は、図９に示されるように、色の濃淡（例えば、色の濃い区画が疲労蓄積度が高い）で表示されてもよい。あるいは、疲労蓄積度は、音声で通知されてもよい。この場合、区画ごとの疲労蓄積度や、各ブーム体の後端部の現在の位置が音声で通知される。

次に、以上に説明したクレーンの操作について説明する。このクレーンがクレーンモードで運転される場合、コントローラ５２は突き上げ反力を算出しないので、つまり、疲労蓄積情報を作成しないので、ここでは、基礎モードで運転する場合についてのみ説明する。

ブーム１０の長さが最短となっている状態において、クレーンの作業者がモード切替スイッチ５１ｂで基礎モードを選択するとともに２段３段切替スイッチ５１ａで２段を選択すると、切替判断部Ｑは、最伸長状態判別部Ｂから前記２段最伸長信号を受けておらずかつ２段３段切替スイッチ５１ａから２段を示す信号を受けるので、切替判断部Ｑは、２段３段切替弁３６に２段信号を送る。これにより、２段３段切替弁３６が２段伸縮位置イになる。その状態において、キャビン３内の作業者がブーム１０の伸縮操作をするための操作部（図示略）を伸長側に操作すると、２段ブーム体１２が伸長し始める。

２段ブーム体１２が所望の長さ（２段ブーム体１２が最伸長状態よりも短い長さ）になった後、作業者が２段３段切替スイッチ５１ａで３段を選択すると、切替判断部Ｑは、最伸長状態判別部Ｂから前記２段最伸長信号を受けておらずかつ２段３段切替スイッチ５１ａから３段を示す信号を受けるので、切替判断部Ｑは、２段３段切替弁３６に３段信号を送る。これにより、２段３段切替弁３６が３段伸縮位置ロに切り替わる。一方、２段ブーム体１２の伸長操作中に２段ブーム体１２が最伸長状態になった場合、最伸長状態判別部Ｂは、伸長停止弁４０に当該伸長停止弁４０を遮断位置ロに切り替える信号を送るので、２段ブーム体１２の伸長が停止する。このとき、切替判断部Ｑは、３段信号のみを２段３段切替弁３６に送信可能な状態となっており、作業者に３段への切替えを促す情報を報知する。この情報の報知は、モニター５３への表示や音声等によって行われる。そして、作業者が２段３段切替スイッチ５１ａで３段を選択することにより、２段３段切替弁３６が３段伸縮位置ロに切り替わる。なお、切替判断部Ｑが最伸長状態判別部Ｂから前記２段最伸長信号を受けたときに３段信号を２段３段切替弁３６に送るように構成されている場合、作業者が２段３段切替スイッチ５１ａで３段を選択していなくても、自動的に２段３段切替弁３６が３段伸縮位置ロに切り替わる。

２段３段切替弁３６が３段伸縮位置ロに切り替わり、この状態で作業者が前記操作部を伸長側に操作すると、３段ブーム体１３が伸長し始める。そして、３段ブーム体１３の伸長量、つまり、ブーム１０の全長が所望の長さになった時点で前記操作部を中立位置に戻す。なお、作業者による前記操作部の伸長側への操作が継続されたとしても、３段ブーム体１３の伸長量が２段ブーム体１２の伸長量と同じになった場合、最伸長状態判別部Ｂは伸長停止弁４０に３段最伸長信号を送信するので、その時点で３段ブーム体１３の伸長は停止する。

その状態において、土木作業等が行われる。そうすると、１段ブーム体１１のうち２段ブーム体１２の後端部から突上げ反力を受ける１段反力受け部、及び、２段ブーム体１２のうち３段ブーム体１３の後端部から突上げ反力を受ける２段反力受け部に、疲労が蓄積する。

本実施形態では、作成部Ｒが作成した疲労蓄積情報（各ブーム体１１，１２のうち当該ブーム体の１段先のブーム体１２，１３の後端部から突上げ反力を受ける反力受け部における疲労の蓄積度と、各ブーム体１２，１３の後端部の位置と、の関係を示す情報）と、各ブーム体１２，１３の後端部の位置とが、モニター５３に表示される。よって、作業者は、次回以降の作業時においてブーム１０の長さを調整するに当たり、モニター５３に表示された１段ブーム体１１の疲労蓄積情報と現時点の２段ブーム体１２の後端部の位置とを確認しながら、１段ブーム体１１のうち疲労蓄積度の高い部位を回避するように２段ブーム体１２の後端部の位置（差込量）を調整するとともに、モニター５３に表示された２段ブーム体１２の疲労蓄積情報と現時点の３段ブーム体１３の後端部の位置とを確認しながら、２段ブーム体１２のうち疲労蓄積度の高い部位を回避するように３段ブーム体１３の後端部の位置（差込量）を調整することができる。これにより、１段ブーム体１１及び２段ブーム体１２に蓄積する疲労の均一化が可能となるので、１段ブーム体１１及び２段ブーム体１２のうち特定の部位にのみ集中的に突上げ反力が繰り返し作用する場合に比べ、１段ブーム体１１及び２段ブーム体１２の寿命が長くなる。よって、著しい大型化ないし重量増を伴うことなくブーム１０の耐久性（寿命）を向上させることができる。

また、コントローラ５２の作成部は、疲労蓄積情報として、各ブーム体１１，１２において複数の区画ごとに疲労の蓄積度を示すものを作成する。このため、各区画内の複数箇所に蓄積した疲労が合算されてその区画の疲労として表示される。この表示は、実際の破断の態様により即したものであるため、疲労蓄積情報がより有効な目安となる。

また、応力演算部Ｍは、応力集中係数マップ５１ｇと前記突き上げ反力とに基づいて反力受け部に作用する応力を算出する。このため、前記突き上げ反力から各反力受け部に生じる応力を簡便に求めることができる。よって、理論応力値を算出する場合、つまり、詳細な解析モデルを用いたシミュレーションによって突き上げ反力から応力を算出する場合に比べ、簡単に疲労蓄積情報が作成される。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、３段ブーム体１３は省略されてもよい。あるいは、ブーム１０は、４以上のブーム体を有していてもよい。

また、疲労蓄積情報の横軸は、区画ごとに分割されることなく連続的に表示されてもよい。

１ 旋回体（クレーン本体）
１０ ブーム
１１ 第１ブーム体
１２ 第２ブーム体
１３ 第３ブーム体
２１ 起伏シリンダ
２２ ２段用油圧シリンダ
２３ ３段用油圧シリンダ
５０ 情報処理部
５１ 入力部
５１ａ ２段３段切替スイッチ（切替部）
５１ｂ モード切替スイッチ
５１ｃ 第１長さ計
５１ｄ 第２長さ計
５１ｇ 応力集中係数マップ
５１ｈ Ｓ−Ｎ線図
５２ コントローラ
５３ モニター（表示部）
Ｍ 応力演算部
Ｏ 作用回数算出部
Ｐ 疲労蓄積度演算部
Ｒ 作成部

Claims (7)

1. クレーン本体と、前記クレーン本体に対して起伏可能でかつ筒状に形成された１段ブーム体及び前記第１ブーム体の軸方向について前記１段ブーム体内を移動可能でかつ筒状に形成された２段ブーム体を含むブームと、前記クレーン本体に対して前記１段ブーム体を起伏させる起伏シリンダと、前記１段ブーム体に対して前記２段ブーム体を伸縮させる２段用油圧シリンダと、を備えるクレーンの前記ブームに関する情報を提示するシステムであって、
   前記１段ブーム体のうち前記２段ブーム体の後端部から当該１段ブーム体に作用する突き上げ反力を受ける部位である１段反力受け部に蓄積する疲労の蓄積度であって、前記突き上げ反力に起因して前記１段反力受け部に生じる１段応力と前記１段反力受け部への前記突き上げ反力の作用回数と予め取得されたＳ−Ｎ線図とに基づいて算出される疲労蓄積度と、前記２段ブーム体の後端部の位置と、の関係を示す疲労蓄積情報を作成する作成部と、
   前記疲労蓄積情報及び前記２段ブーム体の後端部の位置を表示する表示部と、を備える、クレーンの情報提示システム。
2. 請求項１に記載のクレーンの情報提示システムにおいて、
   前記作成部は、前記疲労蓄積情報として、前記１段ブーム体のうち前記２段ブーム体の移動方向についてそれぞれが所定の長さを有する複数の区画ごとに、前記疲労の蓄積度を示すものを作成する、クレーンの情報提示システム。
3. 請求項１又は２に記載のクレーンの情報提示システムにおいて、
   前記１段応力を算出する応力演算部をさらに有し、
   前記応力演算部は、前記１段反力受け部に作用した前記突き上げ反力に基づいて理論的に算出された理論応力値と、前記突き上げ反力が前記１段反力受け部に作用したときに当該１段反力受け部に生じる実際の応力の測定値である測定応力値と、の関係を示す予め取得された応力集中係数マップと、前記突き上げ反力と、に基づいて前記１段応力を算出する、クレーンの情報提示システム。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のクレーンの情報提示システムにおいて、
   前記突上げ反力の作用回数を算出する作用回数算出部をさらに有し、
   前記作用回数算出部は、前記ブームの長さと、前記クレーン本体に対する前記ブームの角度と、前記起伏シリンダの圧力と、に基づいて算出される実荷重が所定値未満から前記所定値以上となった回数を累積することにより前記作用回数を算出する、クレーンの情報提示システム。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のクレーンの情報提示システムにおいて、
   前記ブームは、前記２段ブーム体の軸方向について前記２段ブーム体内を移動可能な３段ブーム体をさらに含み、
   前記２段ブーム体に対して前記３段ブーム体を伸縮させる３段用油圧シリンダと、
   前記１段ブーム体に対して前記２段ブーム体が伸びるように前記２段用油圧シリンダの伸長を許容する状態から、前記２段ブーム体に対して前記３段ブーム体が伸びるように前記３段用油圧シリンダの伸長を許容する状態に切り替える切替部と、をさらに備える、クレーンの情報提示システム。
6. 請求項５に記載のクレーンの情報提示システムにおいて、
   前記作成部は、前記疲労蓄積情報として、前記２段ブーム体のうち前記３段ブーム体の後端部から当該２段ブーム体に作用する突き上げ反力を受ける部位である２段反力受け部に蓄積する疲労の蓄積度であって、前記突き上げ反力に起因して前記２段反力受け部に生じる２段応力と前記２段反力受け部への前記突き上げ反力の作用回数と予め取得されたＳ−Ｎ線図とに基づいて算出される疲労蓄積度と、前記３段ブーム体の後端部の位置と、の関係を示す情報をさらに作成し、
   前記表示部は、前記３段ブーム体の後端部の位置をさらに表示する、クレーンの情報提示システム。
7. クレーン本体と、
   前記クレーン本体に対して起伏可能でかつ筒状に形成された１段ブーム体及び前記１段ブーム体に対して伸縮可能な２段ブーム体を含むブームと、
   前記１段ブーム体に対して前記２段ブーム体を伸縮させる２段用油圧シリンダと、
   前記ブームに関する情報を提示する情報提示ユニットと、を備え、
   前記情報提示ユニットは、
   前記１段ブーム体のうち前記２段ブーム体の後端部から当該１段ブーム体に作用する突き上げ反力を受ける部位である１段反力受け部に蓄積する疲労の蓄積度であって、前記突き上げ反力に起因して前記１段反力受け部に生じる１段応力と前記１段反力受け部への前記突き上げ反力の作用回数と予め取得されたＳ−Ｎ線図とに基づいて算出される疲労蓄積度と、前記２段ブーム体の後端部の位置と、の関係を示す疲労蓄積情報を作成する作成部と、
   前記疲労蓄積情報及び前記２段ブーム体の後端部の位置を表示する表示部と、を有する、クレーン。
   

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