JP2021031255A - 移動式クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】ウインチドラムの層数を正確に知ることができる移動式クレーンを提供する。【解決手段】 ワイヤロープの一端に接続され、前記ワイヤロープを繰り入れ又は繰り出しするウインチドラムと、前記ワイヤロープを掛けるシーブと、前記ワイヤロープの他端に接続されるフックと、制御手段と、前記シーブを撮影する撮影手段と、を有し、前記制御手段は、前記撮影手段により撮影された画像に基づき、前記ワイヤロープに関する前記ウインチドラムの層数を算出する、移動式クレーン。【選択図】図１

Description

本発明は、移動式クレーンに関するものである。

移動式のクレーンの自動運転時等で、目標経路及び目標速度が与えられたとき、フック速度を正確に制御する必要がある。所望のフック速度に対応するウインチドラム回転速度は、ドラムの層数によって異なるため、ドラムの層数を正確に知ることは重要である。

従来、移動式のクレーンには、安全装置に接続されたウインチドラム回転数検出器によってドラムの回転した回数を取得し、ロープ長さやブームの姿勢等と比較することでウインチドラムの層数を推定している（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１７２７７号公報

しかしながら、例えば上記のロープ長さからウインチドラムの層数を決定する場合、オペレータによって入力されたロープ全体の長さが実際と異なる場合や、乱巻き等により整然と巻かれていない場合、ウインチドラムの層数を正確に知ることはできないという問題点があった。

そこで、本発明は、ウインチドラムの層数を正確に知ることができる移動式クレーンを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の移動式クレーンは、ワイヤロープの一端に接続され、前記ワイヤロープを繰り入れ又は繰り出しするウインチドラムと、前記ワイヤロープを掛けるシーブと、前記ワイヤロープの他端に接続されるフックと、制御手段と、前記シーブを撮影する撮影手段と、を有し、前記制御手段は、前記撮影手段により撮影された画像に基づき、前記ワイヤロープに関する前記ウインチドラムの層数を算出することを特徴としている。

本実施形態に係る移動式クレーンは、ドラムの層数を正確に知ることができる。

本発明の一実施形態に係るクレーンの全体構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るクレーンのブーム先端部を示す側面図である。 本発明の一実施形態にかかるクレーンの制御手段の構成を示す図である。 本発明の一実施形態にかかるクレーンにおいてドラム層数を算出するフローチャートである。

以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素は例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（移動式クレーンの構成）
以下に、図１を参照して、本実施形態に係る移動式クレーンについて説明する。なお、移動式クレーンとしては、例えば、ラフテレーンクレーン、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載形トラッククレーン等が挙げられ、本発明を適用可能である。また、以後、本実施形態に係る移動式クレーンは、単にクレーンと呼ぶことがある。

図１に、本発明の一実施形態に係るクレーンの全体構成を示す側面図を示す。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り、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、図示しないエンジン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、搬送物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１３、メインフックブロック１４、サブフックブロック１５、起伏シリンダ１６、メインウインチ１７、サブウインチ１８、メインワイヤロープ１９、サブワイヤロープ２０、キャビン２１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回転自在に構成されている。また、旋回台７は、図示しない油圧式の旋回モータによって回転されるように構成されている。

ブームである伸縮ブーム８は、搬送物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、複数のブーム部材から構成され、図１に示す例ではベースブーム部材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８ａ〜８ｆは、互いに相似な多角形断面を有する中空円筒状に形成されている。各ブーム部材８ａ〜８ｆは、断面積の大きさの順にその内部に挿入可能な大きさに形成されている。つまり、最も断面積の小さいトップブーム部材８ｆは、トップブーム部材８ｆの次に断面積が大きいフィフスブーム部材８ｅの内部に挿入可能な大きさに形成されている。フィフスブーム部材８ｅは、フィフスブーム部材８ｅの次に断面積が大きいフォースブーム部材８ｄの内部に挿入可能な大きさに形成されている。このように、伸縮ブーム８は、最も断面積の大きいベースブーム部材８ａの内部に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が断面積の大きさの順に入れ子式に挿入されている。

また、伸縮ブーム８は、ベースブーム部材８ａに対して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が伸縮ブーム８の軸方向に移動可能に構成されている。つまり、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に構成さている。さらに、伸縮ブーム８は、旋回台７に対してベースブーム部材８ａの基端を中心として搖動自在に構成されている。

次に、図２を参照して、伸縮ブーム８周辺の詳細構成について説明する。図２に、本発明の一実施形態に係るクレーンのブーム先端部を示す側面図を示す。

図２に示すように、伸縮ブーム８のトップブーム部材８ｆの先端には、メインガイドシーブ９、サブガイドシーブ１０、メインシーブ１１及びサブシーブ１２が設けられている。トップブーム部材８ｆの先端の背面側（伸縮ブーム８起立時の搖動方向側の側面）には、メインワイヤロープ１９が巻き掛けられるメインガイドシーブ９とサブワイヤロープ２０が巻き掛けられるサブガイドシーブ１０とが回転自在に設けられている。

トップブーム部材８ｆの先端には、サブワイヤロープ２０が巻き掛けられるサブシーブ１２とメインワイヤロープ１９が巻き掛けられるメインシーブ１１が回転自在に設けられている。また、トップブーム部材８ｆの先端部には、ジブ支持部８ｇが設けられている。

図１に示すように、ジブ１３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１３は、伸縮ブーム８のベースブーム部材８ａに設けられたジブ支持部８ｇによってベースブーム部材８ａに沿った姿勢で保持されている。ジブ１３の基端は、トップブーム部材８ｆのジブ支持部８ｇに連結可能に構成されている。ジブ１３は、ジブ支持部８ｇに図示しないピンを打ち込むことにより伸縮ブーム８のトップブーム部材８ｆの先端に連結可能に構成されている。

メインフックブロック１４は、搬送物Ｗを吊るものである。メインフックブロック１４には、メインワイヤロープ１９が巻き掛けられるフックシーブ１４ａと、搬送物Ｗを吊るメインフック１４ｂとが設けられている。また、サブフックブロック１５も同様に、搬送物Ｗを吊るものであり、搬送物Ｗを吊るサブフック１５ａが設けられている。

メインワイヤロープ１９は、メインウインチドラム１７からメインガイドシーブ９を介してメインシーブ１１とフックシーブ１４ａとに巻き掛けられている。また、サブワイヤロープ２０は、サブウインチドラム１８からサブガイドシーブ１０とサブシーブ１２とを介してサブフックブロック１５に接続されている。

また、本実施形態に係るクレーン１は、フックシーブ１４ａを監視するための撮影手段３０が設けられている。図２に示す例では、撮影手段３０は、例えばメインシーブ１１の近傍に配置されているが、本発明はこの点において限定されず、フックシーブ１４ａを撮影することができる如何なる場所に配置されていても良い。また、本実施形態においては、撮影手段３０によるフックシーブ１４ａの回転角速度に基づき後述する方法でドラムの層数を決定するため、フックシーブ１４ａの回転角速度を正確に計算できるよう、フックシーブ１４ａには回転の目印として印をつけておくことが好ましい。

起伏シリンダ１６は、油圧シリンダから構成され、伸縮ブーム８を起立及び倒伏させ、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１６は、一方の端部が旋回台７に搖動自在に連結され、他方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。

油圧ウインチドラムであるメインウインチドラム１７は、メインワイヤロープ１９の繰り入れ（巻き上げ）及び繰り出し（巻き下げ）を行うものである。メインウインチドラム１７は、メインワイヤロープ１９が巻きつけられるドラムが油圧モータによって回転されるように構成されている。

また、油圧ウインチドラムであるサブウインチドラム１８は、サブワイヤロープ２０の繰り入れ（巻き上げ）及び繰り出し（巻き下げ）を行うものである。サブウインチドラム１８は、サブワイヤロープ２０が巻きつけられるドラムが油圧モータによって回転されるように構成されている。

また、クレーン１は、車両２の走行やクレーン装置６の動作を制御するための制御手段１００（図３参照）を備えている。制御手段１００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。制御手段１００は、入力側に接続された装置から入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。

メインウインチドラム１７及びサブウインチドラム１８には、ドラム回転数検出器３２（図３参照）が接続されており、検出されたドラム回転速度は、制御手段１００に送信されるよう構成されている。

（制御手段１００の構成）
次に、図３を参照して、本実施形態に係るクレーンの制御手段の構成について説明する。図３に、本発明の一実施形態にかかるクレーンの制御手段の構成を示す図を示す。なお、本明細書においては、説明のために、制御手段１００が、ウインチドラムの回転速度としてメインウインチドラム１７の回転速度を、フックシーブの回転速度としてフックシーブ１４ａの回転速度を算出する場合についてのみ説明するが、本発明はこの点において限定されず、他のウインチドラムやフックシーブの回転速度も算出可能である。

図３に示すように、制御手段１００は、メインウインチドラム１７の回転速度を算出するドラム回転速度算出部１０２と、フックシーブ１４ａの回転速度を算出するシーブ回転速度算出部１０４と、メインウインチドラム１７のドラム層数を算出するドラム層数算出部１０６と、メインウインチドラム１７の回転速度を制御するドラム回転制御部１０８と、を有する。

また、制御手段１００は、フックシーブ１４ａを撮影する撮影手段３０、メインウインチドラム１７の回転速度を検出するドラム回転速度検出器３２、メインウインチドラム１７を駆動するドラム駆動部３４に接続されている。

ドラム回転速度算出部１０２は、ドラム回転数検出器３２からメインウインチドラム１７の回転数の値を取得し、メインウインチドラム１７の回転速度を算出する。シーブ回転速度算出部１０４は、撮影手段３０からフックシーブ１４ａの画像を取得し、取得された画像に基づきフックシーブ１４ａの回転速度を算出する。ドラム層数算出部１０６は、メインウインチドラム１７の回転速度及びフックシーブ１４ａの回転速度等から、後述する方法によりドラム層数を算出する。ドラム回転制御部１０８は、算出されたドラム層数に基づき、メインウインチドラム１７が所定の回転角速度となるよう制御信号をドラム駆動部３４に送信する。

次に、図４を用いてドラム層数を算出する方法について説明する。図４に、本発明の一実施形態にかかるクレーンにおいてドラム層数を算出するフローチャートを示す。

図４に示すように、ステップＳ２００において、制御手段１００は、ドラム層数の算出を開始し、ステップをステップＳ２０２及びステップＳ２０６へと移行させる。なお、ステップＳ２０２及びステップＳ２０６は、同時に開始して並列に進行してもよいし、別途進行してもよい。

ステップＳ２０２において、制御手段１００は、撮影手段３０からフックシーブ１４ａの画像を取得する。そして、ステップＳ２０４において、取得した画像に基づき、シーブ回転速度算出部１０４は、フックシーブ１４ａのシーブ回転速度を算出する。

また、ステップＳ２０６において、制御手段１００は、ドラム回転数検出器３２から、メインウインチドラム１７の回転数を取得する。そして、ステップＳ２０８において、取得したメインウインチドラム１７の回転数に基づき、ドラム回転速度算出部１０２は、メインウインチドラム１７の回転速度を算出する。

そして、ステップＳ２０４及びステップＳ２０８で算出されたシーブ回転速度及びドラム回転速度に基づき、ドラム層数算出部１０６は、ステップＳ２１０において、ドラム層数を算出する。

ステップＳ２１０における、ドラム層数算出部１０６のドラム層数の算出方法について、詳細に説明する。ステップＳ２０４で算出されたシーブ回転速度（回転角速度）ω_sheaveと、フックシーブ１４ａのシーブ半径Ｒ_sheave（既知）と、ワイヤロープのフック掛け数ｎ（既知）とから、下記式（１）によりワイヤロープのロープ巻出し速度ｖ_ropeが計算される。
Ｒ_sheaveω_sheave/ｎ＝ｖ_rope・・・式（１）

また、ロープ巻出し速度ｖ_ropeは、ステップＳ２０８で算出されたメインウインチドラム１７の回転速度(回転角速度)ω_drumと、ワイヤロープを含むメインウインチドラム１７のドラム半径Ｒ_drumとから、下記式（２）によっても計算することができる。
Ｒ_drum-1ω_drum＝ｖ_rope・・・式（２）

式（１）と式（２）からワイヤロープを含むメインウインチドラム１７のドラム半径Ｒ_drumが算出される。このワイヤロープを含むメインウインチドラム１７のドラム半径Ｒ_drum-1は、下記式（３）に示すように、ワイヤロープを巻いていないメインウインチドラム１７のドラム半径Ｒ_drum-0（既知）に、隣り合う層のワイヤロープ中心間のドラム半径方向距離Ｄ_rope（既知）とドラム層数ｘの積を加えたものであるため、このドラム半径Ｒ_drumからドラム層数xが算出される。
Ｒ_drum-1＝Ｒ_drum-0+Ｄ_rope×x・・・式（３）

なお、ドラム層数算出部１０６は、使用するメインウインチドラム１７やフックシーブ１４ａの種類、ロープの掛数等に応じて、予めシーブ回転速度ω_sheaveと、ドラム回転速度ω_drunと、ドラム層数xとを関連付けたテーブルを格納しており、このテーブルを参照することでドラム層数xを算出してもよいし、オペレータが他のパラメータを入力インタフェースに入力し、入力値に基づき上記式（１）乃至式（３）からドラム層数xを算出してもよい。

即ち、本実施形態に係るクレーンは、ウインチドラムと、シーブと、フックと、制御手段と、シーブを撮影する撮影手段と、を有し、制御手段は、撮影手段により撮影された画像に基づき、ワイヤロープに関するウインチドラムの層数を算出することができる。撮影手段により撮影されたシーブの画像からシーブの回転速度を算出し、それを利用してウインチドラムの層数を算出するため、ウインチドラムの層数を正確に知ることができる。また、本実施形態に係る方法では、オペレータによって入力されたワイヤロープ全体の長さが実際の長さと異なる場合や、ワイヤロープが整然と巻かれていない場合であっても、正確にウインチドラムの層数を知ることができる。

さらに、本実施形態によりウインチドラムの層数を正確に知ることで、必要なフック速度に対応するドラム回転速度を算出することができるため、フック速度を正確に制御することができる。

またさらに、従来の、安全装置に接続されたウインチドラム回転数検出器によってドラムの回転した回数を取得し、ロープ長さやブームの姿勢等と比較することで推定されたウインチドラムの層数と、本実施形態によって算出されたウインチドラムの層数とが異なる場合、ウインチドラムワイヤロープが整然と巻かれていない又は誤設定状態にあると推定される。その場合、制御手段１００が図示しない報知器に、異なる旨の報知を行うように制御信号を送信するよう構成することができる。これにより、オペレータに注意喚起を促すことが可能なクレーンを構成可能である。

１ クレーン
２ 車両
６ クレーン装置
７ 旋回台
８ 伸縮ブーム
１３ ジブ
１４ メインフックブロック
１５ サブフックブロック
１７ メインウインチ
１８ サブウインチ
１９ メインワイヤロープ
２０ サブワイヤロープ
３０ 撮影手段
３２ ドラム回転数検出器
３４ ドラム駆動部
１００ 制御手段
１０２ ドラム回転速度算出部
１０４ シーブ回転速度算出部
１０６ ドラム層数算出部
１０８ ドラム回転制御部

Claims (4)

1. ワイヤロープの一端に接続され、前記ワイヤロープを繰り入れ又は繰り出しするウインチドラムと、
   前記ワイヤロープを掛けるシーブと、
   前記ワイヤロープの他端に接続されるフックと、
   制御手段と、
   前記シーブを撮影する撮影手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記撮影手段により撮影された画像に基づき、前記ワイヤロープに関する前記ウインチドラムの層数を算出する、
   移動式クレーン。
2. 前記制御手段は、シーブ回転速度算出部、ドラム回転速度算出部、及びドラム層数推定部を有し、
   前記シーブ回転速度算出部は、前記撮影手段により撮影された画像に基づき、前記シーブの回転角速度を算出し、
   前記ドラム回転速度算出部は、前記ウインチドラムの回転速度を算出し、
   前記ドラム層数推定部は、前記シーブの回転角速度と前記シーブのシーブ半径と前記ワイヤロープのフック掛け数から前記ワイヤロープの繰り出し速度を算出し、前記繰り出し速度と前記ウインチドラムの回転速度から前記ウインチドラムに巻かれた前記ワイヤロープの半径を算出し、前記半径に基づき前記ウインチドラムの層数を算出する、
   請求項１に記載の移動式クレーン。
3. 前記制御手段は、算出された前記ウインチドラムの層数に基づき前記ウインチドラムが所定の回転角速度となるよう前記ウインチドラムの動作を制御する、
   請求項１又は２に記載の移動式クレーン。
4. 前記移動式クレーンは更に、ワイヤロープ全長入力手段、報知制御手段及び報知器を有し、
   前記報知制御手段は、前記ワイヤロープ全長入力手段に入力された前記ワイヤロープの全長及び前記ウインチドラムの回転速度に基づき前記ウインチドラムの層数を算出し、前記報知制御手段により算出された層数と、前記制御手段により算出された層数とが異なるか否かを判断し、異なる場合に異なる旨の報知を行うよう前記報知器の動作を制御する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の移動式クレーン。

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