JP2021054655A - クレーンの旋回振れ止め装置およびこれを備えたクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】クレーンの旋回動作によって生じる吊荷の旋回振れを安定して収束させることが可能なクレーンの旋回振れ止め装置およびクレーンを提供する。【解決手段】旋回振れ止め装置７０は、制御量演算部７００Ｆと、制御ゲイン設定部７２６と、旋回目標速度演算部７２７と、を有する。制御量演算部７００Ｆは、旋回動作が停止すると、吊荷変位、吊荷速度、ブーム１６の先端部の旋回変位、ブーム１６の先端部の旋回速度、旋回体１２の旋回角の５つの状態量を演算する。制御ゲイン設定部７２６は、ブーム１６の弾性変形に対応する項を含む状態方程式から各状態量に対応する５つの制御ゲインを設定する。旋回目標速度演算部７２７は、５つの状態量および５つの制御ゲインから吊荷の振れを抑えるための旋回速度を演算する。【選択図】図２

Description

本発明は、クレーンの旋回振れ止め装置およびこれを備えたクレーンに関する。

従来、移動式クレーンとして、下部走行体と、上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能なように下部走行体に支持された上部旋回体と、ブームやジブなどの起伏体と、を備えたものが知られている。起伏体は、水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように上部旋回体の前部に取り付けられている。また、起伏体の先端部から垂下された吊荷ロープにはフックが装着されており、当該フックに吊荷が接続されることで、吊荷が吊り上げられる。このように吊荷が吊り上げられた状態で、上部旋回体が旋回すると、吊荷を旋回方向に移動させることができる。

特許文献１には、伸縮ブームを有するクレーンにおいて、上部旋回体の旋回停止時に吊荷の振れ（旋回振れ）が発生している場合には、ブームの先端部を吊荷の鉛直上方の位置に移動させるように、上部旋回体の旋回動作を制御する技術が開示されている。ブームの先端部が吊荷に追従するように移動することで、やがて吊荷の振れが収束する。

特許第５０８７２５１号公報

クレーンが旋回すると、起伏体に付与される慣性モーメントや吊荷の重さに応じて起伏体に撓み（弾性変形）が生じることがある。特許文献１に記載された技術では、このような起伏体の弾性変形が考慮されていないため、平面視で吊荷に追従するように移動される起伏体の先端部と吊荷との間に位置ずれが生じやすい。この結果、当該位置ずれによって吊荷の振れが助長されやすく、吊荷の振れが収まりにくいという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、クレーンの旋回動作によって生じる吊荷の旋回振れを安定して収束させることが可能なクレーンの旋回振れ止め装置およびクレーンを提供することにある。

本発明の一局面に係るクレーンの旋回振れ止め装置は、下部本体と、前記下部本体に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された上部本体と、前記上部本体に水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持され、起伏体基端部と、前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部とを含む起伏体と、前記起伏体先端部から垂下され吊荷に接続される吊荷ロープと、前記上部本体を前記旋回中心軸回りに第１旋回方向および前記第１旋回方向とは反対の第２旋回方向にそれぞれ旋回駆動することが可能な旋回駆動部と、前記上部本体を旋回駆動するための操作を受け付ける旋回用操作部であって、前記上部本体を前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と前記上部本体の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能な、旋回用操作部と、前記起伏体を前記回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能な起伏体駆動部と、前記起伏体を起伏するための操作を受け付ける起伏用操作部であって、前記起伏体を起伏させるための起伏用位置と前記起伏体の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、起伏用操作部と、前記吊荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うことで前記吊荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能な吊荷駆動部と、前記吊荷を昇降させるための操作を受け付ける昇降用操作部であって、前記吊荷を昇降させるための昇降用位置と前記吊荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能な、昇降用操作部と、を有するクレーンに搭載され、前記上部本体の旋回動作停止後に前記吊荷ロープに接続された前記吊荷が前記起伏体先端部を支点として前記上部本体の旋回方向に沿って振れる現象である吊荷の旋回振れを抑えることが可能なクレーンの旋回振れ止め装置である。当該旋回振れ止め装置は、前記起伏体基端部と前記起伏体先端部とを結ぶ方向である起伏体長手方向における当該起伏体の長さに対応する情報である起伏体長さ情報を取得し出力する起伏体長さ情報取得部と、前記上部本体の前記旋回中心軸回りの旋回角を検出および出力する旋回角検出部と、前記回転中心軸回りの前記起伏体の起伏角を検出および出力する起伏角検出部と、前記起伏体先端部の前記旋回方向における変位である起伏体先端部変位を検出および出力する起伏体変位検出部と、前記起伏体先端部の前記旋回方向における速度である起伏体先端部速度を検出および出力する起伏体速度検出部と、前記起伏体先端部に対する前記吊荷の変位である吊荷変位を検出および出力する吊荷変位検出部と、前記起伏体先端部に対する前記吊荷変位の単位時間あたりの変化量である吊荷速度を検出および出力する吊荷速度検出部と、前記起伏体先端部と前記吊荷との間の前記吊荷ロープの長さに対応する情報であるロープ長さ情報を取得し出力するロープ長さ情報取得部と、前記吊荷の重量に関する情報である吊荷重量情報を取得し出力する吊荷重量情報取得部と、前記旋回用操作部が前記旋回用位置に設定されることに応じて前記旋回駆動部が前記上部本体を所定の旋回方向に旋回させたのち、前記旋回用操作部、前記起伏用操作部および前記昇降用操作部のすべての操作部が前記中立位置にそれぞれ設定されることで成立する旋回振れ止め制御開始条件が満たされているか否かを判断する制御開始条件判断部と、前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記吊荷の前記旋回方向における変位である吊荷変位、前記吊荷の前記旋回方向における速度である吊荷速度、前記起伏体先端部変位、前記起伏体先端部速度、前記旋回角を含む複数の状態量について、所定の目標位置において前記吊荷を少なくとも前記旋回方向において静止させるための目標状態量をそれぞれ設定する目標状態量設定部と、前記起伏体長さ情報取得部から出力された前記起伏体長さ情報と、前記旋回角検出部から出力された前記旋回角と、前記起伏角検出部から出力された前記起伏角と、前記起伏体変位検出部から出力された前記起伏体先端部変位と、前記起伏体速度検出部から出力された前記起伏体先端部速度と、前記吊荷変位検出部から出力された前記吊荷変位と、前記吊荷速度検出部から出力された前記吊荷速度と、前記ロープ長さ情報取得部から出力された前記ロープ長さ情報と、前記吊荷重量情報取得部から出力された前記吊荷重量情報と、前記目標状態量設定部によって設定された前記複数の状態量の目標状態量とに基づいて、前記複数の状態量の現在値を演算する状態量演算部と、少なくとも前記起伏体の弾性変形に対応する項を含むように予め設定された前記吊荷の挙動に関する状態方程式であって前記上部本体の旋回速度を変数とする状態方程式に基づいて、前記複数の状態量にそれぞれ対応する複数の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、前記制御ゲイン設定部によって設定された前記複数の制御ゲインと、前記状態量演算部によって演算された前記複数の状態量の現在値とから、前記旋回速度の目標値である旋回目標速度を演算する旋回目標速度演算部と、前記上部本体の旋回速度が前記旋回目標速度演算部によって演算された前記旋回目標速度となるように、前記旋回駆動部に対して前記旋回目標速度に対応する指令情報を出力する指令情報出力部と、を備える。

本構成によれば、制御ゲイン設定部は、起伏体の弾性変形を考慮した状態方程式に基づいて、各状態量の制御ゲインを設定する。また、旋回目標速度演算部は、状態量演算部によって演算された各状態量と、制御ゲイン設定部によって設定された各制御ゲインとに基づいて、旋回体の旋回目標速度を設定する。上記の状態量には、吊荷の変位および速度に加えて、起伏体先端部の変位および速度が含まれているため、吊荷ロープのロープ長さ情報とあわせることで、吊荷と起伏体先端部との相対位置が加味されながら、吊荷の旋回振れ制御を行うことができる。このため、旋回動作によって起伏体に付与される慣性モーメントや吊荷の荷重によって起伏体に撓みなどの弾性変形が生じている場合でも、吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

上記において、前記吊荷変位検出部は、前記上部本体の旋回動作における径方向に沿って見た場合の前記吊荷ロープの鉛直方向に対する振れ角度を前記吊荷変位として検出および出力するロープ振れ角度検出部を含み、前記吊荷速度検出部は、前記吊荷ロープの前記振れ角度の単位時間あたりの変化量である振れ角速度を前記吊荷速度として検出および出力するロープ振れ角速度検出部を含むものでもよい。

また、前記起伏体先端部に装着され、前記吊荷に関連付けられた目標物を撮影するとともに撮影した画像情報を出力する撮影装置と、前記撮影装置から出力された画像情報に基づいて、前記吊荷変位および前記吊荷速度をそれぞれ演算する演算部と、を更に備え、前記撮影装置および前記演算部は、前記吊荷変位検出部として前記吊荷変位を検出および出力し、前記吊荷速度検出部として前記吊荷速度を検出および出力するものでもよい。

また、前記起伏体先端部から垂下される前記吊荷ロープの先端部に接続されるジャイロセンサを更に備え、前記吊荷変位検出部および前記吊荷速度検出部は、前記ジャイロセンサの出力に基づいて前記吊荷変位および前記吊荷速度をそれぞれ検出および出力するものでもよい。

上記の構成において、前記目標状態量設定部は、前記制御開始条件判断部によって旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記クレーンの平面視において前記起伏体が弾性変形していないと仮定した場合における前記起伏体先端部の鉛直下方の位置を前記目標位置として前記旋回角、前記起伏体先端部変位および前記吊荷変位の前記目標状態量をそれぞれ設定し、更に、前記吊荷速度および前記起伏体先端部速度の前記目標状態量をそれぞれゼロに設定することが望ましい。

本構成によれば、制御開始信号が出力された時点での起伏体先端部の位置を基準として、吊荷の旋回振れを収束させるための目標位置が設定される。このため、起伏体の弾性変形を考慮することなく常に起伏体先端部を吊荷の上方の位置に移動させるように上部本体の旋回動作を制御する他の旋回振れ止め装置のように、起伏体先端部が吊荷の動きに後追いし旋回方向の切換えが頻繁に行われることがなく、最終的な目標位置に応じた旋回動作の制御によって吊荷の振れを早期に収束させることができる。

上記の構成において、前記制御ゲイン設定部は、前記複数の状態量と前記旋回速度とを含む重み付き和の時間に対する積分値が最も小さくなるように前記複数の制御ゲインを設定することが望ましい。

本構成によれば、吊荷の旋回振れを早期に収束させるための制御ゲインを短時間で設定することができる。

上記の構成において、前記クレーンは、前記起伏体として、前記上部本体に水平な第１回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持されたブーム基端部と、前記ブーム基端部とは反対のブーム先端部とを含む、ブームと、前記ブーム先端部に前記第１回転中心軸と平行な第２回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持されたジブ基端部と、前記ジブ基端部とは反対のジブ先端部であって前記吊荷ロープが当該ジブ先端部から垂下されることを許容するジブ先端部とを含む、ジブと、を有し、前記起伏体駆動部として、前記ブームを前記第１回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能なブーム駆動部と、前記ジブを前記第２回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能なジブ駆動部と、を有し、前記起伏用操作部として、前記ブームを起伏するための操作を受け付けるブーム起伏用操作部であって、前記ブームを起伏させるためのブーム起伏用位置と前記ブームの起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、ブーム起伏用操作部と、前記ジブを起伏するための操作を受け付けるジブ起伏用操作部であって、前記ジブを起伏させるためのジブ起伏用位置と前記ジブの起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、ジブ起伏用操作部と、有するものである。また、前記起伏体長さ情報取得部は、前記ブーム基端部と前記ブーム先端部とを結ぶ方向であるブーム長手方向における当該ブームの長さに対応する情報であるブーム長さ情報を取得し出力するブーム長さ情報取得部と、前記ジブ基端部と前記ジブ先端部とを結ぶ方向であるジブ長手方向における当該ジブの長さに対応する情報であるジブ長さ情報を取得し出力するジブ長さ情報取得部と、を有し、前記起伏体変位検出部は、前記ジブ先端部の前記旋回方向における変位を前記起伏体先端部変位として検出および出力し、前記起伏体速度検出部は、前記ジブ先端部の前記旋回方向における速度を前記起伏体先端部速度として検出および出力し、前記起伏角検出部は、前記第１回転中心軸回りの前記ブームの起伏角を検出および出力するブーム起伏角検出部と、前記第２回転中心軸回りの前記ジブの起伏角を検出および出力するジブ起伏角検出部と、を有し、前記目標状態量設定部は、前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記吊荷変位、前記吊荷速度、前記ジブ先端部の前記旋回方向における変位である前記起伏体先端部変位、前記ジブ先端部の前記旋回方向における速度である前記起伏体先端部速度、前記旋回角の複数の状態量について、前記目標状態量をそれぞれ設定し、前記状態量演算部は、前記ブーム長さ情報取得部および前記ジブ長さ情報取得部からそれぞれ出力された前記ブーム長さ情報および前記ジブ長さ情報と、前記旋回角検出部から出力された前記旋回角と、前記ブーム起伏角検出部から出力された前記ブーム起伏角と、前記ジブ起伏角検出部から出力された前記ジブ起伏角と、前記起伏体変位検出部から出力された前記起伏体先端部変位と、前記起伏体速度検出部から出力された前記起伏体先端部速度と、前記吊荷変位検出部から出力された前記吊荷変位と、前記吊荷速度検出部から出力された前記吊荷速度と、前記ロープ長さ情報取得部から出力された前記ロープ長さ情報と、前記吊荷重量情報取得部から出力された前記吊荷重量情報と、前記目標状態量設定部によって設定された前記複数の状態量の目標状態量とに基づいて、前記複数の状態量の現在値を演算するものでもよい。

本構成によれば、ブームの先端部に起伏可能に支持されたジブの先端部から吊荷ロープが垂下されている構成において、旋回動作によってジブに付与される慣性モーメントや吊荷の荷重によってジブに撓みなどの弾性変形が生じている場合でも、吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

また、本発明の他の局面に係るクレーンは、下部本体と、前記下部本体に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された上部本体と、前記上部本体に水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持された起伏体基端部と、前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部とを含む起伏体と、前記起伏体先端部から垂下され吊荷に接続される吊荷ロープと、前記上部本体を前記旋回中心軸回りに第１旋回方向および前記第１旋回方向とは反対の第２旋回方向にそれぞれ旋回駆動することが可能な旋回駆動部と、前記上部本体を旋回駆動するための操作を受け付ける旋回用操作部であって、前記上部本体を前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と前記上部本体の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能な、旋回用操作部と、前記起伏体を前記回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能な起伏体駆動部と、前記起伏体を起伏するための操作を受け付ける起伏用操作部であって、前記起伏体を起伏させるための起伏用位置と前記起伏体の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、起伏用操作部と、前記吊荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うことで前記吊荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能な吊荷駆動部と、前記吊荷を昇降させるための操作を受け付ける昇降用操作部であって、前記吊荷を昇降させるための昇降用位置と前記吊荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能な、昇降用操作部と、上記の何れか１に記載のクレーンの旋回振れ止め装置と、を備える。

本構成によれば、クレーンの旋回動作によって起伏体に付与される慣性モーメントや吊荷の荷重によって起伏体に撓みなどの弾性変形が生じている場合でも、吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

本発明によれば、クレーンの旋回動作によって生じる吊荷の旋回振れを安定して収束させることが可能なクレーンの旋回振れ止め装置およびクレーンが提供される。

本発明の第１実施形態に係るクレーンの側面図である。 本発明の第１実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め装置のブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御を説明するための模式的な平面図である。 本発明の第１実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るクレーンの側面図である。 本発明の第２実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め装置のブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め装置のブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るクレーンのブームの先端部の拡大側面図である。 本発明の第３実施形態に係るクレーンの吊荷変位検出部および吊荷速度検出部のブロック図である。 本発明の各実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御を説明するためのモデル図である。 本発明の各実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御を説明するためのモデル図である。 本発明の各実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御を説明するためのモデル図である。 本発明の一実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御と比較される他の旋回振れ止め制御における吊荷の旋回方向変位の推移を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御における吊荷の旋回方向変位の推移を示すグラフである。 本発明の変形実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御を説明するためのモデル図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るクレーン１０の側面図である。なお、図１には、「上」、「下」、「前」および「後」の方向が示されているが、当該方向は、本実施形態に係るクレーン１０の構造および組立方法を説明するために便宜上示すものであり、本発明に係るクレーンの移動方向や使用態様などを限定するものではない。

クレーン１０は、走行体１４（下部本体）と、走行体１４に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された旋回体１２（上部本体）と、ブーム１６（起伏体）と、マスト２０と、を備える。また、旋回体１２の後部には、クレーン１０のバランスを調整するためのカウンタウエイト１３が積載されている。また、旋回体１２の前端部には、キャブ１５が備えられている。キャブ１５は、クレーン１０の運転席に相当する。

図１に示されるブーム１６は、いわゆるラチス型であり、下部ブーム１６Ａ（起伏体基端部）と、一または複数（図例では３個）の中間ブーム１６Ｂ，１６Ｃ、１６Ｄと、上部ブーム１６Ｅ（前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部）とから構成される。具体的に、下部ブーム１６Ａは、旋回体１２の前部に水平な回転中心軸（第１回転中心軸）回りに起伏方向に回動可能となるように支持される。中間ブーム１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄは、その順に下部ブーム１６Ａの先端側に着脱可能に継ぎ足される。上部ブーム１６Ｅは中間ブーム１６Ｄの先端側に着脱可能に継ぎ足される。下部ブーム１６Ａは、その下端部に備えられたブームフットピン１６Ｓにおいて旋回体１２に回動可能に軸支される。

また、ブーム１６は、アイドラシーブ３４Ｓ、３６Ｓを有する。アイドラシーブ３４Ｓ、３６Ｓは、下部ブーム１６Ａの基端部の後側面にそれぞれ回転可能に支持されている。

ただし、本発明ではブームの具体的な構造は限定されない。例えば、当該ブームは、中間部材がないものでもよく、また、上記とは中間部材の数が異なるものでもよい。更に、ブームは、単一の部材で構成されたものでもよい。

マスト２０は、基端及び回動端を有し、その基端が旋回体１２に回動可能に連結される。マスト２０の回動軸は、ブーム１６の回動軸と平行でかつ当該ブーム１６の回動軸のすぐ後方に位置している。すなわち、このマスト２０はブーム１６の起伏方向と同方向に回動可能である。

更に、クレーン１０は、左右一対のブームバックストップ２３と、左右一対のブーム用ガイライン２４と、を備える。

左右一対のブームバックストップ２３はブーム１６の下部ブーム１６Ａの左右両側部に設けられる。これらのブームバックストップ２３は、ブーム１６が図１に示される起立姿勢まで到達した時点で、旋回体１２の前後方向の中央部に当接する。この当接によって、ブーム１６が強風等で後方に煽られることが規制される。

左右一対のブーム用ガイライン２４は、マスト２０の回動端をブーム１６の先端部に連結する。この連結は、マスト２０の回動とブーム１６の回動とを連携させる。

また、クレーン１０は、各種ウインチを更に備える。具体的には、クレーン１０は、ブーム１６を起伏させるためのブーム起伏用ウインチ３０と、吊荷の巻上げ及び巻下げを行うための主巻用ウインチ３４及び補巻用ウインチ３６とを備える。また、クレーン１０は、ブーム起伏用ロープ３８と、上部ブーム１６Ｅから垂下され吊荷に接続される主巻ロープ５０（吊荷ロープ）と、補巻ロープ６０と、を備える。本実施形態に係るクレーン１０では、主巻用ウインチ３４および補巻用ウインチ３６がブーム１６の基端近傍部位に据え付けられる。また、ブーム起伏用ウインチ３０が旋回体１２に据え付けられる。これらのウインチ３０，３２，３４，３６の位置は、上記に限定されるものではない。

ブーム起伏用ウインチ３０は、ブーム起伏用ロープ３８の巻き取り及び繰り出しを行う。そして、この巻き取り及び繰り出しによりマスト２０が回動するようにブーム起伏用ロープ３８が配索される。具体的には、マスト２０の回動端部及び旋回体１２の後端部にはそれぞれ複数のシーブが幅方向に配列されたシーブブロック４０，４２が設けられ、ブーム起伏用ウインチ３０から引き出されたブーム起伏用ロープ３８がシーブブロック４０，４２間に掛け渡される。従って、ブーム起伏用ウインチ３０がブーム起伏用ロープ３８の巻き取りや繰り出しを行うことにより、両シーブブロック４０，４２間の距離が変化し、これによってマスト２０さらにはこれと連動するブーム１６が起伏方向に回動する。

主巻用ウインチ３４は、主巻ロープ５０による吊荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。主巻ロープ５０は、ブーム１６の上部ブーム１６Ｅから垂下され、吊荷に接続される。また、上部ブーム１６Ｅには主巻用ガイドシーブ５４が配置され、当該主巻用ガイドシーブ５４に隣接する位置に複数の主巻用ポイントシーブ５６が幅方向に配列された主巻用シーブブロックが設けられている。主巻用ウインチ３４から引き出された主巻ロープ５０が、アイドラシーブ３４Ｓ、主巻用ガイドシーブ５４に順に掛けられ、かつ、シーブブロックの主巻用ポイントシーブ５６と、吊荷用の主フック５７に設けられたシーブブロックのシーブ５８との間に掛け渡される。従って、主巻用ウインチ３４が主巻ロープ５０の巻き取りや繰り出しを行うと、両シーブ５６，５８間の距離が変わって、ブーム１６の先端から垂下された主巻ロープ５０に連結された主フック５７の巻き上げ及び巻き下げが行われる。この結果、吊荷の巻き上げ、巻き下げが可能となる。

同様にして、補巻用ウインチ３６は、補巻ロープ６０による吊荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。この補巻については、主巻用ガイドシーブ５４と同軸に補巻用ガイドシーブ６４が回転可能に設けられ、補巻用ガイドシーブ６４に隣接する位置に不図示の補巻用ポイントシーブが回転可能に設けられている。補巻用ウインチ３６から引き出された補巻ロープ６０は、アイドラシーブ３６Ｓ、補巻用ガイドシーブ６４に順に掛けられ、かつ、補巻用ポイントシーブから垂下される。従って、補巻用ウインチ３６が補巻ロープ６０の巻き取りや繰り出しを行うと、補巻ロープ６０の末端に連結された図略の吊荷用の補フックが巻き上げられ、または巻き下げられる。

クレーン１０は、更に、駆動制御部７００と、駆動部７００Ａと、操作部７００Ｂと、旋回振れ止め装置７０と、を備える。図２は、本実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め装置７０のブロック図である。

駆動部７００Ａは、クレーン１０の各部材を駆動させる。駆動部７００Ａは、旋回駆動部７０１と、起伏駆動部７０２（起伏体駆動部、ブーム駆動部）と、ウインチ駆動部７０３（吊荷駆動部）と、を有する。

旋回駆動部７０１は、旋回体１２を前記旋回中心軸回りに第１旋回方向および前記第１旋回方向とは反対の第２旋回方向にそれぞれ旋回させることが可能な駆動力を発生する。旋回駆動部７０１は、作動油の供給を受けることで旋回体１２を旋回させる油圧式モータを含む。

起伏駆動部７０２は、ブーム起伏用ウインチ３０を回転させるための駆動力を発生し、ブーム１６を前記回転中心軸回りに回動することが可能とされている。起伏駆動部７０２は、作動油の供給を受けることでブーム起伏用ウインチ３０を回転させる油圧式モータを含む。

ウインチ駆動部７０３は、主巻用ウインチ３４を回転させるための駆動力を発生し、主巻用ウインチ３４によって主巻ロープ５０の巻き取りおよび繰り出しを行うことで前記吊荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能とされている。ウインチ駆動部７０３は、作動油の供給を受けることで主巻用ウインチ３４を回転させる油圧式モータを含む。

操作部７００Ｂは、キャブ１５内に配置されており、オペレータによるクレーン１０の各部材を駆動するための操作を受け付ける。操作部７００Ｂは、旋回操作部７０４（旋回用操作部）と、起伏操作部７０５（起伏用操作部、ブーム起伏用操作部）と、ウインチ操作部７０６（昇降用操作部）と、を有する。

旋回操作部７０４は、旋回駆動部７０１によって旋回体１２を旋回駆動するための操作を受け付ける。旋回操作部７０４は、旋回体１２を前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と旋回体１２の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。

起伏操作部７０５は、起伏駆動部７０２によってブーム１６を起伏するための操作を受け付ける。起伏操作部７０５は、ブーム１６を起伏させるための起伏用位置とブーム１６の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。

ウインチ操作部７０６は、ウインチ駆動部７０３によって前記吊荷を昇降させるための操作を受け付ける。ウインチ操作部７０６は、前記吊荷を昇降させるための昇降用位置と前記吊荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。

駆動制御部７００は、旋回操作部７０４、起伏操作部７０５およびウインチ操作部７０６が受け付ける操作の操作方向および操作量に応じた指令信号を旋回駆動部７０１、起伏駆動部７０２およびウインチ駆動部７０３にそれぞれ入力し、各駆動部を駆動する。

旋回振れ止め装置７０は、旋回体１２の旋回動作停止後に主巻ロープ５０に接続された前記吊荷が上部ブーム１６Ｅの主巻用ポイントシーブ５６を支点として旋回体１２の旋回方向（回転方向）に沿って振れる現象である吊荷の旋回振れを抑えることが可能とされている。

旋回振れ止め装置７０は、情報取得部７００Ｃと、検出部７００Ｄと、制振制御部７００Ｅと、を有する。

情報取得部７００Ｃは、ブーム長さ情報取得部７０８（起伏体長さ情報取得部）を有する。ブーム長さ情報取得部７０８は、制振制御部７００Ｅが実行する吊荷の旋回振れ止め制御において使用されるブーム１６の長さに関する情報（長さ情報）を取得する。すなわち、ブーム長さ情報取得部７０８は、ブーム１６の基端部（起伏体基端部）と先端部（起伏体先端部）とを結ぶ方向であるブーム長手方向（起伏体長手方向）におけるブーム１６の長さに対応する情報（起伏体長さ情報）を取得および出力する。当該ブーム長さ情報取得部７０８は、不図示の記憶部を有しており、当該記憶部からブーム１６の長さ情報を取得する。なお、他の実施形態において、操作部７００Ｂが不図示の入力部を有しており、オペレータが当該入力部を通じてブーム１６の長さ情報を入力し、その情報をブーム長さ情報取得部７０８が取得する態様でもよい。

検出部７００Ｄは、旋回角検出部７１０と、ブーム起伏角検出部７１１（起伏角検出部）と、ブームトップ旋回方向変位検出部７１３（起伏体変位検出部）と、ブームトップ旋回方向速度検出部７１４（起伏体速度検出部）と、ロープ旋回方向振れ角検出部７１５（ロープ振れ角度検出部）と、ロープ旋回方向振れ角速度検出部７１６（ロープ振れ角速度検出部）と、ロープ長さ検出部７１７（ロープ長さ情報取得部）と、吊荷重量検出部７１８（吊荷重量情報取得部）と、を有する。

旋回角検出部７１０は、ブーム１６（旋回体１２）の旋回中心軸回りの旋回角を検出および出力する。旋回角検出部７１０は、不図示のジャイロセンサと演算部とを含む。旋回角検出部７１０は、旋回体１２の旋回中心軸まわりの角速度を前記ジャイロセンサで計測し、前記演算部が前記計測された角速度を時間に対して１回積分処理することで角度に換算し、当該角度を旋回角として出力する。

ブーム起伏角検出部７１１は、ブーム１６の前記回転中心軸回りの起伏角を検出および出力する。ブーム起伏角検出部７１１は、傾斜センサからなり、ブーム１６の地面に対する相対角度（対地角）を検出する。なお、ブーム起伏角検出部７１１は、その他の対象物に対する相対角度を検出するものでもよい。

ブームトップ旋回方向変位検出部７１３は、ブーム１６の先端部（上部ブーム１６Ｅ）の前記旋回方向における変位量（起伏体先端部変位）を検出および出力する。本実施形態では、ブームトップ旋回方向変位検出部７１３は、上部ブーム１６Ｅに取り付けられた不図示の加速度センサと演算部とを含む。当該加速度センサが上部ブーム１６Ｅの前記旋回方向における加速度を計測し、演算部が前記計測された加速度を時間に対して２回積分処理することで変位（変位量）に換算し、当該変位を出力する。

ブームトップ旋回方向速度検出部７１４は、上部ブーム１６Ｅの前記旋回方向における速度（起伏体先端部速度）を検出および出力する。本実施形態では、ブームトップ旋回方向速度検出部７１４は、ブームトップ旋回方向変位検出部７１３と共有する前記加速度センサと演算部とを含む。上部ブーム１６Ｅに取り付けられた前記加速度センサによって計測された前記加速度を前記演算部が時間に対して１回積分処理することで速度に換算し、当該速度を出力する。

ロープ旋回方向振れ角検出部７１５は、旋回体１２の旋回動作における径方向に沿って見た場合の主巻ロープ５０の鉛直方向に対する振れ角度を検出および出力する。ロープ旋回方向振れ角検出部７１５は、上部ブーム１６Ｅに旋回方向にのみ揺動可能な不図示の治具と、当該治具に装着された傾斜センサとを含む。前記治具は主巻ロープ５０に係止されており、傾斜センサはブーム１６（鉛直方向）に対する主巻ロープ５０の旋回方向の揺動角を振れ角度として検出および出力する。なお、ロープ旋回方向振れ角検出部７１５は、本発明の吊荷変位検出部を構成する。ロープ旋回方向振れ角検出部７１５は、ブーム１６の先端部（上部ブーム１６Ｅ）に対する吊荷の変位である吊荷変位として前記振れ角度を検出および出力する。

ロープ旋回方向振れ角速度検出部７１６は、主巻ロープ５０の前記振れ角度の単位時間あたりの変化量である振れ角速度を検出および出力する。ロープ旋回方向振れ角速度検出部７１６は、上記の治具に取り付けられたジャイロセンサを含み、当該ジャイロセンサが前記振れ角速度を検出および出力する。なお、他の実施形態において、ロープ旋回方向振れ角速度検出部７１６は上部ブーム１６Ｅに取り付けられたカメラを含み、当該カメラによって撮影された主フック５７の画像を取得し、主フック５７（吊荷）の旋回方向における揺動角を前記振れ角度として検出および出力するとともに、前記揺動角を１回微分することで角速度を出力するものでもよい。なお、ロープ旋回方向振れ角速度検出部７１６は、本発明の吊荷速度検出部を構成する。ロープ旋回方向振れ角速度検出部７１６は、ブーム１６の先端部（上部ブーム１６Ｅ）に対する前記吊荷変位の単位時間あたりの変化量である吊荷速度として前記振れ角速度を検出および出力する。

ロープ長さ検出部７１７は、ブーム先端部と前記吊荷との間の前記吊荷ロープの長さに対応する情報であるロープ長さ情報を取得し出力する。本実施形態では、上部ブーム１６Ｅの主巻用ポイントシーブ５６と主フック５７（シーブ５８）との間の距離をロープ長さとして検出する。ロープ長さ検出部７１７は、主巻用ウインチ３４の回転量を検出可能な回転量検出部と、主巻用ウインチ３４の外周面上における主巻ロープ５０の巻き層数を検出する巻き層検出部とを含む。ロープ長さ検出部７１７は、主巻用ウインチ３４のウインチ径、前記回転量検出部が検出するウインチ回転量に加え、前記巻き層検出部が検出する主巻ロープ５０の巻き層から推定される主巻用ウインチ３４から繰りだされる主巻ロープ５０の繰り出し量と、主巻用ポイントシーブ５６とシーブ５８のシーブブロック間と間における主巻ロープ５０の掛け数とから、前記距離を算出し出力する。

吊荷重量検出部７１８は、主フック５７に接続された前記吊荷の重量に関する情報（吊荷重量情報）を取得し出力する。本実施形態では、吊荷重量検出部７１８は、主巻ロープ５０に接続された不図示の荷重検知器（ロードセル）を含み、主巻ロープ５０の張力の歪の変化に基づいて前記吊荷の重量を検出する。なお、他の実施形態において、ブーム１６を起伏する油圧回路内の圧力が不図示の圧力計によって検出され、当該圧力に基づいて前記吊荷の荷重が推定されても良い。

制振制御部７００Ｅは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。制振制御部７００Ｅは、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、制御判断部７１９（制御開始条件判断部）、制御目標量設定部７２０、制御量演算部７００Ｆ、制御ゲイン設定部７２６、旋回目標速度演算部７２７および旋回操作目標演算部７２８を備えるように機能する。制振制御部７００Ｅは、操作部７００Ｂが受ける操作、情報取得部７００Ｃが取得する情報および検出部７００Ｄが検出する情報に基づいて、クレーン１０の旋回動作停止時における吊荷の旋回振れ止め制御を自動で実行する。

制御判断部７１９は、旋回操作部７０４が前記旋回用位置に設定されることに応じて旋回駆動部７０１が旋回体１２を所定の旋回方向に旋回させたのち、旋回操作部７０４、起伏操作部７０５およびウインチ操作部７０６のすべての操作部が前記中立位置にそれぞれ設定されることで成立する旋回振れ止め制御開始条件が満たされることに対応して、旋回振れ止め制御（制振制御ともいう）を開始することを判断し、前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断すると所定の制御開始信号を出力する。なお、各操作部が前記中立位置に設定されているか否かの判断は、各操作部が受ける操作量が予め設定された閾値よりも小さい場合に前記中立位置に設定されていると判断される。すなわち、このような状態は、旋回体１２の旋回動作後にクレーン１０の動作が停止した状態であり、主フック５７に接続された吊荷が上部ブーム１６Ｅ（主巻用ポイントシーブ５６）の鉛直下方に位置することが望ましい状態である。なお、上記のように旋回動作後にクレーン１０の動作が停止しているとともに、後記のように予めキャブ１５内に配置された旋回振れ止め制御開始用のスイッチ（入力部）がオペレータによって押圧されている（ＯＮされている）場合に、後述の振れ止め制御が開始されてもよい。

制御目標量設定部７２０は、制御判断部７１９が旋回振れ止め制御の実行を判断し制御開始信号を出力した時点での各制御目標量（状態目標量）を設定する。具体的に、制御目標量設定部７２０は、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４および旋回角Ｘ５を含む少なくとも５つ（複数）の制御量（状態量）について、所定の目標位置において前記吊荷を少なくとも前記旋回方向において静止させるための目標量を設定する。なお、吊荷旋回方向変位Ｘ１は、吊荷（主フック５７）の前記旋回方向における変位であり、吊荷旋回方向速度Ｘ２は、吊荷の前記旋回方向における速度である。また、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３は、上部ブーム１６Ｅ（主巻用ポイントシーブ５６）の前記旋回方向における変位であり、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４は、上部ブーム１６Ｅの前記旋回方向における速度である。更に、旋回角Ｘ５は、ブーム１６（旋回体１２）の旋回角である。

図３は、本実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め制御を説明するための模式的な平面図である。

図３を参照して、制御判断部７１９が旋回振れ止め制御の実行開始を判断し制御開始信号を出力した時点でのクレーン１０の平面視において、旋回体１２の旋回中心軸をゼロ点とするＸＹ座標系に対して、ブーム１６の仮想的な中心線が延びる方向をｙ方向、当該中心線と直交する方向をｘ方向としてｘｙ座標系が示されている。当該ｘｙ座標系は、ブーム１６が弾性変形していないと仮定した場合のブーム１６の仮想的な中心線を基に設定されている。ブーム１６は、図３の状態よりも前に停止された旋回体１２の旋回動作における旋回方向の上流側に撓んでいる。また、ブーム１６の先端部に接続された主巻ロープ５０は、ブーム１６の先端部よりも更に前記旋回方向上流側に向かって延びている。本実施形態に係る振れ止め制御が実行されない場合、図３の状態からブーム１６の撓みが解消されるとともに、主巻ロープ５０（主フック５７）に接続された吊荷の振れ（旋回振れ）が発生する。

制御目標量設定部７２０は、図３に示す状態において、ｘｙ座標系におけるゼロ点位置、すなわち、仮想的なブーム１６の先端部を目標ブーム先端位置として設定し、その鉛直下方の位置を目標吊荷位置として設定する。したがって、旋回振れ止め制御を通じて、当該目標吊荷位置において少なくとも旋回方向における吊荷の変位がゼロになるように、旋回体１２の旋回速度、旋回方向が自動的に制御される。なお、ブーム１６の先端部および吊荷がそれぞれ上記の目標ブーム先端位置、目標吊荷位置に配置されるための、ＸＹ座標系における目標旋回角がθｒｅｆと定義される。換言すれば、制御目標量設定部７２０は、上記の目標旋回角θｒｅｆ、ブーム１６の起伏角およびブーム１６の長さから、上記の目標ブーム先端位置、目標吊荷位置を演算することができる。また、制御目標量設定部７２０は、上記の各制御量のうち速度の制御量については、吊荷を静止させることが目的であるため、その目標量をそれぞれゼロに設定する。なお、旋回速度については、左旋回方向の場合をプラス（正）の値と定義し、右旋回方向の場合をマイナス（負）の値と定義する。

制御量演算部７００Ｆは、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４および旋回角Ｘ５の各制御量について、検出部７００Ｄの各検出部が検出した検出値と、制御目標量設定部７２０が設定した目標量との間の偏差を演算する。より詳しくは、制御量演算部７００Ｆは、ブーム長さ情報取得部７０８から出力されたブーム長さ情報と、旋回角検出部７１０から出力された前記旋回角と、ブーム起伏角検出部７１１から出力された前記起伏角と、ブームトップ旋回方向変位検出部７１３から出力されたブーム先端部変位と、ブームトップ旋回方向速度検出部７１４から出力されたブーム先端部速度と、ロープ旋回方向振れ角検出部７１５から出力された主巻ロープ５０の振れ角度（吊荷変位検出部から出力された吊荷変位）と、ロープ旋回方向振れ角速度検出部７１６から出力された主巻ロープ５０の振れ角速度（吊荷速度検出部から出力された吊荷速度）と、ロープ長さ検出部７１７から出力された前記ロープ長さ情報と、吊荷重量検出部７１８から出力された前記吊荷重量情報と、制御目標量設定部７２０によって設定された前記５つの状態量の目標状態量とに基づいて、前記５つの状態量の現在値を演算する。

図３を参照して、吊荷旋回方向変位Ｘ１は，ブーム１６の先端位置に対する吊荷の相対的な旋回方向における変位に、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３を加えたものである。このため、吊荷旋回方向変位Ｘ１は、以下の式１によって演算することができる。

なお、式１において、Ｌはブーム１６の先端部と吊荷との間における主巻ロープ５０の長さであり、ロープ長さ検出部７１７によって検出される。また、γｌは主巻ロープ５０の旋回方向における振れ角であり，ロープ旋回方向振れ角検出部７１５によって検出される。なお、式１に示すように、γｌ＜＜１の場合、ｓｉｎ（γｌ）＝γｌと近似することができる。

同様に、吊荷旋回方向速度Ｘ２は、ブーム１６の先端位置に対する吊荷の相対的な速度に、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４を加えたものである。このため、吊荷旋回方向速度Ｘ２は、以下の式２によって演算することができる。

なお、式２において、γｌ’は、主巻ロープ５０の旋回方向における振れ角速度であり、ロープ旋回方向振れ角速度検出部７１６によって検出される。

更に、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３およびブーム先端旋回方向速度Ｘ４は、前述のブームトップ旋回方向変位検出部７１３およびブームトップ旋回方向速度検出部７１４によってそれぞれ検出される。

また、旋回角Ｘ５は、刻々と変化する旋回体１２（ブーム１６）の旋回角と、前述の目標旋回角θｒｅｆとの偏差に相当し、以下の式３によって演算される。

なお、式３において、ｉｎｔｅｇｒａｌ（θ’）は、旋回角検出部７１０によって検出される旋回角を時間に対して積分処理した値である。また、目標旋回角θｒｅｆは前述のように制御目標量設定部７２０によって設定される。

制御ゲイン設定部７２６は、ブーム１６の弾性変形（撓み）の影響を考慮した制御モデルに基づいて、各制御量および入力量（旋回速度）の重み付き和の時間積分が最小化するように、各制御量の制御ゲインをそれぞれ設定する。具体的に、制御ゲイン設定部７２６は、制御量演算部７００Ｆが演算した上記の各制御量Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５に対して、それぞれ制御ゲインＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５を設定する。この際、各制御ゲインは、制御量演算部７００Ｆが演算した上記の各制御量Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５と、入力量に相当する旋回速度とが速やかにゼロに収束するように設定される。より詳しくは、制御ゲイン設定部７２６は、所定の制御モデルに基づいて、上記の各制御量及び入力量（旋回速度）の重み付き和の時間積分が最小化するように制御ゲインをそれぞれ設定する。本実施形態における当該制御モデルは、ブーム１６の慣性モーメントにより発生する慣性力や吊荷振れによって発生する旋回方向の外力によって、ブーム１６に生じる弾性変形の影響が考慮されている。なお、制御モデルとは、運動方程式などのように対象物の挙動を表す微分方程式が、制御系の安定性を評価しやすい標準の形に変形されたものであり、当該制御モデルを用いることで安定した制御系設計を行うことが可能となる。当該制御モデルは、ブーム１６の弾性を表す式が組み合わされることで、ブーム１６の弾性を考慮した状態空間表現を得ることができる。なお、本実施形態に係る制御モデルについては、後記で詳述する。

旋回目標速度演算部７２７は、制御ゲイン設定部７２６によって演算された各制御量Ｘ１〜Ｘ５と制御ゲイン設定部７２６によって設定された各制御ゲインＧ１〜Ｇ５とに基づいて、以下の式４から旋回体１２の旋回目標速度Ｖｒｅｆを演算する。

更に、旋回操作目標演算部７２８は、旋回体１２の旋回速度が旋回目標速度演算部７２７によって演算された旋回目標速度Ｖｒｅｆになるように、駆動制御部７００に入力するための旋回操作目標指令値を演算する。具体的に、旋回操作目標演算部７２８は、旋回目標速度演算部７２７によって演算された旋回目標速度Ｖｒｅｆと旋回駆動部７０１における油圧特性に基づいて旋回操作目標量を演算する。そして、当該演算された旋回操作目標量が駆動制御部７００に入力され、旋回駆動部７０１によって旋回体１２の旋回速度および旋回方向が設定される。

図４は、本実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め制御のフローチャートである。本実施形態では、旋回振れ止め制御が開始されるにあたって、予め制振制御部７００Ｅ内の不図示の記憶部に、既知パラメータが設定、記憶されている（ステップＳ０１）。当該既知パラメータには、ブーム１６の長さ、ブーム１６の弾性係数、ブーム１６の慣性モーメントなどが含まれる。なお、前述のように、ブーム１６の長さは情報取得部７００Ｃのブーム長さ情報取得部７０８によって取得、参照される。なお、ブーム１６の弾性係数およびブーム１６の慣性モーメントは、後記の式１７においてジブをブームに置き換えることで、Ｉおよびｋ_θとしてそれぞれ含まれている。

そして、制御判断部７１９は、キャブ１５内に配置された旋回振れ止め制御開始用のスイッチ（入力部）が押圧されている（ＯＮされている）か否かを判定する（ステップＳ０２）。前記スイッチがＯＮされている場合（ステップＳ０２でＹＥＳ）、制御判断部７１９は、図４に示されるフローチャートが繰り返される場合（図４のステップＳ１０からＳ０２への繰り返し）の一つ前のフローにおいて、前記スイッチがＯＮされていたか否かを判定する（ステップＳ０３）。前のフローにおいて前記スイッチがＯＦＦされている場合（ステップＳ０３でＮＯ）、検出部７００Ｄが、検出パラメータの更新を行う（ステップＳ０４）。詳しくは、ブーム起伏角検出部７１１、ロープ長さ検出部７１７および吊荷重量検出部７１８が、それぞれ、ブーム１６の起伏角、主巻ロープ５０の繰り出し量および吊荷重量（負荷）を検出し、更新する。

次に、制御目標量設定部７２０が、制御モデルのパラメータを設定する（ステップＳ０５）。詳しくは、制御目標量設定部７２０が、前述のように各制御量の目標量を設定する。

次に、制御ゲイン設定部７２６が、制御ゲイン（フィードバックゲイン）を決定する（ステップＳ０６）。詳しくは、制御ゲイン設定部７２６は、前述のＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５をそれぞれ決定し、ステップＳ０８に進む。

なお、ステップＳ０３において、前のフローにおいて前記スイッチがＯＮである場合（ステップＳ０３でＹＥＳ）、ステップＳ０４からステップＳ０６の各パラメータ、ゲインについては前フローで取得した値を維持し（ステップＳ０７）、ステップＳ０８に進む。

ステップＳ０８では、制御量演算部７００Ｆが状態パラメータの更新を行う。具体的に、制御量演算部７００Ｆは、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４および旋回角Ｘ５をそれぞれ演算する。

次に、旋回目標速度演算部７２７が、旋回目標速度Ｖｒｅｆを演算する（ステップＳ０９）。

次に、旋回操作目標演算部７２８が、旋回駆動部７０１に指令信号を入力するための指令電流値の演算を行う（ステップＳ１０）。具体的に、旋回操作目標演算部７２８は、前述のように、旋回体１２の旋回速度が旋回目標速度演算部７２７によって演算された旋回目標速度Ｖｒｅｆになるように、駆動制御部７００に入力するための旋回操作目標指令値を演算する。

なお、ステップＳ０２において、旋回振れ止め制御開始用のスイッチ（入力部）が押圧されていない場合（ステップＳ０２でＮＯ）、制振制御部７００Ｅは、旋回振れ止め制御を目的とするクレーン１０の自動制御を禁止する。

そして、吊荷が、図３の目標吊荷位置で少なくとも旋回方向において停止する（略停止する）まで、図４に示されるフローが繰り返される。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係るクレーン１０の側面図である。図６は、本実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め装置７０のブロック図である。なお、本実施形態では、先の第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。

図５を参照して、本実施形態に係るクレーン１０は、図１のクレーン１０と比較して、更に、ジブ１８（起伏体）と、を備える。

ジブ１８は、ブーム１６の先端部（ブーム先端部、上部ブーム１６Ｅ）にブーム１６の回転中心軸と平行な回転中心軸（第２回転中心軸）回りに起伏方向に回動可能に支持されたジブ基端部と、当該ジブ基端部とは反対のジブ先端部とを有する。本実施形態では、当該ジブ先端部から主巻ロープ５０が垂下され吊荷に接続される。なお、ジブ１８も、ブーム１６と同様にその具体的な構造は限定されない。

更に、クレーン１０は、リヤストラット２１と、フロントストラット２２と、左右一対のストラットバックストップ２５および左右一対のガイライン２６と、左右一対のジブ用ガイライン２８と、を備える。

リヤストラット２１は、ブーム１６の先端部に回動可能に軸支される。リヤストラット２１は、上部ブーム１６Ｅの先端からブーム起立側（図１では左側）に張り出す姿勢で保持される。この姿勢を保持する手段として、リヤストラット２１とブーム１６との間に左右一対のストラットバックストップ２５及び左右一対のガイライン２６が介在する。ストラットバックストップ２５は、中間ブーム１６Ｄとリヤストラット２１の中間部位との間に介在し、リヤストラット２１を下から支える。ガイライン２６は、リヤストラット２１の先端部とブーム１６の下部ブーム１６Ａとを接続するように張設され、その張力によってリヤストラット２１の位置を規制する。換言すれば、左右一対のストラットバックストップ２５及び左右一対のガイライン２６は、クレーン１０の使用状態において、ブーム１６に対するリヤストラット２１の相対的な回動を規制する。なお、リヤストラット２１は、シーブブロック４７、リヤストラットアイドラシーブ５２、６２を有する。シーブブロック４７は、リヤストラット２１の回動端部に配置され、幅方向に配列された複数のシーブを含む。リヤストラットアイドラシーブ５２、６２は、リヤストラット２１の長手方向の中央部よりも基端部側に位置する部分に配置され、それぞれ幅方向に配列された複数のシーブを含む。

フロントストラット２２は、ジブ１８の後方に配置されており、ジブ１８と連動して回動するようにブーム１６の先端部（上部ブーム１６Ｅ）に回動可能に軸支されている。詳しくは、このフロントストラット２２の先端部とジブ１８の先端部とを連結するように左右一対のジブ用ガイライン２８が張設される。従って、このフロントストラット２２の回動駆動によって、ジブ１８もフロントストラット２２と一体的に回動駆動される。なお、前述のリヤストラット２１は、図１に示すようにフロントストラット２２の後側に配置され、フロントストラット２２との間で略二等辺三角形形状を形成する。なお、フロントストラット２２は、シーブブロック４８と、フロントストラットアイドラシーブ５３、６３と、を有する。シーブブロック４８は、フロントストラット２２の回動端部に配置され、幅方向に配列された複数のシーブを含む。フロントストラットアイドラシーブ５３、６３は、フロントストラット２２の長手方向の中央部よりも基端部側に位置する部分に配置され、それぞれ幅方向に配列された複数のシーブを含む。

クレーン１０は、ジブ１８を起伏方向に回動させるためのジブ起伏用ウインチ３２と、ジブ起伏用ロープ４４と、を更に備える。

ジブ起伏用ウインチ３２は、リヤストラット２１とフロントストラット２２との間に掛け回されたジブ起伏用ロープ４４の巻き取り及び繰り出しを行う。そして、この巻き取りや繰り出しによってフロントストラット２２が回動するようにジブ起伏用ロープ４４が配索される。具体的には、ジブ起伏用ウインチ３２から引き出されたジブ起伏用ロープ４４がアイドラシーブ３２Ｓ、中間ブームシーブ４６に掛けられ、更に、シーブブロック４７，４８間に複数回掛け渡される。従って、ジブ起伏用ウインチ３２は、ジブ起伏用ロープ４４の巻き取りおよび繰り出しを行うことで、両シーブブロック４７，４８間の距離を変え、リヤストラット２１に対してフロントストラット２２を相対的に回動させる。この結果、ジブ起伏用ウインチ３２は、フロントストラット２２と連動するジブ１８を起伏させる。

また、図６を参照して、本実施形態に係るクレーン１０では、図２と比較して、操作部７００Ｂがジブ起伏操作部７０５Ａ（ジブ起伏用操作部）を更に有し、駆動部７００Ａがジブ起伏駆動部７０２Ａ（ジブ駆動部）を更に有する。また、旋回振れ止め装置７０の情報取得部７００Ｃは、ジブ長さ情報取得部７０９を更に有し、検出部７００Ｄはジブ起伏角検出部７１２を更に有する。また、検出部７００Ｄは、図２のブームトップ旋回方向変位検出部７１３およびブームトップ旋回方向速度検出部７１４の代わりに、ジブトップ旋回方向変位検出部７１３Ａ（起伏体変位検出部）およびジブトップ旋回方向速度検出部７１４Ａ（起伏体速度検出部）を有する。

ジブ起伏操作部７０５Ａは、ジブ１８を起伏させるためのジブ起伏用位置とジブ１８の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。ジブ起伏駆動部７０２Ａは、ジブ１８を前記第２回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能とされている。ジブ長さ情報取得部７０９は、前記ジブ基端部と前記ジブ先端部とを結ぶ方向であるジブ長手方向におけるジブ１８の長さに対応する情報であるジブ長さ情報を取得し出力する。ジブ起伏角検出部７１２は、前記第２回転中心軸回りのジブ１８の起伏角を検出および出力する。ジブトップ旋回方向変位検出部７１３Ａは、前記ジブ先端部の前記旋回方向における変位（ジブ先端部変位）を起伏体先端部変位として検出および出力する。ジブトップ旋回方向速度検出部７１４Ａは、前記ジブ先端部の前記旋回方向における速度（ジブ先端部速度）を前記起伏体先端部速度として検出および出力する。

また、制御量演算部７００Ｆは、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３およびブーム先端旋回方向速度Ｘ４に代えて、ジブ先端旋回方向変位Ｘ３Ａおよびジブ先端旋回方向速度Ｘ４Ａを演算する。ジブ先端旋回方向変位Ｘ３Ａは、上記のようにジブ１８の先端部の前記旋回方向における変位であり、ジブ先端旋回方向速度Ｘ４Ａは、ジブ１８の先端部の前記旋回方向における速度である。

また、本実施形態では、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ０１では、ジブ１８の長さ情報およびジブ１８の弾性係数、ジブの慣性モーメントがそれぞれ不図示の記憶部に格納されている。また、ステップＳ０４では、ジブ起伏角検出部７１２によってジブ１８の起伏角が更に検出される。また、ステップＳ０５では、制御目標量設定部７２０は、制御判断部７１９によって旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断され前記制御開始信号が出力されると、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、ジブ先端旋回方向変位Ｘ３Ａ、ジブ先端旋回方向速度Ｘ４Ａ、旋回角Ｘ５の少なくとも５つ（複数）の制御量（状態量）について、前記目標状態量をそれぞれ設定する。更に、ステップＳ０６では、制御ゲイン設定部７２６が、各制御ゲインＧ１〜Ｇ５を設定し、ステップＳ０８では、制御量演算部７００Ｆが、ブーム長さ情報取得部７０８およびジブ長さ情報取得部７０９からそれぞれ出力された前記ブーム長さ情報および前記ジブ長さ情報と、旋回角検出部７１０から出力された前記旋回角と、ブーム起伏角検出部７１１から出力された前記ブーム起伏角と、ジブ起伏角検出部７１２から出力された前記ジブ起伏角と、ジブトップ旋回方向変位検出部７１３Ａから出力されたジブ先端部変位と、ジブトップ旋回方向速度検出部７１４Ａから出力されたジブ先端部速度と、ロープ旋回方向振れ角検出部７１５から出力された前記振れ角度と、ロープ旋回方向振れ角速度検出部７１６から出力された前記振れ角速度と、ロープ長さ検出部７１７から出力された前記ロープ長さ情報と、吊荷重量検出部７１８から出力された前記吊荷重量情報と、制御目標量設定部７２０によって設定された前記５つの状態量の目標状態量とに基づいて、ジブ先端旋回方向変位Ｘ３Ａおよびジブ先端旋回方向速度Ｘ４Ａを含む前記５つの状態量の現在値を演算する。

すなわち、本実施形態においても、前述の第１実施形態の各式において、起伏体としてのブーム１６がジブ１８に置換されることで、ジブ１８の先端部から垂下された主巻ロープ５０に接続された吊荷（主フック５７）の旋回振れ止め制御が実現される。

＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め装置７０のブロック図である。図８は、本発明の第３実施形態に係るクレーン１０のブーム１６の先端部の拡大側面図である。図９は、本発明の第３実施形態に係るクレーン１０の吊荷変位検出部７１５Ａおよび吊荷速度検出部７１６Ａのブロック図である。なお、本実施形態では、先の第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。また、本実施形態に係るクレーン１０の構造は、図２に示されるクレーン１０と同様である。

本実施形態では、先の第１実施形態と比較して、吊荷変位および吊荷速度を取得する構造が相違している。具体的に、本実施形態に係る旋回振れ止め装置７０（図７）は、図２のロープ旋回方向振れ角検出部７１５の代わりに吊荷変位検出部７１５Ａを有し、図２のロープ旋回方向振れ角速度検出部７１６の代わりに吊荷速度検出部７１６Ａを有する。

図８を参照して、旋回振れ止め装置７０は、カメラ８０（撮影装置）と、カメラ用治具８０Ｓと、認識マーカ５７Ｓ（目標物）と、を有する。カメラ８０は、ブーム１６の先端部（上部ブーム１６Ｅ）に装着されたカメラ用治具８０Ｓに支持されている。カメラ用治具８０Ｓは、ブーム１６のラチス（フレーム）にボルト等で締結されており、ブーム１６の起伏角度が変化しても、カメラ８０の撮影方向が下を向くようにカメラ８０の姿勢を調整する機能を有している。なお、この調整機能はカメラ８０自体が有するものでもよい。認識マーカ５７Ｓは、フック５７の一部に取り付けられている。この結果、認識マーカ５７Ｓは、吊荷と一体で移動する。カメラ８０は、このように吊荷に関連付けられた認識マーカ５７Ｓ（目標物）を撮影するとともに撮影した画像情報を出力する。

図９を参照して、吊荷変位検出部７１５Ａおよび吊荷速度検出部７１６Ａは、上記のカメラ８０に加え、画像処理部８１および検出量演算部８２（いずれも演算部）を含む。

画像処理部８１および検出量演算部８２は、カメラ８０から入力された画像情報を画像処理することにより位置情報として取得し、不図示の有線ケーブルや無線通信を介して制御量演算部７００Ｆに入力する。より具体的に、画像処理部８１は、カメラ８０により撮影され出力された画像情報に対して、公知のテンプレートマッチングやエッジ検出、コーナー検出等の画像処理を行い、当該画像処理後の情報を検出量演算部８２に入力する。検出量演算部８２は、受け付けた情報に含まれる認識マーカ５７Ｓのピクセル単位での大きさと、予め取得されたカメラ８０からマーカ５７Ｓまでの距離情報とに基づいて、マーカ５７Ｓの座標を取得する。この結果、マーカ５７Ｓと一体で移動する吊荷の変位、特に、旋回方向における振れ角（揺動角）が取得される。更に、検出量演算部８２は、上記の吊荷の変位（振れ角）を数値微分することで、吊荷の速度、特に、旋回方向における吊荷の振れ角速度を算出する。

制御量演算部７００Ｆは、先の第１実施形態と同様に、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４および旋回角Ｘ５の各制御量について、検出部７００Ｄの各検出部が検出した検出値と、制御目標量設定部７２０が設定した目標量との間の偏差を演算する。より詳しくは、制御量演算部７００Ｆは、ブーム長さ情報取得部７０８から出力されたブーム長さ情報と、旋回角検出部７１０から出力された前記旋回角と、ブーム起伏角検出部７１１から出力された前記起伏角と、ブームトップ旋回方向変位検出部７１３から出力されたブーム先端部変位と、ブームトップ旋回方向速度検出部７１４から出力されたブーム先端部速度と、吊荷変位検出部７１５Ａから出力された吊荷変位と、吊荷速度検出部７１６Ａから出力された吊荷速度と、ロープ長さ検出部７１７から出力された前記ロープ長さ情報と、吊荷重量検出部７１８から出力された前記吊荷重量情報と、制御目標量設定部７２０によって設定された前記５つの状態量の目標状態量とに基づいて、前記５つの制御量（状態量）の現在値を演算する。

本実施形態において、吊荷旋回方向変位Ｘ１は、ブーム１６の先端部（上部ブーム１６Ｅ）から見た場合の吊荷の旋回方向変位Ｘ１’にブーム先端旋回方向変位Ｘ３を加えたものであり、以下の式５で演算される。

ここでＸ１’は吊荷変位検出部７１５Ａによって取得された、ブーム１６の先端部から見た吊荷変位である。一方、吊荷旋回方向速度Ｘ２は、ブーム１６の先端部から見た場合における吊荷の旋回方向の速度Ｘ２’に、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４を加えたものであり、以下の式６で演算される。

なお、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４および旋回角Ｘ５は、先の第１実施形態と同様に検出または演算される。更に、制御ゲイン設定部７２６、旋回目標速度演算部７２７および旋回操作目標演算部７２８による演算過程も同様である。

以上のように、本実施形態では、ブーム１６の先端部に取り付けられたカメラ８０の画像情報に基づいて、吊荷旋回方向変位Ｘ１および吊荷旋回方向速度Ｘ２を取得することができる。このため、先の第１実施形態と比較して、主巻ロープ５０（吊荷ロープ）に撓みが生じた場合であっても、吊荷に関連付けられた認識マーカ５７Ｓの位置を直接的に検出することができるため、吊荷旋回方向変位Ｘ１および吊荷旋回方向速度Ｘ２を精度よく取得することが可能となる。

＜制御モデル作成からゲインの導出までの流れについて＞
次に、上記の各実施形態に係る制振制御部７００Ｅの演算において使用される制御モデルについて説明する。制御モデルの作成にあたって、クレーン１０の挙動を後記のような運動方程式によって表現し、その運動方程式を下記の式７のような状態方程式に変形する。

ここでｘは状態量と呼ばれ、前述の各制御量（吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、旋回角Ｘ５など）に相当する。一方、ｕは制御入力（旋回速度）に相当する。また、式５のＡ、Ｂはシステム行列であり、当該行列の中には、主巻ロープ５０のロープ長やクレーン１０の作業半径（平面視におけるブーム１６の半径）のように、旋回振れ制御中に変化しないが、吊荷の挙動に影響を与えるパラメータが含まれている。

なお、式７に含まれるｘのように以後の数式中の文字の上にドットが付されているものは、時間微分を意味する。たとえば、ｘの上に１つのドットが付されていればｘを１階時間微分したものであり、ｘの上に２つのドットが付されていればｘを２階時間微分したものである。更に、数式以外の本文においては、記載の制約上、上記のドットの代わりにアポストロフィを付している。以後の他の数式および本文中の記載についても同様である。

なお、このような制御系設計の手法にはさまざまなものが公知であるが、本実施形態では、最適制御方法と呼ばれ、評価関数を最小にするように対象（クレーン１０）を制御する方法が用いられている。当該最適制御方法では、まず評価関数が以下の式８に示すように定義される。

式８において、ｘおよびｕはベクトルまたはスカラーに相当し、ｘおよびｕに付されている上付きのＴは転置を意味する。また、ＱおよびＲは行列またはスカラーに相当する。ここで、最適制御方法を解するには、上記の評価関数を最小にする入力（ｕ＝θ’ｍ＝Ｇｘ）に対応する行列Ｘを導出する（θ’ｍはθｍの１階時間微分）。当該行列Ｘは以下の式９に示される公知のリッカチ代数方程式を解くことによって得ることができる。なお、θ’ｍおよびＧｘは上記の旋回目標速度Ｖｒｅｆと同等のものである。また、Ｇｘは式４の右辺に相当する。

また、フィードバックゲインＧは、以下の式１０によって表すことができる。

従って、図４のステップＳ０６において制御ゲイン設定部７２６は、上記の演算に基づいて、ゲインＧ１〜Ｇ５を演算することができる。

＜クレーンにおける状態方程式の導出について＞
次に、上記の式７において示される状態方程式の導出について説明する。図１０、図１１は、本実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め制御を説明するためのモデル図である。なお、図１０、図１１では先の第２実施形態に係るクレーン１０を想定して、ブーム１６にジブ１８が支持されているが、第１実施形態に係るクレーン１０では、図１０、図１１のジブ１８が存在しない、すなわち、ジブ１８の長さがゼロと仮定することで、同様にその状態方程式を導出することができる。

状態方程式の導出に際して、まず運動方程式を用いてクレーン１０の制御モデルを導出する。図１０、図１１に示すようにクレーン１０はＺ軸周りに旋回するとする。また吊荷の位置を、吊荷位置座標ｘｔ、ｙｔ、ｚｔを用いて表している。この吊荷位置座標ｘｔ、ｙｔ、ｚｔは前記制御開始信号が出力された瞬間（初期状態）の旋回初期角度を基準にして、ジブ１８の振動および吊荷の振れが止まった時の吊荷位置の直下を原点とし、グローバル座標系のＸＹＺ座標とＸＹ平面を共有するようにｙｔ軸が半径方向に延びるように設定され、ｘｔ軸は旋回方向に延びるように設定され、またｚｔ軸はＺ軸と同じ方向に設定される。ここで、旋回体１２が初期状態から旋回した角度である旋回角度がθと定義される。旋回体１２が旋回を開始した位置から制御開始信号が出力されるまでに旋回体１２が旋回した角度がθｔと定義される。またブーム１６の長さがＬ_Ｂ１、ジブ１８の長さがＬ_Ｂ２、ブーム１６の起伏角がγ１、ジブ１８の起伏角がγ２と定義されると、平面視における吊荷の旋回半径ｒ０＝Ｌ_Ｂ１ｃｏｓγ１＋Ｌ_Ｂ２ｃｏｓγ２で表される。また、主巻ロープ５０の振れ角をγｌと定義する。この時、吊荷の運動エネルギＴおよびポテンシャルエネルギＵは以下の式１１で表される。

ここでｇは重力加速度である。また吊荷は主巻ロープ５０によってその挙動を拘束されており、ジブ１８の先端部から見て半径Ｌ_Ｍ（ロープ長）の球面上に拘束されているとみなすことができる。このため、以下の式１２が成立する。なお、ｈはジブ１８の先端部の高さを意味する。

この際、式１３のようにφを定義する。

この結果、式１３において、拘束条件はφ＝０で表すことができるため、公知のＬａｇｒａｎｇｅ方程式を導出すると、式１３から式１４が導かれる。

なお、式１４において、μは未定乗数である。この式１４を用いて、以下の式１５を仮定すると、ｘｔについて以下の式１６を得ることができる。

ここで、λ＝√（ｇ／Ｌ_Ｍ）である。

図１２は、本実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め制御を更に説明するためのモデル図である。ジブ１８（起伏体）の慣性は回転運動に対して直線運動における質量（動かしにくさ、回転しにくさ）として作用し、ジブ１８の変形に寄与する力は油圧モータによる強制変位とジブ１８にかかる主巻ロープ５０の張力とであるため、ジブ１８の捻れの変形が支配的である。このため、ジブ１８の弾性を考えるときに、図１２に示すようにバネ−質量系のアナロジーによってその運動方程式を得ることができる。ジブ１８の慣性モーメントをＩ、ジブ１８のねじり剛性をｋθ、ジブ先端の角度をθと旋回モータの回転角度をθｍとすると、式１４のラグランジュの運動方程式から導出される以下の式１７によって運動方程式を表すことができる。

このように、式１７には起伏体の弾性変形を考慮した項が含まれている。上記を踏まえて、状態方程式を示すために、状態ｘを以下の式１８のように定義する。

そして、式１６、式１７および式１８から、式７の状態方程式は以下の式１９、式２０で示される。

すなわち、式１９、式２０によって示される状態方程式に基づいて、制御ゲイン設定部７２６は、制御ゲインＧ１〜Ｇ５（フィードバックゲイン）を演算することができる。

図１３は、本実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め制御と比較される他の旋回振れ止め制御における吊荷の旋回方向変位の推移を示すグラフである。図１３の破線は、クレーン１０の旋回動作を停止した直後に旋回振れ止め制御を全く行わなかった場合の吊荷の旋回方向における変位を示しており、周期的な振れが続いていることがわかる。一方、図１３の実線は、本発明の各実施形態と異なり起伏体（ブーム１６）の弾性変形を考慮しない制御モデルによって制御ゲインＧ１〜Ｇ５を演算した場合の結果である。図１３に示すように、このような演算ではフィードバック制御が発散し、制御を行っていない破線の結果よりも吊荷が大きく振れる結果となっている。

一方、図１４は、本発明の各実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め制御における吊荷の旋回方向変位の推移を示すグラフである。破線は図１３と同様である。図１４に示すように、本発明の各実施形態のように起伏体（ブーム１６）の弾性変形を考慮した制御モデルによって制御ゲインＧ１〜Ｇ５を演算した場合、吊荷の振れが早期に収束していることが確認される。

以上、本発明の各実施形態に係る旋回振れ止め装置７０によれば、ブーム１６、ジブ１８などの起伏体を有するクレーン１０において、制御ゲイン設定部７２６が、旋回体１２の旋回動作および吊荷の荷重によるブーム１６の弾性変形の影響を考慮した制御モデルに基づいて、各制御量（状態量）（吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４および旋回角Ｘ５）および入力量（旋回速度）の重み付き和の時間積分が最小化するように制御ゲインＧ１〜Ｇ５を決定する。そして、旋回目標速度演算部７２７が、前記制御量と前記制御ゲインとに基づいて旋回目標速度を演算し、旋回操作目標演算部７２８が、上記の目標速度になるように旋回駆動部７０１を駆動するため、安定した吊荷の振れ止めを行うことが可能となる。

特に、上記の第１、第２および第３実施形態では、制御ゲイン設定部７２６が、少なくとも起伏体（ブーム１６、ジブ１８）の弾性変形に対応する項を含むように予め設定された前記吊荷の挙動に関する状態方程式であって旋回体１２（起伏体）の旋回速度を変数とする状態方程式に基づいて、前記５つの状態量にそれぞれ対応する５つの制御ゲインＧ１〜Ｇ５を設定する。そして、旋回目標速度演算部７２７は、制御ゲイン設定部７２６によって設定された前記５つの制御ゲインと、制御量演算部７００Ｆによって演算された前記５つの状態量の現在値とから、旋回体１２の旋回速度の目標値である旋回目標速度を演算する。そして、旋回操作目標演算部７２８および駆動制御部７００は、旋回体１２の旋回速度が旋回目標速度演算部７２７によって演算された前記旋回目標速度（速度の大きさ、方向を含む）となるように、旋回駆動部７０１に対して前記旋回目標速度に対応する指令情報を出力する。

このような構成によれば、制御ゲイン設定部７２６は、起伏体の弾性変形を考慮した状態方程式に基づいて、各状態量の制御ゲインＧ１〜Ｇ５を設定する。また、旋回目標速度演算部７２７は、制御量演算部７００Ｆによって演算された各状態量と、制御ゲイン設定部７２６によって設定された各制御ゲインとに基づいて、旋回体１２の旋回目標速度Ｖｒｅｆを設定する。上記の状態量には、吊荷の変位および速度に加えて、起伏体先端部の変位および速度が含まれているため、吊荷ロープのロープ長さ情報とあわせることで、吊荷と起伏体先端部との相対位置が加味されながら、吊荷の旋回振れ制御を行うことができる。このため、旋回動作によって起伏体に付与される慣性モーメントや吊荷の荷重によって起伏体に撓みなどの弾性変形が生じている場合でも、吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

また、上記の第１、第２および第３実施形態では、制御目標量設定部７２０は、制御判断部７１９によって旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断され前記制御開始信号が出力されると、クレーン１０の平面視において起伏体が弾性変形していないと仮定した場合における前記起伏体先端部の鉛直下方の位置を前記目標位置として前記旋回角、前記起伏体先端部変位および前記吊荷変位の前記目標状態量をそれぞれ設定し、更に、前記吊荷速度および前記起伏体先端部速度の前記目標状態量をそれぞれゼロに設定する。

このような構成によれば、制御開始信号が出力された時点での起伏体先端部の位置を基準として、吊荷の旋回振れを収束させるための目標位置が設定される。このため、起伏体の弾性変形を考慮することなく常に起伏体先端部を吊荷の上方の位置に移動させるように上部本体の旋回動作を制御する他の旋回振れ止め装置のように、起伏体先端部が吊荷の動きに後追いし旋回方向の切換えが頻繁に行われることがなく、最終的な目標位置に応じた旋回動作の制御によって吊荷の振れを早期に収束させることができる。

更に、制御ゲイン設定部７２６は、前記５つの状態量と旋回体１２の旋回速度とを含む重み付き和の時間に対する積分値が最も小さくなるように前記５つの制御ゲインＧ１〜Ｇ５を設定する。このため、吊荷の旋回振れを早期に収束させるための制御ゲインを短時間で設定することができる。なお、この制御ゲインの設定の方法としては、いわゆる極配置法に基づく方法やＨ無限大制御に基づく方法を採用しても良い。本発明の各実施形態に係る制御ゲインの設定の方法は、いわゆるＬＱ最適制御（Ｌｉｎｅａｒ Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）（線形二次最適制御）に従ったものである。当該ＬＱ最適制御は、上記の極配置法と比較して、制御系が外乱に対してロバストとなるように設計しやすい特徴がある。また、ＬＱ最適制御は、Ｈ無限大制御と比較して制御系の設計が容易であるとともに、外乱の影響を受けてもその効果を発揮しやすいという特徴がある。

また、上記の第２実施形態では、ブーム１６の先端部に起伏可能に支持されたジブ１８の先端部から主巻ロープ５０が垂下されている構成において、旋回動作によってジブ１８に付与される慣性モーメントや吊荷の荷重によってジブ１８に撓みなどの弾性変形が生じている場合でも、吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

なお、本発明の各実施形態では、上記のように、クレーン１０の作業半径を決定する起伏体の長さ、起伏体の起伏角、起伏体の弾性係数、主巻ロープ５０の繰り出し量、起伏体の慣性モーメント、吊荷の重量（吊荷重）がフィードバックゲインを決定するための検出パラメータである。一方、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４および旋回角Ｘ５が制御量（状態量）に相当する。

以上、本発明の各実施形態に係る旋回振れ止め装置７０およびこれを備えたクレーン１０について説明した。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明は、例えば以下のような変形実施形態を取ることができる。

（１）図１５は、本発明の変形実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御を説明するためのモデル図である。上記の各実施形態では、状態量として、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３、ブーム先端旋回方向速度Ｘ４および旋回角Ｘ５を用いて説明したが、これらの状態量を他の検出部の検出結果から演算する態様でもよい。

図１５を参照して、ブーム先端旋回方向変位Ｘ３およびブーム先端旋回方向速度Ｘ４は、ブーム１６のたわみ量θｅ＝θ−θｍを検出することで、旋回角度θ、旋回角速度ｄθ／ｄｔから演算してもよい。また、ブーム１６の先端部に対する吊荷の相対的な変位ｘｍを検出することが可能であれば、当該検出結果からブーム１６の先端部の位置θを演算し、制御量（状態量）として、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、吊荷旋回方向相対変位Ｘ３、吊荷旋回方向相対速度Ｘ４、旋回角Ｘ５を選択することも可能である。また、旋回体１２に取り付けたカメラ、ブーム１６の先端部に取り付けたカメラによって、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、吊荷旋回方向相対変位Ｘ３、吊荷旋回方向相対速度Ｘ４をそれぞれ計測してもよい。

（２）また、上記の実施形態では、上記の各実施形態に係る旋回振れ止め装置７０が適用されるクレーンの構造は、図１、図５に示されるクレーン１０に限定されるものではなく、他の構造を有するクレーンであってもよい。また、上記の制御量（状態量）および対応する制御ゲインの数は、５つに限定されるものではなく、少なくとも５つの制御量および制御ゲインが検出または演算されればよい。

（３）更に、先の第３実施形態では、ブーム１６の先端部に装着されたカメラ８０の画像情報に基づいて、吊荷旋回方向変位Ｘ１および吊荷旋回方向速度Ｘ２がそれぞれ取得される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。フック５７または吊荷に取り付けられたＧＰＳによってグローバル座標系での吊荷位置が検出され、吊荷旋回方向変位Ｘ１および吊荷旋回方向速度Ｘ２がそれぞれ取得されてもよい。また、旋回振れ止め装置７０は、ブーム１６の先端部から垂下される主巻ロープ５０（吊荷ロープ）の先端部に接続されるジャイロセンサ（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）を有するものでもよい。この場合、吊荷変位検出部７１５Ａおよび吊荷速度検出部７１６Ａは、当該ジャイロセンサの出力に基づいて前記吊荷変位および前記吊荷速度をそれぞれ検出および出力する。また、第３実施形態に係る吊荷変位検出部７１５Ａおよび吊荷速度検出部７１６Ａが第２実施形態に適用されてもよい。

１０ クレーン
１２ 旋回体（上部本体）
１３ カウンタウエイト
１４ 走行体（下部本体）
１５ キャブ
１６ ブーム（起伏体）
１８ ジブ（起伏体）
２０ マスト
３０ ブーム起伏用ウインチ
３２ ジブ起伏用ウインチ
３４ 主巻用ウインチ
３８ ブーム起伏用ロープ
４４ ジブ起伏用ロープ
５０ 主巻ロープ（吊荷ロープ）
５７ 主フック
７０ 旋回振れ止め装置
７００ 駆動制御部（指令情報出力部）
７００Ａ 駆動部
７００Ｂ 操作部
７００Ｃ 情報取得部
７００Ｄ 検出部
７００Ｅ 制振制御部
７００Ｆ 制御量演算部（状態量演算部）
７０１ 旋回駆動部
７０２ 起伏駆動部（起伏体駆動部、ブーム駆動部）
７０２Ａ ジブ起伏駆動部（起伏体駆動部、ジブ駆動部）
７０３ ウインチ駆動部（吊荷駆動部）
７０４ 旋回操作部（旋回用操作部）
７０５ 起伏操作部（起伏用操作部、ブーム起伏用操作部）
７０５Ａ ジブ起伏操作部（起伏用操作部、ジブ起伏用操作部）
７０６ ウインチ操作部（昇降用操作部）
７０８ ブーム長さ情報取得部（起伏体長さ情報取得部）
７０９ ジブ長さ情報取得部（起伏体長さ情報取得部）
７１０ 旋回角検出部
７１１ ブーム起伏角検出部（起伏角検出部）
７１２ ジブ起伏角検出部（起伏角検出部）
７１３ ブームトップ旋回方向変位検出部（起伏体変位検出部）
７１３Ａ ジブトップ旋回方向変位検出部（起伏体変位検出部）
７１４ ブームトップ旋回方向速度検出部（起伏体速度検出部）
７１４Ａ ジブトップ旋回方向速度検出部（起伏体速度検出部）
７１５ ロープ旋回方向振れ角検出部（吊荷変位検出部、ロープ振れ角度検出部）
７１５Ａ 吊荷変位検出部
７１６ ロープ旋回方向振れ角速度検出部（吊荷速度検出部、ロープ振れ角速度検出部）
７１６Ａ 吊荷速度検出部
７１７ ロープ長さ検出部（ロープ長さ情報取得部）
７１８ 吊荷重量検出部（吊荷重量情報取得部）
７１９ 制御判断部（制御開始条件判断部）
７２０ 制御目標量設定部（目標状態量設定部）
７２６ 制御ゲイン設定部（制御ゲイン設定部）
７２７ 旋回目標速度演算部（旋回目標速度演算部）
７２８ 旋回操作目標演算部（指令情報出力部）
８０ カメラ（撮影装置）
８０Ｓ カメラ用治具
８１ 画像処理部（演算部）
８２ 検出量演算部（演算部）
Ｘ１ 吊荷旋回方向変位
Ｘ２ 吊荷旋回方向速度
Ｘ３ ブーム先端旋回方向変位
Ｘ３Ａ ジブ先端旋回方向変位
Ｘ４ ブーム先端旋回方向速度
Ｘ４Ａ ジブ先端旋回方向速度
Ｘ５ 旋回角

Claims (8)

1. 下部本体と、
   前記下部本体に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された上部本体と、
   前記上部本体に水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持され、起伏体基端部と、前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部とを含む起伏体と、
   前記起伏体先端部から垂下され吊荷に接続される吊荷ロープと、
   前記上部本体を前記旋回中心軸回りに第１旋回方向および前記第１旋回方向とは反対の第２旋回方向にそれぞれ旋回駆動することが可能な旋回駆動部と、
   前記上部本体を旋回駆動するための操作を受け付ける旋回用操作部であって、前記上部本体を前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と前記上部本体の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能な、旋回用操作部と、
   前記起伏体を前記回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能な起伏体駆動部と、
   前記起伏体を起伏するための操作を受け付ける起伏用操作部であって、前記起伏体を起伏させるための起伏用位置と前記起伏体の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、起伏用操作部と、
   前記吊荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うことで前記吊荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能な吊荷駆動部と、
   前記吊荷を昇降させるための操作を受け付ける昇降用操作部であって、前記吊荷を昇降させるための昇降用位置と前記吊荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能な、昇降用操作部と、
   を有するクレーンに搭載され、前記上部本体の旋回動作停止後に前記吊荷ロープに接続された前記吊荷が前記起伏体先端部を支点として前記上部本体の旋回方向に沿って振れる現象である吊荷の旋回振れを抑えることが可能なクレーンの旋回振れ止め装置であって、
   前記起伏体基端部と前記起伏体先端部とを結ぶ方向である起伏体長手方向における当該起伏体の長さに対応する情報である起伏体長さ情報を取得し出力する起伏体長さ情報取得部と、
   前記上部本体の前記旋回中心軸回りの旋回角を検出および出力する旋回角検出部と、
   前記回転中心軸回りの前記起伏体の起伏角を検出および出力する起伏角検出部と、
   前記起伏体先端部の前記旋回方向における変位である起伏体先端部変位を検出および出力する起伏体変位検出部と、
   前記起伏体先端部の前記旋回方向における速度である起伏体先端部速度を検出および出力する起伏体速度検出部と、
   前記起伏体先端部に対する前記吊荷の変位である吊荷変位を検出および出力する吊荷変位検出部と、
   前記起伏体先端部に対する前記吊荷変位の単位時間あたりの変化量である吊荷速度を検出および出力する吊荷速度検出部と、
   前記起伏体先端部と前記吊荷との間の前記吊荷ロープの長さに対応する情報であるロープ長さ情報を取得し出力するロープ長さ情報取得部と、
   前記吊荷の重量に関する情報である吊荷重量情報を取得し出力する吊荷重量情報取得部と、
   前記旋回用操作部が前記旋回用位置に設定されることに応じて前記旋回駆動部が前記上部本体を所定の旋回方向に旋回させたのち、前記旋回用操作部、前記起伏用操作部および前記昇降用操作部のすべての操作部が前記中立位置にそれぞれ設定されることで成立する旋回振れ止め制御開始条件が満たされているか否かを判断する制御開始条件判断部と、
   前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記吊荷の前記旋回方向における変位である吊荷変位、前記吊荷の前記旋回方向における速度である吊荷速度、前記起伏体先端部変位、前記起伏体先端部速度、前記旋回角を含む複数の状態量について、所定の目標位置において前記吊荷を少なくとも前記旋回方向において静止させるための目標状態量をそれぞれ設定する目標状態量設定部と、
   前記起伏体長さ情報取得部から出力された前記起伏体長さ情報と、前記旋回角検出部から出力された前記旋回角と、前記起伏角検出部から出力された前記起伏角と、前記起伏体変位検出部から出力された前記起伏体先端部変位と、前記起伏体速度検出部から出力された前記起伏体先端部速度と、前記吊荷変位検出部から出力された前記吊荷変位と、前記吊荷速度検出部から出力された前記吊荷速度と、前記ロープ長さ情報取得部から出力された前記ロープ長さ情報と、前記吊荷重量情報取得部から出力された前記吊荷重量情報と、前記目標状態量設定部によって設定された前記複数の状態量の目標状態量とに基づいて、前記複数の状態量の現在値を演算する状態量演算部と、
   少なくとも前記起伏体の弾性変形に対応する項を含むように予め設定された前記吊荷の挙動に関する状態方程式であって前記上部本体の旋回速度を変数とする状態方程式に基づいて、前記複数の状態量にそれぞれ対応する複数の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、
   前記制御ゲイン設定部によって設定された前記複数の制御ゲインと、前記状態量演算部によって演算された前記複数の状態量の現在値とから、前記旋回速度の目標値である旋回目標速度を演算する旋回目標速度演算部と、
   前記上部本体の旋回速度が前記旋回目標速度演算部によって演算された前記旋回目標速度となるように、前記旋回駆動部に対して前記旋回目標速度に対応する指令情報を出力する指令情報出力部と、
   を備える、クレーンの旋回振れ止め装置。
2. 前記吊荷変位検出部は、前記上部本体の旋回動作における径方向に沿って見た場合の前記吊荷ロープの鉛直方向に対する振れ角度を前記吊荷変位として検出および出力するロープ振れ角度検出部を含み、
   前記吊荷速度検出部は、前記吊荷ロープの前記振れ角度の単位時間あたりの変化量である振れ角速度を前記吊荷速度として検出および出力するロープ振れ角速度検出部を含む、請求項１に記載のクレーンの旋回振れ止め装置。
3. 前記起伏体先端部に装着され、前記吊荷に関連付けられた目標物を撮影するとともに撮影した画像情報を出力する撮影装置と、
   前記撮影装置から出力された画像情報に基づいて、前記吊荷変位および前記吊荷速度をそれぞれ演算する演算部と、
   を更に備え、
   前記撮影装置および前記演算部は、前記吊荷変位検出部として前記吊荷変位を検出および出力し、前記吊荷速度検出部として前記吊荷速度を検出および出力する、請求項１に記載のクレーンの旋回振れ止め装置。
4. 前記起伏体先端部から垂下される前記吊荷ロープの先端部に接続されるジャイロセンサを更に備え、
   前記吊荷変位検出部および前記吊荷速度検出部は、前記ジャイロセンサの出力に基づいて前記吊荷変位および前記吊荷速度をそれぞれ検出および出力する、請求項１に記載のクレーンの旋回振れ止め装置。
5. 前記目標状態量設定部は、前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記クレーンの平面視において前記起伏体が弾性変形していないと仮定した場合における前記起伏体先端部の鉛直下方の位置を前記目標位置として前記旋回角、前記起伏体先端部変位および前記吊荷変位の前記目標状態量をそれぞれ設定し、更に、前記吊荷速度および前記起伏体先端部速度の前記目標状態量をそれぞれゼロに設定する、請求項１乃至４の何れか１項に記載のクレーンの旋回振れ止め装置。
6. 前記制御ゲイン設定部は、前記複数の状態量と前記旋回速度とを含む重み付き和の時間に対する積分値が最も小さくなるように前記複数の制御ゲインを設定する、請求項１乃至５の何れか１項に記載のクレーンの旋回振れ止め装置。
7. 前記クレーンは、
   前記起伏体として、
   前記上部本体に水平な第１回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持されたブーム基端部と、前記ブーム基端部とは反対のブーム先端部とを含む、ブームと、
   前記ブーム先端部に前記第１回転中心軸と平行な第２回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持されたジブ基端部と、前記ジブ基端部とは反対のジブ先端部であって前記吊荷ロープが当該ジブ先端部から垂下されることを許容するジブ先端部とを含む、ジブと、
   を有し、
   前記起伏体駆動部として、
   前記ブームを前記第１回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能なブーム駆動部と、
   前記ジブを前記第２回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能なジブ駆動部と、
   を有し、
   前記起伏用操作部として、
   前記ブームを起伏するための操作を受け付けるブーム起伏用操作部であって、前記ブームを起伏させるためのブーム起伏用位置と前記ブームの起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、ブーム起伏用操作部と、
   前記ジブを起伏するための操作を受け付けるジブ起伏用操作部であって、前記ジブを起伏させるためのジブ起伏用位置と前記ジブの起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、ジブ起伏用操作部と、
   有するものであって、
   前記起伏体長さ情報取得部は、
   前記ブーム基端部と前記ブーム先端部とを結ぶ方向であるブーム長手方向における当該ブームの長さに対応する情報であるブーム長さ情報を取得し出力するブーム長さ情報取得部と、
   前記ジブ基端部と前記ジブ先端部とを結ぶ方向であるジブ長手方向における当該ジブの長さに対応する情報であるジブ長さ情報を取得し出力するジブ長さ情報取得部と、
   を有し、
   前記起伏体変位検出部は、前記ジブ先端部の前記旋回方向における変位を前記起伏体先端部変位として検出および出力し、
   前記起伏体速度検出部は、前記ジブ先端部の前記旋回方向における速度を前記起伏体先端部速度として検出および出力し、
   前記起伏角検出部は、
   前記第１回転中心軸回りの前記ブームの起伏角を検出および出力するブーム起伏角検出部と、
   前記第２回転中心軸回りの前記ジブの起伏角を検出および出力するジブ起伏角検出部と、
   を有し、
   前記目標状態量設定部は、前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記吊荷変位、前記吊荷速度、前記ジブ先端部の前記旋回方向における変位である前記起伏体先端部変位、前記ジブ先端部の前記旋回方向における速度である前記起伏体先端部速度、前記旋回角の複数の状態量について、前記目標状態量をそれぞれ設定し、
   前記状態量演算部は、前記ブーム長さ情報取得部および前記ジブ長さ情報取得部からそれぞれ出力された前記ブーム長さ情報および前記ジブ長さ情報と、前記旋回角検出部から出力された前記旋回角と、前記ブーム起伏角検出部から出力された前記ブーム起伏角と、前記ジブ起伏角検出部から出力された前記ジブ起伏角と、前記起伏体変位検出部から出力された前記起伏体先端部変位と、前記起伏体速度検出部から出力された前記起伏体先端部速度と、前記吊荷変位検出部から出力された前記吊荷変位と、前記吊荷速度検出部から出力された前記吊荷速度と、前記ロープ長さ情報取得部から出力された前記ロープ長さ情報と、前記吊荷重量情報取得部から出力された前記吊荷重量情報と、前記目標状態量設定部によって設定された前記複数の状態量の目標状態量とに基づいて、前記複数の状態量の現在値を演算する、請求項１乃至６の何れか１項に記載のクレーンの旋回振れ止め装置。
8. 下部本体と、
   前記下部本体に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された上部本体と、
   前記上部本体に水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持された起伏体基端部と、前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部とを含む起伏体と、
   前記起伏体先端部から垂下され吊荷に接続される吊荷ロープと、
   前記上部本体を前記旋回中心軸回りに第１旋回方向および前記第１旋回方向とは反対の第２旋回方向にそれぞれ旋回駆動することが可能な旋回駆動部と、
   前記上部本体を旋回駆動するための操作を受け付ける旋回用操作部であって、前記上部本体を前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と前記上部本体の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能な、旋回用操作部と、
   前記起伏体を前記回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能な起伏体駆動部と、
   前記起伏体を起伏するための操作を受け付ける起伏用操作部であって、前記起伏体を起伏させるための起伏用位置と前記起伏体の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、起伏用操作部と、
   前記吊荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うことで前記吊荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能な吊荷駆動部と、
   前記吊荷を昇降させるための操作を受け付ける昇降用操作部であって、前記吊荷を昇降させるための昇降用位置と前記吊荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能な、昇降用操作部と、
   請求項１乃至７の何れか１項に記載のクレーンの旋回振れ止め装置と、
   を備える、クレーン。

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