JP2021088432A - 移動式クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】積荷の重量および重心を考慮した最大作業半径を確認できる移動式クレーンを提供する。
【解決手段】移動式クレーンは、積荷が積載される荷台と、吊荷が吊り下げられるブームと、積荷の重量ｍ_caおよび重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）を測定する積荷測定手段と、吊荷の荷重ｍ_loを測定する荷重測定器と、積荷測定手段および荷重測定器の測定値が入力される演算部と、演算部に接続された表示装置とを備える。演算部は、積荷の重量値ｍ_caおよび重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）と吊荷の荷重値ｍ_loとを考慮に入れた安定モーメントと転倒モーメントとの釣り合いに基づき、ブームの最大作業半径を求める。表示装置は、最大作業半径を表示する。
【選択図】図６

Description

本発明は、移動式クレーンに関する。さらに詳しくは、積荷の重量および重心を考慮した最大作業半径を確認する機能を有する移動式クレーンに関する。

特許文献１には、積載形トラッククレーンの過負荷防止装置について、吊荷の荷重が許容前方吊上荷重に達したことに基づいて、前方への転倒を検知することが開示されている。許容前方吊上荷重は、トラックの荷台に荷物を積載しない空荷状態で伸縮ブームをトラック正面に旋回させたブーム正面作業においてトラックの後輪が浮き上がる限界の前方転倒モーメントから求められる。

特開２００８−１０５８１７号公報

特許文献１の技術では、荷台に荷物を積載しない空荷状態を基準として、過負荷を判断している。しかし、積載形トラッククレーンのように荷台を有する移動式クレーンの安定度は、荷台に積載された積荷の重量および重心により大きく変化する。そのため、積荷の重量および重心を考慮した最大作業半径を確認することが求められている。

本発明は上記事情に鑑み、積荷の重量および重心を考慮した最大作業半径を確認できる移動式クレーンを提供することを目的とする。

第１発明の移動式クレーンは、積荷が積載される荷台と、吊荷が吊り下げられるブームと、前記積荷の重量および重心位置を測定する積荷測定手段と、前記吊荷の荷重を測定する荷重測定器と、前記積荷測定手段および前記荷重測定器の測定値が入力される演算部と、前記演算部に接続された表示装置と、を備え、前記演算部は、前記積荷の重量値および重心位置と前記吊荷の荷重値とを考慮に入れた安定モーメントと転倒モーメントとの釣り合いに基づき、前記ブームの最大作業半径を求め、前記表示装置は、前記最大作業半径を表示することを特徴とする。
第２発明の移動式クレーンは、第１発明において、前記表示装置は、前記最大作業半径を図示した最大作業半径図を含む表示画像を表示することを特徴とする。
第３発明の移動式クレーンは、第２発明において、前記最大作業半径図は、移動式クレーンの外形を示すクレーン外形を含むことを特徴とする。
第４発明の移動式クレーンは、第２または第３発明において、前記ブームの姿勢を測定する姿勢測定器を備え、前記最大作業半径図は、前記姿勢測定器で測定された前記ブームの作業半径および旋回角を前記ブームの外形として示すブーム外形を含むことを特徴とする。
第５発明の移動式クレーンは、第２〜第４発明のいずれかにおいて、前記最大作業半径図は、前記積荷の重心位置を示す積荷重心点を含むことを特徴とする。
第６発明の移動式クレーンは、第２〜第５発明のいずれかにおいて、前記表示画像は、前記吊荷の荷重、前記積荷の重量、前記ブームの旋回角、前記ブームの作業半径および前記ブームの現在の旋回角における最大作業半径を示す数値の一または複数を示す数値部を含むことを特徴とする。
第７発明の移動式クレーンは、第１に発明において、前記積荷測定手段は、前記ブームの姿勢を測定する姿勢測定器と、前記姿勢測定器および前記荷重測定器の測定値が入力される積荷演算部と、を備え、前記積荷演算部は、積荷重量値および積荷重心位置が記憶されており、前記ブームの姿勢から吊荷重心位置を求め、荷積みまたは荷降ろしが行なわれたときに、前記積荷重量値および前記積荷重心位置と、前記吊荷の荷重測定値および前記吊荷重心位置とから、荷積みまたは荷降ろし後の新積荷重量値および新積荷重心位置を求め、前記新積荷重量値および前記新積荷重心位置で、前記積荷重量値および前記積荷重心位置を更新することを特徴とする。
第８発明の移動式クレーンは、第１に発明において、前記積荷測定手段は、前記荷台に敷き詰められた複数の分割板と、前記複数の分割板のそれぞれに設けられた複数の重量センサと、前記複数の重量センサの測定値が入力される積荷演算部と、を備え、前記積荷演算部は、前記複数の分割板のそれぞれの重心位置と重量値とから、前記積荷の重量値および重心位置を求めることを特徴とする。

第１発明によれば、積荷の重量および重心を考慮に入れた最大作業半径を表示装置に表示するので、作業員に対して現在の最大作業半径を正しく伝えることができ、安全性を確保しつつ、作業効率を高めることができる。
第２発明によれば、表示装置に最大作業半径図を表示するので、最大作業半径を視覚的に容易に把握できる。
第３発明によれば、最大作業半径図にクレーン外形が含まれるので、移動式クレーンの外形と最大作業半径との関係が分かりやすい。
第４発明によれば、最大作業半径図にブーム外形が含まれるので、現在のブームの姿勢と最大作業半径との関係が分かりやすい。
第５発明によれば、最大作業半径図に積荷重心点が含まれるので、最大作業半径の変化の要因を推測しやすい。
第６発明によれば、移動式クレーンの安定度に関わる各パラメータが数値で表されるので、移動式クレーンの状態をより正確に把握できる。
第７発明によれば、ブームの姿勢から求めた吊荷重心位置と吊荷の荷重測定値とを用いて、荷積みまたは荷降ろしが行なわれたときの積荷の重量および重心位置の変化を逐次求めることで、現在の積荷の重量および重心位置を求めることができる。
第８発明によれば、複数の分割板のそれぞれが受ける荷重から、積荷の重量および重心位置を求めることができる。

移動式クレーンの側面図である。 小型クレーンの油圧回路図である。 座標系の説明図である。 演算部のブロック図である。 演算処理のフローチャートである。 表示画像の一例である。 積荷演算部のブロック図である。 積荷演算処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る移動式クレーンの平面図である。 第２実施形態の積荷演算部のブロック図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
〔第１実施形態〕
（移動式クレーン）
本発明の第１実施形態に係る移動式クレーンは荷台を有するものであればよく、その種類は特に限定されない。荷台を有する移動式クレーンとして、積載形トラッククレーン、軌陸車などが挙げられる。以下、積載形トラッククレーンの場合を例に説明する。

図１に示すように、本実施形態の移動式クレーンＣＲは積載形トラッククレーンと称されるタイプのものである。移動式クレーンＣＲは汎用トラック１０を有する。汎用トラック１０の前方部分には運転室１１が設けられており、後方部分には荷台１２が設けられている。荷台１２には荷物が積載される。荷台１２に積載された荷物を積荷ＣＡと称する。

汎用トラック１０の車両フレーム１３のうち、運転室１１と荷台１２との間の部分には、小型クレーン２０が搭載されている。小型クレーン２０は車両フレーム１３上に固定されたベース２１を有する。ベース２１にはポスト２２が旋回可能に設けられている。ポスト２２の上端部にはブーム２３が起伏可能に設けられている。ポスト２２にはウインチが内蔵されている。このウインチから延ばされたワイヤロープはブーム２３の先端部まで導かれている。ワイヤロープはブーム２３の先端部とフック２４とに設けられた滑車に掛け回されている。これにより、フック２４はブーム２３の先端部から吊り下げられている。フック２４に吊り下げられた荷物を吊荷ＬＯと称する。

ポスト２２、ブーム２３、フック２４などから構成され、吊荷ＬＯの搬送に用いられる装置をクレーン装置と称する。ブーム２３の伸縮、起伏、旋回と、フック２４の巻上げ、巻下げとを組み合わせることで、吊荷ＬＯを立体空間内で移動させることができる。

小型クレーン２０は、クレーン装置のほか、アウトリガ装置を有する。アウトリガ装置はベース２１の左右両側に設けられた一対のアウトリガジャッキ２５、２５を有する。クレーン作業開始前にアウトリガジャッキ２５、２５を車両の側方に張り出し、アウトリガジャッキ２５、２５を伸長させてロッド先端部に設けられたフロートを接地させる。そうすると、アウトリガ装置によりクレーン作業中の移動式クレーンＣＲの安定が確保される。

小型クレーン２０は図２に示す油圧回路３０により油圧駆動される。油圧回路３０は油圧バルブユニット３１を有する。油圧バルブユニット３１の入口ポートは主油路３４を介してタンク３２に接続している。主油路３４には油圧ポンプ３３が設けられている。油圧ポンプ３３はＰＴＯ（パワーテイクオフ）装置を介して汎用トラック１０のエンジン１４に接続されており、エンジン１４により駆動される。油圧ポンプ３３によりタンク３２内の作動油が油圧バルブユニット３１に供給される。油圧バルブユニット３１の出口ポートは戻油路３５を介してタンク３２に接続している。

油圧バルブユニット３１には複数の油圧アクチュエータ３６ａ〜３６ｆが接続されている。油圧アクチュエータ３６ａ〜３６ｆは、ブーム伸縮用油圧シリンダ３６ａ、ウインチ用油圧モータ３６ｂ、ブーム起伏用油圧シリンダ３６ｃ、旋回用油圧モータ３６ｄ、およびアウトリガ用油圧シリンダ３６ｅ、３６ｆである。ブーム伸縮用油圧シリンダ３６ａの動作によりブーム２３が伸縮する。ウインチ用油圧モータ３６ｂの動作によりフック２４が巻上巻下作動する。ブーム起伏用油圧シリンダ３６ｃの動作によりブーム２３が起伏する。旋回用油圧モータ３６ｄの動作によりポスト２２が旋回する。アウトリガ用油圧シリンダ３６ｅ、３６ｆの動作によりアウトリガジャッキ２５、２５が伸縮する。

油圧バルブユニット３１には、伸縮用切換制御弁３７ａ、ウインチ用切換制御弁３７ｂ、起伏用切換制御弁３７ｃ、旋回用切換制御弁３７ｄ、およびアウトリガ用切換制御弁３７ｅ、３７ｆが設けられている。伸縮用切換制御弁３７ａにブーム伸縮用油圧シリンダ３６ａが接続している。ウインチ用切換制御弁３７ｂにウインチ用油圧モータ３６ｂが接続している。起伏用切換制御弁３７ｃにブーム起伏用油圧シリンダ３６ｃが接続している。旋回用切換制御弁３７ｄに旋回用油圧モータ３６ｄが接続している。アウトリガ用切換制御弁３７ｅ、３７ｆにアウトリガ用油圧シリンダ３６ｅ、３６ｆが、それぞれ接続している。各切換制御弁３７ａ〜３７ｆは、油圧ポンプ３３から供給された作動油の方向および流量を制御して、油圧アクチュエータ３６ａ〜３６ｆの動作を制御する。

各切換制御弁３７ａ〜３７ｆのスプールにはリンク機構などを介して操作レバーが連結されている。操作レバーを手動操作することにより、切換制御弁３７ａ〜３７ｆのスプール位置を切り換えることができる。すなわち、操作レバーにより切換制御弁３７ａ〜３７ｆを直接操作できる。

図１に示すように、小型クレーン２０は操作レバー群２６を有する。操作レバー群２６を構成する操作レバーが切換制御弁３７ａ〜３７ｆのいずれかに連結されている。操作者は操作レバー群２６を用いて小型クレーン２０を操作できる。

図２に示すように、切換制御弁３７ａ〜３７ｆのスプールには、それぞれパイロットシリンダ３８ａ〜３８ｆが取り付けられている。パイロットシリンダ３８ａ〜３８ｆの動作によっても、切換制御弁３７ａ〜３７ｆのスプール位置を切り換えることができる。

各パイロットシリンダ３８ａ〜３８ｆは、複動形シリンダであり、右側油室への作動油の給排を行なう電磁弁と、左側油室への作動油の給排を行なう電磁弁とが付設されている。これらの電磁弁は制御装置４０に接続されている。

制御装置４０はＣＰＵ、メモリなどで構成されたコンピュータである。制御装置４０からの制御信号に基づいて電磁弁が動作することで、パイロットシリンダ３８ａ〜３８ｆが駆動し、切換制御弁３７ａ〜３７ｆのスプール位置が切り換わる。このようにして、制御装置４０は小型クレーン２０の動作を制御する。

制御装置４０は遠隔操作端末４１と双方向に無線通信または有線通信可能である。遠隔操作端末４１は、いわゆるラジコン送信機をはじめとする無線操作端末でもよいし、有線操作端末でもよい。遠隔操作端末４１は各種のスイッチ、アクセルトリガなどからなる入力部が搭載されている。

操作者が遠隔操作端末４１の入力部を操作すると、遠隔操作端末４１は制御装置４０に操作信号を送信する。制御装置４０はその操作信号に基づいて油圧回路３０を制御して小型クレーン２０を動作させる。このようにして、操作者は遠隔操作端末４１を用いて小型クレーン２０を遠隔操作できる。

小型クレーン２０はブーム２３の姿勢を測定する姿勢測定器を有する。本実施形態の場合、ブーム２３の姿勢はブーム２３の長さ、起伏角および旋回角によって表される。姿勢測定器はこれらの各パラメータを測定する複数の測定器からなる。すなわち、姿勢測定器は長さ測定器４２、起伏角測定器４３および旋回角測定器４４からなる。

長さ測定器４２はブーム２３の長さを測定する。長さ測定器４２の構成は特に限定されないが、ブーム２３の先端部にコードの端部が固定されたコードリールの回転角をポテンショメータで読み取る構成が挙げられる。

起伏角測定器４３はブーム２３の起伏角を測定する。起伏角測定器４３の構成は特に限定されないが、ポテンショメータに振り子を取り付けた振子式の角度測定器をブーム２３に設ける構成が挙げられる。

旋回角測定器４４はブーム２３の旋回角を測定する。旋回角測定器４４の構成は特に限定されないが、ベース２１またはポスト２２に設けた複数の近接スイッチによりブーム２３の旋回角を離散的に検知する構成のほか、ポスト２２を旋回させる油圧モータの回転角をポテンショメータで読み取る構成が挙げられる。

また、小型クレーン２０はフック２４に吊り下げられた吊荷ＬＯの荷重を測定する荷重測定器４５を有する。荷重測定器４５の構成は特に限定されないが、ブーム２３を起伏させるブーム起伏用油圧シリンダ３６ｃ内の油圧を圧力センサで測定して荷重を求める構成のほか、フック２４を吊り下げるワイヤロープの張力から荷重を検出する張力検出器を用いた構成が挙げられる。

（最大作業半径）
本実施形態の移動式クレーンＣＲは、荷台１２に積載された積荷ＣＡの重量および重心を考慮した最大作業半径を求める機能を有する。ここで、作業半径とは、ブーム２３の旋回軸から先端部までの水平距離を意味する。最大作業半径とは、現在の吊荷ＬＯの荷重を前提とした、移動式クレーンＣＲの転倒に対する安定が確保される最大の作業半径を意味する。

最大作業半径は、例えば、以下の手順で求められる。なお、以下の説明における前提条件は一例であり、異なる前提条件に基づいて最大作業半径を求めてもよい。

本明細書では、図３に示すとおり、移動式クレーンＣＲを基準として、座標系を定義する。すなわち、ブーム２３の旋回軸Ｏと直交し、移動式クレーンＣＲの前後方向に沿う方向をｘ軸とする。移動式クレーンＣＲの前方をｘ軸の正方向とする。また、ブーム２３の旋回軸Ｏと直交し、移動式クレーンＣＲの車幅方向に沿う方向をｙ軸とする。移動式クレーンＣＲの左方をｙ軸の正方向とする。ｘ軸およびｙ軸の交点、すなわちブーム２３の旋回軸Ｏを原点とする。

また、ブーム２３の長さ（ブーム２３の中心軸に沿って旋回軸Ｏからブーム２３の先端部までの長さ）をＬと表記する。ブーム２３の起伏角（ブーム２３の中心軸の水平面に対する角度）をφと表記する。ブーム２３の旋回角をθと表記する。旋回角θは移動式クレーンＣＲの真正面を０°とし、反時計回りを正方向とする。ブーム２３の作業半径Ｒは式（１）で表される。

荷台１２に積載されている積荷ＣＡの重量をｍ_ca、重心位置をＧ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）とする。積荷ＣＡの重量ｍ_caおよび重心位置をＧ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）は、後述の積荷測定手段で測定できる。

吊荷ＬＯの荷重をｍ_lo、重心位置をＧ_lo（ｘ_lo、ｙ_lo）とする。吊荷ＬＯの荷重ｍ_loは荷重測定器４５で測定できる。吊荷ＬＯの重心位置Ｇ_loは、ブーム２３の姿勢から求めることができる。本実施形態の場合、吊荷ＬＯはブーム２３の先端部から吊り下げられたフック２４に吊り下げられている。したがって、ブーム２３の先端部の位置を吊荷ＬＯの重心位置Ｇ_loとみなすことができる。具体的には、吊荷ＬＯの重心Ｇ_loのｘ座標ｘ_loは式（２）で求められる。また、吊荷ＬＯの重心Ｇ_loのｙ座標ｙ_loは式（３）で求められる。

移動式クレーンＣＲの車両（ブーム２３、フック２４などの旋回部を除く部分）の重量をｍ_vh、重心位置をＧ_vh（ｘ_vh、０）とする。車両の重量ｍ_vhおよび重心位置Ｇ_vh（ｘ_vh、０）は、設計情報、試験などにより特定される。

ブーム２３、フック２４などの旋回部の重量をｍ_bm、重心位置をＧ_bm（ｘ_bm、ｙ_bm）とする。旋回部の重量ｍ_bmは、設計情報、試験などにより特定される。ブーム２３の中心軸に沿って旋回軸Ｏから重心位置Ｇ_bmまでの長さをｌ_bmとする。長さｌ_bmは設計情報、試験などにより特定される。長さｌ_bmはブーム２３の長さＬに依存するパラメータである。長さｌ_bmとしてブーム２３の長さＬごとに求めておいた値を記憶しておいてもよいし、長さｌ_bmをブーム２３の長さＬの１／２と仮定してもよい。旋回部の重心位置Ｇ_bmのｘ座標ｘ_bmは式（４）で求められる。また、旋回部の重心位置Ｇ_bmのｙ座標ｙ_bmは式（５）で求められる。

左右の後輪タイヤの中間位置をＰ_wc（ｘ_wc、０）とする。ここで、中間位置Ｐ_wcのｙ座標を０としたのは、左右の後輪タイヤの接地反力が等しいと仮定しているためである。左右の後輪タイヤの接地反力の比を考慮して中間位置Ｐ_wcのｙ座標を設定してもよい。すなわち、左右の後輪タイヤの接地反力の重心位置を中間位置Ｐ_wcとしてもよい。

左右のアウトリガジャッキ２５、２５の接地位置のｘ座標をｘ_ouとする。また、アウトリガジャッキ２５の張出し幅（接地位置と旋回軸Ｏとのｙ軸方向の距離）をｌ_ouとする。したがって、左側アウトリガジャッキ２５の接地位置はＰ_ol（ｘ_ou、ｌ_ou）と表される。右側アウトリガジャッキ２５の接地位置はＰ_or（ｘ_ou、−ｌ_ou）と表される。なお、ここでは、左右のアウトリガジャッキ２５、２５の張出し幅を同一と仮定している。左右のアウトリガジャッキ２５、２５の張出し幅が異なると仮定してもよい。

移動式クレーンＣＲに作用する安定モーメントと転倒モーメントとの釣り合いから、最大作業半径を求めることができる。ここで、吊荷ＬＯの荷重として実際の荷重（または測定値）ｍ_loを前提とした場合に、安定モーメントと転倒モーメントとが釣り合う作業半径は、移動式クレーンＣＲの転倒が始まる作業半径である。そこで、吊荷ＬＯの荷重として安全率を考慮した荷重Ｍ_loを前提として最大作業半径を求めることが好ましい。安全率を考慮した荷重Ｍ_loは、式（６）に示すように、実際の荷重ｍ_loを安全率Ｎ（０＜Ｎ≦１）で除して求められる。

（１）前方最大作業半径
前方転倒の転倒基線として左右のアウトリガジャッキ２５、２５の接地位置を結んだ線を仮定する。

前方転倒基線周りのモーメントの釣り合いより、式（７）が得られる。

式（７）のｘ_loに式（２）を代入し、作業半径Ｒで解けば、前方最大作業半径Ｒ_Fを求める式（８）を得ることができる。

（２）側方最大作業半径（０≦θ＜π）
図３に示すように、ブーム２３の旋回角θが０〜πの範囲における、側方転倒の転倒基線として左側のアウトリガジャッキ２５の接地位置Ｐ_olと左右の後輪タイヤの中間位置Ｐ_wcとを結んだ線Ｌ_Lを仮定する。側方転倒基線Ｌ_Lは、式（９）で表される。

車両の重心位置Ｇ_vh、旋回部の重心位置Ｇ_bm、吊荷ＬＯの重心位置Ｇ_loおよび積荷ＣＡの重心位置Ｇ_caと側方転倒基線Ｌ_Lとの距離を、それぞれｄ_vh、ｄ_bm、ｄ_lo、ｄ_caとする。ｄ_vh、ｄ_bm、ｄ_lo、ｄ_caは、それぞれ式（１０）〜（１３）で表される。ただし、距離ｄ_vh、ｄ_bm、ｄ_lo、ｄ_caは、重心位置が側方転倒基線Ｌ_Lよりも内側（原点を含む領域）に位置する場合を正、側方転倒基線Ｌ_Lよりも外側（原点を含まない領域）に位置する場合を負とする。

前方転倒基線Ｌ_L周りのモーメントの釣り合いより、式（１４）が得られる。

式（１４）のd_loに式（１２）を代入し、さらにｘ_lo、ｙ_loに式（２）、（３）を代入し、作業半径Ｒで解けば、左側の側方最大作業半径Ｒ_Lを求める式（１５）を得ることができる。

（２）側方最大作業半径（π≦θ＜２π）
図３に示すように、ブーム２３の旋回角θがπ〜２πの範囲における、側方転倒の転倒基線として右側のアウトリガジャッキ２５の接地位置Ｐ_orと左右の後輪タイヤの中間位置Ｐ_wcとを結んだ線Ｌ_Rを仮定する。側方転倒基線Ｌ_Rは、式（１６）で表される。

車両の重心位置Ｇ_vh、旋回部の重心位置Ｇ_bm、吊荷ＬＯの重心位置Ｇ_loおよび積荷ＣＡの重心位置Ｇ_caのそれぞれと、側方転倒基線Ｌ_Rとの距離をｄ_vh、ｄ_bm、ｄ_lo、ｄ_caとする。ｄ_vh、ｄ_bm、ｄ_lo、ｄ_caは、それぞれ式（１７）〜（２０）で表される。ただし、距離ｄ_vh、ｄ_bm、ｄ_lo、ｄ_caは、重心位置が側方転倒基線Ｌ_Rよりも内側（原点を含む領域）に位置する場合を正、側方転倒基線Ｌ_Lよりも外側（原点を含まない領域）に位置する場合を負とする。

前方転倒基線Ｌ_R周りのモーメントの釣り合いも式（１４）で表される。式（１４）のd_loに式（１９）を代入し、さらにｘ_lo、ｙ_loに式（２）、（３）を代入し、作業半径Ｒで解けば、右側の側方最大作業半径Ｒ_Rを求める式（２１）を得ることができる。

以上のように、前方最大作業半径Ｒ_Fは式（８）で得られ、左側の側方最大作業半径Ｒ_Lは式（１５）で得られ、右側の側方最大作業半径Ｒ_Rは式（２１）で得られる。ブーム２３の全旋回角の最大作業半径はこれら３つの解Ｒ_F、Ｒ_L、Ｒ_Rのうち最小のものとなる。

（演算部）
図２に示すように、制御装置４０は、小型クレーン２０の動作を制御する機能のほか、演算部５０としての機能も有する。なお、演算部５０を制御装置４０とは別のコンピュータで構成してもよい。

図４に示すように、演算部５０には、少なくとも、荷重測定器４５および積荷測定手段７０の測定値が入力されている。後述のごとく、積荷測定手段７０は積荷ＣＡの重量ｍ_caおよび重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）を測定する手段である。すなわち、演算部５０には、吊荷ＬＯの荷重ｍ_loの測定値と、積荷ＣＡの重量ｍ_caおよび重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）とが入力されている。

演算部５０は、最大作業半径演算部５１および表示画像生成部５２を有する。これらはコンピュータがプログラムを実行することで実現される。

演算部５０には表示装置６０が接続されている。表示装置６０として液晶ディスプレイなどが挙げられる。表示装置６０の設置箇所は特に限定されない。表示装置６０として遠隔操作端末４１のディスプレイを用いてもよいし、制御装置４０の筐体に設けられたディスプレイを用いてもよい。

（演算処理）
つぎに、図５に示すフローチャートに基づき、演算処理を説明する。
まず、最大作業半径演算部５１は荷重測定器４５および積荷測定手段７０からそれぞれの測定値を取得する（ステップＳ１０１）。すなわち、最大作業半径演算部５１は、吊荷ＬＯの荷重ｍ_loの測定値と、積荷ＣＡの重量ｍ_caおよび重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）の測定値とを取得する。

つぎに、最大作業半径演算部５１は、吊荷ＬＯの荷重値ｍ_loと積荷ＣＡの重量値ｍ_caおよび重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）とを考慮に入れた安定モーメントと転倒モーメントとの釣り合いに基づき、ブーム２３の最大作業半径を求める（ステップＳ１０２）。すなわち、移動式クレーンＣＲに作用する力のうち、少なくとも吊荷ＬＯの荷重および積荷ＣＡの重量により生じる力の大きさ、位置から、安定モーメントおよび転倒モーメントを求めて、それらが釣り合うときの最大作業半径を求める。この際、車両の重量および旋回部の重量などにより生じる安定モーメントおよび転倒モーメントを演算に含めてもよい。

例えば、最大作業半径演算部５１は、前記式（８）、（１５）、（２１）に基づき、前方最大作業半径Ｒ_F、左側の側方最大作業半径Ｒ_Lおよび右側の側方最大作業半径Ｒ_Rを求める。ブーム２３の全旋回角の最大作業半径としてこれら３つの解Ｒ_F、Ｒ_L、Ｒ_Rのうち最小のものを採用する。

つぎに、表示画像生成部５２は、最大作業半径演算部５１の演算結果に基づき表示画像を生成し（ステップＳ１０３）、表示画像を表示装置６０に表示する（ステップＳ１０４）。

表示画像ＩＭの一例を図６に示す。
表示画像ＩＭは最大作業半径を図示した最大作業半径図６１を含む。最大作業半径図６１は、例えば、座標系の表示と、最大作業半径を示す線または領域とが含まれる。最大作業半径図６１は移動式クレーンＣＲの姿勢を基準として水平面を示す２次元座標で示すことができる。座標系は図６に示すように極座標でもよいし、直交座標でもよい。このような最大作業半径図６１を表示装置に表示すれば、作業員にとって、最大作業半径を視覚的に容易に把握できる。

最大作業半径図６１は移動式クレーンＣＲの外形を示すクレーン外形６２を重畳させて含んでもよい。クレーン外形６２は移動式クレーンＣＲの外形を簡略化して線または領域で示すことができる。クレーン外形６２は移動式クレーンＣＲの外形の寸法、位置、向きが最大作業半径図６１の座標系に合わせられている。最大作業半径図６１にクレーン外形６２が含まれるので、移動式クレーンＣＲの外形と最大作業半径との関係が分かりやすい。例えば、移動式クレーンＣＲからどの程度離れた場所まで吊荷ＬＯを移動できるのか把握しやすい。

最大作業半径図６１はブーム２３の外形を示すブーム外形６３を重畳させて含んでもよい。ブーム外形６３はブーム２３の外形を簡略化して線または領域で示すことができる。ブーム外形６３は現在のブーム２３の作業半径および旋回角を反映して、その寸法、位置、向きが最大作業半径図６１の座標系に合わせられている。したがって、表示画像生成部５２は姿勢測定器（長さ測定器４２、起伏角測定器４３、旋回角測定器４４）の測定値に基づいてブーム外形６３を生成する。最大作業半径図６１にブーム外形６３が含まれるので、現在のブーム２３の姿勢と最大作業半径との関係が分かりやすい。例えば、最大作業半径に達しない範囲で、ブーム２３をどの程度伸長できるか、ブーム２３をどれくらいの範囲で旋回できるのかを把握しやすい。

最大作業半径図６１は積荷ＣＡの重心位置Ｇ_caを示す積荷重心点６４を重畳させて含んでもよい。最大作業半径図６１に積荷重心点６４が含まれるので、最大作業半径の変化の要因を推測しやすい。

表示画像ＩＭは最大作業半径図６１のほか、数値部６５を含んでもよい。数値部６５には各種のパラメータが数値で示される。数値部６５に示されるパラメータとして、吊荷ＬＯの荷重ｍ_lo、積荷ＣＡの重量ｍ_ca、ブーム２３の旋回角θ、現在のブームの作業半径Ｒ、およびブーム２３の現在の旋回角θにおける最大作業半径が挙げられる。数値部６５にはこれらのパラメータを示す数値の一または複数が示される。移動式クレーンＣＲの安定度に関わる各パラメータが数値で表されるので、移動式クレーンＣＲの状態をより正確に把握できる。

なお、表示画像ＩＭの態様は図６に示すものに限定されない。表示装置６０は何らかの態様で最大作業半径を表示すればよい。ブーム２３の現在の旋回角θにおける最大作業半径を数値として表示装置６０に表示してもよい。

図５に示すように、上記のテップＳ１０１からＳ１０４の処理は、繰り返し行なわれる。すなわち、荷積み、荷降ろしなどにより、積荷ＣＡの重量ｍ_caまたは重心位置Ｇ_caが変化した場合、または吊荷ＬＯの荷重ｍ_loが変化した場合には、その都度、最大作業半径が再計算され、現在の最大作業半径が表示装置６０の表示に反映される。積荷ＣＡおよび吊荷ＬＯに起因して変化する最大作業半径をリアルタイムで表示することができる。

以上のように、積荷ＣＡの重量ｍ_caおよび重心Ｇ_caを考慮に入れた最大作業半径を表示装置６０に表示するので、作業員に対して現在の最大作業半径を正しく伝えることができる。作業員は現在の最大作業半径を意識しながら、ブーム２３を操作できる。そのため、安全性を確保しつつ、作業効率を高めることができる。

（積荷測定手段）
積荷測定手段７０は、積荷ＣＡの重量ｍ_caおよび重心位置Ｇ_caを測定する機能を有すればよく、その構成は特に限定されない。積荷測定手段７０を、例えば、以下のように構成できる。

本明細書では、ブーム２３に吊り下げられた吊荷ＬＯを荷台１２に載せることを「荷積み」という。荷台１２に積載された積荷ＣＡの一部または全部をブーム２３に吊り下げて吊荷ＬＯとすることを「荷降ろし」という。

ブーム２３に吊り下げられた吊荷ＬＯを荷台１２に載せる荷積みが行なわれたとする。式（２２）に示すように、荷積み後の積荷ＣＡの重量ｍ_ca´は荷積み前の積荷ＣＡの重量ｍ_caに吊荷ＬＯの荷重ｍ_loを加算して求められる。

また、荷積み後の積荷ＣＡの重心位置Ｇ_ca´（ｘ_ca´、ｙ_ca´）は式（２３）および式（２４）で求められる。

荷台１２の積荷ＣＡの一部を吊荷ＬＯとしてブーム２３に吊り下げる荷降ろしが行なわれたとする。式（２５）に示すように、荷降ろし後の積荷ＣＡの重量ｍ_ca"は荷降ろし前の積荷ＣＡの重量ｍ_caから吊荷ＬＯの荷重ｍ_loを減算して求められる。

また、荷降ろし後の積荷ＣＡの重心位置Ｇ_ca"（ｘ_ca"、ｙ_ca"）は式（２６）および式（２７）で求められる。

以上のように、荷積みが行なわれた場合も荷降ろしが行なわれた場合も、積荷ＣＡの重量および重心を求めることができる。荷積みまたは荷降ろしが行なわれるたびに上記の演算を行なえば、現在の積荷ＣＡの重量および重心を常に把握することができる。

図７に示すように、積荷測定手段７０は姿勢測定器（長さ測定器４２、起伏角測定器４３、旋回角測定器４４）、荷重測定器４５および積荷演算部８０からなる。積荷演算部８０は制御装置４０の一機能として実現してもよいし（図２参照）、制御装置４０とは別のコンピュータで構成してもよい。積荷演算部８０には、姿勢測定器（長さ測定器４２、起伏角測定器４３、旋回角測定器４４）および荷重測定器４５の測定値が入力されている。

積荷演算部８０は、吊荷重心演算部８１、荷積み判断部８２、積荷重量演算部８３、積荷重心演算部８４、記憶部８５および出力部８６を有する。これらはコンピュータがプログラムを実行することで実現される。

積荷演算部８０は、後述の積荷演算処理を行ない、積荷ＣＡの重量および重心を求める。求められた積荷ＣＡの重量の値を積荷重量値ｍ_caとする。また、求められた積荷ＣＡの重心位置を積荷重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）とする。記憶部８５はこれら積荷重量値ｍ_caおよび積荷重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）を記憶する。

（積荷演算処理）
つぎに、図８に示すフローチャートに基づき、積荷演算処理を説明する。
まず、積荷演算部８０は積荷重量値ｍ_caおよび積荷重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）を初期化する（ステップＳ２０１）。この初期化処理は、荷台１２に積荷ＣＡが積載されていない空荷状態のときに行なわれる。したがって、積荷重量値ｍ_caは０（ゼロ）とすればよい。また、積荷重心位置Ｇ_caは原点（０、０）とすればよい。

つぎに、積荷演算部８０は姿勢測定器（長さ測定器４２、起伏角測定器４３、旋回角測定器４４）および荷重測定器４５からそれぞれの測定値を取得する（ステップＳ２０２）。すなわち、積荷演算部８０は、ブーム２３の長さＬ、起伏角φおよび旋回角θの各測定値と、吊荷ＬＯの荷重ｍ_loの測定値とを取得する。

つぎに、吊荷重心演算部８１は、前記式（２）および式（３）に従い、ブーム２３の姿勢（Ｌ、φ、θ）から吊荷ＬＯの重心位置（以下、「吊荷重心位置」という。）Ｇ_lo（ｘ_lo、ｙ_lo）を求める（ステップＳ２０３）。

つぎに、荷積み判断部８２はクレーン装置の作業が荷積みであるか、荷降ろしであるかを判断する（ステップＳ２０４）。具体的には、荷積み判断部８２は、吊荷重心位置Ｇ_lo（ｘ_lo、ｙ_lo）が荷台１２の領域内にあり、吊荷ＬＯの荷重測定値ｍ_loが減少したときに、荷積みが行なわれたと判断する。また、荷積み判断部８２は、吊荷重心位置Ｇ_lo（ｘ_lo、ｙ_lo）が荷台１２の領域内にあり、吊荷ＬＯの荷重測定値ｍ_loが増加したときに、荷降ろしが行なわれたと判断する。

ここで、荷台１２の領域は、ｘ−ｙ座標系における特定の領域として、予め記憶部８５に記憶されている。したがって、吊荷重心位置Ｇ_lo（ｘ_lo、ｙ_lo）と記憶された領域とを比較することで、吊荷重心位置Ｇ_lo（ｘ_lo、ｙ_lo）が荷台１２の領域内にあるか否かを判断できる。

現在の荷重測定値ｍ_loが所定時間前の荷重測定値ｍ_loに比べて低い場合に、荷重測定値ｍ_loが減少したと判断すればよい。通常、荷積みが行なわれた場合、荷重測定値ｍ_loは所定値から０（ゼロ）になる。また、現在の荷重測定値ｍ_loが所定時間前の荷重測定値ｍ_loに比べて高い場合に、荷重測定値ｍ_loが増加したと判断すればよい。通常、荷降ろしが行なわれた場合、荷重測定値ｍ_loは０（ゼロ）から所定値になる。

ステップＳ２０４において、クレーン装置の作業が荷積みでも荷降ろしでもない場合、ステップＳ２０２に戻る。

ステップＳ２０４において、荷積み判断部８２が、荷積みが行なわれたと判断したとする。このとき、積荷重量演算部８３は、荷積み後の積荷重量値（以下、「新積荷重量値」という。）ｍ_ca´を求める（ステップＳ２０５）。具体的には、前記式（２２）に従い、積荷重量値ｍ_caに荷重測定値ｍ_loを加算して新積荷重量値ｍ_ca´を求める。

また、積荷重心演算部８４は、荷積み後の積荷重心位置（以下、「新積荷重心位置」という。）Ｇ_ca´（ｘ_ca´、ｙ_ca´）を求める（ステップＳ２０６）。具体的には、前記式（２３）および式（２４）に従い、積荷重量値ｍ_caおよび積荷重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）と、吊荷ＬＯの荷重測定値ｍ_loおよび吊荷重心位置Ｇ_lo（ｘ_lo、ｙ_lo）とから、新積荷重心位置Ｇ_ca´（ｘ_ca´、ｙ_ca´）を求める。

ステップＳ２０４において、荷積み判断部８２が、荷降ろしが行なわれたと判断したとする。このとき、積荷重量演算部８３は、荷降ろし後の積荷重量値（新積荷重量値）ｍ_ca"を求める（ステップＳ２０５）。具体的には、前記式（２５）に従い、積荷重量値ｍ_caから荷重測定値ｍ_loを減算して新積荷重量値ｍ_ca"を求める。

また、積荷重心演算部８４は、荷降ろし後の積荷重心位置（新積荷重心位置）Ｇ_ca"（ｘ_ca"、ｙ_ca"）を求める（ステップＳ２０６）。具体的には、前記式（２６）および式（２７）に従い、積荷重量値ｍ_caおよび積荷重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）と、吊荷ＬＯの荷重測定値ｍ_loおよび吊荷重心位置Ｇ_lo（ｘ_lo、ｙ_lo）とから、新積荷重心位置Ｇ_ca"（ｘ_ca"、ｙ_ca"）を求める。

そして、積荷重量演算部８３は求められた新積荷重量値ｍ_ca´またはｍ_ca"で記憶部８５に記憶されている積荷重量値ｍ_caを更新する。また、積荷重心演算部８４は求められた新積荷重心位置Ｇ_ca´（ｘ_ca´、ｙ_ca´）またはＧ_ca"（ｘ_ca"、ｙ_ca"）で記憶部８５に記憶されている前記積荷重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）を更新する（ステップＳ２０７）。これにより、記憶部８５には、荷積みまたは荷降ろし後の、最新の積荷重量値ｍ_caおよび積荷重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）が記憶されることになる。

積荷演算部８０は以上のステップＳ２０２からステップＳ２０７までの処理を、荷積みまたは荷降ろしごとに繰り返し行なう。積荷演算部８０が処理を繰り返し行なうことで、荷積みまたは荷降ろしを複数回行った場合には、その都度、積荷重量値ｍ_caおよび積荷重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）が最新の情報に更新される。

以上のように、積荷演算部８０は、ブーム２３の姿勢から求めた吊荷重心位置Ｇ_lo（ｘ_lo、ｙ_lo）と吊荷ＬＯの荷重測定値ｍ_loとを用いて、荷積みまたは荷降ろしが行なわれたときの積荷ＣＡの重量ｍ_caおよび重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）の変化を逐次求める。これにより、現在の積荷の重量ｍ_caおよび重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）を求めることができる。

出力部８６は記憶部８５に記憶されている積荷重量値ｍ_caおよび積荷重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）を演算部５０に出力する。演算部５０は、入力された積荷重量値ｍ_caおよび積荷重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）を用いて、前述のごとく、最大作業半径を表示する。

〔第２実施形態〕
積荷測定手段７０を以下に説明する構成としてもよい。
図９に示すように、移動式クレーンＣＲの荷台１２には複数の分割板９１が敷き詰められている。換言すれば、荷台１２の床板が複数の分割板９１に分割されている。各分割板９１の形状は特に限定されない。荷台１２を隙間なく充填するという観点からは、分割板９１を三角形、四角形または六角形とすることが好ましい。分割板９１の数は特に限定されないが、多いほど、積荷ＣＡの重心位置Ｇ_caを精度良く求めることができる。

複数の分割板９１にはそれぞれ重量センサが設けられている。荷台１２に積荷ＣＡが積載されている場合、積荷ＣＡを支持する分割板９１には荷重が作用する。分割板９１に作用する荷重を重量センサにより測定する。

図１０に示すように、複数の重量センサ９２の測定値はそれぞれ積荷演算部９３に入力されている。積荷演算部９３は重量センサ９２の測定値に基づいて、積荷ＣＡの重量ｍ_caおよび重心位置Ｇ_caを求める。積荷測定手段７０は、以上の分割板９１、重量センサ９２、積荷演算部９３からなる。

積荷演算部９３は、複数の分割板９１のそれぞれの重心位置と重量値とから、積荷ＣＡの重量値ｍ_caおよび重心位置Ｇ_caを求める。具体的には、積荷演算部９３は以下の演算を行なう。

分割板９１の数をＮとする。ｉ番目の分割板９１の重心（分割板９１に一様に質量を分布させたときの質量中心）をｇ_i（ｘ_i、ｙ_i）とする。また、ｉ番目の分割板９１に設けられた重量センサ９２の測定値をｗ_iとする。

式（２８）に示すように、積荷ＣＡの重量ｍ_caは、全ての重量センサ９２の測定値ｗ_iを合計することで得られる。

また、積荷ＣＡの重心位置Ｇ_ca（ｘ_ca、ｙ_ca）は式（２９）および式（３０）で求められる。

以上のように、本実施形態の積荷測定手段７０は、複数の分割板９１のそれぞれが受ける荷重から、積荷ＣＡの重量ｍ_caおよび重心位置Ｇ_caを求めることができる。積荷演算部９３は、求めた積荷重量値ｍ_caおよび積荷重心位置Ｇ_caを演算部５０に出力する。演算部５０は、入力された積荷重量値ｍ_caおよび積荷重心位置Ｇ_caを用いて、前述のごとく、最大作業半径を表示する。

ＣＲ 移動式クレーン
ＬＯ 吊荷
ＣＡ 積荷
１２ 荷台
２３ ブーム
４５ 荷重測定器
５０ 演算部
５１ 最大作業半径演算部
５２ 表示画像生成部
６０ 表示装置
６１ 最大作業半径図
６２ クレーン外形
６３ ブーム外形
６４ 積荷重心点
６５ 数値部
７０ 積荷測定手段

Claims (8)

1. 積荷が積載される荷台と、
   吊荷が吊り下げられるブームと、
   前記積荷の重量および重心位置を測定する積荷測定手段と、
   前記吊荷の荷重を測定する荷重測定器と、
   前記積荷測定手段および前記荷重測定器の測定値が入力される演算部と、
   前記演算部に接続された表示装置と、を備え、
   前記演算部は、前記積荷の重量値および重心位置と前記吊荷の荷重値とを考慮に入れた安定モーメントと転倒モーメントとの釣り合いに基づき、前記ブームの最大作業半径を求め、
   前記表示装置は、前記最大作業半径を表示する
   ことを特徴とする移動式クレーン。
2. 前記表示装置は、前記最大作業半径を図示した最大作業半径図を含む表示画像を表示する
   ことを特徴とする請求項１記載の移動式クレーン。
3. 前記最大作業半径図は、移動式クレーンの外形を示すクレーン外形を含む
   ことを特徴とする請求項２記載の移動式クレーン。
4. 前記ブームの姿勢を測定する姿勢測定器を備え、
   前記最大作業半径図は、前記姿勢測定器で測定された前記ブームの作業半径および旋回角を前記ブームの外形として示すブーム外形を含む
   ことを特徴とする請求項２または３記載の移動式クレーン。
5. 前記最大作業半径図は、前記積荷の重心位置を示す積荷重心点を含む
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の移動式クレーン。
6. 前記表示画像は、前記吊荷の荷重、前記積荷の重量、前記ブームの旋回角、前記ブームの作業半径および前記ブームの現在の旋回角における最大作業半径を示す数値の一または複数を示す数値部を含む
   ことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の移動式クレーン。
7. 前記積荷測定手段は、
   前記ブームの姿勢を測定する姿勢測定器と、
   前記姿勢測定器および前記荷重測定器の測定値が入力される積荷演算部と、を備え、
   前記積荷演算部は、
   積荷重量値および積荷重心位置が記憶されており、
   前記ブームの姿勢から吊荷重心位置を求め、
   荷積みまたは荷降ろしが行なわれたときに、前記積荷重量値および前記積荷重心位置と、前記吊荷の荷重測定値および前記吊荷重心位置とから、荷積みまたは荷降ろし後の新積荷重量値および新積荷重心位置を求め、
   前記新積荷重量値および前記新積荷重心位置で、前記積荷重量値および前記積荷重心位置を更新する
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動式クレーン。
8. 前記積荷測定手段は、
   前記荷台に敷き詰められた複数の分割板と、
   前記複数の分割板のそれぞれに設けられた複数の重量センサと、
   前記複数の重量センサの測定値が入力される積荷演算部と、を備え、
   前記積荷演算部は、前記複数の分割板のそれぞれの重心位置と重量値とから、前記積荷の重量値および重心位置を求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動式クレーン。

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