JP2021147131A - Prediction system of tip position of boom and prediction method of tip position of boom - Google Patents

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Abstract

To provide a prediction system of a tip position of a boom capable of predicting the tip position of the boom.SOLUTION: A prediction system S of a tip position of a boom includes a boom 14 constituted to freely rise and fall, a derricking cylinder 62 for derricking the boom 14, a pressure measurement instrument 21 for measuring the pressure of the derricking cylinder 62, a winch 13 for winding/unwinding a suspended cargo through a wire 16, wire length measurement instruments (22, 23) for measuring the length of the wire 16, and a controller 40 serving as a control unit for controlling the derricking cylinder 62 and the winch 13 such that the controller 40 predicts a tip position of the boom 14 based on the pressure of the derricking cylinder 62 measured by the pressure measurement instrument 21 and the length of the wire 16 measured by the length measurement instruments (22, 23).SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、移動式クレーンを含む楊重装置に適用可能な、ブームの先端位置の予測システム、及び、ブームの先端位置の予測方法に関するものである。 The present invention relates to a boom tip position prediction system and a boom tip position prediction method applicable to a load device including a mobile crane.

従来から、ブームを備えたクレーンにおいて、地面から吊荷を吊り上げる際に、すなわち吊荷を地切りする際に、ブームに生じるたわみによって作業半径が増大することによって、吊荷が水平方向に振れる「荷振れ」が問題となっている(図1参照)。 Conventionally, in a crane equipped with a boom, when lifting a suspended load from the ground, that is, when cutting the suspended load, the bending caused by the boom increases the working radius, so that the suspended load swings in the horizontal direction. "Load runout" is a problem (see Fig. 1).

地切りの際の荷振れを防止することを目的として、例えば、特許文献1に記載された鉛直地切り制御装置は、エンジン回転数センサによってエンジンの回転数を検出し、ブームの起仰作動をエンジン回転数に応じた値に補正するように構成されている。このような構成によって、エンジン回転数の変化を加味した正確な地切り制御を実施できる、とされている。 For the purpose of preventing load runout during ground cutting, for example, the vertical ground cutting control device described in Patent Document 1 detects the engine speed by an engine speed sensor and raises and lowers the boom. It is configured to be corrected to a value according to the engine speed. With such a configuration, it is said that accurate ground cutting control can be performed in consideration of changes in engine speed.

特開平8−188379号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-188379

しかしながら、特許文献1を含む従来の地切り制御装置は、ブームの先端位置が吊荷の真上に位置しているか否かについて検出する手段を備えていなかった。したがって、ブームの先端位置が吊荷の真上からずれた状態で地切りして荷振れするおそれがあった。 However, the conventional ground cutting control device including Patent Document 1 does not have a means for detecting whether or not the tip position of the boom is located directly above the suspended load. Therefore, there is a risk that the tip of the boom will run out of the ground with the tip position deviated from directly above the suspended load.

そこで、本発明は、ブームの先端位置を予測することができる、ブームの先端位置の予測システム、及び、ブームの先端位置の予測方法を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a boom tip position prediction system capable of predicting the boom tip position, and a boom tip position prediction method.

前記目的を達成するために、本発明のブームの先端位置の予測システムは、起伏自在に構成されるブームと、前記ブームを起伏させる起伏シリンダと、前記起伏シリンダの圧力を計測する圧力計測器と、ワイヤを介して吊荷を巻上/巻下げるウインチと、前記ワイヤの長さを計測するワイヤ長さ計測器と、前記起伏シリンダ及び前記ウインチを制御する制御部であって、前記圧力計測器によって計測された前記起伏シリンダの圧力と、前記長さ計測器によって計測された前記ワイヤの長さと、に基づいて、前記ブームの先端位置を予測するようにされている、制御部と、を備えている。 In order to achieve the above object, the boom tip position prediction system of the present invention includes a boom configured to be undulating, an undulating cylinder for undulating the boom, and a pressure measuring device for measuring the pressure of the undulating cylinder. , A winch for hoisting / unwinding a suspended load via a wire, a wire length measuring instrument for measuring the length of the wire, a control unit for controlling the undulating cylinder and the winch, and the pressure measuring instrument. A control unit that predicts the tip position of the boom based on the pressure of the undulating cylinder measured by the undulating cylinder and the length of the wire measured by the length measuring instrument. ing.

また、本発明のブームの先端位置の予測方法は、ブームの先端位置の予測方法であって、ブームを上方向及び/又は下方向に起伏移動させるステップと、起伏シリンダの圧力を計測するステップと、ワイヤの長さを計測するステップと、前記起伏シリンダの圧力と前記ワイヤの長さとに基づいて前記ブームの先端位置を予測するステップと、を備えている。 Further, the method of predicting the tip position of the boom of the present invention is a method of predicting the tip position of the boom, which includes a step of undulating and moving the boom upward and / or downward, and a step of measuring the pressure of the undulating cylinder. , A step of measuring the length of the wire, and a step of predicting the tip position of the boom based on the pressure of the undulating cylinder and the length of the wire.

このように、本発明のブームの先端位置の予測システムは、ブームと、起伏シリンダと、圧力計測器と、ウインチと、ワイヤ長さ計測器と、起伏シリンダの圧力と、ワイヤの長さと、に基づいて、ブームの先端位置を予測するようにされている制御部と、を備えている。このような構成によれば、既存のセンサ類を用いて、簡易な構成によってブームの先端位置を予測できる。 As described above, the boom tip position prediction system of the present invention includes the boom, the undulating cylinder, the pressure measuring instrument, the winch, the wire length measuring instrument, the undulating cylinder pressure, and the wire length. Based on this, it includes a control unit that is designed to predict the tip position of the boom. According to such a configuration, the tip position of the boom can be predicted by a simple configuration using existing sensors.

また、本発明のブームの先端位置の予測方法は、ブームの先端位置の予測方法であって、ブームを上方向及び/又は下方向に起伏移動させるステップと、起伏シリンダの圧力を計測するステップと、ワイヤの長さを計測するステップと、起伏シリンダの圧力とワイヤの長さとに基づいてブームの先端位置を予測するステップと、を備えている。このような構成によれば、既存のセンサ類を用いて、簡易な構成によってブームの先端位置を予測できる。 Further, the method of predicting the tip position of the boom of the present invention is a method of predicting the tip position of the boom, which includes a step of undulating and moving the boom upward and / or downward, and a step of measuring the pressure of the undulating cylinder. It includes a step of measuring the length of the wire and a step of predicting the tip position of the boom based on the pressure of the undulating cylinder and the length of the wire. According to such a configuration, the tip position of the boom can be predicted by a simple configuration using existing sensors.

吊荷の荷振れについて説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the load runout of a suspended load. 移動式クレーンの側面図である。It is a side view of a mobile crane. ブームの先端位置の予測システムのブロック図である。It is a block diagram of the prediction system of the tip position of a boom. 張力(起伏シリンダの圧力の関数)とワイヤの長さに基づく仮想摩擦力の演算手法について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the calculation method of the virtual friction force based on the tension (the function of the pressure of the undulating cylinder) and the length of a wire. ブームの先端位置の予測システムのフローチャートである。It is a flowchart of the prediction system of the tip position of a boom. ブームの先端位置の予測システムの作用について説明するグラフである。It is a graph explaining the operation of the prediction system of the tip position of a boom.

以下、本発明に係る実施例について図面を参照して説明する。ただし、以下の実施例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。 Hereinafter, examples according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the components described in the following examples are examples, and the technical scope of the present invention is not limited to them.

本実施例では、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、トラッククレーン等が挙げられる。以下、本実施例に係る作業車両としてラフテレーンクレーンを例に説明するが、他の移動式クレーンにも、本発明に係る制御装置を適用することができる。さらに、本発明は、移動式クレーンだけでなく、他のワイヤを用いた楊重装置にも適用可能である。 In this embodiment, examples of the mobile crane include a rough terrain crane, an all terrain crane, and a truck crane. Hereinafter, a rough terrain crane will be described as an example of the work vehicle according to the present embodiment, but the control device according to the present invention can also be applied to other mobile cranes. Furthermore, the present invention can be applied not only to mobile cranes but also to weighting devices using other wires.

(移動式クレーンの構成)
まず、図2の側面図を用いて、移動式クレーンの構成について説明する。本実施例のラフテレーンクレーン1は、図2に示すように、走行機能を有する車両の本体部分となる車体10と、車体10の四隅に設けられたアウトリガ11,・・・と、車体10に水平旋回可能に取り付けられた旋回台12と、旋回台12の後方に取り付けられたブーム14と、を備えている。
(Structure of mobile crane)
First, the configuration of the mobile crane will be described with reference to the side view of FIG. As shown in FIG. 2, the rough terrain crane 1 of the present embodiment has a vehicle body 10 which is a main body portion of a vehicle having a traveling function, outriggers 11 provided at four corners of the vehicle body 10, ... It includes a swivel base 12 mounted so as to be able to swivel horizontally, and a boom 14 mounted behind the swivel base 12.

アウトリガ11は、スライドシリンダを伸縮させることによって、車体10から幅方向外側にスライド張出/スライド格納可能であるとともに、ジャッキシリンダを伸縮させることによって車体10から上下方向にジャッキ張出/ジャッキ格納可能である。 The outrigger 11 can slide out / slide outward from the vehicle body 10 in the width direction by expanding / contracting the slide cylinder, and can extend / jack retract in the vertical direction from the vehicle body 10 by expanding / contracting the jack cylinder. Is.

旋回台12は、旋回モータ61の動力が伝達されるピニオンギヤを有しており、このピニオンギヤが車体10に設けた円形状のギヤに噛み合うことで旋回軸を中心に回動する。旋回台12は、右前方に配置された操縦席18と、後方に配置されたカウンタウェイト19と、を有している。 The swivel base 12 has a pinion gear to which the power of the swivel motor 61 is transmitted, and the pinion gear meshes with a circular gear provided on the vehicle body 10 to rotate around a swivel shaft. The swivel base 12 has a cockpit 18 arranged on the right front side and a counterweight 19 arranged on the rear side.

さらに、旋回台12の後方には、ワイヤ16を巻上/巻下げるためのウインチ13が配置されている。ウインチ13は、ウインチモータ64を正方向/逆方向に回転させることによって、巻上げ方向(巻き取る方向)/巻下げ方向(繰り出す方向)の2方向に回転するようになっている。 Further, behind the swivel base 12, a winch 13 for hoisting / lowering the wire 16 is arranged. By rotating the winch motor 64 in the forward direction / the reverse direction, the winch 13 rotates in two directions, a winding direction (winding direction) and a winding direction (feeding direction).

ブーム14は、基端ブーム141と(1つ又は複数の)中間ブーム142と先端ブーム143とによって入れ子式に構成されており、内部に配置された伸縮シリンダ63によって伸縮できるようになっている。先端ブーム143の最先端のブームヘッド144にはシーブが配置され、シーブにワイヤ16が掛け回されてフック17が吊下げられている。 The boom 14 is nested by a base end boom 141, an intermediate boom 142 (s) and a tip boom 143, and can be expanded and contracted by an telescopic cylinder 63 arranged inside. A sheave is arranged on the state-of-the-art boom head 144 of the tip boom 143, and a wire 16 is hung around the sheave to hang a hook 17.

基端ブーム141の付け根部は、旋回台12に設置された支持軸に回動自在に取り付けられており、支持軸を回転中心として上下に起伏できるようになっている。そして、旋回台12と基端ブーム141の下面との間には、起伏シリンダ62が架け渡されており、起伏シリンダ62を伸縮することでブーム14全体を起伏することができるようになっている。 The base portion of the base end boom 141 is rotatably attached to a support shaft installed on the swivel base 12, and can be undulated up and down with the support shaft as the center of rotation. An undulating cylinder 62 is bridged between the swivel base 12 and the lower surface of the base end boom 141, and the entire boom 14 can be undulated by expanding and contracting the undulating cylinder 62. ..

(制御系の構成)
次に、図3のブロック図を用いて、本実施例のブームの先端位置の予測システムSの制御系の構成について説明する。ブームの先端位置の予測システムSは、制御部としてのコントローラ40を中心として構成されている。コントローラ40は、入力ポート、出力ポート、演算装置などを有する汎用のマイクロコンピュータである。コントローラ40は、操作レバー51〜54(旋回レバー51、起伏レバー52、伸縮レバー53、ウインチレバー54)からの操作信号を受けて、図示しない制御バルブを介してアクチュエータ61〜64(旋回モータ61、起伏シリンダ62、伸縮シリンダ63、ウインチモータ64)を制御する。
(Control system configuration)
Next, the configuration of the control system of the boom tip position prediction system S of this embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. The boom tip position prediction system S is configured around a controller 40 as a control unit. The controller 40 is a general-purpose microcomputer having an input port, an output port, an arithmetic unit, and the like. The controller 40 receives an operation signal from the operation levers 51 to 54 (swivel lever 51, undulation lever 52, telescopic lever 53, winch lever 54), and receives actuators 61 to 64 (swivel motor 61, swivel motor 61, via a control valve (not shown)). The undulating cylinder 62, the telescopic cylinder 63, and the winch motor 64) are controlled.

さらに、本実施例のコントローラ40には、ブームの先端位置の予測を開始するための開始スイッチ20と、起伏シリンダ62の圧力を計測する圧力計測器21と、ワイヤの長さを計測するワイヤ長さ計測器としての回転数計測器22及び姿勢計測器23と、が入力系統として接続されている。 Further, the controller 40 of the present embodiment includes a start switch 20 for starting the prediction of the tip position of the boom, a pressure measuring instrument 21 for measuring the pressure of the undulating cylinder 62, and a wire length for measuring the wire length. The rotation speed measuring instrument 22 and the attitude measuring instrument 23 as measuring instruments are connected as an input system.

開始スイッチ20は、「ブーム14の先端位置の予測制御」の開始(又は停止)を指示する入力機器であり、例えば、ラフテレーンクレーン1の安全装置に付加する構成とすることが可能である。開始スイッチ20は、操縦席18に配置されることが好ましい。なお、この開始スイッチ20として、地切り制御を開始するための地切り開始スイッチ(不図示)を兼用することもできる。すなわち、地切り制御の初期段階で本発明を実施することも可能である。 The start switch 20 is an input device that instructs the start (or stop) of "predictive control of the tip position of the boom 14", and can be configured to be added to the safety device of the rough terrain crane 1, for example. The start switch 20 is preferably arranged in the cockpit 18. As the start switch 20, a ground cutting start switch (not shown) for starting the ground cutting control can also be used. That is, it is also possible to carry out the present invention at the initial stage of ground cutting control.

圧力計測器21は、ブーム14に作用する荷重を計測する計測機器であり、起伏シリンダ62に取り付けられて、起伏シリンダ62の内部に作用する作動油の油圧を計測する圧力計である。圧力計測器21によって計測された圧力信号は、コントローラ40に伝送される。そして、後述する図4に示すように、コントローラ40において、圧力計測器21によって計測された圧力に基づいて式(3)の左辺の張力の項が計算される。 The pressure measuring instrument 21 is a measuring device for measuring the load acting on the boom 14, and is a pressure gauge attached to the undulating cylinder 62 to measure the oil pressure of the hydraulic oil acting inside the undulating cylinder 62. The pressure signal measured by the pressure measuring instrument 21 is transmitted to the controller 40. Then, as shown in FIG. 4, which will be described later, in the controller 40, the term of the tension on the left side of the equation (3) is calculated based on the pressure measured by the pressure measuring instrument 21.

ワイヤ長さ計測器(22、23)は、ウインチ13の回転数を計測する回転数計測器22と、ブーム14の姿勢を計測する姿勢計測器23と、から構成される。そして、後述する図4に示すように、コントローラ40において、回転数計測器22によって計測された回転数(回転速度)γと、姿勢計測器23によって計測された起伏角θ及び起伏角速度θ(ドット)と、に基づいて、式(3)の右辺の第一項及び第二項のワイヤ長さの変化に基づく項が計算される。 The wire length measuring instruments (22, 23) are composed of a rotation speed measuring instrument 22 for measuring the rotation speed of the winch 13 and a posture measuring instrument 23 for measuring the posture of the boom 14. Then, as shown in FIG. 4, which will be described later, in the controller 40, the rotation speed (rotation speed) γ measured by the rotation speed measuring instrument 22 and the undulation angle θ and the undulation angular velocity θ (dots) measured by the attitude measuring instrument 23. ) And, and the terms based on the changes in the wire lengths of the first and second terms on the right side of the equation (3) are calculated.

回転数計測器22は、ウインチ(ドラム)13の回転軸近傍に設置されて、ウインチ(ドラム)13の回転数(回転速度)を計測する。回転数計測器22によって計測された回転数(回転速度)は、コントローラ40に伝送されて、ウインチ巻上げ速度、及び、ワイヤ長さの計算に利用される。 The rotation speed measuring instrument 22 is installed near the rotation axis of the winch (drum) 13 and measures the rotation speed (rotation speed) of the winch (drum) 13. The rotation speed (rotation speed) measured by the rotation speed measuring instrument 22 is transmitted to the controller 40 and used for calculating the winch winding speed and the wire length.

姿勢計測器23は、ブーム14の姿勢を計測する計測機器であり、ブーム14の起伏角度を計測する起伏角度計23aと、起伏角速度を計測する起伏角速度計23bと、から構成される。具体的には、起伏角度計23aとしては、ポテンショメータを用いることができる。また、起伏角速度計23bとしては、起伏シリンダ15に取り付けられたストロークセンサを用いることができる。起伏角度計23aによって計測された起伏角度信号、及び、起伏角速度計23bによって計測された起伏角速度信号は、コントローラ40に伝送される。 The posture measuring instrument 23 is a measuring device for measuring the posture of the boom 14, and includes an undulation angle meter 23a for measuring the undulation angle of the boom 14 and an undulation angular velocity meter 23b for measuring the undulation angular velocity. Specifically, a potentiometer can be used as the undulation angle meter 23a. Further, as the undulation angular velocity meter 23b, a stroke sensor attached to the undulation cylinder 15 can be used. The undulation angle signal measured by the undulation angle meter 23a and the undulation angular velocity signal measured by the undulation angular velocity meter 23b are transmitted to the controller 40.

コントローラ40は、ブーム14及びウインチ13の作動を制御する制御部であり、開始スイッチ20がONにされることでウインチ13を巻上げて吊荷を地切りする準備工程として、又は、地切り動作の初期工程として、ブーム14の先端位置を予測する。コントローラ40は、圧力計測器21によって計測された起伏シリンダ62の圧力(p)と、長さ計測器(22、23)によって計測されたワイヤの長さと、に基づいて、ブームの先端位置を予測するようにされている。 The controller 40 is a control unit that controls the operation of the boom 14 and the winch 13, and is a preparatory step for hoisting the winch 13 and grounding the suspended load when the start switch 20 is turned on, or as a ground cutting operation. As an initial step, the tip position of the boom 14 is predicted. The controller 40 predicts the tip position of the boom based on the pressure (p) of the undulating cylinder 62 measured by the pressure measuring instrument 21 and the wire length measured by the length measuring instruments (22, 23). It is made to do.

具体的に言うと、コントローラ40は、図4に示すように、機能部として、ブーム14を上方向及び/又は下方向に起伏移動させる移動機能部40aと、ブーム14の先端位置が吊荷の真上に位置しているか否かを判定する判定機能部40bと、を有している。 Specifically, as shown in FIG. 4, the controller 40 has a moving function unit 40a for moving the boom 14 upward and / or downward as a functional unit, and the tip position of the boom 14 is a suspended load. It has a determination function unit 40b for determining whether or not it is located directly above.

移動機能部40aは、まず、ウインチ13によってワイヤ16の巻上げを開始して、起伏シリンダ62の圧力が所定の閾値以上となった状態を初期状態とする。そして、移動機能部40aは、初期状態を基準として、ブーム14を所定の角度幅で、上方向及び/又は下方向に起伏移動させるようにされている。 First, the moving function unit 40a starts winding the wire 16 by the winch 13, and sets a state in which the pressure of the undulating cylinder 62 becomes equal to or higher than a predetermined threshold value as an initial state. Then, the moving function unit 40a is adapted to undulate and move the boom 14 upward and / or downward with a predetermined angular width based on the initial state.

判定機能部40bは、図4に示す関係に基づいて、ブーム14を上方向及び/又は下方向に起伏移動させた際に、起伏シリンダ62の圧力、及び、ワイヤ16の長さ、の経時変化に基づいて、ブーム14の先端位置を予測するようにされている。より具体的に言うと、起伏シリンダ62の圧力、及び、ワイヤ16の長さ、の経時変化に基づいて間接的に算定される仮想摩擦力が最小となる時点において、ブーム14の先端位置が吊荷の真上に位置していると判定するようにされている。 Based on the relationship shown in FIG. 4, the determination function unit 40b changes the pressure of the undulating cylinder 62 and the length of the wire 16 with time when the boom 14 is undulated and moved upward and / or downward. The tip position of the boom 14 is predicted based on the above. More specifically, the tip position of the boom 14 is suspended at the time when the virtual frictional force indirectly calculated based on the pressure of the undulating cylinder 62 and the length of the wire 16 changes with time to the minimum. It is designed to determine that it is located directly above the load.

つまり、図4の式(4)を用いて、ΔFsinφの経時的な変化に基づいて最小値を探索し、最小値となった状態が吊荷の真上にブーム14の先端位置が位置しているものと判定する。図4において、Tはワイヤの張力、γはウインチ回転速度、θは起伏角、θ(ドット)は起伏角速度、Lはブーム長さ、k、k’はワイヤの伸び係数、をそれぞれ表している。 That is, using the equation (4) of FIG. 4, the minimum value is searched for based on the change over time of ΔFsinφ, and the tip position of the boom 14 is located directly above the suspended load in the state where the minimum value is reached. It is determined that there is. In FIG. 4, T represents the tension of the wire, γ represents the winch rotation speed, θ represents the undulation angle, θ (dot) represents the undulation angle velocity, L represents the boom length, and k and k ′ represent the elongation coefficient of the wire. ..

(フローチャート)
次に、図5のフローチャートを用いて、本実施例のブームの先端位置の予測制御の流れについて説明する。
(flowchart)
Next, the flow of predictive control of the tip position of the boom of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

はじめに、オペレータが開始スイッチ20を押すことで、ブームの先端位置の予測制御が開始される(ステップS1)。そうすると、自動的にウインチ13の巻上げが開始される(ステップS2)。すなわち、コントローラ40は、ウインチモータ64に巻上げを指令する。次に、ウインチ13の巻上げと同時に、圧力計測器21によって起伏シリンダ62の圧力が計測される(ステップS3)。計測された圧力は、コントローラ40に伝送される。 First, when the operator presses the start switch 20, predictive control of the tip position of the boom is started (step S1). Then, the winding of the winch 13 is automatically started (step S2). That is, the controller 40 commands the winch motor 64 to wind up. Next, at the same time as winding the winch 13, the pressure of the undulating cylinder 62 is measured by the pressure measuring instrument 21 (step S3). The measured pressure is transmitted to the controller 40.

そして、コントローラ40は、伝送された起伏シリンダ62の圧力に基づいて、張力を計算し、所定の張力以上となっているか否かを判定する(ステップS4)。そして、所定の張力以上となっていれば、ウインチ13を停止する(ステップS5)。所定の張力未満となっていれば、ステップS2へ戻ってウインチ13の巻上げを継続する。この状態を初期状態とする。ここまでの制御によって、ワイヤ16に所定の張力が発生した状態となっている。 Then, the controller 40 calculates the tension based on the transmitted pressure of the undulating cylinder 62, and determines whether or not the tension is equal to or higher than a predetermined tension (step S4). Then, if the tension is equal to or higher than the predetermined tension, the winch 13 is stopped (step S5). If the tension is less than the predetermined tension, the process returns to step S2 to continue winding the winch 13. This state is the initial state. By the control up to this point, a predetermined tension is generated in the wire 16.

次に、コントローラ40の移動機能部40aは、初期状態を基準として、ブーム14を所定の角度範囲で起伏上げ/起伏下げさせる(ステップS6)。すなわち、移動機能部40aは、起伏シリンダ62に初期状態を基準として所定の角度幅で少しずつ起伏上げと起伏下げを指令・実施することで、吊荷の真上にブーム14の先端位置が位置する状態を探索する。 Next, the moving function unit 40a of the controller 40 raises / lowers the boom 14 within a predetermined angle range with reference to the initial state (step S6). That is, the moving function unit 40a commands and executes the undulating cylinder 62 to undulate and undulate little by little with a predetermined angle width based on the initial state, so that the tip position of the boom 14 is positioned directly above the suspended load. Search for the state to do.

そして、ブーム14の起伏上げ/起伏下げと同時に、圧力計測器21によって起伏シリンダ62の圧力が計測される(ステップS7)。計測された圧力は、コントローラ40に伝送される。次に、コントローラ40の判定機能部40bは、図4の式(4)に基づいて、(仮想)摩擦力を計算する(S8)。すなわち、起伏シリンダ62の圧力、及び、ワイヤ16の長さ、の経時変化に基づいて間接的に(仮想)摩擦力を計算する。 Then, at the same time as raising / lowering the undulations of the boom 14, the pressure of the undulation cylinder 62 is measured by the pressure measuring instrument 21 (step S7). The measured pressure is transmitted to the controller 40. Next, the determination function unit 40b of the controller 40 calculates the (virtual) frictional force based on the equation (4) of FIG. 4 (S8). That is, the (virtual) frictional force is indirectly calculated based on the time-dependent changes in the pressure of the undulating cylinder 62 and the length of the wire 16.

次に、判定機能部40bは、計算された摩擦力が最小値となっているか否かを判定する(ステップS9)。そして、摩擦力が最小値であれば(ステップS9のYES)、この時点の起伏角度を記憶する(ステップS10)。一方、摩擦力が最小値でなければ(ステップS9のNO)、ステップS6に戻る。そして、ステップS6〜ステップS10を所定の角度範囲で繰り返すことによって、所定の角度範囲において摩擦力が最小値を示す起伏角度を探索・決定する。 Next, the determination function unit 40b determines whether or not the calculated frictional force is the minimum value (step S9). Then, if the frictional force is the minimum value (YES in step S9), the undulation angle at this time is stored (step S10). On the other hand, if the frictional force is not the minimum value (NO in step S9), the process returns to step S6. Then, by repeating steps S6 to S10 in a predetermined angle range, the undulation angle showing the minimum value of the frictional force in the predetermined angle range is searched and determined.

最後に、摩擦力が最小値になっている位置まで、ブーム14を起伏上げ又は起伏下げることによって、ブーム14の先端位置を吊荷の真上に位置させて(ステップS11)、処理を終了する。 Finally, by raising or lowering the boom 14 to the position where the frictional force becomes the minimum value, the tip position of the boom 14 is positioned directly above the suspended load (step S11), and the process is completed. ..

(先端位置の判定)
次に、図6のグラフを用いて、本実施例のブームの先端位置の判定手法の概念について説明する。前述したように、本実施例では、コントローラ40の判定機能部40bは、起伏シリンダ62の圧力、及び、ワイヤ16の長さ、の経時変化に基づいて間接的に算定される仮想摩擦力が最小となる時点において、ブーム14の先端位置が吊荷の真上に位置していると判定するようにされている。
(Judgment of tip position)
Next, the concept of the method for determining the tip position of the boom of this embodiment will be described with reference to the graph of FIG. As described above, in the present embodiment, the determination function unit 40b of the controller 40 has the minimum virtual frictional force indirectly calculated based on the change over time of the pressure of the undulating cylinder 62 and the length of the wire 16. At that time, it is determined that the tip position of the boom 14 is located directly above the suspended load.

例えば、吊荷の真上にブーム14の先端位置が位置している場合には、図6の実線に示すように、同時刻における張力Tは相対的に小さくなるとともに、その分だけ地切りする時刻は遅くなる。一方、吊荷の真上からずれた位置にブーム14の先端位置が位置している場合には、図6の一点鎖線に示すように、同時刻における張力Tは相対的に大きくなるとともに、その分だけ地切りする時刻は早くなる。 For example, when the tip position of the boom 14 is located directly above the suspended load, the tension T at the same time becomes relatively small and the ground is cut by that amount, as shown by the solid line in FIG. The time will be late. On the other hand, when the tip position of the boom 14 is located at a position deviated from directly above the suspended load, the tension T at the same time becomes relatively large as shown by the alternate long and short dash line in FIG. The time to cut the ground will be earlier.

(効果)
次に、本実施例のブームの先端位置の予測システムSの奏する効果を列挙して説明する。
(effect)
Next, the effects of the boom tip position prediction system S of this embodiment will be listed and described.

(1)上述してきたように、本実施例のブームの先端位置の予測システムSは、起伏自在に構成されるブーム14と、ブーム14を起伏させる起伏シリンダ62と、起伏シリンダ62の圧力を計測する圧力計測器21と、ワイヤ16を介して吊荷を巻上/巻下げるウインチ13と、ワイヤ16の長さを計測するワイヤ長さ計測器(22、23)と、起伏シリンダ62及びウインチ13を制御する制御部としてのコントローラ40であって、圧力計測器21によって計測された起伏シリンダ62の圧力と、長さ計測器(22、23)によって計測されたワイヤ16の長さと、に基づいて、ブーム14の先端位置を予測するようにされている、コントローラ40と、を備えている。このような構成によれば、既存のセンサ類を用いて、簡易な構成によってブームの先端位置を予測できる。 (1) As described above, the boom tip position prediction system S of the present embodiment measures the pressure of the boom 14 configured to be undulating, the undulating cylinder 62 for undulating the boom 14, and the undulating cylinder 62. A pressure measuring instrument 21 to be used, a winch 13 for hoisting / unwinding a suspended load via a wire 16, a wire length measuring instrument (22, 23) for measuring the length of the wire 16, and an undulating cylinder 62 and a winch 13. Based on the pressure of the undulating cylinder 62 measured by the pressure measuring instrument 21 and the length of the wire 16 measured by the length measuring instruments (22, 23). , A controller 40, which is designed to predict the tip position of the boom 14. According to such a configuration, the tip position of the boom can be predicted by a simple configuration using existing sensors.

つまり、圧力計測器21や長さ計測器(回転数計測器22及び姿勢計測器23)は、既存の作業機に搭載されているところ、これらの計測器を用いてブーム14の先端位置の微調整を含む地切り作業を効率よく実施することが可能となる。すなわち、地切り作業において、荷振れなく高速に吊荷を持ち上げることができる。さらに、地切り判定も容易になるため、全体の作業時間が短縮される。また、扱うパラメータ数が少ないため、試験調整工数の短縮にもつながる。 That is, when the pressure measuring instrument 21 and the length measuring instrument (rotation speed measuring instrument 22 and posture measuring instrument 23) are mounted on the existing working machine, the tip position of the boom 14 is finely measured by using these measuring instruments. It is possible to efficiently carry out ground cutting work including adjustment. That is, in the ground cutting work, the suspended load can be lifted at high speed without swinging. Further, since the ground cutting determination is facilitated, the entire work time is shortened. In addition, since the number of parameters to be handled is small, the test adjustment man-hours can be shortened.

(2)また、ワイヤ長さ計測器は、ウインチ13の回転数を計測する回転数計測器22と、ブーム14の姿勢を計測する姿勢計測器23と、から構成されることが好ましい。なお、姿勢計測器23は、ブーム14の起伏角度を計測する起伏角度計23aと、起伏角速度を計測する起伏角速度計23bと、から構成されることが好ましい。 (2) Further, the wire length measuring instrument is preferably composed of a rotation speed measuring instrument 22 for measuring the rotation speed of the winch 13 and a posture measuring instrument 23 for measuring the posture of the boom 14. The posture measuring instrument 23 is preferably composed of an undulation angle meter 23a for measuring the undulation angle of the boom 14 and an undulation angular velocity meter 23b for measuring the undulation angular velocity.

(3)さらに、コントローラ40は、ブーム14を上方向及び/又は下方向に起伏移動させ、起伏シリンダ62の圧力、及び、ワイヤ16の長さ、の経時変化に基づいて、ブーム14の先端位置を予測するようにされている。このように構成すれば、あらかじめ複雑な計算を実施しておくことなく、作業現場において直接、簡単、かつ、正確にブーム14の先端位置を予測できる。 (3) Further, the controller 40 undulates the boom 14 upward and / or downward, and the tip position of the boom 14 is based on the time-dependent change of the pressure of the undulating cylinder 62 and the length of the wire 16. Is supposed to be predicted. With this configuration, the tip position of the boom 14 can be predicted directly, easily, and accurately at the work site without performing complicated calculations in advance.

(4)また、コントローラ40は、ブーム14を上方向及び/又は下方向に起伏移動させた際に、間接的に算定される仮想摩擦力が最小となる時点において、ブーム14の先端位置が吊荷の真上に位置していると判定するようにされていることが好ましい。このように構成することで、計測値に基づいて、正確にブーム14の先端位置が吊荷の真上に位置することを予測できる。 (4) Further, in the controller 40, when the boom 14 is undulated and moved upward and / or downward, the tip position of the boom 14 is suspended at the time when the indirectly calculated virtual friction force is minimized. It is preferable that it is determined that it is located directly above the load. With this configuration, it is possible to accurately predict that the tip position of the boom 14 will be located directly above the suspended load based on the measured value.

(5)さらに、コントローラ40は、ウインチ13によってワイヤ16の巻上げを開始して、起伏シリンダ62の圧力が所定の閾値以上となった状態を初期状態とし、この初期状態を基準として、ブーム14を上方向及び/又は下方向に起伏移動させるようにされていることが好ましい。このように構成すれば、先端位置の予測制御においてブーム14を起伏移動させた際に、意図せずに地切りしてしまうことを防止できる。 (5) Further, the controller 40 starts winding the wire 16 by the winch 13, sets the initial state when the pressure of the undulating cylinder 62 becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, and sets the boom 14 based on this initial state. It is preferable that the undulations are moved upward and / or downward. With this configuration, it is possible to prevent the boom 14 from being unintentionally cut off when the boom 14 is undulated in the prediction control of the tip position.

(6)また、本実施例のブームの先端位置の予測方法は、ブーム14を上方向及び/又は下方向に起伏移動させるステップと、起伏シリンダ62の圧力を計測するステップと、ワイヤ16の長さを計測するステップと、起伏シリンダ62の圧力とワイヤ16の長さとに基づいてブームの先端位置を予測するステップと、を備えている。このような構成であれば、既存のセンサ類を用いて、簡易な工程によってブームの先端位置を予測できる。 (6) Further, the method of predicting the tip position of the boom of this embodiment includes a step of undulating and moving the boom 14 upward and / or downward, a step of measuring the pressure of the undulating cylinder 62, and a length of the wire 16. It includes a step of measuring the height and a step of predicting the tip position of the boom based on the pressure of the undulating cylinder 62 and the length of the wire 16. With such a configuration, the tip position of the boom can be predicted by a simple process using existing sensors.

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes to the extent that the gist of the present invention is not deviated are described in the present invention. included.

例えば、実施例では特に説明しなかったが、ウインチ13としてメインウインチを使用して地切りする場合でも、サブウインチを使用して地切りする場合でも、本発明のブームの先端位置の予測システムSを適用することができる。 For example, although not particularly described in the examples, the prediction system S of the tip position of the boom of the present invention is used regardless of whether the winch 13 is grounded using the main winch or the sub winch. Can be applied.

また、実施例では、ブーム14を起伏上げ/下げさせて吊荷の真上の位置を探索するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、さらに追加してブームヘッド144に搭載されているシーブにロードセルを貼設して、荷重の方向(すなわち、ワイヤ16が伸びる方向)を計測することも可能である。 Further, in the embodiment, the boom 14 is raised / lowered to search for the position directly above the suspended load, but the present invention is not limited to this, and the boom 14 is additionally mounted on the boom head 144. It is also possible to attach a load cell to the sheave and measure the direction of the load (that is, the direction in which the wire 16 extends).

S:ブームの先端位置の予測システム;
1:ラフテレーンクレーン; 10:車体; 12:旋回台;
13:ウインチ; 14:ブーム; 16:ワイヤ; 17:フック;
20:開始スイッチ;21:圧力計測器;
22:回転数計測器(ワイヤ長さ計測器の一部);
23:姿勢計測器(ワイヤ長さ計測器の一部);
40:コントローラ;
51:旋回レバー; 52:起伏レバー;
53:伸縮レバー; 54:ウインチレバー;
61:旋回モータ; 62:起伏シリンダ;
63:伸縮シリンダ; 64:ウインチモータ
S: Boom tip position prediction system;
1: Rough terrain crane; 10: Body; 12: Swivel;
13: Winch; 14: Boom; 16: Wire; 17: Hook;
20: Start switch; 21: Pressure measuring instrument;
22: Rotation speed measuring instrument (part of wire length measuring instrument);
23: Posture measuring instrument (part of wire length measuring instrument);
40: Controller;
51: Swing lever; 52: Undulating lever;
53: Telescopic lever; 54: Winch lever;
61: Swing motor; 62: Undulating cylinder;
63: Telescopic cylinder; 64: Winch motor

Claims (6)

起伏自在に構成されるブームと、
前記ブームを起伏させる起伏シリンダと、
前記起伏シリンダの圧力を計測する圧力計測器と、
ワイヤを介して吊荷を巻上/巻下げるウインチと、
前記ワイヤの長さを計測するワイヤ長さ計測器と、
前記起伏シリンダ及び前記ウインチを制御する制御部であって、前記圧力計測器によって計測された前記起伏シリンダの圧力と、前記ワイヤ長さ計測器によって計測された前記ワイヤの長さと、に基づいて、前記ブームの先端位置を予測するようにされている、制御部と、
を備える、ブームの先端位置の予測システム。
A boom that can be undulated and
The undulating cylinder that undulates the boom and
A pressure measuring instrument that measures the pressure of the undulating cylinder,
A winch that hoistes / unwinds a suspended load via a wire,
A wire length measuring instrument that measures the length of the wire,
A control unit that controls the undulating cylinder and the winch, based on the pressure of the undulating cylinder measured by the pressure measuring instrument and the length of the wire measured by the wire length measuring instrument. The control unit, which is designed to predict the tip position of the boom,
A boom tip position prediction system.
前記ワイヤ長さ計測器は、前記ウインチの回転数を計測する回転数計測器と、前記ブームの姿勢を計測する姿勢計測器と、から構成される、請求項1に記載されたブームの先端位置の予測システム。 The boom tip position according to claim 1, wherein the wire length measuring instrument comprises a rotation speed measuring instrument for measuring the rotation speed of the winch and a posture measuring instrument for measuring the posture of the boom. Prediction system. 前記制御部は、前記ブームを上方向及び/又は下方向に起伏移動させ、前記起伏シリンダの圧力、及び、前記ワイヤの長さ、の経時変化に基づいて、前記ブームの先端位置を予測するようにされている、請求項1又は請求項2に記載されたブームの先端位置の予測システム。 The control unit undulates the boom upward and / or downward, and predicts the tip position of the boom based on the time course of the pressure of the undulating cylinder and the length of the wire. The boom tip position prediction system according to claim 1 or 2. 前記制御部は、前記ブームを上方向及び/又は下方向に起伏移動させた際に、間接的に算定される仮想摩擦力が最小となる時点において、前記ブームの先端位置が前記吊荷の真上に位置していると判定するようにされている、請求項3に記載されたブームの先端位置の予測システム。 When the boom is undulated and moved upward and / or downward, the control unit sets the tip position of the boom to the true position of the suspended load at the time when the indirectly calculated virtual friction force becomes the minimum. The boom tip position prediction system according to claim 3, wherein the boom tip position is determined to be located above. 前記制御部は、前記ウインチによって前記ワイヤの巻上げを開始して、前記起伏シリンダの圧力が所定の閾値以上となった状態を初期状態とし、前記初期状態を基準として、前記ブームを上方向及び/又は下方向に起伏移動させるようにされている、請求項3又は請求項4に記載されたブームの先端位置の予測システム。 The control unit starts winding the wire by the winch, sets the initial state when the pressure of the undulating cylinder becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, and moves the boom upward and / or based on the initial state. Alternatively, the boom tip position prediction system according to claim 3 or 4, wherein the boom is undulated downward. ブームの先端位置の予測方法であって、
ブームを上方向及び/又は下方向に起伏移動させるステップと、
起伏シリンダの圧力を計測するステップと、
ワイヤの長さを計測するステップと、
前記起伏シリンダの圧力と前記ワイヤの長さとに基づいて前記ブームの先端位置を予測するステップと、
を備える、ブームの先端位置の予測方法。
It is a method of predicting the tip position of the boom.
Steps to undulate the boom upwards and / or downwards,
Steps to measure the pressure of the undulating cylinder and
Steps to measure the length of the wire and
A step of predicting the tip position of the boom based on the pressure of the undulating cylinder and the length of the wire, and
A method of predicting the tip position of the boom.
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