JP2023147887A - クレーンの状態特定システム、クレーンの状態特定装置及びそのプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】現実のブーム状態をより精度良く特定可能なクレーンの状態特定システム、クレーンの状態特定装置及びクレーンの状態特定装置のプログラムを提供する。【解決手段】クレーン本体としての上部旋回体と、上部旋回体に設けられるブームと、を有するクレーンの状態特定システム1は、ブームの基本情報を取得するブーム基本情報取得部18と、ブームの現実の情報を取得するブーム現実情報取得部17と、基本情報と現実の情報とに基づいて、ブームの状態を特定する特定部20と、を有している。【選択図】図2
Description
本発明はクレーンの状態特定システム、クレーンの状態特定装置及びそのプログラムに関する。
特許文献1には、ブーム角度及びブームのたわみを考慮して、ブームに掛かる負荷に応じて操作を止める過負荷防止装置が記載されている。
しかしながら、特許文献1の技術は、理想的な構造上のブームのたわみや角度を考慮した計算がされているため、ブームの経年劣化に対応しておらず、現実のブーム状態を考慮した過負荷防止の効果を得ることが困難である。
本発明は、現実のブーム状態をより精度良く特定可能なクレーンの状態特定システム、クレーンの状態特定装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。
本発明は、クレーン本体に設けられるブームの状態を特定するクレーンの状態特定システムであって、
前記ブームの基本情報を取得するブーム基本情報取得部と、
前記ブームの現実の情報を取得するブーム現実情報取得部と、
前記基本情報と前記現実の情報とに基づいて、前記ブームの状態を特定する特定部と、
を有している。
前記ブームの基本情報を取得するブーム基本情報取得部と、
前記ブームの現実の情報を取得するブーム現実情報取得部と、
前記基本情報と前記現実の情報とに基づいて、前記ブームの状態を特定する特定部と、
を有している。
また、本発明は、クレーン本体に設けられるブームの基本情報と前記ブームの現実の情報とに基づいて、前記ブームの状態を特定する特定部を有するクレーンの状態特定装置である。
また、本発明は、前記特定部による前記ブームの状態の特定を行う前記クレーンの状態特定装置のプログラムである。
本発明によれば、現実のブーム状態をより精度良く特定できる。
以下、図面を参照して、各実施形態について詳細に説明する。
<<第1実施形態>>
図1は、第1実施形態のクレーンの状態特定システム1を示す図である。また、図2は、第1実施形態のクレーンの状態特定システム1を構成する計算処理部2の構成図である。
図1は、第1実施形態のクレーンの状態特定システム1を示す図である。また、図2は、第1実施形態のクレーンの状態特定システム1を構成する計算処理部2の構成図である。
図1に示すように、クレーンの状態特定システム1を構成するクレーン3は、下部走行体4上に上部旋回体(クレーン本体)5が旋回可能に搭載されている。上部旋回体5には、ブーム6が起伏可能に取り付けられている。そして、上部旋回体5とブーム6は、下部走行体4に対して一体となって旋回できるようになっている。
ブーム6は、その下端部が図示しない回動支持軸等で上部旋回体5に起伏可能に支持されており、ブーム起伏ロープ7が上部旋回体5に設置されたブーム起伏ドラム8に巻き取られるか又は巻き戻されることにより、図示しない回動支持軸を回動支点として起伏させられるようになっている。また、ブーム6は、その上端部に設置された巻き上げワイヤ10によって吊荷9を吊り下げることができるようになっている。
ブーム6は、上部旋回体5に連結される下部ブーム11と、下部ブーム11に複数連結される単位ブーム12と、前記単位ブーム12に連結される上部ブーム13と、を備えている。そして、ブーム6は、全体を上部、中間部、下部の3部に大別した場合、上部、下部又は下部よりも下方の位置、のいずれかに測距装置(ブーム計測手段)14が設置される。このように測距装置が配置されることにより、ブーム6の長手方向の各部の位置(変形)を広範囲に測定できる。なお、図1に示すクレーン3は、測距装置14がブーム6の下部よりも下方に位置するように、上部旋回体5に取り付けられており、下部走行体4上を上部旋回体5及びブーム6と共に旋回できるようになっている。
また、ブーム6は、複数の単位ブーム12のそれぞれにマーカー15が設置されている。このマーカー15は、測距装置14から発射された信号(光、電波等)を測距装置14に向けて反射できるようになっている。
測距装置14は、例えば、LiDAR、ミリ波レーダー、超音波距離センサー等が使用され、上部旋回体5に固定してもよく、また、ブーム6の起伏角度(倒れ角度)に追随して回動させて、ブーム6に設置されたマーカー15に常時一定の角度で信号(光、電波等)を発射できるようにしてもよい。なお、測距装置14をブーム6の起伏角度に追随して回動させるには、例えば、上部旋回体5に固定した図示しないステッピングモータの回動軸に測距装置14を取り付け、ブーム6の起伏角度分だけステッピングモータの回動軸を回転させることが考えられる。また、測距装置14としては、撮像手段(カメラ等)を使用してもよい。さらに、測距装置14としては、クレーン3の周辺監視システムを使用してもよい。
この測距装置14は、各単位ブーム12のマーカー15の位置を3次元データとして計測し、その計測結果(3次元データ)が計算処理部本体16のブーム現実情報取得部17に取り込まれるようになっている。
図1及び図2に示すように、上部旋回体5には、計算処理部本体16が設置されている。この計算処理部本体16は、ブーム基本情報取得部18と、ブーム現実情報取得部17と、特定部20と、報知部21と、制御部22とを有している。そして、この計算処理部本体16は、ブーム基本データ入力手段23及び測距装置(ブーム計測手段)14を含めて計算処理部2を構成している。また、この計算処理部2において、ブーム基本情報取得部18と、ブーム現実情報取得部17と、特定部20は、クレーンの状態特定装置を構成している。そして、クレーンの状態特定装置には、図2に示すように、ブーム6の基本情報を取得するブーム基本情報取得部18と、ブーム6の現実の情報を取得するブーム現実情報取得部17と、基本情報と現実の情報とに基づいて、ブーム6の状態を特定する特定部20としてコンピュータ(計算処理部本体16)に機能させるプログラム30が使用される。プログラム30は、計算処理部本体16を構成する記憶部28に格納されている。
ブーム基本情報取得部18は、使用前(クレーン設計時)におけるクレーン3のブーム6の基本情報(予め入力したブーム6の構造データ、予測される吊荷9の荷重、ブーム起伏ロープ7に作用する張力、掛け数、ブーム6の起伏角度等)からシミュレーションによってブーム6の変形を計算し、第1物理量としてのブーム6の基本情報(撓み又はねじれ)として読み出し可能に記憶する。なお、このブーム基本情報取得部18は、外部のブーム基本データ入力手段23(外部パソコン、スマートフォン、タブレット端末等)から入力されたブーム6の設計データに基づいて、予めインストールされたシミュレーションソフトによってブーム6のマーカー15設置部の変形(撓み又はねじれ)を計算してもよい。また、ブーム基本情報取得部18は、外部のブーム基本データ入力手段23によって予めシミュレーション計算された使用前のブーム6の撓み及びねじれを、第1物理量として読み出し可能に記憶するようにしてもよい。また、ブーム基本情報取得部18は、使用前(例えば、クレーン3の試運転時)のブーム6の各マーカー15を測距装置14によって計測し、その測距装置14の計測データからブーム6のマーカー15設置部の撓み及びねじれを計算してもよい。
ブーム現実情報取得部17は、現実のクレーン3のブーム6に設置された各マーカー15の位置が測距装置14によって計測され、測距装置14によって計測された3次元データ(現実の情報)を受信すると、現実のブーム6の歪み(撓み又はねじれ)を計算し、計算結果を第2物理量として読み出し可能に記憶する。
特定部20は、基本情報から得られる第1物理量と現実の情報から得られる第2物理量とに基づいて、ブーム6の状態を特定する(例えば、ブーム6の状態が正常か又は異常かを判定する)。例えば、特定部20は、マーカー15毎の第1物理量(ε1)と第2物理量(ε2)とを比較し、第2物理量(ε2)の方が第1物理量(ε1)よりも大きくて、第2物理量(ε2)と第1物理量(ε1)との差(ε2-ε1)が閾値(ε)よりも大きい場合に、ブーム6の状態が異常であると判定する。なお、閾値(ε)は、ブーム6の設計時における安全率等を考慮し、最適な数値が決定される。
特定部20は、ブーム6の状態が異常と判断した場合、報知部21に異常検知信号を出力し、クレーン3の運転台の操縦者やクレーン3の運転管理室の管理者に報知部21からブーム6の異常を通報する。また、特定部20は、ブーム6の状態が異常と判断した場合、制御部22に異常検知信号を出力する。
報知部21は、クレーン3の運転台に設置されたディスプレイ、スピーカー等で構成されている。この報知部21は、特定部20からの異常検知信号を受信すると、文字や図形等からなる画像をディスプレイで表示し、ブーム6の状態が異常であることをクレーン3の操縦者や管理者に視覚的に知らせることができる。また、報知部21は、特定部20からの異常検知信号を受信すると、警報音をスピーカーから発し、ブーム6の状態が異常であることをクレーン3の操縦者に聴覚的に知らせることができる。
制御部22は、特定部20からの異常検知信号を受信すると、駆動停止信号をクレーン駆動部25に出力し、操縦者のコントロールを受け付けずに、クレーン駆動部25の作動を自動停止させることができるようになっている。
以上のような本実施形態のクレーンの状態特定システム1によれば、現実のブーム6の状態をより精度良く特定できる。例えば、本実施形態のクレーンの状態特定システム1によれば、ブーム基本情報取得部18で記憶した第1物理量とブーム現実情報取得部17で記憶した第2物理量とに基づいて、ブーム6が正常か又は異常であるかを特定部20で判定することにより、経年劣化等に起因する現実のブーム6の変形を考慮し、ブーム6に過負荷が作用するのを防止することができる。
また、本実施形態のクレーンの状態特定システム1によれば、各単位ブーム12にマーカー15を設置し、各単位ブーム12の変形(撓み、ねじれ)を測距できるため、ブーム6の変形を正確に計測することが可能になる。
また、本実施形態のクレーンの状態特定システム1によれば、現実のブーム6の変形を考慮して、ブーム6に過負荷が作用するのを防止できるため、常時クレーン3の運転をより安全に行うことができる。
また、本実施形態のクレーンの状態特定システム1によれば、単に実際のブーム6の曲がり方に閾値を求めるものに比べて、ブーム6に小さい負荷がかかった場合にも、ブーム6が新品の状態からどのくらい経年劣化しているかを判断できる。
なお、本実施形態において、測距装置14としてカメラを使用する場合には、カメラでマーカー15を撮影して、マーカー15の位置変化のデータからブーム6の曲がり具合とブーム6に作用する荷重を計算してもよい。また、測距装置14としては、クレーン3の周辺監視システムを使用し、クレーン3の周辺監視システムによって取得したマーカー15の位置変化のデータからブーム6の曲がり具合とブーム6に作用する荷重を計算してもよい。また、測距装置14としては、例示したLiDAR、カメラ、周辺監視システム等を使用する場合に限定されず、ブーム6の曲がり具合を計算するためのデータの取得が可能なものであれば使用できる。
<<第2実施形態>>
図3は、第2実施形態のクレーンの状態特定システム1を示す図である。
図3は、第2実施形態のクレーンの状態特定システム1を示す図である。
図3において、クレーンの状態特定システム1を構成するクレーン3は、ブーム6の先端部に測距装置14が取り付けられている。この測距装置14は、ブーム6の上部側からブーム6の下部側へ向けて信号を発射できるようになっている。そして、この測距装置14は、各単位ブーム12のマーカー15からの反射信号を受光することにより、各単位ブーム12のマーカー15の位置を3次元データとして計測し、その計測結果(3次元データ)が計算処理部本体16のブーム現実情報取得部17に取り込まれるようになっている。なお、本実施形態のクレーンの状態特定システム1を構成する計算処理部2は、第1実施形態で示した計算処理部2と同様に構成されている。
以上のような本実施形態のクレーンの状態特定システム1は、第1実施形態のクレーンの状態特定システム1と同様の効果を得ることができる。
<<第3実施形態>>
図4は、第3実施形態のクレーンの状態特定システム1を示す図である。
図4は、第3実施形態のクレーンの状態特定システム1を示す図である。
図4において、クレーンの状態特定システム1は、クレー3の側面側に位置する外部構造体26(下端部が地表に埋設された支柱、地表に固定された建造物等)に測距装置14が取り付けられている。この測距装置14は、クレーン3の側面側からブーム6の側面へ向けて信号を発射できるようになっている。そして、この測距装置14は、各単位ブーム12のマーカー15からの反射信号を受光することにより、各単位ブーム12のマーカー15の位置を3次元データとして計測し、その計測結果(3次元データ)が計算処理部本体16のブーム現実情報取得部17に取り込まれるようになっている。なお、本実施形態のクレーンの状態特定システム1を構成する計算処理部2は、第1実施形態で示した計算処理部2と同様に構成されている。
以上のような本実施形態のクレーンの状態特定システム1は、第1実施形態のクレーンの状態特定システム1と同様の効果を得ることができる。
<<第4実施形態>>
図5は、第4実施形態のクレーンの状態特定システム1を示す図である。
図5は、第4実施形態のクレーンの状態特定システム1を示す図である。
図5において、クレーンの状態特定システム1は、ドローン等の飛行体27に測距装置14が取り付けられており、その測距装置14から各単位ブーム12のマーカー15に向けて信号を発射できるようになっている。そして、飛行体27に取り付けられた測距装置14は、各単位ブーム12のマーカー15からの反射信号を受光することにより、各単位ブーム12のマーカー15の位置を3次元データとして計測し、その計測結果(3次元データ)を計算処理部本体16のブーム現実情報取得部17に送信するようになっている。なお、本実施形態のクレーンシステム1を構成する計算処理部2は、第1実施形態で示した計算処理部2と同様に構成されている。
以上のような本実施形態のクレーンの状態特定システム1は、第1実施形態のクレーンの状態特定システム1と同様の効果を得ることができる。
<<その他の実施形態>>
第1実施形態において、第1物理量及び第2物理量は、ブーム6の歪(撓み又はねじれ)を例示しているが、これに限られず、ブーム6の固有振動数やブーム6の振幅でもよい。このように、本発明に係るクレーンの状態特定システム1は、ブーム6の固有振動数やブーム6の振幅の変化に基づいてブーム6の異常を検知し、クレーン3に過負荷が作用するのを防止するようにしてもよい。なお、ブーム6の第1物理量としての固有振動数及び振幅は、ブーム6の基本情報をシミュレーションソフトに入力し、シミュレーションによって算出してもよい。また、ブーム6の第2物理量としての固有振動数は、ブーム計測手段としての固有振動数測定システム(例えば、リオン株式会社のSA-A1)で実測してもよい。また、ブーム6の第2物理量としての振幅は、ブーム計測手段としての携帯型デジタル振動計(例えば、シンフォニアテクノロジー株式会社の商品名Vチェッカー)で実測してもよい。
第1実施形態において、第1物理量及び第2物理量は、ブーム6の歪(撓み又はねじれ)を例示しているが、これに限られず、ブーム6の固有振動数やブーム6の振幅でもよい。このように、本発明に係るクレーンの状態特定システム1は、ブーム6の固有振動数やブーム6の振幅の変化に基づいてブーム6の異常を検知し、クレーン3に過負荷が作用するのを防止するようにしてもよい。なお、ブーム6の第1物理量としての固有振動数及び振幅は、ブーム6の基本情報をシミュレーションソフトに入力し、シミュレーションによって算出してもよい。また、ブーム6の第2物理量としての固有振動数は、ブーム計測手段としての固有振動数測定システム(例えば、リオン株式会社のSA-A1)で実測してもよい。また、ブーム6の第2物理量としての振幅は、ブーム計測手段としての携帯型デジタル振動計(例えば、シンフォニアテクノロジー株式会社の商品名Vチェッカー)で実測してもよい。
本発明のクレーンの状態特定システム、クレーンの状態特定装置及びそのプログラムは、前述の各実施形態においてクローラクレーンを例示したが、これに限られない。例えば、ホイールクレーン、トラッククレーン等の移動式クレーンに加えて、港湾クレーン、天井クレーン、門型クレーン、アンローダ、ジグクレーンや固定式クレーン等にも広く適用できる。
1 クレーンの状態特定システム
5 上部旋回体(クレーン本体)
6 ブーム
11 下部ブーム
12 単位ブーム
13 上部ブーム
14 測距装置(ブーム計測手段)
15 マーカー
17 ブーム現実情報取得部
18 ブーム基本情報取得部
20 特定部
21 報知部
22 制御部
5 上部旋回体(クレーン本体)
6 ブーム
11 下部ブーム
12 単位ブーム
13 上部ブーム
14 測距装置(ブーム計測手段)
15 マーカー
17 ブーム現実情報取得部
18 ブーム基本情報取得部
20 特定部
21 報知部
22 制御部
Claims (9)
- クレーン本体に設けられるブームの状態を特定するクレーンの状態特定システムであって、
前記ブームの基本情報を取得するブーム基本情報取得部と、
前記ブームの現実の情報を取得するブーム現実情報取得部と、
前記基本情報と前記現実の情報とに基づいて、前記ブームの状態を特定する特定部と、
を有するクレーンの状態特定システム。 - 前記特定部は、前記基本情報から得られる第1物理量と前記現実の情報から得られる第2物理量とに基づいて、前記ブームの状態が正常か又は異常かを判定する、
請求項1に記載のクレーンの状態特定システム。 - 前記第1物理量及び前記第2物理量は、少なくとも、前記ブームの撓み、ねじれ、振動数、振幅のいずれかである、
請求項1又は2に記載のクレーンの状態特定システム。 - 前記第2物理量における前記ブームの撓み及びねじれは、測距装置によって取得される、
請求項3に記載のクレーンの状態特定システム。 - 前記ブームは、前記クレーン本体に連結される下部ブームと、前記クレーン本体とは反対側の先端部に配置される上部ブームと、を備え、
前記測距装置は、前記上部ブーム、前記下部ブーム、前記下部ブームよりも下方の位置、のいずれかに配置される、
請求項4に記載のクレーンの状態特定システム。 - 前記ブームは、前記クレーン本体に連結される下部ブームと、下部ブームに複数連結される単位ブームと、前記単位ブームに連結される上部ブームと、を備え、
前記測距装置からの信号を反射するマーカーが前記単位ブーム毎に設置された、
請求項4又は5に記載クレーンの状態特定システム。 - 前記特定部の特定結果を報知する報知部、
を有する請求項1から6のいずれかに記載のクレーンの状態特定システム。 - クレーン本体に設けられるブームの基本情報と前記ブームの現実の情報とに基づいて、前記ブームの状態を特定する特定部を有するクレーンの状態特定装置。
- 前記特定部による前記ブームの状態の特定を行う請求項8に記載のクレーンの状態特定装置のプログラム。
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JP2022055648A JP2023147887A (ja) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | クレーンの状態特定システム、クレーンの状態特定装置及びそのプログラム |
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