JP2023506507A - クレーンを監視するためのシステム及び方法、並びにそれらを有するクレーン - Google Patents

Abstract

クレーンは、シャーシ、シャーシに接続されたタイヤ、キャリアデッキ、及びアウトリガーを有するキャリアユニットを備える。上部構造体は、キャリアユニット上に取り付けられており、伸縮ブームを備える。傾斜センサがキャリアユニットに動作可能に接続され、吊り上げ作業中にクレーンのピッチ及び／又はロールを検知するようにされている。クレーンはさらに、伸縮ブームによって吊り上げられた荷重を監視するためのシステムを備える。システムは、伸縮ブームによって吊り上げられた現在の荷重を求め、ピッチ及び／又はロールの情報を傾斜センサから受信し、ピッチ及び／又はロールの情報に基づいて座標系中のクレーンの座標を調整し、変換された作業半径を調整された座標を使用して求め、吊り上げられた荷重を変換された作業半径での定格荷重と比較する。【選択図】 図１

Description

以下の開示は、概して、クレーン並びにクレーンを監視するためのシステム及び方法に関する。

クレーンの定格荷重は最大合計荷重のことをいい、そのクレーンは特定の形態でその荷重を吊り上げられるように設計されている。特定の形態には、カウンターウェイトの重さやアウトリガーの伸長長さのような吊り上げ作業中に実質的に一定のままであるパラメータ、及び作業半径（すなわち、ブームから吊り下げられた荷重のモーメントアーム）やスイング角度（すなわち、水平面上でのクレーンのキャリアユニットの参照点に対するブームの回転位置）のような吊り上げ作業中に変化しうるパラメータが含まれる。作業半径は、（例えば、伸縮ブームの伸長又は引込に応じた）ブーム長さや、吊り上げ角度（すなわち、ブームと水平面との間の角度）の変化にともなって変わる。通常、作業半径が増加すると、荷重モーメントが増加して定格荷重が減少する。逆に、作業半径が減少すると、荷重モーメントが減少して定格荷重が増加する。そのため、様々な作業半径及び／又は吊り上げ角度での定格荷重を示す荷重チャートが与えられている。

従来のクレーンの定格荷重制限装置（ＲＣＬ）システムは、クレーンによって吊り上げられた現在の荷重と現在の作業半径とを、例えば１つ又は複数のクレーンセンサから受信した情報及び／又は操作者の入力に基づいて、監視するようにされている。例えば、従来のクレーンＲＣＬシステムは、ブームを支持しているリフトシリンダ内の流体圧力を検知する圧力センサから受信した情報に少なくとも部分的に基づいて、現在の荷重を求めることができる。現在の作業半径は、ブームの長さを検知するセンサ及びブームの吊り上げ角度を検知するセンサから受信した情報に少なくとも部分的に基づいて、求められるようにできる。

従来のクレーンＲＣＬシステムはさらに、クレーンの動作状態を判断するようにされており、クレーンの動作を動作状態に基づいて制御することができる。例えば、従来のクレーンＲＣＬシステムは、現在の荷重が定格荷重を超えることになる作業半径にまで動くことを防止するように、ブームを制御することができる。

移動式のクレーンは、通常、クレーンが道路上又は作業現場での移動のために自走できるように、支持表面と転がり接触する複数のタイヤを有する。移動式のクレーンはまた、地面に係合し、タイヤを地面から浮かせて、移動式のクレーンを吊り上げ作業中に支持するように展開することができるアウトリガーを有する。

比較的に軽い荷重に対しては、アウトリガーを展開せず、吊り上げ作業中にクレーンがそのタイヤで支持されるようにして、吊り上げ作業を行なうことが望ましいことがある。しかしながら、クレーンは、タイヤの圧縮により、荷重の方向への偏位の影響を受けやすい。そのような偏位は、吊り上げ角度又はブーム長さが変わっていないにも関わらず、作業半径を増加させる結果をもたらす。よって、従来のＲＣＬシステムは、作業半径の変化を検知していない。結果として、従来のＲＣＬシステムは、現在の荷重を現在の作業半径よりも小さい作業半径での荷重チャートの定格荷重と比較している可能性があり、それは比較の正確性に影響を与え得る。

したがって、現在の荷重及び現在の作業半径を監視しているときにキャリアユニットの偏位が考慮に入れられる、クレーン並びにクレーン制御のためのシステム及び方法が提供されることが望ましい。

一形態では、クレーンは、シャーシ、シャーシに接続されたタイヤ、キャリアデッキ、及びアウトリガーを有するキャリアユニットであって、アウトリガーが、下部支持表面に係合してタイヤを支持表面から浮かせ、アウトリガーがキャリアユニットを支持するようになる配備状態、及びアウトリガーが支持表面から離れてタイヤが支持表面と係合し、タイヤがキャリアユニットを支持するようになる引込状態へと動くことができる、キャリアユニットを備える。クレーンはさらに、キャリアユニット上に取り付けられ、伸縮ブームを有する上部構造体と、キャリアユニットに動作可能に接続され、吊り上げ作業中にキャリアユニットのピッチ及び／又はロールを検知するようにされた傾斜センサと、を備える。クレーンはまた、伸縮ブームによって吊り上げられた荷重を監視するためのシステムを備える。このシステムは、伸縮ブームによって吊り上げられている現在の荷重を求め、キャリアユニットのピッチ及び／又はロールの情報を傾斜センサから受信し、ピッチ及び／又はロールの情報に基づいて座標系内でのクレーンの座標を調整し、調整された座標を使用して、変換された作業半径を求め、吊り上げられた荷重を変換された作業半径での定格荷重と比較する、ようにされる。

別の形態では、システムは、クレーンによって吊り上げられた荷重を監視するために提供され、クレーンは、キャリアユニット及びキャリアユニット上に取り付けられた上部構造体を備え、上部構造体は伸縮ブームを備える。システムは、プロセッサ、及びプログラム命令を記憶するようにされた持続性コンピュータ可読記憶媒体を有し、プロセッサは、前記プログラム命令を解釈し実行して、伸縮ブームによって吊り上げられた荷重を求め、キャリアユニットのピッチ及び／又はロールの情報をキャリアユニットに配置された傾斜センサから受信し、ピッチ及び／又はロールの情報に基づいて座標系内でのクレーンの座標を調整し、調整された座標を使用して、変換された作業半径を求め、吊り上げられた荷重を変換された作業半径での定格荷重と比較する、ようにされる。

別の形態では、クレーンによって吊り上げられた荷重を監視する方法が提供される。クレーンは、シャーシ、シャーシに接続されたタイヤ、キャリアデッキ、及びアウトリガーを有するキャリアユニットと、キャリアユニット上に取り付けられ、伸縮ブームを有する上部構造体とを備える。クレーンはまた、キャリアユニットに動作可能に接続されて吊り上げ作業中にキャリアユニットのピッチ及び／又はロールを検知するようにされた傾斜センサを備える。この方法は、伸縮ブームによって吊り上げられた荷重を求めるステップと、キャリアユニットのピッチ及び／又はロールの情報を受け取るステップと、ピッチ及び／又はロールの情報に基づいて座標系内でのクレーンの座標を調整するステップと、調整された座標を使用して変換された作業半径を求めるステップと、吊り上げられた荷重を変換された作業半径での定格荷重と比較するステップと、を含む。

本開示の他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面と併せて以下の記載から明らかになるであろう。ここで、同様な部品、要素、構成要素、ステップ、及びプロセスは、同様な符号によって参照される。

一実施形態にかかるクレーンの側面図である。

一実施形態にかかる図１のクレーンの部分的なシステムの概略図である。

一実施形態にかかるクレーンのキャリアユニットの斜視図である。

一実施形態にかかる伸縮ブームの幾何学的配置を示す概略図である。

一実施形態にかかるクレーンのキャリアユニットの別の斜視図である。

一実施形態にかかる伸縮ブーム及びクレーンキャリアユニットの一部の幾何学的配置を示す概略図である。

一実施形態にかかるクレーンブーム及びクレーンキャリアの幾何学的配置を示す別の概略図である。

一実施形態にかかるクレーンを監視するための方法を示すブロック図である。

ここでの開示は様々な形態での実施形態を可能とするが、本開示は単に説明のためのものであり、説明され例示されている特定の実施形態に限定されることを意図していないという理解の下に、１つ又は複数の実施形態が図面に示され以下で説明されている。

図１を参照して、ここでの実施形態にかかるクレーン１０は、概して、キャリアユニット２０と、キャリアユニット２０上に回転可能に取り付けられてキャリアユニット２０に対して回転するようにされた上部構造体３０とを備える。キャリアユニット２０は、シャーシ２２、シャーシ２２に接続された１つ又は複数のタイヤ２４、キャリアデッキ２６、及びアウトリガー２８、のような様々なクレーン構成要素を備える。シャーシ２２は、１つ又は複数のタイヤ２４、キャリアデッキ２６、及びアウトリガー２８を支持するとともに、パワートレイン（図示しない）のような他の構成要素も支持する。１つ又は複数のタイヤ２４は、地面、道路、又は同様な支持表面に転がり係合してクレーン１０の転がり移動を容易にするようにされている。例えば、パワートレインは、１つ又は複数のタイヤ２４にトルクを与えて、クレーン１０を支持表面に沿って動くように進ませることができる。キャリアデッキ２６は、概して、キャリアユニット２０の上方に面した上面を画定する。

アウトリガー２８は、シャーシ２２に対して水平方向外側に１つ又は複数の伸長位置にまで伸長し、下部支持表面に係合するように垂直方向に伸長した配備状態で配置することができる。アウトリガー２８の引き続いての垂直方向への伸長により、アウトリガー２８がタイヤ２４を支持表面から浮かせて、クレーン１０がアウトリガー２８に支持されるようにできる。アウトリガー２８はまた、シャーシ２２に向かって水平方向内側に引込まれ、支持表面から離れるように垂直方向に引込まれた引込状態で配置することができる。したがって、引込状態においては、タイヤ２４が支持表面に係合し、クレーン１０はタイヤ２４によって支持される。一実施形態においては、アウトリガーの水平方向での伸長及び引込は伸縮ボックス及びアームアセンブリ（図示しない）によってもたらされ、垂直方向での伸長及び引込は伸縮ボックス及びアームアセンブリに例えばアームの遠位端部で又はその近くで動作可能に接続されたジャッキ（図示しない）によってもたらされるようにできる。

上部構造体３０はまた、キャリアユニット２０に回転可能に取り付けられた回転床３２、操縦室３４、カウンターウェイトアセンブリ３６、及び伸縮ブーム３８のような、様々なクレーン構成要素を備える。回転床３２は、ベアリング構造によってキャリアユニット２０に回転可能に取り付けられ、第１の回転方向、又は第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に、概して垂直な軸線の周りで駆動されるようにされている。回転床３２は、操縦室３４、カウンターウェイトアセンブリ３６、及び伸縮ブーム３８を直接的又は間接的に支持するとともに、１つ又は複数のホイスト（図示しない）のような他のクレーン構成要素も支持して、これらの構成要素が第１及び第２の回転方向に回転床３２とともに回転可能となるようにされている。操縦室３４は、例えば１つ又は複数のクレーン構成要素の動作を制御するためにクレーンの操縦者がクレーン１０の制御システムと後述するようにやりとりすることができるようにするためのユーザインターフェースを備えることができる。カウンターウェイトアセンブリ３６は、フレーム上に支持された１つ又は複数のウェイトユニットを備える。ウェイトユニットは、所望の方式でフレームに取り付けられたりフレームから取り外されたりして、選択されたカウンターウェイトを提供するようにできる。

伸縮ブーム３８は、吊り上げ角度の垂直方向の範囲に亘って動くように回転床３２に枢動可能に取り付けられたベース部４０と、ブーム長さＬ_Ｇを変えるようにベース部４０の外に及びベース部４０の中に概してブーム軸線に沿って動くようにされた１つ又は複数の伸縮部４２とを備える。１つ又は複数のホイスト（図示しない）は、ロープ又はケーブルのような可撓性部材４４を巻き上げたり送り出したりするようにされている。フックブロックのような吊り上げ器具４６が、可撓性部材４４の自由端に接続されて、伸縮ブーム３８の自由端から吊り下げられている。リフトシリンダ４８は、ベース部４０と回転床３２との間に直接的又は間接的に枢動可能に接続されている。リフトシリンダ４８は、吊り上げ角度の範囲に亘って伸縮ブーム３８を上げたり下げたりするように動作可能である。回転床３２は、第１及び第２の回転方向に回転して、伸縮ブーム３８を水平方向のスイング角度の範囲に亘って回転させることができる。

図１及び図２を参照して、クレーン１０はさらに、制御システム５０を備え、これはときにクレーン制御システム（ＣＣＳ）と呼ばれる。制御システム５０は、クレーン１０に配置されているか、クレーン１０から遠く離れて通信接続されているか、又はそれらの組合せによる、１つ又は複数のコンピュータ装置として実装することができる。制御システム５０は、キャリアユニット２０及び上部構造体３０の（クレーン構成要素のアクチュエータを含む）様々なクレーン構成要素に動作可能に接続されて、クレーン構成要素の１つ又は複数の動作を制御することができる。例えば、制御システム５０は、クレーン構成要素の動作の開始、停止、防止、及び許可、並びに／又はクレーン構成要素の速度、加速度及び／若しくは減速の制御を含む、１つ又は複数のクレーン構成要素の動きを制御することができる。

一実施形態では、制御システム５０は、クレーン制御装置５２、定格荷重制限装置（ＲＣＬ）５４、及び作業領域制限装置（ＷＲＬ）５６を備える。クレーン制御装置５２は、制御信号を様々なクレーン構成要素に送信及び／又はそれらから受信して、クレーン構成要素の動作を制御することができる。

ＲＣＬ５４は、作業半径（すなわち、フック半径）でのクレーン１０の定格荷重に対する、クレーン１０の伸縮ブーム３８によって吊り上げられた現在の荷重（すなわち、フック荷重）を監視するように概して動作するシステムである。例えば、ＲＣＬ５４は、１つ又は複数のクレーンセンサ、ユーザ入力、保存されたデータ、及び／又はそれらの組合せから受け取った情報に基づいて、吊り上げられた現在の荷重及び作業半径を求めることができる。ＲＣＬ５４は、例えば、様々な作業半径での又は吊り上げ角度とブーム長さの組合せでの定格荷重を含む保存された荷重チャートから、作業半径での定格荷重を特定する。ＲＣＬ５４は、クレーンによって吊り上げられた現在の荷重をその作業半径での定格荷重と比較し、１つ又は複数のクレーン構成要素の動作をその比較に基づいて制御することができる。例えば、ＲＣＬ５４は、伸縮ブーム３８の動作（すなわち、ブーム上昇、ブーム下降、左スイング、右スイング、中に伸縮、及び／又は外に伸縮の動作）を吊り上げられた現在の荷重とその作業半径での定格荷重との比較に基づいて制御することができる。ある実施形態では、ＲＣＬ５４は、クレーン構成要素の動作を制御するための制御信号をそのクレーン構成要素に直接提供することができる。他の実施形態では、ＲＣＬ５４は、制御装置５２を介して制御信号を提供して、クレーン構成要素の動作を制御するようにできる。

ＷＲＬ５６は、制限空間の位置に対するクレーン構成要素の位置を監視するように概して動作するシステムである。例えば、ＷＲＬ５６は、１つ又は複数のクレーンセンサから受信した情報、ユーザ入力、保存されたデータ、及び／又はそれらの組合せに基づいて、クレーン構成要素の位置を求めることができる。ＷＲＬ５６は、例えば、保存された位置情報、作業現場モデルに含まれる位置情報、１つ又は複数のセンサ（クレーンセンサ及び／又はＷＲＬ５６に通信接続された外部のセンサを含む）から受信した情報、ユーザ入力を介して受信した情報、及び／又はそれらの組合せに基づいて、制限空間を特定することができる。制限空間は、作業現場での建物のような障害物を表わし、その中では１つ又は複数のクレーン構成要素の動作が避けられるべきである空間を画定することができる。したがって、ＷＲＬ５６は、クレーン構成要素の位置情報を制限空間の位置情報と比較して、クレーン構成要素の動作をその比較に基づいて制御することができる。例えば、ＷＲＬ５６は、伸縮ブーム３８の動作（すなわち、ブーム上昇、ブーム下降、左スイング、右スイング、中に伸縮、及び／又は外に伸縮の動作）を伸縮ブームの位置情報と制限空間の位置情報との比較に基づいて制御することができる。ある実施形態では、ＷＲＬ５６は、クレーン構成要素の動作を制御するための制御信号をクレーン構成要素に直接提供することができる。他の実施形態では、ＷＲＬ５６は、制御装置５２を介して制御信号を提供して、クレーン構成要素の動作を制御するようにできる。

制御システム５０はさらに、例えばバス（図示しない）上で相互に接続されている、プロセッサ５８、メモリ装置６０、記憶装置６２、通信装置６４、入力装置６６、及び／又は出力装置６８のような、コンピュータ構成要素１００を備えるようにできる。一実施形態においては、コンピュータ構成要素１００は、制御装置５２、ＲＣＬ５４、及びＷＲＬ５６に動作可能に接続されているようにできる。しかしながら、コンピュータ構成要素１００は、制御装置５２、ＲＣＬ５４、及びＷＲＬ５６のそれぞれに実装されているか、又は制御装置５２、ＲＣＬ５４、及びＷＲＬ５６の間に分散されているようにできることが理解されるであろう。さらには、制御装置５２、ＲＣＬ５４、及びＷＲＬ５６のいくつかは、独立して示されてはいるが、別の１つ又は複数の制御装置５２、ＲＣＬ５４、及びＷＲＬ５６に統合されて、上述の個々の構成要素の動作を実行するようにされた単一ユニットとして提供されるようにできることも理解されるであろう。

一実施形態においては、プロセッサ５８は、プログラム命令を解釈し実行するようにされた、マイクロプロセッサのようなコンピュータプロセッサとすることができる。プロセッサ５８はさらに、プログラム命令を実行することに応じて、１つ又は複数のクレーン構成要素の様々な動作（動きを含む）をもたらすようにされている。例えば、プロセッサ５８は、制御装置５２が伸縮ブーム３８の動作を制御するための制御信号を提供するようにさせることができる。ここで説明されている制御装置５２、ＲＣＬ５４、及びＷＲＬ５６の動作は、プログラム命令の実行に応じてプロセッサ５８によって実行されるか又は達成されるようにできることが理解されるであろう。

メモリ装置６０は、プロセッサ５８によって実行されるプログラム命令のような情報を保存するようにされた持続性コンピュータ可読記憶媒体とすることができる。メモリ装置６０は、例えば、情報及び／又は実行可能なプログラム命令を保存するための、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、又は他のタイプの適当なメモリ装置とすることができる。記憶装置６２は、例えば、プロセッサ５８によってアクセスされ又は参照され得る、例えば情報、ソフトウェア、実行可能なプログラム命令などを保存するようにされている。記憶装置６２はまた、制御システム５０によって１つ又は複数のセンサ又はユーザ入力から受信した情報のような、クレーン１０の動作中に収集された情報を保存することもできる。ある実施形態においては、１つ又は複数の荷重チャートが、記憶装置６２及び／又はメモリ装置６０に保存されて、例えば、ＲＣＬ５４によってアクセスされ又は参照される。記憶装置６２は、持続性コンピュータ可読記憶媒体とすることができ、例えば、ハードディスク、関連づけられたドライブ及び／又は他の同様で適当な記憶装置及び関連付けられたドライブを備えることができる。

通信装置６４は、情報を/制御システム５０に送信及び／若しくは制御システム５０から受信、並びに／又は制御システム５０の構成要素の間で送受信するようにされている。例えば、通信装置６４は、他の通信可能な装置、構成要素、センサなどのような１つ又は複数の他の装置に情報を送る及び／又はそれから情報を受け取るためのトランシーバ又はトランシーバのような構成要素を有する通信インターフェースとして提供されてもよい。

入力装置６６は、クレーン操縦者などのユーザから情報を受け取るようにされたユーザインターフェースを備えるか、又はその一部を形成することができる。入力装置６６は、それを操作することによってユーザが情報を入力装置６６に提供することができる１つ又は複数の操縦者制御部を備えるか又はそれに動作可能に接続されているようにできる。１つ又は複数の操縦者制御部は、例えば、レバー、ジョイスティック、ノブ、ボタン、ダイアル、スイッチ、キーボード、キーパッド、ポインターデバイス、タッチスクリーンディスプレイ、及び生体認証センサ、音声センサ、光センサなどの１つ又は複数のセンサ、並びにそれらの様々な組合せを備えることができる。制御装置５２は、入力装置６６によって受信された情報に応じて、制御信号を送信してクレーン構成要素の動作を制御することができる。

出力装置６８はまた、クレーン操縦者などのユーザに情報を提供するようにされたユーザインターフェースを備えるか、又はその一部を形成するようにできる。出力情報は、例えば操縦者制御部において、例えばディスプレイスクリーン上で又は１つ又は複数のライト（例えば、ＬＥＤ）で視覚的に与えられるか、例えば１つ又は複数のオーディオスピーカーによって音声的に与えられるか、及び／又は触覚的な若しくは振動性のフィードバックで又は警告で与えられるようにできる。ある実施形態では、入力装置６６及び出力装置６８は、例えばディスプレイスクリーン又はタッチスクリーンディスプレイとして提供される単一の装置として提供されるか、又は単一の装置として与えられた構成要素を備えることができる。出力情報は警告又は警報として機能することができる。

クレーン構成要素は、対応する構成要素のアクチュエータの動作を制御することによって様々な動作が行なわれるように操作される。そのために、制御システム５０は、１つ又は複数の構成要素のアクチュエータに動作可能に接続されて、構成要素のアクチュエータの動作を制御するようにできる。例えば、制御システム５０は、アウトリガー２８の動作（例えば、水平方向への伸長及び引込、並びに垂直方向への伸長及び引込）を制御するためのアウトリガーアクチュエータ７０；スイング角度の範囲に亘って伸縮ブーム３８の左スイング及び右スイングの動作を生じさせる回転床３２の動作（例えば、第１及び第２の回転方向での回転）を制御するための回転床アクチュエータ７２；ブーム長さを増加又は減少させる伸縮ブーム３８の伸縮部４２の動作（例えば、外への伸縮及び中への伸縮）を制御するためのブームアクチュエータ７４；並びに吊り上げ角度の範囲に亘って伸縮ブーム３８のブーム上昇及びブーム下降の動作を生じさせるリフトシリンダ４８の動作（例えば、伸長及び引込）を制御するためのリフトシリンダクチュエータ７６；に動作可能に接続されるようにできる。

また、制御システム５０は、クレーン、クレーン構成要素、クレーンの周囲、環境、大気条件（例えば、温度、風速、など）、及び／又はクレーンの操作に影響を与える可能性がある他の情報について、制御システム５０に情報を提供するようにされた１つ又は複数のクレーンセンサに動作可能に接続されているようにできる。情報は、パラメータ値又はそこからパラメータ値が生じる情報として提供されるようにできる。一実施形態においては、クレーンセンサは、１つ又は複数のタイヤ２４のタイヤ圧の情報を提供するようにされた１つ又は複数のタイヤセンサ７８；クレーン１０の傾斜情報（例えば、ピッチ情報及び／又はロール情報）を提供するようにされた１つ又は複数の傾斜センサ８０；アウトリガーの伸長及び／又はアウトリガー２８の圧力／荷重情報を提供するようにされた１つ又は複数のアウトリガーセンサ８２；回転床３２及び／又は伸縮ブーム３８のスイング角度情報を提供するようにされた１つ又は複数のスイング角度センサ８４；伸縮ブーム３８のブーム長さ情報を提供するようにされた１つ又は複数のブーム長さセンサ８６；伸縮ブーム３８の吊り上げ角度情報を提供するようにされた１つ又は複数の吊り上げ角度センサ８８；並びにリフトシリンダ４８のリフトシリンダ圧力情報を提供するようにされた１つ又は複数のリフトシリンダ圧力センサ９０、を備えることができる。例えば、リフトシリンダ角度情報を制御システム５０に提供するためのリフトシリンダ角度センサ、及び／又は追加の流れセンサ、圧力センサ、荷重センサ、近接センサなどの、他のセンサも実装されてもよい。図２には特定のクレーン構成要素に関連付けられた様々なクレーンセンサが示されているが、クレーンセンサは、上述の意図する情報を提供するのに適した別のクレーン構成要素に取り付けられたり配置されたりしてもよい。

ここで図２及び図３を参照すると、ＲＣＬ５４は、クレーン１０によって吊り上げられた現在の荷重を求めることができる。一実施形態においては、ＲＣＬ５４は、クレーン１０によって吊り上げられた荷重を、１つ又は複数のクレーンセンサから受信した情報に少なくとも部分的に基づいて求めることができる。例えば、ＲＣＬは、リフトシリンダ圧力情報を１つ又は複数のリフトシリンダ圧力センサ９０から受信して、クレーン１０によって吊り上げられた荷重をリフトシリンダ圧力情報に基づいて求めることができる。ある実施形態においては、ＲＣＬ５４は、吊り上げられた現在の荷重をリフトシリンダ圧力と吊り上げられた現在の荷重との間の公式的な関係に基づいて計算することができる。代替的に又は追加的に、ＲＣＬ５４は、様々なリフトシリンダ圧力に対応する既知の荷重値に基づいて、又は例えばその荷重が分かっているときのユーザ入力情報に基づいて、吊り上げられた現在の荷重をメモリ装置６０又は記憶装置６２から検索することができる。

ＲＣＬ５４はまた、クレーン１０によって吊り上げられた荷重の作業半径を、１つ又は複数のクレーンセンサから受信した情報に少なくとも部分的に基づいて求めるようにできる。例えば、ＲＣＬ５４は、吊り上げ角度情報を１つ又は複数の吊り上げ角度センサ８８から受信し、ブーム長さ情報を１つ又は複数のブーム長さセンサ８６から受信して、作業半径を吊り上げ角度情報及びブーム長さ情報に基づいて求めるようにできる。ある実施形態においては、ＲＣＬ５４は、吊り上げ角度、ブーム長さ、及び作業半径の間の公式的な関係に基づいて作業半径を計算するようにできる。代替的に又は追加的に、ＲＣＬ５４は、様々な吊り上げ角度及びブーム長さに対応する既知の作業半径の値に基づいて、作業半径をメモリ装置６０又は記憶装置６２から検索するようにできる。

クレーン１０によって吊り上げられた荷重の作業半径はさらに、クレーン１０のピッチ及び／又はロールに基づいて求めることができる。クレーン１０のピッチは、概して、クレーン１０を横断するように延びる軸線の周りでのキャリアユニット２０（例えば、シャーシ２２、キャリアデッキ２６）及び／又は回転床３２の回転をいう。よって、クレーン１０のピッチは、キャリアデッキ２６の前端又は後端の上方又は下方への偏位をもたらす。クレーン１０のロールは、概して、クレーン１０に沿って長手方向に延びる軸線の周りでのキャリアユニット２０（例えば、シャーシ２２、キャリアデッキ２６）及び／又は回転床３２の回転をいう。よって、クレーン１０のロールは、キャリアデッキ２６の左側面又は右側面の上方又は下方への偏位をもたらす。ＲＣＬ５４は、ピッチ情報及びロール情報（集合的に「傾斜情報」という）を１つ又は複数のクレーンセンサから受信するようにできる。例えば、ＲＣＬ５４は、様々な位置でのキャリアユニット２０の偏位に関する情報を１つ又は複数のクレーンセンサから受信して、傾斜情報をキャリアユニット２０の偏位に関する情報に基づいて計算するようにできる。

制御システム５０（ＲＣＬ５４を含む）は、傾斜情報を、キャリアユニット２０、例えばシャーシ２２又はキャリアデッキ２６に取り付けられた、若しくは上部構造体３０、例えば回転床３２に取り付けられた、１つ又は複数の傾斜センサ８０から受信するようにできる。タイヤ２４が支持表面から浮いてクレーン１０がアウトリガー２８に支持されるようにアウトリガー２８が配備状態へと動作している間、傾斜センサ８０がピッチ情報及びロール情報を制御システム５０に提供して、キャリアユニット２０、例えばキャリアデッキ２６を水平にすることを可能にする。例えば、制御システム５０は、１つ又は複数のアウトリガー２８の垂直方向への伸長を制御して、キャリアデッキ２６が実質的に水平になるまでキャリアデッキ２６のピッチ及び／又はロールに変化をもたらす。クレーン１０は、アウトリガー２８が展開された状態で吊り上げ作業を実行するようにできる。そのような吊り上げ作業の間、キャリアデッキ２６のピッチ及び／又はロールは比較的に小さいことが予想され、作業半径に実質的に影響を与えないかもしれない。

しかしながら、ある状況においては、クレーン１０がタイヤ２４に支持されようにアウトリガー２８が引込状態にある状態で吊り上げ作業を行なうことが有利であるか又は可能である場合がある。そのような吊り上げ作業は、一般に「オンラバー（on-rubber）」吊り上げ作業と呼ばれる。概して、オンラバー吊り上げ作業の間、キャリアデッキ２６は、タイヤ２４の変形により、アウトリガー２８が展開した状態で行なわれる吊り上げ作業の間よりも大きくピッチ及び／又はロールすることが予想される。オンラバー吊り上げ作業の間のクレーン１０のピッチ及び／又はロールは、作業半径を増加させ、結果として、定格荷重（すなわち、作業半径での最大許容荷重）を減少させる可能性がある。

ここでの実施形態によれば、ＲＣＬ５４は、さらに傾斜情報（すなわち、ピッチ情報及び／又はロール情報）に少なくとも部分的に基づいて作業半径を求めるようにされている。ある実施形態においては、傾斜情報は、ＲＣＬ５４によって傾斜センサ８０から受信される。ＲＣＬ５４は、傾斜情報に少なくとも部分的に基づいて求めた作業半径での吊り上げられた現在の荷重を監視するようにできる。例えば、ＲＣＬ５４は、吊り上げられた現在の荷重を、傾斜情報に少なくとも部分的に基づいて求められた作業半径でのクレーン１０の定格荷重と比較するようにできる。またさらに、ＲＣＬ５４は、吊り上げられた現在の荷重と傾斜情報に少なくとも部分的に基づいて求められた作業半径での定格荷重との比較に基づいて、伸縮ブーム３８のような１つ又は複数のクレーン構成要素の動作を制御するようにできる。例えば、ＲＣＬ５４は、所定の閾値内で、速度を低下又は制限するようにでき、及び／又は定格荷重が吊り上げられた現在の荷重に近づくような方向での伸縮ブーム３８の動きを防止又は制限するようにできる。

図４及び図５を参照して、ＲＣＬ５４は、キャリアユニット２０に対して座標系ＸＹＺを提供するようにされている。ＲＣＬ５４は、座標系ＸＹＺ内の複数の点に対する座標を求めるようにできる。例えば、ＲＣＬ５４は、図４に示されたクレーン１０の所定の点に対応する座標系ＸＹＺ内の点ｕ、ｖ、ｗに対するＸ座標及びＺ座標を求めることができる。例えば、点「ｕ」は、伸縮ブーム３８のベース枢動軸線に対応し、また座標系ＸＹＺの原点として機能するようにできる。点「ｖ」及び「ｗ」はまた、伸縮ブーム３８の幾何学的配置の点に対応するようにできる。例えば、点「ｖ」はリフトシリンダ４８とブーム３８のベース部４０との接続によって形成された枢動軸線に対応し、点「ｗ」はリフトシリンダ４８のベース枢動軸線に対応するようにできる。

図４及び図６を参照して、ＲＣＬ５４は、傾斜情報に基づいて座標を変換するようにできる。例えば、ＲＣＬ５４は、キャリアユニット２０の傾斜角度のようなクレーン１０の傾斜角度を、傾斜情報に基づいて求めるようにできる。一実施形態においては、傾斜角度は、傾斜情報に基づいて求められるピッチ角及びロール角に基づいて求められるようにできる。座標は、傾斜角度を使用して調整されるようにできる。伸縮ブーム３８の実際の位置に対する傾斜角度もまた求められるようにできる。既知の傾斜角度を使用して、キャリアユニット２０上の点の周りでのクレーン１０のピッチ及びロールが座標変換に考慮されるようにすることができる。

伸縮ブーム３８又は関連した構成要素（例えば、リフトシリンダ４８）上に位置する点の一般座標は、キャリアユニット２０の回転点（すなわち、キャリアユニット２０がその周りでピッチ及び／又はロールするキャリアユニット２０上の点）を座標系の原点として有するように変換されるようにできる。座標は、傾斜角度を使用してＹ軸の周りで回転されるようにすることができる。そして、座標は、元の位置、すなわち伸縮ブーム３８のベース枢動軸線（点「ｕ」）に原点を有するように再変換されるようにできる。そのような操作はＲＣＬ５４によって実行されるようにできる。

代わりに、図７を参照して、ＲＣＬ５４は、伸縮ブーム３８のベース枢動軸線（点「ｕ」）に対する回転座標系変換を使用して、点の座標を変換するようにできる。よって、伸縮ブーム３８のベース枢動軸線は、座標系の原点に留まったままとなる。しかしながら、参照点「Ｗ」は移動して、リフトシリンダ角度は変わる。

したがって、上述の実施形態においては、ＲＣＬ５４は、例えばオンラバー吊り上げ作業中のクレーン１０のピッチ及び／又はロールが変換された作業半径に考慮されるように、調整された又は変換された作業半径を傾斜情報に基づいて求めることができる。

ＲＣＬ５４は、追加的に、例えば、クレーンの幾何学的情報、クレーンの重量情報、又はその両方を保存するようにすることができ、またそのような情報を変換された作業半径を求めるために使用することができる。例えば、クレーンの幾何学的情報は、クレーン１０又は伸縮ブーム３８のようなクレーン構成要素の幾何学的モデルを生成するために、ＲＣＬ５４によって使用されてもよい。クレーンの幾何学的情報は、例えば、様々な寸法、構成要素間の距離、座標系情報、参照点及び／又はクレーン構成要素の座標情報などを含むことができる。クレーンの幾何学的情報は、例えば、センサ情報及び／又はユーザ入力に基づいて与えられるようにできる。重量情報には、例えば、クレーン１０の重量分布、クレーンによって吊り上げられた荷重の重量、様々なクレーン構成要素の重量などが含まれ得る。

再び図４を参照して、ＸＹＺ座標系のＸＺ平面での伸縮ブーム３８の幾何学的配置には、参照点「ｕ」、「ｖ」、及び「ｗ」が含まれる。加えて、伸縮部４２は、それぞれ、近位端部に第１の端部Ａ_１、Ａ_２、・・・Ａ_ｉを有し、遠位端部に第２の端部Ｂ_２、Ｂ_３、・・・Ｂ_ｉ＋１を有するものとして示されている。各伸縮部４２の長さＬ_１、Ｌ_２、・・・Ｌ_ｉは、それぞれの伸縮部４２の第２の端部Ｂ_２、Ｂ_３、・・・Ｂ_ｉ＋１と第１の端部Ａ_１、Ａ_２、・・・Ａ_ｉとの間の距離である。ベース部４０は、遠位端部に第２の端部Ｂ_１を有し、また長さＬ_０を有するものとして示されている。加えて、参照点「ｖ」にある枢動接続軸線までのベース部４０の長さは、Ｌ_Ｚとして示されている。伸縮ブーム３８の長さは、Ｌ_Ｇとして示されている。伸縮ブーム３８の吊り上げ角度は、β_０として示されている。リフトシリンダ角度はα_Ｚとして示されている。

したがって、図４をさらに参照して、以下の座標が求められる。

さらに図４を参照して、以下の「Ｚ」座標が求められる。

一実施形態においては、リフトシリンダ角度α_Ｚは次のように求められる。

図５は、一実施形態に係るキャリアユニット２０の別の斜視図である。図５において、キャリアユニット２０は、第１の座標系ＸＹＺに向いている。一実施形態においては、ロール角は、キャリアのＸ軸方向の右側正方向に基づくものとすることができる。正のロール角は、クレーンの右側を下げ、クレーンの左側を上げる。正のピッチ角は、キャリアのＹ軸方向に対する右側正方向に基づくものとすることができる。正のピッチ角は、キャリアユニット２０の前方を下げ、キャリアユニット２０の後方を上げる。Ｘ座標及びＺ座標は、伸縮ブーム３８の中央平面に対応する。

傾斜角度は、伸縮ブーム３８の中央平面でのＸ、Ｚ座標などの、第１の座標系ＸＹＺでの座標を調整するために求められる。Ｘ軸方向に近接する単位ベクトル（「Ｘ単位ベクトル」）は、ピッチ角の効果に基づいて求めることができる。Ｙ軸方向に近接する単位ベクトル（「Ｙ単位ベクトル」）もロール角の効果に基づいて求めることができる。最大傾斜角度は、Ｘ単位ベクトル及びＹ単位ベクトルに基づいてＺ単位ベクトルから求めることができる。そして、最大傾斜角度は、Ｚ単位ベクトルに基づいて求めることができる。

傾斜角度は次のように特定される：

Ｘ単位ベクトルは次のように特定される：

Ｙ単位ベクトルは次のように特定される：

最大傾斜角度は次のベクトルから求められる：

そして、最大傾斜角度は次のようになる：

Ｚ単位ベクトルは、ＸＹ平面にＺ単位ベクトル１１８（図５を参照）として射影される。ＸＹ平面への伸縮ブーム３８の射影１２０は、伸縮ブーム３８のスイング（又は回転）角に基づいて求めることができる。伸縮ブーム３８の実際の位置に対する傾斜角度は、最大傾斜角度、射影されたＺ単位ベクトル１１８、及びＸＹ平面での射影されたブーム１２０に基づいて求めることができる。

Ｚ単位ベクトルのＸＹ平面への射影１１８は次のように求められる：

伸縮ブーム３８のＸＹ平面への射影１２０は、次のように求められる：

そして、伸縮ブーム３８の実際の位置に対する傾斜角度は、次のようになる：

ここで図６を参照して、傾斜角度が分かっている状況で、座標変換はキャリアユニット２０（クレーン１０）のピッチ及びロールを考慮に入れるために使用されるようにできる。クレーン１０は、キャリアユニット２０上の、例えばＺ軸から水平距離ｈ_ｃにある点の周りで回転する。その点は、垂直距離（図６でのｈ_ｐ２ｄ）に示されている。ある実施形態においては、その垂直距離は伸縮ブーム３８のベース枢動軸線「ｕ」からキャリアデッキ２６までの距離に対応するようにできる。別のセンサが仰角を検知するために使用されるので、伸縮ブームベース部４０の仰角は傾斜の効果を考慮に入れるときに維持されるようにできる。点「ｖ」は、ターンテーブルではなくブームの位置とすることができる。点「ｕ」でのベース枢動軸線は移動するであろう。よって、調整された座標が求められる。

座標は、次のように調整される：

一実施形態においては、ブームシステム上の点の一般座標は、Ｘ座標及びＺ座標を有する。座標は、伸縮ブームシステム上の点の一般座標及びキャリアの回転点に対する座標に基づいて、キャリアの回転点（図６を参照）を原点として変換される。座標は、傾斜角度及び変換された座標に基づいてＹ軸の周りで回転される。座標は、元の位置、すなわちブームベース枢動軸線「ｕ」が元々あった位置に原点を有するように再び変換される。

ブームシステム上の点の一般座標は以下のように示される：

座標は、次のようにして、キャリアの回転点を原点として有するように変換される：

座標は、以下（以前に計算されている傾斜角度を利用することができる）を使用して、Ｙ軸の周りで回転される：

座標は、（ブームが元々枢動していた）元の場所に原点を有するように、次のように再変換される：

さらに図６を参照して、伸縮ブーム３８の座標は上述の方法で変換され、傾斜情報を考慮して、変換された伸縮ブーム３８’は破線で示されている。加えて、変換された作業半径はＲ’で示され、一方で元の作業半径はＲで示されている。傾斜情報を考慮して、変換された参照点ｕ’、ｖ’、及びｗ’は図６に示されている。オンラバー吊り上げ作業においては、ＲＣＬ５４は、キャリアユニット２０のピッチ及び／又はロールに応じて移動している、上部構造体の回転の中心線からの作業半径を測定する。ＲＣＬ５４は、オンラバー吊り上げ作業中の作業半径を上述の方法で求めることができる。例えば、クレーン上の様々な点の座標が、キャリアユニット２０のピッチ及び／又はロールを考慮に入れるために調整される。

図７は、一実施形態にかかる、伸縮ブーム３８及びキャリアユニット２０の一部の幾何学的配置を示す概略図である。図７を参照して、オンラバー吊り上げ作業中の傾きを考慮に入れる別のアプローチは、ブームの枢動に対する回転座標系変換を使用することである。そのようなアプローチでは、ブームの枢動「ｕ」は、原点のままである。しかしながら、点「Ｗ」は移動し、角度αｚは変化する。角度の変化は、予測値を改善しうるブームシステムのＦＢＤに影響を与える可能性がある。

図８を参照して、一実施形態にかかるクレーン吊り上げられた荷重を監視するための方法８００は、ステップ８１０においてクレーン１０の伸縮ブーム３８により吊り上げられた荷重を求めること、ステップ８２０においてクレーン１０のキャリアユニット２０のピッチ及び／又はロールの情報を、例えば傾斜センサ８０から受信すること、及びステップ８３０において座標系でのクレーン１０の座標をピッチ及び／又はロールの情報に基づいて調整すること、を含み得る、この方法はさらに、ステップ８４０において調整された座標を使用して変換された作業半径Ｒ’を求めること、及びステップ８５０において吊り上げられた荷重を変換された作業半径Ｒ’での定格荷重と比較すること、を含むことができる。

したがって、上述の実施形態においては、ＲＣＬ５４は、傾斜センサ８０から受信したピッチ及び／又はロールの情報、すなわち傾斜情報を使用して、例えばオンラバー吊り上げ作業中のクレーン１０の作業半径（変換された作業半径Ｒ’とも呼ばれる）を求めることができる。ある実施形態においては、変換された作業半径Ｒ’は、クレーン１０のピッチ及び／又はロールを考慮に入れて調整されている作業半径Ｒとして参照される。ピッチ及び／又はロールの情報は、キャリアユニット２０のピッチ及び／又はロールを示している。ピッチ及び／又はロールの情報はまた、上部構造体３０のピッチ及び／又はロールを示している。

ＲＣＬ５４は、クレーン１０のピッチ及び／又はロールを考慮に入れるために、クレーン１０の座標を傾斜センサ８０からのピッチ及び／又はロールの情報に基づいて変換することができる。クレーン１０のピッチ及び／又はロールを考慮に入れることによって、ＲＣＬ５４は、例えばオンラバー吊り上げ作業中にクレーン１０の変換された作業半径を求めることができる。

上述のようにして、ＲＣＬ５４は、クレーン１０によって吊り上げられた荷重を監視して、オンラバー吊り上げ作業中のクレーン１０の動作状態（例えば荷重の利用）を、クレーン１０によって吊り上げられた荷重と変換された作業半径Ｒ’での定格荷重との比較に基づいて、求めることができる。すなわち、ＲＣＬ５４は、傾斜センサ８０から受信したピッチ及び／又はロールの情報に基づいて求められた作業半径を使用して、クレーン１０によって吊り上げられた荷重を監視し、クレーンの動作状態を判断することができる。

上記の相対的な方向、例えば、「上方」、「下方」、「上」、「下」、「～の上」、「～の下」は、単に説明の目的で使用されたものであり、特定の構成要素の向きに応じて変化しうる。したがって、これらの語は事実上何らの限定もしない。加えて、上記実施形態の１つ又は複数の様々な特徴は、ここに開示された異なる実施形態の他の特徴において使用することができ、それらと組み合わせて使用することができ、又はそれらに代えて使用することができることが理解される。

ここに参照された全ての特許文献は、この開示の記載内に具体的に示されているか否かに関わらず、参照によってそれらの全体がここに組み入れられる。

単数で示された単語は、単数及び複数の両方を含むものととされる。逆に、複数形での如何なる参照も、適切な場合には、単数を含む。

この先、多くの変更や変改が本願発明の新規な技術思想の真の精神と範囲から逸脱することなく達成されることが見出されるであろう。説明された特定の実施形態を参照することで何らの限定も意図されていないし、また示唆もしていない。本開示は、添付の特許請求の範囲によって、特許請求の範囲内に含まれる全てのそのような変更をカバーすることが意図されている。

Claims (8)

1. クレーンであって、
   シャーシ、前記シャーシに接続されたタイヤ、キャリアデッキ、及びアウトリガーを有するキャリアユニットであって、前記アウトリガーが、前記アウトリガーが下部支持表面に係合して前記タイヤを前記支持表面から浮かせ、前記アウトリガーが前記キャリアユニットを支持するようになる配備状態、及び前記アウトリガーが前記支持表面から離れて前記タイヤが前記支持表面と係合し、前記タイヤが前記キャリアユニットを支持するようになる引込状態へと動くことができる、キャリアユニットと、
   前記キャリアユニット上に取り付けられ、伸縮ブームを有する上部構造体と、
   前記キャリアユニットに動作可能に接続され、吊り上げ作業中に前記キャリアユニットのピッチ及び／又はロールを検知するようにされた傾斜センサと、
   前記伸縮ブームによって吊り上げられた荷重を監視するためのシステムと、を備え、
   前記システムが、
   前記伸縮ブームによって吊り上げられている現在の荷重を求め、
   前記キャリアユニットのピッチ及び／又はロールの情報を前記傾斜センサから受信し、
   前記ピッチ及び／又はロールの情報に基づいて座標系内での前記クレーンの座標を調整し、
   前記調整された座標を使用して、変換された作業半径を求め、
   前記吊り上げられた荷重を前記変換された作業半径での定格荷重と比較する、
   ようにされた、クレーン。
2. 前記システムが、前記吊り上げられた荷重と前記変換された作業半径での前記定格荷重との前記比較に基づいて、前記伸縮ブームの１つ又は複数の動作を制御するようにされた、請求項１に記載のクレーン。
3. 前記システムが、ブーム長さセンサからブーム長さ情報を受信し、吊り上げ角度センサから吊り上げ角度情報を受信するようにされた、請求項１に記載のクレーン。
4. 前記システムが、前記アウトリガーが前記引込状態にある状態で前記吊り上げられた荷重を監視するようにされた、請求項１に記載のクレーン。
5. 前記システムが１つ又は複数の荷重チャートを記憶しており、前記変換された作業半径での前記定格荷重が前記１つ又は複数の荷重チャートのうちの１つの荷重チャートから求められる、請求項１に記載のクレーン。
6. クレーンによって吊り上げられた荷重を監視するためのシステムであって、前記クレーンはキャリアユニット及び前記キャリアユニット上に取り付けられた上部構造体を備え、前記上部構造体は伸縮ブームを備えており、
   当該システムは、
   プロセッサ、及びプログラム命令を記憶するようにされた持続性コンピュータ可読記憶媒体を有し、前記プロセッサは前記プログラム命令を解釈し実行して、
   前記伸縮ブームによって吊り上げられた荷重を求め、
   前記キャリアユニットのピッチ及び／又はロールの情報を前記キャリアユニットに配置された傾斜センサから受信し、
   前記ピッチ及び／又はロールの情報に基づいて座標系内での前記クレーンの座標を調整し、
   前記調整された座標を使用して、変換された作業半径を求め、
   前記吊り上げられた荷重を前記変換された作業半径での定格荷重と比較する、ようにされた、
   システム。
7. 前記吊り上げられた荷重と前記変換された作業半径での前記定格荷重との前記比較に基づいて、前記伸縮ブームの動作を制御するようにされた、請求項６に記載のシステム。
8. クレーンによって吊り上げられた荷重を監視する方法であって、前記クレーンは、シャーシ、前記シャーシに接続されたタイヤ、キャリアデッキ、及びアウトリガーを有するキャリアユニットと、前記キャリアユニット上に取り付けられ、伸縮ブームを有する上部構造体と、前記キャリアユニットに動作可能に接続されて吊り上げ作業中に前記キャリアユニットのピッチ及び／又はロールを検知するようにされた傾斜センサとを備えており、当該方法は、
   前記伸縮ブームによって吊り上げられた荷重を求めるステップと、
   前記キャリアユニットのピッチ及び／又はロールの情報を受け取るステップと、
   前記ピッチ及び／又はロールの情報に基づいて座標系内での前記クレーンの座標を調整するステップと、
   前記調整された座標を使用して、変換された作業半径を求めるステップと、
   前記吊り上げられた荷重を前記変換された作業半径での定格荷重と比較するステップと、
   を含む、方法。
   
   

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