JP2525254B2 - 定置式ジブクレ―ンの作業範囲規制方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は定置式ジブクレーンにおいて、荷役作業を行
う作業範囲内に隣接建物、高圧線等の障害物が存在し、
ブーム（ジブ）の旋回起伏が制限される場合の作業範囲
の規制方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

建設工事においては、揚重設備の主力として定置式ジ
ブクレーンを使用する事例が多い。しかしクレーンの設
置場所によっては、ブーム、吊荷が他のクレーン、隣接
建物、高圧線、道路等の上空を通過したり、接触、衝突
する危険を生ずる場合がある。

このような場合、安全面から作業範囲を規制すること
が必要不可欠である。この規制手段としては、オペレー
タの勘に頼る以外にクレーンが危険区域等（以下「規制
範囲」という。）の境界に近い点に達すると警報を発
し、自動停止するようにブームの旋回及び起伏機構の適
所にリミットスイッチを設ける方法がある。

また他の手段としてクレーンの旋回と共に回動する回
転板に作業範囲を縮小した型紙を載置し、ブームの回転
起伏に関連して回転板の半径方向に進退する移動体に検
知スイッチを設け、この型紙に規制範囲を形成しブーム
が規制範囲に近接したとき、これを検知する手段も試み
られている（例えば、特開昭57-81092号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記リミットスイッチ方式、型紙方式の何れ
の方式ともリミットスイッチの設定調整、型紙形成に手
数を要すると共に、位置検出誤差が大きく、正しい作業
範囲の規制が困難である。例えば、リミットスイッチの
ON,OFFの応差によりブームの旋回に約３°の誤差がある
とすると、40mのブーム先端では約2mの差を生ずる。こ
のため規制範囲付近での作業に対しては、これら停止回
路をOFFとし、オペレータの勘に頼る作業範囲限界への
接近作業が行われているが充分な安全が得られない等の
問題がある。

更に規制範囲が２箇所以上となると、リミットスイッ
チの追加、或いは型紙の補正と共に、リミットスイッチ
方式では操作盤内の配線替えが必要となる等の問題があ
る。

更にまた従来の停止方式ではクレーンの旋回速度を考
慮していないため、通常の操作で規制範囲に近接したと
き、停止信号後、惰性により衝突する欠点がある。この
ため一般に警戒域を大きくとる必要がある。しかしこれ
は作業スペースにロスを生ずる欠点がある。

本発明はかかる点に鑑み、コンピュータにより作業範
囲規制を行い、障害物の検知精度の向上を計ることを目
的とする。

更に本発明はクレーンの旋回速度を検知し、規制範囲
に近接したとき、その速度を考慮して警報を発し停止せ
しめ、実作業に適した作業範囲の規制を行うことを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための第１の発明の定置式ジブク
レーンの作業範囲規制方法は、ブームの最大作業範囲内
を多数の単位小区画に区分し、各単位小区画をコンピュ
ータのメモリーマップの各ビットに対応させ、作業範囲
内のクレーン進入規制範囲内の単位小区画を規制範囲マ
ップとして記憶させ、クレーンブームの位置を検出し、
上記メモリマップと比較し、上記規制範囲に近接したと
き警報を発し、更に近接すれば停止するようにしたもの
である。

この場合、クレーンの旋回速度を検出し、該速度に比
例した警報指令発生位置及び停止指令発生位置を算出
し、ブーム先端が規制範囲に近接するとき警報を発し、
更に近接すれば停止するように構成することができる。

また第２の発明の定置式ジブクレーンの作業範囲規制
装置は、上記第１の発明方法を実施する装置に係り、ク
レーンの運転制御用のコンピュータを備え、ブームの最
大作業半径内を円周方向及び半径方向にそれぞれ多数に
区分して多数の単位小区画に区分してコンピュータのメ
モリーマップの各ビットに対応し、クレーンにはブーム
の旋回及び起伏をぞれぞれ検知する検出器を備え、起伏
に対してはブーム先端位置を半径方向の長さに変換する
変換手段を備え、コンピュータは両検出器からの信号に
よりブーム先端に対する単位小区画に対するメモリマッ
プのビットと対比すると共に、上記作業半径内に設定さ
れるクレーン進入規制範囲を上記検出器により検出し、
メモリマップに規制範囲マップとして記憶せしめ、クレ
ーンブームの移行に伴う検出器からの信号と比較し、上
記規制範囲に近接したとき警報信号、更に近接すれば停
止信号を発するようにしたものである。

この場合、コンピュータにはクレーンの旋回速度検出
手段を備え、ブーム現在位置に旋回速度を加味した仮想
ブーム位置と規制範囲マップとを比較するように構成す
ることができる。

〔作用〕

クレーンブームの作業範囲の各単位小区画にコンピュ
ータのメモリマップの各ビットが対応している。また規
制範囲に属する単位小区画もマップ上に規制範囲として
記憶されている。そしてブーム先端に対応する単位小区
画はメモリマップに対応して検出される。これにより上
記規制範囲付近にブーム先端が到達したときはコンピュ
ータにより検出され、これによりコンピュータにより警
報を発し、更に近接すれば停止する。

この場合、クレーンの旋回速度を検出することによ
り、これに基づいて警報指令、停止指令を発する位置を
適宜変更することができる。

〔実施例〕

図は本発明の実施例を示す。

第１図に示す定置式ジブクレーン１は、マスト等の固
定台２に取付られた垂直軸（図示省略）を中心として回
動する旋回フレーム３と、この旋回フレーム一端に起伏
可能に軸支されるブーム４を備える。旋回フレーム３の
回動手段としては固定台２に固定歯車５を取り付け、旋
回フレーム３にはこの固定歯車５に噛合するピニオン
（図示省略）を有する旋回用モータ６を取り付けてな
る。またブーム４の起伏手段としてブーム適所に係止し
たワイヤ８と、このワイヤ８を巻き取る起伏用モータ７
を備えてなる。その他フック９を昇降するための昇降用
モータ等を備えるが図示省略する。なおこれら各モータ
6,7は後述する如くコンピュータ10により停止制御され
る。図中Ｃは旋回フレーム３の回動中心軸である。

第５図及び第６図はブーム４の作業範囲の説明図であ
る。旋回フレーム３の回転中心軸Ｃとブーム４の支軸11
までの距離をLB、ブームの全長をＬとすると最大作業半
径Ｒ＝Ｌ−LBとなる。但し、この場合のブーム起伏角φ
＝０である。φ＞０のときの作業半径ｒは、 ｒ＝Lcosφ−LB なお第６図においてＳは基線、θは旋回角を示し、ブ
ーム先端Ｈは常に最大作業範囲Ａ内にある。

本発明の作業範囲規制装置20は第８図に示す如く、最
大作業範囲Ａ内にクレーン進入規制範囲Ｂを設置したと
き、ブーム先端Ｈが旋回により、この規制範囲Ｂに近接
したとき、自動的に警報を発し、更に近接すれば停止す
るようにしたもので、この規制装置20は上記コンピュー
タ10と、旋回フレーム３の旋回検出器21と、ブーム４の
起伏角度検出器22とを備える。旋回検出器21としては、
例えば第２図に示す如く、上記固定歯車５に噛合するピ
ニオン23とこれに連結されるロータリエンコーダ24を備
える。

また起伏角検出器22は第３図及び第４図に示す如く、
ブーム４にその軸心を平行に、かつ支軸11側に延びるア
ーム25を取り付け、支軸11側ブラケットに支軸11と同芯
にロータリエンコーダ26を取り付けアーム25と連結す
る。なおこれら各ロータリエンコーダ24,26はパルス発
生器であり、好ましくは高精度のアブソリュート型ロー
タリエンコーダを用いる。

コンピュータ10はブーム４の旋回エリア、即ち最大作
業範囲Ａを多数に区分し、記憶するもので、例えば、ブ
ーム４の旋回角360°を1024分割、最大作業半径Ｒを64
分割する。即ち、最大作業範囲Ａを 1024×64＝65536 に分割し、各区画（単位小区画という）をメモリマップ
27のメモリ１ビットに対応させ記憶する。即ち、第７図
（ａ）における単位小区画ｍ（座標i,j）の位置を同図
（ｂ）のメモリマップ27においてビットＰ（座標値x,
y）として記憶する。但し、第７図（ａ）において ０≦ｉ≦２πR/1024 ０≦ｊ≦R/64 なお第１図において28は作業面分割手段を示すもので
あり、押釦の入力（又はキーボード32）の操作により、
上記分割数と、ロータリエンコーダ24の単位回転角当た
りのパルス発生数及びブーム４の最大作業半径Ｒの長さ
を予め定めた押釦操作（又はキーボードにてインプット
すること）により上記区割を行い記憶する。なお30はブ
ーム４の旋回速度演算手段であり、ロータリエンコーダ
24により現在のブーム位置のパルス数とサイクリックタ
イムΔｔ秒前の旋回パルス数との差から旋回速度を検出
する。

しかして第８図に示すクレーン進入規制範囲Ｂが存在
するときは、これに該当する単位区画を検出し、これを
メモリマップ27に記憶させる。その検出、記憶要領を第
８図乃至第10図に基づいて説明する。

第８図は上記規制範囲Ｂの各種パターンを示すもの
で、B1は角度θｔの円分、同図B2は扇形、同図B3は紡錘
形、同図B4は割円状、同図B5はくさび状割円を示す。こ
れらの規制範囲の測定に当たってはブーム先端Ｈを各規
制範囲の外周に倣って移行し、この移行軌跡をメモリ27
に印加記憶させてもよいが、簡素化を計った入力要領を
第９図に示す。

すなわち規制範囲B1に対しては最小作業半径Ca₁,Cb₁
から角度θｔを測定すればよい。また円弧の場合は、円
弧上に数点のポイントを設定し、ポイント間を直線で結
んで近似形として計算する。図中a2,a3・・・、b2,b3・
・・、c2,c3はそれぞれポイントを示す。

第10図は規制範囲B5の測定要領を示すもので、ブーム
４をポイントa5に位置し、パルス数により角度θ１を測
定し、ポイントa5の位置をメモリマップ27に入力する。
その入力要領のフローチャートを第12図に示す。即ちメ
モリマップ27のクリアを確認し、規制ポイントa5の作業
範囲における座標（θa,φａ）をメモリマップ座標に変
換し、該メモリマップに入力し記憶させる。

ついでポイントb5にブーム４の先端Ｈを移動させポイ
ントa5と同様にポイントb5の位置をメモリマップ27に入
力する。これによりコンピュータ10は旋回検出器21から
のパルス信号の１単位小区画毎（即ち１ビット毎）に上
記操作を繰り返してくさび状半割円a5-b5-d5-a5を記憶
する。線分b5-c5についても同様である。

これによりメモリマップ27は規制範囲B5に対し、くさ
び状半割円a5-b5-c5-a5として記憶する。

次にブームの旋回速度及び起伏速度を算出し、上記規
制範囲に到達前に警戒、停止させるための警報発生位
置、停止作動位置を算出する。但し、起伏速度は比較的
遅く影響が少ない。従って旋回速度のみを考慮するもの
とする。

この旋回速度は旋回検出器21により、現在のブーム位
置のパルス数と、サイクリックタイムΔｔ秒前の旋回パ
ルス数との差から求める。なお旋回角速度を一定とする
と、ブーム先端の最大旋回速度は作動半径がＲのときで
あり、この最大旋回速度における停止までの時間Ｔを予
め測定し、この時間における旋回角度を計算または実測
する。

第11図において、θ０を限界接近角度（パルス数）と
するときは、警報発生を付与するブーム位置4aと規制範
囲Ｂに当接する位置4bとの間の角度θｋは、 但し、Δθは単位時間当たりの旋回角度 αは係数（≒1.5）であり、安全係数である。

すなわちブームの現在位置4aに対し、角度θｋ前進し
た位置4bを仮想ブーム位置として計算すると便利であ
る。

この位置4bに達したとき警報を発し、更に前進（但
し、角度θ０より小さい角度）すると停止する。

第１図において、33はリレーを作動するため、もしく
は外部入力に対するインターフェイス、34はクレーン制
御盤、35は警報装置、36は出力表示盤を示す。

上記構成において、ジブクレーンの運転に際しては、
第13図のフローチャートに示す如く、制御盤34からの信
号によりコンピュータ10はブーム４の現在位置を検出
し、次いで旋回を開始する。この旋回速度から規制範囲
に対する警報、停止信号発生のためのブーム位置を算出
する。これにより前記仮想ブーム位置を旋回速度演算手
段30により算出し、メモリマップと比較する。そして規
制範囲に対し所定の近接距離に達したとき、警報信号を
警報装置35に付与する。なお必要によってはノッチによ
り警報を解除して行う場合もある。更に停止信号発生位
置に到達したときは、制御盤34に停止信号を印加し停止
させる。

〔発明の効果〕

本発明によるときは、クレーンの最大作業範囲内を多
数の単位小区画に区分し、各単位小区画をコンピュータ
のメモリマップの各ビットに対応させ、規制範囲の単位
小区画をメモリマップに規制範囲ビットとして記憶させ
るようにしたからコンピュータへのインプットが容易で
ある。またブーム先端位置はこれに対応する単位小区画
からその位置を判断することができ、ブーム先端位置の
確認に誤差を生ずることなく、作業範囲の規制を迅速に
行うことができ、定置式ジブクレーンの作業の安全性を
著しく向上することができる。

またクレーンの旋回速度を検出し、これに基づいて警
報指令、停止指令を発する位置を適宜変更することによ
り、規制区画に近接したとき、旋回速度に応じた所定距
離を存して警報信号、停止信号を発することができ、作
業範囲の規制をより正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図は定置式ジブ
クレーン及びその規制装置全体の概略説明図、第２図は
ブーム旋回検出器の正面図、第３図はブーム起伏角度検
出器の正面図、第４図はその左側面図、第５図はブーム
の起伏角度と作業半径との関係説明図、第６図はブーム
の旋回作業範囲の要領説明図、第７図（ａ）は最大作業
範囲の区画要領説明図、同図（ｂ）はメモリマップの単
位小区画に対応するビットの説明図、第８図は規制範囲
の説明図、第９図は規制範囲測定要領説明図、第10図は
規制範囲測定の詳細説明図、第11図は運転規制要領説明
図、第12図は規制範囲入力フローチャート、第13図は運
転フローチャートである。 １は定置式ジブクレーン、４はブーム、10はコンピュー
タ、20は作業範囲規制装置、21は旋回検出器、22は起伏
角度検出器、27はメモリマップ、34はクレーン制御盤、
35は警報装置である。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定置式ジブクレーンの作業範囲規制方法に
   おいて、ブームの最大作業範囲内を多数の単位小区画に
   区分し、各単位小区画をコンピュータのメモリマップの
   各ビットに対応させ、作業範囲内のクレーン進入規制範
   囲内の単位小区画を規制範囲マップとして記憶させ、ク
   レーンブームの位置を検出し、上記メモリマップと比較
   し、上記規制範囲に近接したとき警報を発し、更に近接
   すれば停止することを特徴とする定置式ジブクレーンの
   作業範囲規制方法。
2. 【請求項２】クレーンの旋回速度を検出し、速度に比例
   した警報指令発生位置及び停止指令発生位置を算出し、
   クレーンブーム先端が規制範囲に近接するとき、警報を
   発し、更に近接すれば停止することを特徴とする請求項
   １記載の定置式ジブクレーンの作業範囲規制方法。
3. 【請求項３】定置式ジブクレーンの作業範囲規制装置に
   おいて、該クレーンの運転制御用のコンピュータを備
   え、ブームの最大作業半径内を円周方向及び半径方向に
   それぞれ多数に区分して多数の単位小区画に区分してコ
   ンピュータのメモリーマップの各ビットに対応させ、ク
   レーンにはブームの旋回及び起伏をぞれぞれ検知する検
   出器を備え、起伏に対してはブーム先端位置を半径方向
   の長さに変換する変換手段を備え、コンピュータは両検
   出器からの信号によりブーム先端に対する単位小区画に
   対するメモリマップのビットと対比すると共に、上記作
   業半径内に設定されるクレーン進入規制範囲を上記検出
   器により検出し、メモリマップに規制範囲マップとして
   記憶せしめ、クレーンブームの移行に伴う検出器からの
   信号と比較し、上記規制範囲に近接したとき、警報信号
   を発し、更に近接すれば停止信号を発することを特徴と
   する定置式ジブクレーンの作業範囲規制装置。
4. 【請求項４】コンピュータにはクレーンの旋回速度検出
   手段を備え、ブーム現在位置に旋回速度を加味した仮想
   ブーム位置と規制範囲マップとを比較することを特徴と
   する請求項３記載の定置式ジブクレーンの作業範囲規制
   装置。