JP2744110B2 - クレーンにおける吊荷の鉛直地切り制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、起伏可能なジブまたはブームを有するクレ
ーンにおいて、吊荷を鉛直方向に巻上げて地切りする際
の荷振れを防止するための鉛直地切り制御装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

ジブまたはブームを備えたクレーンにおいて、吊荷を
巻上げる場合、巻上げ開始時に、上記ブーム等の先端を
吊荷の重心を通る鉛直線上に一致させたとしても、巻上
ロープを巻上げると、ブーム等のたわみ等に起因してブ
ーム等の先端が上記鉛直線上より前方にずれてゆく。こ
のようにブーム等の先端が前方にずれたままで巻上ロー
プのみを巻上げると、吊荷が地面から離れる瞬間（地切
り時）に吊荷が前方に移動し、荷振れが生じる。

従来、このような地切り時の荷振れを防止する装置と
して、たとえば特公昭59-26599号公報に示されるよう
に、吊荷の巻上げとジブの引起こしとを電動機で駆動す
る電気駆動方式のジブ付クレーンにおいて、巻上げ操作
を基準とし、巻上速度指令装置から指令される速度で巻
上電動機を駆動させ、このときの電動機の実際の回転速
度を検出し、その検出速度と上記指令速度との偏差に基
づいて巻上速度をフィードバック制御し、この巻上速度
制御時に、巻上起動トルク指令装置からステップ状に上
昇経時変化する起動トルク指令信号（電流指令値）を出
力し、この電流指令値と巻上電動機の起動トルク用電流
値との偏差に基づいて巻上電動機の起動トルクをフィー
ドバック制御し、一方、吊荷の荷重とジブの半径を検出
してモーメントを求め、そのモーメントに対するたわみ
量の特性曲線に基づいてたわみ量指示装置によりたわみ
量を指示し、そのたわみ量と上記巻上速度指令信号とに
基づいてジブの引込み速度を指令し、その指令速度と、
ジブ引込み用電動機の回転速度の検出値との偏差に応じ
てジブ引込み速度をフィードバック制御するようにした
ものが知られている。

また、別の方法として、特開昭62-191393号公報に示
されるように、油圧駆動方式のクレーンにおいて、ブー
ムの引起こし操作を基準とし、その引起こし時に、ブー
ム長さｌと、ブーム起伏角度θの余弦値と、ブーム起伏
角速度とに基づいて、ブーム先端の鉛直方向の移動速
度υ（υ＝ｌ・cosθ・）を演算し、この移動速度υ
を吊荷巻上ロープの移動速度指令値とし、吊荷巻上ロー
プの移動速度の検出値と、上記指令値との偏差が零にな
るように、巻上ロープの移動速度をサーボ制御装置によ
り制御するようにしたものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記特公昭59-26599号公報に示す従来装置では、巻上
電動機の起動トルク指令をステップ状に段階的に上昇さ
せていくため、ステップが切換わる時に巻上速度が大き
く変化し、過渡振動が生じやすい。また、地切り時の荷
振れを最小にするためには、ジブ先端の位置を常に吊り
フックの鉛直真上に置いておくことが必要であり、その
ためにジブ先端の位置を制御する必要があるが、この従
来装置では、巻上速度に応じてジブの引込み速度を追従
制御しており、このような速度制御だけでは、ジブ先端
の位置を正確に制御することは困難であり、地切りの瞬
間にジブ先端が必ずしも吊荷の真上にあるという保証は
ない。この種のクレーンでは、作業姿勢（ジブ長さ、ジ
ブ角度、吊荷重等）によって巻上の最適な起動トルクス
テップ上昇条件と、最適な速度条件との関係が異なり、
一様に巻上起動トルクと巻上速度とを指令しても正確な
制御が行われない。とくに、ジブの初期角度が小さい場
合、ジブの引込みを行うと、ジブ先端の水平方向の変位
量に比べて鉛直上方への変位量が大きいため、巻上ロー
プにかかる張力が急激に増大し、ジブ先端の前方への水
平変位量を補正する前に吊荷が地切りされてしまう。こ
のような場合にはロープ張力の増大を一定の制限値にお
さめるように巻上ロープを巻下げながら、ジブを引起こ
していく必要があるが、この従来装置では巻上ロープの
巻上げを基準としてジブの引起こし速度を制御している
ので、上記のような巻下げ制御ができない。このため荷
振れを確実に防止することは難しい。

一方、特開昭62-191393号に示す従来装置では、ブー
ムの引起こし操作によってずれるブーム先端の位置を補
正するために、巻上ロープの移動速度を制御して、その
ロープの張力を一定に制御しようとしているが、このよ
うに巻上ロープの移動速度を制御するだけでは、ブーム
先端の位置を正確に制御することは困難であり、ブーム
先端が吊荷の重心を通る鉛直線よりずれたままで吊荷が
地切りされるおそれがあり、荷振れを確実に防止するこ
とは難しい。

本発明は、上記従来の問題を解消し、地切り開始スイ
ッチの操作だけで、自動的に巻上ロープの巻上げもしく
は巻下げと、ブーム等の起こしとが行なわれるように
し、作業姿勢すなわちブーム等の先端の初期位置とくに
ブーム角度の大小および吊荷重の大小を問わず、ブーム
等の先端を常に吊荷の重心を通る鉛直線上に位置するよ
うに位置制御しながら、巻上ロープの張力を常に一定の
割合で増大させて吊荷の地切りが行なわれるようにし、
荷振れを確実に防止してスムーズに地切りできるクレー
ンにおける吊荷の鉛直地切り制御装置を得ることを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、起伏自在のブームと、ブーム起伏用油圧駆
動装置と、吊荷の巻上ロープと、巻上ロープの巻上用油
圧駆動装置とを有するクレーンにおいて、地切り開始ス
イッチと、ブーム先端位置の検出手段と、巻上ロープに
かかる吊荷負荷の検出手段と、ブーム先端位置に応じた
荷重とたわみの特性曲線を記憶する記憶手段と、ブーム
先端位置検出手段で検出されたブーム先端位置の初期値
に応じて求められた巻上用油圧駆動装置への流入流量の
目標値を算出する巻上流量算出手段と、巻上流量算出手
段で算出された目標流量を巻上用油圧駆動装置の巻上駆
動側に流入させる巻上流量制御手段と、ブーム先端位置
検出手段で検出されたブーム先端位置の初期値に応じて
巻上用油圧駆動装置の巻上駆動側の圧力を定速上昇させ
る圧力曲線を算出する巻上圧力算出手段と、巻上圧力算
出手段で算出された圧力曲線に基づいて巻上用油圧駆動
装置の巻上駆動側の圧力を制御する巻上圧力制御手段
と、ブーム先端位置検出手段で検出されたブーム先端位
置と、吊荷負荷検出手段で検出された吊荷負荷と、記憶
手段に記憶された荷重とたわみの特性曲線とに基づい
て、ブーム先端の時々刻々の前方変位量を演算しその変
位量を零にするためのブームの必要起こし量を算出する
ブーム起こし量算出手段と、ブーム起こし量算出手段で
算出された起こし量に対応する流量をブーム起伏用油圧
駆動装置に流入させてブームの起こし量を制御するブー
ム起こし量制御手段とを備え、上記地切り開始スイッチ
からの地切り開始信号により上記各算出手段および制御
手段を作動させるように構成されていることを特徴とす
るものである。

この構成において、上記ブームがクレーンの上部旋回
体に起伏自在に支持された伸縮ブームであり、ブーム起
こし用油圧駆動装置がブーム起伏用油圧シリンダであ
り、ブーム先端位置の検出手段がブーム長さ検出器と、
ブーム角度検出器とによって構成される。

また、上記巻上流量算出手段は、巻上用油圧駆動装置
への流入流量を基準値から一定時間をかけてランプ状に
立ち上げた後に、上記ブーム先端位置検出手段による検
出値の初期値によって決まる一定の目標値とする制御パ
ターンで算出するように構成される。

上記巻上圧力制御手段として、巻上用油圧駆動装置の
油圧モータとカウンタバランス弁との間に可変リリーフ
弁が設けられている。

〔作用〕

上記の構成により、地切り開始スイッチをONすると、
ブーム先端位置検出手段で検出されたブームの先端位置
の初期値に応じて、巻上流量制御手段で算出された一定
の目標流量に対応する流量（通常は低流量）が、巻上流
量制御手段を介して巻上用油圧駆動装置の巻上駆動側に
流入されるとともに、その巻上駆動側の圧力が、巻上圧
力算出手段で算出された圧力曲線に基づいて巻上圧力制
御手段により低圧基準値（零）から高圧まで一定の勾配
で徐々に定速上昇するように制御され、この流量制御と
圧力制御により巻上用油圧駆動装置が駆動され、巻上ロ
ープの巻上が開始され、巻上ロープの張力が一定の割合
で徐々に上昇する。このロープ張力の増大に伴ってブー
ムがたわみ、その先端が前方に変位すると、ブーム起こ
し量制御手段によりその前方変位量が零となるように逐
次フィードバック制御され、ブーム先端が常に吊荷の重
心を通る鉛直線上に位置制御される。この制御におい
て、ブームの起こしによりブーム先端が鉛直上方に押上
げられ、巻上ロープの張力が増大することになり、とく
にブームの初期角度が小さい場合、ブームの起こしに伴
ってロープ張力が急増する傾向にあるが、上記巻上用油
圧駆動装置の巻上駆動側の圧力を可変リリーフ弁で制御
しているので、巻上駆動側の圧力が制御圧力以上に上昇
することはなく、上記ブームの起こしに伴なうロープ張
力の増大分だけ巻上用油圧駆動装置が巻下方向に作動さ
れ、巻上ロープの巻下げが行われることになる。これに
よってブーム先端の初期位置、ブーム角度の大小、吊荷
重の大小に関係なく、ブーム先端が常に上記鉛直線上に
位置するように位置制御されながら、ロープ張力が一定
の勾配で上昇され、ロープ張力が吊荷負荷相当以上にな
った時点で吊荷が地切りされる。従って、荷振れが生じ
ることはない。

〔実施例〕

第３図は本発明が適用されるクレーンの一例を示す概
略図であり、このクレーンは、アウトリガ１を備えた下
部走行体２上に上部旋回体３が旋回自在に装備され、上
部旋回体３に、ブームフットピン４を支点として起伏自
在のブーム５と、ブーム起伏用油圧駆動装置としての起
伏シリンダ６と、巻上用油圧駆動装置としての巻上モー
タ７および巻上ドラム８等が装備されている。巻上ドラ
ム８から繰出された巻上ロープ９は、ブーム先端に設け
られたアイドラシーブ10およびブームポイントシーブ11
と、吊りフック12のフックシーブ13との間に掛け回され
ている。そして、吊りフック12に玉掛けロープ15を介し
て吊荷14が支持される。この吊荷14の地切りを行う際、
ブーム先端すなわちブームポイントシーブ11の中心O
₁と、フックシーブ13の中心O₂と、吊荷14の重心Ｇとが
同一鉛直線L₀上（初期位置）に位置するようにセットさ
れる。

第４図は吊荷の地切り時の状況を示す概略図であり、
同図実線にブーム５の初期位置を示す。この初期位置か
ら仮に巻上ロープ９を巻上げると、ブーム５が同図二点
鎖線に示すようにたわみ、ブーム先端が前方に変位す
る。このときのブーム先端の前方変位量ΔＲは、ブーム
５の初期位置におけるブーム長さl₀と、ブーム初期角度
θ_０とによって決まる初期作業半径（旋回中心Ｃからブ
ーム先端までの水平距離）R₀と、ブーム５のたわみ後の
作業半径R₁との差によって求められる。

ΔＲ＝R₁-R₀ 上記ブーム５の前方変位量ΔＲを時々刻々補正して吊
荷14の鉛直地切りを行うために、次のような制御装置が
用いられる。

第１図は本発明にかかる制御装置の実施例を示す制御
ブロック図である。この制御装置は、地切り開始スイツ
チ19と、コントローラ20と、油圧系の制御装置30とを備
えている。また、ブーム先端位置の検出手段として、ブ
ーム長さｌを検出するブーム長さ検出器21と、ブーム角
度θを検出するブーム角度検出器22とを有し、吊荷負荷
検出器23として、起伏シリンダ６にかかる軸方向の力を
計るための圧力センサが起伏シリンダ６のヘッド側とロ
ッド側にが設けられている。上記各検出器21〜23は一般
にクレーンに装備されている過負荷防止装置の制御系の
検出器を利用することができる。

コントローラ20は、入力装置24と、ブーム５のたわみ
特性記憶手段25と、ブーム起こし量算出手段26と、巻上
流量算出手段27と、巻上圧力算出手段28と、出力装置29
とを有する。

油圧系の制御装置30は、ブーム５の起こし量制御手段
として、油圧源31と、ブーム起伏用のパイロット式コン
トロールバルブ32と、電磁比例減圧弁33とを有し、巻上
ロープ９の巻上流量制御手段として、油圧源41と、巻上
用のパイロット式コントロールバルブ42と、電磁比例減
圧弁43とを有し、巻上圧力制御手段として可変リリーフ
弁44を有する。

巻上ロープ９の駆動制御用油圧回路の具体例を第２図
により説明すると、油圧源（油圧ポンプ）41とコントロ
ールバルブ42との間に、メインリリーフ弁45と圧力補償
付き流量制御弁46とが設けられ、コントロールバルブ42
と巻上モータ７との間にカウンタバランス弁47が設けら
れ、カウンタバランス弁47と巻上モータ７との間に可変
リリーフ弁44が設けられている。巻上モータ７には減速
機16を介して巻上ドラム８が連結されている。17はメカ
ニカルブレーキを示す。なお、ブーム起こしのための油
圧回路は、第２図の巻上モータ７を起伏シリンダ６に、
可変リリーフ弁44を通常のオーバーロードリリーフ弁に
変える程度で、後は第２図のものと実質的に同一の回路
で構成される。

次に、吊荷の鉛直地切り制御について説明する。

ブーム５および吊荷14等を第３図、第４図の実線に示
すように初期位置にセットした状態で、第１図の地切り
開始スイッチ19をオンすると、ブーム長さ検出器21、ブ
ーム角度検出器22、吊荷負荷検出器23で検出されたブー
ム長さｌ、ブーム角度θ、吊荷負荷P_Wの各検出値（電気
信号）が、コントローラ20の入力装置24を経てたわみ特
性記憶手段25、ブーム起こし量算出手段26、吊荷15の巻
上流量算出手段27、巻上圧力算出手段28にそれぞれ送ら
れる。

ここで、巻上流量算出手段27は、ブーム５の初期位置
すなわち上記各検出器21,22で検出されたブーム長さｌ
と、ブーム角度θの各初期値l₀，θ_０に応じて、その初
期位置で巻上ロープ９にかかる張力P_Wを徐々に増大させ
るのに最適な巻上モータ７への流入流量の目標値（目標
流量）Q₀を算出する。この場合、巻上制御を円滑にする
ため目標流量Q₀は、第５図実線Ｉに示すように制御開始
点から一定の時間（たとえば２〜３秒）をかけてランプ
状に立上がるようにし、その後、実線IIのようにブーム
初期位置によって決まる一定の目標流量Q₀を保持するよ
うに算出する。なお、後述するブーム５の起こし制御が
スムーズに行なえるように巻上速度を低速域におさえる
ため、その目標流量Q₀の上限値Q_maxは規制するが、巻上
モータ７に対する流入流量のフィードバック制御は行な
わない。

上記巻上流量算出手段27により算出された目標流量Q₀
は、電気信号（たとえば電流値）として出力装置29を経
て電磁比例減圧弁43に出力される。電磁比例減圧弁43は
上記目標流量Q₀に応じたパイロット圧を出力し、そのパ
イロット圧によりコントロールバルブ42が巻上側（第２
図の左位置側）に切換えられるとともに、そのスプール
ストロークが制御される。これにより油圧源41からの圧
油がコントロールバルブ42およびカウンタバランス弁47
を経て巻上モータ７の巻上駆動側M_Aに流入され、その流
入流量Ｑが第５図の実線I,IIに示す制御パターンに沿っ
てフィードフォワード制御される。

一方、巻上圧力算出手段28は、上記ブーム５の初期位
置すなわちブーム長さｌと、ブーム角度θの各初期値
l₀，θ_０および巻上ロープ掛数に応じて、巻上モータ７
の巻上駆動側M_Aの圧力を、その初期位置でのクレーンの
定格荷重相当の圧力P_Cに所定の目標時間t_sで到達させる
よう、第６図の実線IIIに示すように一定の勾配で定速
上昇する圧力曲線を算出する。

上記巻上圧力支持手段28により算出された圧力曲線
は、電気信号（たとえば電流値）として出力装置29を経
て可変リリーフ弁44の受信部に出力される。これによっ
て可変リリーフ弁44の設定圧P_Rが第６図の圧力曲線に基
づいて可変制御される。第７図は可変リリーフ弁44にネ
ガティブ式の電磁比例リリーフ弁を用いた場合の電流と
圧力との特性を示すものであり、その受信部に入力され
る電流値の増大によって初期設定圧が低下するように制
御される。したがって、第６図のように可変リリーフ弁
の圧力制御を行うために電流値は最大値700mAから次第
に低下させる。

こうして巻上モータ７の巻上駆動側M_Aに上記目標流量
Q₀の圧油が流入されることにより、その巻上駆動側M_Aの
圧力P_Aが次第に上昇し、巻上モータ７が巻上方向に回転
しようとする。ただしこの場合、巻上ロープ９に吊荷14
が支持され、この巻上ロープ９にかる吊荷負荷が巻上モ
ータ７を巻下方向に回転させる力として作用し、かつ、
この巻上開始当初は可変リリーフ弁44の設定圧P_Rが低圧
に制御されているので、巻上モータ７の巻上駆動側M_Aに
流入される流量Q₀のほとんどが可変リリーフ弁44を経て
リリーフされながら、巻上駆動側M_Aの圧力P_Aが上記設定
圧P_Rに対応して徐々に上昇し、上記巻上ロープ９の張力
P_wも徐々に上昇する。そして、上記可変リリーフ弁44の
設定圧P_Rが上昇するに伴って巻上ロープ９の張力P_Wも増
大し、この張力増大によって生じるブーム５のたわみ
分、すなわちブーム先端の鉛直方向の変位量ΔＺに相当
する分だけ巻上ロープ９を逐次巻上げることになる。

また、上記巻上モータ７に対する流入流量（巻上流
量）Q₀と、巻上圧力P_A（＝P_R）とのフィードフォワード
制御と同時に、次のようにフィードバック制御によりブ
ーム５の起こしが行われる。

たわみ特性記憶装置25は、予めクレーンの作業条件や
作業姿勢すなわちブーム長さｌ、ブーム角度θに応じ
て、ブーム５にかかる荷重と、ブーム５のたわみ量（作
業半径Ｒの増加量＝ブーム先端の水平変位量）ΔＲとの
相関を記憶している。この場合、ブーム５の枢支部や旋
回ベアリング等の機械部分のガタ等も計算にいれてお
く。

そして、この記憶手段25に上記ブーム長さ検出器21、
ブーム角度検出器22、吊荷負荷検出器23によるブーム長
さｌ、ブーム角度θ、吊荷負荷P_Wの時々刻々の検出値が
上記入力装置21を経て入力されることにより、これに記
憶されている記憶値の中から、そのときの検出値に対応
するブーム５のたわみ量ΔＲが読み込まれ、ブーム起こ
し量算出手段26に送られる。ブーム起こし量算出装置26
は、上記記憶手段25から入力されたたわみ量ΔＲに基づ
いて、そのたわみ量ΔＲを零にするための、ブーム５の
必要起こし量を算出し、出力する。

上記ブーム起こし量算出手段26により算出された必要
起こし量すなわちたわみ量ΔＲは、電気信号（電流値）
として出力装置29を介して電磁比例減圧弁33に出力され
る。電磁比例減圧弁33は上記たわみ量ΔＲに応じたパイ
ロット圧を出力し、そのパイロット圧によりコントロー
ルバルブ32が切換えられるとともに、そのスプールスト
ロークが制御される。これにより油圧源31からコントロ
ールバルブ32およびカウンタバランス弁（図示省略）を
経てブーム起伏シリンダ６のヘッド側に所要量の圧油が
流入され、同シリンダ６が伸長され、ブーム５が上記た
わみ量に対応する分だけ起こされ、ブーム先端が常に初
期位置すなわち吊荷14の重心を通る鉛直線上に位置する
ように制御（位置補正）される。

なお、この制御において、ブーム５の起こしによりブ
ーム先端がたわみ量ΔＲ分だけ水平方向に引込まれる
と、これと同時に鉛直上方にも変位量ΔＺ分だけ押上げ
られる。このため鉛直変位量ΔＺに対応する分だけロー
プ張力P_Wが増大しようとする。とくにブーム先端の初期
角度θ_０が小さい場合、ブーム５の起こしに伴なう水平
変位量ΔＲに比べて鉛直変位量ΔＺが大きいため、ロー
プ張力P_Wが急激に増大しようとする。しかしこのとき、
巻上モータ７の巻上駆動側M_Aに接続された可変リリーフ
弁44の設定圧P_Rが徐々に定速上昇するように制御されて
いるので、モータ巻上駆動側M_Aの圧力（巻上圧力）も徐
々に定速上昇するように制御される。従って、巻上圧力
ならびにロープ張力P_Wが急激に増大することはない。す
なわち上記ブーム先端の鉛直変位量ΔＺの急増に従って
ロープ張力P_Wが急増しようとすると、そのロープ張力P_W
の増大分によってモータ７が巻下方向に回転されること
になり、このときのモータトルクを一定に保持しながら
巻上ロープ９を繰出すことになる。すなわち、このとき
モータ７は負荷によって回されてポンプ作用をし、巻下
駆動側M_Bから巻上駆動側M_Aに油が流れ、その巻上駆動側
M_Aから吐出された油が、このときに巻上指令としてモー
タ７の巻上駆動側M_Aに流入されている目標流量Q₀ととも
に、可変リリーフ弁44によってリリーフされる。

このようにして巻上モータ７の巻上駆動側M_Aにブーム
先端の初期位置に応じた目標流量Q₀を流入させるととも
に、巻上圧力を可変リリーフ弁44の設定圧P_Rに対応して
徐々に定速上昇するように制御しながら、巻上ロープ９
の張力P_Wを徐々に増大させ、このロープ張力の増大によ
って生じるブーム先端のたわみ量を逐次零にするように
位置制御し、さらに、その制御時の必要に応じて巻上ロ
ープ９の巻下げを行い、ロープ張力が急激に増大するこ
とを防止することにより、ブーム先端の初期位置、すな
わちブーム角度の大小を問わず、ブーム先端を常に吊荷
14の重心を通る鉛直線上に位置補正しながら、巻上ロー
プ９の張力を一定の割合で増大させ、そのロープ張力が
吊荷重による反力以上になった時点で吊荷14が鉛直方向
にスムーズに地切りされる。また、吊荷14の荷重が軽い
場合でも、可変リリーフ弁44の設定圧P_R（巻上圧力）を
第６図の実線IIIのように基準値（零）から一定の勾配
で徐々に上昇させ、かつ、巻上モータ７に対応する目標
流量Q₀の立上がりを第５図の実線Ｉのように設定するこ
とにより、吊荷14が急速に地切りされることが防止され
る。

他の実施例 上記実施例では。可変リリーフ弁44を受信部に入力さ
れる電気信号（電流値）に比例して設定圧P_Rが低下する
ネガティブ式の電磁比例リリーフ弁としたが、この場
合、電磁比例リリーフ弁を制御する電気系統にトラブル
が発生して制御電離が電流が０になっても、制御圧力は
最高圧に戻されるので、吊荷が低下する等の問題がな
い、いわゆるフェールセーフシステムとなって安全であ
る。また、これ以外に、第８図に示すように親弁441の
圧力制御部442に上限圧力を設定する固定リリーフ弁構
造の第１子弁443と、電気信号に応じてリリーフ弁圧力
を制御する電磁比例リリーフ弁構造の第２子弁444とを
並列に接続し、第２子弁444の一次側（二次側でもよ
い）に電磁切換弁445を接続してなるポジティブ式の電
磁比例リリーフ弁440を用いてもよい。このリリーフ弁4
40によれば、コントローラ20からの信号により電磁切換
弁445が連通位置に切換えられるとともに、第２子弁443
の設定圧が電気信号（電流値）に比例して上昇し、これ
によって親弁44のリリーフ設定圧が上記電気信号に比例
して第９図に示すように高圧設定値から低圧設定値側に
制御される。この場合、コントローラ20からの出力信号
が上記実施例の場合と逆になるが、電気系統のトラブル
で、コントローラ20から電磁比例リリーフ弁への信号出
力がない場合に、電源445がスプリングでブロック状態
に戻され、リリーフ弁設定圧が高圧となり、いわゆるフ
ェールセーフシステムとなり、上記ネガティブ式リリー
フ弁と同様に安全性が高くなる。

なお、本発明の装置は、上記実施例のように伸縮ブー
ムを用いたクレーンに限らず、ラチフブームを用いたも
の、ジブクレーンあるいはタワークレーン等にも適用で
きる。タワークレーンの場合は、ジブ（ブーム）の初期
位置検出手段として、ジブ長さ、ジブ角度以外にタワー
長さ、タワー角度の各検出値からの信号も利用すること
によってその制御精度を高めることができる。

〔発明の効果〕

上記のように本発明によれば、次のような作用効果が
ある。

すなわちブーム（またはジブ）先端を初期位置にセッ
トした後、地切り開始スイッチを操作するだけで、巻上
モータの巻上駆動側にブーム先端の初期位置に応じた目
標流量を流入させるとともに、可変リリーフ弁の設定圧
を低圧から高圧に徐々に定速上昇させて、巻上圧力をそ
の設定圧に対応する圧力に制御でき、この圧力制御によ
って巻上ロープにかかる張力を徐々に増大させることが
でき、これと同時に、このロープ張力の増大によって生
じるブームのたわみ量を逐次零にするようにフィードバ
ック制御により位置補正できる。そして、ブーム先端を
常に吊荷の重心を通る鉛直線上に位置させた状態で、ロ
ープ張力を徐々に増大させ、ロープ張力が吊荷荷重に対
応する値以上になった時点で、吊荷を鉛直方向にスムー
ズに地切りすることができる。とくに、ブームの初期角
度の大小、ならびに吊荷の大小を問わず、上記の圧力制
御によってロープ張力が急激に増大するのを確実に防止
でき、かつ、ブーム先端を常に上記鉛直線上に位置補正
することによって、ブーム先端が位置補正されるま前に
吊荷が地切りされることを確実に防止でき、荷振れを確
実に防止して地切りできる。

また、請求項２のように、伸縮ブームを備えたクレー
ンであっても、上記の地切り制御を的確に行うことがで
き、荷振れを防止して安全に地切りできる。

請求項３のように、巻上流量算出手段による目標値の
立上がりをランプ状にすることによって、地切り制御の
開始時に巻上ロープ等に振動が生じることを防止してス
ムーズに地切り制御を開始でき、しかも、吊荷重が軽い
場合であっても、吊荷が急速に地切りされることなく、
円滑に地切りすることができる。

請求項４のように、巻上モータとカウンタバランス弁
との間に可変リリーフ弁を設けて巻上圧力を制御するこ
とにより、カウンタバランス弁の作動に干渉されずに、
巻上圧力を正確に制御でき、これによっても地切りの制
御精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図はそ
の巻上駆動系の実施例を示す油圧回路図、第３図は本発
明が適用されるクレーンの一例を示す概略図、第４図は
そのクレーンの吊荷地切りの状態を示す概念図、第５図
は巻上流量の目標値の制御特性図、第６図および第７図
は巻上圧力の制御のための可変リリーフ弁の制御特性
図、第８図は可変リリーフ弁の別の実施例を示す要部の
油圧回路図、第９図はその可変リリーフ弁の制御特性図
である。 ２……下部走行体、３……上部旋回体、５……ブーム、
６……ブーム起伏シリンダ、７……巻上モータ、８……
巻上ドラム、９……巻上ロープ、14……吊荷、19……地
切り開始スイッチ、20……コントローラ、21……ブーム
長さ検出器、22……ブーム角度検出器、23……吊荷負荷
検出器、24……入力装置、25……荷重−たわみ特性記憶
手段、26……ブーム起こし量算出手段、27……巻上流量
算出手段、28……巻上圧力制御手段、29……出力装置、
30……油圧系制御装置、31……油圧源、32……コントロ
ールバルブ、33……電磁比例減圧弁、41……油圧源、42
……コントロールバルブ、44,440……可変リリーフ弁。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−191393（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−256497（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−133893（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−211296（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−38397（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−26599（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】起伏自在のブームと、 ブーム起伏用油圧駆動装置と、 吊荷の巻上ロープと、 巻上ロープの巻上用油圧駆動装置とを有するクレーンに
   おいて、 地切り開始スイッチと、 ブーム先端位置の検出手段と、 吊荷負荷の検出手段と、 ブーム先端位置に応じた荷重とたわみの相関を記憶する
   記憶手段と、 ブーム先端位置検出手段で検出されたブーム先端位置の
   初期値に応じて求められた巻上用油圧駆動装置への流入
   流量の目標値を算出する巻上流量算出手段と、 巻上流量算出手段で算出された目標流量を巻上用油圧駆
   動装置の巻上駆動側に流入させる巻上流量制御手段と、 ブーム先端位置検出手段で検出されたブーム先端位置の
   初期値に応じて巻上用油圧駆動装置の巻上駆動側の圧力
   を定速上昇させる圧力曲線を算出する巻上圧力算出手段
   と、 巻上圧力算出手段で算出された圧力曲線に基づいて巻上
   用油圧駆動装置の巻上駆動側の圧力を制御する巻上圧力
   制御手段と、 ブーム先端位置検出手段で検出されたブーム先端位置
   と、吊荷負荷検出手段で検出された吊荷負荷と、記憶手
   段に記憶された荷重とたわみの相関とに基づいて、ブー
   ム先端の時々刻々の前方変位量を演算しその変位量を零
   にするためのブームの必要起こし量を算出するブーム起
   こし量算出手段と、 ブーム起こし量算出手段で算出された起こし量に対応す
   る流量をブーム起伏用油圧駆動装置に流入させてブーム
   の起こし量を制御するブーム起こし量制御手段とを備
   え、 上記地切り開始スイッチによる地切り開始信号により上
   記各算出手段および制御手段を作動させるように構成さ
   れていることを特徴とするクレーンにおける吊荷の鉛直
   地切り制御装置。
2. 【請求項２】上記ブームがクレーンの上部旋回体に起伏
   自在に支持された伸縮ブームであり、ブーム起こし用油
   圧駆動装置がブーム起伏用油圧シリンダであり、ブーム
   先端位置の検出手段がブーム長さ検出器と、ブーム角度
   検出器とからなることを特徴とする請求項１記載のクレ
   ーンにおける吊荷の鉛直地切り制御装置。
3. 【請求項３】上記巻上流量算出手段は、巻上用油圧駆動
   装置への流入流量を基準値から一定時間をかけてランプ
   状に立ち上げた後に、上記ブーム先端位置検出手段によ
   る検出値の初期値によって決まる一定の目標値とする制
   御パターンで算出するように構成されていることを特徴
   とする請求項１または２記載のクレーンにおける吊荷の
   鉛直地切り制御装置。
4. 【請求項４】上記巻上圧力制御手段として、巻上用油圧
   駆動装置の油圧モータとカウンタバランス弁との間に可
   変リリーフ弁が設けられていることを特徴とする請求項
   １乃至４のいずれかに記載のクレーンにおける吊荷の鉛
   直地切り制御装置。