JP2786177B2

JP2786177B2 - クレーンの制御方法

Info

Publication number: JP2786177B2
Application number: JP34831596A
Authority: JP
Inventors: 英昭吉松; 憲彦林; 秀樹絹川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JPH09194188A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、旋回可能なブームを備
えたクレーンにおいて、そのブームの旋回動作を制御す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、旋回可能なブームを備えたクレ
ーンでは、その座屈、転倒等を防ぐため、作業状態が安
全領域を超えた場合に強制的にクレーンを自動停止させ
るといった安全動作が行われるようになっている。

【０００３】従来、このようなクレーンでは、許容条件
が旋回角に拘らず３６０°全域に亘って同等に設定され
ていたが、クレーンに備えられるアウトリガジャッキは
常に完全に張出されるとは限らず、小幅の道路等、作業
場所によっては一部のアウトリガジャッキの張出し量が
各々異なることがあるため、この場合には旋回角によっ
ても許容条件を変える必要がある。

【０００４】そこで、特開昭５７−２７８９３号公報に
は、クレーンの作業状態を時々刻々検出し、その検出値
と各状態に対応して記憶された吊上げ能力の設定値から
クレーンの定格荷重を定め、この定格荷重と実荷重との
比較に基づいて安全動作を行うようにしたものが示され
ている。

【０００５】また、実開昭６２−８９２８９号公報に
は、各アウトリガジャッキの張出し量に応じてブームの
旋回許容範囲を記憶しておき、実際の作業状態がこの範
囲を超えた場合に旋回駆動およびブーム駆動を停止させ
るようにしたものが示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５７−２７８９
３号公報の装置では、算出された定格荷重と実荷重とを
比較するものであるため、ブーム長および作業半径が固
定された状態で現在の荷重を吊上げられるか否かを判断
するには都合がよいが、この荷重を吊上げた状態でどの
位置まで旋回できるかといった限界作業領域を把握する
のは困難である。従って、ブームの旋回によって限界作
業領域を超える場合の安全動作を制御することは実質上
不可能である。

【０００７】また、実開昭６２−８９２８９号公報に示
される装置では、ブームがその旋回によって許容作業領
域を超えた瞬間に制動をかけるようにしているが、ブー
ムには旋回による慣性力が働くため、上記旋回を急に止
めることはできず、実際には制動をかけてもブームは所
定角度旋回することになるため、ブームが実際に停止す
る位置は限界作業領域から外れてしまう。しかも、上記
旋回をなるべく短時間で止めようとして急停止をかける
と、慣性力の影響で吊り荷に大きな振れが生じ、安全性
を損うことになる。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑み、ブーム
の旋回状態と限界作業領域との関係を考慮して的確に安
全動作を行うことができるクレーンの制御方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、旋回可能なブームを備えたク
レーンの動作を制御する方法であって、現在のクレーン
の運転状態に基づいてブームの限界作業領域を設定し、
現在のブーム位置から上記限界作業領域の境界に至るま
での残り旋回角度に基づいて、吊り荷の触れを残さずに
限界作業領域内でブームの旋回を停止させるためのブー
ムの旋回の制動開始のタイミングを決定するものであ
る。

【００１０】

【作用】上記方法では、現在のブーム位置から限界作業
領域の境界に至るまでの残り旋回角度に基づいて旋回制
動の開始タイミングを決定するので、吊り荷の振れを残
さずに、しかも限界作業領域の内側で確実にブームを停
止させることが可能である。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１２】図９に示されるクレーン１０は、鉛直方向
の旋回軸１０１回りに旋回可能なブームフット１０２を
備え、このブームフット１０２に、Ｎ個のブーム部材Ｂ
₁〜Ｂ_Nからなる伸縮可能なブームＢが取付けられてい
る。このブームＢは、水平方向の回動軸１０３を中心に
回動可能（起伏可能）に構成され、その先端部（ブーム
ポイント）にロープ１０４で吊り荷Ｃが吊下げられてい
る。なお、以下の説明でＢ_n（ｎ＝１，２，…，Ｎ）は
ブームフット１０２側から数えてｎ番目のブーム部材を
示すものとする。

【００１３】また、このクレーン１０のロアフレームの
前後左右の４隅には、側方に張出されるアウトリガジャ
ッキ（張出し可能な支持部材）１０５が配設されてい
る。

【００１４】このクレーン１０には、図１に示されるよ
うなブーム長センサ１１、ブーム角センサ１２、シリン
ダ圧力センサ１３、アウトリガジャッキ張出し量センサ
１４、旋回角センサ１５、角速度センサ１６、およびロ
ープ長センサ１７が配設され、各センサの検出信号が演
算制御装置２０に入力されるとともに、この演算制御装
置２０からは、警報器３１、ディスプレイ画面をもつ表
示装置３２、および旋回駆動用の油圧システム３３に制
御信号が出力されるようになっている。

【００１５】図２は、上記演算制御装置２０の機能構成
を示したものである。この演算制御装置２０は、大別し
て、１）負荷率に関する演算制御、２）限界作業領域に
関する演算制御の２つを行うように構成されている。

【００１６】１）負荷率の演算制御に関する機能構成図において、作業半径算出手段２１は、ブーム長センサ
１１およびブーム角センサ１２により各々検出されたブ
ーム長Ｌ_B およびブーム角φから吊り荷Ｃの作業半径Ｒ
を算出するものである。吊上げ荷重算出手段２２は、上
記ブーム長Ｌ_B、ブーム角φ、およびシリンダ圧力セン
サ１３により検出されたブームアッパのシリンダ圧力ｐ
により、実際に吊上げられた吊り荷Ｃの荷重Ｗを算出す
るものである。

【００１７】定格荷重算出手段２２１は、上記作業半径
Ｒ、ブーム長Ｌ_B、安全係数α、旋回角センサ１５によ
り検出された旋回角θ、およびアウトリガジャッキ張出
し量センサ１４により検出された各張出し量ｄ₁，ｄ₂，
ｄ₃，ｄ₄に基づいて定格荷重Ｗo を算出するものであ
る。負荷率算出手段２３は、上記定格荷重Ｗo に対する
実際の吊上げ荷重Ｗの比、すなわち、負荷率Ｗ／Ｗoを
算出するものである。

【００１８】第１警告制御手段２９１は、上記負荷率算
出手段２３により算出された負荷率Ｗ／Ｗo が９０％以
上となった時点で警報器３１へ制御信号を出力し、警報
を行わせるものである。第１停止制御手段２９２は、上
記負荷率Ｗ／Ｗo が１００％を超えた時点で油圧システ
ム３０に制御信号を出力し、旋回を除くクレーン動作
（ブームＢの伸長・倒伏、吊り荷Ｃの巻上げ等）を強制
的に停止させるものである。

【００１９】以上の手段によって、負荷率Ｗ／Ｗo が算
出され、この負荷率Ｗ／Ｗoに基づいて安全動作が制御
される。

【００２０】２）限界作業領域の演算制御に関する機能
構成限界作業領域設定手段２４は、上記吊上げ荷重Ｗ、上記
アウトリガジャッキ張出し量センサ１４で検出された各
アウトリガジャッキ１０５の張出し量ｄ₁〜ｄ₄、および
ブーム長Ｌ_Bに基づき、上記条件下でのクレーン１０の
限界作業領域、すなわち安全な範囲でブームＢの先端が
移動できる領域を算出するものである。この領域は、旋
回角θと作業半径Ｒとの関係式θ＝ｆ（Ｒ）で与えられ
る。また、残り角度算出手段２５は、ブームＢが現在の
位置から上記限界作業領域を超えるまでに旋回できる残
り旋回角度θc を算出するものである。

【００２１】一方、制動角加速度算出手段２６は、上記
作業半径Ｒ、吊上荷重Ｗ、定格荷重Ｗo、ブーム長Ｌ_B、
ブーム角φ、角速度センサ１６とロープ長センサ１７に
より各々検出される角速度Ωoおよび吊り荷の振れ半径
ｌ、および図３に示される横曲げ安全係数設定手段２６
０により設定される横曲げ安全係数α′に基づき、実際
の制動角加速度βを算出するものである。具体的には、
図３に示されるようなブーム慣性モーメント算出手段２
６１、許容角加速度算出手段２６２、および実際角加速
度算出手段２６３を備え、停止時に吊り荷Ｃの振れを残
さず、かつ制動、停止時の慣性力に対するブームＢの横
曲げ強度を考慮した制動角加速度βを算出する。

【００２２】所要角度算出手段２７は、旋回制動開始前
の角速度Ωo に基づき、上記制動角加速度βで制動を開
始してから停止するまでにブームＢが旋回する角度（所
要角度）｜θr｜を算出するものである。余裕角度算出
手段２８は、上記残り旋回角度θc と所要角度｜θr｜
の差である余裕角度Δθを算出するものである。

【００２３】第２警告制御手段２９３は、算出された余
裕角度Δθが所定値以下となった時点で警報器３１に制
御信号を出力し、警報を行わせるものである。第２停止
制御手段２９４は、上記余裕角度Δθが０となった時点
で油圧システム３３内のモータへ制御信号を出力し、上
記制動角加速度βでブームＢの旋回を制動・停止させる
とともに、作業半径が大きくなる動作を強制的に停止さ
せるものである。

【００２４】以上の手段によって、限界作業領域が設定
され、この領域と現在の作業状態との比較により安全動
作が制御されるようになっている。

【００２５】次に、この演算制御装置２０が実際に行う
演算内容および制御内容を説明する。

【００２６】１）負荷率に関する演算制御作業半径算出手段２１は、まず、ブーム長Ｌ_B およびブ
ーム角φによってブームＢの撓みを考慮に入れない作業
半径Ｒ′およびブームＢの撓みによる半径増加分ΔＲを
求め、両者から作業半径Ｒを算出する。吊上げ荷重算出
手段２２は、算出された作業半径Ｒ、ブーム長Ｌ_B 、お
よびシリンダ圧力ｐから、実際に吊上げられた吊り荷Ｃ
の荷重Ｗを算出する。定格荷重算出手段２２１は、上記
作業半径Ｒ、ブーム長Ｌ_B 、アウトリガジャッキ１０５
の張出し量ｄ₁〜ｄ₄、および予め定められた安全係数α
に基づき、現在の旋回角θに対応する定格荷重Ｗoを、
設定された定格荷重を記憶したメモリの中から呼び出す
か、あるいは同メモリの値から補間演算で算出する。さ
らに、負荷率算出手段２３は、上記定格荷重Ｗoに基づ
いて負荷率Ｗ／Ｗoを算出する。

【００２７】この負荷率Ｗ／Ｗoが９０％以上の場合に
は、第１警告制御手段２９１の出力信号を受けた警報器
３１から警報が発せられるため、作業者は、吊上げた荷
Ｃによる荷重Ｗが定格荷重Ｗoに近いことを知ることが
できる。また、負荷率Ｗ／Ｗoが１００％を超える場
合、すなわち、実荷重Ｗが定格荷重Ｗoを上回る場合に
は、危険防止のため、第１停止制御手段２９２の出力信
号により旋回を除くクレーン動作（ブームＢの伸長・倒
伏、吊り荷Ｃの巻上げ等）が強制的に停止される。

【００２８】２）限界作業領域に関する演算制御限界作業領域設定手段２４は、上記吊上げ荷重Ｗ、各ア
ウトリガジャッキ１０５の張出し量ｄ₁〜ｄ₄、およびブ
ーム長Ｌ_Bに応じた限界作業領域を設定する。

【００２９】その設定要領を図４に示す。まず、クレー
ン１０の旋回中心Ｏから各アウトリガジャッキ１０５の
張出し位置ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲへ直線を引き、アウ
トリガジャッキ１０５の張出し量が少ない側（この図で
はクレーン１０の左側）に引いた直線から予め定められ
た一定の角度ψだけ中心側にずらした線を境界線４１，
４２とする。そして、この境界線４１，４２を境として
クレーン１０の右側の領域を安定区間とし、この区間に
は、実際の吊上げ荷重Ｗに応じた最大の許容作業半径
（第１の許容作業半径）ｒ₁を設定する。すなわち、こ
の区間の限界作業領域は、上記半径ｒ₁をもつ円弧４３
で囲まれた扇形になる。また、４本のアウトリガジャッ
キ１０５を全て最大に張出すと、半径ｒ₁をもつ全円の
内側全てが限界作業領域となる。

【００３０】これに対し、上記境界線４１，４２を境に
してクレーン１０の左側の領域は不安定区間とする。従
来、この不安定区間には上記第１の許容作業半径ｒ₁よ
りも小さな第２の許容作業半径ｒ₂をもつ円弧４４から
なる限界作業領域が設定されていたが（図４の二点鎖線
参照）、この装置では、図５にも示されるように、各境
界線４１，４２上の境界点Ｐ₁，Ｐ₂から円弧４４に接線
Ｌ₁，Ｌ₂を引き、これらの接線Ｌ₁，Ｌ₂および上記円弧
４４の一部で囲まれる領域を限界作業領域として設定す
る。

【００３１】従って、この限界作業領域設定手段２４で
設定される限界作業領域の境界線は、一般に旋回角θと
作業半径Ｒとの関係式θ＝ｆ（Ｒ）で表される。具体的
に、安定区間ではＲ＝ｒ₁（一定）、不安定区間中の最
不安定区間（円弧４４の部分）ではＲ＝ｒ₂≦ｒ₁（一
定）となる。また、これ以外の領域、すなわち接線
Ｌ₁，Ｌ₂の部分については、図５に示されるように、円
弧４４から直線Ｌ₁へ移行するときの旋回角をθo とす
ると、次式が成立する。

【００３２】

【数１】

【００３３】従って、接線Ｌ₁は次の関係式で表され
る。

【００３４】

【数２】

【００３５】なお、上記許容作業半径ｒ₁，ｒ₂は、吊上
げ荷重Ｗに応じて逐次算出するようにしてもよいし、吊
上げ荷重Ｗを何段階かに分けて各段階別にメモリに記憶
させておいてもよい。例えば、各アウトリガジャッキ１
０５の張出し量ｄ₁〜ｄ₄が一定の場合には、図６に示さ
れるように、各吊上げ荷重Ｗに応じた限界作業領域は全
て略相似形になる（実線６２、二点鎖線６１，６３，６
４参照）。

【００３６】残り角度算出手段２５は、現在の作業半径
Ｒおよび旋回角θに基づき、旋回によって上記限界作業
領域を超えるまでの残り旋回角度θc を算出する。例え
ば、図６において、クレーンが１０ｔの荷重を吊り下げ
ている場合、限界作業領域は太い実線６２の内側とな
る。また、現在のブームポイントの位置をＡとし、Ａ→
Ｄ→Ｃの方向に同一作業半径で旋回している場合、旋回
中心Ｏを中心として位置Ａを通る円弧と限界作業領域の
領域線との交点をＣとすると、直線ＯＡ，ＯＣのなす角
度が残り旋回角度θc となる。

【００３７】一方、制動角加速度算出手段２６は、次の
手順を経ることにより、ブームＢの横曲げ強度を考慮
し、かつ荷振れを残さない制動角加速度βを算出する。

【００３８】まず、ブーム慣性モーメント算出手段２６
１は、各ブーム部材Ｂn の慣性モーメントＩ_nを次式に
基づいて算出する。

【００３９】

【数３】

【００４０】ここで、Ｉ_noはφ＝０の状態における各ブ
ーム部材Ｂ_nの重心回りの慣性モーメント（定数）を示
し、Ｗ_nは各ブーム部材Ｂ_nの自重、ｇは重力加速度、Ｒ
_nは各ブーム部材Ｂ_nの重心の旋回半径を示す。

【００４１】許容角加速度算出手段２６２は、次のよう
にして許容角加速度β₁を求める。

【００４２】一般に、クレーン１０のブームＢおよびブ
ームフット１０２は十分な強度を有しているが、ブーム
長Ｌ_Bが長くなると、旋回制動時に発生する慣性力に起
因してブームＢに大きな横曲げ力が作用する。この横曲
げ力による強度的な負担はブームフット１０２付近で最
大となるので、ここでは、旋回軸１０１回りのモーメン
トに基づいて強度評価を行うようにしている。

【００４３】具体的に、旋回制動時のブームＢの角加速
度をβ′、吊り荷Ｃの角加速度をβ″とすると、ブーム
Ｂの旋回に起因してその旋回中心に作用するモーメント
Ｎ_Bは次式で表される。

【００４４】

【数４】

【００４５】ここで、Ｗは上記吊上げ荷重算出手段２２
で算出された吊上げ荷重である。一方、ブームＢの吊上
定格荷重をＷo 、横曲げに対する評価係数をα′とする
と、ブームＢの横曲げに対する強度についての許容条件
は次の(2)式で表される。

【００４６】

【数５】

【００４７】この(2)式に(1)式を代入すると、次の(3)
式が得られる。

【００４８】

【数６】

【００４９】一方、吊り荷Ｃの荷振れがなく、かつブー
ムＢと吊り荷Ｃがともに角速度Ωoで旋回している状態
からブームＢを以下に示す条件で等角加速度で制動した
場合、上記ブームＢの角加速度β′および吊り荷Ｃの角
加速度β″は、図１１に示されるような関係を有するこ
とが確認されている。

【００５０】この図は、後述の(8)式において導入され
る自然数ｎを１とした場合のブームＢの角速度Ωおよび
吊り荷Ｃの角速度Ωoを各々実線８１および破線８２で
示したものである。この図に示されるように、制動を開
始してから時間ｔ＝ＴでブームＢが完全停止するような
等角加速度停止制御を行った場合、ブームＢの角速度Ω
は直線的に減少するのに対し、吊り荷Ｃの角速度Ωo
は、制動開始直後と停止直前では緩やかに、中間領域で
は急激に減少する。すなわち、吊り荷Ｃの角速度Ωo
は、完全停止時までに１周期分の振動をしており、制動
を開始してから時間ｔ＝Ｔ／２を経過した時点でブーム
Ｂの角速度Ωと等しくなる。しかも、この時点で吊り荷
Ｃの角加速度β″はブームＢの角加速度β′の２倍とな
る。

【００５１】これに対し、上記自然数ｎが２以上の場合
には、ブームＢの角速度Ωの勾配が１／ｎとなり、吊り
荷Ｃの角速度Ωoは制動開始から停止までにｎ周期分の
振動を行うことになるが、ｎ＝１の場合と同様に、吊り
荷Ｃの角加速度β″は最小時（絶対値をとれば最大時）
でブームＢの角加速度β′の２倍となる。

【００５２】従って、理論的には、β″＝２β′として
演算を進めることにより、クレーンの安全を確保できる
ことになるが、実際には旋回制動開始時に吊り荷Ｃが振
れている場合があり、このような振れがあると、制動中
の吊り荷Ｃの角加速度β″はブームＢの角加速度β′の
２倍を超えることになる。

【００５３】よって、実際の制御を行うにあたっては、
安全率を考慮して、ｋ＞２となるような係数ｋを導入
し、β″＝ｋβ′として演算を進めるのが望ましい。

【００５４】そこで、この式β″＝ｋβ′を上記(3)式
に代入すると、次の(4)式が得られる。

【００５５】

【数７】

【００５６】従って、この(4)式を満たす最大の角加速
度β′を許容角加速度β₁に設定すればよい。なお、上
記評価係数α′は、一定の値に定めてもよいが、ブーム
Ｂの撓みなどを考慮して、ブーム長Ｌ_Bや作業半径Ｒが
大きくなるほど小さい値に設定するようにしてもよい。

【００５７】実際角加速度算出手段２６３は、このよう
にして算出された許容角加速度β₁と、角速度センサ１
６およびロープ長センサ１７の検出結果から求められる
ブーム角速度（減速前の角速度）Ωo および荷振れ径ｌ
とに基づいて、実際の制動角加速度βを算出する。

【００５８】その算出要領を説明する。まず、クレーン
１０に吊下げられた吊り荷Ｃについて、図７に示される
ような単振り子のモデルを考える。この系の微分方程式
は次式で与えられる。

【００５９】

【数８】

【００６０】ここで、ηは吊り荷Ｃの振れ角、Ｖは時間
ｔとともに変化するブームポイントの旋回速度、Ｖo は
同ブームポイントの旋回停止開始前の旋回速度（＝ＲΩ
o ）、ａはその加速度を示す。(6)式の両辺を時間ｔで
微分して(5)式の右辺に代入し、初期条件（ｔ＝０でη
＝０，ηドット＝０）の下で積分すると、次の(7)式が
得られる。

【００６１】

【数９】

【００６２】この式をηドット／ωとηとに関する位相
平面上に表すと、図８に示されるように、点Ａ（０，−
ａ／ｇ）を中心として原点Ｏ（０，０）を通る円を描く
ことになる。この円を１周するための時間、すなわち単
振り子の状態が原点Ｏから変化して同状態に復帰する周
期Ｔは、Ｔ＝２π／ωで与えられるため、クレーンの旋
回停止制御を開始した時点（Ａ点）から時間ｎＴ（ｎは
自然数）後に完全停止するように角加速度βを設定すれ
ば、吊り荷の振れを残さずにクレーンを停止させること
ができる。一方、上記ωは重力加速度ｇおよび振れ半径
ｌで決定される一定値であるため、荷振れの残らない旋
回停止制御が可能な角加速度βは次式より求めることが
できる。

【００６３】

【数１０】

【００６４】また、ブームＢの横曲げ強度に関しては｜
β｜≦β₁が条件であるため、この条件を満たす範囲内
で最小の自然数ｎを選択することにより、必要最小時間
で荷振れを残さずにクレーンを制動、停止させるための
実際の制動角加速度βを得ることができる。

【００６５】所要角度算出手段２７は、現在の角速度
（すなわち制動前の角速度）Ωo に基づき、上記制動角
加速度βで旋回停止制御を行う場合に制動を開始してか
ら完全に停止するまでに必要な旋回角度（所要角度）｜
θr｜を算出する。具体的に、制動を開始してから完全
停止するまでの所要時間をｔとすると、次の２式が成立
する。

【００６６】

【数１１】

【００６７】従って、これらの式からｔを消去すること
により、所要角度｜θr｜が得られる。具体的には、次
の値が得られる。

【００６８】

【数１２】

【００６９】余裕角度算出手段２８は、制動を開始する
までに現在の角速度Ωo で旋回できる角度、すなわち余
裕角度Δθ（＝θc−｜θr｜）を算出する。例えば図６
において、位置Ｃで完全停止するために制動を開始しな
ければならない位置をＤとすると、上記余裕角度Δθは
直線ＯＡ，ＯＤのなす角度となる。

【００７０】第２停止制御手段２９４は、この算出され
た余裕角度Δθが０となった時点、例えば図６ではブー
ムＢが位置Ｄに到達した時点で、油圧システム３３に制
御信号を出力することにより、ブームＢの旋回制動およ
び作業半径が大きくなる動作の強制停止を行う。このと
き、吊り荷Ｃの停止時の振れを無くすため、上記制動角
加速度βで制動、停止するように油圧モータ圧力Ｐ_B を
設定する。

【００７１】この油圧モータ圧力Ｐ_Bの算出要領の一例
を示す。いま、ブームＢ以外の旋回部材に関する慣性モ
ーメントの総和をＩ_uとすると、旋回制動に必要なトル
クＴ_Bは、次のようになる。

【００７２】

【数１３】

【００７３】一方、このトルクＴ_Bは油圧モータ側の条
件（油圧モータの差圧ΔＰ）と図１２の実線９０に示さ
れるような関係にあり、式で表わすと次のようになる。

【００７４】

【数１４】

【００７５】なお、上記モータ差圧ΔＰ₁は、上記(10)
式で表わされる直線と、上記(11)式で表わされる直線と
の交点におけるモータ差圧ΔＰの値を表わす。

【００７６】従って、この(10)式または(11)式を上記
(9)式に代入することにより、油圧モータの差圧ΔＰを
得ることができる。

【００７７】さらに、油圧モータの駆動側圧力をＰ_Aと
すると、下記(12)式によって、油圧モータの制動側圧力
Ｐ_Bを得ることができる。

【００７８】

【数１５】

【００７９】これに対し、第２警告制御手段２９３は、
上記余裕角度Δθが０でなく所定値以下になった時点で
警報器３１に制御信号を出力し、警報を行わせる。これ
によって作業者は、あと残り僅かな旋回で、自動的に制
動がかけられることを知ることができる。

【００８０】さらに、この演算制御装置２０は、各値に
関する情報信号を表示装置３２に出力し、図６に示され
るような画面表示を行わせる。すなわち表示装置３２
は、その画面上に、クレーン１０のロアフレームの位
置、各アウトリガジャッキ１０５の張出し位置ＦＬ，Ｆ
Ｒ，ＲＬ，ＲＲ、限界作業領域（例えば吊上げ荷重Ｗが
１０ｔの場合には実線６２）、さらには作業半径Ｒおよ
び旋回角θの双方を示す線分６０を表示する。これによ
って作業者は、現在の作業状態と限界作業領域との関係
を一目で把握することができる。

【００８１】３）実際に行われる制御動作の具体例ここでは、上記クレーンにおいて、１０ｔの吊り荷Ｃが
吊り下げられ、かつ作業半径Ｒが拡大されながら（すな
わちブームＢが伸長あるいは倒伏しながら）旋回が行わ
れる時の制御動作例を図１０に基づいて説明する。

【００８２】まず、吊り荷Ｃが安定区間内において限界
作業領域の境界線（実線６２）に到達する場合、すなわ
ち残り旋回角度が制動の所要角度｜θr ｜となる前に作
業半径Ｒが拡大されてｒ₁となり、負荷率が１００％と
なる場合について説明する（矢印Ａ₁参照）。

【００８３】この場合には、作業半径Ｒがｒ₁となった
地点（点Ｑ₁）で、第１停止制御手段２９２の出力信号
により、ブームＢの伸長・倒伏および吊り荷Ｃの巻上げ
が強制的に停止されるが、まだ残り旋回角度θc は所要
角度｜θr ｜よりも大きな状態にあるので、旋回半径Ｒ
がｒ₁に固定された状態で旋回が続行される。すなわ
ち、限界作業領域の境界線に沿って旋回が行われる。そ
して、残り旋回角度θc が所要角度｜θr ｜となった地
点（点Ｑ₂）で第２停止制御手段２９４の出力信号によ
り旋回の制動が開始され、安定区間と不安定区間の領域
点である点Ｑ₃で旋回が完全停止される。

【００８４】従って、この場合には、まず第１停止制御
手段２９２によって作業半径Ｒが固定され、その後に第
２停止制御手段２９４によって旋回の制動・停止が行わ
れる。

【００８５】次に、吊り荷Ｃが限界作業領域の境界線に
到達する前に旋回制動が開始される場合、すなわち、作
業半径Ｒの拡大により負荷率が１００％となる前に残り
旋回角度θcが旋回制動の所要角度｜θr｜となる場合に
ついて説明する（矢印Ａ₂参照）。

【００８６】この場合には、上記残り旋回角度θc が所
要角度｜θr｜となった地点（点Ｑ₄）で、第２停止制御
手段２９４の出力信号によって旋回制動が開始されると
ともに、ブームＢの伸長・倒伏、すなわち作業半径Ｒが
大きくなるような動作も強制的に停止され、作業半径Ｒ
はこの時点での半径ｒ₃に固定される。

【００８７】ここで、作業半径Ｒを固定するのは、作業
半径が拡大されながら制動が行われると、最終的な停止
地点が限界作業領域を超えてしまうからである。すなわ
ち、このように作業半径Ｒがｒ₃に固定されたまま制動
が開始されることにより、旋回は限界作業領域の境界線
上の点Ｑ₅で完全停止される。

【００８８】従って、この場合には、作業半径Ｒの固定
および旋回の制動・停止の双方が第２停止制御手段２９
４で行われることになる。

【００８９】なお、作業半径Ｒが小さくなるような動
作、すなわちブームＢの収縮や起立については、このよ
うな動作を行っても安全性は損われにくいので、上記の
ような強制停止は原則的には行われない。

【００９０】以上の説明のように、この方法では、吊り
荷Ｃの振れを残さずに旋回を制動、停止させるための所
要角度｜θr｜と、限界作業領域を超えるまでに旋回で
きる残り旋回角度θc とを算出し、両角度の比較に基づ
いて旋回停止制御や警報などの安全動作を行うようにし
ているので、限界作業領域内で安全かつ確実にクレーン
を停止させることができる。具体的には、両角度が一致
する前の時点で警報を行うことにより、作業者に旋回速
度の抑制を促すとともに、両角度が一致する点では、荷
振れが残らない制動角加速度で自動的に旋回制動がかけ
られる。

【００９１】また、表示装置３２においては、作業半径
Ｒおよび旋回角θを表す線分６０と限界作業領域とを同
一画面上に表示するようにしているので、クレーン作業
者は旋回角速度も含めた旋回状況と限界作業領域との関
係を一目で正確に把握することができ、これにより、安
全性を考慮した的確な旋回運転をすることができる。

【００９２】なお、本発明はこのような実施例に限定さ
れず、例として次のような態様をとることもできる。

【００９３】(1) 上記実施例では、安全動作の制御お
よび画面表示の双方を行っているが、安全動作の制御の
みを行うようにしてもよい。この安全動作についても、
旋回の制動停止と警報の双方を行うのではなく、旋回の
制動、停止のみを行うようにしてもよい。

【００９４】(2) 上記実施例では、余裕角度Δθが０
となった時点で制動を開始するようにしているが、余裕
をみて上記角度Δθが所定値以下になったときに制動を
かけるようにしてもよい。

【００９５】(3) 上記実施例では、余裕角度Δθが所
定値以下となった場合に警告を開始するようにしている
が、この余裕角度Δθを角速度Ωo で除した余裕時間Δ
ｔが一定値（例えば３sec 等）以下となった時点で警告
を行うようにしてもよい。このような制御を行えば、角
速度Ωo に拘らず、警告が始まってから制動が始まるま
でに常に一定時間だけ余裕が与えられることになる。ま
た、旋回停止制御開始のタイミングについても、同様に
余裕時間Δｔで設定するようにしてもよい。

【００９６】(4) 上記表示装置３２では、限界作業領
域および線分６０を表示するようにしているが、これら
に加え、旋回制動を開始しなければならない点（図６で
は点Ｄ）も表示するようにすれば、より効果的となる。

【００９７】(5) 本発明では、限界作業領域の具体的
な形状は問わず、例えば、従来のように第１の許容作業
半径ｒ₁をもつ円弧４３と図１の許容作業半径をもつ円
弧４４とからなる領域に基づいて制御するようにしても
よい。ただし、上記実施例のように第１の許容作業半径
ｒ₁から第２の許容作業半径ｒ₂まで連続的に変化する領
域を設定するようにすれば、より広い作業可能範囲を確
保できる。特に、限界作業領域を表示装置３２に表示す
る場合には、領域形状が自然なので作業者に違和感を与
えず、作業者は容易に領域を把握することができる利点
がある。

【００９８】(6) 本発明における旋回角速度の検出
は、それ専用のセンサを設けてもよいし、あるいは旋回
角センサの時間微分値から得るようにしてもよい。

【００９９】(7) 上記実施例では、アウトリガジャッ
キを備えたものを示したが、その他、車体の幅方向に張
出し可能なクローラを備えたクローラクレーンについて
も本発明を適用することができる。すなわち、このよう
なクローラクレーンにおいても、左右のクローラの張出
し幅が異なる状態で使用する場合には、旋回方向によっ
て吊上能力が変化するので、本発明の適用によって上記
と同様の優れた効果を得ることができる。

【０１００】

【発明の効果】以上のように本発明は、現在のクレーン
の運転状態に基づいてブームの限界作業領域を設定し、
現在のブーム位置から上記限界作業領域の境界に至るま
での残り旋回角度に基づいて、適正なブームの旋回の制
動開始のタイミングを決定するものであるので、荷振れ
を残すことなく確実に、ブームを限界作業領域内で停止
させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるクレーンに備えられ
た演算制御装置の入出力関係を示した図である。

【図２】上記演算制御装置の機能構成図である。

【図３】上記演算制御装置における制動角加速度算出手
段の機能構成図である。

【図４】上記演算制御装置により設定される限界作業領
域を示すＲ−θ平面図である。

【図５】上記限界作業領域の要部を示すＲ−θ平面図で
ある。

【図６】表示装置により表示される画像を示すＲ−θ平
面図である。

【図７】吊り荷の状態を単振り子として表わした説明図
である。

【図８】上記吊り荷の振れ角と振れ速度に関する式を位
相空間上に表わしたグラフである。

【図９】上記クレーンの側面図である。

【図１０】上記クレーンにおいて実際に行われる制御動
作を説明するための説明図である。

【図１１】吊り荷の角速度およびブームの角速度の変化
の特性を示すグラフである。

【図１２】油圧モータの差圧と制動トルクとの関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１０クレーン１０５アウトリガジャッキ１１ブーム長センサ１２ブーム角センサ１４アウトリガジャッキ張出し量センサ２０演算制御装置２１作業半径算出手段２４限界作業領域算出手段２５残り角度算出手段２６制動角加速度算出手段２７所要角度算出手段２８余裕角度算出手段２９３第２警告制御手段２９４第２停止制御手段ＢブームＣ吊り荷Ｒ作業半径 β 制動角加速度 θc 残り旋回角度 θr 所要角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−291392（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−202291（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−27893（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−197089（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−89289（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B66C 23/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】旋回可能なブームを備えたクレーンの動
作を制御する方法であって、現在のクレーンの運転状態
に基づいてブームの限界作業領域を設定し、現在のブー
ム位置から上記限界作業領域の境界に至るまでの残り旋
回角度に基づいて、吊り荷の触れを残さずに限界作業領
域内でブームの旋回を停止させるためのブームの旋回の
制動開始のタイミングを決定することを特徴とするクレ
ーンの制御方法。