JP3241591B2 - クレーンの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤにより吊
り下げられた吊荷を運搬するクレーンの制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ダム工事のコンクリート打設
設備では、図１０に示すように、コンクリート混練プラ
ント１からトランスファーカー２により運ばれた生コン
クリートを、クレーン１０のブーム５先端からワイヤ４
を介して吊り下げられたバケット３に受けた後、ワイヤ
４を巻き上げることによってバケット３を吊り上げ、ク
レーン１０のブーム５を旋回させて、バケット３をダム
堤体２０の打設面上の目的地点の上まで搬送する。そし
て、上記バケット３が目的地点の所定の高さになるまで
ワイヤ４を巻降ろした後、バケット３のゲートを開い
て、バケット３内の生コンクリートをダム堤体２０の目
的地点に打設する。このコンクリートの打設には、クレ
ーンの操作者の他に、生コンクリート混練プラント１側
と上記目的地点にも作業者が必要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記クレー
ンでは、安全のために、バケット３ができるだけ振れな
いようにブーム５を旋回させて、目的地点上でワイヤ４
により吊り下げられたバケット３が振れないようにし、
しかも、工期,コストの点からこのクレーンの旋回動作
を速くする必要がある。このため、上記ブーム５の旋
回,起伏およびワイヤの巻上げ／巻降ろしの操作に熟練
を要するという問題がある。このクレーンの操作に熟練
を要するという問題は、建設業界においては、上記クレ
ーンを操作する熟練者が少なくなっており、また、熟練
者を養成するのに時間と手間がかかるから、切実なもの
である。

【０００４】また、上述のようなコンクリートの打設に
は、単に、クレーンの操作者のみならず、そのクレーン
の動きに従属する作業者(コンクリート混練プラント側
と目的地点側)が必要であるため、上記熟練の程度によ
り定まるクレーンのサイクルタイムの長短が、工期,コ
ストに及ぼす影響は甚大である。特に上述のダム工事で
は、１日に大量の生コンクリートを打設するので、サイ
クルタイムの長短は重大なことである。

【０００５】そこで、この発明の目的は、熟練した操作
者を必要とせず、吊荷ができるだけ振れないように、し
かも、早く吊荷を運搬できるクレーンの制御方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１のクレーンの制御方法は、旋回自在かつ起
伏自在なブームを有するブーム式クレーンにより、吊荷
をワイヤで吊り下げながら運搬開始地点から目的地点に
運搬するクレーンの制御方法において、上記ブームの旋
回の加速開始から加速終了までの間に上記ワイヤが巻上
げまたは巻降ろされ、上記加速開始時の上記ワイヤの吊
り長さに基づく上記吊荷の振り子運動の周期と上記加速
終了時の上記ワイヤの吊り長さに基づく上記吊荷の振り
子運動の周期との平均値の略整数倍の時間の間、上記ブ
ームを加速旋回させると共に、この加速旋回区間のみで
上記ブームの起伏を行い、起伏動作終了時のブームの旋
回半径が目的地点の旋回半径になるようにし、次に、上
記目的地点の旋回半径を維持した状態で、上記ブームを
上記加速終了時の旋回角速度で等速で旋回させ、その
後、上記ブームの旋回の減速開始から減速終了までの間
に上記ワイヤが巻上げまたは巻降ろされ、上記減速開始
時の上記ワイヤの吊り長さに基づく上記吊荷の振り子運
動の周期と上記減速終了時の上記ワイヤの吊り長さに基
づく上記吊荷の振り子運動の周期との平均値の略整数倍
の時間の間、上記ブームを減速しながら旋回させて、上
記吊荷を上記目的地点に停止させることを特徴としてい
る。

【０００７】上記請求項１のクレーンの制御方法によれ
ば、上記ブームと吊荷とが静止している状態から、上記
ブームの旋回によりワイヤの上支点を水平方向に加速し
ながら移動させると、吊荷はそのワイヤの吊り長さに基
づく周期で振り子運動を始める。このとき、上記ワイヤ
が巻上げまたは巻降ろされることによって、吊り長さが
変化して、吊荷の振り子運動の周期は変化する。しか
し、加速開始時のワイヤの吊り長さに基づく振り子運動
の周期と、加速終了時のワイヤの吊り長さに基づく振り
子運動の周期との平均値の略整数倍の時間の間、ブーム
を加速しながら旋回させ、加速終了後は等速で移動させ
ると、吊荷が振り子運動の略最下点となって、吊荷とワ
イヤの上支点が同一方向に等速で移動する。したがっ
て、上記ブームを加速しながら旋回させた後、ワイヤの
上支点と吊荷とが等速で移動するので、吊荷が振れるこ
となく安全に運搬できる。また、上記ワイヤを巻き上げ
て、吊り長さを短くする場合は、等速で移動させている
途中の障害物を避けることができると共に、吊り長さが
一定の場合に比べて、吊荷の振り子運動の周期の平均値
が短くなるので、加速しながら移動する時間を短縮でき
る。

【０００８】また、上記ブームが等速の旋回角速度で旋
回して、吊荷とブーム先端とが等速で移動しているとき
は、ブームを起伏させないので、ブーム先端の旋回半径
が変わらず、吊荷とワイヤの上支点の移動を等速に保つ
ことができる。

【０００９】そして、上記ワイヤの上支点と吊荷とが等
速で移動している状態から、上記ブームを減速しながら
旋回させると、吊荷はそのワイヤの吊り長さに基づく周
期で振り子運動を始める。このとき、上記ワイヤが巻上
げまたは巻降ろされることによって、吊り長さが変化し
て、吊荷の振り子運動の周期は変化する。しかし、減速
開始時のワイヤの吊り長さに基づく振り子運動の周期
と、減速終了時のワイヤの吊り長さに基づく振り子運動
の周期との平均値の略整数倍の時間の間、ブームを減速
しながら旋回させ、減速終了後は停止させると、吊荷の
振り子運動が略最下点であるときに、吊荷を振れること
なく上記目的地点に停止させることができる。また、上
記ワイヤを巻き降ろす場合は、等速で移動させていると
きの吊り長さを短くでき、途中の障害物を避けることが
できると共に、吊り長さが一定の場合に比べて、ブーム
を減速しながら旋回させて停止させる時間を短縮でき
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明のクレーンの制御
方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。

【００１１】図１はこの発明の実施の一形態のブーム式
のクレーンの駆動制御装置の要部ブロック図を示してい
る。また、上記クレーンは、駆動制御装置を除き図１０
に示すコンクリート打設設備に用いたクレーン１０と同
一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付し
て説明を省略する。

【００１２】図１において、１１は運搬開始地点,目的
地点の３次元座標等のデータを入力するデータ入力部、
１２は上記データ入力部１１の出力に基づいて、図１０
に示すブーム５の旋回角度,起伏角度等を演算する演算
部、１３は上記演算部１２の出力に基づいて、ブーム５
の旋回・起伏等を制御する制御手段としての制御部、１
４は上記制御部１３の制御信号に基づいて、ブーム５を
旋回させる駆動手段としてのブーム旋回モータ、１５は
上記制御部１３の制御信号に基づいて、ブーム５を起伏
させるブーム起伏モータ、１６は上記制御部１３の制御
信号に基づいて、図１０に示す吊荷としてのバケット３
を吊り下げるワイヤ４の巻上げ／巻降ろしを行うワイヤ
巻取りモータである。上記データ入力部１１,演算部１
２,制御部１３,ブーム旋回モータ１４,ブーム起伏モー
タ１５およびワイヤ巻取りモータ１６で駆動制御装置を
構成している。

【００１３】また、図２はクレーンの運搬動作における
ブーム先端の軌跡とバケットの軌跡を示す概略図であ
り、図３は上記クレーンの旋回動作(旋回中心Ｏ,旋回角
度θ)を上方から見た平面図である。

【００１４】図２,図３に示すように、上記駆動制御装
置は、加速移動区間と等速移動区間および減速移動区間
でブーム５の旋回と起伏およびワイヤ４の巻上げ／巻降
ろしの制御を行う。

【００１５】まず、上記加速移動区間では、コンクリー
ト混練プラント１よりバンカー線３０に沿って運搬され
たトランスファーカー２の生コンクリートをバケット３
に移し換えた後、バケット３を地切り高さ(数ｍ)まで吊
り上げる。そして、運搬開始地点としての第１の地点Ｓ
にバケット３を停止させた状態から、ブーム５を一定の
旋回角加速度で加速しながら旋回させると共に、ブーム
５を起伏角度φ₁からφ₂まで起立させると共に、バケッ
ト３の吊り長さがＬ₁からＬ₂(＜Ｌ₁)になるまでワイヤ
巻取りモータ１６によりワイヤ４を巻上げる(図４(A),
(B)に示す)。このとき、上記ブーム起伏モータ１５によ
りブーム５を起立させることによって、ブーム５先端の
旋回半径が小さくなり、後述する第２の地点Ｅすなわち
目的地点でブーム５先端の旋回半径になるようにする。

【００１６】次に、上記等速移動区間では、吊り長さＬ
₂のまま、略一定の旋回角速度でブーム５を旋回させ
る。この等速移動区間でバケット３の吊り長さをＬ₂と
することによって、障害物４０を避ける。

【００１７】そして、次の減速移動区間では、ダム堤体
２０の第２の地点Ｅまでブーム５を略一定の旋回角加速
度で減速しながら旋回させ、この区間でバケット３の吊
り長さをＬ₂からＬ₃(＞Ｌ₂)になるまでワイヤ４を巻降
ろす(図４(C)に示す)。

【００１８】また、図５(A)〜(C)は上記加速移動区間,
等速移動区間および減速移動区間におけるブーム５の旋
回角速度,起伏量およびワイヤ４の巻上げ／巻降ろし速
度を示し、加速移動区間の加速時間Ｔ_Aでは、ブーム５
を略一定の旋回角加速度で加速しながら旋回させると共
に、ブーム５を上方に一定量起立させ、ワイヤ４を巻上
げる。次に、上記等速移動区間の等速時間Ｔ_Bでは、ブ
ーム５を一定の旋回角速度で減速しながら旋回させると
共に、ブーム５の起伏量を略一定とし、ワイヤ４の巻上
げ／巻降ろししない。そして、上記減速移動区間の減速
時間Ｔ_Cでは、ブーム５を一定の旋回角加速度で減速し
ながら旋回させ、ブーム５の起伏量は略一定とし、ワイ
ヤ４を巻降ろした後、ブーム５の旋回を停止させる。

【００１９】上記ブーム式のクレーン１０において、加
速移動区間から等速移動区間に移るとき、バケット３が
振り子運動の略最下点でバケット３とブーム５先端(ワ
イヤ４の上支点)を等速で同一方向に移動させて、バケ
ット３が振れないようにする。以下、上記バケット３が
振れない原理について詳細に説明する。

【００２０】上記バケット３の振り子運動の周期Ｔは、 Ｔ＝２π（Ｌ／ｇ）^1/2・・・・・・［式１］ Ｌ：ブーム５先端からバケット３までの吊り長さ ｇ：重力加速度 で表される。また、上記振り子運動の角速度ωは、 ω＝（ｇ／Ｌ）^1/2・・・・・・・・［式２］ で表され、ブーム５先端の周速度ｖ，バケット３の振り
子運動の周方向の絶対速度Ｖは、 ｖ＝αｔ ・・・・・・・・・・・・［式３］ Ｖ＝αｔ−δωsinωｔ・・・・・・［式４］ ｔ：時間 α：加速度 ω：角速度 δ：α／ω² で表される。上記［式３］,［式４］よりブーム５先端
の周速度ｖとバケット３の振り子運動の周方向の絶対速
度Ｖが等しくなる条件は、 sinωｔ＝０・・・・・・・・・・・［式５］ である。

【００２１】また、上記ブーム５先端に対する相対変位
ｙは、 ｙ＝∫ｖdt−∫Ｖdt ＝∫(αｔ−αｔ＋δωsinωｔ)dt ＝−δcosωｔ＋Ｃ・・・・・・・［式６］ となり、時間ｔ＝０のとき相対変位ｙ＝０であるから、
Ｃ＝１となる。したがって、［式６］は、 ｙ＝−δcosωｔ＋１・・・・・・［式７］ で表される。

【００２２】したがって、上記［式５］,［式７］よ
り、ブーム５先端の周速度ｖとバケット３の振り子運動
の周方向の絶対速度Ｖが等しく、かつ、ブーム５先端と
バケット３との相対変位ｙがゼロになる時間ｔは、バケ
ット３の振り子運動の周期の整数倍である。つまり、加
速移動区間の開始からバケット３の振り子運動のｎ周期
(ｎ＝１,２,…)後にクレーンの旋回角速度が一定になる
ように、ブーム５の旋回角速度を制御することによっ
て、ブーム５先端の周速度ｖとバケット３の振り子運動
の周方向の絶対速度Ｖとが等しくなるように加速すれ
ば、バケット３はブーム５先端に対して相対的に振動し
ないことになる。この場合、上記バケット３の振り子運
動の１周期の間、ブーム５を加速しながら旋回させ、加
速終了時のクレーンの旋回角速度をクレーンの最大旋回
角速度にすることによって、サイクルタイムを最も短く
できる。

【００２３】図６(a)は上記バケット３の吊り長さが一
定の場合のバケット３の振り子運動の１周期の時間の
間、一定の角加速度で加速しながら移動させたときの加
速移動区間のブーム５先端の速度変化を示し、図６(b)
は上記加速移動区間においてバケット３の振り子運動の
状態を示し、図６(c)はブーム５先端に対するバケット
３の相対速度,相対変位の変化を示している。なお、上
記ブーム５が旋回するので、ブーム５先端とバケット３
は周方向に移動するが、図６(a)〜(c)ではブーム５先端
とバケット３の移動を平面的に表している。

【００２４】図６(a)〜(c)に示すように、上記ブーム５
とバケット３が静止状態のときに、ブーム５の先端を水
平方向に一定の加速度で加速しながら移動させると、加
速開始からバケット３の振り子運動の１／２周期までの
間は、バケット３の相対速度がブーム５先端より遅くな
ると共に、相対変位が移動方向と反対の方向に徐々に大
きくなり、相対変位が１／２周期で最大となる。そし
て、上記バケット３の振り子運動の１／２周期から１周
期までの間は、バケット３の相対速度がブーム５先端よ
りも速くなる。そして、上記振り子運動の１周期でブー
ム５先端を一定角速度で旋回させると、ブーム５先端に
対するバケット３の相対速度がゼロになり、相対変位も
ゼロとなって、バケット３は振れないで等速で移動す
る。なお、上記ブーム５先端とバケット３が等速で移動
する状態からブーム５先端を減速しながら移動させ、ブ
ーム５を停止するときは、図６と逆の動作となる。

【００２５】図７,図８および図９は上記駆動制御装置
のデータ入力部１１と演算部１２の処理を説明するフロ
ーチャートである。なお、以下のデータは、上記データ
入力部１１に予め入力されており、３次元座標は、平面
をｘｙ軸座標とし、垂直方向をｚ軸座標としている。

【００２６】 第１の地点Ｓの３次元座標 ：(ｘ₁,ｙ₁,ｚ₁) 第２の地点Ｅの３次元座標 ：(ｘ₂,ｙ₂,ｚ₂) 旋回中心Ｏの３次元座標 ：(ｘ₀,ｙ₀,ｚ₀) ブーム５の長さ ：ＢＬ 等速旋回時のバケット３の吊り長さ：Ｌ₂ 等速旋回時の旋回角速度 ：ω_B また、図３に示すように、第１の地点Ｓと第２の地点Ｅ
に夫々配置された反射鏡２３,２４にトータルステーシ
ョン２１,２２よりレーザー光線を照射し、その反射光
をトータルステーション２１,２２が受けて、第１の地
点Ｓの３次元座標(ｘ₁,ｙ₁,ｚ₁)と第２の地点Ｅの３次
元座標(ｘ₂,ｙ₂,ｚ₂)を夫々計測する。

【００２７】そして、図７において、ステップＳ１で第
１の地点Ｓの３次元座標(ｘ₁,ｙ₁,ｚ₁)の設定を行う。
次に、ステップＳ２でクレーン１０の旋回中心Ｏの３次
元座標(ｘ₀,ｙ₀,ｚ₀)の設定を行い、ステップＳ３でク
レーン１０のブーム５のブーム長ＢＬを設定する。そし
て、ステップＳ４で、第１の地点Ｓの３次元座標(ｘ₁,
ｙ₁,ｚ₁)と旋回中心Ｏの３次元座標(ｘ₀,ｙ₀,ｚ₀)およ
びブーム５のブーム長ＢＬに基づいて、バケット３の吊
り長さＬ₁を算出する。つまり、上記座標(ｘ₀,ｙ₀)と座
標(ｘ₁,ｙ₁)よりブーム５の旋回半径Ｒ₁を求め、その旋
回半径Ｒ₁になるようにブーム５を起伏させたときの第
１の地点Ｓに対するブーム５先端の高さすなわち吊り長
さＬ₁を算出するのである。次に、ステップＳ５で吊り
長さＬ₁より振り子運動の周期Ｔ₁(＝２π（Ｌ₁／ｇ）
^1/2)を算出する。そして、ステップＳ６でブーム長ＢＬ
と旋回半径Ｒ₁よりブーム５の起伏角度φ₁(＝cos^-1（Ｂ
Ｌ／Ｒ₁）)を算出する。

【００２８】次に、ステップＳ７で等速旋回時のバケッ
ト３の吊り長さＬ₂を設定し、ステップＳ８でバケット
３の振り子運動の周期Ｔ₂(＝２π（Ｌ₂／ｇ）^1/2)を算
出する。

【００２９】次に、ステップＳ９で加速旋回時の旋回時
間Ｔ_Aを算出する。すなわち、吊り長さＬ₁に基づく振り
子運動の周期Ｔ₁と吊り長さＬ₂に基づく振り子運動の周
期Ｔ₂との平均値Ｔ_Aは、 Ｔ_A＝１／２（Ｔ₁＋Ｔ₂） となる。次に、ステップＳ１０で吊り長さＬ₁と吊り長
さＬ₂からワイヤ４の巻取量Ｌ_A(＝Ｌ₁−Ｌ₂)を算出す
る。

【００３０】次に、ステップＳ１１で等速旋回時の旋回
角速度ω_Bを設定する。次に、ステップＳ１２に進み、
旋回角加速度α_A(＝ω_B／Ｔ_A)を算出する。そして、ス
テップＳ１３で加速旋回時の旋回角度θ_A(＝１／２(ω_B
Ｔ_A))を算出する。

【００３１】次に、図８において、ステップＳ２１で第
２の地点Ｅの３次元座標(ｘ₂,ｙ₂,ｚ₂)を設定する。次
に、ステップＳ２２でクレーン１０の旋回中心Ｏの３次
元座標(ｘ₀,ｙ₀,ｚ₀)の設定を行い、ステップＳ２３で
クレーン１０のブーム５のブーム長ＢＬを設定する。そ
して、ステップＳ２４で、第１の地点Ｓの３次元座標
(ｘ₁,ｙ₁,ｚ₁)と旋回中心Ｏの３次元座標(ｘ₀,ｙ₀,ｚ₀)
およびブーム５のブーム長ＢＬに基づいて、バケット３
の吊り長さＬ₃を算出する。つまり、上記座標(ｘ₀,ｙ₀)
と座標(ｘ₂,ｙ₂)よりブーム５の旋回半径Ｒ₂を求め、そ
の旋回半径Ｒ₂になるようにブーム５を伏せさせたとき
の第２の地点Ｅに対するブーム５先端の高さすなわち吊
り長さＬ₃を算出するのである。次に、ステップＳ２５
で吊り長さＬ₃より振り子運動の周期Ｔ₃(＝２π（Ｌ₃／
ｇ）^1/2)を算出する。そして、ステップＳ２６でブーム
５の起伏角度φ₂(＝cos^-1（ＢＬ／Ｒ₂）)を算出する。

【００３２】次に、ステップＳ２７で等速旋回時のバケ
ット３の吊り長さＬ₂を設定し、ステップＳ２８でバケ
ット３の振り子運動の周期Ｔ₂(＝２π（Ｌ₂／ｇ）^1/2)
を算出する。

【００３３】次に、ステップＳ２９で加速旋回時の旋回
時間Ｔ_Cを算出する。すなわち、吊り長さＬ₂に基づく振
り子運動の周期Ｔ₂と吊り長さＬ₃に基づく振り子運動の
周期Ｔ₃との平均値Ｔ_Cは、 Ｔ_C＝１／２（Ｔ₂＋Ｔ₃） となる。次に、ステップＳ３０で吊り長さＬ₁と吊り長
さＬ₂からワイヤ４の巻取量Ｌ_C(＝Ｌ₂−Ｌ₃)を算出する
(巻取量Ｌ_Cが負の値のとき、ワイヤ４を巻降ろす)。

【００３４】次に、ステップＳ３１で等速旋回時の旋回
角速度ω_Bを設定する。次に、ステップＳ３２で旋回角
加速度α_C(＝ω_B／Ｔ_C)を算出する。そして、ステップ
Ｓ３３で減速旋回時の旋回角度θ_C(＝１／２(ω_BＴ_C))
を算出する。

【００３５】次に、図９において、ステップＳ４１で第
１の地点Ｓの３次元座標(ｘ₁,ｙ₁,ｚ₁)と第２の地点Ｅ
の３次元座標(ｘ₂,ｙ₂,ｚ₂)より第１の地点Ｓと第２の
地点Ｅとの間の旋回角度θを算出する。すなわち、ｘｙ
座標平面において、座標(ｘ₁,ｙ₁)と座標(ｘ₀,ｙ₀)とを
結ぶ線分と、座標(ｘ₂,ｙ₂)と座標(ｘ₀,ｙ₀)とを結ぶ線
分とのなす角度を求めるのである。

【００３６】次に、ステップＳ４２で加速旋回時の旋回
角度θ_Aと減速旋回時の旋回角度θ_Cより等速旋回時の旋
回角度θ_B(＝θ−θ_A−θ_C)を算出する。

【００３７】次に、ステップＳ４３で等速旋回時の旋回
角度θ_Bと旋回角速度ω_Bより等速旋回時の旋回時間Ｔ
_B(＝θ_B／ω_B)を算出する。

【００３８】次に、ステップＳ４４で第１の地点Ｓでの
ブーム起伏角度φ₁と第２の地点Ｅのブーム起伏角度φ₂
より、第１の地点Ｓと第２の地点Ｅとの間のブーム起伏
角度差△φ(＝φ₁−φ₂)を算出する。

【００３９】このようにして、上記演算部１２に算出さ
れたブーム５の旋回角度θ_A,θ_B,θ_Cと旋回時間Ｔ_A,
Ｔ_B,Ｔ_Cおよびブーム５の起伏角度φ₁,φ₂およびワイヤ
４の巻取り量Ｌ_A，Ｌ_C等に従って、制御部１３は、加速
移動区間,等速移動区間および減速移動区間において、
ブーム旋回モータ１４,ブーム起伏モータ１５およびワ
イヤ巻取りモータ１６を制御する。

【００４０】すなわち、加速移動区間では、まず、ブー
ム５の起伏角度をφ₁になるようにブーム起伏モータ１
５を制御し、吊り長さをＬ₁となるようにワイヤ巻取り
モータ１６を制御して、バケット３を第１の地点Ｓにし
た後、旋回角加速度α_Aで旋回時間Ｔ_Aの間、ブーム５が
加速しながら旋回するように、ブーム旋回モータ１４を
制御すると共に、バケット３の吊り長さがＬ₁からＬ₂に
なるように、ワイヤ巻取りモータ１６を制御して、ワイ
ヤ４を巻上げる(ワイヤ巻取量Ｌ_A)。また、この加速移
動区間で、ブーム５の起伏角度をφ₁からφ₂になるよう
に、ブーム起伏モータ１５を制御して、ブーム５を起伏
角度差△φだけ起立させ、ブーム５の旋回半径を第２の
地点Ｅにおける旋回半径にする。

【００４１】次の等速移動区間では、旋回時間Ｔ_Bの
間、旋回角速度ω_Bでブーム５が旋回するように、ブー
ム旋回モータ１４を制御する。

【００４２】そして、次の減速移動区間では、旋回角加
速度α_Cで旋回時間Ｔ_Cの間、ブーム５を減速しながら旋
回させて、第２の地点Ｅで停止するように、ブーム旋回
モータ１４を制御すると共に、吊り長さがＬ₂からＬ
₃(＞Ｌ₂)になるように、ワイヤ巻取りモータ１６を制御
して、ワイヤ４を巻降ろす(ワイヤ巻取量Ｌ_C)。

【００４３】このように、上記加速移動区間では、ワイ
ヤ４により吊り下げられたバケット３とブーム５とが静
止している状態から、ブーム５を水平方向に加速しなが
ら旋回させると、バケット３はそのワイヤ４の吊り長さ
に基づく周期で振り子運動を始める。この加速移動区間
において、ワイヤ４を巻き上げて、吊り長さをＬ₁から
Ｌ₂に短くすることによって、バケット３の振り子運動
の周期は変化するが、加速開始時の吊り長さＬ₁に基づ
く振り子運動の周期Ｔ₁と、加速終了時の吊り長さＬ₂に
基づく振り子運動の周期との平均値Ｔ_Aの時間の間、ブ
ーム５先端を加速しながら旋回させ、加速終了後は等速
で旋回させることによって、バケット３が振り子運動の
略最下点となって、バケット３とブーム５先端が等速で
同一方向に旋回させる。したがって、上記ブーム５を旋
回角速度ω_Bに加速した後、バケット３とブーム５先端
とが等速で旋回するので、バケット３が振れることなく
安全に運搬できる。また、上記ワイヤ４を巻き上げて、
吊り長さを短くすることによって、等速で旋回させてい
る途中の障害物を避けることができると共に、吊り長さ
が一定の場合に比べて、バケット３の振り子運動の周期
の平均値は短くなるので、加速移動区間の時間を短縮す
ることができる。したがって、等速移動区間でのワイヤ
４の吊り長さＬ₂は、バケット３が等速で旋回させてい
る途中の障害物４０を避けることができる高さと、バケ
ット３の内容物・付着物が飛散・落下することに対する
安全を考慮した高さとの間に位置する範囲内で最短にす
ることが望ましい。

【００４４】また、上記加速移動区間では、ブーム５先
端を略一定の旋回角加速度α_Aで加速しながら旋回させ
るので、加速終了時の旋回角速度、すなわち、バケット
３とブーム５先端とが等速で旋回するときの旋回角速度
ω_Bを容易に求めることができる。したがって、クレー
ンの運搬能力(最大旋回角加速度,最大旋回速度等)に応
じて、ブーム５の加速時の旋回角加速度α_Aと等速時の
旋回角速度ω_Bを容易に決定することができる。

【００４５】また、上記加速移動区間でワイヤ４の吊り
長さＬ₂を最短にすることによって、吊り長さに基づく
振り子運動の周期を短くでき、加速移動区間の時間を短
縮して、サイクルタイムを短くできる。

【００４６】また、上記減速移動区間では、バケット３
とブーム５先端とが等速で旋回している状態からブーム
５先端を減速しながら旋回させると、バケット３はその
ワイヤ４の吊り長さに基づく周期で振り子運動を始め
る。このとき、上記ワイヤ４を巻き降ろして、吊り長さ
をＬ₂からＬ₃に長くすることによって、バケット３の振
り子運動の周期は変化するが、吊り長さＬ₂に基づく振
り子運動の周期と減速終了時の吊り長さＬ₃に基づく振
り子運動の周期との平均値Ｔ_Cの時間の間、ブーム５を
減速しながら旋回させ、減速終了後に停止させることに
よって、バケット３の振り子運動の略最下点で、バケッ
ト３を振れることなく第２の地点Ｅに停止させることが
できる。また、上記等速移動区間で吊り長さを短くし
て、途中の障害物を避けることができると共に、吊り長
さが一定の場合に比べて、バケット３の振り子運動の周
期の平均値は短くなるので、減速移動区間の時間を短縮
することができる。

【００４７】また、上記減速移動区間では、ブーム５を
略一定の旋回角加速度α_Cで減速しながら旋回させて停
止させるので、減速移動区間の開始時の旋回角速度、す
なわち、バケット３とブーム５先端とが等速で旋回する
ときの旋回角速度ω_Bを決定することによって、減速移
動区間の旋回角加速度α_Cを容易に求めることができ
る。したがって、クレーンの運搬能力(最大旋回角加速
度,最大旋回速度等)に応じて、ブーム５の等速時の旋回
角速度ω_Bと減速時の旋回角加速度α_Cとを決定して、バ
ケット３を第２の地点Ｅに確実に停止させることができ
る。

【００４８】また、上記等速移動区間において、ブーム
５が等速の旋回角速度で旋回して、バケット３とブーム
５先端とが等速で移動しているときは、ブーム５を起伏
させないので、ブーム５先端の旋回半径が変わらず、バ
ケット３とブーム５先端の移動を等速に保つことができ
る。

【００４９】また、上記第１の地点Ｓの３次元座標
(ｘ₁,ｙ₁,ｚ₁)と第２の地点Ｅの３次元座標(ｘ₂,ｙ₂,ｚ
₂)とに基づいて、ブーム５の旋回角速度,ブームの起伏
角度およびバケット３の吊り長さ等を予め設定して、ブ
ーム５を旋回,起伏させながら、ワイヤ４の巻上げ／巻
降ろしを行うことができる。また、上記トータルステー
ション２１,２２より第１の地点Ｓと第２の地点Ｅとに
設けられた反射鏡２３,２４に光線を照射し、その反射
光に基づいて第１の地点Ｓの３次元座標(ｘ₁,ｙ₁,ｚ₁)
と第２の地点Ｅの３次元座標(ｘ₂,ｙ₂,ｚ₂)を計測する
ので、第１の地点Ｓと第２の地点Ｅとが頻繁に変更され
るような場合でも、各３次元座標の計測に時間や手間が
かからず、速やかに３次元座標を得ることができ、サイ
クルタイムを短縮できる。

【００５０】また、上記ダム工事のコンクリート打設作
業では、バンカー線３０上の任意の位置にトランスファ
ーカー２を搬送できるので、目的地点としての第２の地
点Ｅにおけるブーム５先端の旋回半径と次の運搬開始地
点としての第２の地点Ｓのブーム５先端の旋回半径とが
同じになるようにできる。したがって、生コンクリート
打設後は、上記クレーン１０のブーム５を起伏させるこ
となく、バンカー線３０上の次の運搬開始地点にバケッ
ト３を戻すことができ、ブーム５の制御が簡単になっ
て、サイクルタイムを短縮することができる。

【００５１】上記実施の形態では、加速移動区間では、
バケット３の振り子運動の１周期の間、加速しながら移
動させたり、減速移動区間では、バケット３の振り子運
動の１周期の間、減速しながら移動させたりしたが、吊
荷の振り子運動の周期の略整数倍の時間の間、加速しな
がら移動させたり、減速しながら移動させたりしてよ
い。例えば、ブーム式クレーンの旋回能力が小さく、吊
荷の振り子運動の１周期の時間の間では、所望の旋回角
速度に達しない場合、２周期,３周期,…と長くしてもよ
い。

【００５２】また、上記実施の形態では、加速移動区間
と減速移動区間では、略一定の旋回角加速度でブーム５
を夫々旋回させたが、吊荷の上支点の水平方向の移動
は、略一定の加速度に限らない。

【００５３】また、上記実施の形態では、ダム工事にお
けるコンクリート打設設備に使用されるブーム式のクレ
ーン１０の制御方法および駆動制御装置について説明し
たが、コンクリート打設設備に限らず、テルハやケーブ
ルクレーン等にこの発明を適用してもよいのは勿論であ
る。

【００５４】また、上記実施の形態では、加速移動区間
と減速移動区間では、ワイヤ４を巻上げ／巻降ろしを行
ったが、加速移動区間と減速移動区間のワイヤの吊り長
さが略一定であってもよい。この場合、ワイヤの吊り長
さに基づく振り子運動の周期も略一定となるので、吊荷
の振り子運動の周期の略整数倍の時間の間、吊荷が振り
子運動しながらワイヤの上支点が加速され、その後に等
速で移動させると、吊荷が振り子運動の略最下点となっ
て、吊荷とワイヤの上支点が同一方向に等速で移動す
る。

【００５５】また、上記実施の形態では、加速移動区間
でワイヤ４を巻上げ、減速移動区間でワイヤ４を巻降ろ
したが、加速移動区間でワイヤを巻降ろし、減速移動区
間でワイヤを巻上げてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の実施の一形態のブーム式の
クレーンの駆動制御装置のブロック図である。

【図２】 図２は上記クレーンの運搬動作を示す概略図
である。

【図３】 図３は上記クレーンを上方から見た平面図で
ある。

【図４】 図４(A)は第１の地点におけるブームの起伏
とワイヤの吊り長さを示す図であり、図４(B)は加速終
了時におけるブームの起伏とワイヤの吊り長さを示す図
であり、図４(C)は第２の地点におけるブームの起伏と
ワイヤの吊り長さを示す図である。

【図５】 図５は上記クレーンの運搬動作時のブームの
旋回速度と起伏量およびワイヤの巻上げ／巻降ろし速度
を示す図である。

【図６】 図６は上記クレーンの加速移動区間における
バケットの振り子動作を説明する図である。

【図７】 図７は上記駆動制御装置の演算部の加速移動
区間についての演算処理を示すフローチャートである。

【図８】 図８は上記駆動制御装置の演算部の減速移動
区間についての演算処理を示すフローチャートである。

【図９】 図９は上記駆動制御装置の演算部の等速移動
区間についての演算処理を示すフローチャートである。

【図１０】 図１０はダム工事におけるコンクリート打
設設備の概略図である。

【符号の説明】

１…コンクリート混練プラント、２…トランスファーカ
ー、 ３…バケット、４…ワイヤ、５…ブーム、１０…クレー
ン、 １１…データ入力部、１２…演算部、１３…制御部、 １４…ブーム旋回モータ、１５…ブーム起伏モータ、 １６…ワイヤ巻取りモータ、 ２０…ダム堤体、２１,２２…トータルステーション、 ２３,２４…反射鏡、３０…バンカー線、４０…障害
物、 Ｓ…第１の地点、Ｅ…第２の地点、Ｏ…ブームの旋回中
心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 敏之 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番 ２号 株式会社奥村組内 (72)発明者 荒谷 義夫 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番 ２号 株式会社奥村組内 (56)参考文献 特開 平５−270786（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−91774（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B66C 13/00 - 13/56

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋回自在かつ起伏自在なブームを有する
   ブーム式クレーンにより、吊荷をワイヤで吊り下げなが
   ら運搬開始地点から目的地点に運搬するクレーンの制御
   方法において、 上記ブームの旋回の加速開始から加速終了までの間に上
   記ワイヤが巻上げまたは巻降ろされ、上記加速開始時の
   上記ワイヤの吊り長さに基づく上記吊荷の振り子運動の
   周期と上記加速終了時の上記ワイヤの吊り長さに基づく
   上記吊荷の振り子運動の周期との平均値の略整数倍の時
   間の間、上記ブームを加速旋回させると共に、この加速
   旋回区間のみで上記ブームの起伏を行い、起伏動作終了
   時のブームの旋回半径が目的地点の旋回半径になるよう
   にし、 次に、上記目的地点の旋回半径を維持した状態で、上記
   ブームを上記加速終了時の旋回角速度で等速で旋回さ
   せ、 その後、上記ブームの旋回の減速開始から減速終了まで
   の間に上記ワイヤが巻上げまたは巻降ろされ、上記減速
   開始時の上記ワイヤの吊り長さに基づく上記吊荷の振り
   子運動の周期と上記減速終了時の上記ワイヤの吊り長さ
   に基づく上記吊荷の振り子運動の周期との平均値の略整
   数倍の時間の間、上記ブームを減速しながら旋回させ
   て、上記吊荷を上記目的地点に停止させることを特徴と
   するクレーンの制御方法。