JP5546821B2 - クレーンの状態表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレーンの各種の状態を表示する状態表示装置に関する。

従来のクレーンの一例として車両搭載型クレーンを例に説明する。この種のクレーンは、トラックのキャブと荷台との間、又は荷台の後部に架装され、水平方向に自在に回転する旋回体上にコラムを取付け、このコラムに、起伏および伸縮自在にブームを設けている。コラムには、ウインチが装備されており、このウインチから繰り出しおよび繰り込み可能にワイヤロープを導いてフックに掛け回し、このフックをブーム先端から吊り下げている。

この種のクレーンの動作としては、コラムの左右旋回、ブームの起伏、フックの巻き上げおよび巻き下げ並びにブームの伸縮、の４つの動作が基本になっており、これらの操作を遠隔操作器またはクレーン本体に設置されている手動操作レバーによって、単独または複数の操作を同時に行うことによってクレーンの荷役作業を行うようになっている。
ここで、クレーンの遠隔操作器は、例えば特許文献１に開示されるように、クレーンの各種の状態を遠隔操作器の表示部に表示するものがある。同文献記載の技術は、その表示レスポンスとクレーン操作の応答性を良くするためのものであり、遠隔操作器に表示選択手段を設け、この表示選択手段でオペレータが選択した表示内容のデータのみをクレーン本体側のコントローラから受け取ることで、表示部に表示するためのクレーン本体側からのデータ量を少なくしている。

特許第４２４２９４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、表示部に表示するためのクレーン本体側からのデータ量を少なくするために、表示選択手段で選択したデータを遠隔操作器の表示部に表示させる。そのため、オペレータが欲しい情報を得るには、その都度、表示選択手段を操作しなければならず、クレーン操作、操縦作業と相まって、表示選択手段の操作が非常に煩わしいものであった。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、オペレータが遠隔操作器の表示部に表示させるための操作をその都度行うことなく、表示部にクレーンの各種の状態を表示させつつも、一回あたりに送信されるデータ量を少なくし得るクレーンの状態表示装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、クレーン本体側のコントローラと、該コントローラとの間でクレーンの操作データおよびクレーン作業に必要な表示に係る複数個の表示データを無線通信で授受するとともに、クレーンの各種の状態を表示する表示部を有する遠隔操作器とを備えるクレーンの状態表示装置であって、前記コントローラは、前記遠隔操作器からの操作データを受信後に、その都度、クレーン作業に必要な表示項目に応じた表示データを演算するとともに、前記遠隔操作器に送信すべき表示データを個々の表示データはそのままに、所定の送信パターンによって複数組の表示データに分割して、その分割された各表示データの組を遠隔操作器から受信する操作データとは交互に送信するとともに、前記遠隔操作器は、前記コントローラからの分割された表示データの組を受信する毎に対応する表示部の表示を更新することを特徴とする。

本発明に係るクレーンの状態表示装置によれば、コントローラは、遠隔操作器からの操作データを受信後に、その都度、クレーン作業に必要な表示項目に応じた表示データを演算するとともに、遠隔操作器に送信すべき表示データを、個々の表示データはそのままに、所定の送信パターンによってクレーン作業に必要な表示項目に応じた複数組の表示データに分割し、その分割した各表示データの組を遠隔操作器からの操作データと交互に送信するとともに、遠隔操作器は、一回の送信毎に対応する表示部の表示を更新するので、オペレータが遠隔操作器の表示部に表示させるための操作をその都度行うことなく、送信一回あたりのデータ量を少なくしつつも、表示部にクレーンの各種の状態を一回毎に更新して表示させることができる。

なお、前記クレーン作業に必要な表示に係る複数個の表示データが、実荷重値、定格荷重値、作業半径、ブーム高さ、ブーム長さおよびブーム角度であれば、遠隔操作器の表示部に表示すべき表示データとして好適である。
ここで、前記コントローラが、前記複数組とする表示データの分割内容の異なる送信パターンを複数有するとともに、前記遠隔操作器の操作データに基づいて、前記複数の送信パターンからいずれかの送信パターンを選択するように構成すれば、オペレータの操作に基づく、より実作業で要求されるデータ更新を多く行うことが可能となる。そのため、例えばクレーン作業に支障がないように配慮して分割した各表示データの組を送信する構成として好適である。

上述のように、本発明に係るクレーンの状態表示装置によれば、オペレータが遠隔操作器の表示部に表示させるための操作をその都度行うことなく、表示部にクレーンの各種の状態を表示させつつも、一回あたりに送信されるデータ量を少なくすることができる。

本発明に係るクレーンの一実施形態としての車両搭載型クレーンを説明する構成図である。 本発明に係るクレーンの遠隔操作器の説明図であり、同図（ａ）はその正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明に係るクレーンの遠隔操作器およびクレーン側コントローラのブロック図である。 コントローラで実行される双方向通信処理のフローチャートである。 コントローラ側の送信部から送信される表示データを説明する図である。 双方向通信処理に係る双方向通信のデータ内容を示す図である。 遠隔操作器で実行される双方向通信処理のフローチャートである。 コントローラで実行される双方向通信処理の他の例のフローチャートである。 クレーンの旋回領域を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１に示すように、この車両搭載型クレーン（以下、単に「クレーン」ともいう）１は、アウトリガ２を備えたベース４上にコラム６が旋回自在に設けられ、このコラム６の上端部に伸縮するブーム７が起伏自在に枢支されている。コラム６にはウインチ１１が設けられており、このウインチ１１からワイヤロープ１２をブーム７の先端部７ｓに導いて、ブーム７の先端部７ｓの滑車（図示略）を介して吊荷用のフック１３に掛回すことにより、フック１３をブーム７の先端部７ｓから吊下している。

また、このクレーン１には、コラム６の旋回、ブーム７の起伏と伸縮、及びウインチ１１の巻上巻下の作動を行うための複数のアクチュエータとして、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、およびウインチ用油圧モータ１０を備えている。
さらに、ベース４上の本体部内には、コントローラ３０が設けられており、このコントローラ３０は、図２に示す遠隔操作器２０から送信される上記アクチュエータの選択と操作量等の操作データに基づいて、クレーン作業に必要な処理を実行するとともに、遠隔操作器２０の表示部７７（図２参照）に表示させるべき表示データを送信する双方向通信処理を実行するようになっている。

詳しくは、遠隔操作器２０は、図２に示すように、クレーン１の各アクチュエータを動作させるための、ブーム起伏選択スイッチ７１、フック巻上巻下選択スイッチ７２、ブーム伸縮選択スイッチ７３、および左右旋回選択スイッチ７４の４つの選択スイッチと、それらの操作量を求めるための速度レバー７５を有している。速度レバー７５は、その引き量を変化させて上述した各アクチュエータの動作速度を決定するようになっている。なお、４つの選択スイッチのうち複数を選択すると複数のアクチュエータが連動して作動するようになる。さらに、各選択スイッチの上方には、クレーンの各種の状態を表示する表示部７７が設けられている。この表示部７７には液晶パネルを使用しており、同図に示すように、クレーン作業に必要な表示項目として、「実荷重値」、「定格荷重値」、「作業半径」、「ブーム高さ」、「ブーム長さ」および「ブーム角度」の６つの表示が、後述する表示データに基づいて表示されるようになっている。

ここで、上記クレーン１は、図３に示す（図１では不図示）ように、上記ブーム７の長さを検出するブーム長検出器６１、ブーム７の起伏角度を検出するブーム角度検出器６２、コラム６の旋回角度を検出する旋回角度検出器６３、並びに、荷吊による荷重を検出する荷重検出器６５を備えるとともに、上述した各アクチュエータに必要な圧油を給排するコントロールバルブ１９を備えている。そして、各検出器からの信号はコントローラ３０に読み込まれる。

さらに、このコントローラ３０は、図３に示すように、遠隔操作器２０の表示部７７に表示させるべき表示データを生成する信号処理部３１を有している。この信号処理部３１は、上記各検出器６１，６２，６３，６５からの信号に基づき、「実荷重値」、「定格荷重値」、「作業半径」、「ブーム高さ」、「ブーム長さ」および「ブーム角度」を演算し、これらの数値を所定の送信パターンに従って整列させて、所定の送信パターンによる送信順序に対応させた表示データを生成する。そして、この信号処理部３１からの表示データは、所定の送信順序に従って、送信部３３から遠隔操作器２０の受信部２２に送信される。

一方、遠隔操作器２０からは、オペレータによる選択スイッチ操作および速度レバー操作により、クレーン１の各アクチュエータを作動させる実行指令となる所定の操作データが、後述する双方向通信処理に基づいて送信部２３からコントローラ３０に送信される。また、遠隔操作器２０には、図２に示したように、コントローラ３０側の送信部３３から送信された表示データを受信部２２で受信し、その受信した表示データ（コントローラ３０の送信部３３から送信された表示データ）を信号処理部２１で処理して表示部７７に表示するようになっている。

次に、上記コントローラ３０および遠隔操作器２０間で実行される双方向通信処理について図４〜図６を適宜参照しつつ説明する。
コントローラ３０は、双方向通信処理が実行されると、図４に示すように、まず、ステップＳ１１に移行して、遠隔操作器２０からの操作データを受信する。続くステップＳ１２では、遠隔操作器２０によるアクチュエータの選択と操作量等に基づいて、上述した各アクチュエータのコントロールバルブ１９を制御する。続くステップＳ１３では、上記各検出器６１，６２，６３，６５の値を読み込んでステップＳ１４に移行し、ステップＳ１４では、クレーン作業に必要な表示項目に応じた表示データを信号処理部３１で演算し、続くステップＳ２１では、表示データを送信部３３から所定の送信パターンによって送信し、ステップＳ１１に処理を戻す。

なお、この信号処理部３１で生成される表示データは、図５に示すように、そのヘッダ部分には１６ｂｉｔのＩＤコードが付加されるとともに、数値識別コード（６ｂｉｔ）および、表示部７７に表示させるべき数値データ（数値１および２（各１０ｂｉｔ））が含まれている。数値識別コードは、数値データが何の数値なのかを判定するための識別コードであり、後述する表示データに対応したコードが予め決められている。
ここで、ステップＳ２１において、本実施形態の例は、以下の表１に示す送信パターンのうち、送信パターンＡよって複数の表示データ（（ａ）〜（ｃ））に分割しており、その分割した各表示データ（（ａ）〜（ｃ））を、遠隔操作器２０からの操作データの授受と交互に且つ順次に送信する例である。

詳しくは、クレーン作業に必要な表示項目に応じた複数の表示データは、「実荷重値」、「定格荷重値」、「作業半径」、「ブーム高さ」、「ブーム長さ」、「ブーム角度」である。そこで、この送信パターンＡにおいては、図６に示すように、一回目（図６の符号（ａ））のクレーン本体のコントローラ３０から遠隔操作器２０への表示データは、「実荷重値」と「定格荷重値」を送信する。次に、遠隔操作器２０からの操作データの授受後、二回目（図６の符号（ｂ））の表示データは、「作業半径」と「ブーム高さ」を送信する。次に、遠隔操作器２０からの操作データの授受後、三回目（図６の符号（ｃ））の表示データは、「ブーム長さ」と「ブーム角度」を送信する。そして、四回目には一回目に戻る（「実荷重値」と「定格荷重値」を送信する）。

なお、このクレーン１の遠隔操作器２０とコントローラ３０は、双方向に送受信させるため、図６に示すように、一回目（ａ）にコントローラ３０から遠隔操作器２０への表示データを送った後、次に、遠隔操作器２０からコントローラ３０に操作データを送り、二回目（ｂ）にコントローラ３０から遠隔操作器２０への表示データを送る、といったデータのキャッチボールを繰り返すようになっている。

一方、遠隔操作器２０では、双方向通信処理が実行されると、分割された表示データのうち、今回受信した表示データに応じて、表示部７７の対応する表示を更新させていく。
詳しくは、遠隔操作器２０は、双方向通信処理が実行されると、図７に示すように、ステップＳ３１に移行して操作データを送信し、続くステップＳ３２では上記分割された表示データを受信してステップＳ３３に移行する。

ステップＳ３３では、受信データ（表示データ）を判定する。つまり、今回受信した表示データが「実荷重値」に対応する実荷重表示データか否かを判定し、実荷重表示データであれば（Ｙｅｓ）ステップＳ３４に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）ステップＳ３５に移行する。ステップＳ３４では、表示部７７に表示されている実荷重表示データに対応する「実荷重値」の表示を更新する。

ステップＳ３５では、今回受信した表示データが「定格荷重値」に対応する定格荷重表示データか否かを判定し、定格荷重表示データであれば（Ｙｅｓ）ステップＳ３６に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）ステップＳ３７に移行する。ステップＳ３６では、表示部７７に表示されている定格荷重表示データに対応する「定格荷重値」の表示を更新する。
ステップＳ３７では、今回受信した表示データが「作業半径」に対応する作業半径表示データか否かを判定し、作業半径表示データであれば（Ｙｅｓ）ステップＳ３８に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）ステップＳ３９に移行する。ステップＳ３８では、表示部７７に表示されている作業半径表示データに対応する「作業半径」の表示を更新する。

ステップＳ３９では、今回受信した表示データが「ブーム高さ」に対応するブーム高さ表示データか否かを判定し、ブーム高さ表示データであれば（Ｙｅｓ）ステップＳ４０に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）ステップＳ４１に移行する。ステップＳ４０では、表示部７７に表示されているブーム高さ表示データに対応する「ブーム高さ」の表示を更新する。
ステップＳ４１では、今回受信した表示データが「ブーム長さ」に対応するブーム長さ表示データか否かを判定し、ブーム長さ表示データであれば（Ｙｅｓ）ステップＳ４２に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）ステップＳ４３に移行する。ステップＳ４２では、表示部７７に表示されているブーム長さ表示データに対応する「ブーム長さ」の表示を更新する。

ステップＳ４３では、今回受信した表示データが「ブーム角度」に対応するブーム角度表示データか否かを判定し、ブーム角度表示データであれば（Ｙｅｓ）ステップＳ４４に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）ステップＳ３１に処理を戻す。ステップＳ４４では、表示部７７に表示されているブーム角度表示データに対応する「ブーム角度」の表示を更新してから処理をステップＳ３１に戻す。

次に、上記第一実施形態のクレーンの状態表示装置（コントローラ３０および遠隔操作器２０）の作用効果について説明する。
このクレーン１の状態表示装置によれば、コントローラ３０から遠隔操作器２０に送信すべき表示データを、クレーン作業に必要な表示項目に応じた複数の表示データ（（ａ）〜（ｃ））に分割しており、その分割した各表示データ（（ａ）〜（ｃ））を遠隔操作器２０からの操作データの授受と交互に且つ順次に授受するとともに、一回毎に対応する表示部７７の表示を更新するので、オペレータが遠隔操作器１９の表示部７７に表示させるための操作をその都度行うことなく、送信一回あたりのデータ量を少なくしつつも、表示部７７にクレーン１の各種の状態を一回毎に更新して表示させることができる。

なお、本発明に係るクレーンの状態表示装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、図３に示すコントローラ３０の信号処理部３１内では、オペレータの操作に基づくデータフォーマットを選択するための、パターンマトリックスの保存と読み出しが必要であるが、より実作業で要求されるデータ更新を多く行うことで、クレーン作業に支障がないように配慮した構成とすることができる。そこで、このような構成例とした、本発明の第二実施形態について以下説明する。

この第二実施形態では、コントローラ３０から遠隔操作器２０に表示データを送るときに、オペレータが実際に操作している操作信号に基づいて、優先順位の高い表示データに重みを置いて送信する例である。なお、その他の構成については上述した第一実施形態同様であるので、その説明は適宜省略する。
詳しくは、この第二実施形態のコントローラ３０で双方向通信処理が実行されると、図８に示すように、まず、ステップＳ１１に移行して、遠隔操作器２０からの操作データを受信する。続くステップＳ１２では、遠隔操作器２０によるアクチュエータの選択と操作量等に基づいて、上述した各アクチュエータのコントロールバルブ１９を制御する。続くステップＳ１３では、上記各検出器６１，６２，６３，６５の値を読み込んでステップＳ１４に移行し、ステップＳ１４では、クレーン作業に必要な表示項目に応じた表示データを演算してステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、操作データが巻上巻下操作のみであるか否かが判定され、操作データが巻上巻下操作のみであれば（Ｙｅｓ）ステップＳ２２に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、操作データが旋回左右操作のみであるか否かが判定され、操作データが旋回左右操作のみであれば（Ｙｅｓ）ステップＳ２３に移行し、そうでなければ（Ｎｏ）ステップＳ２１に移行する。

そして、ステップＳ２１では、上記第一実施形態同様に、送信パターンＡにより表示データを順次に送信し、処理をステップＳ１１に戻す。これに対し、ステップＳ２２では、上記表１に示す送信パターンＢにより表示データを順次に送信し、処理をステップＳ１１に戻す。さらに、ステップＳ２３では、上記表１に示す送信パターンＣにより表示データを順次に送信し、処理をステップＳ１１に戻す。

次に、この第二実施形態のクレーンの状態表示装置（コントローラ３０および遠隔操作器２０）の動作、および作用効果について説明する。
まず、この第二実施形態では、例えばオペレータが遠隔操作器２０で操作を行っていない（遠隔操作器２０上の各選択スイッチが未操作）のときは、上記第一実施形態同様に、送信パターンＡにより表示データを順次に送信する（ステップＳ２１）。

これに対し、今、作業者が、例えばクレーン１のウインチ１１を巻上げまたは巻下げの、どちらかを行いたいときは、遠隔操作器２０のフック巻上巻下選択スイッチ７２が操作される。これにより、巻上げまたは巻下げ操作の操作データが、遠隔操作器２０からクレーン本体に送られる。そのため、これを受信したクレーン本体のコントローラ３０では、この巻上げまたは巻下げ操作の操作データに基づき（ステップＳ１５での「Ｙｅｓ」）、送信パターンＢを選択する（ステップＳ２２）。

そして、この送信パターンＢにおいては、上記表１に示すように、実際の作業がウインチ巻上げのとき、遠隔操作器２０からコントローラ３０に巻上操作データが送信され、一回目のコントローラ３０から遠隔操作器２０への表示データは、「実荷重値」と「定格荷重値」が送信される。次いで、遠隔操作器２０からコントローラ３０に巻上操作データが送信され、二回目の表示データでは、「実荷重値」と「作業半径」が送信される。次いで、遠隔操作器２０からコントローラ３０に巻上操作データが送信され、三回目の表示データは、「実荷重値」と「ブーム高さ」が送信される。次いで、遠隔操作器２０からコントローラ３０に巻上操作データが送信され、四回目の表示データは、「実荷重値」と「ブーム長さ」が送信される。次いで、遠隔操作器２０からコントローラ３０に巻上操作データが送信され、五回目の表示データは、「実荷重値」と「ブーム角度」が送信される。次いで、遠隔操作器２０からコントローラ３０に巻上操作データが送信され、六回目には、一回目の表示データに戻り（「実荷重値」と「定格荷重値」）これが送信され、以下同様に繰り返される。なお、ウインチと旋回操作以外の操作や、複数の操作を複合した連動操作を行った場合についても同様に、オペレータの操作に対応して重み付けを行った送信データのパターンを設定可能であることは勿論である。

このように、この第二実施形態のクレーンの状態表示装置においては、オペレータの操作によって変化する可能性が高い表示データを、優先的に双方向通信のデータに載せるようにしている。
つまり、実際のクレーン作業では、ウインチ巻上げ時は、地上に置いた吊荷をウインチで巻上げて吊下させるので、「実荷重値」が０（ｋｇ）から実荷重（ｋｇ）に急激に変化する。また、ウインチ巻下げ時は、吊下された吊荷をウインチで巻下げて地上に置くので「実荷重値」が実荷重（ｋｇ）から０（ｋｇ）に急激に変化する。

したがって、実際のクレーン作業がウインチ巻上げまたは巻下げによるケースでは、「実荷重値」が優先度の高い表示データに相当する。また、オペレータも実際に吊上げている荷重値を随時に把握できるため、「実荷重値」（実荷重表示データ）が最も知りたい表示データである。このとき、クレーンの他のアクチュエータは未作動であるため、送信される他の表示データには変化が無いことから、「実荷重値」に重みを置いて表示データを形成することは重要である。

また、この第二実施形態の構成によれば、クレーンの旋回操作を行う場合も同様に、「定格荷重値」に重みを置いた送信パターンＣ（表１参照）にシフトされ（ステップＳ２３）、この送信パターンＣに基づく表示データを遠隔操作器２０に送ることができる。
つまり、車両搭載型のクレーン１では、図９に示すように、トラック等の車両１００に対するブーム７の向きが前方領域ＦＡに位置すると、後方領域ＲＡでの定格荷重値に対して２５％の定格荷重値に設定される。そのため、旋回作動中は「定格荷重値」が急激に変化する場合がある。

したがって、実際のクレーン作動が旋回作動によるときは、「定格荷重値」が優先度の高い表示データに相当する。また、オペレータも定格荷重値を随時に把握できるため、「定格荷重値」（定格荷重表示データ）が最も知りたい表示データである。このとき、クレーン１の他のアクチュエータは未作動であるため、送信される他の表示データには変化がないことから、「定格荷重値」に重みを置いて表示データを形成することは重要である。
なお、この第二実施形態で説明を省略した、ウインチと旋回操作以外の操作や、複数の操作を複合した連動操作を行ったときも、上記パターンマトリックスを増やすことで、容易に対応が可能である。これに対し、上述の第一実施形態は、パターンマトリックスの記憶量を簡単にして、安価に対応したものである。

１ 車両搭載型クレーン（クレーン）
２ アウトリガ
４ ベース
５ 旋回用油圧モータ（アクチュエータ）
６ コラム
７ ブーム
８ ブーム伸縮用油圧シリンダ（アクチュエータ）
９ ブーム起伏用油圧シリンダ（アクチュエータ）
１０ ウインチ用油圧モータ（アクチュエータ）
１１ ウインチ
１２ ワイヤロープ
１３ フック
１８ 操作レバー
１９ コントロールバルブ
２０ 遠隔操作器（状態表示装置）
２１ 信号処理部
２２ 受信部
２３ 送信部
３０ コントローラ（状態表示装置）
３１ 信号処理部
３２ 受信部
３３ 送信部
６１ ブーム長検出器
６２ ブーム角度検出器
６３ 旋回角度検出器
６５ 荷重検出器
７１ ブーム起伏選択スイッチ
７２ フック巻上巻下選択スイッチ
７３ ブーム伸縮選択スイッチ
７４ 左右旋回選択スイッチ
７５ 速度レバー
７７ 表示部
１００ 車両

Claims (2)

1. クレーン本体側のコントローラと、該コントローラとの間でクレーンの操作データおよびクレーン作業に必要な表示に係る複数個の表示データを無線通信で授受するとともに、クレーンの各種の状態を表示する表示部を有する遠隔操作器とを備えるクレーンの状態表示装置であって、
   前記コントローラは、前記遠隔操作器からの操作データを受信後に、その都度、クレーン作業に必要な表示項目に応じた表示データを演算するとともに、前記遠隔操作器に送信すべき表示データを個々の表示データはそのままに、所定の送信パターンによって複数組の表示データに分割して、その分割された各表示データの組を遠隔操作器から受信する操作データとは交互に送信するとともに、前記遠隔操作器は、前記コントローラからの分割された表示データの組を受信する毎に対応する表示部の表示を更新することを特徴とするクレーンの状態表示装置。
2. 前記コントローラは、前記複数組の表示データの分割内容の異なる送信パターンを複数有するとともに、前記遠隔操作器の操作データに基づいて、前記複数の送信パターンからいずれかの送信パターンを選択することを特徴とする請求項１に記載のクレーンの状態表示装置。

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