JP7113735B2 - 移動式クレーン - Google Patents

Description

本発明は、移動式クレーンに関する。

従来より、フックに吊架した吊荷の荷重である実吊荷重の演算機能が実装された移動式クレーンが知られている。例えば、特許文献１には、起伏ロープの張力及びブームの起伏角度の検出結果に基づいて、バックストップの緩衝用バネの収縮を考慮に入れて実吊荷重を演算する技術が開示されている。

特許第３２５６０８７号明細書

しかしながら、特許文献１では、移動式クレーンが水平面上に載置されている前提で、ブームの起伏角度に基づいて実吊荷重を演算している。そのため、移動式クレーンが傾斜面上に載置されている状態では、実吊荷重の演算結果が誤差を含むという課題を生じる。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、移動式クレーンを傾斜面上で使用する場合でも実吊荷重を高精度に演算可能な技術を提供することにある。

前記の課題を解決するため、本発明の一態様は、走行体と、前記走行体に旋回可能に支持された旋回体と、前記旋回体に起伏可能に支持されたブームと、前記ブームを起伏させる起伏部と、前記起伏部が前記ブームを起伏させる力である起伏力を計測する起伏計測部と、前記走行体が位置する地面に対する前記ブームの角度であり、地面の傾斜に応じて値が変化するブーム対地角度Ａを取得する対地角取得部と、前記起伏力及び前記ブーム対地角度Ａに基づいて、実吊荷重Ｗを演算する実吊荷重演算部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ブーム対地角度Ａに基づいて実吊荷重Ｗを演算するので、移動式クレーンを傾斜面上で使用する場合でも実吊荷重Ｗを高精度に演算することができる。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。

第１実施形態に係るクローラクレーンの側面図である。 第１実施形態に係るコントローラの機能ブロック図である。 クローラクレーンが上り坂に載置されている状態を示す図である。 クローラクレーンが下り坂に載置されている状態を示す図である。 ブーム対地角度Ａ及び誤差張力ＤＷの関係を示す図である。 旋回体傾斜角度Ａ_２毎の定格荷重テーブルの例を示す図である。 駆動制御処理のフローチャートである。 性能表示画面の表示例である。 第２実施形態に係るコントローラの機能ブロック図である。 旋回制御処理のフローチャートである。 旋回可能範囲表示画面の表示例である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、移動式クレーンの代表例であるクローラクレーン１００の側面図である。なお、図１の説明における前後左右は、特に断らない限り、クローラクレーン１００に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。

図１に示すように、クローラクレーン１００は、走行可能な下部走行体（クローラ）１０と、旋回輪２１を介して下部走行体１０に旋回可能に支持された上部旋回体２０とで構成されている。

下部走行体１０は、左右方向の両端に一対の無限軌道を備える。下部走行体１０は、油圧モータ（図示省略）の回転が伝達されて前進及び後進する。油圧モータは、エンジン（図示省略）によって駆動される油圧ポンプ（図示省略）から作動油が供給されて回転する。これにより、クローラクレーン１００が走行する。なお、下部走行体１０は、無限軌道に代えて、装輪式であってもよい。

上部旋回体２０は、旋回モータ２１ａ（図２参照）が回転することによって、旋回輪２１を中心に旋回する。上部旋回体２０は、ブーム２２と、キャビン２３と、起伏ウインチ（起伏部）２４と、昇降ウインチ２５と、バックストップ２６と、カウンタウエイト２７と、ガントリ３０とを主に備える。

ブーム２２の基端部は、上部旋回体２０の前端で且つ左右方向の中央部において、上下方向に起伏可能に上部旋回体２０に支持されている。また、ブーム２２は、上部旋回体２０の前方且つ上方に延設されている。そして、ブーム２２の先端からは、昇降ウインチ２５から延設されたフックロープ２５ａが垂下されており、フックロープ２５ａの先端にフック２２ａが取り付けられている。但し、ブーム２２の基端部の位置は、上部旋回体２０の中央部から左右方向にオフセットしていてもよい。

キャビン２３には、クローラクレーン１００を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャビン２３の内部空間には、下部走行体１０を走行させ、上部旋回体２０を旋回させ、ブーム２２を起伏させ、フック２２ａを昇降させるためのオペレータの操作を受け付ける操作部２３ａ（図２参照）が配置されている。操作部２３ａは、オペレータの操作に対応する操作信号を、後述するコントローラ５０（図２参照）に出力する。すなわち、キャビン２３に搭乗したオペレータが操作部２３ａを操作することによって、クローラクレーン１００が動作する。

操作部２３ａは、例えば、エンジンの回転数を制御するアクセルペダル、下部走行体１０の操舵及び制動する走行レバー、上部旋回体２０を旋回させる旋回レバー、起伏ウインチ２４を回転させる起伏レバー、昇降ウインチ２５を回転させる昇降レバーなどを備える。但し、操作部２３ａの具体的な構成は前述の例に限定されない。

起伏ウインチ２４は、起伏ロープ２４ａを繰り出し或いは巻き取ることによって、ブーム２２を起伏させる。昇降ウインチ２５は、フックロープ２５ａを繰り出し或いは巻き取ることによって、フック２２ａを昇降させる。なお、旋回モータ２１ａ、起伏ウインチ２４、及び昇降ウインチ２５（これらを総称して、「アクチュエータ」と表記することがある。）は、例えば、油圧ポンプ（図示省略）から作動油の供給を受けて回転する油圧式である。

バックストップ２６は、ブーム２２が後方に倒れるのを防止するために、ブーム２２を倒伏させる向きに押圧する。バックストップ２６は、一端が上部旋回体２０に回転自在に支持され、他端がブーム２２に回転自在に支持されている。バックストップ２６には、後述するブーム対地角度Ａが閾値角度Ａ_ｔｈ以上になると収縮する緩衝用バネ２６ａが設けられている。

そして、バックストップ２６は、収縮した緩衝用バネ２６ａの復元力によって、ブーム２２を倒伏させる向きに押圧する。なお、ブーム２２を押圧する押圧部材の具体例は、緩衝用バネ２６ａに限定されず、ブーム対地角度Ａに応じた圧力量の作動油が供給される油圧シリンダなどであってもよい。

なお、バックストップ２６の具体的な構成は、前述の例に限定されない。他の例として、バックストップ２６は、上部旋回体２０及びブーム２２の一方に支持されていてもよい。そして、バックストップ２６は、ブーム対地角度Ａが閾値角度Ａ_ｔｈに達したときに、上部旋回体２０及びブーム２２の他方に当接して、ブーム２２が後方に倒れるのを防止してもよい。

カウンタウエイト２７は、旋回輪２１を挟んでブーム２２と反対側において、上部旋回体２０に支持されている。すなわち、カウンタウエイト２７は、上部旋回体２０の後端に載置されている。カウンタウエイト２７は、フック２２ａに吊架される吊荷とのバランスをとるために上部旋回体２０に載置されるウエイトである。

ガントリ３０は、前脚３１と、後脚３２とを主に備える。前脚３１の基端部は、上部旋回体２０の中央部に設けられたブラケットに回転可能に連結されている。後脚３２の基端部は、上部旋回体２０の後部側に設けられたブラケットに回転可能に連結されている。ガントリ３０は、油圧シリンダ（図示省略）の伸縮によって起立及び倒伏される。

前脚３１の上端側には、下部シーブ３４を備える下部スプレッダ３３が固定されている。また、下部スプレッダ３３とブーム２２の先端部との間には、上部シーブ３６を備える上部スプレッダ３５が介装されている。上部スプレッダ３５の上部シーブ３６と下部スプレッダ３３の下部シーブ３４とには、起伏ロープ２４ａが複数回掛け回されている。

上部スプレッダ３５の一端は、ブーム２２の先端部に固定されたペンダントロープ３７に接続されている。起伏ウインチ２４から延びる起伏ロープ２４ａは、先端が下部スプレッダ３３に取り付けられたロードセル（起伏力計測部）３８に接続されている。起伏ウインチ２４によって起伏ロープ２４ａが巻き取り或いは繰り出されると、下部スプレッダ３３と上部スプレッダ３５との間隔が変化することによって、ブーム２２が起伏する。

なお、ブーム２２を起伏させる具体的な構成は、前述の例に限定されない。他の例として、クローラクレーン１００は、ガントリ３０に代えて、或いはガントリ３０と共に、ライブマスト（図示省略）を備えてもよい。ライブマストは、上部旋回体２０に対するブーム２２の接続部の近傍において、上部旋回体２０に回転可能に支持される長尺棒状の部材である。

起伏ウインチ２４から延びる起伏ロープ２４ａは、ライブマストの先端部に設けられたシーブを介して、上部旋回体２０に接続されている。また、ライブマストの先端部とブーム２２の先端部とは、ペンダントロープ３７によって接続されている。上記構成において、起伏ウインチ２４によって起伏ロープ２４ａが巻き取られると、ライブマストが倒伏し、ブーム２２が起仰する。一方、起伏ウインチ２４によって起伏ロープ２４ａが繰り出されると、ライブマストが起仰し、ブーム２２が倒伏する。

次に、図２～図６を参照して、クローラクレーン１００が備えるコントローラ５０について説明する。図２は、コントローラ５０の機能ブロック図である。図３は、クローラクレーン１００が上り坂に載置されている状態を示す図である。図４は、クローラクレーン１００が下り坂に載置されている状態を示す図である。図５は、ブーム対地角度Ａ及び誤差張力ＤＷの関係を示す図である。図６は、旋回体傾斜角度Ａ_２毎の定格荷重テーブルの例を示す図である。

図２に示すように、コントローラ５０は、操作部２３ａから出力される操作信号、起伏角センサ４１、傾斜角センサ４２、ロードセル３８から出力される検出信号を取得し、取得した各種信号に基づいて旋回モータ２１ａ、起伏ウインチ２４、昇降ウインチ２５、ディスプレイ５８の動作を制御する。

図３及び図４に示すように、起伏角センサ４１は、水平線Ｌ_０に対するブーム２２のなす角度であるブーム起伏角度Ａ_１を検出し、検出したブーム起伏角度Ａ_１を示す検出信号をコントローラ５０に出力する。水平線Ｌ_０は、上部旋回体２０の左右方向に直交し且つ水平方向に延びる直線である。すなわち、クローラクレーン１００が水平面上に位置しているとき、水平線Ｌ_０は、上部旋回体２０の前後方向と一致する。ブーム起伏角度Ａ_１は、水平線Ｌ_０を基準として上向きの角度を指す。

傾斜角センサ４２は、水平線Ｌ_０に対する上部旋回体２０のなす角度である旋回体傾斜角度Ａ_２を検出し、検出した旋回体傾斜角度Ａ_２を示す検出信号をコントローラ５０に出力する。旋回体傾斜角度Ａ_２は、水平線Ｌ_０を基準として上向きの角度を正の角度（図３参照）とし、水平線Ｌ_０を基準として下向きの角度を負の角度（図４参照）とする。

なお、図３及び図４に示すように、上部旋回体２０は、クローラクレーン１００が位置している地面に対して、常に平行な状態を保っている。そのため、旋回体傾斜角度Ａ_２は、下部走行体１０が位置する地面と水平線Ｌ_０とのなす角と言い換えることができる。

起伏角センサ４１及び傾斜角センサ４２としては、例えば、公知の振り子式センサを採用することができる。起伏角センサ４１はブーム２２に設置され、傾斜角センサ４２は上部旋回体２０に設置される。このように配置することで、旋回動作等のクローラクレーン１００の動作によって、傾斜角センサ４２が検出する旋回体傾斜角度Ａ_２に誤差が生じにくくなる。但し、傾斜角センサ４２は、下部走行体１０に設置されてもよい。

より詳細には、図１に示すように、傾斜角センサ４２は、上部旋回体２０の前後方向において、カウンタウエイト２７より前方に配置されるのが望ましい。また、傾斜角センサ４２は、上部旋回体２０の前後方向において、旋回輪２１の前端及び後端の間に配置されるのがさらに望ましい。但し、傾斜角センサ４２は、上部旋回体２０の左右方向において、旋回輪２１の外側に配置されてもよい。

ロードセル３８は、起伏ロープ２４ａにかかる実測張力Ｔ_Ｌ（起伏力）を検出し、検出した実測張力Ｔ_Ｌを示す検出信号をコントローラ５０に出力する張力センサである。実測張力Ｔ_Ｌは、後述するブーム対地角度Ａが閾値角度Ａ_ｔｈ未満の場合に、フック２２ａに吊架される吊荷が重いほど大きくなり、ブーム起伏角度Ａ_１が大きいほど小さくなる傾向がある。一方、ブーム対地角度Ａが閾値角度Ａ_ｔｈ以上になると、緩衝用バネ２６ａによる押圧力によって、ブーム対地角度Ａが大きくなるほど大きくなる傾向がある。

図２に示すように、コントローラ５０は、対地角取得部５１と、特定部５２と、実吊荷重演算部５３と、切替部５４と、動作規制部５５と、性能報知部５６と、記憶部５７とを主に備える。

対地角取得部５１は、下部走行体１０が位置する地面に対するブーム２２の角度であるブーム対地角度Ａを取得する。より詳細には、対地角取得部５１は、起伏角センサ４１によって検出されたブーム起伏角度Ａ_１から、傾斜角センサ４２によって検出された旋回体傾斜角度Ａ_２を減算（演算）して、ブーム対地角度Ａを取得する。

特定部５２は、対地角取得部５１によって取得されたブーム対地角度Ａに基づいて、誤差張力ＤＷを特定し、起伏角センサ４１によって検出されたブーム起伏角度Ａ_１に基づいて、定格総荷重Ｗ_Ｃ、無負荷張力Ｔ_０、定格張力Ｔ_２を特定する。誤差張力ＤＷとブーム対地角度Ａとの関係、及び定格総荷重Ｗ_Ｃ、無負荷張力Ｔ_０、定格張力Ｔ_２それぞれと、ブーム起伏角度Ａ_１との関係は、例えば、グラフ、テーブル、関数などの形式で、予め記憶部５７に記憶されているものとする。

誤差張力ＤＷは、バックストップ２６による押圧力によって、起伏ロープ２４ａにかかる張力を指す。図５に示すように、ブーム対地角度Ａが閾値角度Ａ_ｔｈ未満のとき（すなわち、緩衝用バネ２６ａが収縮を開始する前）、誤差張力ＤＷは、０［Ｎ］である。一方、ブーム対地角Ａが閾値角度Ａ_ｔｈ以上のとき（すなわち、緩衝用バネ２６ａが収縮を開始した後）、ブーム対地角度Ａが大きくなるほど（すなわち、緩衝用バネ２６ａの収縮量が大きくなるほど）、誤差張力ＤＷも大きくなる。

定格総荷重Ｗ_Ｃは、クローラクレーン１００が吊り上げ可能な吊荷の最大荷重を指す。定格総荷重Ｗ_Ｃは、クローラクレーン１００の安定性や強度などを考慮して、クローラクレーン１００の転倒や破損を防止する観点で予め決定される値である。定格総荷重Ｗ_Ｃは、ブーム起伏角度Ａ_１が大きくなるほど、大きくなる傾向がある。

無負荷張力Ｔ_０は、フック２２ａに吊荷が吊架されていないときに、フックロープ２５ａにかかる張力である。すなわち、無負荷張力Ｔ_０は、ブーム２２及びフック２２ａの重量によって、フックロープ２５ａにかかる張力を指す。無負荷張力Ｔ_０は、ブーム起伏角度Ａ_１が大きくなるほど、小さくなる傾向がある。

定格張力Ｔ_２は、既知重量（例えば、定格総荷重Ｗ_Ｃ）の吊荷をフック２２ａに吊架したときに、フックロープ２５ａにかかる張力を指す。定格張力Ｔ_２は、ブーム起伏角度Ａ_１が大きくなるほど、小さくなる傾向がある。

実吊荷重演算部５３は、フック２２ａに吊架されている吊荷の重量である実吊荷重Ｗを、Ｗ＝｛（Ｔ_Ｌ－Ｔ_０－ＤＷ）／（Ｔ_２－Ｔ_０）｝×Ｗ_Ｃ・・・式（１）に基づいて演算する。具体的には、実吊荷重演算部５３は、ロードセル３８によって検出された実測張力Ｔ_Ｌと、特定部５２によって特定された定格総荷重Ｗ_Ｃ、無負荷張力Ｔ_０、定格張力Ｔ_２、誤差張力ＤＷとを、上記の式（１）に代入する。

切替部５４は、傾斜角センサ４２によって検出された旋回体傾斜角度Ａ_２に基づいて、クローラクレーン１００による吊荷の吊り上げ性能を切り替える。具体的には、切替部５４は、記憶部５７に記憶された複数の定格荷重テーブルのうち、現在の旋回体傾斜角度Ａ_２に対応する定格荷重テーブルを読み出して、動作規制部５５及び性能報知部５６に通知する。

図６に示すように、定格荷重テーブルは、クローラクレーン１００の作業半径Ｒに対応する定格荷重を示すテーブルである。そして、第１実施形態では、旋回体傾斜角度Ａ_２＝１°、２°、３°それぞれに対応付けられた複数の定格荷重テーブルが記憶部５７に記憶されている。なお、作業半径Ｒに対応する定格荷重は、テーブルの形式に代えて、関数の形式で記憶部５７に記憶されてもよい。

定格荷重は、作業半径Ｒが大きいほど小さくなる傾向がある。一方、作業半径Ｒが同一のとき、定格荷重は、旋回体傾斜角度Ａ_２が大きいほど小さくなるように、予め定められた値である。なお、作業半径Ｒは、起伏角センサ４１によって検出されたブーム起伏角度Ａ_１と、ブーム２２の延設方向の長さとを、公知の三角関数に代入することによって演算することができる。

動作規制部５５は、切替部５４から取得した定格荷重テーブルに基づいて、吊り上げ性能を超えるクローラクレーン１００の動作を規制する。具体的には、動作規制部５５は、操作部２３ａを通じて特定動作が指示されている間において、実吊荷重演算部５３によって演算された実吊荷重Ｗと、切替部５４から取得した定格荷重テーブルの定格荷重とを比較する。そして、動作規制部５５は、実吊荷重Ｗが定格荷重以上になったことに応じて、特定動作を停止させる。

なお、定格荷重テーブルに格納されている定格荷重は、吊荷単体の重量を示してもよいし、前述の定格総荷重Ｗｃを示してもよい。定格荷重テーブルに定格総荷重Ｗｃが格納されている場合、動作規制部５５は、実吊荷重Ｗにブーム２２及びフック２２ａの重量を加算した値が定格総荷重Ｗｃ以上になったことに応じて、特定動作を停止させればよい。

なお、特定動作とは、クローラクレーン１００の性能を低下させる向きの動作を指す。具体的には、特定動作とは、ブーム２２の倒伏（すなわち、起伏ウインチ２４の繰り出し）、フック２２ａの吊り上げ（すなわち、昇降ウインチ２５の巻き上げ）を指す。また、ブーム２２が伸縮可能な場合、ブーム２２の伸長を特定動作に含めてもよい。

性能報知部５６は、切替部５４から取得した定格荷重テーブルに基づいて、クローラクレーン１００の吊り上げ性能を、ディスプレイ５８を通じてオペレータに報知する。ディスプレイ５８に表示させる情報としては、例えば、ブーム起伏角度Ａ_１、実吊荷重Ｗ、定格荷重、作業半径Ｒなどの他、旋回体傾斜角度Ａ_２、ブーム対地角度Ａなどが挙げられる。

記憶部５７は、図５に示すブーム対地角度Ａ及び誤差張力ＤＷの関係、ブーム起伏角度Ａ_１及び定格総荷重Ｗ_Ｃの関係、ブーム起伏角度Ａ_１及び無負荷張力Ｔ_０の関係、ブーム起伏角度Ａ_１及び定格張力Ｔ_２の関係、図６に示す複数の定格荷重テーブル、その他プログラムなどを記憶する。なお、ブーム対地角度Ａと誤差張力ＤＷとの関係は、図５に示す線形に限定されず、二次曲線、双曲線、指数曲線、対数曲線であってもよい。定格総荷重Ｗｃ、無負荷張力Ｔ_０、定格張力Ｔ_２と、ブーム起伏角度Ａ_１との関係についても同様である。

ディスプレイ５８は、キャビン２３に配置されている。ディスプレイ５８は、キャビン２３に搭乗するオペレータに情報を報知するハードウェアである。但し、情報を報知するハードウェアの具体例はディスプレイ５８に限定されず、例えば、ＬＥＤランプ、スピーカなどであってもよい。

コントローラ５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等を備える。そして、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤからプログラムを読み出して実行することによって、各処理部５１～５６の処理が実現される。また、記憶部５７は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等で構成される。

但し、コントローラ５０の具体的な構成はこれに限定されず、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアによって実現されてもよい。

次に、図７を参照して、コントローラ５０によって実行される動作制御処理を説明する。動作制御処理は、ブーム対地角度Ａに基づいて演算した実吊荷重Ｗに基づいて、吊り上げ性能を超えるクローラクレーン１００の動作を制御する処理である。コントローラ５０は、例えば、特定動作の実行を指示する操作信号が操作部２３ａから出力されたことに応じて、動作制御処理を開始してもよい。

まず、対地角取得部５１は、ブーム対地角度Ａを取得する（Ｓ１１）。具体的には、対地角取得部５１は、起伏角センサ４１から取得したブーム起伏角度Ａ_１から、傾斜角センサ４２から取得した旋回体傾斜角度Ａ_２を減じることによって、ブーム対地角度Ａを取得する。そして、対地角取得部５１は、取得したブーム対地角度Ａを、特定部５２及び実吊荷重演算部５３に通知する。

すなわち、図３に示すように、クローラクレーン１００が上り坂に位置しているとき、ブーム対地角度Ａは、ブーム起伏角度Ａ_１より小さくなる。一方、図４に示すように、クローラクレーン１００が下り坂に位置しているとき、ブーム対地角度Ａは、ブーム起伏角度Ａ_１より大きくなる。

次に、特定部５２は、起伏角センサ４１によって検出されたブーム起伏角度Ａ_１、及び対地角取得部５１から取得したブーム対地角度Ａに基づいて、誤差張力ＤＷ、定格総荷重Ｗ_Ｃ、無負荷張力Ｔ_０、定格張力Ｔ_２を特定する（Ｓ１２）。すなわち、特定部５２は、記憶部５７に記憶された対応関係に基づいて、ブーム対地角度Ａに対応する誤差張力ＤＷと、ブーム起伏角度Ａ_１に対応する定格総荷重Ｗ_Ｃ、無負荷張力Ｔ_０、定格張力Ｔ_２とを特定する。そして、特定部５２は、特定した誤差張力ＤＷ、定格総荷重Ｗ_Ｃ、無負荷張力Ｔ_０、定格張力Ｔ_２を、実吊荷重演算部５３に通知する。

次に、実吊荷重演算部５３は、ロードセル３８から実測張力Ｔ_Ｌを取得する（Ｓ１３）。そして、実吊荷重演算部５３は、特定部５２から取得した誤差張力ＤＷ、定格総荷重Ｗ_Ｃ、無負荷張力Ｔ_０、定格張力Ｔ_２と、ロードセル３８から取得した実測張力Ｔ_Ｌとを、前述の式（１）に代入して、実吊荷重Ｗを演算する（Ｓ１４）。そして、実吊荷重演算部５３は、演算した実吊荷重Ｗを動作規制部５５及び性能報知部５６に通知する。

次に、切替部５４は、傾斜角センサ４２から旋回体傾斜角度Ａ_２を取得する。次に、切替部５４は、記憶部５７に記憶された複数の定格荷重テーブルのうち、取得した旋回体傾斜角度Ａ_２に対応する定格荷重テーブルに切り替える（Ｓ１５）。すなわち、切替部５４は、現在の旋回体傾斜角度Ａ_２に対応する定格荷重テーブルを記憶部５７から読み出して、動作規制部５５及び性能報知部５６に通知する。

次に、性能報知部５６は、起伏角センサ４１から取得したブーム起伏角度Ａ_１、ブーム起伏角度Ａ_１から演算される作業半径Ｒ、実吊荷重演算部５３から取得した実吊荷重Ｗ、切替部５４から取得した定格荷重テーブルなどに基づいて、クローラクレーン１００の吊り上げ性能を報知する（Ｓ１６）。具体的には、図８に示すように、性能報知部５６は、性能表示画面をディスプレイ５８に表示させる。

性能表示画面は、例えば、クローラクレーン１００の概略図と、クローラクレーン１００の現在の作業半径Ｒ（＝１３．４ｍ）と、起伏角センサ４１から取得したブーム起伏角度Ａ_１（＝６４．７°）と、実吊荷重演算部５３から取得した実吊荷重Ｗ（＝１．９ｔ）と、現在の作業半径Ｒに対応する定格荷重（＝７６．７）とを含む。但し、性能表示画面の表示させる情報は、図８の例に限定されず、旋回体傾斜角度Ａ_２、ブーム対地角度Ａなどを含んでもよい。

次に、動作規制部５５は、実吊荷重演算部５３から取得した実吊荷重Ｗと、切替部５４から取得した定格荷重テーブルと、起伏角センサ４１から取得したブーム起伏角度Ａ_１とに基づいて、吊り上げ性能を超えるクローラクレーン１００の動作を規制する（Ｓ１７、Ｓ１８）。

具体的には、動作規制部５５は、現在のブーム起伏角度Ａ_１に基づいてクローラクレーン１００の作業半径Ｒを演算する。次に、動作規制部５５は、切替部５４から取得した定格荷重テーブルに基づいて、演算した作業半径Ｒに対応する定格荷重を特定する。次に、動作規制部５５は、現在の実吊荷重Ｗと、現在の定格荷重とを比較する（Ｓ１７）。

そして、動作規制部５５は、現在の実吊荷重Ｗが現在の定格荷重以上だと判断した場合（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、特定動作を規制する（Ｓ１８）。すなわち、動作規制部５５は、特定動作を指示する操作信号が操作部２３ａから出力されているとしても、対応するアクチュエータを動作させない。また、特定動作と異なる動作（例えば、ブーム２２の起仰、フック２２ａの降下など）を指示する操作信号が操作部２３ａから出力されている場合、動作規制部５５は、当該操作信号に従って、対応するアクチュエータを動作させる。

一方、動作規制部５５は、現在の実吊荷重Ｗが現在の定格荷重未満だと判断した場合（Ｓ１７：Ｎｏ）、ステップＳ１８の処理を実行せずに、ステップＳ１９以降の処理に進む。すなわち、動作規制部５５は、特定動作か否かにかかわらず、操作部２３ａから出力される操作信号に従って、対応するアクチュエータを動作させる。

そして、特定動作を指示する操作信号が出力され続けている間（Ｓ１９：Ｎｏ）、コントローラ５０は、ステップＳ１１～Ｓ１８の処理を繰り返し実行する。一方、特定動作を指示する操作信号の出力が停止した場合（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、コントローラ５０は、動作制御処理を終了する。

第１実施形態によれば、例えば、以下の作用効果を奏する。

第１実施形態によれば、ブーム起伏角度Ａ_１に代えて、ブーム対地角度Ａに基づいて実吊荷重Ｗ（より詳細には、誤差張力ＤＷ）を演算するので、クローラクレーン１００が傾斜面上に位置する場合でも、実吊荷重Ｗを高精度に演算することができる。

また、第１実施形態によれば、旋回体傾斜角度Ａ_２に基づいて吊り上げ性能（すなわち、定格荷重テーブル）を切り替えるので、傾斜面上でクローラクレーン１００を使用する場合でも、転倒を有効に防止することができる。

さらに、第１実施形態によれば、図８に示す性能表示画面を通じて、実吊荷重Ｗや吊り上げ性能を報知するので、傾斜面上でクローラクレーン１００を使用するオペレータに注意を促すことができる。

なお、第１実施形態では起伏ロープ２４ａにかかる実測張力Ｔ_Ｌを起伏力として説明したが、起伏力計測部が計測するのは、起伏力に対応して変化する他の物理量であってもよい。他の例として、起伏力計測部は、ペンダントロープ３７にかかる張力を起伏力として計測してもよい。他の例として、起伏ウインチ２４のドラムにかかる負荷は、起伏ウインチ２４を回転させる油圧モータのモータ容量やモータ圧力から推定できる。そこで、起伏力計測部は、油圧モータのモータ容量やモータ圧力を起伏力として計測してもよい。さらに他の例として、油圧ポンプからの作動油の供給を受けて伸縮する油圧シリンダによってブーム２２を起伏させる場合、起伏力計測部は、油圧シリンダに供給される作動油の油圧を起伏力として計測すればよい。

また、第１実施形態において、対地角取得部５１は、起伏角センサ４１から取得したブーム起伏角度Ａ_１と、傾斜角センサ４２から取得した旋回体傾斜角度Ａ２とに基づいて、ブーム対地角度Ａを演算した。しかしながら、ブーム対地角度Ａの取得方法は、前述の例に限定されない。

他の例として、クローラクレーン１００は、傾斜角センサ４２に代えて、記憶部５７に記憶された地図データと、クローラクレーン１００の位置情報を取得するＧＰＳアンテナとを備えてもよい。地図データは、各地点の勾配を示す勾配情報を含む。そして、対地角取得部５１は、ＧＰＳアンテナを通じて取得したクローラクレーン１００の現在位置の勾配を地図データから読み出して、旋回体傾斜角度Ａ_２として使用してもよい。

また、地図データは、記憶部５７ではなく、通信ネットワークを介してアクセス可能なサーバに記憶されていてもよい。そして、対地角取得部５１は、ＧＰＳアンテナから取得した位置情報を通信インタフェースを通じてサーバに送信し、その応答として現在地の勾配情報を通信インタフェースを通じてサーバから受信してもよい。

さらに、対地角取得部５１は、外部装置にブーム対地角度Ａを計測させ、計測されたブーム対地角度Ａを当該外部装置から取得してもよい。外部装置の具体例としては、例えば、クローラクレーン１００の周囲に配置された複数の定点カメラ、クローラクレーン１００の周囲を飛行するＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などが挙げられる。

さらに、移動式クレーンの具体例はクローラクレーン１００に限定されず、ホイールクレーン、ラフテレーンクレーン、オールテレーンクレーンなどであってもよい。

（第２実施形態）
次に、図９～図１１を参照して、第２実施形態に係るクローラクレーン１００を説明する。図９は、コントローラ６０の機能ブロック図である。図１０は、コントローラ６０が実行する旋回制御処理のフローチャートである。図１１は、ディスプレイ５８に表示される旋回可能範囲表示画面の表示例である。

なお、第１実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明するものとする。また、第１実施形態と第２実施形態とは、本発明の要旨を逸脱しない範囲において互いに組み合わせることが可能である。

第２実施形態に係る傾斜角センサ４２は、第１軸センサ４２ａと、第２軸センサ４２ｂとを含む２軸センサである。第１軸センサ４２ａは、上部旋回体２０の前後方向に延びる第１水平線に対する上部旋回体２０の角度である第１旋回体傾斜角度を検出し、検出した第１旋回体傾斜角度をコントローラ６０に出力する。第２軸センサ４２ｂは、上部旋回体２０の左右方向に延びる第２水平線に対する上部旋回体２０の角度である第２旋回体傾斜角度を検出し、検出した第２旋回体傾斜角度をコントローラ６０に出力する。

すなわち、第１軸センサ４２ａ及び第２軸センサ４２ｂは、互いに直交する水平線を基準とする上部旋回体２０の傾斜角度を検出する。但し、第１水平線及び第２水平線の延設方向は前述の例に限定されず、互いに直交する任意の方向であってもよい。

第２実施形態に係るコントローラ６０は、旋回範囲演算部６１と、旋回規制部６２と、旋回範囲報知部６３と、記憶部６４とを備える。第２実施形態に係るコントローラ６０は、第１実施形態に係るコントローラ５０と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどで実現されてもよいし、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどのハードウェアで実現されてもよい。

旋回範囲演算部６１は、第１旋回体傾斜角度及び第２旋回体傾斜角度を傾斜角センサ４２から取得し、全方位（３６０°）における上部旋回体２０の傾斜角度を演算する。すなわち、旋回範囲演算部６１は、互いに直交する２つの旋回体傾斜角度と、各旋回角（０°、１°、２°、３°、・・・、３５９°）とを公知の三角関数に代入することによって、旋回角毎の上部旋回体２０の傾斜角度を演算することができる。

次に、旋回範囲演算部６１は、旋回角毎の上部旋回体２０の傾斜角度に基づいて、上部旋回体２０の旋回可能範囲を演算し、演算した旋回可能範囲を旋回規制部６２及び旋回範囲報知部６３に通知する。旋回可能範囲は、上部旋回体２０の傾斜角度が閾値角度未満の範囲を指す。なお、閾値角度は、予め定められた値が記憶部５７に記憶されていてもよいし、後述する旋回可能範囲表示画面を通じてオペレータによって設定されてもよい。

旋回規制部６２は、旋回範囲演算部６１から取得した旋回可能範囲を超える上部旋回体２０の旋回を規制する。すなわち、上部旋回体２０が旋回可能範囲に位置している間、旋回規制部６２は、操作部２３ａから出力される操作信号に従って、旋回モータ２１ａを駆動させる。一方、上部旋回体２０が旋回可能範囲の端部に達すると、旋回規制部６２は、上部旋回体２０が旋回可能範囲を超える向きの旋回モータ２１ａの駆動を停止する。

旋回範囲報知部６３は、旋回範囲演算部６１から取得した旋回可能範囲を、ディスプレイ５８を通じてオペレータに報知する。旋回範囲報知部６３は、例えば、図１１に示す旋回可能範囲表示画面をディスプレイ５８に表示させる。

次に、図１０を参照して、旋回制御処理を説明する。コントローラ６０は、例えば、クローラクレーン１００が備えるアウトリガ（図示省略）が張り出されたことに応じて、旋回制御処理を開始してもよい。なお、旋回制御処理の開始時点において、上部旋回体２０の旋回角は０°であり、閾値角度は２°に設定されているものとする。

まず、旋回範囲演算部６１は、第１軸センサ４２ａから第１旋回体傾斜角度を取得し、第２軸センサ４２ｂから第２旋回体傾斜角度を取得する（Ｓ２１）。次に、旋回範囲演算部６１は、取得した第１旋回体傾斜角度及び第２旋回体傾斜角度に基づいて、各旋回角（０°、１°、２°、３°、・・・、３５９°）に対応する上部旋回体２０の傾斜角度を演算する。次に、旋回範囲演算部６１は、演算した傾斜角度が閾値角度（２°）未満の範囲を、旋回可能範囲として演算する（Ｓ２２）。そして、旋回範囲演算部６１は、演算した旋回可能範囲を旋回規制部６２及び旋回範囲報知部６３に通知する。

次に、旋回範囲報知部６３は、旋回範囲演算部６１から取得した旋回可能範囲に基づいて、図１１に示す旋回可能範囲表示画面をディスプレイ５８に表示させる（Ｓ２３）。

旋回可能範囲表示画面は、例えば、下部走行体１０の正面を基準とする上部旋回体２０の現在の旋回角（＝３０°）と、旋回可能範囲（０°～１３５°、２２５°～３６０°）と、ハッチングで示す旋回規制範囲（１３５°～２２５°）と、現在の閾値角度（＝２°）と、閾値角度を変更するための［変更］ボタンとを含む。但し、旋回可能範囲表示画面に表示させる情報は、図１１の例に限定されず、旋回角毎の上部旋回体２０の傾斜角度などを含んでもよい。

次に、旋回規制部６２は、上部旋回体２０の旋回を指示する操作信号が操作部２３ａから出力されるまで（Ｓ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２５以降の処理の実行を待機する。次に、旋回規制部６２は、上部旋回体２０の旋回を指示する操作信号が操作部２３ａから出力されたことに応じて（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、上部旋回体２０の現在の旋回角が旋回可能範囲内か否かを判断する（Ｓ２５）。

旋回規制部６２は、上部旋回体２０の現在の旋回角が旋回可能範囲内だと判断したことに応じて（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、操作部２３ａから出力される操作信号に従って、旋回モータ２１ａを駆動させる（Ｓ２６）。一方、旋回規制部６２は、上部旋回体２０の現在の旋回角が旋回可能範囲の端に達したと判断したことに応じて（Ｓ２５：Ｎｏ）、操作部２３ａから操作信号が出力されていても、旋回モータ２１ａを停止させる（Ｓ２７）。そして、コントローラ６０は、操作部２３ａからの操作信号の出力が停止するまでの間（Ｓ２８：Ｎｏ）、ステップＳ２５～Ｓ２７の処理を繰り返し実行する。

第２実施形態によれば、例えば、以下の作用効果を奏する。

まず、第２実施形態によれば、第１軸センサ４２ａ及び第２軸センサ４２ｂを備えることによって、上部旋回体２０を旋回させる前に、上部旋回体２０の旋回可能範囲を演算することができる。

また、第２実施形態によれば、予め演算された旋回可能範囲を旋回可能範囲表示画面を通じてオペレータに認識させることができるので、転倒の危険性が低い範囲内で作業をさせることができる。また、上部旋回体２０の旋回角が旋回可能範囲の端に達したことに応じて、それ以上の旋回を停止するので、クローラクレーン１００の転倒を有効に防止することができる。

本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１０ 下部走行体（走行体）
２０ 上部旋回体（旋回体）
２１ 旋回輪
２１ａ 旋回モータ
２２ ブーム
２２ａ フック
２３ キャビン
２３ａ 操作部
２４ 起伏ウインチ（起伏部）
２４ａ 起伏ロープ
２５ 昇降ウインチ
２５ａ フックロープ
２６ バックストップ
２６ａ 緩衝用バネ
２７ カウンタウエイト
３０ ガントリ
３１ 前脚
３２ 後脚
３３ 下部スプレッダ
３４ 下部シーブ
３５ 上部スプレッダ
３６ 上部シーブ
３７ ペンダントロープ
３８ ロードセル（起伏力計測部）
４１ 起伏角センサ
４２ 傾斜角センサ
４２ａ 第１軸センサ
４２ｂ 第２軸センサ
５０，６０ コントローラ
５１ 対地角取得部
５２ 特定部
５３ 実吊荷重演算部
５４ 切替部
５５ 動作規制部
５６ 性能報知部
５７，６４ 記憶部
５８ ディスプレイ
６１ 旋回範囲演算部
６２ 旋回規制部
６３ 旋回範囲報知部
１００ クローラクレーン（移動式クレーン）

Claims (12)

1. 走行体と、
   前記走行体に旋回可能に支持された旋回体と、
   前記旋回体に起伏可能に支持されたブームと、
   前記ブームを起伏させる起伏部と、
   前記起伏部が前記ブームを起伏させる力である起伏力を計測する起伏計測部と、
   前記走行体が位置する地面に対する前記ブームの角度であり、地面の傾斜に応じて値が変化するブーム対地角度Ａを取得する対地角取得部と、
   前記起伏力及び前記ブーム対地角度Ａに基づいて、実吊荷重Ｗを演算する実吊荷重演算部とを備えることを特徴とする移動式クレーン。
2. 走行体と、
   前記走行体に旋回可能に支持された旋回体と、
   前記旋回体に起伏可能に支持されたブームと、
   前記ブームを起伏させる起伏部と、
   前記起伏部が前記ブームを起伏させる力である起伏力を計測する起伏計測部と、
   前記走行体が位置する地面に対する前記ブームの角度であるブーム対地角度Ａを取得する対地角取得部と、
   前記起伏力及び前記ブーム対地角度Ａに基づいて、実吊荷重Ｗを演算する実吊荷重演算部と、
   水平線に対する前記ブームの角度であるブーム起伏角度Ａ１を検出する起伏角センサと、
   前記水平線に対する前記旋回体の角度である旋回体傾斜角度Ａ２を検出する傾斜角センサとを備え、
   前記対地角取得部は、前記ブーム起伏角度Ａ１及び前記旋回体傾斜角度Ａ２から前記ブーム対地角度Ａを演算することを特徴とする移動式クレーン。
3. 請求項２に記載の移動式クレーンにおいて、
   前記起伏部は、起伏ロープを巻き取り或いは繰り出すことによって、前記ブームを起伏させる起伏ウインチであり、
   前記起伏計測部は、前記起伏ロープにかかる実測張力ＴＬを前記起伏力として検出する張力センサであり、
   該移動式クレーンは、
   前記ブーム対地角度Ａが閾値角度になると、前記ブームを倒伏させる向きに押圧するバックストップと、
   前記バックストップの押圧力によって前記起伏ロープにかかる誤差張力ＤＷを、前記ブーム対地角度Ａに基づいて特定する特定部とを備えており、
   前記実吊荷重演算部は、前記実測張力ＴＬ、前記ブーム対地角度Ａに基づいて特定された前記誤差張力ＤＷ、及び前記ブーム起伏角度Ａ１に基づいて、前記実吊荷重Ｗを演算することを特徴とする移動式クレーン。
4. 請求項３に記載の移動式クレーンにおいて、
   前記特定部は、定格総荷重Ｗ_Ｃ、吊荷がないときに前記起伏ロープにかかる無負荷張力Ｔ_０、及び前記定格総荷重Ｗ_Ｃの吊荷を吊り下げたときに前記起伏ロープにかかる定格張力Ｔ_２を、前記ブーム起伏角度Ａ_１に基づいて特定し、
   前記実吊荷重演算部は、前記特定部によって特定された前記定格総荷重Ｗ_Ｃ、前記無負荷張力Ｔ_０、前記定格張力Ｔ_２、及び前記誤差張力ＤＷと、前記実測張力Ｔ_Ｌとを、Ｗ＝｛（Ｔ_Ｌ－Ｔ_０－ＤＷ）／（Ｔ_２－Ｔ_０）｝×Ｗ_Ｃに代入して、前記実吊荷重Ｗを演算することを特徴とする移動式クレーン。
5. 請求項２から４のいずれか１項に記載の移動式クレーンにおいて、
   前記ブームによる吊荷の吊り上げ性能を示す複数の定格荷重を、前記旋回体傾斜角度Ａ２と対応付けて記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記複数の定格荷重のうち、現在の前記旋回体傾斜角度Ａ２に対応する前記定格荷重に切り替える切替部とを備えることを特徴とする移動式クレーン。
6. 請求項５に記載の移動式クレーンにおいて、
   前記実吊荷重演算部によって演算された前記実吊荷重Ｗと、前記切替部によって切り替えられた前記定格荷重とに基づいて、吊り上げ性能を超える該移動式クレーンの動作を規制する動作規制部を備えることを特徴とする移動式クレーン。
7. 請求項５または６に記載の移動式クレーンにおいて、
   前記切替部によって切り替えられた前記定格荷重で示される吊り上げ性能を報知する性能報知部を備えることを特徴とする移動式クレーン。
8. 走行体と、
   前記走行体に旋回可能に支持された旋回体と、
   前記旋回体に起伏可能に支持されたブームと、
   前記ブームを起伏させる起伏部と、
   前記起伏部が前記ブームを起伏させる力である起伏力を計測する起伏計測部と、
   前記走行体が位置する地面に対する前記ブームの角度であるブーム対地角度Ａを取得する対地角取得部と、
   前記起伏力及び前記ブーム対地角度Ａに基づいて、実吊荷重Ｗを演算する実吊荷重演算部と、
   第１水平線に対する前記旋回体の角度である第１旋回体傾斜角度、及び前記第１水平線と交差する第２水平線に対する前記旋回体の角度である第２旋回体傾斜角度を検出する傾斜角センサと、
   前記第１旋回体傾斜角度及び前記第２旋回体傾斜角度に基づいて、前記旋回体の旋回可能範囲を演算する旋回範囲演算部とを備えることを特徴とする移動式クレーン。
9. 請求項８に記載の移動式クレーンにおいて、
   前記旋回範囲演算部によって演算された前記旋回可能範囲を超える前記旋回体の旋回を規制する旋回規制部を備えることを特徴とする移動式クレーン。
10. 請求項８または９に記載の移動式クレーンにおいて、
    前記旋回範囲演算部によって演算された前記旋回可能範囲を報知する旋回範囲報知部を備えることを特徴とする移動式クレーン。
11. 請求項２から１０のいずれか１項に記載の移動式クレーンにおいて、
    前記旋回体の旋回中心を挟んで前記ブームの反対側において、前記旋回体に搭載されるカウンタウエイトを備え、
    前記傾斜角センサは、前記旋回体の前後方向において、前記カウンタウエイトより前方に配置されることを特徴とする移動式クレーン。
12. 請求項１１に記載の移動式クレーンにおいて、
    前記走行体に対して前記旋回体を旋回自在に支持する旋回輪を備え、
    前記傾斜角センサは、前記旋回体の前後方向において、前記旋回輪の前端及び後端の間に配置されることを特徴とする移動式クレーン。

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