JP7151908B2 - 過負荷防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレーンの過負荷防止装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、クレーンの過負荷による転倒を防止するための過負荷防止装置に関する。

クレーンの過負荷防止装置として、アウトリガジャッキの接地反力に基づき、転倒を検知するものがある。移動式クレーンの転倒モーメントが大きくなると、それに従い反転倒側に設けられたアウトリガジャッキの接地反力が小さくなる。これを利用して、過負荷防止装置は、アウトリガジャッキの接地反力が閾値以下となったときに過負荷と判断する。

積載形トラッククレーンの場合、アウトリガジャッキは、ブームの旋回中心のほぼ真横に設けられる。このような構成では、前方への転倒モーメントが大きくなってもアウトリガジャッキの接地反力は変化しない。そのため、アウトリガジャッキの接地反力に基づいて前方への転倒を検知することはできない。

これに対して、特許文献１には、実荷重が許容前方吊上荷重に達したことに基づいて、前方への転倒を検知する技術が開示されている。許容前方吊上荷重は、トラックの荷台に荷物を積載しない空荷状態で伸縮ブームをトラック正面に旋回させたブーム正面作業においてトラックの後輪が浮き上がる限界の前方転倒モーメントから求められる。

特開２００８－１０５８１７号公報

特許文献１の許容前方吊上荷重は、ブームを真正面に向けた最も転倒しやすい状態における前方転倒モーメントから求められる。そのため、ブームを斜め前に向けた状態では、実荷重が許容前方吊上荷重をある程度超えたとしても、積載形トラッククレーンが前方に転倒することはない。言い換えれば、ブームを斜め前に向けた状態では、転倒に対する余裕があるにもかかわらず、クレーン装置の動作が制限される。これは、クレーン装置の前方の作業範囲が必要以上に制限されることを意味する。

本発明は上記事情に鑑み、前方の作業範囲を拡大できるクレーンの過負荷防止装置を提供することを目的とする。

本発明に係る過負荷防止装置の一態様は、
ブームを有し、吊荷を搬送するクレーンに組み込まれる過負荷防止装置であって、
クレーンが前方に転倒しない荷重の上限として設定される第一閾値を記憶する記憶部と、
ブームに作用する前方モーメントを発生させる前方荷重が、第一閾値よりも大きい場合に、ブームの動作を停止する制御及び警報を発する制御の少なくとも一方の制御を含む過負荷防止制御を実施する制御部と、を備える。
上述のような過負荷防止装置を実施する場合に、具体的には、前方荷重は、吊荷の荷重のうち、ブームに作用する転倒モーメントの前方成分である前方モーメントに対応する荷重であってよい。
又、上述のような過負荷防止装置を実施する場合に、具体的には、制御部は、クレーンのアウトリガに作用する接地反力と、クレーンが側方に転倒しない接地反力の閾値として設定される側方閾値とに基づいて、過負荷防止制御を実施してもよい。

本発明に係る過負荷防止装置の一態様は、
ブームを有し、吊荷を搬送するクレーンに組み込まれる過負荷防止装置であって、
ブームに作用する前方モーメントを発生させる前方荷重に基づいて、クレーンが前方に関する過負荷状態であるか否かを判定する第一判定部と、
クレーンが側方に関する過負荷状態であるか否かを判定する第二判定部と、
クレーンが強度に関する過負荷状態であるか否かを判定する第三判定部と、
第一判定部、第二判定部、及び第三判定部のうちの少なくとも一つの判定部の判定結果が、過負荷状態であった場合に、ブームの動作を停止する制御及び警報を発する制御の少なくとも一方の制御を含む過負荷防止制御を実施する制御部と、を備える。
上述のような過負荷防止装置を実施する場合に、具体的には、前方荷重は、吊荷の荷重のうち、ブームに作用する転倒モーメントの前方成分である前方モーメントに対応する荷重であってよい。
又、上述のような過負荷防止装置を実施する場合に、具体的には、第二判定部は、クレーンのアウトリガに作用する接地反力に基づいて、クレーンが側方に関する過負荷状態であるか否かを判定してもよい。
又、上述のような過負荷防止装置を実施する場合に、具体的には、第三判定部は、転倒モーメントに基づいて、クレーンが強度に関する過負荷状態であるか否かを判定してもよい。

本発明によれば、ブームに作用する転倒モーメントの前方転倒成分を基準として過負荷を判断するので、ブームを斜め前に向けたときの作業範囲を拡大できる。

図１は、積載形トラッククレーンの側面図である。 図２は、積載形トラッククレーンの平面図である。 図３は、小型クレーンの油圧回路図である。 図４は、前方作業範囲の説明図である。 図５は、第１実施形態に係る過負荷防止装置のブロック図である。 図６は、第１実施形態における前方安定監視部の制御のフローチャートである。 図７は、第２実施形態における前方安定監視部の制御のフローチャートである。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る過負荷防止装置ＡＡは、移動式クレーンの過負荷による転倒を防止するために用いられる。移動式クレーンとして、オールテレーンクレーン、ラフテレーンクレーン、トラッククレーン、および積載形トラッククレーンなどが挙げられる。本実施形態の過負荷防止装置ＡＡは、これらのなかでも積載形トラッククレーンに好適に用いられる。

（積載形トラッククレーン）
まず、積載形トラッククレーンＣＲを説明する。図１に示すように、積載形トラッククレーンＣＲは汎用トラック１０を有する。汎用トラック１０の前方部分には運転室１１が設けられており、後方部分には荷台１２が設けられている。汎用トラック１０の車両フレーム１３のうち、運転室１１と荷台１２との間の部分には、小型クレーン２０が搭載されている。

小型クレーン２０は車両フレーム１３上に固定されたベース２１を有する。ベース２１にはポスト２２が旋回可能に設けられている。ポスト２２の上端部にはブーム２３が起伏可能に設けられている。ポスト２２にはウインチが内蔵されている。このウインチから延ばされたワイヤロープはブーム２３の先端部まで導かれている。ワイヤロープはブーム２３の先端部とフック２４とに設けられた滑車に掛け回されている。これにより、フック２４はブーム２３の先端部から吊り下げられている。フック２４には吊荷が吊り下げられる。

ポスト２２、ブーム２３、フック２４などから構成され、吊荷の搬送に用いられる装置を「クレーン装置」と称する。ブーム２３は伸縮、起伏可能であるとともに、旋回中心Ｏを中心として旋回可能である。本明細書では、ブーム２３の長さをＬと表記する。ブーム２３の起伏角（水平面に対する角度）をφと表記する。また、図２に示すように、ブーム２３の旋回角をθと表記する。旋回角θは積載形トラッククレーンＣＲの真正面を０°とする。

小型クレーン２０は、クレーン装置のほか、アウトリガジャッキ２５を有する。アウトリガジャッキ２５は小型クレーン２０の左右両側に配置されている。左右のアウトリガジャッキ２５とブーム２３の旋回中心Ｏとは車幅方向に並んで配置されている。すなわち、左右のアウトリガジャッキ２５とブーム２３の旋回中心Ｏとは、汎用トラック１０の前後方向に同位置に配置されているか、短い距離を隔てて配置されている。なお、荷台１２の後方左右に、アウトリガジャッキ２５とは別のアウトリガジャッキを設けてもよい。

小型クレーン２０は図３に示す油圧回路３０により油圧駆動される。油圧回路３０は油圧バルブユニット３１を有する。油圧バルブユニット３１の入口ポートは主油路３４を介してタンク３２に接続している。主油路３４には油圧ポンプ３３が設けられている。油圧ポンプ３３はＰＴＯ（パワーテイクオフ）装置を介して汎用トラック１０のエンジン１４に接続されており、エンジン１４により駆動される。油圧ポンプ３３によりタンク３２内の作動油が油圧バルブユニット３１に供給される。油圧バルブユニット３１の出口ポートは戻油路３５を介してタンク３２に接続している。

油圧バルブユニット３１には複数の油圧アクチュエータ３６ａ～３６ｆが接続されている。油圧アクチュエータ３６ａ～３６ｆは、ブーム伸縮用油圧シリンダ３６ａ、ウインチ用油圧モータ３６ｂ、ブーム起伏用油圧シリンダ３６ｃ、旋回用油圧モータ３６ｄ、およびアウトリガ用油圧シリンダ３６ｅ、３６ｆである。ブーム伸縮用油圧シリンダ３６ａの動作によりブーム２３が伸縮する。ウインチ用油圧モータ３６ｂの動作によりフック２４が巻上及び巻下作動する。ブーム起伏用油圧シリンダ３６ｃの動作によりブーム２３が起伏する。旋回用油圧モータ３６ｄの動作によりポスト２２が旋回する。アウトリガ用油圧シリンダ３６ｅ、３６ｆの動作によりアウトリガジャッキ２５が伸縮する。

油圧バルブユニット３１には、伸縮用切換制御弁３７ａ、ウインチ用切換制御弁３７ｂ、起伏用切換制御弁３７ｃ、旋回用切換制御弁３７ｄ、およびアウトリガ用切換制御弁３７ｅ、３７ｆが設けられている。伸縮用切換制御弁３７ａにブーム伸縮用油圧シリンダ３６ａが接続している。ウインチ用切換制御弁３７ｂにウインチ用油圧モータ３６ｂが接続している。起伏用切換制御弁３７ｃにブーム起伏用油圧シリンダ３６ｃが接続している。旋回用切換制御弁３７ｄに旋回用油圧モータ３６ｄが接続している。アウトリガ用切換制御弁３７ｅ、３７ｆにアウトリガ用油圧シリンダ３６ｅ、３６ｆが、それぞれ接続している。各切換制御弁３７ａ～３７ｆは、油圧ポンプ３３から供給された作動油の方向および流量を制御して、油圧アクチュエータ３６ａ～３６ｆの動作を制御する。

各切換制御弁３７ａ～３７ｆのスプールにはリンク機構などを介して操作レバーが連結されている。操作レバーを手動操作することにより、切換制御弁３７ａ～３７ｆのスプール位置を切り換えることができる。すなわち、操作レバーにより切換制御弁３７ａ～３７ｆを直接操作できる。

図１に示すように、小型クレーン２０は操作レバー群２６を有する。操作レバー群２６を構成する操作レバーが切換制御弁３７ａ～３７ｆのいずれかに連結されている。操作者は操作レバー群２６を用いて小型クレーン２０を操作できる。

図３に示すように、切換制御弁３７ａ～３７ｆのスプールには、それぞれパイロットシリンダ３８ａ～３８ｆが取り付けられている。パイロットシリンダ３８ａ～３８ｆの動作によっても、切換制御弁３７ａ～３７ｆのスプール位置を切り換えることができる。

各パイロットシリンダ３８ａ～３８ｆは、複動形シリンダであり、右側油室への作動油の給排を行なう電磁弁と、左側油室への作動油の給排を行なう電磁弁とが付設されている。これらの電磁弁は制御装置４０に接続されている。

制御装置４０はＣＰＵ、メモリなどで構成されたコンピュータである。制御装置４０からの制御信号に基づいて電磁弁が動作することで、パイロットシリンダ３８ａ～３８ｆが駆動し、切換制御弁３７ａ～３７ｆのスプール位置が切り換わる。このようにして、制御装置４０は小型クレーン２０の動作を制御する。

制御装置４０は遠隔操作端末４１と双方向に無線通信または有線通信可能である。遠隔操作端末４１は、いわゆるラジコン送信機をはじめとする無線操作端末でもよいし、有線操作端末でもよい。遠隔操作端末４１は各種のスイッチ、アクセルトリガなどからなる入力部が搭載されている。

操作者が遠隔操作端末４１の入力部を操作すると、遠隔操作端末４１は制御装置４０に操作信号を送信する。制御装置４０はその操作信号に基づいて油圧回路３０を制御して小型クレーン２０を動作させる。このようにして、操作者は遠隔操作端末４１を用いて小型クレーン２０を遠隔操作できる。

小型クレーン２０はブーム２３の姿勢を測定する姿勢測定器を有する。本実施形態の場合、ブーム２３の姿勢はブーム２３の長さＬ、起伏角φおよび旋回角θによって表される。姿勢測定器はこれらの各パラメータＬ、φ、θを測定する複数の測定器からなる。すなわち、姿勢測定器は長さ測定器４２、起伏角測定器４３および旋回角測定器４４からなる。

長さ測定器４２はブーム２３の長さＬを測定する。長さ測定器４２の構成は特に限定されないが、ブーム２３の先端部にコードの端部が固定されたコードリールの回転角をポテンショメータで読み取る構成が挙げられる。

起伏角測定器４３はブーム２３の起伏角φを測定する。起伏角測定器４３の構成は特に限定されないが、ポテンショメータに振り子を取り付けた振子式の角度測定器をブーム２３に設ける構成が挙げられる。

旋回角測定器４４はブーム２３の旋回角θを測定する。旋回角測定器４４の構成は特に限定されないが、ベース２１またはポスト２２に設けた複数の近接スイッチによりブーム２３の旋回角θを離散的に検知する構成のほか、ポスト２２を旋回させる油圧モータの回転角をポテンショメータで読み取る構成が挙げられる。

また、小型クレーン２０はフック２４に吊り下げられた吊荷の荷重Ｗを測定する荷重測定器４５を有する。荷重測定器４５の構成は特に限定されないが、ブーム２３を起伏させるブーム起伏用油圧シリンダ３６ｃ内の油圧を圧力センサで測定して荷重を求める構成のほか、フック２４を吊り下げるワイヤロープの張力から荷重Ｗを検出する張力検出器を用いた構成が挙げられる。

（過負荷防止装置）
つぎに、本実施形態の過負荷防止装置ＡＡを説明する。制御装置４０は、小型クレーン２０の動作を制御する機能のほか、過負荷防止装置ＡＡとしての機能も有する。なお、過負荷防止装置ＡＡを制御装置４０とは別のコンピュータで構成してもよい。

図５に示すように、過負荷防止装置ＡＡには、姿勢測定器（長さ測定器４２、起伏角測定器４３、旋回角測定器４４）および荷重測定器４５の測定値が入力されている。すなわち、過負荷防止装置ＡＡには、ブーム２３の長さＬ_d、起伏角φ_dおよび旋回角θ_dの各測定値と、吊荷の荷重Ｗ_dの測定値とが入力されている。

過負荷防止装置ＡＡは、これらの測定値Ｌ_d、φ_d、θ_d、Ｗ_dに基づき、小型クレーン２０の過負荷状態を検知する。ここで、「過負荷状態」とは、転倒モーメントが安定モーメントを超えて積載形トラッククレーンＣＲが転倒する状態、および吊荷の荷重Ｗによる負荷が小型クレーン２０の構成部材の耐荷重を超えた状態、あるいはそれらの状態に近づいた状態を意味する。

過負荷防止装置ＡＡは、前方安定監視部５１、側方安定監視部５２および強度限界監視部５３を有する。前方安定監視部５１は、制御部及び第一判定部の一例に該当し、積載形トラッククレーンＣＲが前方へ転倒するか否か、すなわち前方への安定を監視する。側方安定監視部５２は、第二判定部の一例に該当し積載形トラッククレーンＣＲが側方へ転倒するか否か、すなわち側方への安定を監視する。強度限界監視部５３は、第三判定部の一例に該当し、吊荷の荷重による負荷が構成部材の耐荷重を超えるか否かを監視する。以下、それぞれの制御を順に説明する。

（前方安定監視）
まず、前方安定監視の原理を説明する。ブーム２３の長さをＬ、起伏角をφとした場合、作業半径Ｒは式（１）で求められる。

フック２４に吊り下げられた吊荷の荷重をＷとすると、吊荷の荷重Ｗによってブーム２３に作用する転倒モーメントの大きさＭは式（２）で求められる。なお、転倒モーメントＭにブーム２３の自重により生じるモーメントを加えてもよい。

ここで、図２に示すように、ブーム２３が斜め前に旋回しているとする。この場合、ブーム２３に作用する転倒モーメントのうち、前方転倒成分の大きさＭ_fは式（３）で求められる。以下、Ｍ_fを「前方モーメント」と称する。

積載形トラッククレーンＣＲの前方への安定が確保される前方モーメントＭ_fの最大値を前方定格モーメントＭ_f-limとする。前方定格モーメントＭ_f-limは予め定められた値である。前方定格モーメントＭ_f-limは、例えば、荷台１２に荷物を積載しない空荷状態でブーム２３が汎用トラック１０の真正面を向いた、最も前方転倒しやすい状態において、汎用トラック１０の後輪が浮き上がる限界の転倒モーメントの大きさに設定される。上記限界転倒モーメントの大きさに安全率（１未満の値）をかけた値を前方定格モーメントＭ_f-limとしてもよい。また、積載形トラッククレーンＣＲの側方への安定モーメントを基準として、側方安定モーメントの大きさの所定割合（例えば２５％）を前方定格モーメントＭ_f-limとして設定してもよい。

前方モーメントＭ_fと前方定格モーメントＭ_f-limとを比較すれば、積載形トラッククレーンＣＲが前方へ転倒するか否かを判断できる。具体的には、前方モーメントＭ_fが前方定格モーメントＭ_f-lim以下の場合は、前方転倒しないと判断する。また、前方モーメントＭ_fが前方定格モーメントＭ_f-limを超える場合は、前方転倒する（過負荷）と判断する。

図４に示すように、吊荷の荷重Ｗが閾値に達したことに基づいて一律に過負荷と判断する場合、前方の作業範囲Ｒ１は半円形の領域となる。これに対して、上記のように、ブーム２３に作用する転倒モーメントの前方転倒成分Ｍ_fを基準として過負荷を判断する場合、前方の作業範囲Ｒ２は作業範囲Ｒ１を含んだ横長の領域となる。このように、上記の方法によれば、ブーム２３を斜め前に向けたときの作業範囲を拡大できる。

以上の原理を踏まえ、本実施形態の前方安定監視部５１はつぎの制御を行なう。前方安定監視部５１には、予め、前方定格荷重Ｗ_f-lim（Ｌ、φ）が記憶されている。よって、前方安定監視部５１は、記憶部としての機能も有する。前方定格荷重Ｗ_f-limは、第一閾値の一例に該当し、ブーム２３に前方定格モーメントＭ_f-limが作用するときの吊荷の荷重Ｗとなるよう、ブーム２３の長さＬおよび起伏角φごとに定められた値である。前方定格荷重Ｗ_f-limは表形式で記憶してもよいし、ブーム２３の長さＬおよび起伏角φを変数とした関数として記憶してもよい。第一閾値は、クレーンが前方に転倒しない荷重の上限として予め設定される。

図６に示すように、まず、前方安定監視部５１は、長さ測定器４２、起伏角測定器４３、旋回角測定器４４および荷重測定器４５から測定値Ｌ_d、φ_d、θ_d、Ｗ_dを取得する（ステップＳ１１）。

つぎに、前方安定監視部５１は、ブーム２３が積載形トラッククレーンＣＲの前方領域に配置されていることを確認する（ステップＳ１２）。ブーム２３が前方領域に配置されているとは、ブーム２３の先端部（フック２４）が前方への転倒基線よりも前方に配置されていることを意味する。前方への転倒基線は、例えば、左右のアウトリガジャッキ２５の接地位置を結ぶ線である。左右のアウトリガジャッキ２５が旋回中心Ｏの真横に配置されている場合には、ブーム２３の旋回角θ_dが－９０°～＋９０°の範囲内のときに、ブーム２３が前方領域に配置されていると判断すればよい。換言すれば、ブーム２３が前方領域に配置されている状態は、吊荷の荷重Ｗに基づいて、ブーム２３に作用する前方モーメントの大きさが０より大きい状態を意味する。

ブーム２３が前方領域に配置されていない場合は処理を終了する。一方、ブーム２３が前方領域に配置されている場合は、処理を継続する。

つぎに、前方安定監視部５１は前方荷重Ｗ_fを求める（ステップＳ１３）。前方荷重Ｗ_fはつぎの手順で求められる。まず、前方安定監視部５１は、旋回角の測定値θ_dから前方比率を求める。ここで、前方比率とは、ブーム２３に作用する転倒モーメントの大きさＭに対する前方モーメントＭ_fの比率である。すなわち、前方比率は旋回角θ_dの余弦値（cosθ_d）である（式（３）参照）。

転倒モーメントは、成分として、前方モーメントＭ_ｆと側方モーメントとを有する。ブーム２３の長さ及び起伏角を固定した場合、ブーム２３の旋回角が0°の場合に、転倒モーメントのうちの前方モーメントＭ_ｆが最大となり、ブーム２３の旋回角が９０°又は－９０°の場合に、転倒モーメントのうちの前方モーメントＭ_ｆが最小となる。前方モーメントとは、ブーム２３に作用するモーメントであって、積載形トラッククレーンＣＲの左右方向に平行な軸周りのモーメントを意味する。又、側方モーメントとは、ブーム２３に作用するモーメントであって、積載形トラッククレーンＣＲの前後方向に平行な軸周りのモーメントを意味する。

つぎに、前方安定監視部５１は、式（４）に従い、荷重の測定値Ｗ_dに前方比率（cosθ_d）を乗じて前方荷重Ｗ_fを求める。前方荷重Ｗ_fはブーム２３を真正面に配置したと仮定した場合に、前方モーメントＭ_fと同等の転倒モーメントＭが生じるのに要する吊荷の荷重Ｗである。換言すれば、前方荷重Ｗ_ｆは、荷重の測定値Ｗ_ｄのうちブーム２３に作用する前方モーメントを発生させる荷重に相当する。

つぎに、前方安定監視部５１は、ブーム２３の長さおよび起伏角の測定値Ｌ_d、φ_dに対応する第一閾値である前方定格荷重Ｗ_f-lim（Ｌ_d、φ_d）を取得する（ステップＳ１４）。そして、前方安定監視部５１は、前方荷重Ｗ_fと前方定格荷重Ｗ_f-lim（Ｌ_d、φ_d）とを比較する（ステップＳ１５）。そして、前方安定監視部５１は、前方荷重Ｗ_fが前方定格荷重Ｗ_f-lim（Ｌ_d、φ_d）を超えたときに、過負荷と判断する（ステップＳ１６）。又、前方安定監視部５１は、過負荷と判断した場合、ブーム２３の動作を停止する制御及び警報を発する制御の少なくとも一方の制御を含む過負荷防止制御を実施する。尚、過負荷防止制御は、ブーム２３の動作を停止する制御及び警報を発する制御以外の制御を含んでもよい。

（側方安定監視）
つぎに、側方安定監視を説明する。
側方安定監視部５２は、積載形トラッククレーンＣＲが側方へ転倒する条件となったとき、あるいはそのような条件に近づいたときに過負荷と判断する。側方安定監視部５２の具体的な制御は特に限定されないが、例えば、以下の制御を行なう。

積載形トラッククレーンＣＲの側方への転倒モーメント（つまり、ブーム２３に作用する転倒モーメントのうちの側方モーメント）が大きくなると、それに従い反転倒側に設けられたアウトリガジャッキ２５の接地反力Ｆが小さくなる。これを利用して側方への安定を監視する。

積載形トラッククレーンＣＲは左右のアウトリガジャッキ２５の接地反力Ｆを測定する接地反力測定器４６を有する。接地反力測定器４６の構成は特に限定されないが、アウトリガジャッキ２５の油室内の油圧を測定する油圧センサを用いる構成が挙げられる。アウトリガジャッキ２５の保持側油室と反保持側油室の差圧と、ジャッキシリンダの受圧面積とから接地反力Ｆを算出できる。

図５に示すように、接地反力測定器４６の測定値、すなわち、アウトリガジャッキ２５の接地反力Ｆ_dは過負荷防止装置ＡＡに入力されている。側方安定監視部５２は、左右のアウトリガジャッキ２５のいずれかの接地反力Ｆ_dが反力閾値Ｆ_limを下回ったときに、過負荷と判断する。反力閾値Ｆ_limは、側方閾値の一例に該当し、側方安定監視部５２に予め設定された値である。反力閾値Ｆ_limは一の固定値でもよいし、ブーム２３の姿勢Ｌ、φ、θ、吊荷の荷重Ｗ、アウトリガジャッキ２５の張出幅などに基づいて可変としてもよい。

側方安定監視部５２は、少なくともブーム２３が側方領域に配置されている場合に、側方安定監視を行なう。ブーム２３が側方領域に配置されているとは、ブーム２３の先端部（フック２４）が側方への転倒基線よりも側方に配置されていることを意味する。ブーム２３の前方領域と側方領域とは、積載形トラッククレーンＣＲの斜め前方において、一部重なる。また、アウトリガジャッキ２５の接地反力Ｆに基づいて側方安定監視を行なう場合、側方安定監視部５２はブーム２３の旋回角θによらず、常に側方安定監視を行なえばよい。したがって、ブーム２３が前方領域に配置されている場合は、前方安定監視とともに側方安定監視も行なわれる。前方安定監視部５１が過負荷と判断していない場合でも、側方安定監視部５２が過負荷と判断する場合がある。

（強度限界監視）
つぎに、強度限界監視を説明する。強度限界監視部５３は、吊荷の荷重Ｗによる負荷が構成部材の耐荷重を超える条件となったときに過負荷と判断する。又、強度限界監視部５３は、ブーム２３に作用する転倒モーメントに基づいて、クレーンが強度に関する過負荷状態であるか否かを判定してもよい。強度限界監視部５３の具体的な制御は特に限定されないが、例えば、以下の制御を行なう。

強度限界監視部５３には、予め、強度定格荷重Ｗ_s-lim（Ｌ、φ）が記憶されている。強度定格荷重Ｗ_s-limは、ブーム２３などの構成部材の耐荷重として、ブーム２３の長さＬおよび起伏角φごとに定められた値である。ブーム２３の長さＬおよび起伏角φは、ブーム２３の姿勢条件の一例に該当する。強度定格荷重Ｗ_s-limは表形式で記憶してもよいし、ブーム２３の長さＬおよび起伏角φを変数とした関数として記憶してもよい。なお、強度定格荷重Ｗ_s-limをブーム２３の長さＬ、起伏角φおよび旋回角θごとに定められた値としてもよい。

まず、強度限界監視部５３は、長さ測定器４２、起伏角測定器４３および荷重測定器４５から測定値Ｌ_d、φ_d、Ｗ_dを取得する。つぎに、強度限界監視部５３は、ブーム２３の長さおよび起伏角の測定値Ｌ_d、φ_dに対応する強度定格荷重Ｗ_s-lim（Ｌ_d、φ_d）を取得する。そして、強度限界監視部５３は、荷重Ｗ_dと強度定格荷重Ｗ_s-lim（Ｌ_d、φ_d）とを比較する。そして、荷重Ｗ_dが強度定格荷重Ｗ_s-lim（Ｌ_d、φ_d）を超えたときに、過負荷と判断する。

なお、強度限界監視部５３はブーム２３の旋回角θによらず、常に強度限界監視を行なう。

（最終判定）
図５に示すように、過負荷防止装置ＡＡは最終判定部５４を有する。前方安定監視部５１、側方安定監視部５２および強度限界監視部５３の判断結果は、最終判定部５４に入力されている。最終判定部５４は、前方安定監視部５１、側方安定監視部５２および強度限界監視部５３の判断結果の論理和を求めて、最終的に過負荷の判定を行なう。すなわち、最終判定部５４は、前方安定監視部５１、側方安定監視部５２および強度限界監視部５３のいずれか一または複数が過負荷と判断している場合、過負荷と判定する。逆に、最終判定部５４は、前方安定監視部５１、側方安定監視部５２および強度限界監視部５３のいずれもが過負荷と判断していない場合、過負荷でないと判定する。

最終判定部５４の判定結果は制御装置４０に出力される。判定結果が過負荷の場合、制御装置４０はブーム２３の動作を自動的に停止してもよいし、警報を発してもよい。自動停止は転倒モーメントが増加する方向のブーム２３の動作を停止することにより行なわれる。すなわち、ブーム２３の伸長および倒伏を停止し、ブーム２３の収縮および起立を許容する。また、フック２４の巻き上げを停止し、フック２４の巻き下げを許容してもよい。なお、自動停止と警報のいずれか一方を行なってもよいし、両方を行なってもよい。

〔第２実施形態〕
つぎに、本発明の第２実施形態に係る過負荷防止装置ＡＡを説明する。
本実施形態の過負荷防止装置ＡＡの構成は、図５に示す構成と同様である。また、側方安定監視部５２、強度限界監視部５３および最終判定部５４の制御は第１実施形態と同様である。したがって、前方安定監視部５１の制御についてのみ説明する。

前方安定監視部５１には、予め、前方定格荷重Ｗ_f-lim（Ｌ、φ、θ）が記憶されている。前方定格荷重Ｗ_f-limは、第一閾値の一例に該当し、ブーム２３に作用する前方モーメント（転倒モーメントの前方転倒成分）が前方定格モーメントＭ_f-limとなるときの吊荷の荷重Ｗとなるよう、ブーム２３の長さＬ、起伏角φおよび旋回角θごとに定められた値である。前方定格荷重Ｗ_f-limは表形式で記憶してもよいし、ブーム２３の長さＬ、起伏角φおよび旋回角θを変数とした関数として記憶してもよい。

図７に示すように、まず、前方安定監視部５１は、長さ測定器４２、起伏角測定器４３、旋回角測定器４４および荷重測定器４５から測定値Ｌ_d、φ_d、θ_d、Ｗ_dを取得する（ステップＳ２１）。

つぎに、前方安定監視部５１は、ブーム２３が積載形トラッククレーンＣＲの前方領域に配置されていることを確認する（ステップＳ２２）。ブーム２３が前方領域に配置されていない場合は処理を終了する。一方、ブーム２３が前方領域に配置されている場合は、処理を継続する。

つぎに、前方安定監視部５１は、ブーム２３の長さ、起伏角および旋回角の測定値Ｌ_d、φ_d、θ_dに対応する前方定格荷重Ｗ_f-lim（Ｌ_d、φ_d、θ_d）を取得する（ステップＳ２３）。そして、前方安定監視部５１は、荷重の測定値Ｗ_dと前方定格荷重Ｗ_f-lim（Ｌ_d、φ_d、θ_d）とを比較する（ステップＳ２４）。そして、荷重Ｗ_ｄが前方定格荷重Ｗ_f-lim（Ｌ_d、φ_d、θ_d）を超えたときに、過負荷と判断する（ステップＳ２５）。

このような処理により前方安定監視を行なったとしても、ブーム２３を斜め前に向けたときの作業範囲を拡大できる。

２０１９年１０月２９日出願の特願２０１９－１９６６３１の日本出願に含まれる明細書、図面、および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

（付記）
本発明の参考例として以下の過負荷防止装置を実施することもできる。

（参考例１）
参考例１に係る過負荷防止装置は、ブームを有する移動式クレーンの過負荷防止装置であって、吊荷の荷重の測定値と、ブームの長さ、起伏角および旋回角の測定値とを入力されてよい。
又、過負荷防止装置は、ブームに前方定格モーメントが作用するときの吊荷の荷重となるよう、ブームの長さおよび起伏角ごとに定められた前方定格荷重を記憶してよい。
又、過負荷防止装置は、旋回角の測定値から、ブームに作用する転倒モーメントの大きさに対する転倒モーメントの前方転倒成分の大きさの比率である前方比率を求め、荷重の測定値に前方比率を乗じて前方荷重を求め、前方荷重が、ブームの長さおよび起伏角の測定値に対応する前方定格荷重を超えたときに、過負荷と判断してよい。

（参考例２）
参考例２に係る過負荷防止装置は、ブームを有する移動式クレーンの過負荷防止装置であって、吊荷の荷重の測定値と、ブームの長さ、起伏角および旋回角の測定値とを入力されてよい。
又、過負荷防止装置は、ブームに前方定格モーメントが作用するときの吊荷の荷重となるよう、ブームの長さ、起伏角および旋回角ごとに定められた前方定格荷重を記憶してよい。
又、過負荷防止装置は、荷重の測定値が、ブームの長さ、起伏角および旋回角の測定値に対応する前方定格荷重を超えたときに、過負荷と判断してよい。

本発明は、積載形トラッククレーンに限らず、種々の移動式クレーンに適用できる。

ＣＲ 積載形トラッククレーン
１０ 汎用トラック
１１ 運転室
１２ 荷台
１３ 車両フレーム
１４ エンジン
２０ 小型クレーン
２１ ベース
２２ ポスト
２３ ブーム
２５ アウトリガジャッキ
２６ 操作レバー群
３０ 油圧回路
３１ 油圧バルブユニット
３２ タンク
３３ 油圧ポンプ
３４ 主油路
３５ 戻油路
３６ａ ブーム伸縮用油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
３６ｂ ウインチ用油圧モータ（油圧アクチュエータ）
３６ｃ ブーム起伏用油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
３６ｄ 旋回用油圧モータ（油圧アクチュエータ）
３６ｅ、３６ｆ アウトリガ用油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
３７ａ 伸縮用切換制御弁
３７ｂ ウインチ用切換制御弁
３７ｃ 起伏用切換制御弁
３７ｄ 旋回用切換制御弁
３７ｅ、３７ｆ アウトリガ用切換制御弁
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅ、３８ｆ パイロットシリンダ
４０ 制御装置
４１ 遠隔操作端末
４２ 長さ測定器
４３ 起伏角測定器
４４ 旋回角測定器
４５ 荷重測定器
４６ 接地反力測定器
ＡＡ 過負荷防止装置
５１ 前方安定監視部
５２ 側方安定監視部
５３ 強度限界監視部
５４ 最終判定部

Claims (6)

1. ブームを有し、吊荷を搬送するクレーンに組み込まれる過負荷防止装置であって、
   前記クレーンが前方に転倒しない荷重の上限として設定される第一閾値を記憶する記憶部と、
   前記ブームに作用する前方モーメントを発生させる前方荷重が、前記第一閾値よりも大きい場合に、前記ブームの動作を停止する制御及び警報を発する制御の少なくとも一方の制御を含む過負荷防止制御を実施する制御部と、を備え、
   前記前方荷重は、前記吊荷の荷重のうち、前記ブームに作用する転倒モーメントの前方成分である前記前方モーメントに対応する荷重であり、
   前記制御部は、前記クレーンのアウトリガに作用する接地反力と、前記クレーンが側方に転倒しない接地反力の閾値として設定される側方閾値とに基づいて、前記過負荷防止制御を実施する、
   過負荷防止装置。
2. 前記記憶部は、前記第一閾値を前記ブームが取り得る長さ及び起伏角と対応付けて記憶し、
   前記制御部は、前記記憶部から前記ブームの長さ及び起伏角に対応する前記第一閾値を取得し、前記前方荷重が、取得した前記第一閾値よりも大きい場合に、前記過負荷防止制御を実施する、請求項１に記載の過負荷防止装置。
3. 前記制御部は、前記第一閾値を前記ブームが取り得る長さ、起伏角、及び旋回角と対応付けて記憶し、
   前記制御部は、前記記憶部から前記ブームの長さ、起伏角、及び旋回角に対応する前記第一閾値を取得し、前記吊荷の荷重が、取得した前記第一閾値よりも大きい場合に、前記過負荷防止制御を実施する、請求項１に記載の過負荷防止装置。
4. 前記制御部は、前記ブームに作用する転倒モーメントに対する前記前方モーメントの比率を算出し、前記吊荷の荷重に前記比率を乗じることにより前記前方荷重を算出し、前記前方荷重が、前記第一閾値を超えた場合に、前記過負荷防止制御を実施する、請求項１又は２に記載の過負荷防止装置。
5. 前記記憶部は、前記ブームが取り得る姿勢条件と対応付けて強度定格荷重を予め記憶し、
   前記制御部は、前記記憶部から取得した前記ブームの姿勢に対応する前記強度定格荷重と、前記荷重とに基づいて、前記過負荷防止制御を実施する、請求項１に記載の過負荷防止装置。
6. ブームを有し、吊荷を搬送するクレーンに組み込まれる過負荷防止装置であって、
   前記ブームに作用する転倒モーメントのうちの前方モーメントを発生させる前方荷重に基づいて、前記クレーンが前方に関する過負荷状態であるか否かを判定する第一判定部と、
   前記クレーンが側方に関する過負荷状態であるか否かを判定する第二判定部と、
   前記クレーンが強度に関する過負荷状態であるか否かを判定する第三判定部と、
   前記第一判定部、前記第二判定部、及び前記第三判定部のうちの少なくとも一つの判定部の判定結果が、過負荷状態であった場合に、前記ブームの動作を停止する制御及び警報を発する制御の少なくとも一方の制御を含む過負荷防止制御を実施する制御部と、を備え、
   前記前方荷重は、前記吊荷の荷重のうち、前記ブームに作用する転倒モーメントの前方成分である前記前方モーメントに対応する荷重であり、
   前記第二判定部は、前記クレーンのアウトリガに作用する接地反力に基づいて、前記クレーンが側方に関する過負荷状態であるか否かを判定し、
   前記第三判定部は、前記転倒モーメントに基づいて、前記クレーンが強度に関する過負荷状態であるか否かを判定する、
   過負荷防止装置。

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