JPH0353237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、クレーンの吊荷の水平移動制御装置
に関するものであり、とくに起動時の制御性を改
善したものである。

（従来の技術） 従来、ブームの俯仰に応じて巻上用ロープの巻
上下量を制御し、吊荷の水平移動を制御するよう
にしたもの（たとえば特開昭49−71650号公報）
が知られている。この従来の水平移動制御装置
は、ブームの俯仰角度を角度検出器によつて電気
的に検出するとともに、巻上用ロープの伸縮量の
ロープ検出器によつて電気的に検出し、上記ブー
ム角度検出器による角度検出値に基づいてブーム
の垂直方向の変化量を演算し、そのブーム変化量
と上記ロープ検出器によるロープ伸縮量の検出値
とを比較演算してブームの俯仰角度に応じたロー
プ伸縮量を求め、その出力信号を増幅して油圧サ
ーボ弁に送り、油圧サーボ弁を作動させて油圧シ
リンダを作動させ、ロープ伸縮装置を作動させる
ことによつて、ロープ伸縮量を調節し、吊荷を水
平移動させるものである。

（発明が解決しようとする課題） この従来装置では、定常運転時に、上記ブーム
俯仰角度とロープ伸縮量に基づいて吊荷の水平移
動がある程度スムーズに行われるが、起動時に応
答遅れが生じる。すなわちブーム操作レバーの操
作によつてブーム俯仰が開始された後、上記各検
出器による検出、制御装置の演算処理が行われ、
ロープ伸縮装置が作動されて吊荷の位置が調節さ
れるまでの間に、機械的および油圧的に応答遅れ
が生じ、起動時の制御に大きな偏差が生じ、ハン
チングが生じる。しかも、ブーム操作レバーを急
激に操作すると、ブームのみが急速俯仰し、ロー
プの伸縮制御が間に合わず、吊荷の振れが生じる
等の問題があつた。

本発明は、このような問題を解消するためにな
されたものであり、起動時の制御の安定性を向上
させ、ハンチングおよび吊荷の振れが生じること
なく、起動時から定常運転の全般に渡つて吊荷を
スムーズに水平移動させることができるクレーン
の吊荷の水平移動制御装置を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ブーム俯仰用リモコン弁と、このリ
モコン弁からの二次圧によつて切替えられるブー
ム俯仰用方向制御弁と、ブーム俯仰用方向制御弁
の切替えによつてブームを俯仰させるブーム俯仰
用駆動手段と、巻上用リモコン弁と、巻上用リモ
コン弁からの二次圧によつて切替えられる巻上用
方向制御弁と、巻上用方向制御弁の切替えによつ
て巻上用ロープを巻上下する巻上用駆動手段と、
上記ブーム俯仰用リモコン弁の操作量検出手段
と、ブームの俯仰角度検出手段とを有し、ブーム
俯仰用リモコン弁の操作時に、上記各検出手段に
よる検出値に基づいて、吊荷が水平移動するよう
にブーム俯仰用方向制御弁および巻上用方向制御
弁の切替量を制御してブームの俯仰量および巻上
用ロープの巻上下量を制御する主制御手段と、起
動時に上記主制御手段による制御に優先してブー
ムの俯仰速度および巻上用ロープの巻上下速度を
徐々に上昇させ、その後の定常運転時に上記各速
度が所定速度以上にならないように俯仰制御する
補助制御手段とを具備していることを特徴とする
ものである。

（作用） この構成により、ブーム俯仰用リモコン弁を操
作すると同時に、ブーム操作量検出手段により操
作量が検出されて、主制御手段によりブームの俯
仰が開始されるとともに、巻上用ロープの巻上下
が行われ、さらに補助制御手段により、起動時に
ブームの俯仰と巻上用ロープの巻上下とをほぼ同
時にかつ徐々に行うように制御され、起動時の偏
差が少なく、かつ、ブーム操作レバーを急激に操
作してもブームの俯仰速度および巻上用ロープの
巻上下の速度が小さくなるように俯仰され、吊荷
の振れが小さく、吊荷の水平移動制御がスムーズ
に行われる。

（実施例） 第１図に本発明の制御装置が装備されたクレー
ンの概要を示している。第１図において、クレー
ン本体１に取付けられたブーム２は、ブーム俯仰
用ドラム４によるブーム俯仰用ロープ３の巻上下
によつて俯仰される。ブーム２の先端から巻上用
ロープ６を介して吊下げられたフツク５は巻上用
ドラム７による巻上用ロープ６の巻上下によつて
昇降される。８はフツク５に吊持された吊荷であ
る。

第２図は吊荷の水平移動制御装置のブロツク図
である。第２図において、１０は巻上用ロープ移
動量検出器で、第１図に示すブーム先端のガイド
シーブ付近に設けられて巻上用ロープ６の上下方
向の移動量（巻上下量）を電気的に検出する。１
１はブーム角度検出器で、第１図に示すブーム２
のブームフツト付近に設けられてブーム２の水平
に対する角度θを電気的に検出する。１２はブー
ム上げ、１３はブーム下げの各圧力検出器（操作
量検出手段）で、たとえば後述する油圧回路にお
けるブーム俯仰用リモコン弁のブーム上げ側の二
次圧力およびブーム下げ側の二次圧力をそれぞれ
電気的に検出する。

ブーム制御系において、上記圧力検出器１２，
１３によつて検出された操作圧力（ブーム操作
量）はＡ／Ｄ変換器１４によつてデジタル信号に
変換され、マイコン内に取込まれ、ブーム操作量
算出器１５でブーム操作レバーの操作量と、レバ
ー操作方向すなわちブーム俯仰方向が算出され
る。ブーム俯仰方向はたとえばブーム上げを正、
ブーム下げを負とする。

ブーム抑制パターン記憶手段１６には、ブーム
俯仰速度がその制御開始時から設定時間t₁に至る
までの起動時には次第に上昇し、設定時間t₁以後
はブーム俯仰速度が一定に（所定速度以上になら
ないように）抑制するための制御パターンが記憶
されている。

乗算器１７は上記ブーム操作量算出器１５によ
つて算出されたブーム操作レバーの操作量と、上
記ブーム抑制パターン記憶手段１６に記憶された
ブーム俯仰速度の抑制パターンとを乗算してブー
ム俯仰の制御目標値（ブーム俯仰量）を求め、
Ｄ／Ａ変換器２１に入力させ、Ｄ／Ａ変換器２１
でアナログ量に変換されてブーム出力切替回路２
３に送られる。

また、上記ブーム操作量算出器１５によつて算
出されたブーム俯仰方向はデジタルIO器２２を
経てブーム出力切替回路２３に送られる。ブーム
出力切替回路２３は上記デジタルIO器２２から
入力されるブーム俯仰方向と、上記Ｄ／Ａ変換器
２１から入力されるブーム俯仰量とに応じてブー
ム上げ用電磁比例減圧弁２５またはブーム下げ用
電磁比例減圧弁２６に制御信号を送る。この電磁
比例減圧弁２５または２６の作動により、後述す
る油圧回路を介してブーム２が所定の方向に所定
量作動（俯仰）される。

一方、巻上制御系において、巻上抑制パターン
記憶手段１８に、上記ブーム抑制パターンに対応
して起動時に巻上速度が徐々に上昇するととも
に、その後の定常運転時に巻上速度が一定以上に
ならないように俯仰する巻上抑制パターンが記憶
されている。

乗算器１９は上記ブーム操作量算出器１５によ
つて算出されたブーム操作レバーの操作量と、上
記巻上抑制パターン記憶手段１８に記憶された巻
上速度の抑制パターンとを乗算してブーム操作量
に応じた巻上下量を求める。

演算器２０は、上記乗算器１９から入力された
ブーム操作レバーの操作量に対応する巻上下量に
基づいて、巻上のフイードフオワード量（予測
量）を演算するとともに、上記角度検出器１１に
より検出されてＡ／Ｄ変換器１４によりデジタル
信号に変換されたブーム俯仰角度θと、上記ロー
プ移動量検出器１０により検出されてカウンタ回
路２９によりカウントされたロープ移動量とに基
づいて、吊荷８の地表からの高さｈを演算し、上
記巻上のフイードフオワード量に、上記高さｈの
上下方向の偏差に比例したフイードバツク量を加
算して巻上の制御目標値（巻上下量）を求め、そ
の出力信号をＤ／Ａ変換器２１によりアナログ量
に変換して巻上出力切替回路２４に送る。

巻上出力切替回路２４は上記デジタルIO器２
２から入力されるブーム俯仰方向と、上記Ｄ／Ａ
変換器２１から入力される巻上下量とに応じて巻
上用電磁比例減圧弁２７または巻下用電磁比例減
圧弁２８に制御信号を送る。この電磁比例減圧弁
２７または２８の作動により、後述する油圧回路
を介して巻上用ロープ６が上記ブーム俯仰に応じ
た所定の方向に所定量作動（巻上または巻下）さ
れ、これによつて吊荷８の水平移動が行われる。

第４図は上記の制御を行うための油圧回路図で
ある。第４図において、３１は主油圧ポンプ、３
２はブーム俯仰用方向制御弁、３３は巻上用方向
制御弁、３４はブーム俯仰用ドラム４を駆動する
ブーム俯仰用油圧モータ、３５は巻上用ドラム７
を駆動する巻上用油圧モータであり、上記各方向
制御弁３２，３３のパイロツト部に上記各電磁比
例減圧弁２５，２６および２７，２８の二次側回
路３５，３６および３７，３８が接続されてい
る。

４１，４２は電磁切替弁、４３，４４，４５，
４６はチエツク弁、５０はパイロツト油圧ポン
プ、５１は一次側回路、５２はブーム俯仰用リモ
コン弁、５３はブーム操作レバー、５６は巻上用
リモコン弁、５７は巻上用操作レバーである。

ブーム俯仰用リモコン弁５２は図示しない一対
の可変減圧弁を有し、レバー５３の操作方向およ
び操作量に応じて、二次側回路５４または５５に
導く二次圧力が制御されるものであり、その二次
側回路５４，５５が電磁比例減圧弁２５，２６の
一次側に接続されている。また、このリモコン弁
５２の二次側回路５４，５５にはそれぞれ圧力検
出器１２，１３が設けられ、この圧力検出器１
２，１３によつて二次側回路５４，５５の二次圧
力を検出することによつてブーム操作レバー５３
の操作量を検出する。

一方、巻上用リモコン弁５６は、上記ブーム俯
仰用リモコン弁５２と同様に図示しない一対の可
変減圧弁を有し、レバー５７の操作方向および操
作量に応じて、二次側回路５８または７９に導く
二次圧力が制御されるものであり、この二次側回
路５８，５９と、上記一次側回路５１とが電磁切
替弁４１，４２を介して電磁比例減圧弁２７，２
８の一次側に切替自在に接続されている。

上記油圧回路において、図示しないモード切替
スイツチを水平移動制御モードに切替えた状態
で、ブーム操作レバー５３をブーム上げ方向に操
作すると、ブーム俯仰用リモコン弁５２からブー
ム上げ側の二次側回路５４に二次圧力が導かれ、
その圧力が圧力検出器１２によつて検出され、そ
の検出信号が第２図のＡ／Ｄ変換器１４を経てブ
ーム操作量算出器１５に入力され、この算出器１
５でブーム操作レバー５２の操作量に応じたブー
ム上げ量が算出される。

次いで、算出器１５で算出されたブーム上げ量
と、ブーム抑制パターン記憶手段１６に記憶され
た抑制パターンに基づく俯仰信号とが乗算器１７
によつて乗算され、俯仰値を含むブーム上げ制御
信号が求められ、このブーム上げ制御信号がＤ／
Ａ変換器２１を経てブーム出力切替回路２３に入
力されるとともに、上記算出器１５で算出された
ブーム俯仰方向すなわちブーム上げ信号がデジタ
ルIO器２２を経てブーム出力切替回路２３に送
られ、この出力切替回路２３からブーム上げ用電
磁比例減圧弁２５に作動信号が送られる。

このとき、リモコン弁５２の二次側回路５４に
はレバー操作量に応じた二次圧力が導かれるが、
その二次圧力は電磁比例減圧弁２５の一次側に導
かれ、電磁比例減圧弁２５により上記ブーム俯仰
抑制パターンに沿つて俯仰（減圧）され、この減
圧された二次圧力が二次側回路３５を経てブーム
俯仰用方向制御弁３５のブーム上げ側のパイロツ
ト部に導かれる。これによつて方向制御弁３２が
徐々にブーム上げ位置に切替えられ、油圧ポンプ
３１からの圧油がブーム俯仰用油圧モータ３４に
徐々に供給されて同モータ３４が巻上方向に徐々
に回転加速されるとともに、第１図のブーム俯仰
用ドラム４が徐々に回転加速され、ブーム俯仰用
ロープ３が徐々に巻上げられてブーム上げがスム
ーズに行われる。この場合、ブーム操作レバー５
３をブーム上げ方向に急激に操作しても上記の抑
制制御によりブーム上げは徐々に行われ、起動時
にシヨツクが少なく、ブーム上げがスムーズに行
われる。

一方、巻上制御系において、上記ブーム操作量
算出器１５によつて算出されたブーム操作レバー
の操作量と、巻上抑制パターン記憶手段１８に記
憶された巻上速度の抑制パターンとが乗算器１９
により乗算されて上記ブーム上げの操作量に応じ
た巻上用ロープの巻下量が求められ、演算器２０
により上記巻下量に基づく巻上系のフイードフオ
ワード量（予測量）と、角度検出器１１により検
出されたブーム俯仰角度θとロープ移動量検出器
１０により検出されたロープ移動量とに基づく吊
荷８の地表からの高さｈおよびその高さｈの上下
方向の偏差に比例したフイードバツク量とが演算
されるとともに、上記巻上系のフイードフオワー
ド量に上記高さｈの偏差に比例したフイードバツ
ク量が加算されて巻上の制御目標値（巻下量）が
求められる。

そして、巻上出力切替回路２４に、上記演算器
２０からの出力信号がＤ／Ａ変換器２１を経て入
力されるとともに、上記デジタルIO器２２を経
てブーム上げ信号が入力され、これに伴つて巻上
出力切替回路２４から巻上制御系の巻下用電磁比
例減圧弁２８に制御信号が送られる。

このとき第４図の電磁切替弁４２は上記モード
切替スイツチの切替えに伴う巻上出力切替回路２
４からの信号によつて上位置に切替えられてお
り、電磁比例減圧弁２８の一次側にパイロツト油
圧ポンプ５０からの一次圧が導かれている。従つ
て巻上操作レバー５７を操作しなくても、上記電
磁比例減圧弁２８の作動によつて同弁の二次側回
路３８に二次圧力が導かれ、その二次圧力が巻上
用方向制御弁３３の巻下側のパイロツト部に導か
れ、方向制御弁３３が巻下位置（下位置）に自動
的にかつ徐々に切替えられる。そして、油圧ポン
プ３１からの圧油が巻上用油圧モータ３５に徐々
に供給され、同モータ３５に巻下方向に徐々に回
転され、第１図の巻上用ドラム７が巻下方向に
徐々に回転加速され、巻上用ロープ６が徐々に巻
下げられ、フツク５に吊持された吊荷８が上記ブ
ーム上げに比例して徐々に下降される。ころによ
つて吊荷８が地表から所定の高さｈに保持された
状態で水平移動（水平引込み）が円滑に行われ
る。

このようにブーム操作レバー５３を巻上方向に
操作することにより、ブーム用リモコン弁５２の
巻上側の二次側回路５４に二次圧が導かれると同
時に、その二次圧力が圧力検出器１２により検出
され、その検出に基づいてブーム制御系および巻
上制御系の制御がほぼ同時にスタートされ、ブー
ム上げと巻下げてがほぼ同時に行われる。従つて
起動時の偏差が小さくなり、スムーズに起動され
る。また、上記レバー５３を急激に操作しても、
ブーム抑制パターン記憶手段１６および巻上抑制
パターン記憶手段１８に記憶された抑制パターン
に基づいて、ブーム上げおよび巻下げの各速度が
俯仰され、ブーム上げと巻下げが徐々に起動さ
れ、吊荷８の振れが生じることなく、円滑な水平
移動が行われる。さらに、定常運転時には、上記
各記憶手段に記憶された抑制パターンに基づいて
ブーム上げの速度および巻下げの速度がそれぞれ
所定値以上にならないように抑制され、スムーズ
に水平移動される。

なお、吊荷８の水平押出しを行う時は、水平移
動制御モードで、ブーム操作レバー５３をブーム
下げ側に操作すればよい。

手動操作を行う場合は、前述したモード切替ス
イツチを手動操作モードに切替えることにより、
各電磁切替弁４１，４２が図示の位置に保持され
るとともに、各電磁比例減圧弁２５，２６，２
７，２８がフルオンの状態に保持され、ブーム、
巻上の各レバー５３，５７の操作によりブーム、
巻上が互いに独立して作動される。

ところで、上記実施例では、定常運転時を考慮
し、ブーム角度検出器１１により検出されたブー
ム俯仰角度θと、ロープ移動量検出器１０により
検出されたロープ移動量とから吊荷８の地表から
の高さｈを演算し、この高さｈに基づいて制御す
るようにしたが、ロープ移動量検出器１０および
カウンタ回路２９を省略し、ブーム角度検出器１
１により検出されたブーム俯仰角度θに基づいて
ブーム先端の地表からの高さｈを演算し、この高
さｈに基づいて制御するようにしても所期の目的
は十分に達成できる。

また、上記実施例において、ブーム操作量検出
手段として、圧力検出器１２，１３の代りに、ブ
ーム操作レバー５３の枢支部等にレバー５３の操
作量（操作角）を検出する角度検出器を用いても
よい。ブーム用の電磁比例減圧弁２５，２６の一
次側を上記巻上用の電磁比例減圧弁２７，２８と
同様に電磁切替弁（図示せず）を介してブーム俯
仰用リモコン弁５２の二次側回路５４，５５と上
記一次側回路５１とに切替自在に接続してもよ
い。

本発明の制御装置は、図示のようにブーム２と
主巻の巻上用ロープ６の制御に限らず、ブームと
補巻の制御、またはタワークレーンのようにタワ
ージブと主巻の制御による水平移動制御にも適用
できることはいうまでもない。

（発明の効果） 以上のように本発明は、ブーム操作レバーを操
作することにより、その操作量を検出してブーム
制御系と、巻上制御系との制御をほぼ同時にスタ
ートさせ、ブーム俯仰と巻上下とをほぼ同時に行
わせることができ、起動時の偏差を小さくして、
スムーズに起動できる。しかも、上記レバーを急
激に操作しても、補助制御手段による抑制制御に
より、ブーム俯仰および巻上下の各速度を抑制で
き、ブーム俯仰と巻上下を徐々に起動させ、吊荷
の振れが生じることなく、吊荷を円滑に水平移動
させることができる。また、定常運転時には、ブ
ーム俯仰の速度および巻上下の速度をそれぞれ所
定値以上にならないように抑制することもでき、
吊荷をスムーズに水平移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置を装備したクレーン
の一例を示す側面図、第２図はその水平移動制御
部のブロツク図、第３図はブーム俯仰抑制パター
ン記憶手段および巻上抑制パターン記憶手段に記
憶される抑制パターンを示す図、第４図は本発明
の実施例を示す油圧回路図である。 １……クレーン本体、２……ブーム、３……ブ
ーム俯仰用ロープ、４……ブーム俯仰用ドラム、
５……フツク、６……巻上用ロープ、７……巻上
用ドラム、８……吊荷、１１……ブーム角度検出
器、１２，１３……圧力検出器（ブーム操作量検
出手段）、１４……Ａ／Ｄ変換器、１５……ブー
ム操作量算出器、１６……ブーム抑制パターン記
憶手段、１７……乗算器、１８……巻上抑制パタ
ーン記憶手段、１９……乗算器、２０……演算
器、２１……Ｄ／Ａ変換器、２２……デジタル
IO器、２３……ブーム出力切替回路、２４……
巻上出力切替回路、２５，２６，２７，２８……
電磁比例減圧弁、３１……主油圧ポンプ、３２…
…ブーム俯仰用方向制御弁、３３……巻上用方向
制御弁、３４……ブーム俯仰用油圧モータ、３５
……巻上用油圧モータ、５０……パイロツト油圧
ポンプ、５２……ブーム俯仰用リモコン弁、５３
……ブーム操作レバー、５６……巻上用操作レバ
ー、５７……巻上操作レバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ブーム俯仰用リモコン弁と、このリモコン弁
   からの二次圧によつて切替えられるブーム俯仰用
   方向制御弁と、ブーム俯仰用方向制御弁の切替え
   によつてブームを俯仰させるブーム俯仰用駆動手
   段と、巻上用リモコン弁と、巻上用リモコン弁か
   らの二次圧によつて切替えられる巻上用方向制御
   弁と、巻上用方向制御弁の切替えによつて巻上用
   ロープを巻上下する巻上用駆動手段と、上記ブー
   ム俯仰用リモコン弁の操作量検出手段と、ブーム
   の俯仰角度検出手段とを有し、ブーム俯仰用リモ
   コン弁の操作時に、上記各検出手段による検出値
   に基づいて、吊荷が水平移動するようにブーム俯
   仰用方向制御弁および巻上用方向制御弁の切替量
   を制御してブームの俯仰量および巻上用ロープの
   巻上下量を制御する主制御手段と、起動時に上記
   主制御手段による制御に優先してブームの俯仰速
   度および巻上用ロープの巻上下速度を徐々に上昇
   させ、その後の定常運転時に上記各速度が所定速
   度以上にならないように抑制制御する補助制御手
   段とを具備していることを特徴とするクレーンの
   吊荷の水平移動制御装置。