JPH085623B2

JPH085623B2 - クレーンの安全装置

Info

Publication number: JPH085623B2
Application number: JP2077258A
Authority: JP
Inventors: 英昭吉松; 憲彦林; 秀樹絹川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1996-01-24
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: KR910006135A; JPH03177299A; DE69020999D1; DE69020999T2; ES2077031T3; KR930005026B1; EP0420625A2; EP0420625A3; US5160056A; EP0420625B1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、旋回可能なブームを備えたクレーンにおい
て、吊り荷の重量に応じて限界作業領域を設定し、これ
に基づき強制的な制動、停止や警報等の安全動作を行わ
せる安全装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、旋回可能なブームを備えたクレーンでは、そ
の座屈、転倒等を防ぐため、作業状態が安全領域を超え
た場合に強制的にクレーンを自動停止させるといった安
全装置が備えられている。

従来、このような装置では、許容条件が旋回角に拘ら
ず360°全域に亘って同等に設定されていたが、クレー
ンに備えられるアウトリガジャッキは常に完全に張出さ
れるとは限らず、小幅の道路等、作業場所によっては一
部のアウトリガジャッキの張出し量が各々異なることが
あるため、この場合には旋回角によっても許容条件を変
える必要がある。

そこで、特開昭57-27893号公報には、クレーンの作業
状態を時々刻々検出し、その検出値と各状態に対応して
記憶された吊上げ能力の設定値からクレーンの定格荷重
を定め、この定格荷重と実荷重との比較に基づいて安全
動作を行うようにしたものが示されている。

また、実開昭62-89289号公報には、各アウトリガジャ
ッキの張出し量に応じてブームの旋回許容範囲を記憶し
ておき、実際の作業状態がこの範囲を超えた場合に旋回
駆動およびブーム駆動を停止させるようにしたものが示
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭57-27893号公報の装置では、算出された定格荷
重と実荷重とを比較するものであるため、ブーム長およ
び作業半径が固定された状態で現在の荷重を吊上げられ
るか否かを判断するには都合がよいが、この荷重を吊上
げた状態でどの位置まで旋回できるかといった限界作業
領域を把握するのは困難である。従って、ブームの旋回
によって限界作業領域を超える場合の安全動作を制御す
ることは実質上不可能である。

また、実開昭62-89289号公報に示される装置では、ブ
ームがその旋回によって許容作業領域を超えた瞬間に制
動をかけるようにしているが、ブームには旋回による慣
性力が働くため、上記旋回を急に止めることはできず、
実際には制動をかけてもブームは所定角度旋回すること
になるため、ブームが実際に停止する位置は限界作業領
域から外れてしまう。しかも、上記旋回をなるべく短時
間で止めようとして急停止をかけると、慣性力の影響で
吊り荷に大きな振れが生じ、安全性を損うことになる。

本発明は、このような事情に鑑み、ブームの旋回状態
と限界作業領域との関係を考慮して的確に安全動作を行
うことができるクレーンの安全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、旋回可能なブームを張出し可能な支持部材
とを備え、上記ブームの所定位置に吊り荷が吊下げられ
るクレーンの安全装置であって、ブームの作業半径を検
出する作業半径検出手段と、旋回角を検出する旋回角検
出手段と、各支持部材の張出し量を検出する支持部材検
出手段と、上記吊り荷の重量および各支持部材の張出し
量に応じたブームの限界作業領域を設定する限界作業領
域設定手段と、この設定された限界作業領域を超えるま
で旋回できる残り角度を算出する残り角度算出手段と、
現在の作業半径および吊り荷の振れ半径を維持しながら
吊り荷の振れを残さずにブームの旋回を制動、停止させ
るための制動角加速度を算出する制動角加速度算出手段
と、この制動角加速度で制動、停止させるために必要な
ブームの旋回角度を算出する所要角度算出手段と、この
算出された所要角度と上記残り角度とを比較する比較手
段と、残り角度が所要角度を超えない間に上記制動角加
速度で制動を開始させる停止制御手段とを備えたもので
ある（請求項１）。さらに、上記限界作業領域設定手段
により設定された限界作業領域と現在のブームの作業半
径および旋回角とを同一画面上に表示する表示手段を備
えることにより、後述のようなより優れた効果が得られ
る（請求項２）。また、上記画面上に旋回制動を開始し
なければならない点を表示するように上記表示手段を構
成すれば、より好ましいものとなる（請求項３）。

〔作用〕

まず、請求項１記載の装置によれば、荷振れを残さず
にブームを限界作業領域内で停止させるのに必要な角度
が算出され、この必要角度を残り角度が下回らない間に
制動が開始されることにより、荷振れを残すことなくブ
ームが限界作業領域内で安全に停止する。

また、請求項２記載の装置によれば、限界作業領域と
現在のブームの旋回状況との関係が同一画面上に表示さ
れ、安全な旋回運動を行うのに必要な情報が作業者に与
えられる。特に、請求項３記載のように、上記画面上に
旋回制動を開始しなければならない点を表示するように
上記表示手段を構成すれば、現時点において、制動開始
必要点までどの程度余裕があるかを作業者に知らせるこ
とができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第９図に示されるクレーン10は、鉛直方向の旋回軸10
1回りに旋回可能なブームフット102を備え、このブーム
フット102に、Ｎ個のブーム部材B₁〜B_Nからなる伸縮可
能なブームＢが取付けられている。このブームＢは、水
平方向の回動軸103を中心に回動可能（起伏可能）に構
成され、その先端部（ブームポイント）にロープ104で
吊り荷Ｃが吊下げられている。なお、以下の説明でBn
（ｎ＝1,2,…,N）はブームフット102側から数えてｎ番
目のブーム部材を示すものとする。

また、このクレーン10のロアフレームの前後左右の４
隅には、側方に張出されるアウトリガジャッキ（張出し
可能な支持部材）105が配設されている。

このクレーン10には、第１図に示されるようなブーム
長センサ11、ブーム角センサ12、シリンダ圧力センサ1
3、アウトリガジャッキ張出し量センサ14、旋回角セン
サ15、角速度センサ16、およびロープ長センサ17が配設
され、各センサの検出信号が演算制御装置20に入力され
るとともに、この演算制御装置20からは、警報器31、デ
ィスプレイ画面をもつ表示装置32、および旋回駆動用の
油圧システム33に制御信号が出力されるようになってい
る。

第２図は、上記演算制御装置20の機能構成を示したも
のである。この演算制御装置20は、大別して、１）負荷率に関する演算制御２）限界作業領域に関する演算制御の２つを行うように構成されている。

１）負荷率の演算制御に関する機能構成図において、作業半径算出手段21は、ブーム長センサ
11およびブーム角センサ12により各々検出されたブーム
長L_Bおよびブーム角φから吊り荷Ｃの作業半径Ｒを算出
するものである。吊上げ荷重算出手段22は、上記ブーム
長L_B、ブーム角φ、およびシリンダ圧力センサ13により
検出されたブームアッパのシリンダ圧力ｐにより、実際
に吊上げられた吊り荷Ｃの荷重Ｗを算出するものであ
る。

定格荷重算出手段221は、上記作業半径Ｒ、ブーム長L
_B、安全係数α、旋回角センサ15により検出された旋回
角θ、およびアウトリガジャッキ張出し量センサ14によ
り検出された各張出し量d₁,d₂,d₃,d₄に基づいて定格荷
重W₀を算出するものである。負荷率算出手段23は、上記
定格荷重W₀に対する実際の吊上げ荷重Ｗの比、すなわ
ち、負荷率W/W₀を算出するものである。

第１警告制御手段291は、上記負荷率算出手段23によ
り算出された負荷率W/W₀が90％以上となった時点で警報
器31へ制御信号を出力し、警報を行わせるものである。
第１停止制御手段292は、上記負荷率W/W₀が100％を超え
た時点で油圧システム30に制御信号を出力し、旋回を除
くクレーン動作（ブームＢの伸長・倒伏、吊り荷Ｃの巻
上げ等）を強制的に停止させるものである。

以上の手段によって、負荷率W/W₀が算出され、この負
荷率W/W₀に基づいて安全動作が制御される。

２）限界作業領域の演算制御に関する機能構成限界作業領域設定手段24は、上記吊上げ荷重Ｗ、上記
アウトリガジャッキ張出し量センサ14で検出された各ア
ウトリガジャッキ105の張出し量d₁〜d₄、およびブーム
長L_Bに基づき、上記条件下でのクレーン10の限界作業領
域、すなわち安全な範囲でブームＢの先端が移動できる
領域を算出するものである。この領域は、旋回角θと作
業半径Ｒとの関係式θ＝ｆ（Ｒ）で与えられる。また、
残り角度算出手段25は、ブームＢが現在の位置から上記
限界作業領域を超えるまでに旋回できる残り角度θｃを
算出するものである。

一方、制動角加速度算出手段26は、上記作業半径Ｒ、
吊上荷重Ｗ、定格荷重W₀、ブーム長L_B、ブーム角φ、角
速度センサー16とロープ長センサ17により各々検出され
る角速度Ω₀および吊り荷の振れ半径ｌ、および第３図
に示される横曲げ安全係数設定手段260により設定され
る横曲げ安全係数α′に基づき、実際の制動角加速度β
を算出するものである。具体的には、第３図に示される
ようなブーム慣性モーメント算出手段261、許容角加速
度算出手段262、および実際角加速度算出手段263を備
え、停止時に吊り荷Ｃの振れを残さず、かつ制動、停止
時の慣性力に対するブームＢの横曲げ強度を考慮した制
動角加速度βを算出する。

所要角度算出手段27は、旋回制動開始前の角速度Ω₀
に基づき、上記制動角加速度βで制動を開始してから停
止するまでにブームＢが旋回する角度（所要角度）｜θ
r|を算出するものである。余裕角度算出手段28は、上記
残り角度θｃと所要角度｜θr|の差である余裕角度Δθ
を算出するものである。

第２警告制御手段293は、算出された余裕角度Δθが
所定値以下となった時点で警報器31に制御信号を出力
し、警報を行わせるものである。第２停止制御手段294
は、上記余裕角度Δθが０となった時点で油圧システム
33内のモータへ制御信号を出力し、上記制動角加速度β
でブームＢの旋回を制動・停止させるとともに、作業半
径が大きくなる動作を強制的に停止させるものである。

以上の手段によって、限界作業領域が設定され、この
領域と現在の作業状態との比較により安全動作が制御さ
れるようになっている。

次に、この演算制御装置20が実際に行う演算内容およ
び制御内容を説明する。

１）負荷率に関する演算制御作業半径算出手段21は、まず、ブーム長L_Bおよびブー
ム角θによってブームＢの撓みを考慮に入れない作業半
径Ｒ′およびブームＢの撓みによる半径増加分ΔＲを求
め、両者から作業半径Ｒを算出する。吊上げ荷重算出手
段22は、算出された作業半径Ｒ、ブーム長L_B、およびシ
リンダ圧力ｐから、実際に吊上げられた吊り荷Ｃの荷重
Ｗを算出する。定格荷重算出手段221は、上記作業半径
Ｒ、ブーム長L_B、アウトリガジャッキ105の張出し量d₁
〜d₄、および予め定められた安全係数αに基づき、現在
の旋回角θに対応する定格荷重W₀を、設定された定格荷
重を記憶したメモリの中から呼び出すか、あるいは同メ
モリの値から補間演算で算出する。さらに、負荷率算出
手段23は、上記定格荷重W₀に基づいて負荷率W/W₀を算出
する。

この負荷率W/W₀が90％以上の場合には、第１警告制御
手段291の出力信号を受けた警報器31から警報が発せら
れるため、作業者は、吊上げた荷Ｃによる荷重Ｗが定格
荷重W₀に近いことを知ることができる。また、負荷率W/
W₀が100％を超える場合、すなわち、実荷重Ｗが定格荷
重W₀を上回る場合には、危険防止のため、第１停止制御
手段292の出力信号により旋回を除くクレーン動作（ブ
ームＢの伸長・倒伏、吊り荷Ｃの巻上げ等）が強制的に
停止される。

２）限界作業領域に関する演算制御限界作業領域設定手段24は、上記吊上げ荷重Ｗ、各ア
ウトリガジャッキ105の張出し量d₁〜d₄、およびブーム
長L_Bに応じた限界作業領域を設定する。

その設定要領を第４図に示す。まず、クレーン10の旋
回中心Ｏから各アウトリガジャッキ105の張出し位置FL,
FR,RL,RRへ直線を引き、アウトリガジャッキ105の張出
し量が少ない側（この図ではクレーン10の左側）に引い
た直線から予め定められた一定の角度ψだけ中心側にず
らした線を境界線41,42とする。そして、この境界線41,
42を境としてクレーン10の右側の領域を安定区間とし、
この区間には、実際の吊上げ荷重Ｗに応じた最大の許容
作業半径（第１の許容作業半径）r₁を設定する。すなわ
ち、この区間の限界作業領域は、上記半径r₁をもつ円弧
43で囲まれた扇形になる。また、４本のアウトリガジャ
ッキ105を全て最大に張出すと、半径r₁をもつ全円の内
側全てが限界作業領域となる。

これに対し、上記境界線41,42を境にしてクレーン10
の左側の領域は不安定区間とする。従来、この不安定区
間には上記第１の許容作業半径r₁よりも小さな第２の許
容作業半径r₂をもつ円弧44からなる限界作業領域が設定
されていたが（第４図の二点鎖線参照）、この装置で
は、第５図にも示されるように、各境界線41,42上の境
界点P₁,P₂から円弧44に接線L₁,L₂を引き、これらの接線
L₁,L₂および上記円弧44の一部で囲まれる領域を限界作
業領域として設定する。

従って、この限界作業領域設定手段24で設定される限
界作業領域の境界線は、一般に旋回角θと作業半径Ｒと
の関係式θ＝ｆ（Ｒ）で表される。具体的に、安定区間
ではＲ＝r₁（一定）、不安定区間中の最不安定区間（円
弧44の部分）ではＲ＝r₂≦r₁（一定）となる。また、こ
れ以外の領域、すなわち接線L₁,L₂の部分については、
第５図に示されるように、円弧44から直線L₁へ移行する
ときの旋回角をθ₀とすると、 Rcos（θ₀−θ）＝r₂ が成立するので、接線L₁は、 θ＝θ₀−cos^-1（r²/R）の関係式で表される。

なお、上記許容作業半径r₁,r₂は、吊上げ荷重Ｗに応
じて逐次算出するようにしてもよいし、吊上げ荷重Ｗを
何段階かに分けて各段階別にメモリに記憶させておいて
もよい。例えば、各アウトリガジャッキ105の張出し量d
₁〜d₄が一定の場合には、第６図に示されるように、各
吊上げ荷重Ｗに応じた限界作業領域は全て略相似形にな
る（実線62、二点鎖線61,63,64参照）。

残り角度算出手段25は、現在の作業半径Ｒおよび旋回
角θに基づき、旋回によって上記限界作業領域を超える
までの残り角度θｃを算出する。例えば第６図におい
て、クレーンが10tの荷重を吊り下げている場合、限界
作業領域は太い実線62の内側となる。また、現在のブー
ムポイントの位置をＡとし、Ａ→Ｄ→Ｃの方向に同一作
業半径で旋回している場合、旋回中心Ｏを中心として位
置Ａを通る円弧と限界作業領域の領域線との交点をＣと
すると、直線OA,OCのなす角度が残り角度θｃとなる。

一方、制動角加速度算出手段26は、次の手順を経るこ
とにより、ブームＢの横曲げ強度を考慮し、かつ荷振れ
を残さない制動角加速度βを算出する。

まず、ブーム慣性モーメント算出手段261は、各ブー
ム部材Bnの慣性モーメントInを次式に基づいて算出す
る。

In＝Ino・cos²φ＋（Wn/g）・Rn² ここで、Inoはφ＝０の状態における各ブーム部材Bn
の重心回りの慣性モーメント（定数）を示し、Wnは各ブ
ーム部材Bnの自重、ｇは重力加速度、Rnは各ブーム部材
Bnの重心の旋回半径を示す。

許容角加速度算出手段262は、次のようにして許容角
加速度β₁を求める。

一般に、クレーン10のブームＢおよびブームフット10
2は十分な強度を有しているが、ブーム長L_Bが長くなる
と、旋回制動時に発生する慣性力に起因してブームＢに
大きな横曲げ力が作用する。この横曲げ力による強度的
な負担はブームフット102付近で最大となるので、ここ
では、旋回軸101回りのモーメントに基づいて強度評価
を行うようにしている。

具体的に、旋回制動時のブームＢの角加速度をβ′、
吊り荷Ｃの角加速度をβ″とすると、ブームＢの旋回に
起因してその旋回中心に作用するモーメントN_Bは次式で
表される。

ここで、Ｗは上記吊上げ荷重算出手段22で算出された
吊上げ荷重である。一方、ブームＢの吊上定格荷重を
W₀、横曲げに対する評価係数をα′とすると、ブームＢ
の横曲げに対する強度についての許容条件は次の式で
表される。

N_B/R≦α′W₀ …… この式に式を代入すると、一方、吊り荷Ｃの荷振れがなく、かつブームＢと吊り
荷Ｃがともに角速度Ω₀で旋回している状態からブーム
Ｂを以下に示す条件で等角加速度で制動した場合、上記
ブームＢの角加速度β′および吊り荷Ｃの角加速度β″
は、第11図に示されるような関係を有することが確認さ
れている。

この図は、後述の式において導入される自然数ｎを
１とした場合のブームＢの角速度Ωおよび吊り荷Ｃの角
速度Ω₀を各々実線81および破線82で示したものであ
る。この図に示されるように、制動を開始してから時間
ｔ＝ＴでブームＢが完全停止するような等角加速度停止
制御を行った場合、ブームＢの角速度Ωは直線的に減少
するのに対し、吊り荷Ｃの角速度Ω_Wは、制動開始直後
と停止直後と停止直前では緩やかに、中間領域では急激
に減少する。すなわち、吊り荷Ｃの角速度Ω_Wは、完全
停止時までに１周期分の振動をしており、制動を開始し
てから時間ｔ＝T/2を経過した時点でブームＢの角速度
Ωと等しくなる。しかも、この時点で吊り荷Ｃの角加速
度β″はブームＢの角加速度β′の２倍となる。

これに対し、上記自然数ｎが２以上の場合には、ブー
ムＢの角速度Ωの勾配が1/nとなり、吊り荷Ｃの角速度
Ω_Wは制動開始から停止までにｎ周期分の振動を行うこ
とになるが、ｎ＝１の場合と同様に、吊り荷Ｃの角加速
度β″は最小時（絶対値をとれば最大時）でブームＢの
角加速度β′の２倍となる。

従って、理論的には、β″＝２β′として演算を進め
ることにより、クレーンの安全を確保できることになる
が、実際には旋回制動開始時に吊り荷Ｃが振れている場
合があり、このような振れがあると、制動中の吊り荷Ｃ
の角加速度β″はブームＢの角加速度β′の２倍を超え
ることになる。

よって、実際の制御を行うにあたっては、安全率を考
慮して、ｋ＞２となるような係数ｋを導入し、β″＝ｋ
β′として演算を進めるのが望ましい。

そこで、この式β″＝ｋβ′を上記式に代入する
と、が得られる。従って、この式を満たす最大の角加速度
β′を許容角加速度β₁に設定すればよい。なお、上記
評価係数α′は、一定の値に定めてもよいが、ブームＢ
の撓みなどを考慮して、ブーム長L_Bや作業半径Ｒが大き
くなるほど小さい値に設定するようにしてもよい。

実際角加速度算出手段263は、このようにして算出さ
れた許容角加速度β₁と、角速度センサ16およびロープ
長センサ17の検出結果から求められるブーム角速度（減
速前の角速度）Ω₀および荷振れ径ｌとに基づいて、実
際の制動角加速度βを算出する。

その算出要領を説明する。まず、クレーン10に吊下げ
られた吊り荷Ｃについて、第７図に示されるような単振
り子のモデルを考える。この系の微分方程式は次式で与
えられる。

＋（g/l）η＝−/l …… Ｖ＝V₀＋at …… ここで、ηは吊り荷Ｃの振れ角、Ｖは時間ｔとともに
変化するブームポイントの旋回速度、V₀は同ブームポイ
ントの旋回停止開始前の旋回速度（＝ＲΩ₀）、ａはそ
の加速度を示す。式の両辺を時間ｔで微分して式の
右辺に代入し、初期条件（ｔ＝０でη＝0,＝０）の下
で積分すると、次の式が得られる。

（／ω）²＋（η＋a/g）²＝（a/g）² …… この式を／ωとηとに関する位相平面上に表すと、
第８図に示されるように、点Ａ（0,−a/g）を中心とし
て原点Ｏ（0,0）を通る円を描くことになる。この円を
１周するための時間、すなわち単振り子の状態が原点Ｏ
から変化して同状態に復帰する周期Ｔは、Ｔ＝２π／ω
で与えられるため、クレーンの旋回停止制御を開始した
時点（Ａ点）から時間nT（ｎは自然数）後に完全停止す
るように角加速度βを設定すれば、吊り荷の振れを残さ
ずにクレーンを停止させることができる。一方、上記ω
は重力加速度ｇおよび振れ半径ｌで決定される一定値で
あるため、荷振れの残らない旋回停止制御が可能な角加
速度βは次式より求めることができる。

β＝−Ω₀/nT ＝−ωΩ₀/2nπ （ｎは自然数） …… また、ブームＢの横曲げ強度に関しては｜β｜≦β₁
が条件であるため、この条件を満たす範囲内で最小の自
然数ｎを選択することにより、必要最小時間で荷振れを
残さずにクレーンを制動、停止させるための実際の制動
角加速度βを得ることができる。

所要角度算出手段27は、現在の角速度（すなわち制動
前の角速度）Ω₀に基づき、上記制動角加速度βで旋回
停止制御を行う場合に制動を開始してから完全に停止す
るまでに必要な旋回角度（所要角度）｜θr|を算出す
る。具体的に、制動を開始してから完全停止するまでの
所要時間をｔとすると、 Ω₀＋βｔ＝０ θｒ＝βt²/2＋Ω₀ｔの２式が成立するので、両式からｔを消去することによ
り、所要角度｜θr|が得られる。具体的には、次の値が
得られる。

ｔ＝−Ω₀／β θｒ＝−Ω₀ ²/2β 余裕角度算出手段28は、制動を開始するまでに現在の
角速度Ω₀で旋回できる角度、すなわち余裕角度Δθ
（＝θｃ−｜θr|）を算出する。例えば第６図におい
て、位置Ｃで完全停止するために制動を開始しなければ
ならない位置をＤとすると、上記余裕角度Δθは直線O
A,ODのなす角度となる。

第２停止制御手段294は、この算出された余裕角度Δ
θが０となった時点、例えば第６図ではブームＢが位置
Ｄに到達した時点で、油圧システム33に制御信号を出力
することにより、ブームＢの旋回制動および作業半径が
大きくなる動作の強制停止を行う。このとき、吊り荷Ｃ
の停止時の振れを無くすため、上記制動角加速度βで制
動、停止するように油圧モータ圧力P_Bを設定する。

この油圧モータ圧力P_Bの算出要領の一例を示す。い
ま、ブームＢ以外の旋回部材に関する慣性モーメントの
総和をIuとすると、旋回制動に必要なトルクT_Bは、となる。一方、このトルクT_Bは油圧モータ側の条件（油
圧モータの差圧ΔＰ）と第12図の実線90に示されるよう
な関係にあり、式で表わすと次のようになる。

ｉ）−ΔP₀≦ΔＰ≦ΔP₁の場合 T_B＝（ΔＰ＋ΔP₀）・Q_H/200π …… ii）ΔＰ≧ΔP₁の場合 T_B＝（ΔＰ・Q_H/200π）・i₀・ηｍ …… Q_H :モータ容量 i₀ :総減速比 ηm:機械効率 ΔP₀：モータの無負荷での損失圧力なお、上記モータ差圧ΔP₁は、上記式で表わされる
直線と、上記式で表わされる直線との交点におけるモ
ータ差圧ΔＰの値を表わす。

従って、この式または式を上記式に代入するこ
とにより、油圧モータの差圧ΔＰを得ることができる。

さらに、油圧モータの駆動側圧力をP_Aとすると、下記
式によって、油圧モータの制動側圧力P_Bを得ることが
できる。

P_B＝P_A＋ΔＰ …… これに対し、第２警告制御手段293は、上記余裕角度
Δθが０でなく所定値以下になった時点で警報器31に制
御信号を出力し、警報を行わせる。これによって作業者
は、あと残り僅かな旋回で、自動的に制動がかけられる
ことを知ることができる。

さらに、この演算制御装置20は、各値に関する情報信
号を表示装置32に出力し、第６図に示されるような画面
表示を行わせる。すなわち表示装置32は、その画面上
に、クレーン10のロアフレームの位置、各アウトリガジ
ャッキ105の張出し位置FL,FR,RL,RR、限界作業領域（例
えば吊上げ荷重Ｗが10tの場合には実線62）、さらには
作業半径Ｒおよび旋回角θの双方を示す線分60を表示す
る。これによって作業者は、現在の作業状態と限界作業
領域との関係を一目で把握することができる。

３）実際に行われる制御動作の具体例ここでは、上記クレーンにおいて、10tの吊り荷Ｃが
吊り下げられ、かつ作業半径Ｒが拡大されながら（すな
わちブームＢが伸長あるいは倒伏しながら）旋回が行わ
れる時の制御動作例を第10図に基づいて説明する。

まず、吊り荷Ｃが安定区間内において限界作業領域の
境界線（実線62）に到達する場合、すなわち残り角度が
制動の所要角度｜θr|となる前に作業半径Ｒが拡大され
てr₁となり、負荷率が100％となる場合について説明す
る（矢印A₁参照）。

この場合には、作業半径Ｒがr₁となった地点（点Q₁）
で、第１停止制御手段292の出力信号により、ブームＢ
の伸長・倒伏および吊り荷Ｃの巻上げが強制的に停止さ
れるが、まだ残り角度θｃは所要角度｜θr|よりも大き
な状態にあるので、旋回半径Ｒがr₁に固定された状態で
旋回が続行される。すなわち、限界作業領域の境界線に
沿って旋回が行われる。そして、残り角度θｃが所要角
度｜θr|となった地点（点Q₂）で第２停止制御手段294
の出力信号により旋回の制動が開始され、安定区間と不
安定区間の領域点である点Q₃で旋回が完全停止される。

従って、この場合には、まず第１停止制御手段292に
よって作業半径Ｒが固定され、その後に第２停止制御手
段294によって旋回の制動・停止が行われる。

次に、吊り荷ｃが限界作業領域の境界線に到達する前
に旋回制動が開始される場合、すなわち、作業半径Ｒの
拡大により負荷率が100％となる前に、残り角度θｃが
旋回制動の所要角度｜θr|となる場合について説明する
（矢印A₂参照）。

この場合には、上記残り角度θｃが所要角度｜θr|と
なった地点（点Q₄）で、第２停止制御手段294の出力信
号によって旋回制動が開始されるとともに、ブームＢの
伸長・倒伏、すなわち作業半径Ｒが大きくなるような動
作も強制的に停止され、作業半径Ｒはこの時点での半径
r₃に固定される。

ここで、作業半径Ｒを固定するのは、作業半径が拡大
されながら制動が行われると、最終的な停止地点が限界
作業領域を超えてしまうからである。すなわち、このよ
うに作業半径Ｒがr₃に固定されたまま制動が開始される
ことにより、旋回は限界作業領域の境界線上の点Q₅で完
全停止される。

従って、この場合には、作業半径Ｒの固定および旋回
の制動・停止の双方が第２停止制御手段294で行われる
ことになる。

なお、作業半径Ｒが小さくなるような動作、すなわち
ブームＢの収縮や起立については、このような動作を行
っても安全性を損われにくいので、上記のような強制停
止は原則的には行われない。

以上の説明のように、この装置では、吊り荷Ｃの振れ
を残さずに旋回を制動、停止させるための所要角度｜θ
r|と、限界作業領域を超えるまでに旋回できる残り角度
θｃとを算出し、両角度の比較によって旋回停止制御や
警報などの安全動作を行うようにしているので、限界作
業領域内で安全かつ確実にクレーンを停止させることが
できる。具体的には、両角度が一致する前の時点で警報
を行うことにより、作業者に旋回速度の抑制を促すとと
もに、両角度が一致する点では、荷振れが残らない制動
角加速度で自動的に旋回制動がかけられる。

また、表示装置32においては、作業半径Ｒおよび旋回
角θを表す線分60と限界作業領域とを同一画面上に表示
するようにしているので、クレーン作業者は旋回角速度
も含めた旋回状況と限界作業領域との関係を一目で正確
に把握することができ、これによって、安全性を考慮し
た的確な旋回運動をすることができる。

なお、本発明はこのような実施例に限定されず、例と
して次のような態様をとることもできる。

（１）上記実施例では、安全動作の制御および画面表示
の双方を行う装置について示したが、安全動作の制御の
みを行うようにしても、クレーンの安全性を確保するこ
とが可能である。安全動作についても、旋回の制動停止
と警報の双方を行うのではなく、前者のみを行うように
してもよい。

（２）上記実施例では、余裕角度Δθが０となった時点
で制動を開始するようにしているが、余裕をみて上記角
度Δθが所定値以下になったときに制動をかけるように
してもよい。

（３）上記実施例では、余裕角度Δθが所定値以下とな
った場合に警告を開始するようにしているが、この余裕
角度Δθを角速度Ω₀で除した余裕時間Δｔが一定値
（例えば3sec等）以下となった時点で警告を行うように
してもよい。このような制御を行えば、角速度Ω₀に拘
らず、警告が始まってから制動が始まるまでに常に一定
時間だけ余裕が与えられることになる。また、旋回停止
制御開始のタイミングについても、同様に余裕時間Δｔ
で設定するようにしてもよい。

（４）上記表示装置32では、限界作業領域および線分60
を表示するようにしているが、これらに加え、旋回制動
を開始しなければならない点（第６図では点Ｄ）も表示
するようにすれば、より効果的となる。

（５）本発明では、限界作業領域の具体的な形状は問わ
ず、例えば、従来のように第１の許容作業半径r₁をもつ
円弧43と第１図の許容作業半径をもつ円弧44とからなる
領域に基づいて制御するようにしてもよい。ただし、上
記実施例のように第１の許容作業半径r₁から第２の許容
作業半径r₂まで連続的に変化する領域を設定するように
すれば、より広い作業可能範囲を確保できる。特に、限
界作業領域を表示装置32に表示する場合には、領域形状
が自然なので作業者に違和感を与えず、作業者は容易に
領域を把握することができる利点がある。

（６）本発明における旋回角速度の検出は、それ専用の
センサを設けてもよいし、あるいは旋回角センサの時間
微分値から得るようにしてもよい。

（７）上記実施例では、本発明における「張出し可能な
支持部材」としてアウトリガジャッキを備えたものを示
したが、その他、車体の幅方向に張出し可能なクローラ
を備えたクローラクレーンについても本発明を適用する
ことができる。すなわち、このようなクローラクレーン
においても、左右のクローラの張出し幅が異なる状態で
使用する場合には、旋回方向によって吊上能力が変化す
るので、本発明の適用によって上記と同様の優れた効果
を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、次の効果を得ることが
できる。

まず、請求項１記載の装置は、限界作業領域を超える
までに旋回可能な角度と、吊り荷を振れさせることなく
旋回を停止させるために必要な所要角度とに基づいて精
度開始のタイミングを決定するようにしたものであるの
で、荷振れを残すことなく確実に、ブームを限界作業領
域内で停止させることができる効果がある。

また、請求項２記載の装置は、上記限界作業領域とブ
ームの旋回状況とを同一画面上に表示したものであるの
で、クレーンの作業者は両者の関係を一目で正確に把握
することができ、これに基づいて安全性を考慮した的確
な旋回運動を行うことができる効果がある。特に、請求
項３記載のように、上記画面上に旋回制動を開始しなけ
ればならない点を表示するように上記表示手段を構成す
れば、現時点において、制動開始必要点までどの程度余
裕があるかを作業者に知らせることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるクレーンに備えられ
た演算制御装置の入出力関係を示した図、第２図は同演
算制御装置の機能構成図、第３図は同演算制御装置にお
ける制動角加速度算出手段の機能構成図、第４図は上記
演算制御装置により設定される限界作業領域を示すＲ−
θ平面図、第５図は同限界作業領域の要部を示すＲ−θ
平面図、第６図は表示装置により表示される画像を示す
Ｒ−θ平面図、第７図は吊り荷の状態を単振り子として
表わした説明図、第８図は同吊り荷の振れ角と振れ速度
に関する式を位相空間上に表わしたグラフ、第９図は上
記クレーンの側面図、第10図は同クレーンにおいて実際
に行われる制御動作を説明するための説明図、第11図は
吊り荷の角速度およびブームの角速度の変化の特性を示
すグラフ、第12図は油圧モータの差圧と制動トルクとの
関係を示すグラフである。 10……クレーン、105……アウトリガジャッキ（張出し
可能な支持部材）、11……ブーム長センサ（作業半径検
出手段を構成）、12……ブーム角センサ（作業半径検出
手段を構成）、14……アウトリガジャッキ張出し量セン
サ（支持部材検出手段）、20……演算制御装置、21……
作業半径算出手段（作業半径検出手段を構成）、24……
限界作業領域算出手段、25……残り角度算出手段、26…
…制動角加速度算出手段、27……所要角度算出手段、28
……余裕角度算出手段（比較手段）、293……第２警告
制御手段（作動手段）、294……第２停止制御手段（作
動手段）、Ｂ……ブーム、Ｃ……吊り荷、Ｒ……作業半
径、β……制動角加速度、θｃ……残り角度、θｒ……
所要角度。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】旋回可能なブームと張出し可能な支持部材
とを備え、上記ブームの所定位置に吊り荷が吊下げられ
るクレーンの安全装置であって、ブームの作業半径を検
出する作業半径検出手段と、旋回角を検出する旋回角検
出手段と、各支持部材の張出し量を検出する支持部材検
出手段と、上記吊り荷の重量および各支持部材の張出し
量に応じたブームの限界作業領域を設定する限界作業領
域設定手段と、この設定された限界作業領域を超えるま
で旋回できる残り角度を算出する残り角度算出手段と、
現在の作業半径および吊り荷の振れ半径を維持しながら
吊り荷の触れを残さずにブームの旋回を制動、停止させ
るための制動角加速度を算出する制動角加速度算出手段
と、この制動角加速度で制動、停止させるために必要な
ブームの旋回角度を算出する所要角度算出手段と、この
算出された所要角度と上記残り角度とを比較する比較手
段と、残り角度が所要角度を超えない間に上記制動角加
速度で制動を開始させる停止制御手段とを備えたことを
特徴とするクレーンの安全装置。
【請求項２】請求項１記載のクレーンの安全装置におい
て、上記限界作業領域設定手段により設定された限界作
業領域と現在のブームの作業半径および旋回角とを同一
画面上に表示する表示手段を備えたことを特徴とするク
レーンの安全装置。
【請求項３】請求項２記載のクレーンの安全装置におい
て、上記画面上に旋回制動を開始しなければならない点
を表示するように上記表示手段を構成したことを特徴と
するクレーンの安全装置。