WO2020166453A1 - クレーン - Google Patents

クレーン Download PDF

Info

Publication number
WO2020166453A1
WO2020166453A1 PCT/JP2020/004392 JP2020004392W WO2020166453A1 WO 2020166453 A1 WO2020166453 A1 WO 2020166453A1 JP 2020004392 W JP2020004392 W JP 2020004392W WO 2020166453 A1 WO2020166453 A1 WO 2020166453A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
virtual model
luggage
boom
controller
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2020/004392
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩嗣 山内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tadano Ltd
Original Assignee
Tadano Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tadano Ltd filed Critical Tadano Ltd
Publication of WO2020166453A1 publication Critical patent/WO2020166453A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/88—Safety gear

Definitions

  • the present invention relates to a crane that can prevent a load suspended on a hook from colliding with a traveling body or a revolving structure.
  • the crane which is a typical work vehicle, has been known.
  • the crane is mainly composed of a traveling structure and a swing structure.
  • the traveling body has a plurality of wheels and is capable of self-propelling.
  • the revolving structure is equipped with a wire rope and hooks in addition to the boom, and can carry cargo while it is suspended.
  • luggage suspended on the hook may perform a pendulum motion with the tip of the boom as a fulcrum (see Patent Document 1).
  • the load suspended on the hook may rotate around a straight line passing through the hook from the tip of the boom (see Patent Document 2). Therefore, the luggage may collide with the traveling body or the revolving structure depending on the posture of the boom, the hanging length of the wire rope, the shape of the luggage, and the like. Therefore, there has been a demand for a crane that can prevent a load suspended on a hook from colliding with a traveling body or a revolving structure.
  • the crane of the present invention includes a traveling body and a revolving structure supported by the traveling body,
  • the revolving structure has a boom, a wire rope that hangs down from the tip of the boom, and a hook that moves up and down by winding and unwinding the wire rope, and transports the load while the load is suspended on the hook.
  • various actuators for carrying the luggage and a controller for instructing the operation of the actuator, the controller interlocking in accordance with the operation of the traveling body and the revolving structure.
  • the controller includes the first virtual model formed so as to include the boom that interlocks with the operation of the boom and the luggage that interlocks with the movement of the luggage.
  • the second virtual model formed in (1) is recognized, and when the first virtual model and the second virtual model approach or interfere with each other in the virtual space, the operation of the actuator is urgently stopped.
  • the second virtual model when the straight line that passes through the hook from the tip portion of the boom is the first axis, the second virtual model includes the area when the load rotates around the first axis. It has a cylindrical shape.
  • the second virtual model is the second It is a columnar shape that encloses a region when the luggage at the position farthest from the second axis about the axis makes a large rotation while rotating about the first axis.
  • the second virtual model has a shape in which a conical shape having the wire rope as a generatrix is added to an upper portion of the cylindrical shape.
  • the crane of the present invention it is provided with various actuators for carrying luggage and a controller for instructing the operation of the actuator. Then, the controller controls the first virtual model formed so as to include a part or all of the traveling body and the revolving structure that interlock with the motions of the traveling body and the revolving structure, and the luggage that interlocks with the movement of the luggage.
  • the second virtual model formed so as to be included therein is recognized, and when the first virtual model and the second virtual model approach or interfere with each other in the virtual space, the operation of the actuator is urgently stopped. According to such a technical idea, it is possible to prevent the luggage suspended on the hook from colliding with the traveling body or the swinging body.
  • the controller is configured to include the first virtual model formed to include the boom that interlocks with the operation of the boom and the load that interlocks with the movement of the load.
  • the second virtual model is recognized, and when the first virtual model and the second virtual model approach or interfere with each other in the virtual space, the operation of the actuator is urgently stopped. According to such a technical idea, it is possible to prevent the load suspended from the hook from colliding with the boom forming the revolving structure.
  • the second virtual model when the straight line that passes through the hook from the tip of the boom is used as the first axis, the second virtual model has a cylindrical shape that includes a region when the load rotates around the first axis. Has become. According to such a technical idea, since the possibility of collision due to the rotation of the luggage is taken into consideration, it is possible to reliably prevent the luggage suspended on the hook from colliding with the traveling body or the swinging body (the boom forming the swinging body). You can
  • the second virtual model when the second axis is a vertical straight line passing through the lowest point of the locus of the load when the load is in the pendulum motion, the second virtual model is centered on the second axis. Is a columnar shape that includes a region when the load at the position farthest from the second axis makes a large rotation while rotating about the first axis. According to such a technical idea, since the possibility of collision due to swinging and rotation of the luggage is taken into consideration, it is possible to more reliably ensure that the luggage hung on the hook collides with the traveling body or the swinging body (the boom forming the swinging body). Can be prevented.
  • the second virtual model has a shape in which the conical shape having the wire rope as the generatrix is added to the upper part of the cylindrical shape. According to such a technical idea, the possibility of collision due to shake and rotation is considered even for the structure above the luggage, so that the luggage hung on the hook collides with other structures such as hooks. Can be prevented.
  • the figure which shows a crane The figure which shows the inside of a cabin.
  • the figure which shows a 2nd virtual model. The figure which shows the state in which a 1st virtual model and a 2nd virtual model are approaching or interfering.
  • the crane 1 is mainly composed of a traveling body 2 and a swing body 3.
  • the traveling body 2 includes a pair of left and right front wheels 4 and rear wheels 5.
  • the traveling body 2 is provided with an outrigger 6 which is grounded and stabilized when carrying the work of carrying the luggage L.
  • the traveling body 2 has a revolving structure 3 supported on the upper portion thereof, which is revolvable by an actuator.
  • the revolving structure 3 is equipped with a boom 7 so as to project forward from its rear part. Therefore, the boom 7 is rotatable by an actuator (see arrow A).
  • the boom 7 is extendable and contractible by an actuator (see arrow B). Further, the boom 7 can be raised and lowered by an actuator (see arrow C).
  • the revolving structure 3 includes a cabin 11 on the side of the boom 7. Inside the cabin 11, a turning lever 31, a telescopic lever 32, a hoisting lever 33, and a winding lever 34 are provided.
  • control system 16 will be described with reference to FIG.
  • the control system 16 is mainly composed of a controller 20, various levers 31 to 34, and various valves 35 to 38.
  • the controller 20 comprises an information storage unit 21 with a ROM.
  • the information storage unit 21 stores various programs required for controlling the crane 1.
  • the controller 20 constitutes the information processing unit 22 by a CPU, a ROM, a RAM and the like.
  • the information processing unit 22 converts the operation amounts of the various levers 31 to 34 into electric signals and transmits the electric signals to the various valves 35 to 38 that operate the actuators. In this way, the controller 20 realizes the operation of the boom 7 (revolving operation/extending/contracting operation/raising/lowering operation) and the operation of the winch 10 (winding operation/unwinding operation).
  • the boom 7 can be rotated by an actuator (see arrow A in Fig. 1).
  • an actuator is defined as the turning motor 12 (see FIG. 1).
  • the turning motor 12 is appropriately operated by a turning valve 35 which is a direction control valve. That is, the turning motor 12 is appropriately operated by the turning valve 35 switching the flow direction of the hydraulic oil.
  • the turning valve 35 is operated based on an instruction from the controller 20.
  • the turning angle and the turning speed of the boom 7 are detected by a sensor (not shown).
  • the boom 7 can be expanded and contracted by an actuator (see arrow B in FIG. 1).
  • an actuator is defined as a telescopic cylinder 13 (see FIG. 1).
  • the expansion/contraction cylinder 13 is appropriately operated by an expansion/contraction valve 36 which is a directional control valve. That is, the telescopic cylinder 13 is appropriately operated by the telescopic valve 36 switching the flow direction of the hydraulic oil.
  • the expansion/contraction valve 36 is operated based on an instruction from the controller 20.
  • the extension/contraction length and extension/contraction speed of the boom 7 are detected by a sensor (not shown).
  • the boom 7 can be raised and lowered by an actuator (see arrow C in FIG. 1).
  • an actuator is defined as a hoisting cylinder 14 (see FIG. 1).
  • the hoisting cylinder 14 is appropriately operated by a hoisting valve 37 which is a directional control valve. That is, the undulation cylinder 14 is appropriately operated by the undulation valve 37 switching the flow direction of the hydraulic oil.
  • the undulation valve 37 is operated based on an instruction from the controller 20.
  • the hoisting angle and hoisting speed of the boom 7 are detected by a sensor (not shown).
  • the hook 9 can be raised and lowered by an actuator (see arrow D in FIG. 1).
  • an actuator is defined as the winding motor 15 (see FIG. 1).
  • the winding motor 15 is appropriately operated by a winding valve 38 which is a directional control valve. That is, the winding motor 15 is appropriately operated by the winding valve 38 switching the flow direction of the hydraulic oil.
  • the winding valve 38 is operated based on an instruction from the controller 20.
  • the hanging length and the lifting speed of the hook 9 are detected by a sensor (not shown).
  • the controller 20 configures the information transmitting/receiving unit 23 with a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
  • the information transmitting/receiving unit 23 can acquire information from a server computer 24 at a remote place via a communication network. For example, it is possible to obtain information on the possibility that the luggage L collides with the boom 7 that constitutes the revolving structure 3.
  • the server computer 24 is functionally integrated with the controller 20 mounted on the crane 1. Therefore, the server computer 24 is considered to be included in the controller 20.
  • the controller 20 will be described as a superordinate concept including the server computer 24.
  • the first virtual model 40 is a rectangular parallelepiped shape (finite bounding box: Oriented Bounding Box) formed in the virtual space.
  • the finite bounding box 41 is formed by three elements of “coordinates of the center point”, “distance from the center point to the plane”, and “direction vector indicating the inclination”.
  • the finite bounding box 41 is handled as the boom 7 in the virtual space whose shape is simplified.
  • the first virtual model 40 is interlocked with the operation of the boom 7. Specifically, the first virtual model 40 turns in accordance with the turning operation of the boom 7 (see arrow A in FIG. 4 ). Further, the boom 7 expands and contracts in accordance with the expansion and contraction operation (see arrow B in FIG. 4 ). Further, the boom 7 is raised and lowered in accordance with the raising and lowering operation (see arrow C in FIG. 4). Thus, the first virtual model 40 always surrounds the boom 7 in the virtual space regardless of the operation mode of the boom 7.
  • the boom 7 may be surrounded by a plurality of finite bounding boxes 41 instead of one finite bounding box 41. For example, the boom 7 may be enclosed by combining a plurality of finite bounding boxes 41.
  • the finite boundary box 41 may be enclosed including the other part (the cabin 11 and the like), or the traveling body 2 and the revolving structure 3 may be entirely enclosed by the finite boundary box 41. That is, the range enclosed by the finite bounding box 41 is not limited.
  • the second virtual model 50 is created using a rectangular parallelepiped shape (finite bounding box: Oriented Bounding Box) formed in the virtual space.
  • the finite bounding box 51 is also formed by three elements of “coordinates of the center point”, “distance from the center point to the plane”, and “direction vector indicating the inclination”.
  • the finite bounding box 51 is treated as a luggage L in a virtual space whose shape is simplified.
  • the second virtual model 50 is interlocked with the movement of the luggage L. Specifically, the second virtual model 50 moves in accordance with the turning movement of the luggage L (movement by the turning operation of the boom 7) (see arrow A in FIG. 5 ). Further, the luggage L is moved in accordance with the extension/contraction movement (movement by the extension/contraction operation of the boom 7) (see arrow B in FIG. 5 ). Further, the luggage L is moved in accordance with the up-and-down movement (movement by the up-and-down movement of the boom 7) (see arrow C in FIG. 5). In addition, the luggage L is moved in accordance with the winding movement (movement by the winding operation of the winch 10) (see arrow D in FIG. 5 ).
  • the second virtual model 50 always surrounds the luggage L in the virtual space regardless of the movement mode of the luggage L.
  • the luggage L may be surrounded by a plurality of finite bounding boxes 51 instead of one finite bounding box 51.
  • the luggage L may be enclosed by combining a plurality of finite bounding boxes 51.
  • only a part of the luggage L may be surrounded by the finite bounding box 51. That is, the range enclosed by the finite boundary box 51 is not limited.
  • the controller 20 recognizes the first virtual model 40 and the second virtual model 50 in the virtual space. Therefore, the controller 20 can grasp the actual operation mode of the boom 7 based on the operation of the first virtual model 40. The controller 20 can also grasp the actual movement mode of the luggage L based on the movement of the second virtual model 50. Further, the controller 20 can grasp the relative distance between the boom 7 and the luggage L based on the relative positions of the first virtual model 40 and the second virtual model 50. Therefore, the controller 20 can determine that the luggage L may collide with the boom 7, and if there is a collision, various actuators (a turning motor 12, a telescopic cylinder 13, and a hoisting cylinder 14). The operation of the boom 7 and the operation of the winch 10 are urgently stopped by controlling the winding motor 15).
  • various actuators a turning motor 12, a telescopic cylinder 13, and a hoisting cylinder 14
  • the present crane 1 includes various actuators (turning motor 12, telescopic cylinder 13, undulating cylinder 14, winding motor 15) and actuators (12.
  • the controller 20 moves the first virtual model 40 and the luggage L that are formed so as to include a part or all of the traveling body 2 and the revolving body 3 that are interlocked with each other in accordance with the operations of the traveling body 2 and the revolving body 3.
  • the second virtual model 50 formed so as to include the luggage L that is interlocked according to the above is recognized, and when the first virtual model 40 and the second virtual model 50 approach or interfere with each other in the virtual space, the actuator (12.13. Emergency stop the operation of 14 ⁇ 15). According to such a technical idea, it is possible to prevent the luggage L suspended from the hook 9 from colliding with the traveling body 2 and the swing body 3.
  • the controller 20 includes the first virtual model 40 formed so as to include the boom 7 that interlocks with the operation of the boom 7 and the luggage L that interlocks with the movement of the luggage L.
  • the second virtual model 50 formed so as to include the above when the first virtual model 40 and the second virtual model 50 approach or interfere with each other in the virtual space, the operation of the actuator (12, 13, 14, 15) is performed. Make an emergency stop. According to this technical idea, it is possible to prevent the luggage L suspended by the hook 9 from colliding with the boom 7 forming the revolving structure 3.
  • the controller 20 can adopt a simple algorithm in order to realize a high calculation speed while reducing the calculation load. That is, a line segment extending along the longitudinal direction is defined on the boom 7, and when the second virtual model 50 approaches or interferes with the line segment, an actuator (a motor 12 for swiveling, a cylinder 13 for extension/contraction, a cylinder 14 for undulation, a winding operation). The operation of the motor 15) may be stopped in an emergency. Alternatively, a mass point may be defined at the center of the luggage L, and the operation of the actuators (12, 13, 14, 15) may be urgently stopped when the mass point of the first virtual model 40 approaches.
  • an actuator a motor 12 for swiveling, a cylinder 13 for extension/contraction, a cylinder 14 for undulation, a winding operation.
  • the operation of the motor 15 may be stopped in an emergency.
  • a mass point may be defined at the center of the luggage L, and the operation of the actuators (12, 13, 14, 15) may be urgently stopped when the
  • a line segment extending along the longitudinal direction of the boom 7 is defined, and a mass point is defined at the center of the load L, and when the line segment and the mass point are close to each other, the operation of the actuator (12, 13, 14, 15) is urgently stopped. You may allow it. Even if it does in this way, the same effect will be produced.
  • FIG. (X) of FIG. 7 is an enlarged view of the second virtual model 50 as seen from the direction of arrow V in the drawing.
  • the second virtual model 50 has a cylindrical shape obtained by rotating the finite bounding box 51.
  • the rotating shaft at this time is the first shaft 52 passing through the hook 9 from the tip portion of the boom 7. Therefore, the second virtual model 50 has a columnar shape that includes the region R when the luggage L rotates about the first axis 52.
  • the radius r and the height h of the second virtual model 50 satisfy the following relational expressions (1) and (2). r ⁇ x ⁇ 2...(1) h ⁇ z (2)
  • the second virtual model 50 when the straight line passing from the tip of the boom 7 and passing through the hook 9 is used as the first axis 52, the second virtual model 50 includes the region R when the load L rotates about the first axis 52. It has a cylindrical shape. According to this technical idea, since the possibility of collision due to the rotation of the luggage L is taken into consideration, the luggage L hung from the hook 9 collides with the traveling body 2 and the revolving structure 3 (the boom 7 forming the revolving structure 3). You can surely prevent it.
  • FIG. (X) of FIG. 8 is an enlarged view of the second virtual model 50 seen from the direction of arrow V in the figure.
  • the second virtual model 50 has a cylindrical shape obtained by swinging and rotating the finite bounding box 51.
  • the rotation axis at this time is the second vertical axis 53 passing through the lowest point P of the locus T of the load L when the load L is performing the pendulum motion. Therefore, in the second virtual model 50, the luggage L at the position farthest from the second shaft 53 about the second shaft 53 rotates about the first shaft 52 and makes a large rotation (about the second shaft 53). It has a columnar shape that encloses the region R when the rotation is performed.
  • the radius r of the second virtual model 50 is The height h satisfies the following relational expressions (1) and (2). r ⁇ (s+z) ⁇ sin ⁇ +x/2 ⁇ cos ⁇ (1) h ⁇ z+x ⁇ sin ⁇ /2+s ⁇ s ⁇ cos ⁇ (2)
  • the second virtual model 50 is the second It has a columnar shape that encloses a region R when the luggage L, which is located farthest from the second shaft 53 about the shaft 53, makes a large rotation while rotating about the first shaft 52.
  • the luggage L suspended by the hook 9 is the traveling body 2 or the revolving structure 3 (the boom 7 forming the revolving structure 3). Can be more reliably prevented from colliding with.
  • the size of the second virtual model 50 is adjusted according to the suspension length s. Furthermore, since the possibility of collision is considered according to the suspension length s, it is possible to prevent the luggage L suspended by the hooks 9 from colliding with the traveling body 2 and the revolving structure 3 (the boom 7 forming the revolving structure 3). It can be prevented more reliably.
  • FIG. (X) of FIG. 9 is an enlarged view of the second virtual model 50 as seen from the direction of arrow V in the figure.
  • the second virtual model 50 has a shape in which a conical shape is added to the cylindrical shape obtained by swinging and rotating the finite bounding box 51.
  • the columnar shape refers to a large rotation (rotation that grinds around the second shaft 53) while rotating around the second shaft 53 and the luggage L that is located farthest from the second shaft 53 while rotating around the first shaft 52. )
  • the region R at the time of doing) is included.
  • the conical shape includes a region Rc when the wire L is rotated about the second shaft 53 with the wire rope 8 when the load L is at the farthest position from the second shaft 53 as the generatrix G.
  • the second virtual model 50 has a shape in which the conical shape having the wire rope 8 as the generatrix G is added to the upper part of the cylindrical shape. According to this technical idea, the possibility of collision due to shake and rotation is taken into consideration even for the structure above the luggage L, so that the luggage L hung on the hook 9 is a structure such as another hook 17. Can be prevented from colliding with.
  • FIG. 10 is a first application example and shows a state in which the first virtual model 40 and the third virtual model 60 are in proximity or interfere with each other.
  • the first application example is to prevent the boom 7 from colliding with the obstacle F.
  • the obstacle F needs to be surrounded by the third virtual model 60.
  • the third virtual model 60 is created using a rectangular parallelepiped shape (finite bounding box: Oriented Bounding Box) formed in the virtual space.
  • the finite bounding box 61 is treated as an obstacle F in a virtual space whose shape is simplified.
  • the third virtual model 60 is interlocked with the operation of the obstacle F.
  • the obstacle F may be surrounded by a plurality of finite bounding boxes 61 instead of one finite bounding box 61.
  • the obstacle F may be surrounded by combining a plurality of finite bounding boxes 61.
  • the finite bounding box 61 may surround only part of the obstacle F.
  • the controller 20 recognizes the first virtual model 40 and the third virtual model 60 in the virtual space. Therefore, the controller 20 can grasp the actual operation mode of the boom 7 based on the operation of the first virtual model 40. Further, the controller 20 can grasp the operation mode of the actual obstacle F based on the operation of the third virtual model 60. Further, the controller 20 can grasp the relative distance between the boom 7 and the obstacle F based on the relative positions of the first virtual model 40 and the third virtual model 60. Therefore, the controller 20 can determine that the boom 7 may collide with the obstacle F, and if there is a collision, various actuators (a swing motor 12, a telescopic cylinder 13, an undulating cylinder 14, By controlling the winding motor 15), the operation of the boom 7 and the operation of the winch 10 are urgently stopped.
  • various actuators a swing motor 12, a telescopic cylinder 13, an undulating cylinder 14, By controlling the winding motor 15
  • the controller 20 controls the first virtual model 40 formed so as to include the boom 7 that interlocks with the operation of the boom 7 and the obstacle F that interlocks with the movement of the obstacle F. Recognizing the third virtual model 60 formed so as to include it, and when the first virtual model 40 and the third virtual model 50 approach or interfere with each other in the virtual space, the operation of the actuator (12, 13, 14, 15) is urgently performed. Stop. According to this technical idea, it is possible to prevent the boom 7 from colliding with the obstacle F.
  • FIG. 11 is a second application example and shows a state in which the second virtual model 50 and the fourth virtual model 70 are in proximity or interfere with each other.
  • the second application example is to prevent the luggage L from colliding with the obstacle F. Even in the second application example, the obstacle F needs to be surrounded by the fourth virtual model 70.
  • the fourth virtual model 70 is created using a rectangular parallelepiped shape (finite bounding box: Oriented Bounding Box) formed in the virtual space.
  • the finite bounding box 71 is handled as an obstacle F in a virtual space whose shape is simplified.
  • the fourth virtual model 70 is interlocked with the operation of the obstacle F.
  • the obstacle F may be surrounded by a plurality of finite boundary boxes 71 instead of one finite boundary box 71.
  • the obstacle F may be enclosed by combining a plurality of finite bounding boxes 71.
  • the finite bounding box 71 may surround only part of the obstacle F.
  • the controller 20 recognizes the second virtual model 50 and the fourth virtual model 70 in the virtual space. Therefore, the controller 20 can grasp the actual movement mode of the luggage L based on the movement of the second virtual model 50. Further, the controller 20 can grasp the actual operation mode of the obstacle F based on the operation of the fourth virtual model 70. Further, the controller 20 can grasp the relative distance between the luggage L and the obstacle F based on the relative positions of the second virtual model 50 and the fourth virtual model 70. Therefore, the controller 20 can determine that the luggage L may collide with the obstacle F, and if there is a collision, various actuators (a turning motor 12, a telescopic cylinder 13, an undulating cylinder 14, By controlling the winding motor 15), the operation of the boom 7 and the operation of the winch 10 are urgently stopped.
  • various actuators a turning motor 12, a telescopic cylinder 13, an undulating cylinder 14, By controlling the winding motor 15
  • the controller 20 controls the second virtual model 50 that is formed so as to include the luggage L that interlocks with the operation of the luggage L and the obstacle F that interlocks with the movement of the obstacle F. Recognizing the fourth virtual model 70 formed so as to include it, and when the second virtual model 50 and the third virtual model 50 approach or interfere in the virtual space, the operation of the actuator (12, 13, 14, 15) is urgently performed. Stop. According to this technical idea, it is possible to prevent the luggage L from colliding with the obstacle F.
  • the technical idea disclosed in the present application has a so-called jib and can be applied to a structure in which the boom 7 is extended by the jib. That is, the jib is included in the boom 7 as a component of the boom 7. Further, the technical idea disclosed in the present application utilizes a finite bounding box: Oriented Bounding Box as a rectangular parallelepiped shape. However, an axis-parallel bounding box: Axis-Aligned Bounding Box may also be used as the rectangular parallelepiped shape.
  • the bounding box Since the sides of the rectangular parallelepiped shape of the axis-parallel bounding box are parallel to the XYZ axes, the bounding box must be larger than the finite bounding box, and the judgment becomes rough when considering the possibility of collision. On the other hand, there is an advantage that the calculation load can be reduced.
  • the present invention can be used for a crane that can prevent a load suspended on a hook from colliding with a traveling body or a revolving structure.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができるクレーンを提供することを課題とする。荷物（Ｌ）の運搬に供する各種のアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）と、アクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を指示するコントローラ（２０）と、を具備し、コントローラ（２０）は、走行体（２）及び旋回体（３）の動作に合わせて連動する走行体（２）及び旋回体（３）の一部若しくは全部を内包するように形成された第一仮想モデル（４０）及び荷物（Ｌ）の移動に合わせて連動する荷物（Ｌ）を内包するように形成された第二仮想モデル（５０）を認識し、仮想空間上で第一仮想モデル（４０）と第二仮想モデル（５０）が近接又は干渉するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させる。

Description

クレーン
　本発明は、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができるクレーンに関する。
　従来より、代表的な作業車両であるクレーンが知られている。クレーンは、主に走行体と旋回体で構成されている。走行体は、複数の車輪を備え、自走可能としている。旋回体は、ブームのほかにワイヤロープやフックを備え、荷物を吊り下げた状態でこれを運搬可能としている。
　ところで、フックに吊り下げられた荷物は、ブームの先端部分を支点として振子運動を行うことがある（特許文献１参照）。また、フックに吊り下げられた荷物は、ブームの先端部分からフックを通る直線を中心として回転運動を行うことがある（特許文献２参照）。そのため、ブームの姿勢やワイヤロープの吊下長さ、荷物の形状などにより、荷物が走行体や旋回体に衝突してしまうおそれがあった。そこで、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができるクレーンが求められていた。
特開２０１８－１０４１１０号公報 特開２０１４－３７２８５号公報
　フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができるクレーンを提供する。
　本発明のクレーンにおいては、走行体と、前記走行体に支持される旋回体と、を備え、
　前記旋回体がブームと当該ブームの先端部分から垂下するワイヤロープと当該ワイヤロープの巻き入れ及び巻き出しによって昇降するフックを有しており、前記フックに荷物を吊り下げた状態で当該荷物を運搬するクレーンにおいて、前記荷物の運搬に供する各種のアクチュエータと、前記アクチュエータの稼動を指示するコントローラと、を具備し、前記コントローラは、前記走行体及び前記旋回体の動作に合わせて連動する当該走行体及び当該旋回体の一部若しくは全部を内包するように形成された第一仮想モデル及び前記荷物の移動に合わせて連動する当該荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で前記第一仮想モデルと前記第二仮想モデルが近接又は干渉すると前記アクチュエータの稼動を緊急停止させる、ものである。
　本発明のクレーンにおいては、前記コントローラは、前記ブームの動作に合わせて連動する当該ブームを内包するように形成された第一仮想モデル及び前記荷物の移動に合わせて連動する当該荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で前記第一仮想モデルと前記第二仮想モデルが近接又は干渉すると前記アクチュエータの稼動を緊急停止させる、ものである。
　本発明のクレーンにおいては、前記ブームの先端部分から前記フックを通る直線を第一軸とした場合、前記第二仮想モデルは、前記第一軸を中心として前記荷物が回転したときの領域を内包する円柱形状となっている、ものである。
　本発明のクレーンにおいては、前記荷物が振子運動をしている際における当該荷物の軌跡の最下点を通る鉛直方向の直線を第二軸とした場合、前記第二仮想モデルは、前記第二軸を中心として当該第二軸から最も離れた位置にある前記荷物が前記第一軸を中心に回転しながら大回転したときの領域を内包する円柱形状となっている、ものである。
　本発明のクレーンにおいては、前記第二仮想モデルは、前記ワイヤロープを母線とする円錐形状を前記円柱形状の上部に付加した形状となっている、ものである。
　本発明のクレーンによれば、荷物の運搬に供する各種のアクチュエータと、アクチュエータの稼動を指示するコントローラと、を具備している。そして、コントローラは、走行体及び旋回体の動作に合わせて連動する走行体及び旋回体の一部若しくは全部を内包するように形成された第一仮想モデル及び荷物の移動に合わせて連動する荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で第一仮想モデルと第二仮想モデルが近接又は干渉するとアクチュエータの稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができる。
　本発明のクレーンによれば、コントローラは、ブームの動作に合わせて連動するブームを内包するように形成された第一仮想モデル及び荷物の移動に合わせて連動する荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で第一仮想モデルと第二仮想モデルが近接又は干渉するとアクチュエータの稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、フックに吊り下げられた荷物が旋回体を構成するブームに衝突するのを防ぐことができる。
　本発明のクレーンによれば、ブームの先端部分からフックを通る直線を第一軸とした場合、第二仮想モデルは、第一軸を中心として荷物が回転したときの領域を内包する円柱形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物の回転による衝突可能性を考慮するので、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体（旋回体を構成するブーム）に衝突するのを確実に防ぐことができる。
　本発明のクレーンによれば、荷物が振子運動をしている際における荷物の軌跡の最下点を通る鉛直方向の直線を第二軸とした場合、第二仮想モデルは、第二軸を中心として第二軸から最も離れた位置にある荷物が第一軸を中心に回転しながら大回転したときの領域を内包する円柱形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物の振れと回転による衝突可能性を考慮するので、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体（旋回体を構成するブーム）に衝突するのをより確実に防ぐことができる。
　本発明のクレーンによれば、第二仮想モデルは、ワイヤロープを母線とする円錐形状を円柱形状の上部に付加した形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物の上方にある構造物に対しても振れと回転による衝突可能性を考慮するので、フックに吊り下げられた荷物が他のフックなどの構造物に衝突するのを防ぐことができる。
クレーンを示す図。 キャビンの内部を示す図。 操縦システムの構成を示す図。 第一仮想モデルを示す図。 第二仮想モデルを示す図。 第一仮想モデルと第二仮想モデルが近接又は干渉をしている状態を示す図。 一の実施形態に係る第二仮想モデルを示す図。 他の実施形態に係る第二仮想モデルを示す図。 他の実施形態に係る第二仮想モデルを示す図。 第一の応用事例であって第一仮想モデルと第三仮想モデルが近接又は干渉をしている状態を示す図。 第二の応用事例であって第二仮想モデルと第四仮想モデルが近接又は干渉をしている状態を示す図。
　本願に開示する技術的思想は、以下に説明するクレーン１のほか、他のクレーンにも適用できる。
　まず、図１及び図２を用いて、クレーン１について説明する。
　クレーン１は、主に走行体２と旋回体３で構成されている。
　走行体２は、左右一対の前輪４と後輪５を備えている。また、走行体２は、荷物Ｌの運搬作業を行う際に接地させて安定を図るアウトリガ６を備えている。なお、走行体２は、アクチュエータによって、その上部に支持する旋回体３を旋回自在としている。
　旋回体３は、その後部から前方へ突き出すようにブーム７を備えている。そのため、ブーム７は、アクチュエータによって旋回自在となっている（矢印Ａ参照）。また、ブーム７は、アクチュエータによって伸縮自在となっている（矢印Ｂ参照）。更に、ブーム７は、アクチュエータによって起伏自在となっている（矢印Ｃ参照）。
　加えて、ブーム７には、ワイヤロープ８が架け渡されている。ブーム７の先端部分から垂下するワイヤロープ８には、フック９が取り付けられている。また、ブーム７の基端側近傍には、ウインチ１０が配置されている。ウインチ１０は、アクチュエータと一体的に構成されており、ワイヤロープ８の巻き入れ及び巻き出しを可能としている。そのため、フック９は、アクチュエータによって昇降自在となっている（矢印Ｄ参照）。なお、旋回体３は、ブーム７の側方にキャビン１１を備えている。キャビン１１の内部には、旋回レバー３１や伸縮レバー３２、起伏レバー３３、巻回レバー３４が設けられている。
　次に、図３を用いて、操縦システム１６について説明する。
　操縦システム１６は、主にコントローラ２０と各種レバー３１～３４と各種バルブ３５～３８で構成されている。
　コントローラ２０は、ＲＯＭによって情報記憶部２１を構成している。情報記憶部２１は、クレーン１の制御に要する様々なプログラムが記憶されている。
　また、コントローラ２０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどによって情報処理部２２を構成している。情報処理部２２は、各種レバー３１～３４の操作量を電気信号に変換し、アクチュエータを稼動させる各種バルブ３５～３８へ送信する。こうして、コントローラ２０は、ブーム７の稼動（旋回動作・伸縮動作・起伏動作）及びウインチ１０の稼動（巻入動作・巻出動作）を実現する。
　詳しく説明すると、ブーム７は、アクチュエータによって旋回自在となっている（図１における矢印Ａ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを旋回用モーター１２と定義する（図１参照）。旋回用モーター１２は、方向制御弁である旋回用バルブ３５によって適宜に稼動される。つまり、旋回用モーター１２は、旋回用バルブ３５が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、旋回用バルブ３５は、コントローラ２０の指示に基づいて稼動される。ブーム７の旋回角度や旋回速度は、図示しないセンサによって検出される。
　また、ブーム７は、アクチュエータによって伸縮自在となっている（図１における矢印Ｂ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを伸縮用シリンダ１３と定義する（図１参照）。伸縮用シリンダ１３は、方向制御弁である伸縮用バルブ３６によって適宜に稼動される。つまり、伸縮用シリンダ１３は、伸縮用バルブ３６が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、伸縮用バルブ３６は、コントローラ２０の指示に基づいて稼動される。ブーム７の伸縮長さや伸縮速度は、図示しないセンサによって検出される。
　更に、ブーム７は、アクチュエータによって起伏自在となっている（図１における矢印Ｃ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを起伏用シリンダ１４と定義する（図１参照）。起伏用シリンダ１４は、方向制御弁である起伏用バルブ３７によって適宜に稼動される。つまり、起伏用シリンダ１４は、起伏用バルブ３７が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、起伏用バルブ３７は、コントローラ２０の指示に基づいて稼動される。ブーム７の起伏角度や起伏速度は、図示しないセンサによって検出される。
　更に、フック９は、アクチュエータによって昇降自在となっている（図１における矢印Ｄ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを巻回用モーター１５と定義する（図１参照）。巻回用モーター１５は、方向制御弁である巻回用バルブ３８によって適宜に稼動される。つまり、巻回用モーター１５は、巻回用バルブ３８が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、巻回用バルブ３８は、コントローラ２０の指示に基づいて稼動される。フック９の吊下長さや昇降速度は、図示しないセンサによって検出される。
　加えて、コントローラ２０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどによって情報送受信部２３を構成している。情報送受信部２３は、通信ネットワークを経由して遠隔地にあるサーバーコンピュータ２４から情報を取得できる。例えば、旋回体３を構成するブーム７に対して荷物Ｌが衝突する可能性についての情報を取得することができる。なお、サーバーコンピュータ２４は、クレーン１に搭載されたコントローラ２０と機能として一体をなす。従って、サーバーコンピュータ２４は、コントローラ２０に含まれるとも考えられる。以下では、サーバーコンピュータ２４を含む上位概念としてコントローラ２０を説明する。
　次に、図４を用いて、第一仮想モデル４０について説明する。
　第一仮想モデル４０は、仮想空間上に形成された直方体形状（有限境界ボックス：Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｂｏｕｎｄｉｎｇ　Ｂｏｘ）である。かかる有限境界ボックス４１は、「中心点の座標」と「中心点から平面までの距離」と「傾きを表す方向ベクトル」の三つの要素によって形成されている。有限境界ボックス４１は、形状を単純化した仮想空間上のブーム７として取り扱われる。
　第一仮想モデル４０は、ブーム７の動作に合わせて連動する。具体的に説明すると、第一仮想モデル４０は、ブーム７の旋回動作に合わせて旋回する（図４における矢印Ａ参照）。また、ブーム７の伸縮動作に合わせて伸縮する（図４における矢印Ｂ参照）。更に、ブーム７の起伏動作に合わせて起伏する（図４における矢印Ｃ参照）。こうして、第一仮想モデル４０は、ブーム７の動作態様に関わらず、仮想空間上にて常にブーム７を囲っている。なお、一つの有限境界ボックス４１ではなく、複数の有限境界ボックス４１によってブーム７を囲うとしてもよい。例えば、複数の有限境界ボックス４１を組み合わせてブーム７を囲うとしてもよい。また、その他の一部（キャビン１１など）を含めて有限境界ボックス４１で囲うとしてもよいし、走行体２や旋回体３の全部を有限境界ボックス４１で囲うとしてもよい。即ち、有限境界ボックス４１で囲う範囲を限定するものではない。
　次に、図５を用いて、第二仮想モデル５０について説明する。
　第二仮想モデル５０は、仮想空間上に形成された直方体形状（有限境界ボックス：Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｂｏｕｎｄｉｎｇ　Ｂｏｘ）を用いて作成される。かかる有限境界ボックス５１も、「中心点の座標」と「中心点から平面までの距離」と「傾きを表す方向ベクトル」の三つの要素によって形成されている。有限境界ボックス５１は、形状を単純化した仮想空間上の荷物Ｌとして取り扱われる。
　第二仮想モデル５０は、荷物Ｌの移動に合わせて連動する。具体的に説明すると、第二仮想モデル５０は、荷物Ｌの旋回移動（ブーム７の旋回動作による移動）に合わせて移動する（図５における矢印Ａ参照）。また、荷物Ｌの伸縮移動（ブーム７の伸縮動作による移動）に合わせて移動する（図５における矢印Ｂ参照）。更に、荷物Ｌの起伏移動（ブーム７の起伏動作による移動）に合わせて移動する（図５における矢印Ｃ参照）。加えて、荷物Ｌの巻回移動（ウインチ１０の巻回動作による移動）に合わせて移動する（図５における矢印Ｄ参照）。こうして、第二仮想モデル５０は、荷物Ｌの移動態様に関わらず、仮想空間上にて常に荷物Ｌを囲っている。なお、一つの有限境界ボックス５１ではなく、複数の有限境界ボックス５１によって荷物Ｌを囲うとしてもよい。例えば、複数の有限境界ボックス５１を組み合わせて荷物Ｌを囲うとしてもよい。また、荷物Ｌの一部のみを有限境界ボックス５１で囲うとしてもよい。即ち、有限境界ボックス５１で囲う範囲を限定するものではない。
　次に、図６を用いて、第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０が近接又は干渉をしている状態について説明する。ここでは、ブーム７の起立動作により、ブーム７に荷物Ｌが近づいている状況を想定して説明する（図６における矢印Ｅ参照）。
　コントローラ２０は、仮想空間上における第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０を認識している。このため、コントローラ２０は、第一仮想モデル４０の動作に基づいて現実のブーム７の動作態様を把握できる。また、コントローラ２０は、第二仮想モデル５０の移動に基づいて現実の荷物Ｌの移動態様を把握できる。更に、コントローラ２０は、第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０の相対位置に基づいてブーム７と荷物Ｌの相対距離を把握できる。従って、コントローラ２０は、ブーム７に対して荷物Ｌが衝突する恐れがあることを判断でき、衝突する恐れがある場合は、各種のアクチュエータ（旋回用モーター１２・伸縮用シリンダ１３・起伏用シリンダ１４・巻回用モーター１５）を制御してブーム７の稼動及びウインチ１０の稼動を緊急停止させるのである。
　以上のように、本クレーン１は、荷物Ｌの運搬に供する各種のアクチュエータ（旋回用モーター１２・伸縮用シリンダ１３・起伏用シリンダ１４・巻回用モーター１５）と、アクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を指示するコントローラ２０と、を具備している。そして、コントローラ２０は、走行体２及び旋回体３の動作に合わせて連動する走行体２及び旋回体３の一部若しくは全部を内包するように形成された第一仮想モデル４０及び荷物Ｌの移動に合わせて連動する荷物Ｌを内包するように形成された第二仮想モデル５０を認識し、仮想空間上で第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが走行体２や旋回体３に衝突するのを防ぐことができる。
　詳細に説明すると、本クレーン１において、コントローラ２０は、ブーム７の動作に合わせて連動するブーム７を内包するように形成された第一仮想モデル４０及び荷物Ｌの移動に合わせて連動する荷物Ｌを内包するように形成された第二仮想モデル５０を認識し、仮想空間上で第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが旋回体３を構成するブーム７に衝突するのを防ぐことができる。
　ところで、コントローラ２０は、計算負荷を減らしつつ高い計算速度を実現するため、簡素なアルゴリズムを採用することが可能である。即ち、ブーム７に長手方向に沿って延びる線分を定義し、かかる線分に第二仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（旋回用モーター１２・伸縮用シリンダ１３・起伏用シリンダ１４・巻回用モーター１５）の稼動を緊急停止させるとしてもよい。或いは、荷物Ｌの中心に質点を定義し、第一仮想モデル４０にかかる質点が近接するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させるとしてもよい。或いは、ブーム７に長手方向に沿って延びる線分を定義するとともに荷物Ｌの中心に質点を定義し、かかる線分と質点が近接するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させるとしてもよい。このようにしても、同様の効果を奏することとなる。
　次に、図７を用いて、一の実施形態に係る第二仮想モデル５０について詳しく説明する。図７の（Ｘ）は、第二仮想モデル５０を図中における矢印Ｖの方向から見た拡大図である。
　本実施形態に係る第二仮想モデル５０は、有限境界ボックス５１の回転によって得られる円柱形状となっている。このときの回転軸は、ブーム７の先端部分からフック９を通る第一軸５２である。そのため、第二仮想モデル５０は、第一軸５２を中心として荷物Ｌが回転したときの領域Ｒを内包する円柱形状となっている。なお、長さがｘで高さがｚである直方体形状の荷物Ｌを想定すると、第二仮想モデル５０の半径ｒと高さｈは下記（１）（２）の関係式を満たす。
　　ｒ≧ｘ÷２・・・（１）
　　ｈ≧ｚ・・・・・（２）
　このように、ブーム７の先端部分からフック９を通る直線を第一軸５２とした場合、第二仮想モデル５０は、第一軸５２を中心として荷物Ｌが回転したときの領域Ｒを内包する円柱形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物Ｌの回転による衝突可能性を考慮するので、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが走行体２や旋回体３（旋回体３を構成するブーム７）に衝突するのを確実に防ぐことができる。
　次に、図８を用いて、他の実施形態に係る第二仮想モデル５０について詳しく説明する。図８の（Ｘ）は、第二仮想モデル５０を図中における矢印Ｖの方向から見た拡大図である。
　本実施形態に係る第二仮想モデル５０は、有限境界ボックス５１の振れと回転によって得られる円柱形状となっている。このときの回転軸は、荷物Ｌが振子運動をしている際における当該荷物Ｌの軌跡Ｔの最下点Ｐを通る鉛直方向の第二軸５３である。そのため、第二仮想モデル５０は、第二軸５３を中心として当該第二軸５３から最も離れた位置にある荷物Ｌが第一軸５２を中心に回転しながら大回転（第二軸５３を中心にグラインドする回転を指す）したときの領域Ｒを内包する円柱形状となっている。なお、荷物Ｌの吊下長さをｓとし振れ角度をθとした場合において、長さがｘで高さがｚである直方体形状の荷物Ｌを想定すると、第二仮想モデル５０の半径ｒと高さｈは下記（１）（２）の関係式を満たす。
　　ｒ≧（ｓ＋ｚ）×ｓｉｎθ＋ｘ÷２×ｃｏｓθ・・・（１）
　　ｈ≧ｚ＋ｘ×ｓｉｎθ÷２＋ｓ－ｓ×ｃｏｓθ・・・（２）
　このように、荷物Ｌが振子運動をしている際における当該荷物Ｌの軌跡Ｔの最下点Ｐを通る鉛直方向の直線を第二軸５３とした場合、第二仮想モデル５０は、第二軸５３を中心として当該第二軸５３から最も離れた位置にある荷物Ｌが第一軸５２を中心に回転しながら大回転したときの領域Ｒを内包する円柱形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物Ｌの振れと回転による衝突可能性を考慮するので、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが走行体２や旋回体３（旋回体３を構成するブーム７）に衝突するのをより確実に防ぐことができる。
　この点、振子運動の振れ量は、荷物Ｌの吊下長さｓによって変化することから、吊下長さｓに応じて第二仮想モデル５０の大きさが調節されることとなる。ひいては、吊下長さｓに応じて衝突可能性を考慮するので、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが走行体２や旋回体３（旋回体３を構成するブーム７）に衝突するのをより確実に防ぐことができる。
　次に、図９を用いて、他の実施形態に係る第二仮想モデル５０について詳しく説明する。図９の（Ｘ）は、第二仮想モデル５０を図中における矢印Ｖの方向から見た拡大図である。
　本実施形態に係る第二仮想モデル５０は、有限境界ボックス５１の振れと回転によって得られる円柱形状に円錐形状を付加した形状となっている。円柱形状は、第二軸５３を中心として当該第二軸５３から最も離れた位置にある荷物Ｌが第一軸５２を中心に回転しながら大回転（第二軸５３を中心にグラインドする回転を指す）したときの領域Ｒを内包する。円錐形状は、荷物Ｌが第二軸５３から最も離れた位置にあるときのワイヤロープ８を母線Ｇとして第二軸５３を中心に回転したときの領域Ｒｃを内包する。
　このように、第二仮想モデル５０は、ワイヤロープ８を母線Ｇとする円錐形状を円柱形状の上部に付加した形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物Ｌの上方にある構造物に対しても振れと回転による衝突可能性を考慮するので、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが他のフック１７などの構造物に衝突するのを防ぐことができる。
　次に、本願に開示する技術的思想の第一の応用事例について説明する。図１０は、第一の応用事例であって第一仮想モデル４０と第三仮想モデル６０が近接又は干渉をしている状態を示している。
　第一の応用事例は、ブーム７が障害物Ｆに衝突するのを防ぐものである。第一の応用事例にあっては、障害物Ｆが第三仮想モデル６０によって囲われている必要がある。
　第三仮想モデル６０は、仮想空間上に形成された直方体形状（有限境界ボックス：Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｂｏｕｎｄｉｎｇ　Ｂｏｘ）を用いて作成される。有限境界ボックス６１は、形状を単純化した仮想空間上の障害物Ｆとして取り扱われる。第三仮想モデル６０は、障害物Ｆが車両などであって移動自在である場合は、障害物Ｆの動作に合わせて連動する。なお、一つの有限境界ボックス６１ではなく、複数の有限境界ボックス６１によって障害物Ｆを囲うとしてもよい。例えば、複数の有限境界ボックス６１を組み合わせて障害物Ｆを囲うとしてもよい。障害物Ｆの一部のみを有限境界ボックス６１で囲うとしてもよい。
　コントローラ２０は、仮想空間上における第一仮想モデル４０と第三仮想モデル６０を認識している。このため、コントローラ２０は、第一仮想モデル４０の動作に基づいて現実のブーム７の動作態様を把握できる。また、コントローラ２０は、第三仮想モデル６０の動作に基づいて現実の障害物Ｆの動作態様を把握できる。更に、コントローラ２０は、第一仮想モデル４０と第三仮想モデル６０の相対位置に基づいてブーム７と障害物Ｆの相対距離を把握できる。従って、コントローラ２０は、ブーム７が障害物Ｆに衝突する恐れがあることを判断でき、衝突する恐れがある場合は、各種のアクチュエータ（旋回用モーター１２・伸縮用シリンダ１３・起伏用シリンダ１４・巻回用モーター１５）を制御してブーム７の稼動及びウインチ１０の稼動を緊急停止させるのである。
　以上のように、コントローラ２０は、ブーム７の動作に合わせて連動する当該ブーム７を内包するように形成された第一仮想モデル４０及び障害物Ｆの移動に合わせて連動する当該障害物Ｆを内包するように形成された第三仮想モデル６０を認識し、仮想空間上で第一仮想モデル４０と第三仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、ブーム７が障害物Ｆに衝突するのを防ぐことができる。
　次に、本願に開示する技術的思想の第二の応用事例について説明する。図１１は、第二の応用事例であって第二仮想モデル５０と第四仮想モデル７０が近接又は干渉をしている状態を示している。
　第二の応用事例は、荷物Ｌが障害物Ｆに衝突するのを防ぐものである。第二の応用事例にあっても、障害物Ｆが第四仮想モデル７０によって囲われている必要がある。
　第四仮想モデル７０は、仮想空間上に形成された直方体形状（有限境界ボックス：Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｂｏｕｎｄｉｎｇ　Ｂｏｘ）を用いて作成される。有限境界ボックス７１は、形状を単純化した仮想空間上の障害物Ｆとして取り扱われる。第四仮想モデル７０は、障害物Ｆが車両などであって移動自在である場合は、障害物Ｆの動作に合わせて連動する。なお、一つの有限境界ボックス７１ではなく、複数の有限境界ボックス７１によって障害物Ｆを囲うとしてもよい。例えば、複数の有限境界ボックス７１を組み合わせて障害物Ｆを囲うとしてもよい。障害物Ｆの一部のみを有限境界ボックス７１で囲うとしてもよい。
　コントローラ２０は、仮想空間上における第二仮想モデル５０と第四仮想モデル７０を認識している。このため、コントローラ２０は、第二仮想モデル５０の移動に基づいて現実の荷物Ｌの移動態様を把握できる。また、コントローラ２０は、第四仮想モデル７０の動作に基づいて現実の障害物Ｆの動作態様を把握できる。更に、コントローラ２０は、第二仮想モデル５０と第四仮想モデル７０の相対位置に基づいて荷物Ｌと障害物Ｆの相対距離を把握できる。従って、コントローラ２０は、荷物Ｌが障害物Ｆに衝突する恐れがあることを判断でき、衝突する恐れがある場合は、各種のアクチュエータ（旋回用モーター１２・伸縮用シリンダ１３・起伏用シリンダ１４・巻回用モーター１５）を制御してブーム７の稼動及びウインチ１０の稼動を緊急停止させるのである。
　以上のように、コントローラ２０は、荷物Ｌの動作に合わせて連動する当該荷物Ｌを内包するように形成された第二仮想モデル５０及び障害物Ｆの移動に合わせて連動する当該障害物Ｆを内包するように形成された第四仮想モデル７０を認識し、仮想空間上で第二仮想モデル５０と第三仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、荷物Ｌが障害物Ｆに衝突するのを防ぐことができる。
　最後に、本願に開示する技術的思想は、いわゆるジブを備えており、ジブによってブーム７が延長される構造に対しても適用可能である。つまり、ジブは、ブーム７の構成要素としてブーム７に含まれるものとする。また、本願に開示する技術的思想は、直方体形状として有限境界ボックス：Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｂｏｕｎｄｉｎｇ　Ｂｏｘを利用するものである。しかしながら、同じく直方体形状として軸並行境界ボックス：Ａｘｉｓ－Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｂｏｕｎｄｉｎｇ　Ｂｏｘを利用するとしてもよい。軸並行境界ボックスは、直方体形状の各辺がＸＹＺ軸に並行なので、有限境界ボックスよりも大きくならざるを得ず、衝突可能性を考慮するにあたって判断が粗くなる。一方で、計算負荷を減らすことができるという利点を有する。
　本発明は、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができるクレーンに利用可能である。
　１　　　　　クレーン
　２　　　　　走行体
　３　　　　　旋回体
　７　　　　　ブーム
　８　　　　　ワイヤロープ
　９　　　　　フック
　１０　　　　ウインチ
　１２　　　　旋回用モーター（アクチュエータ）
　１３　　　　伸縮用シリンダ（アクチュエータ）
　１４　　　　起伏用シリンダ（アクチュエータ）
　１５　　　　巻回用モーター（アクチュエータ）
　２０　　　　コントローラ
　２１　　　　情報記憶部
　２２　　　　情報処理部
　２３　　　　情報受信部
　２４　　　　サーバーコンピュータ
　４０　　　　第一仮想モデル
　４１　　　　有限境界ボックス
　５０　　　　第二仮想モデル
　５１　　　　有限境界ボックス
　５２　　　　第一軸
　５３　　　　第二軸
　Ｇ　　　　　母線
　Ｌ　　　　　荷物
　Ｐ　　　　　最下点
　Ｒ　　　　　領域

Claims (5)

  1. 　走行体と、
    　前記走行体に支持される旋回体と、を備え、
    　前記旋回体がブームと当該ブームの先端部分から垂下するワイヤロープと当該ワイヤロープの巻き入れ及び巻き出しによって昇降するフックを有しており、
    　前記フックに荷物を吊り下げた状態で当該荷物を運搬するクレーンにおいて、
    　前記荷物の運搬に供する各種のアクチュエータと、
    　前記アクチュエータの稼動を指示するコントローラと、を具備し、
    　前記コントローラは、前記走行体及び前記旋回体の動作に合わせて連動する当該走行体及び当該旋回体の一部若しくは全部を内包するように形成された第一仮想モデル及び前記荷物の移動に合わせて連動する当該荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で前記第一仮想モデルと前記第二仮想モデルが近接又は干渉すると前記アクチュエータの稼動を緊急停止させる、ことを特徴とするクレーン。
  2. 　前記コントローラは、前記ブームの動作に合わせて連動する当該ブームを内包するように形成された第一仮想モデル及び前記荷物の移動に合わせて連動する当該荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で前記第一仮想モデルと前記第二仮想モデルが近接又は干渉すると前記アクチュエータの稼動を緊急停止させる、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
  3. 　前記ブームの先端部分から前記フックを通る直線を第一軸とした場合、
    　前記第二仮想モデルは、前記第一軸を中心として前記荷物が回転したときの領域を内包する円柱形状となっている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクレーン。
  4. 　前記荷物が振子運動をしている際における当該荷物の軌跡の最下点を通る鉛直方向の直線を第二軸とした場合、
    　前記第二仮想モデルは、前記第二軸を中心として当該第二軸から最も離れた位置にある前記荷物が前記第一軸を中心に回転しながら大回転したときの領域を内包する円柱形状となっている、ことを特徴とする請求項３に記載のクレーン。
  5. 　前記第二仮想モデルは、前記ワイヤロープを母線とする円錐形状を前記円柱形状の上部に付加した形状となっている、ことを特徴とする請求項４に記載のクレーン。
PCT/JP2020/004392 2019-02-14 2020-02-05 クレーン Ceased WO2020166453A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-024947 2019-02-14
JP2019024947A JP2020132309A (ja) 2019-02-14 2019-02-14 クレーン

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020166453A1 true WO2020166453A1 (ja) 2020-08-20

Family

ID=72044690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/004392 Ceased WO2020166453A1 (ja) 2019-02-14 2020-02-05 クレーン

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2020132309A (ja)
WO (1) WO2020166453A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220057786A1 (en) * 2020-08-20 2022-02-24 International Business Machines Corporation Site-wide operations management optimization for manufacturing and processing control

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7681226B2 (ja) * 2021-11-24 2025-05-22 株式会社タダノ クレーン装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6127896A (ja) * 1984-07-17 1986-02-07 三井建設株式会社 クレ−ンの衝突防止方法
JPS61282291A (ja) * 1985-06-05 1986-12-12 清水建設株式会社 クレ−ン衝突認識方法
JPH0549600B2 (ja) * 1983-10-18 1993-07-26 Kajima Construction Corp
JP2005029338A (ja) * 2003-07-11 2005-02-03 Ohbayashi Corp 建設機械の動作監視システム及び方法
JP2005075607A (ja) * 2003-09-03 2005-03-24 Tadano Ltd 伸縮ブームと吊具又は吊荷との干渉防止装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0549600B2 (ja) * 1983-10-18 1993-07-26 Kajima Construction Corp
JPS6127896A (ja) * 1984-07-17 1986-02-07 三井建設株式会社 クレ−ンの衝突防止方法
JPS61282291A (ja) * 1985-06-05 1986-12-12 清水建設株式会社 クレ−ン衝突認識方法
JP2005029338A (ja) * 2003-07-11 2005-02-03 Ohbayashi Corp 建設機械の動作監視システム及び方法
JP2005075607A (ja) * 2003-09-03 2005-03-24 Tadano Ltd 伸縮ブームと吊具又は吊荷との干渉防止装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220057786A1 (en) * 2020-08-20 2022-02-24 International Business Machines Corporation Site-wide operations management optimization for manufacturing and processing control
US11656606B2 (en) * 2020-08-20 2023-05-23 International Business Machines Corporation Site-wide operations management optimization for manufacturing and processing control

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020132309A (ja) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5607063B2 (ja) 積み荷吊り下げ手段に固定されたケーブル長調節要素を備える橋型あるいは門型クレーン
JP6848905B2 (ja) クレーン
US11905145B2 (en) Remote control terminal and work vehicle
WO2020166453A1 (ja) クレーン
WO2020012798A1 (ja) クレーン
JP5766980B2 (ja) クレーン及びその制御方法
WO2019168133A1 (ja) クレーン
JP7031385B2 (ja) クレーン
EP3640194B1 (en) Crane
JP7513999B2 (ja) 制御装置、クレーン、及びクレーンの制御方法
US12330920B2 (en) Crane and crane control method
JP7435819B2 (ja) クレーン
JP2003155192A (ja) クレーンの運転方法及び制御装置並びにこれを備えたクレーン
JP2009242082A (ja) コンテナクレーン
JP7467195B2 (ja) ブーム式作業車
JP2020050453A (ja) 回転制御装置及び回転制御装置を備えたクレーン
JP7299123B2 (ja) 吊り荷の水平移動補助装置およびこれを備えたクレーン、吊り荷の水平移動方法
KR100230574B1 (ko) 크레인 이송 운반물의 흔들림각 측정방법 및 장치
JP2007015774A (ja) 高所作業車
CN112384467A (zh) 起重机
JP6772765B2 (ja) 画像表示装置
JP6531527B2 (ja) 移動式クレーンの動作切替装置
JP6996695B2 (ja) トロリおよびトロリによる荷役方法
JP2018095437A (ja) クレーン
JP7485244B1 (ja) クレーンの制御システム、制御装置、及び制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20755218

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20755218

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1