WO2021020060A1 - コントローラ、ブーム装置、及びクレーン車 - Google Patents

Abstract

【課題】ブームを自動で格納或いは起立させることができ、かつ、種々のブーム装置に用いることができる汎用性の高いコントローラを提供する。 【解決手段】コントローラは、メモリに記憶されたブーム３２の長さＬ（指定値）及びブーム３２の起伏の支点Ｐから係合部材４１までの距離Ｄ（指定値）と、支点Ｐに対する係合部材の俯角φ（指定値）と、に基づいて、関数Ｘ（θ）を生成する。そして、コントローラは、生成した関数Ｘ（θ）に、起伏角センサが検出したブーム３２の起伏角度θを代入して、ブーム３２の先端部から係合部材４１までの変位距離Ｘ（θ）を算出する。コントローラは、算出した変位距離Ｘ（θ）が、長さセンサが検出したワイヤの繰り出し長さに応じた距離となるように、倒伏位置と起立位置との間でブームを起伏させつつ、ウインチを回転させる。

Description

コントローラ、ブーム装置、及びクレーン車

　この発明は、ブーム及びウインチを有するブーム装置を制御するコントローラ、ブーム装置、並びに当該ブーム装置を備えたクレーン車に関する。

　クレーン車は一般にブーム装置を搭載している（特許文献１参照）。特許文献１に開示されたブーム装置は、伸縮可能なブーム、ブーム駆動部、ワイヤが巻回されたワイヤドラムを有するウインチ、ウインチ駆動部、上記ワイヤの先端に設けられた吊荷用フック、及びフック固定環を備えている。ブームは、旋回台に起伏可能に支持されている。ブーム駆動部は、ブームを伸縮及び起伏させる。上記ワイヤは、ワイヤドラムから引き出されてブームの先端に巻き掛けられ、当該ワイヤの端部に吊荷用フックが設けられている。ウインチ駆動部はウインチを駆動し、上記ワイヤは、ワイヤドラムに巻き取られ、或いはワイヤドラムから繰り出される。フック固定環は旋回台に設けられており、クレーン走行時（非作業時）に、上記吊荷用フックはフック固定環に掛けられ、固定される。

　特許文献１に開示されたブーム装置は、作業終了時のブーム格納作業、作業開始時のブーム展開作業を安全に行うため、ブーム駆動部及びウインチ駆動部を制御する制御装置を備える。この制御装置は、ブームの格納作業において、ウインチ駆動部の駆動を制御する。具体的には、格納作業において、作業者は、まず、ブームを縮小且つ起立させ、吊荷用フックをフック固定環に掛ける。次に、作業者は、ブーム駆動装置を操作してブームを倒伏させる。制御装置は、ワイヤが弛まないように、ブームの倒伏に合わせてウインチ駆動部を自動制御しつつワイヤを巻き取る。

　制御装置は、ワイヤの長さを検出するセンサが検出したワイヤ長さＳと、起伏角センサが検出したブームの起伏角θとに基づき、これらが理想的な対応関係Ｄ（ワイヤが弛み過ぎず、張り過ぎず）となるように、ウインチの駆動を制御する。この理想的な対応関係Ｄは、実機による実験やシミュレーションによって求められ、予め記憶部に記憶される。

特開平７－１７２７７５号公報

　理想的な対応関係Ｄは、縮小状態におけるブームの長さ、ワイヤが巻き架けられる先端位置、起伏支点の位置や、フック固定環の位置などによって構成されるジオメトリにより変化する。そうすると、ブーム装置の種類ごとに固有の理想的な対応関係Ｄが決定され、制御装置は、種々のブーム装置ごとに設計されなければならない。

　そこで、本発明の目的は、ブームを自動で格納或いは起立させることができ、かつ、種々のブーム装置に共通で使用可能なコントローラを提供することである。

　(1)　本発明に係るコントローラは、台座と、当該台座に支持され、倒伏位置と起立位置との間で起伏動作可能なブームと、ワイヤドラムに巻き取られ、上記ブームの先端部に巻きかけられたワイヤを有するウインチと、上記ワイヤの先端に設けられた吊荷用フックと、上記ブームを起伏させる第１駆動源と、上記ウインチを駆動し、上記ワイヤを上記ワイヤドラムに対して繰り出し或いは巻き取る第２駆動源と、上記台座に設けられ、上記起立位置にある上記ブームの先端部から吊り下げられた上記吊荷用フックが着脱自在に係合する係合部材と、上記ブームの起伏角度を検出する起伏角センサと、上記ブームの先端部からの上記ワイヤの繰り出し長さを検出する長さセンサと、を備えるブーム装置に用いられる。本発明に係るコントローラは、上記ブームの長さ及び上記ブームの起伏の支点に対する上記係合部材の位置に応じた指定値を記憶するメモリを有する。本発明に係るコントローラは、上記起伏角センサが検出した上記ブームの起伏角度と、上記メモリから読み出した上記指定値と、に基づいて、上記ブームの先端部から上記係合部材までの変位距離を算出し、当該変位距離が、上記長さセンサが検出した長さに応じた距離となるように、或いは、算出した前記変位距離に基づいて前記ワイヤの繰り出し或いは巻き取り速度であるワイヤ速度を算出し、算出したワイヤ速度が、前記長さセンサの検出値から算出した検出ワイヤ速度に応じた速度となるように、上記吊荷用フックが上記係合部材と係合した状態で、上記倒伏位置と上記起立位置との間で上記ブームを起伏させつつ上記ウインチを駆動させるブーム自動駆動処理を実行する。

　コントローラは、ブーム自動駆動処理を実行することにより、ブームを起こす作業、或いは、ブームを格納する作業を自動で行うことができる。したがって、ブームを起こす作業或いはブームを格納する作業において、作業者の作業が容易になる。また、コントローラは、ブームの先端部から係合部材までの変位距離を算出し、算出した変位距離が、長さセンサが検出した長さに応じた距離となるように、或いは、算出した変位距離に基づいて算出したワイヤ速度が、長さセンサの検出値から算出した検出ワイヤ速度に応じた速度となるように、ブームを起伏させつつウインチを駆動させる。したがって、コントローラは、ワイヤに弛みが生じることを抑制でき、また、ブーム装置に破損等が生じることを抑制することができる。さらにまた、コントローラは、メモリに記憶されたブームの長さ及びブームの起伏の支点に対する係合部材の位置に応じた指定値に基づいてブームの先端部から係合部材までの変位距離を算出するので、ブーム装置の種類によって、メモリから読み出される指定値が変更されることにより、種々のブーム装置に共通してコントローラを使用することができる。

　(2)　上記第１駆動源は、伸縮するシリンダであってもよい。本発明に係るコントローラは、上記ブーム自動駆動処理において、上記シリンダの伸縮速度を一定に保つ。

　コントローラは、シリンダの伸縮速度を一定に保ってブームを起伏させるので、変位距離に応じて駆動を制御する対象を第２駆動源に限定することができる。その結果、コントローラによるブーム装置の制御が容易になる。また、シリンダが一定速度で伸縮されるので、作業者が容易に視認可能なブームの起伏速度が小刻みに変動することがなく、作業者に安心感を与えることができる。

　(3)　本発明に係るコントローラは、上記ブーム自動駆動処理において、起伏する上記ブームの角速度を一定に保ってもよい。

　コントローラは、ブームの起伏の角速度を一定に保ってブームを起伏させるので、変位距離に応じて駆動を制御する対象を第２駆動源に限定することができる。その結果、コントローラによるブーム装置の制御が容易になる。また、ブームの角速度が一定に保たれるので、変位距離に応じてブームの角速度が小刻みに変動する場合に比べ、作業者に安心感を与えることができる。

　(4)　本発明に係るコントローラは、上記ブーム自動駆動処理において、上記ウインチの回転速度を一定に保ってもよい。

　コントローラは、ウインチの回転速度を一定に保つので、変位距離に応じて駆動を制御する対象を第１駆動源に限定することができる。その結果、コントローラによるブーム装置の制御が容易になる。

　(5)　上記ブーム装置は、上記ワイヤに加わる張力を検出する張力センサをさらに備えていてもよい。上記メモリは、上記変位距離と、上記長さセンサが検出した上記ワイヤの繰り出し長さとの差の許容範囲を決める閾値を予め記憶する。上記コントローラは、上記ブーム自動駆動処理において、上記変位距離と、上記長さセンサが検出した長さとの差が、上記閾値内になるように、上記倒伏位置と上記起立位置との間で上記ブームを起伏させつつ上記ウインチを駆動させる。上記張力センサが検出した張力の大きさに応じて、上記閾値を補正する。

　例えば、張力センサが検出した張力が大き過ぎる場合、張力が小さくなるように閾値が補正される。また、張力センサが検出した張力が小さ過ぎる場合、閾値が大きくなるように閾値が補正される。

　(6)　本発明に係るコントローラは、上記変位距離と、上記ワイヤの繰り出し長さとの差が安全値の範囲内であるか否かを判断する判断処理と、上記変位距離と上記繰り出し長さとの差が安全値の範囲内でないと判断したことに応じて、上記第１駆動源及び上記第２駆動源の駆動を停止させる駆動停止処理と、をさらに実行してもよい。

　コントローラは、変位距離と繰り出し長さとの差が安全値の範囲内でないと判断したことに応じて、第１駆動源及び第２駆動源の駆動を停止させる。すなわち、ウインチによるワイヤの巻き取りに不具合が生じた場合、ブームの起伏及びウインチの回転が停止される。その結果、ブーム装置やワイヤに支障が生じることが抑制される。

　(7)　上記指定値は、上記ブームの長さと、上記ブームの起伏の支点と上記係合部材との間の離間距離と、であってもよい。

　(8)　上記指定値は、上記ブームの長さと、上記ブームの起伏の支点と上記係合部材との間の水平方向における第１離間距離と、上記ブームの起伏の支点と上記係合部材との間の垂直方向における第２離間距離と、であってもよい。

　(9)　上記メモリは、上記起伏角度及び上記ワイヤの繰り出し長さから上記変位距離を算出する関数を生成するクラスを記憶していてもよい。本発明に係るコントローラは、上記メモリから読み出した上記指定値を用いて上記クラスから上記関数を生成する。

　コントローラは、クラスを用いて関数を生成する。したがって、コントローラは、ブーム装置の種類に応じた関数を容易に生成することができる。

　(10)　本発明は、上述のコントローラを備えたブーム装置として捉えることもできる。

　(11)　本発明は、上述のコントローラを備えたブーム装置と、当該ブーム装置が搭載された走行体と、を備えたクレーン車として捉えることもできる。

　本発明によれば、ブームを自動で格納或いは起立させることができ、かつ、種々のブーム装置に共通で使用可能なコントローラを提供することができる。

図１は、本実施形態に係るクレーン車１０の概略図であって、ブーム３２が格納位置にある状態を示す図である。 図２は、ブーム４２が起立位置にある状態のクレーン車１０を示す図である。 図３は、クレーン車１０の機能ブロック図である。 図４は、ブーム起こし処理のフローチャートである。 図５は、ブーム格納処理のフローチャートである。 図６は、変位距離Ｘ（θ）を説明する説明図である。 図７は、変位距離Ｘ（θ）を説明する他の説明図である。

　以下、本発明の好ましい実施形態が、適宜図面が参照されつつ説明される。なお、本実施形態は、本発明の一態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様が変更されてもよいことは、言うまでもない。

　図１は、本実施形態に係るクレーン車１０を示す模式図である。クレーン車１０は、走行体１１と、走行体１１に搭載されたブーム装置１２と、キャビン１３と、を主に備える。

　走行体１１は、車体２０と、車軸２１と、エンジン２２（図４）と、バッテリ２３（図４）と、を備える。

　車体２０は、車軸２１を回転可能に支持している。車輪が、車軸２１の両端に取り付けられている。エンジン２２は、車軸２１を回転駆動する。また、エンジン２２は、バッテリ２３を充電する。

　また、エンジン２２は、後述の油圧供給装置２４が備える不図示の油圧ポンプを駆動させる。油圧ポンプは、所定圧力の作動油を吐出し、図４が示す旋回モータ２５、起伏シリンダ３６、伸縮シリンダ３７、及び油圧モータ３８や、その他のアクチュエータ（以下、旋回モータ２５等とも記載する）を駆動する。

　車体２０は、図４が示す油圧供給装置２４を搭載している。油圧供給装置２４は、電磁弁などを備えている。電磁弁は、後述のコントローラ５０（図４）から入力される駆動信号によって開閉される。電磁弁が開閉されることにより、旋回モータ２５等が駆動される。すなわち、コントローラ５０は、電磁弁を開閉させる駆動信号を出力することにより、旋回モータ２５等の駆動を制御する。なお、本実施形態では、旋回モータ２５等が油圧アクチュエータである例が説明されるが、旋回モータ２５等の全部或いは一部は、電動アクチュエータなどであってもよい。

　キャビン１３は、図１が示すように、ブーム装置１２の旋回台３１に搭載されている。キャビン１３は、クレーン車１０の運転を行う運転装置１４（図３）と、ブーム装置１２の操縦を行う操縦装置１５（図３）と、を有する。すなわち、クレーン車１０は、いわゆるラフテレーンクレーンであって、クレーン車１０の運転及びブーム装置１２の操縦が１つのキャビン１３で行われる。但し、クレーン車１０は、運転装置１４を有するキャビンと、操縦装置１５を有するキャビンとの２つのキャビンを備えたオールテレーンクレーンであってもよい。

　操縦装置１５は、ブーム装置１２を操作する操作レバーや操作ボタン等を有する。操縦装置１５は、操作レバーの操作の向きや操作量を示す操作信号や、操作ボタンの操作の有無を示す操作信号を出力する。操縦装置１５が出力した操作信号は、コントローラ５０（図３）に入力される。

　また、キャビン１３は、不図示の制御ボックスを有する。制御ボックスは、制御基板を備える。制御基板は、マイクロコンピュータや抵抗やコンデンサやダイオードや種々のＩＣを実装されており、図３が示すコントローラ５０及び電源回路１７を構成している。

　ブーム装置１２は、図１が示すように、車体２０に旋回可能に支持された旋回台３１と、旋回台３１に支持されたブーム３２と、を備える。ブーム３２は、基端ブーム３３、単一又は複数の中間ブーム３４、及び先端ブーム３５を有する。基端ブーム３３、中間ブーム３４、及び先端ブーム３５は、入れ子状に配置されており、ブーム３２は、伸縮可能である。また、基端ブーム３３は、旋回台３１に起伏可能に支持されている。すなわち、ブーム３２は、起伏可能、かつ、伸縮可能である。旋回台３１は、本発明の請求項の「台座」に相当する。

　ブーム３２は、図１に示される縮小状態と、不図示の拡張状態との間で伸縮される。また、ブーム３２は、図１に示される倒伏位置と、図２に示される起立位置との間で起伏する。クレーン車１０は、ブーム３２を縮小状態かつ倒伏位置にした格納状態で走行される。

　図３が示すように、ブーム装置１２は、旋回モータ２５と、ブーム３２を起伏させる起伏シリンダ３６と、ブーム３２を伸縮させる伸縮シリンダ３７と、をさらに備える。

　旋回モータ２５は、車体２０に設けられている。旋回モータ２５は、上述の油圧供給装置２４から作動油を供給されて回転し、旋回台３１を旋回させる。

　起伏シリンダ３６は、旋回台３１に設けられている。伸縮シリンダ３７は、ブーム３２に設けられている。起伏シリンダ３６及び伸縮シリンダ３７は、油圧供給装置２４から作動油を供給され、伸縮する。伸縮する起伏シリンダ３６は、ブーム３２を起伏させる。伸縮する伸縮シリンダ３７は、ブーム３２を伸縮させる。なお、不図示のスイベルジョイントが、車体２０と旋回台３１との間に設けられている。車体２０に設けられた油圧供給装置２４は、スイベルジョイントを通じて起伏シリンダ３６及び伸縮シリンダ３７に作動油を供給する。起伏シリンダ３６は、本発明の請求項の「第１駆動源」及び「シリンダ」に相当する。

　ブーム装置１２は、油圧モータ３８、ウインチ３９、吊荷用フック４０、及び係合部材４１をさらに備える。油圧モータ３８は、油圧供給装置２４から上記スイベルジョイントを介して作動油を供給され、回転する。油圧モータ３８の回転速度は、コントローラ５０によって制御される。回転する油圧モータ３８は、ウインチ３９が有するワイヤドラム２９を回転させる。回転するワイヤドラム２９は、ワイヤ４２を巻き取り、或いは、ワイヤ４２を繰り出す。油圧モータ３８は、本発明の請求項の「第２駆動源」に相当する。

　ワイヤ４２は、吊荷用フック４０と繋がれている。吊荷用フック４０は、ブーム３２の先端からワイヤ４２によって吊下される。吊荷用フック４０は、ウインチ３９が回転することによって昇降する。

　係合部材４１は、吊荷用フック４０と係合して吊荷用フック４０を固定する部材である。係合部材４１は、旋回台３１に固定されている。係合部材４１は、起立位置にあり、且つ縮小された状態のブーム３２の先端の直下に位置する。係合部材４１は、クレーン車１０の走行中において吊荷用フック４０が移動しないように、吊荷用フック４０を固定する。

　ブーム３２は、ワイヤ４２の繰り出し長さを検出する長さセンサ２６と、ブーム３２の起伏角度を検出する起伏角センサ２７と、をさらに備える。なお、図３が示す張力センサ２８は、変形例において説明される。

　長さセンサ２６及び起伏角センサ２７は、後述のブーム起こし処理及びブーム格納処理に用いられる。

　長さセンサ２６は、例えば、ウインチ３９の回転量を検出するロータリエンコーダである。長さセンサ２６は、ウインチ３９の回転に応じて電圧値が変化するパルス信号を出力する。長さセンサ２６は、ケーブルなどの信号線によってコントローラ５０と接続されている。コントローラ５０は、長さセンサ２６から入力するパルス数によって、ワイヤ４２の繰り出し長さを算出する。但し、ワイヤ４２の繰り出し長さを検出可能であれば、どのような種類のセンサが長さセンサ２６に用いられてもよい。

　ブーム３２の起伏角度に応じた電圧値を出力する光学式や磁気式の既存のセンサや、ロータリエンコーダが、起伏角センサ２７として用いられる。起伏角センサ２７は、ケーブルなどの信号線によってコントローラ５０と接続されている。コントローラ５０は、起伏角センサ２７が出力した信号電圧に基づいて、ブーム３２の起伏角度を算出する。例えば、コントローラ５０は、格納位置におけるブーム３２の位置を基準として、ブーム３２の起伏角度を算出する。以下では、コントローラ５０が算出したブーム３２の起伏角度を「検出起伏角度」とも記載する。

　電源回路１７は、コントローラ５０等に供給する電力を生成する回路である。電源回路１７は、例えばＤＣ－ＤＣコンバータである。電源回路１７は、バッテリ２３から供給された直流電圧を、安定した所定の電圧値の直流電圧に変換して出力する。

　コントローラ５０は、中央演算処理装置であるＣＰＵ５１と、メモリ５２と、を備える。メモリ５２は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等によって構成されている。

　メモリ５２は、オペレーティングシステムであるＯＳ５３と、ブーム装置１２の駆動を制御する制御プログラム５４と、指定値と、第１閾値と、第２閾値と、安全値と、を記憶している。ＯＳ５３及び制御プログラム５４は、いわゆるマルチタスク処理により、疑似的に並行してＣＰＵ５１によって実行される。

　指定値は、図６に示される「Ｌ」、「Ｄ」、「φ」である。「Ｌ」は、ブーム３２の基端から先端までの長さである。ブーム３２の基端は、ブーム３２の起伏の支点Ｐの位置である。ブームの先端は、例えば、ワイヤ４２が架け回された部材の取付位置である。「Ｄ」は、ブーム３２の起伏の支点Ｐから吊荷用フック４０までの距離である。「φ」は、ブームの３２の起伏の支点Ｐを基準とした吊荷用フック４０の俯角である。指定値は、ブーム装置１２の種類に応じて、予めメモリ５２に記憶される。「Ｄ」は、本発明の請求項の「離間距離」に相当する。

　第１閾値、第２閾値、及び安全値は、後述のブーム起こし処理及びブーム格納処理における判断処理に用いられる。詳しくは後述される。第１閾値及び第２閾値は、本発明の請求項の「閾値」に相当する。

　なお、ＣＰＵ５１、メモリ５２、上述の長さセンサ２６、及び起伏角センサ２７等は、不図示の通信バスに接続されている。ＣＰＵ５１によって実行される制御プログラム５４は、通信バスを通じて、メモリ５２から関数や第１閾値や第２閾値を読み出し、長さセンサ２６や起伏角センサ２７が出力した検出信号の入力を受け付け、情報やデータをメモリ５２に書き込んで記憶させる。

　制御プログラム５４は、クラスを有する。すなわち、クラスは、メモリ５２に記憶されている。クラスは、インスタンス（オブジェクト）を生成するものである。具体的には、クラスは、メモリ５２に記憶された指定値を与えられることにより、インスタンスとして、関数Ｘ（θ）を生成する。関数Ｘ（θ）は、ブーム３２の検出起伏角度θを用いて、ブーム３２の先端から吊荷用フック４０までの距離である変位距離Ｘ（θ）{θ：検出起伏角度}を算出する計算式である。制御プログラム５４は、変位距離Ｘ（θ）と、センサ２６が検出したワイヤ４２の繰り出し長さＳとの差が第１閾値以上第２閾値未満となるように、ブーム装置１２の駆動をフィードバック制御する。詳しくは後述する。なお、関数Ｘ（θ）を生成する手法は、クラスを用いたものに限られない。指定値に基づいて関数Ｘ（θ）を生成可能であれば、他の手法が用いられてもよい。

　制御プログラム５４は、格納状態（図１）で格納されたブーム３２を起立位置（図２）まで自動で起立させるブーム起こし処理と、起立位置にあるブーム３２を格納状態まで自動で倒伏させてブーム３２を格納するブーム格納処理と、を実行するプログラムである。ブーム起こし処理は、ブーム自動駆動処理の一例である。ブーム格納処理は、ブーム自動駆動処理の一例である。

　詳しく説明すると、クレーン車１０が作業現場に到着した後、作業者は、ブーム起こし処理を制御プログラム５４に実行させる。すなわち、ブーム起こし処理は、作業現場においてクレーン車１０が作業を開始するために実行される処理である。

　作業者は、クレーン車１０を走行させて作業現場から離れるため、ブーム格納処理を制御プログラム５４に実行させる。すなわち、ブーム格納処理は、作業現場においてクレーン車１０が作業を終了させるために実行される処理である。

　ブーム起こし処理は、従来、作業者が操縦装置１５を用いて手動で行っていたブーム３２を起こす作業を制御プログラム５４が自動で行う処理である。ブーム格納処理は、従来、作業者が操縦装置１５を用いて手動で行っていたブーム３２を格納する作業を制御プログラム５４が自動で行う処理である。以下、ブーム起こし処理及びブーム格納処理について、図４及び図５を参照して詳しく説明する。なお、制御プログラム５４が、ブーム起こし処理及びブーム格納処理において実行する各ステップの実行順序は、本発明の要旨を変更しない範囲において、変更されてもよい。

　作業者は、クレーン車１０が作業現場に到着した後、操縦装置１５を用いて、ブーム起こし処理の実行を指示する操作を行う。なお、図１が示すように、クレーン車１０が作業現場に到着した状態において、ブーム３２は、縮小かつ倒伏されており、かつ、吊荷用フック４０は、係合部材４１に固定されている。ブーム起こし処理において吊荷用フック４０が移動しないように、吊荷用フック４０が係合部材４１に固定されたまま、ブーム起こし処理が実行される。

　制御プログラム５４は、操縦装置１５から、ブーム起こし処理の実行を指示する操作信号が入力されたことに応じて、図４が示すブーム起こし処理の実行を開始する。まず、制御プログラム５４は、起伏シリンダ３６を一定速度で伸長させる（Ｓ１１）。或いは、制御プログラム５４は、ブーム３２が一定の角速度（ｄθ／ｄｔ＝一定）で起こされるように、起伏シリンダ３６を伸長させる。詳しく説明すると、制御プログラム５４がフィードバック制御の対象とする駆動系が２つあると、制御が複雑になる。制御プログラム５４は、制御を容易にするため、起伏シリンダ３６を一定速度或いは一定の角速度で伸長させる。起伏シリンダ３６が一定速度、一定の角速度で伸長されることにより、ブーム３２が徐々に起き上がる。

　次に、制御プログラム５４は、ウインチ３９を初期回転速度Ｖ１で回転駆動させる（Ｓ１２）。ウインチ３９の回転の向きは、ワイヤ４２が繰り出される向きである。すなわち、ブーム３２が徐々に起き上がりつつ、ワイヤ４２が徐々に繰り出される。

　次に、制御プログラム５４は、指定値Ｌ、Ｄ、φをメモリ５２から読み出し、読み出した指定値と、メモリ５２に記憶されたクラスとを用いて、インスタンスである関数Ｘ（θ）を生成する（Ｓ１３）。そして、制御プログラム５４は、生成した関数Ｘ（θ）を時間ｔで微分し、関数Ｘ（θ）の時間変化、すなわち、ワイヤ４２の繰り出し速度Ｖ（ｔ）を算出する。なお、関数Ｘ（θ）の微分は、オペアンプを用いた微分回路で行われてもよい。

　関数Ｘ（θ）を時間ｔで微分したｄ（Ｘ（θ））／ｄｔを図６に示す。図における「ｄθ／ｄｔ」は、ブーム３２の起伏角θの時間変化、すなわち、ブーム３２の角速度である。制御プログラム５４がブーム３２を一定の角速度で起こす場合、図における「ｄθ／ｄｔ」は、定数となる。定数である「ｄθ／ｄｔ」は、メモリ５２に予め記憶される。また、制御プログラム５４が起伏シリンダ３６を一定速度で伸長させる場合も、「ｄθ／ｄｔ」は、メモリ５２に予め記憶され、或いは制御プログラム５４によって算出される。制御プログラム５４は、メモリ５２に記憶された、或いは算出した「ｄθ／ｄｔ」を用いて、ワイヤ４２の繰り出し速度Ｖ（ｔ）を算出する。

　次に、制御プログラム５４は、長さセンサ２６から入力した検出信号に基づいて、ワイヤ４２の繰り出し速度ｄＳ／ｄｔを算出する（Ｓ１５）。例えば、制御プログラム５４は、単位時間ごとに、長さセンサ２６が出力した検出信号を取得し、取得した検出信号が示すワイヤ４２の長さの差分を算出する。当該差分は、単位時間当たりのワイヤ４２の長さ、すなわち、ワイヤ４２の繰り出し速度ｄＳ／ｄｔである。制御プログラム５３は、上記差分を算出することにより、ワイヤ４２の実際の繰り出し速度ｄＳ／ｄｔを算出する。

　そして、制御プログラム５４は、演算値として算出したワイヤ４２の繰り出し速度Ｖ（ｔ）と、ワイヤ４２の実際の繰り出し速度ｄＳ／ｄｔとの差Ｚ＝「Ｖ（ｔ）－ｄＳ／ｄｔ」を算出し、算出したＺが第１閾値未満であるか否かを判断する（Ｓ１６）。すなわち、ステップＳ１６では、ワイヤ４２の繰り出し速度が速すぎるか否かが判断される。

　制御プログラム５４は、Ｚが第１閾値未満であると判断すると（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、すなわち、ワイヤ４２の繰り出し速度が速すぎると判断すると、ウインチ３９の回転速度を低下させる（Ｓ１７）。具体的には、制御プログラム５４は、Ｚの値の大きさに応じて油圧モータ３８の回転速度を初期値Ｖ１から低下させる。一方、制御プログラム５４は、Ｚが第１閾値以上であると判断すると（Ｓ１６：Ｎｏ）、ステップＳ１７の処理をスキップする。

　次に、制御プログラム５４は、Ｚの値が第２閾値以上か否かを判断する（Ｓ１８）。すなわち、ステップＳ１８では、ワイヤ４２の繰り出し速度が遅すぎるか否かが判断される。

　制御プログラム５４は、Ｚの値が第２閾値以上であると判断すると（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、すなわち、ワイヤ４２の繰り出し速度が遅すぎると判断すると、ウインチ３９の回転速度を増加させる（Ｓ１９）。具体的には、制御プログラム５４は、Ｚの値の大きさに応じて油圧モータ３８の回転速度を初期値Ｖ１から増加させる。一方、制御プログラム５４は、Ｚの値が第２閾値未満であると判断すると（Ｓ１８：Ｎｏ）、ステップＳ１９の処理をスキップする。

　第１閾値及び第２閾値は、ブーム３２が徐々に起き上がりつつ、ワイヤ４２が徐々に繰り出される過程において、ワイヤ４２に加わる張力Ｔが所定の値未満となり、かつ、ワイヤ４２が弛まないような値にされる。すなわち、制御プログラム５４は、ワイヤ４２に加わる張力Ｔが所定の値未満となり、かつ、ワイヤ４２が弛まないように、起伏シリンダ３６及び油圧モータ３８をフィードバック制御する。

　次に、制御プログラム５４は、Ｚの絶対値が、メモリ５２に記憶された安全値未満であるか否かを判断する（Ｓ２０）。安全値は、第１閾値や第２閾値よりも大きな値である。すなわち、ステップＳ２０では、ウインチ３９において、ワイヤ４２の繰り出しに不具合が生じたか否か、或いは、ウインチ３９の回転に不具合が生じたか否かが判断される。ステップＳ２０の処理は、本発明の請求項の「判断処理」に相当する。

　制御プログラム５４は、Ｚの絶対値が、メモリ５２に記憶された安全値以上であると判断すると（Ｓ２０：Ｎｏ）、起伏シリンダ３６及び油圧モータ３８の駆動を停止させる（Ｓ２１）。すなわち、制御プログラム５４は、ブーム３２及びウインチ３９を停止させる。そして、制御プログラム５４は、報知処理を実行する（Ｓ２２）。例えば、制御プログラム５４は、スピーカから警告音を出力させ、或いは、操縦装置１５に設けたモニタに警告画面を表示させる。ステップＳ２１の処理は、本発明の請求項の「駆動停止処理」に相当する。

　次に、制御プログラム５４は、検出起伏角度θがα以上であるか否かを判断する（Ｓ２３）。αは、ブーム３２が起立位置にあるときのθの値であって、メモリ５２に予め記憶される。すなわち、ステップＳ２３では、ブーム３２が起立位置に到達したか否かが判断される。制御プログラム５４は、ブーム３２が起立位置に到達して検出起伏角度θがαに到達するまで（Ｓ２３：Ｎｏ）、ステップＳ１６からＳ２０までの処理を繰り返し実行する。

　制御プログラム５４は、ブーム３２が起立位置に到達して検出起伏角度θがαに到達したと判断すると（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、起伏シリンダ３６及び油圧モータ３８の駆動を停止させ（Ｓ２４）、ブーム起こし処理を終了する。

　次に、図５を参照して、ブーム格納処理について説明する。なお、ブーム起こし処理と同じ処理については、ブーム起こし処理に付されたステップ番号と同一のステップ番号を付して説明が省略される。

　作業者は、クレーン車１０の作業を終了させる場合、まず、操縦装置１５を用いて、図２が示すように、ブーム３２を縮小状態にし、かつ、ブーム３２を起立位置にする。そして、作業者は、吊荷用フック４０を係合部材４１に係合させて、吊荷用フック４０を係合部材４１で固定する。その後、作業者は、操縦装置１５を用いて、ブーム格納処理の実行を指示する操作を行う。

　制御プログラム５４は、操縦装置１５から、ブーム格納処理の実行を指示する操作信号が入力されたことに応じて、図５が示すブーム格納処理の実行を開始する。まず、制御プログラム５４は、起伏シリンダ３６を一定速度で収縮させる（Ｓ３１）。起伏シリンダ３６が一定速度で収縮されることにより、ブーム３２が徐々に倒伏する。

　次に、制御プログラム５４は、ウインチ３９を初期回転速度Ｖ２で回転駆動させる（Ｓ３２）。ウインチ３８の回転の向きは、ワイヤ４２を巻き取る向きである。すなわち、ブーム３２が徐々に倒伏しつつ、ワイヤ４２が徐々に巻き取られる。なお、初期回転速度Ｖ２は、初期回転速度Ｖ１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

　次に、制御プログラム５４は、ブーム起こし処理と同様に、ステップＳ１３からＳ２２までの処理を実行する。すなわち、制御プログラム５４は、ワイヤ４２に加わる張力Ｔが所定の値未満となり、かつ、ワイヤ４２が弛まないようにフィードバック制御を行って、ブーム３２を徐々に倒伏させつつ、ワイヤ４２を徐々に巻き取る。

　次に、制御プログラム５４は、検出起伏角度θがβ以下であるか否かを判断する（Ｓ３３）。βは、ブーム３２が倒伏位置にあるときのθの値であって、メモリ５２に予め記憶される。βは、例えば「０」である。すなわち、ステップＳ３３では、ブーム３２が倒伏位置に到達したか否かが判断される。制御プログラム５４は、ブーム３２が倒伏位置に到達して検出起伏角度θがβに達するまで（Ｓ３３：Ｎｏ）、ステップＳ１６からＳ２０までの処理を繰り返し実行する。

　制御プログラム５４は、ブーム３２が倒伏位置に到達して検出起伏角度θがβに到達したと判断すると（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、起伏シリンダ３６及び油圧モータ３８の駆動を停止させ（Ｓ２４）、ブーム格納処理を終了する。

[実施形態の作用効果]

　本実施形態では、制御プログラム５４がブーム起こし処理及びブーム格納処理を実行することにより、ブーム３２を起こす作業と、ブーム３２を格納する作業とを自動で行うことができる。したがって、ブーム３２を起こす作業と、ブーム３２を格納する作業とにおいて、作業者の作業が容易になり、ウインチ３９において、いわゆる「乱巻き」が生じることを抑制でき、さらに、ブーム装置１２に破損等が生じることを抑制することができる。詳しく説明すると、ブーム３２を起こす作業と、ブーム３２を格納する作業とを手動で行う場合、作業者は、ブーム３２と、ウインチ３９との２つの操作対象を操作しなければならない。すなわち、作業者は、ブーム３２を起伏させつつ、ワイヤ４２の張り具合を監視しながら、ウインチ３９を操作する。この作業は、作業者の熟練の技術を必要とする。作業者が操作を誤ると、ワイヤ４２に過度な張力が作用し、係合部材４１やウインチ３９が破損するおそれが生じる。また、作業者が操作を誤ると、ワイヤ４２が弛み、ウインチ３９において、いわゆる「乱巻き」が生じる。本実施形態では、制御プログラム５４がブーム起こし処理及びブーム格納処理を実行することにより、作業者の作業が容易になり、ウインチ３９において、いわゆる「乱巻き」が生じることを抑制でき、さらに、ブーム装置１２に破損等が生じることを抑制することができる。

　また、制御プログラム５４は、メモリ５２に記憶された指定値を用いて関数Ｘ（θ）を生成し、生成した関数（θ）を用いて、ブーム３２の先端部から係合部材４１までの変位距離Ｘ（θ）{θ：検出起伏角度}を算出する。そして、制御プログラム５４は、算出した変位距離Ｘ（θ）を用いてフィードバック制御を行う。したがって、ブーム装置１２の種類によって、メモリ５２から読み出される指定値を変更することにより、種々のブーム装置１２に共通してコントローラ５０を使用することができる。その結果、汎用性の高いコントローラ５０を実現することができる。

　また、本実施形態では、制御プログラム５４は、起伏シリンダ３６を一定速度で伸縮させるので（Ｓ１１、Ｓ３１）、フィードバック制御の対象をウインチ３９の油圧モータ３８に限定することができる。その結果、制御プログラム５４によるブーム装置１２の制御が容易になる。また、作業者が容易に視認可能なブーム３２において、起伏速度が小刻みに変動すると、作業者に不安を生じさせるおそれがある。本実施形態では、起伏シリンダ３６が一定速度で伸縮されるので、ブーム３２の起伏速度が小刻みに変動することがなく、作業者に安心感を与えることができる。

　また、本実施形態では、制御プログラム５４は、変位距離Ｘ（θ）とワイヤ４２の繰り出し長さＳとの差の絶対値が安全値以上であると判断したことに応じて、ブーム３２及びウインチ３９を停止させる。したがって、ブーム装置１２に故障が生じたり、ワイヤ４２にダメージが生じることが抑制される。

　また、本実施形態では、制御プログラム５４は、メモリ５２から読み出した指定値Ｌ、Ｄ、φとクラスとを用いて関数Ｘ（θ）を生成し、生成した関数Ｘ（θ）を用いて変位距離Ｘ（θ）{θ：検出起伏角度}を算出する。したがって、ステップＳ１４において、メモリ５２から指定値Ｌ、Ｄ、φを読み出さなくても、変位距離Ｘ（θ）を算出することができる。したがって、メモリ５２から指定値Ｌ、Ｄ、φを読み出す回数を低減することができる。その結果、ステップＳ１４からＳ１９までの処理が速くなる。処理が速くなるので、メモリ５２から指定値Ｌ、Ｄ、φを逐次読み出して変位距離Ｘ（θ）を算出する場合に比べ短い時間でフィードバック制御を行うことができる。その結果、ウインチ３９において、いわゆる「乱巻き」が生じることをさらに抑制でき、また、ブーム装置１２に破損等が生じることをさらに抑制することができる。

[変形例]

　本変形例では、ワイヤ４２に加わる張力Ｔを検出し、検出した張力Ｔに基づいて、第１閾値や第２閾値を補正する例を説明する。

　ブーム装置１２は、図３が示す張力センサ２８をさらに備える。張力センサ２８は、ワイヤ４２に加わる張力Ｔに応じた電圧値の検出信号を出力するセンサである。張力センサ２８は、例えば、ロードセルである。

　張力センサ２８は、ケーブルなどの信号線によってコントローラ５０と接続されている。張力センサ２８が出力した検出信号は、コントローラ５０に入力される。コントローラ５０は、張力センサ２８から入力した検出信号により、ワイヤ４２に加わる張力Ｔを決定する。そして、コントローラ５０は、決定した張力Ｔに基づいて、メモリ５２に記憶された第１閾値や第２閾値を補正或いは再決定する。具体的には、メモリ５２は、張力Ｔから第１閾値や第２閾値を補正する補正式や、張力Ｔと第１閾値、及び、張力Ｔと第２閾値とが対応付けられた対応テーブルを予め記憶する。コントローラ５０は、決定した張力Ｔと、上記補正式とを用いて、或いは、決定した張力Ｔと、上記対応テーブルとを用いて、第１閾値及び第２閾値を補正或いは再決定する。なお、第１閾値及び第２閾値を再決定することも、第１閾値及び第２閾値の補正に含まれる。

　例えば、張力センサ２８が検出した張力Ｔが、メモリ５２に記憶された第１判断値よりも大きい場合、第２閾値が小さくなるように、第２閾値が補正或いは再決定される。第２閾値が小さくなることにより、ワイヤ４２に加わる張力Ｔが低減する。また、張力センサ２８が検出した張力Ｔが、メモリ５２に記憶された第２判断値より小さくて、ワイヤ４２が十分な張力で張られていない場合、第１閾値が大きくなるように、第１閾値が補正或いは再決定される。第１閾値が大きくなることにより、ワイヤ４２が適度な張力Ｔで張られる。

　コントローラ５０は、補正或いは再決定した第１閾値及び第２閾値を用いて、ステップＳ１６やステップＳ１８の判断処理を実行する。その他の処理は、実施形態と同じである。

[変形例の作用効果]

　本変形例では、張力センサ２８が検出したワイヤ４２の張力によって第１閾値及び第２閾値を補正することにより、ワイヤ４２に加わる張力Ｔの大きさを、さらに適切に制御することができる。

[その他の変形例]

　上述の実施形態では、指定値が「Ｌ」、「Ｄ」、「φ」である例が説明された。しかしながら、指定値は、「Ｌ」、「Ｄ」、「φ」に限られない。指定値は、図７に示されるように、「Ｌ」、「φ」、「ａ」、「ｂ」であってもよい。指定値「Ｄ」は、指定値「ａ」、「ｂ」に置き換えられる。具体的には、「Ｄの二乗」＝「ａの二乗」＋「ｂの二乗」として、「Ｄ」が「ａ」、「ｂ」に置き換えられる。「ａ」は、本発明の請求項の「第１離間距離」に相当する。「ｂ」は、本発明の請求項の「第２離間距離」に相当する。

　上述の実施形態及び変形例では、「φ」が指定値に含まれる例が説明された。しかしながら、起伏角度θを、係合部材４２からの仰角として、「φ」を指定値から外すこともできる。すなわち、θ＋φを新たなθとして、「φ」が指定値から外される。

　上述の実施形態では、ステップＳ１１、Ｓ３１において、起伏シリンダ３６が一定速度で伸縮される例が説明された。しかしながら、ブーム３２が一定速度で起伏するように、起伏シリンダ３６の駆動が制御されてもよい。

　上述の実施形態では、起伏シリンダ３６が一定速度で伸縮され、ウインチ３９の油圧モータ３８がフィードバック制御される例が説明された。しかしながら、ウインチ３９が一定の回転速度で回転され、ブーム３２の起伏シリンダ３６がフィードバック制御されてもよい。

　上述の実施形態では、ワイヤ４２の繰り出し速度と、長さセンサ２６が検出したワイヤ４２の実際の繰り出し速度との差Ｚが、第２閾値が示す範囲内となるように、ウインチ３９の駆動がフィードバック制御される例を説明した。しかしながら、ワイヤ４２の繰り出し長さと、長さセンサ２６が検出したワイヤ４２の実際の繰り出し長さとの差が、閾値範囲となるように、ウインチ３９の駆動がフィードバック制御されてもよい。この場合も、ウインチ３９において、いわゆる「乱巻き」が生じることを抑制でき、さらに、ブーム装置１２に破損等が生じることを抑制することができる。

１０・・・クレーン車
１１・・・走行体
１２・・・ブーム装置
２６・・・長さセンサ
２７・・・起伏角センサ
３１・・・旋回台
３２・・・ブーム
３６・・・起伏シリンダ
３８・・・油圧モータ
３９・・・ウインチ
４０・・・吊荷用フック
４１・・・係合部材
４２・・・ワイヤ
５０・・・コントローラ
５２・・・メモリ
　

Claims (11)

1. 　台座と、
   　当該台座に支持され、倒伏位置と起立位置との間で起伏動作可能なブームと、
   　ワイヤドラムに巻き取られ、上記ブームの先端部に巻きかけられたワイヤを有するウインチと、
   　上記ワイヤの先端に設けられた吊荷用フックと、
   　上記ブームを起伏させる第１駆動源と、
   　上記ウインチを駆動し、上記ワイヤを上記ワイヤドラムに対して繰り出し或いは巻き取る第２駆動源と、
   　上記台座に設けられ、上記起立位置にある上記ブームの先端部から吊り下げられた上記吊荷用フックが着脱自在に係合する係合部材と、
   　上記ブームの起伏角度を検出する起伏角センサと、
   　上記ブームの先端部からの上記ワイヤの繰り出し長さを検出する長さセンサと、を備えるブーム装置に用いられ、
   　上記ブームの長さ及び上記ブームの起伏の支点に対する上記係合部材の位置に応じた指定値を記憶するメモリを有しており、
   　上記起伏角センサが検出した上記ブームの起伏角度と、上記メモリから読み出した上記指定値と、に基づいて、上記ブームの先端部から上記係合部材までの変位距離を算出し、当該変位距離が、上記長さセンサが検出した長さに応じた距離となるように、或いは、算出した前記変位距離に基づいて前記ワイヤの繰り出し或いは巻き取り速度であるワイヤ速度を算出し、算出したワイヤ速度が、前記長さセンサの検出値から算出した検出ワイヤ速度に応じた速度となるように、上記吊荷用フックが上記係合部材と係合した状態で、上記倒伏位置と上記起立位置との間で上記ブームを起伏させつつ上記ウインチを駆動させるブーム自動駆動処理を実行するコントローラ。
2. 　上記第１駆動源は、伸縮するシリンダであり、
   　上記ブーム自動駆動処理において、上記シリンダの伸縮速度を一定に保つ請求項１に記載のコントローラ。
3. 　上記ブーム自動駆動処理において、起伏する上記ブームの角速度を一定に保つ請求項１に記載のコントローラ。
4. 　上記ブーム自動駆動処理において、上記ウインチの回転速度を一定に保つ請求項１に記載のコントローラ。
5. 　上記ブーム装置は、上記ワイヤに加わる張力を検出する張力センサをさらに備え、
   　上記メモリは、上記変位距離と、上記長さセンサが検出した上記ワイヤの繰り出し長さとの差の許容範囲を決める閾値を予め記憶しており、
   　上記ブーム自動駆動処理において、上記変位距離と、上記長さセンサが検出した長さとの差が、上記閾値内になるように、上記倒伏位置と上記起立位置との間で上記ブームを起伏させつつ上記ウインチを駆動させ、
   　上記張力センサが検出した張力の大きさに応じて、上記閾値を補正する請求項１から４のいずれかに記載のコントローラ。
6. 　上記変位距離と、上記ワイヤの繰り出し長さとの差が安全値の範囲内であるか否かを判断する判断処理と、
   　上記変位距離と上記繰り出し長さとの差が安全値の範囲内でないと判断したことに応じて、上記第１駆動源及び上記第２駆動源の駆動を停止させる駆動停止処理と、をさらに実行する請求項１から５のいずれかに記載のコントローラ。
7. 　上記指定値は、
   　上記ブームの長さと、
   　上記ブームの起伏の支点と上記係合部材との間の離間距離と、である請求項１から６のいずれかに記載のコントローラ。
8. 　上記指定値は、
   　上記ブームの長さと、
   　上記ブームの起伏の支点と上記係合部材との間の水平方向における第１離間距離と、
   　上記ブームの起伏の支点と上記係合部材との間の垂直方向における第２離間距離と、である請求項１から６のいずれかに記載のコントローラ。
9. 　上記メモリは、上記起伏角度及び上記ワイヤの繰り出し長さから上記変位距離を算出する関数を生成するクラスを記憶しており、
   　上記メモリから読み出した上記指定値を用いて上記クラスから上記関数を生成する請求項１から８のいずれかに記載のコントローラ。
10. 　請求項１から９のいずれかに記載のコントローラを備えるブーム装置。
11. 　請求項１０に記載のブーム装置と、
    　上記ブーム装置を搭載する走行体と、を備えたクレーン車。

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