(57)【要約】【課題】容易に対象物の重心に対する吊り上げ位置の偏心量を検出すること。【解決手段】重心検出装置１は、対象物２００をクレーン装置３００で一定に吊り上げたときの吊り上げ力Ｔを検出する第１検出器１１と、第１検出器１１で検出された吊り上げ力Ｔの時間当たりの変化量である微分値Ｄ及び微分値Ｄの平均値ＤＡを演算する微分値演算部６１と、微分値演算部６１で演算した微分値Ｄ及び平均値ＤＡを比較し、微分値Ｄが平均値ＤＡよりも低減した時を判定する判定部６２と、判定部６２で微分値Ｄが平均値ＤＡよりも低減したことを判定した時の第１検出器１１で検出された吊り上げ力Ｔｂから対象物２００の水平方向の重心に対する吊り上げ位置の偏心量を演算する偏心量演算部６３と、を備える。【選択図】      図１
2020203745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーン装置で対象物を一定の速度で吊り上げたときの吊り上げ力を検出する第１検出器と、
前記第１検出器で検出された吊り上げ力の時間当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算する微分値演算部と、
前記微分値演算部で演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値よりも低減した時を判定する判定部と、
前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力から前記対象物の水平方向の重心を演算する演算部と、
を備える重心検出装置。
【請求項２】
前記演算部は、求めた重心から吊り上げ位置の重心に対する偏心量を求める偏心量演算部であり、
前記偏心量演算部で求めた前記偏心量を表示する表示部をさらに備える、請求項１に記載の重心検出装置。
【請求項３】
前記吊り上げ時の前記対象物の水平方向の傾斜を検出する第２検出器を備える、請求項２に記載の重心検出装置。
【請求項４】
前記第２検出器で検出された傾き及び前記偏心量演算部で演算した前記偏心量から、偏心方向を取得する偏心方向取得部をさらに備える、請求項３に記載の重心検出装置。
【請求項５】
前記クレーン装置で前記対象物を吊り上げたときに、前記対象物を吊り上げる速度を低減する速度低減装置をさらに備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の重心検出装置。
【請求項６】
前記第１検出器は、圧縮コイルバネ、前記対象物を吊り上げるときに重力方向に前記圧縮コイルバネを圧縮するフレーム、及び、前記圧縮コイルバネの変位を検出する検出センサを有するバネ変位計であり、前記クレーン装置のフックと前記対象物を吊り上げるワイヤとの間に設けられ、前記速度低減装置を構成する、請求項５に記載の重心検出装置。
【請求項７】
前記バネ変位計は、前記フレームに設けられ、複数の定滑車、複数の動滑車及び索状物を含む滑車機構、及び、前記索状物の端部に設けられ、前記ワイヤを吊り下げるフックを備える、請求項６に記載の重心検出装置。
【請求項８】
前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時に、前記クレーン装置を停止する停止処理部を備える、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の重心検出装置。
【請求項９】
前記対象物の水平方向で一方向の両端をそれぞれ前記クレーン装置で吊り上げ、前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時に前記第１検出器で検出した前記一方向の一端の前記吊り上げ力、及び、前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時に前記第１検出器で検出した前記一方向の他端の前記吊り上げ力に基づいて前記対象物の質量を求める質量演算部をさらに備える、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の重心検出装置。
【請求項１０】
クレーン装置で対象物を一定速度で吊り上げたときの吊り上げ力を第１検出器で検出し、
前記第１検出器で検出された吊り上げ力の時間当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算し、
演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値よりも低減した時を判定し、
前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力から、前記対象物の水平方向の重心に対する前記吊り上げ位置の偏心量を演算する、
重心検出方法。
【請求項１１】
クレーン装置で対象物を吊り上げたときの吊り上げ力を検出する第１検出器と、
前記クレーン装置で前記対象物をつりあげたときの吊り上げ量を検出する吊り上げ量検出器と、
前記第１検出器で検出された吊り上げ力の前記吊り上げ量検出器で検出された前記吊り上げ量当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算する微分値演算部と、
前記微分値演算部で演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値よりも低減した時を判定する判定部と、
前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力から前記対象物の水平方向の重心に対する前記吊り上げ位置の偏心量を演算する偏心量演算部と、
を備える重心検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を吊り上げるときの対象物の重心を検出できる重心検出装置及び重心検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クレーン等で対象物を吊り上げることで対象物の搬送、移動及び据付等を行う技術が知られている。このような対象物の吊り上げ作業は、例えば、複数のワイヤを対象物に掛け、これらワイヤをフック等により引き掛け、このフックをクレーンにより上昇させることで対象物を吊り上げる。
【０００３】
このとき、対象物の水平方向の重心に対して対象物を吊り上げる水平方向の吊り上げ位置が偏心していると、対象物を吊り上げたときに、対象物が傾斜する。このため、対象物の水平方向の重心に対して吊り上げ位置が偏心した状態で対象物を吊り上げると、対象物が揺動する所謂荷振れが発生する虞や、対象物が傾斜した状態で吊り上げられる虞がある。
【０００４】
このような荷振れの発生や傾斜状態での対象物の吊り上げは、対象物の破損や落下等の虞がある。そこで、荷振れの発生や傾斜状態での対象物の吊り上げを避けるために、対象物の姿勢等の状態を目視により確認を行いながら吊り上げ作業が行われている。
【０００５】
具体的には、対象物を吊り上げて対象物が地面から離間したときに、対象物の底面が水平方向に対して傾斜していることを目視により確認した場合には、吊り上げ作業を一度停止し、対象物の吊り上げ位置を変更し、再度吊り上げを行う。このような、吊り上げ位置の調整作業を、対象物を正常な状態で吊り上げが可能となるまで行われる。しかし、このように正常な吊り上げ位置となるように調整作業を繰り返し行うと、作業者が対象物の吊り上げ位置を繰り返し調整する作業が必要となり、作業性が悪い、という問題がある。
【０００６】
そこで、フックの３次元位置を撮影手段等により計測し、振れ角を検出する装置（例えば、特許文献１参照）や、対象物の吊り上げ時に、センサから出力される角速度信号に基づいて振れ角を検出する装置（例えば、特許文献２参照）を用いて吊り上げ位置を調整する技術が知られている。
【０００７】
また、吊り上げたときの対象物の荷重を検出する第１検出器から求めた荷重及び対象物を吊り上げたときの水平方向の力を検出する複数の第２検出器から求めた水平方向の力から、対象物の重心に対する吊り上げ位置の偏心量を求める技術も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−７２６９３号公報
【特許文献２】特開平６−５８９４８号公報
【特許文献３】特許第６４２７３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した装置では、以下の問題があった。即ち、特許文献１に記載された装置では、対象物と吊り上げ位置の関係から振れ角を検出することはできても、対象物の重心に対する吊り上げ位置の偏心量を求めることができない。
【００１０】
また、特許文献２に記載された装置は、一度対象物を吊り上げて地面から離間させることで対象物を吊り上げたときに発生する荷振れや傾斜により発生する角速度から振れ角を検出する技術である。このため、特許文献２の技術では、対象物の荷振れや傾斜によって、対象物の落下や損傷の虞がある。また、特許文献２の技術では、対象物の重心に対する吊り上げ位置の偏心量を求めることができない。
【００１１】
一方で、特許文献３に記載された技術は、対象物の重心位置、即ち、対象物の重心に対する吊り上げ位置の偏心量を求めることができる。しかしながら、引用文献３の技術は、対象物を吊り上げたときの水平方向の力を検出する第２検出器を対象物の側面に複数設ける必要があることから、検出器等を多く要するため、作業に時間や工程を要する。このため、容易に対象物の重心を検出できる装置が望まれている。
【００１２】
そこで本発明は、容易に対象物の重心を検出することができる重心検出装置及び重心検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によれば、重心検出装置は、対象物をクレーン装置で一定に吊り上げたときの吊り上げ力を検出する第１検出器と、前記第１検出器で検出された吊り上げ力の時間当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算する微分値演算部と、前記微分値演算部で演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値よりも低減した時を判定する判定部と、前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力から前記対象物の水平方向の重心に対する前記吊り上げ位置の偏心量を演算する偏心量演算部と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、容易に対象物の重心を検出することができる重心検出装置及び重心検出方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る重心検出装置の構成を模式的に示す説明図。
【図２】同重心検出装置に用いられる第１検出器の構成を示す側面図。
【図３】同重心検出装置を用いた対象物の吊り上げの一例を示す説明図。
【図４】同重心検出装置を用いた対象物の吊り上げの一例を示す説明図。
【図５】同対象物の吊り上げ時における吊り上げ力と吊り上げ量との関係を示す説明図。
【図６】同対象物の吊り上げの一例を示す説明図。
【図７】同対象物の吊り上げ時における吊り上げ力、微分値及び平均値の関係を示す説明図。
【図８】同対象物の偏心量の検知、演算、表示までの一例を示す流れ図。
【図９】同対象物の吊り上げ方法の一例を示す流れ図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る重心検出装置の構成を模式的に示す説明図。
【図１１】同重心検出装置を用いた対象物の吊り上げの一例を示す説明図。
【図１２】他の実施形態に係る第１検出器の構成を示す側面図。
【図１３】他の実施形態に係る重心検出装置の構成を模式的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る重心検出装置１を、図１及び図２を用いて説明する。  
図１は本発明の第１の実施形態に係る重心検出装置１の構成を模式的に示す説明図、図２は重心検出装置１に用いられる第１検出器１１の構成を示す側面図である。
【００１７】
図１に示すように、重心検出装置１は、対象物２００をクレーン装置３００で吊り上げることで対象物２００の搬送、移動及び据付等を行う場合に、対象物２００の重心を検出し、対象物２００の吊り上げ位置を決めるために用いられる。例えば、重心検出装置１は、クレーン装置３００で対象物２００の吊り上げを開始し、対象物２００が地切りする前に、重心位置を求める。また、例えば、重心検出装置１は、対象物２００の水平方向の重心に対する吊り上げ位置の水平方向の偏心量を取得する。また、重心検出装置１は、求めた吊り上げ位置の偏心量に基づいて吊り上げ位置の修正作業を案内する。
【００１８】
なお、本実施形態において、対象物２００の「吊り上げ位置の偏心量」とは、吊り上げを行う対象物２００の重心に対する吊り上げ位置の水平方向の偏心量である。本実施形態において、「荷振れ」とは、対象物２００の吊り上げ位置と対象物２００の重心が水平方向でずれているときに、重心周りに発生する回転モーメントによる、対象物２００の傾斜や揺動による振れである。本実施形態において、「地切り」とは、対象物２００が吊り上げによって地面又は床面から完全に離れることである。本実施形態において、「吊り上げ力」とは、対象物２００を吊り上げるために要する力であり、荷重を検出する第１検出器１１よりも下方に位置する対象物２００や吊り上げ用ワイヤ３２５の荷重によって定まる。また、吊り上げ力は、対象物２００の吊り上げ開始から漸次上昇し、対象物２００が地切りした後に一定となる。
【００１９】
なお、対象物２００を吊り上げるクレーン装置３００は、クレーン車両に装備されたクレーンや工場の天井に設置されたクレーン等であり、本実施形態においては、クレーン車両４００に装備されたクレーンの例を用いて説明する。
【００２０】
クレーン装置３００は、クレーン車両４００に装備される。クレーン装置３００は、ウインチ３２０と、所定の角度間で回動可能なブーム３２１と、ブーム３２１の先端に設けられたジブ３２２と、ジブ３２２から下方に垂れ下がるウインチ用ワイヤ３２３と、ウインチ用ワイヤ３２３の先端に設けられたフック３２４と、を備えている。クレーン装置３００は、フック３２４を上下動すべく、ウインチ３２０を回転制御する。また、クレーン装置３００は、通信部３２７を有し、通信部３２７において、停止信号を受信すると、ウインチ用ワイヤ３２３の巻き上げを停止すべく、ウインチ３２０を停止する。
【００２１】
図１に示すように、重心検出装置１は、荷重を検出する第１検出器１１と、傾きを検出する第２検出器１２と、対象物２００の横ずれを規制する規制部材１３と、クレーン装置３００による対象物２００の吊り上げ速度を好適な速度に低減する速度低減装置１４と、対象物２００の水平方向の重心に対する吊り上げ位置の水平方向の偏心量を算出する処理装置１５と、を備えている。
【００２２】
第１検出器１１は、クレーン装置３００で吊り上げられる対象物２００の荷重を検出する。換言すると、第１検出器１１は、クレーン装置３００により対象物２００の吊り上げを行ったときに生じる吊り上げ力を検出する。
【００２３】
なお、例えば、第１検出器１１は、ロードセルや変位計等であり、対象物２００の吊り上げ時に力、ひずみ、変位量等に基づく信号を出力する。なお、第１検出器１１は、信号を処理装置１５に送信する構成であってもよく、また、信号を処理して吊り上げ力（荷重）を出力する構成であってもよい。本実施形態においては、第１検出器１１が信号を処理装置１５に送信し、そして、処理装置１５が受信した信号から吊り上げ力を求める。
【００２４】
例えば、第１検出器１１は、フック３２４及び吊上げ用ワイヤ３２５間に配置される。例えば、第１検出器１１は、フック３２４に吊り下げられるとともに、吊上げ用ワイヤ３２５を吊り下げる。
【００２５】
例えば、第１検出器１１は、バネ式変位計である。具体例として、図２に示すように、第１検出器１１は、例えば、フレーム２１と、バネ２２と、滑車機構２３と、変位センサ２４と、吊り上げ用ワイヤ３２５を引き掛けるフック２５と、を備えている。
【００２６】
フレーム２１は、フック３２４に引き掛けられる。フレーム２１は、第１フレーム３１と、第１フレーム３１に対して重力方向に沿った一方向に移動できる第２フレーム３２と、フック３２４に吊り下げるための吊り部３３と、を備える。
【００２７】
第１フレーム３１は、例えば、重力方向で対向する一対の板部３１ａと、一対の板部３１ａを連結する複数、例えば４本の柱部３１ｂと、を備える。一対の板部３１ａ及び四本の柱部３１ｂは、内部に第２フレーム３２、バネ２２、滑車機構２３及び変位センサ２４を配置可能な形状に形成される。
【００２８】
板部３１ａは、矩形板状に形成される。一対の板部３１ａの一方は、外面に吊り部３３が設けられる。また、一対の板部３１ａの他方は、一方の板部３１ａと対向する主面に形成された、バネ２２を支持する座面と、第２フレーム３２の移動時に第２フレーム３２や滑車機構２３等の移動体を移動可能とする孔３１ｃと、を有する。本実施形態においては、他方の板部３１ａは、一つの孔３１ｃを有し、そして、孔３１ｃは、滑車機構２３の後述する索状物４２を挿通可能な内径を有する。
【００２９】
第２フレーム３２は、例えば、矩形板状に形成される。第２フレーム３２は、バネ２２を支持する座面を第１フレーム３１の他方の板部３１ａの座面と対向する主面に有する。第２フレーム３２は、第１フレーム３１に対して一方向に沿って移動可能に、第１フレーム３１に直接的、又は、間接的に支持される。
【００３０】
吊り部３３は、例えば、第１フレーム３１の一方の板部３１ａに固定されたアイボルトである。
【００３１】
このように構成されたフレーム２１は、吊り部３３を介してフック３２４に掛けられた姿勢において、第２フレーム３２が第１フレーム３１に対して重力方向に沿って移動できる。
【００３２】
バネ２２は、例えば、圧縮コイルバネである。バネ２２の本数、バネ定数、変位量等の各設計値は、吊り上げる対象物２００の荷重等に基づいて適宜設定される。本実施形態の例では、バネ２２は四本用いられる。４本のバネ２２は、第１フレーム３１の他方の板部３１ａ及び第２フレーム３２の間に配置される。バネ２２は、一端が第１フレーム３１の他方の板部３１ａの座面に支持され、そして、他端が第２フレーム３２の座面に支持される。
【００３３】
バネ２２は、第１フレーム３１の他方の板部３１ａに対して第２フレーム３２が近接する方向、本実施形態においては、対象物２００の吊り上げ時に重力方向に第２フレーム３２が移動することで、第１フレーム３１及び第２フレーム３２により圧縮される。バネ２２は、第１検出器１１の構成の一部であるとともに、速度低減装置１４の一部を構成する。
【００３４】
滑車機構２３は、例えば、対象物２００の吊り上げ速度を好適な速度に低減するために設けられる。滑車機構２３は、例えば、複数の索輪４１と、索状物４２と、を備える。滑車機構２３は、所謂金車である。
【００３５】
複数の索輪４１は、例えば、二つの定滑車４１ａと、二つの動滑車４１ｂと、を含む。二つの定滑車４１ａは、例えば、第１フレーム３１の他方の板部３１ａの座面と同面上に水平方向に沿った一方向に並べて固定される。二つの動滑車４１ｂは、第２フレーム３２に、二つの定滑車４１ａと同じ並び方向に並んで固定される。
【００３６】
索状物４２は、例えば、対象物２００を吊り上げ可能なワイヤである。索状物４２は、複数の索輪４１に渡って設けられる。索状物４２の強度は、フック２５を介して対象物２００を吊り下げることができ、そして、クレーン装置３００による吊り上げ作業に耐えられる強度に設定される。
【００３７】
索状物４２は、一端が第１フレーム３１の一方の板部３１ａに固定され、他端にフック２５が固定される。索状物４２は、例えば、板部３１ａから一方の動滑車４１ｂ、二つの定滑車４１ａ、他方の動滑車４１ｂを通って、一端が固定された板部３１ａに設けられた孔３１ｃに渡って配置される。
【００３８】
このような滑車機構２３は、索状物４２に設けられたフック２５が対象物２００を吊り上げたとき、索状物４２によって二つの動滑車４１ｂが重力方向に引っ張られることで、第２フレーム３２を重力方向に移動させ、バネ２２を圧縮する。また、滑車機構２３は、第１検出器１１の構成の一部であるとともに、速度低減装置１４の一部を構成する。
【００３９】
変位センサ２４は、バネ２２の変位量を検出する。変位センサ２４は、バネ２２の変位量に対応する信号を出力する。変位センサ２４は、有線又は無線により、処理装置１５に接続される。変位センサ２４は、検出した信号を処理装置１５に送信する。
【００４０】
フック２５は、対象物２００に掛けられた吊り上げ用ワイヤ３２５を引き掛ける。
【００４１】
第２検出器１２は、傾斜センサである。第２検出器１２は、対象物２００の水平方向に対する二軸方向の傾きを検出する。第２検出器１２は、検出した傾きを信号に変換して、処理装置１５に送信する。第２検出器１２は、例えば、対象物２００の上面に固定される。
【００４２】
第２検出器１２は、有線又は無線により、処理装置１５に接続され、信号を処理装置１５に送信する。第２検出器１２は、検出した傾き方向を視認可能に形成される。第２検出器１２は、例えば、対象物２００の荷振れの方向、具体的には水平方向で、対象物２００の前後左右方向、及び、対象物のコーナー（角）方向の音、表示、光等の点滅灯、振動等の作業者への各種伝達等による事前報知の機能・役目も兼ね備えている。
【００４３】
ここで事前報知とは、第２検出器１２を本実施形態にて重心検出装置１と共に使用する場合において、対象物２００が地切りする前段階で、荷振れの方向の検知と報知のことをいう。なお、第２検出器１２は、本実施形態の重心検出装置１を用いた吊り上げ作業以外の吊り上げ作業に、単独で使用することができる構成であってもよい。
【００４４】
例えば、第２検出器１２は、環状に等間隔に並べられたＬＥＤ等の８つの報知部１２ａを有し、検出した傾き方向の報知部１２ａを点灯させることで、検出した傾き方向を視認可能とする。
【００４５】
規制部材１３は、対象物２００の吊り上げ開始時に対象物２００が水平方向へ移動することを規制する部材であり、例えば、土嚢等である。なお、対象物２００の水平方向への移動が生じない場合には、重心検出装置１は、規制部材１３を有していなくてもよい。
【００４６】
速度低減装置１４は、一定の速度で対象物２００を吊り上げることが可能に構成される。また、速度低減装置１４は、クレーン装置３００の巻き上げ速度に対して対象物２００の吊り上げ速度を低減させることが可能に構成される。ここで、対象物２００の好適な吊り上げ速度は、例えば、吊り上げ位置の偏心量を取得するためのデータを検出できる速度であって、且つ、当該データを検出した後に、クレーン装置３００を処理装置１５が停止するか、又は、停止指示を外部に報知した後に作業者がクレーン装置３００を停止した場合に、対象物２００が地切りしない速度である。具体例として、対象物２００の吊り上げ速度は、０．６ｍ／ｍｉｎ以下が好ましい。速度低減装置１４は、クレーン装置３００の巻き上げ速度を制御して、対象物２００の吊り上げ速度を好適な速度に変換する。
【００４７】
本実施形態において、速度低減装置１４は、第１検出器１１の変位センサ２４以外の要素によって構成される。即ち、速度低減装置１４は、第１検出器１１のフレーム２１、バネ２２及び滑車機構２３によって構成される。なお、速度低減装置１４がクレーン装置３００の吊り上げ速度を低減する速度の低減率は、例えば、吊り上げ速度が０．６ｍ／ｍｉｎ以下となるように、クレーン装置３００の性能によって適宜設定される。なお、クレーン装置３００が対象物２００の吊り上げ速度が好適な一定の速度で対象物２００を吊り上げ可能である場合には、重心検出装置１は、速度低減装置１４を有していなくてもよい。
【００４８】
処理装置１５は、表示部５１と、入力部５２と、通信部５３と、記憶部５４と、プロセッサ５５と、を備えている。例えば、処理装置１５は、例えば、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、携帯端末等である。
【００４９】
表示部５１は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のデバイスである。表示部５１は、プロセッサ５５から映像信号を受け取り、これを表示する。
【００５０】
入力部５２は、例えば、表示部５１に一体に設けられたタッチパネルやキーボード等である。
【００５１】
通信部５３は、通信Ｉ／Ｆであり、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、有線ＬＡＮなどの通信技術を利用して、表示部５１と通信をする。通信部５３は、第１検出器１１及び第２検出器１２から信号を受信し、これをプロセッサ５５へ送る。
【００５２】
記憶部５４は、プロセッサ５５が各処理を実現するためにプロセッサ５５によって実行されるプログラム、例えば、ファームウェア、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、吊り上げ位置の偏心等を演算し表示する各種演算プログラムや画像形成プログラム等を記憶する。また、記憶部５４は、プログラムをプロセッサ５５が実行するために使用されるデータ、例えば、対象物の寸法や重量等の対象物データ等を一時的に格納するメモリを含んでいる。記憶部５４は、例えば、プログラムやデータが展開されるワークエリアを有するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。
【００５３】
プロセッサ５５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、又はその他の汎用または専用のプロセッサである。プロセッサ５５は、例えば、記憶部５４に記憶されたプログラムを実行することで、微分値演算部６１、判定部６２、偏心量演算部６３、停止処理部６４及び画像生成部６５として機能する。
【００５４】
微分値演算部６１は、受信した第１検出器１１で検出された信号から吊り上げ作業時に生じている対象物２００の吊り上げ力Ｔを求め、吊り上げ力Ｔの時間当たりの変化量である微分値Ｄ、及び、当該微分値Ｄの平均値ＤＡを演算する。
【００５５】
なお、例えば、記憶部５４は、微分値Ｄの平均値ＤＡを求める吊り上げ力Ｔを第１閾値として予め記憶する。そして、微分値演算部６１は、求めた吊り上げ力Ｔと第１閾値とを比較し、吊り上げ力Ｔが第１閾値を超えた場合に、吊り上げ力Ｔから微分値Ｄ及び平均値ＤＡの演算を開始する。
【００５６】
なお、例えば、吊り上げに選定された吊り上げ用ワイヤ３２５の重量が予め入力部５２によって入力され、そして記憶部５４に記憶しておくことで、吊り上げ用ワイヤ３２５の重量を考慮して求めた吊り上げ力Ｔを補正する構成としてもよい。例えば、吊り上げ用ワイヤ３２５を除いた対象物２００のみの吊り上げに要した力と推定できれば、補正の方法は種々選択可能であり、例えば、吊り上げ用ワイヤ３２５の重量と対象物２００の重量の比率から吊り上げ力Ｔを補正してもよく、また、吊り上げ用ワイヤ３２５の重量に係数を掛けた値を補正に用いてもよい。
【００５７】
判定部６２は、対象物２００の水平方向の重心に対して吊り上げ位置が水平方向で偏心しているときに対象物２００が傾斜し、垂直抗力Ｎが対象物２００の端部に達したか否かを、吊り上げ力Ｔの増加量の変化から判断する。
【００５８】
具体的に説明すると、判定部６２は、吊り上げ速度を一定で対象物２００を吊り上げたときの吊り上げ力Ｔの増加量が小さくなる点Ｐを判定する。ここで、対象物２００を吊り上げたときの吊り上げ力Ｔの増加量とは、第１検出器１１で検出される吊り上げ力Ｔが吊り上げ量の増加によって変化する吊り上げ力Ｔの変化量である。
【００５９】
例えば、判定部６２は、微分値演算部６１で演算した微分値Ｄ及び平均値ＤＡを比較し、微分値Ｄが平均値ＤＡに対して瞬間的に低減したか否かを判断し、微分値Ｄが平均値ＤＡに対して瞬間的に低減した場合に、垂直抗力Ｎが対象物２００の端部に達したと判定する。
【００６０】
なお、例えば、記憶部５４は、微分値Ｄが平均値ＤＡに対して瞬間的に低減したと判断する値を第２閾値として記憶する。そして、判定部６２は、微分値Ｄが平均値ＤＡに対して第２閾値以下に低減した場合に、垂直抗力Ｎが対象物２００の端部に達したと判断する。なお、第２閾値は、吊り上げ力Ｔの変化が小さくなる値であり、例えば、垂直抗力Ｎが対象物２００の端部に達したと判断できる吊り上げ力Ｔの増加量に対応する値である。このため、第２閾値は、平均値ＤＡ及び微分値Ｄの差であってもよく、また、微分値Ｄの減少率であってもよい。
【００６１】
偏心量演算部６３は、判定部６２で微分値が平均値よりも低減したことを判定した時の第１検出器１１で検出された吊り上げ力Ｔｂ、記憶部５４に記憶された対象物２００の吊り上げ位置、及び、第２検出器１２で検出された傾きから、対象物２００の水平方向の重心及び重心に対する吊り上げ位置の偏心量を演算する。また、偏心量演算部６３は、吊り上げ位置を重心位置とすべく、現在の吊り上げ位置から吊り上げ位置を重心位置とするための修正情報を演算する。なお、ここで、例えば、偏心量演算部６３によって吊り上げ位置から重心までの距離が演算されることから、例えば、対象物２００の重心を求める場合には、偏心量演算部６３は、対象物２００の吊り上げ位置と対象物２００の形状から、対象物２００の重心を演算する。
【００６２】
停止処理部６４は、判定部６２で微分値Ｄが平均値ＤＡよりも低減し、垂直抗力Ｎが対象物２００の端部に達したことを判定した時に、停止信号を生成し、通信部５３を介して停止信号をクレーン装置３００の通信部３２７に送信して、クレーン装置３００を停止する。このように停止処理部６４は、クレーン装置３００に指令を出して、クレーン装置３００による対象物２００の吊り上げを停止する。
【００６３】
なお、停止処理部６４は、クレーン装置３００の停止を例えば表示部５１を介して外部に報知し、この報知を受けて、作業者がクレーン装置３００を停止してもよい。クレーン装置３００の停止を外部に報知する場合には、例えば、停止処理部６４は、表示部５１に表示するクレーン装置３００の停止指令の画像信号を生成し、表示部５１に表示させる。
【００６４】
画像生成部６５は、偏心量演算部６３で求めた偏心量に基づき、表示部５１に表示する画像信号を生成する。また、画像生成部６５は、生成した画像信号を表示部５１に送信する。具体例として、画像生成部６５は、偏心量演算部６３で求められた対象物２００の重心に対する吊り上げ位置の偏心量、及び、吊り上げ位置の修正情報の画像信号を生成する。
【００６５】
次に、対象物２００の重心位置に対する水平方向の偏心量を演算する理論式を用いて、プロセッサ５５が機能する微分値演算部６１、判定部６２及び偏心量演算部６３による処理について、以下説明する。なお、この理論式は、偏心量を演算するための各種プログラムに用いられる。
【００６６】
なお、各図中、Ｘは水平方向の一方向を、Ｙは水平方向の一方向であって且つＸ方向と直交する方向を、Ｚは重力方向に沿った方向を示し、ＸＹは、Ｘ方向及びＹ方向のいずれか一方を示す。
【００６７】
また、対象物２００の質量をｍ、対象物２００の吊り上げ力をＴ、吊り上げ力Ｔの微分値Ｄが微分値Ｄの平均値ＤＡよりも瞬間的に下がる点Ｐにおける対象物２００の吊り上げ力をＴｂとする。また、第１検出器１１のバネ定数をｋ、バネの変位量をｚ、水平方向の一方向における対象物２００から重心までの距離をａ、水平方向の一方向（Ｘ方向又はＹ方向の一方）における対象物２００の一端から吊り上げ位置までの距離をｂ、対象物２００の重力方向の高さをｈ、対象物２００の重心の重力方向の高さをｈａ、垂直抗力をＮ、水平方向の一方向における吊り上げ位置からの垂直抗力Ｎの距離をｕ、重力加速度をｇとする。
【００６８】
まず、図３に示すように対象物２００の吊り上げを側面視したときの力とモーメントのつり合い式は、以下の式（１）、（２）となる。
【００６９】
【数１】
2020203745.tif 000003
【００７０】
【数２】
2020203745.tif 000004
【００７１】
そして、水平方向における垂直抗力Ｎの位置は吊り上げ力Ｔによって変化する。図３に示すように、対象物２００が接地しており、そして、対象物２００が吊り上げられていない状態（Ｔ＝０）においては、垂直抗力Ｎは対象物２００の重心の真下において生じることからｕ＝ａとなる。そして、対象物２００の吊り上げが開始し、吊り上げ力Ｔが増加するにつれて、垂直抗力Ｎが生じる位置は端部へ移動する。このとき、垂直抗力Ｎの位置はｕ＝ａから図４に示すようにｕ＝ｂに向かって変化してく。この間の関係は、式（１）、（２）から求められる式（３）となる。
【００７２】
【数３】
2020203745.tif 000005
【００７３】
そして、対象物２００の吊り上げ速度が一定であると、バネの変位量ｚも一定に増加する。よって、釣合いを満たすようにｕが移動することから、図５に示すように、Ｔは一定の割合で増加する。垂直抗力Ｎの位置がｕ＝ａからｕ＝ｂとなるまでの間、対象物２００は傾斜せず、接地したままである。ここで、図５は、縦軸に吊り上げ力Ｔと対象物２００の重量ｍｇの比（Ｔ／ｍｇ）を、横軸に対象物２００の吊り上げ量（ｚ／ｂ）を示す。なお、図５においては、ｋｂ／ｍｇ＝１０、ｈａ／ｂ＝１、ｈ／ｂ＝２の条件におけるグラフである。
【００７４】
そして、吊り上げ力Ｔが増加し、図３から図４に示すように、吊り上げ位置から垂直抗力Ｎまでの距離ｕ＝ｂに達すると、垂直抗力Ｎが生じる位置は対象物２００の水平方向で一方向の一端に位置し、そして当該位置がそれ以上移動できなくなる。よって、吊り上げ力Ｔの変化が緩やかになる。なお、垂直抗力Ｎの生じる位置がｕ＝ｂに達した後さらに対象物２００が吊り上げられると、対象物２００が地切りし、設置面から対象物２００が完全に離間すると、垂直抗力Ｎが０になり、Ｔ＝ｍｇ（一定）となるが、停止処理部６４により、地切り前に吊り上げが停止する。
【００７５】
なお、ここで、偏心量が０の場合においては、垂直抗力Ｎの生じる位置は吊り上げ位置のまま移動しないことから、吊り上げ力Ｔの増加量が低減することがない。そして、偏心量が０の場合には、吊り上げ力Ｔが増加してＴ＝ｍｇとなると、対象物２００が荷振れすることなく地切りする。
【００７６】
また、同じ対象物２００を吊り上げる場合であっても、水平方向における重心に対する吊り上げ位置の偏心量（ａ／ｂ）が異なると、図５に示すように、吊り上げ力Ｔの増加量が低減する点Ｐが異なる。具体的には、図５からも明らかなように、偏心量が大きくなると、吊り上げ力Ｔの増加量が低減するときの吊り上げ力Ｔｂが低くなる。
【００７７】
より具体的に述べると、垂直抗力Ｎの生じる位置が対象物２００の水平方向の一方向で端部（ｕ＝ｂ）に達すると、フック３２４の巻き上げ量に対して吊り上げ位置Ｂが傾いた分だけ重力方向に沿った方向に吊り上げ位置が上昇する。
【００７８】
例えば、図３に示すように、吊り上げ前の吊り上げ位置の座標をＢ（ｂｘｙ０、ｂｚ０）とし、図４に示すように、対象物２００が吊り上げられてθだけ回転したときの吊り上げ位置の座標をＢ’（ｂｘｙ、ｂｚ）とすると、吊り上げにより生じる吊り上げ位置の高さの変化量は、ｂｚ０＝ｈから、以下の式（４）となる。
【００７９】
【数４】
2020203745.tif 000006
【００８０】
このため、対象物２００の設置している角回りのモーメントのつり合いは、以下の式（５）となる。
【００８１】
【数５】
2020203745.tif 000007
【００８２】
そして、対象物２００の傾きθが小さいときは、ｂ１≒ｂ、ａ１≒ｂ−ａと近似すると、吊り上げ力Ｔは厳密に述べると若干増加するが、しかし略一定と見なすことができる。これは、対象物２００が傾いた分、吊り上げ位置Ｂが上昇するとともに、重力によるモーメントが減少するためである。
【００８３】
そして、垂直抗力Ｎの生じる位置が対象物２００の水平方向の一方向で端部（ｕ＝ｂ）に達したときの吊り上げ力Ｔｂは、以下の関係となり、
【００８４】
【数６】
2020203745.tif 000008
【００８５】
この式（６）から、水平方向で一方向における重心に対する吊り上げ位置の偏心量ａは、以下の式（７）から求められる。
【００８６】
【数７】
2020203745.tif 000009
【００８７】
そして、式（７）に記憶部５４に記憶された対象物２００の質量ｍと吊り上げ位置及び対象物２００の水平方向で端部までの距離ｂを代入することで、偏心量ａが求まる。
【００８８】
このため、図６に示すように、対象物２００を平面視で見た場合の、水平方向で互いに直交するＸ方向の偏心量ａｘ及びＹ方向の偏心量ａｙは、以下の式（８）、（９）により求められる。
【００８９】
【数８】
2020203745.tif 000010
【００９０】
【数９】
2020203745.tif 000011
【００９１】
なお、これら式（８）、（９）の一方で偏心量ａを求め、次いで、求めたＸ方向又はＹ方向の偏心量ａだけ吊り上げ位置をずらして、再度吊り上げ力Ｔｂを求め、式（８）、（９）の他方で偏心量ａを求める。また、式（８）、（９）のいずれから偏心量を求めるかは、Ｘ方向又はＹ方向のうち第２検出器１２で検出された傾きの大きい方向が選択される。これらの理論式によって、対象物２００の水平方向の重心に対する吊り上げ位置の偏心量が求められる。
【００９２】
次に、垂直抗力Ｎの位置がｕ＝ｂとなり、偏心を求めるための吊り上げ力Ｔの増加量が低減する点Ｐ、即ち、吊り上げ力Ｔｂを判断する方法の具体例を、図７を用いて説明する。なお、図７中横軸は、対象物２００の吊り上げを開始してからの経過時間を示す。また、図７中に、対象物２００において第１検出器１１で検出された吊り上げ力Ｔ、及び、吊り上げ力Ｔの微分値Ｄ、及び、微分値Ｄの平均値ＤＡを示す。
【００９３】
対象物２００を一定の速度で吊り上げると、図７に示すように、吊り上げ力Ｔ及び吊り上げ力Ｔの増加量は略一定、厳密に述べると、吊り上げ力Ｔの増加量は若干増加の傾向となる。また、この吊り上げ力Ｔの微分値Ｄ及び微分値Ｄの平均値ＤＡを演算すると、図７に示すように、吊り上げが進むと微分値Ｄ及び平均値ＤＡは、略一定か、又は漸次上昇する。
【００９４】
さらに吊り上げが継続され、垂直抗力Ｎの生じる位置ｕがｕ＝ｂに達すると、図７に示す点Ｐに示すように、対象物２００の吊り上げ力Ｔの上昇率が減少する。即ち、点Ｐにおける吊り上げ力Ｔの微分値Ｄが瞬間的に下がることから、微分値Ｄが平均値ＤＡよりも瞬間的に減少する。なお、判定部６２は、この吊り上げ力Ｔの増加量の変化として、当該増加量が低減する点Ｐを微分値演算部６１で演算された微分値Ｄ及び平均値ＤＡ及び第２閾値から判定する。
【００９５】
次に、このように構成された重心検出装置１を用いたクレーン装置３００による対象物２００の吊り作業について、図８に示す流れ図を用いて説明する。
【００９６】
まず、作業者は、対象物２００の吊り上げ作業を行う準備を行う（ステップＳＴ１）。具体的には、まず、クレーン装置３００のフック３２４に第１検出器１１を配置し、そして、水平方向で対象物２００の略中心を吊り上げ位置とすべく、吊り上げ用ワイヤ３２５を対象物２００及び第１検出器１１のフック２５に設置する。
【００９７】
次に、作業者の指令又は操作により、クレーン装置３００は、対象物２００を一定速度で吊り上げる（ステップＳＴ２）。対象物２００の吊り上げを開始後であって、且つ、対象物２００の底面が地面に接触した状態において、第１検出器１１により荷重が検出されたら、微分値演算部６１は、受信した第１検出器１１で検出された信号から吊り上げ力Ｔを演算する（ステップＳＴ３）。また、微分値演算部６１は、演算した吊り上げ力Ｔから微分値Ｄ及び平均値ＤＡを演算する（ステップＳＴ４）。
【００９８】
次に、判定部６２は、微分値Ｄ、平均値ＤＡ及び第２閾値から、吊り上げ速度を一定で対象物２００を吊り上げたときにおける吊り上げ力Ｔの増加量が小さくなる点Ｐを判定する（ステップＳＴ５）。
【００９９】
次に、停止処理部６４は、判定部６２で点Ｐを判定した時に停止信号を生成し、通信部５３を介して停止信号をクレーン装置３００に送信して、クレーン装置３００を停止する（ステップＳＴ６）。
【０１００】
また、判定部６２で点Ｐを判定後、偏心量演算部６３は、判定部６２で微分値Ｄが平均値ＤＡよりも低減したことを判定した時の第１検出器１１で検出された吊り上げ力Ｔｂ、記憶部５４に記憶された対象物２００の吊り上げ位置、及び、第２検出器１２で検出された傾きから、対象物２００の水平方向の重心に対する吊り上げ位置の偏心量ａを演算する（ステップＳＴ７）。これにより、水平方向の一方向における偏心量ａが求められる。
【０１０１】
次に、画像生成部６５は、偏心量演算部６３で求めた偏心量に基づき、画像信号を生成し、表示部５１にて、偏心量及び吊り上げ位置の修正情報を表示する（ステップＳＴ８）。このとき、例えば、重心に対して吊り上げ位置が偏心している場合には、偏心量、偏心方向、現在の吊り上げ位置に対して修正する吊り上げ位置の距離及び方向を表示部５１に表示する。
【０１０２】
また、このとき、重心位置と吊り上げ位置が同じ、即ち、吊り上げ位置が重心に対して偏心していない場合においても、画像生成部６５は、画像信号を生成し、表示部５１にて、偏心しておらず、吊り上げ位置の修正が不要な旨を表示する。
【０１０３】
このようなステップＳＴ１からステップＳＴ８の工程を図９に示すように、水平方向の二方向でそれぞれ行うことで、偏心量を求め、吊り上げ位置を修正し、重心上に吊り上げ位置が位置するように、吊り上げ位置を修正する。次に、図９に示すように、最初の吊り上げ位置が重心に対してＸ方向及びＹ方向でそれぞれ偏心している具体例を挙げて説明する。なお、図９中、吊り上げ位置を点Ｂにて示す。
【０１０４】
先ず、上述したステップＳＴ１のように、最初の吊り上げ位置で吊り上げ作業を開始する（ステップＳＴ２１）。そして、上述したステップＳＴ２乃至ステップＳＴ８を行うことで、Ｘ方向及びＹ方向のうち、偏心量が大きい方向の偏心量が求められる。例えば、図９に示すように、Ｘ方向の偏心量ａｘがＹ方向の偏心量ａｙよりも大きいと、ステップＳＴ８において、表示部５１にＸ方向の偏心量ａｘ及び吊り上げ位置の修正情報が表示される（ステップＳＴ２２）。
【０１０５】
次に、作業者は、表示部５１に表示された情報に基づき、最初の吊り上げ位置からａｘだけ吊り上げ位置を移動させて、Ｘ方向の偏心を０とする。そして、上述したステップＳＴ１のように、吊り上げ作業を開始する（ステップＳＴ２３）。
【０１０６】
すると、Ｘ方向の偏心量が０であることから、上述したステップＳＴ２乃至ステップＳＴ８によって、Ｙ方向の偏心量及び重心が求められる（ステップＳＴ２４）。このため、表示部５１に表示されたＹ方向の偏心量ａｙ及び吊り上げ位置の修正情報に基づいて吊り上げ位置を修正することで、次回の吊り上げ作業において、水平方向の重心を吊り上げ位置として対象物２００を吊り上げることができる。
【０１０７】
このように構成された重心検出装置１によれば、第１検出器１１で検出された吊り上げ力Ｔから吊り上げ力Ｔの増加率が変わる時に、水平方向の一方向の重心、及び、この重心に対する吊り上げ位置の偏心量を検出できる。また、偏心量を検出する水平方向の一方向は、第２検出器１２の傾きにより定められる。
【０１０８】
また、水平方向の重心の偏心量は、Ｘ方向及びＹ方向の二方向で検出すればよいことから、重心検出装置１を用いた吊り上げ位置の修正は、多くても２回の偏心量の検出でよい。よって、重心検出装置１は、容易に重心に対する吊り上げ位置の偏心量を検出することができる。
【０１０９】
また、重心検出装置１は、吊り上げ力Ｔの増加率が変わる時の吊り上げ力Ｔｂから吊り上げ位置の偏心量を検出することから、対象物２００が地切りすることがない。よって、対象物２００に荷振れ等が生じることないことから、重心検出装置１は、安全に偏心量を検出できる。
【０１１０】
また、吊り上げ力Ｔの増加率が変わる時の判定は、第１検出器１１で検出された吊り上げ力Ｔの微分値Ｄ及び平均値ＤＡから求めることが可能となる。よって、対象物２００の重心に対する吊り上げ位置の偏心量は、吊り上げ時の荷重を検出できる第１検出器１１及び対象物２００の傾斜を検出する第２検出器１２の二つで検出したデータに基づいて検出することができる。
【０１１１】
また、重心検出装置１は、データの検出のために二つの検出器１１、１２を有する構成であればよく、吊り上げ作業及び偏心量の検出において、準備作業及び工程が少なくて良く、高い作業性を有する。また、重心検出装置１は、簡素な構成でよいことから、製造コストを低減することができる。
【０１１２】
また、重心検出装置１は、偏心量や吊り上げ位置の修正情報を表示部５１に表示することができるため、作業性がよい。加えて、重心検出装置１は、第１検出器１１で検出された吊り上げ力Ｔから吊り上げ力Ｔの増加率が変わる時（点Ｐ）を判定後、停止処理部６４によりクレーン装置３００に指令を出すか、又は、作業者に停止の指令を行うことで、対象物２００の吊り上げを停止できる。
【０１１３】
よって、重心検出装置１は、偏心量の検出において対象物２００が地切りすることを防止できるため、荷振れ等が生じることを防止でき、安全に偏心量の検出及び吊り上げ作業をすることができる。
【０１１４】
さらに、重心検出装置１は、対象物２００の水平方向の幅及び吊り上げ位置が分かれば、対象物２００の重心に対する吊り上げ位置の偏心量を検出できる。よって、対象物２００の形状の制限が少なく、種々の形状の対象物２００に用いることができる。また、対象物２００の重量についても、クレーン装置３００で一定の速度で吊り上げ可能であれば、重心検出装置１を用いることができる。
【０１１５】
また、重心検出装置１により算出された重心及び算出された吊り上げ位置の偏心量から、適正な吊り上げ作業ができる吊り冶具、例えば吊り上げ用ワイヤ３２５等の長さの選定及び調整を行うことができるようになる。
【０１１６】
上述したように本発明の第１の実施形態に係る重心検出装置１によれば、容易に対象物の重心、及びこの重心に対する吊り上げ位置の偏心量を検出することができる。
【０１１７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る重心検出装置１の構成を図１０及び図１１を用いて説明する。なお、第２の実施形態に係る重心検出装置１の構成のうち、上述した第１の実施形態に係る重心検出装置１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、第２の実施形態に係る重心検出装置１は、対象物２００の質量ｍが不明な場合であっても、対象物２００の質量ｍを求め、そして、対象物２００の水平方向における重心に対する吊り上げ位置の偏心量を求める構成である。
【０１１８】
図１０に示すように、重心検出装置１は、第１検出器１１と、第２検出器１２と、規制部材１３と、速度低減装置１４と、処理装置１５と、を備えている。
【０１１９】
処理装置１５は、表示部５１、入力部５２、通信部５３、記憶部５４、プロセッサ５５を備えている。そして、図１０に示すように、プロセッサ５５は、記憶部５４に記憶されたプログラムを実行することで、微分値演算部６１、判定部６２、偏心量演算部６３、停止処理部６４及び画像生成部６５に加え、質量演算部６６として機能する。即ち、第２の実施形態に係る重心検出装置１は、質量演算部６６を含む構成が上述した第１の実施形態に係る重心検出装置１と異なる。
【０１２０】
質量演算部６６は、対象物２００の水平方向で一方向の両端のそれぞれで対象物２００を吊り上げたときに判定部６２でそれぞれ求めた吊り上げ力Ｔの増加率が変わる時の吊り上げ力Ｔｂを加算することで、対象物２００の質量を推定する。
【０１２１】
次に、図１１及び対象物２００の質量を推定する理論式を用いて、プロセッサ５５が機能する質量演算部６６による質量の演算について説明する。なお、この理論式は、質量演算部６６で質量を演算するためのプログラムに用いられる。
【０１２２】
なお、図１１中、ｂ’は対象物２００の水平方向の一方向における対象物２００の両端間の距離を示す。
【０１２３】
まず、図１１の（１回目）に示すように対象物２００を水平方向の一方向の一端で吊り上げを行い、吊り上げ位置とは反対側の他端において垂直抗力Ｎ１が生じるときの、モーメントのつり合い式は、以下の式（１０）となる。
【０１２４】
【数１０】
2020203745.tif 000012
【０１２５】
次に、図１１の（２回目）に示すように、対象物２００を水平方向の一方向の他端でつり上げを行い、吊り上げ位置とは反対側の他端において垂直抗力Ｎ２が生じるときの、モーメントのつり合い式は、以下の式（１１）となる。
【０１２６】
【数１１】
2020203745.tif 000013
【０１２７】
そして、これら式（１０）、（１１）を加えた以下の式（１２）から質量ｍが推定できる。
【０１２８】
【数１２】
2020203745.tif 000014
【０１２９】
本実施形態に係る重心検出装置１によれば、上述した第１の実施形態に係る重心検出装置１の効果に加え、質量演算部６６により対象物２００の質量を推定することができる。しかも、対象物２００の質量の推定は、対象物２００を２回吊り上げるだけでよく、簡単な作業でよい。また、対象物２００を検出するために、対象物２００を地切りするまで吊り上げる必要がないことから、安全に偏心量の検出が可能となる。
【０１３０】
また、質量が満ちの対象物２００を重心検出装置１で質量を検出することで、吊り冶具、例えば、吊り上げ用ワイヤ３２５を、適正な強度のものに選定することができる。
【０１３１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、第１検出器１１は、バネ式変位計として、フレーム２１、バネ２２、滑車機構２３、変位センサ２４及びフック２５を有する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図１２に示すように、第１検出器１１は、滑車機構２３を有さず、フレーム２１の第２フレーム３２にフック２５を設ける構成としてもよい。
【０１３２】
また、上述した例では、第１検出器１１はバネ式変位計とすることで、速度低減装置１４を構成する例を説明したがこれに限定されない。即ち、クレーン装置３００によって、対象物２００を好適な一定の速度で吊り上げ可能であれば、重心検出装置１及び第１検出器１１は、速度低減装置１４を含まない構成であってよい。
【０１３３】
また、上述した例では、第１検出器１１は、信号を処理装置１５に送信し、そして、処理装置１５が受信した信号から吊り上げ力を求める構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図１３に示すように、第１検出器１１は、対象物２００の吊り上げ時に力、ひずみ、変位量等に基づく信号を出力し、そして、当該信号を処理して吊り上げ力（荷重）を出力するデジタル秤であってもよい。このような第１検出器１１とする場合には、処理して求めた吊り上げ力を処理装置１５に送信する構成であってもよく、また、図１３に示すように、デジタルカメラ等の読み取り装置１９によって、デジタル秤である第１検出器１１の表示部１１ａに表示される吊り上げ力を読み取り、そして、読み取った情報を読み取り装置１９が処理装置１５に送信する構成であってもよい。
【０１３４】
また、上述した例では、クレーン装置３００は、クレーン車両４００に装備された例を示したが、クレーン装置３００は、工場の天井等に設置されたホイストクレーンであってもよい。
【０１３５】
また、上述した例では、重心検出装置１は、吊り上げ位置の修正のために、水平方向における対象物２００の重心に対する吊り上げ位置の偏心量を求める例を説明したがこれに限定されない。例えば、重心検出装置１は、対象物２００の重心を求めるために用いる構成であってもよい。
【０１３６】
例えば、対象物２００の重心を求める例としては、対象物２００が外箱内に製品が収容された構成である場合には、外箱に対する製品の位置を好適な位置に修正する場合が想定される。即ち、クレーン装置３００の吊り作業時に重心で吊れば問題ない場合であっても、対象物２００の搬送においては、吊り上げ作業以外にも、例えばフォークリフトによる搬送や海上コンテナ等の船舶による搬送も想定される。そして、対象物２００の外箱に対して製品が偏心して収容されている場合には、フォークリフトによる搬送時に対象物２００のバランスが悪くなる虞や、船舶の積載バランスが悪くなる虞がある。このようなことが想定される場合には、外箱に対する製品の位置を調整するために、対象物２００の重心を求めることを要し、そして、重心検出装置１は、対象物２００の重心を求めることもできる。
【０１３７】
また、上述した例では、重心検出装置１は、水平方向における対象物２００の重心に対する吊り位置について説明したが、鉛直方向の重心の位置の推定に応用することも可能となる。このような場合、対象物２００の一辺を路面に接触させ、対象物２００を傾斜された時の傾斜角度と吊り上げ力の関係から重心及び吊り上げ位置の関係を演算できる。
【０１３８】
また、上述した例では、微分値演算部６１は、吊り上げ作業時に生じている対象物２００の吊り上げ力Ｔの時間当たりの変化量である微分値Ｄ、及び、当該微分値Ｄの平均値ＤＡを演算し、そして、判定部６２は、垂直抗力Ｎが対象物２００の端部に達したか否かを、吊り上げ速度を一定で対象物２００を吊り上げたときの吊り上げ力Ｔの増加量が小さくなる点Ｐで判定する例を説明した。
【０１３９】
しかしながら、微分値演算部６１は、これに限定されない。例えば、クレーンフックの吊り上げ量、即ち、巻き上げ量を計測し、吊り上げ量当たりの吊り上げ力Ｔの変化量を微分値Ｄとして求め、この微分値Ｄの平均値ＤＡを求める構成であってもよい。そして、判定部６２は、この微分値Ｄ及び平均値ＤＡから、同様に、吊り上げ量に対して吊り上げ力Ｔの増加量が小さくなる点Ｐを判定する。
【０１４０】
この場合、点Ｐを判断するために、記憶部５４が、微分値Ｄが平均値ＤＡに対して瞬間的に低減したと判断する値を第２閾値として記憶してもよい。また、吊り上げ速度ではなく、吊り上げ量で点Ｐを判断する場合における重心検出装置１の構成は、微分値演算部６１及び吊り上げ量を検出する吊り上げ量検出器を設ける構成以外は、上述した実施形態の重心検出装置１と同様の構成でよい。
【０１４１】
即ち、上述した重心検出装置１は、吊り上げ速度で重心を求めた場合であっても、吊り上げ量で重心を求めた場合であっても、同様の効果が得られる。ただし、吊り上げ速度で重心を求める場合には、重心検出装置１は、クレーンの巻き上げ量を検出する必要がなく、また、吊り上げ量で重心を求める場合には、重心検出装置１は、一定の速度で対象物２００を吊り上げる必要がない点で、効果が異なる。
【０１４２】
また、上述した例では、重心検出装置１は、偏心量演算部６３により重心を求め、そして、求めた重心から水平方向における重心に対する吊り上げ位置の偏心量を求める構成を説明したがこれに限定されない。
【０１４３】
重心検出装置１は、対象物２００の重心のみを求める構成であってもよい。即ち、偏心量演算部６３として重心のみを出力し、吊り上げ位置の偏心量を出力しない構成であってもよい。このような構成とすることで、例えば、対象物２００がコンテナ及びコンテナ内に収容される物品で構成される場合に、コンテナ内の物品の位置を調整することができる。同様に、重心が不明な対象物２００の重心を求めることで、当該求めた重心を種々利用することができる。
【０１４４】
また、重心検出装置１は、対象物２００の重心を求め、この求めた重心、対象物２００の質量及び吊り上げ時の第２検出器１２で検出された地切り前の対象物２００の傾斜から、吊り上げ作業を継続した場合に想定される対象物２００の荷振れの方向や量を求める構成としてもよい。
【０１４５】
以上のように、重心検出装置１は、任意の吊り上げ位置に対する重心の位置を求めることができるから、この重心の位置からの吊り上げ位置の偏心量を求めても良く、また、重心の位置から対象物２００の形状に対する重心を求めても良く、また、重心の位置から吊り上げ時の荷振れの予測を行っても良い。このように、重心検出装置は、任意の吊り上げ位置に対して、重心の位置を求めることができ、上述の実施形態においては、この吊り上げ位置に対して求めた重心の位置の好適な使用の例を説明したが、これらに限定されないことは明らかである。
【０１４６】
即ち、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【０１４７】
１…重心検出装置、１１…第１検出器、１１ａ…表示部、１２…第２検出器、１２ａ…報知部、１３…規制部材、１４…速度低減装置、１５…処理装置、１９…読み取り装置、２１…フレーム、２２…バネ、２３…滑車機構、２４…変位センサ、２５…フック、３１…第１フレーム、３１ａ…板部、３１ｂ…柱部、３１ｃ…孔、３２…第２フレーム、３３…吊り部、４１…索輪、４１ａ…定滑車、４１ｂ…動滑車、４２…索状物、５１…表示部、５２…入力部、５３…通信部、５４…記憶部、５５…プロセッサ、６１…微分値演算部、６２…判定部、６３…偏心量演算部、６４…停止処理部、６５…画像生成部、６６…質量演算部、２００…対象物、３００…クレーン装置、３２０…ウインチ、３２１…ブーム、３２２…ジブ、３２３…ウインチ用ワイヤ、３２４…フック、３２５…吊り上げ用ワイヤ、３２７…通信部、４００…クレーン車両。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月25日(2019.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーン装置で対象物を一定の速度で吊り上げたときの吊り上げ力を検出する第１検出器と、
前記第１検出器で検出された吊り上げ力の時間当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算する微分値演算部と、
前記微分値演算部で演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値に対して、水平方向における垂直抗力の生じる位置が前記対象物の端部に達したと判断できる吊り上げ力に対応する閾値以下に低減した時を判定する判定部と、
前記判定部で前記微分値が前記平均値に対して前記閾値以下に低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力及び前記対象物の傾きから前記対象物の水平方向の重心を演算する演算部と、
を備える重心検出装置。
【請求項２】
前記演算部は、求めた重心から吊り上げ位置の重心に対する偏心量を求める偏心量演算部であり、
前記偏心量演算部で求めた前記偏心量を表示する表示部をさらに備える、請求項１に記載の重心検出装置。
【請求項３】
前記吊り上げ時の前記対象物の水平方向の傾斜を検出する第２検出器を備える、請求項２に記載の重心検出装置。
【請求項４】
前記第２検出器で検出された傾き及び前記偏心量演算部で演算した前記偏心量から、偏心方向を取得する偏心方向取得部をさらに備える、請求項３に記載の重心検出装置。
【請求項５】
前記クレーン装置で前記対象物を吊り上げたときに、前記対象物を吊り上げる速度を低減する速度低減装置をさらに備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の重心検出装置。
【請求項６】
前記第１検出器は、圧縮コイルバネ、前記対象物を吊り上げるときに重力方向に前記圧縮コイルバネを圧縮するフレーム、及び、前記圧縮コイルバネの変位を検出する検出センサを有するバネ変位計であり、前記クレーン装置のフックと前記対象物を吊り上げるワイヤとの間に設けられ、前記速度低減装置を構成する、請求項５に記載の重心検出装置。
【請求項７】
前記バネ変位計は、前記フレームに設けられ、複数の定滑車、複数の動滑車及び索状物を含む滑車機構、及び、前記索状物の端部に設けられ、前記ワイヤを吊り下げるフックを備える、請求項６に記載の重心検出装置。
【請求項８】
前記判定部で前記微分値が前記平均値に対して前記閾値以下に低減したことを判定した時に、前記クレーン装置を停止する停止処理部を備える、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の重心検出装置。
【請求項９】
前記対象物の水平方向で一方向の両端をそれぞれ前記クレーン装置で吊り上げ、前記判定部で前記微分値が前記平均値に対して前記閾値以下に低減したことを判定した時に前記第１検出器で検出した前記一方向の一端の前記吊り上げ力、及び、前記判定部で前記微分値が前記平均値に対して前記閾値以下に低減したことを判定した時に前記第１検出器で検出した前記一方向の他端の前記吊り上げ力に基づいて前記対象物の質量を求める質量演算部をさらに備える、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の重心検出装置。
【請求項１０】
クレーン装置で対象物を一定速度で吊り上げたときの吊り上げ力を第１検出器で検出し、
前記第１検出器で検出された吊り上げ力の時間当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算し、
演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値に対して、水平方向における垂直抗力の生じる位置が前記対象物の端部に達したと判断できる吊り上げ力に対応する閾値以下に低減した時を判定し、
前記微分値が前記平均値に対して前記閾値以下に低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力及び前記対象物の傾きから、前記対象物の水平方向の重心に対する前記吊り上げ位置の偏心量を演算する、
重心検出方法。
【請求項１１】
クレーン装置で対象物を吊り上げたときの吊り上げ力を検出する第１検出器と、
前記クレーン装置で前記対象物をつりあげたときの吊り上げ量を検出する吊り上げ量検出器と、
前記第１検出器で検出された吊り上げ力の前記吊り上げ量検出器で検出された前記吊り上げ量当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算する微分値演算部と、
前記微分値演算部で演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値に対して、水平方向における垂直抗力の生じる位置が前記対象物の端部に達したと判断できる吊り上げ力に対応する閾値以下に低減した時を判定する判定部と、
前記判定部で前記微分値が前記平均値に対して前記閾値以下に低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力及び前記対象物の傾きから前記対象物の水平方向の重心に対する前記吊り上げ位置の偏心量を演算する偏心量演算部と、
を備える重心検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の一態様によれば、重心検出装置は、クレーン装置で対象物を一定の速度で吊り上げたときの吊り上げ力を検出する第１検出器と、前記第１検出器で検出された吊り上げ力の時間当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算する微分値演算部と、前記微分値演算部で演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値に対して、水平方向における垂直抗力の生じる位置が前記対象物の端部に達したと判断できる吊り上げ力に対応する閾値以下に低減した時を判定する判定部と、前記判定部で前記微分値が前記平均値に対して前記閾値以下に低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力及び前記対象物の傾きから前記対象物の水平方向の重心を演算する演算部と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４６】
即ち、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］  クレーン装置で対象物を一定の速度で吊り上げたときの吊り上げ力を検出する第１検出器と、
前記第１検出器で検出された吊り上げ力の時間当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算する微分値演算部と、
前記微分値演算部で演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値よりも低減した時を判定する判定部と、
前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力から前記対象物の水平方向の重心を演算する演算部と、
を備える重心検出装置。
［２］  前記演算部は、求めた重心から吊り上げ位置の重心に対する偏心量を求める偏心量演算部であり、
前記偏心量演算部で求めた前記偏心量を表示する表示部をさらに備える、［１］に記載の重心検出装置。
［３］  前記吊り上げ時の前記対象物の水平方向の傾斜を検出する第２検出器を備える、［２］に記載の重心検出装置。
［４］  前記第２検出器で検出された傾き及び前記偏心量演算部で演算した前記偏心量から、偏心方向を取得する偏心方向取得部をさらに備える、［３］に記載の重心検出装置。
［５］  前記クレーン装置で前記対象物を吊り上げたときに、前記対象物を吊り上げる速度を低減する速度低減装置をさらに備える、［１］乃至［４］のいずれか一項に記載の重心検出装置。
［６］  前記第１検出器は、圧縮コイルバネ、前記対象物を吊り上げるときに重力方向に前記圧縮コイルバネを圧縮するフレーム、及び、前記圧縮コイルバネの変位を検出する検出センサを有するバネ変位計であり、前記クレーン装置のフックと前記対象物を吊り上げるワイヤとの間に設けられ、前記速度低減装置を構成する、［５］に記載の重心検出装置。
［７］  前記バネ変位計は、前記フレームに設けられ、複数の定滑車、複数の動滑車及び索状物を含む滑車機構、及び、前記索状物の端部に設けられ、前記ワイヤを吊り下げるフックを備える、［６］に記載の重心検出装置。
［８］  前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時に、前記クレーン装置を停止する停止処理部を備える、［１］乃至［７］のいずれか一項に記載の重心検出装置。
［９］  前記対象物の水平方向で一方向の両端をそれぞれ前記クレーン装置で吊り上げ、前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時に前記第１検出器で検出した前記一方向の一端の前記吊り上げ力、及び、前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時に前記第１検出器で検出した前記一方向の他端の前記吊り上げ力に基づいて前記対象物の質量を求める質量演算部をさらに備える、［１］乃至［８］のいずれか一項に記載の重心検出装置。
［１０］  クレーン装置で対象物を一定速度で吊り上げたときの吊り上げ力を第１検出器で検出し、
前記第１検出器で検出された吊り上げ力の時間当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算し、
演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値よりも低減した時を判定し、
前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力から、前記対象物の水平方向の重心に対する前記吊り上げ位置の偏心量を演算する、
重心検出方法。
［１１］  クレーン装置で対象物を吊り上げたときの吊り上げ力を検出する第１検出器と、
前記クレーン装置で前記対象物をつりあげたときの吊り上げ量を検出する吊り上げ量検出器と、
前記第１検出器で検出された吊り上げ力の前記吊り上げ量検出器で検出された前記吊り上げ量当たりの変化量である微分値、及び、前記微分値の平均値を演算する微分値演算部と、
前記微分値演算部で演算した前記微分値及び前記平均値を比較し、前記微分値が前記平均値よりも低減した時を判定する判定部と、
前記判定部で前記微分値が前記平均値よりも低減したことを判定した時の前記第１検出器で検出された前記吊り上げ力から前記対象物の水平方向の重心に対する前記吊り上げ位置の偏心量を演算する偏心量演算部と、
を備える重心検出装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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