(57)【要約】      （修正有）【課題】杭抜き時の振動による本体の損傷を防止可能な杭抜き装置を提供する。【解決手段】杭抜き装置１は、杭を保持する保持部４１、及び保持部４１を振動させる起振部を有するバイブロ装置４０と、バイブロ装置４０を吊下したロープを引っ張る牽引機構を含む本体と、本体に加わる振動負荷を特定する振動負荷特定部と、振動負荷特定部によって特定された振動負荷に基づく負荷が許容範囲を超えるか否かを判定する判定部とを備える。【選択図】図１
2020159106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭を保持する保持部、及び前記保持部を振動させる起振部を有するバイブロ装置と、
前記バイブロ装置を吊下したロープを引っ張る牽引機構を含む本体と、
前記本体に加わる振動負荷を特定する振動負荷特定部と、
前記振動負荷特定部によって特定された前記振動負荷に基づく負荷が許容範囲を超えるか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする杭抜き装置。
【請求項２】
請求項１に記載の杭抜き装置において、
前記杭抜き装置は、前記本体に加わる重量負荷を特定する重量負荷特定部を備え、
前記判定部は、前記重量負荷及び前記振動負荷に基づく負荷が許容範囲を超えるか否かを判定することを特徴とする杭抜き装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の杭抜き装置において、
前記本体は、
ロープを支持するブームと、
前記ブームの振動加速度を検出する加速度センサとを備え、
前記振動負荷特定部は、前記加速度センサによって検出された前記振動加速度に基づいて、前記振動負荷を特定することを特徴とする杭抜き装置。
【請求項４】
請求項３に記載の杭抜き装置において、
前記本体は、
前記ブームを起伏可能に支持する支持体と、
一端が前記支持体に支持され且つ他端が前記ブームに支持されて、前記ブームを倒伏させる向きに押圧するバックストップとを備え、
前記加速度センサは、前記バックストップの支持位置より前記ブームの先端側に配置されていることを特徴とする杭抜き装置。
【請求項５】
請求項２に記載の杭抜き装置において、
前記本体は、
ロープを支持するブームと、
前記ブームの先端より前記起振部から前記本体への振動の伝搬方向の下流側に配置されて、前記ブームの歪を検出する歪センサとを備え、
前記重量負荷特定部は、前記歪センサによって検出された前記ブームの歪に基づいて、前記重量負荷を特定することを特徴とする杭抜き装置。
【請求項６】
請求項２に記載の杭抜き装置において、
前記本体の歪を検出する歪センサを備え、
前記重量負荷特定部は、前記歪センサによって検出される前記本体の歪に基づいて、前記重量負荷を特定し、
前記振動負荷特定部は、前記歪センサによって検出される前記本体の歪に基づいて、前記振動負荷を特定することを特徴とする杭抜き装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の杭抜き装置において、
前記判定部によって許容範囲を超えると判定された場合に、報知を行う報知処理部を備えることを特徴とする杭抜き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭を抜く杭抜き装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、クレーンのフックに吊り下げられた杭把持装置及び起振機によって、杭を土中に打ち込み、または土中から杭を引き抜く振動杭打抜機が開示されている。より詳細には、杭把持装置に杭を把持させた状態で、起振機を振動させることによって、杭を土中に打ち込み、または土中から杭を引き抜くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１０５１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
振動杭打抜機を用いて杭を引き抜く場合、起振機からクレーンに振動が伝搬するのを防ぐために、起振機を吊下するロープを緩めた状態で振動させるのが一般的である。しかしながら、杭が土中に強固に埋設されている場合、或いはオペレータが作業を短縮させようとする場合において、ロープにテンションをかけた状態で起振機を作動させてしまうことがある。
【０００５】
このような場合、起振機からロープを通じて伝搬する振動に起因して、クレーンに負荷が加わる。そのため、ブームに吊下される物の重量に起因する負荷が低いにも拘わらず、振動に起因する負荷によってクレーンが損傷する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、杭抜き時の振動による本体の損傷を防止可能な杭抜き装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するため、本発明の一態様は、杭を保持する保持部、及び前記保持部を振動させる起振部を有するバイブロ装置と、前記バイブロ装置を吊下したロープを引っ張る牽引機構を含む本体と、前記本体に加わる振動負荷を特定する振動負荷特定部と、前記振動負荷特定部によって特定された前記振動負荷に基づく負荷が許容範囲を超えるか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、杭抜き時の振動による本体の損傷を防止することができる。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る杭抜き装置の側面図である。
【図２】杭抜き装置の機能ブロック図である。
【図３】ロードセルの検出結果に基づく歪波形の一例である。
【図４】動作制御処理のフローチャートである。
【図５】変形例に係る合計負荷の算出方法を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る杭抜き装置１の側面図である。なお、図１の説明における前後左右は、特に断らない限り、杭抜き装置１に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。
【００１１】
図１に示すように、杭抜き装置１は、クローラクレーン（本体）１００と、バイブロ装置４０とで構成される。本実施形態では、汎用のクローラクレーン１００にバイブロ装置４０を吊下させて杭抜き装置１を構成する例を説明する。但し、杭２を抜くことができれば、杭抜き装置１の具体的な構成は、図１の例に限定されない。他の例として、クローラクレーン１００に代えて、杭抜き装置１のために設計された本体にバイブロ装置４０を吊下させてもよい。
【００１２】
クローラクレーン１００は、走行可能な下部走行体（クローラ）１０と、旋回輪２１を介して下部走行体１０に旋回可能に支持された上部旋回体（支持体）２０とで構成されている。但し、本体は、下部走行体１０及び上部旋回体２０の一方または両方を備えていなくてもよい。すなわち、本体は、走行しなくてもよいし、旋回しなくてもよい。
【００１３】
下部走行体１０は、左右方向の両端に一対の無限軌道を備える。下部走行体１０は、油圧モータ（図示省略）の回転が伝達されて前進及び後進する。油圧モータは、エンジン（図示省略）によって駆動される油圧ポンプ（図示省略）から作動油が供給されて回転する。これにより、クローラクレーン１００が走行する。なお、下部走行体１０は、無限軌道に代えて、装輪式であってもよい。
【００１４】
上部旋回体２０は、旋回モータ（図示省略）が回転することによって、旋回輪２１を中心に旋回する。上部旋回体２０は、ブーム２２と、キャビン２３と、起伏ウインチ２４と、昇降ウインチ（牽引機構）２５と、バックストップ２６と、カウンタウエイト２７と、ガントリ３０とを主に備える。
【００１５】
ブーム２２の基端部は、上部旋回体２０の前端で且つ左右方向の中央部において、上下方向に起伏可能に上部旋回体２０に支持されている。また、ブーム２２は、上部旋回体２０の前方且つ上方に延設されている。そして、ブーム２２の先端からは、昇降ウインチ２５から延設されたフックロープ（ロープ）２５ａが垂下されており、フックロープ２５ａの先端にフック２２ａが取り付けられている。
【００１６】
キャビン２３には、クローラクレーン１００を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャビン２３の内部空間には、下部走行体１０を走行させ、上部旋回体２０を旋回させ、ブーム２２を起伏させ、フック２２ａを昇降させ、バイブロ装置４０を駆動するためのオペレータの操作を受け付ける操作部（図示省略）が配置されている。キャビン２３に搭乗したオペレータが操作部を操作することによって、杭抜き装置１が動作する。
【００１７】
操作部は、例えば、エンジンの回転数を制御するアクセルペダル、下部走行体１０の操舵及び制動する走行レバー、上部旋回体２０を旋回させる旋回レバー、起伏ウインチ２４を回転させる起伏レバー、昇降ウインチ２５を回転させる昇降レバー、後述する起振部４２を振動及び停止させる起振スイッチなどを備える。但し、オペレータの操作を受け付けることができれば、操作部の具体的な構成は前述の例に限定されない。
【００１８】
起伏ウインチ２４は、起伏ロープ２４ａを繰り出し或いは巻き取ることによって、ブーム２２を起伏させる。昇降ウインチ２５は、フックロープ２５ａを繰り出し或いは巻き取ることによって、フック２２ａを昇降させる。なお、旋回モータ、起伏ウインチ２４、及び昇降ウインチ２５（これらを総称して、「アクチュエータ」と表記することがある。）は、例えば、油圧ポンプ（図示省略）から作動油の供給を受けて回転する油圧式である。
【００１９】
但し、牽引機構は、バイブロ装置４０を吊架したロープを引っ張る機能を少なくとも有していれば、昇降ウインチ２５に限定されない。牽引機構の他の例として、油圧シリンダであってもよい。
【００２０】
バックストップ２６は、ブーム２２が後方に倒れるのを防止するために、ブーム２２を倒伏させる向きに押圧する。バックストップ２６は、一端が上部旋回体２０に回転自在に支持され、他端がブーム２２の中央付近に回転自在に支持されている。バックストップ２６には、ブーム２２の起伏角度が閾値角度以上になると収縮する緩衝用バネ２６ａが設けられている。
【００２１】
そして、バックストップ２６は、収縮した緩衝用バネ２６ａの復元力によって、ブーム２２を倒伏させる向きに押圧する。なお、ブーム２２を倒伏させる向きに押圧できれば、押圧部材の具体例は緩衝用バネ２６ａに限定されない。他の例として、押圧部材は、ブーム２２の起伏角度に応じた圧力の作動油が供給される油圧シリンダなどであってもよい。また、バックストップ２６の他端は、常にブーム２２に当接していてもよいし、ブーム２２の起伏角度が閾値角度未満の間はブーム２２から離間していてもよい。
【００２２】
カウンタウエイト２７は、旋回輪２１を挟んでブーム２２と反対側において、上部旋回体２０に支持されている。すなわち、カウンタウエイト２７は、上部旋回体２０の後端に載置されている。カウンタウエイト２７は、フック２２ａに吊架される吊荷とのバランスをとるために上部旋回体２０に載置されるウエイトである。
【００２３】
ガントリ３０は、前脚３１と、後脚３２とを主に備える。前脚３１の基端部は、上部旋回体２０の中央部に設けられたブラケットに回転可能に連結されている。後脚３２の基端部は、上部旋回体２０の後部側に設けられたブラケットに回転可能に連結されている。ガントリ３０は、油圧シリンダ（図示省略）の伸縮によって起立及び倒伏される。
【００２４】
前脚３１の上端側には、下部シーブ３４を備える下部スプレッダ３３が固定されている。また、下部スプレッダ３３とブーム２２の先端部との間には、上部シーブ３６を備える上部スプレッダ３５が介装されている。上部スプレッダ３５の上部シーブ３６と下部スプレッダ３３の下部シーブ３４とには、起伏ロープ２４ａが複数回掛け回されている。
【００２５】
上部スプレッダ３５は、ブーム２２の先端部に固定されたペンダントロープ３７に接続されている。起伏ウインチ２４によって起伏ロープ２４ａが巻き取り或いは繰り出されると、下部スプレッダ３３と上部スプレッダ３５との間隔が変化することによって、ブーム２２が起伏する。
【００２６】
なお、上部旋回体２０に対してブーム２２を起伏させることができれば、ブーム２２を起伏させる具体的な構成は、前述の例に限定されない。他の例として、クローラクレーン１００は、ガントリ３０に代えて、或いはガントリ３０と共に、ライブマスト（図示省略）を備えてもよい。ライブマストは、上部旋回体２０に対するブーム２２の接続部の近傍において、上部旋回体２０に回転可能に支持される長尺棒状の部材である。
【００２７】
起伏ウインチ２４から延びる起伏ロープ２４ａは、ライブマストの先端部に設けられたシーブを介して、上部旋回体２０に接続されている。また、ライブマストの先端部とブーム２２の先端部とは、ペンダントロープ３７によって接続されている。上記構成において、起伏ウインチ２４によって起伏ロープ２４ａが巻き取られると、ライブマストが倒伏し、ブーム２２が起仰する。一方、起伏ウインチ２４によって起伏ロープ２４ａが繰り出されると、ライブマストが起仰し、ブーム２２が倒伏する。
【００２８】
バイブロ装置４０は、例えば、フック２２ａに係止されたワイヤに吊下された状態で使用される。すなわち、バイブロ装置４０は、間接的にフックロープ２５ａに吊下されている。バイブロ装置４０は、例えば、杭２を保持する保持部４１と、保持部４１を振動させる起振部４２とを主に備える。
【００２９】
保持部４１は、先端が下を向いた杭２の基端部を保持する。杭２を保持することができれば、保持部４１の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、複数の爪で杭２を把持してもよいし、電磁石で杭２を吸着してもよい。
【００３０】
起振部４２は、振動を発生させる装置である。起振部４２は、例えば、モータと、偏心振子とを備える。そして、モータで偏心振子を回転させることによって、振動を発生させる。なお、起振部４２は、油圧によってモータを駆動する油圧式でもよいし、電力によってモータを駆動する電動式でもよい。
【００３１】
なお、杭２を打ち込んだり抜いたりできれば、バイブロ装置４０の具体的な構成は前述の例に限定されず、周知の他のバイブロ装置４０を用いることができる。例えば、バイブロ装置４０は、クローラクレーン１００への振動の伝搬を抑制する緩衝装置（ショックアブソーバー）をさらに備えてもよい。また、起振部４２が発生させた振動が保持部４１に伝搬する構成であれば、保持部４１及び起振部４２が離れていてもよい。
【００３２】
保持部４１に保持された杭２の先端を地面Ｇに当接させて、起振部４２を駆動すると、振動するバイブロ装置４０がハンマーの役割を担って、杭２が土中に打設される（以下、「打設作業」と表記する。）。なお、打設作業では、バイブロ装置４０の自重を利用するので、昇降ウインチ２５にフックロープ２５ａを繰り出させて、フックロープ２５ａを緩んだ状態にしておく。
【００３３】
一方、土中に埋設された杭２を保持部４１に保持させて、起振部４２を駆動すると、杭２の周りの土が押し退けられて、杭２の周りに隙間ができる。そして、昇降ウインチ２５でフックロープ２５ａを巻き取ると、地面Ｇから杭２が抜去される（以下、「抜去作業」と表記する。）。
【００３４】
抜去作業でも起振部４２を駆動するときはフックロープ２５ａを緩めておくのが望ましい。しかしながら、杭２が土中に強固に埋設されている場合は、フックロープ２５ａを巻き取って杭２を引き上げながら起振部４２を振動させることがある。また、作業効率を向上させようとするオペレータが、起振部４２の駆動と、フックロープ２５ａの巻き取りとを並行して行う場合もある。
【００３５】
そして、フックロープ２５ａにテンションをかけた状態で起振部４２を振動させると、起振部４２で発生した振動がフックロープ２５ａを通じてクローラクレーン１００（より詳細には、ブーム２２や上部旋回体２０）に伝搬する。
【００３６】
図２は、杭抜き装置１の機能ブロック図である。図２に示すように、杭抜き装置１は、ロードセル（歪センサ）５１と、加速度センサ５２と、ディスプレイ５３と、コントローラ６０とを主に備える。
【００３７】
ロードセル５１は、ブーム２２に生じる歪を検出する。ロードセル５１は、取付位置の歪の大きさに応じた歪信号（例えば、電圧値）を、所定の時間間隔で繰り返しコントローラ６０に出力する。ブーム２２に生じる歪を検出することができれば、ロードセル５１の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、歪ゲージ式、磁歪式、ジャイロ式、静電容量型などを採用できる。
【００３８】
一例として、ロードセル５１は、ブーム２２に直接取り付けて、ブーム２２に生じる歪を直接検出してもよい。他の例として、ロードセル５１は、ブーム２２を起伏させる構成部品（起伏ウインチ２４、起伏ロープ２４ａ、前脚３１、後脚３２、下部スプレッダ３３、上部スプレッダ３５、ペンダントロープ３７）に取り付けて、ブーム２２に生じる歪を間接的に検出してもよい。
【００３９】
ブーム２２に生じる歪を検出することができれば、ロードセル５１の具体的な取付位置は特に限定されないが、起振部４２からクローラクレーン１００に伝搬する振動の影響を低減するために、ブーム２２の先端より振動の伝搬方向の下流側に配置されるのが望ましい。
【００４０】
一例として、ロードセル５１をブーム２２に取り付ける場合、バックストップ２６の支持位置よりブーム２２の基端側が望ましい。他の例として、ブーム２２を起伏させる構成部品にロードセル５１を取り付ける場合、上部スプレッダ３５より下流側が望ましい。本実施形態に係るロードセル５１は、図１に示すように、上部旋回体２０に支持された起伏ウインチ２４に取り付けられている。
【００４１】
加速度センサ５２は、ブーム２２の振動加速度（単位時間当たりの速度変化）を検出し、検出結果を示す加速度信号を、所定の時間間隔で繰り返しコントローラ６０に出力する。振動加速度は、例えば、起振部４２の振動によってブーム２２に生じる加速度、及び風などの外力を受けてブーム２２に生じる加速度を指し、ブーム２２を起伏させる際の加速度を含まない。加速度センサ５２としては、例えば、周知のジャイロセンサを採用することができる。
【００４２】
起振部４２からブーム２２に振動が伝搬することによって、ブーム２２に振動加速度が生じる。そのため、起振部４２から伝搬した振動が大きく減衰する前に振動加速度を検出するために、加速度センサ５２は、ブーム２２の先端に近い位置に取り付けるのが望ましい。
【００４３】
より詳細には、加速度センサ５２は、バックストップ２６の支持位置よりブーム２２の先端側に取り付けられるのが望ましい。本実施形態に係る加速度センサ５２は、図１に示されるように、ブーム２２の先端でフックロープ２５ａを案内するシーブに取り付けられる。
【００４４】
但し、加速度センサ５２の具体例はジャイロセンサに限定されず、ブーム２２の振動加速度を検出できればよい。加速度センサ５２の他の例として、半導体式加速度センサ、圧電型加速度センサを用いてもよい。また、加速度センサ５２の取付位置は、ブーム２２の振動加速度が検出できる位置であれば、前述の例に限定されない。他の例として、加速度センサ５２は、上部旋回体２０に取り付けられていてもよい。
【００４５】
ディスプレイ５３は、キャビン２３に配置されて、キャビン２３に搭乗するオペレータに情報を報知する報知装置である。但し、報知装置の具体例は、文字、画像、音、光などを用いてオペレータに情報を報知することができれば、ディスプレイ５３に限定されない。他の例として、報知装置は、警告音やガイド音声を出力するスピーカ、点灯や点滅するＬＥＤランプ等であってもよい。
【００４６】
コントローラ６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｃ  Ｄｒｉｖｅ）等を備える。そして、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤからプログラムを読み出して実行することによって、後述する処理が実現される。
【００４７】
但し、コントローラ６０の具体的な構成は、後述の処理が実現できれば前述の例に限定されない。他の例として、コントローラ６０は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などのハードウェアによって実現されてもよい。
【００４８】
コントローラ６０は、ロードセル５１から出力される歪信号、及び加速度センサ５２から出力される加速度信号に基づいて、起振部４２及びディスプレイ５３の少なくとも一方を制御する。コントローラ６０は、例えば、重量負荷特定部６１と、振動負荷特定部６２と、判定部６３と、報知処理部６４とを備える。
【００４９】
重量負荷特定部６１は、ロードセル５１から出力される歪信号に基づいて、ブーム２２にかかる重量に起因してクローラクレーン１００に加わる重量負荷を特定する。そして、重量負荷特定部６１は、所定の時間間隔で繰り返し重量負荷を特定し、特定した重量負荷を判定部６３に通知する。
【００５０】
なお、本実施形態に係る重量負荷は、ブーム２２に負荷される荷重［Ｎ］を指す。より詳細には、本実施形態に係る重量負荷は、フックロープ２５ａにテンションがかかったときに、フック２２ａ、バイブロ装置４０、及び杭２からブーム２２に負荷される荷重を指す。
【００５１】
図３は、ロードセル５１の検出結果に基づく歪波形の一例である。横軸を時間、縦軸を歪信号の大きさとして、ロードセル５１から取得した歪信号をプロットすると、図３に細実線で示す歪波形が得られる。そして、ブーム２２負荷される荷重と歪の大きさとの関係は、ロードセル５１の設置位置の構造や材料等から予め特定することができる。そのため、歪信号に予め定められた係数を乗じることによって、ブーム２２に負荷される荷重を特定することができる。
【００５２】
しかしながら、図３に示す歪波形には、起振部４２から伝搬した振動に起因する高周波成分が重畳されている。そこで、重量負荷特定部６１は、図３に細実線で示す歪波形にローパスフィルタを適用することによって、図３に太破線で示すように、振動の影響を排除した荷重（重量負荷）を特定する。
【００５３】
より詳細には、重量負荷特定部６１は、ロードセル５１から歪信号を取得するたびに、取得した歪信号と取得時刻とを対応付けてＲＡＭに記憶させる。次に、重量負荷特定部６１は、対象時刻から過去に遡ったＮ個の歪信号をＲＡＭから読み出し、読み出した歪信号の平均値（移動平均）を、対象時刻における重量負荷として特定すればよい。
【００５４】
また、重量負荷特定部６１は、特定した重量負荷（すなわち、ブーム２２に負荷される荷重）を、ディスプレイ５３に表示させてもよい。ローパスフィルタを適用した後の荷重を用いることにより、ディスプレイ５３に表示される数値が目まぐるしく変化するのを防止できる。その結果、振動の影響を排除した荷重の推移を、杭抜き装置１を操作するオペレータに認識させることができる。
【００５５】
但し、重量負荷特定部６１の処理は、ブーム２２に作用する重量負荷を特定できれば、前述の例に限定されない。他の例として、重量負荷特定部６１は、ロードセル５１から出力される歪信号を周波数分析して低周波信号を抽出し、抽出した低周波信号に基づいて重量負荷を特定してもよい。
【００５６】
振動負荷特定部６２は、フックロープ２５ａを通じて起振部４２からクローラクレーン１００に伝搬する振動に起因して、クローラクレーン１００に加わる振動負荷を特定する。そして、振動負荷特定部６２は、所定の時間間隔で繰り返し振動負荷を特定し、特定した振動負荷を判定部６３に通知する。
【００５７】
なお、本実施形態に係る振動負荷は、ブーム２２に伝搬した振動を荷重［Ｎ］に換算した値を指す。すなわち、振動負荷特定部６２は、対象時刻における振動加速度に係数αを乗じることによって、対象時刻における振動負荷として特定すればよい。係数αは、振動加速度を荷重に変換する変換係数であって、ブーム２２の材質及び構造などに基づいて、実験やシミュレーションで事前に算出されて、ＲＯＭに記憶されている。
【００５８】
判定部６３は、重量負荷特定部６１によって特定された重量負荷と、振動負荷特定部６２によって特定された振動負荷とを加算して、合計負荷を算出する。より詳細には、判定部６３は、同一時刻における重量負荷及び振動負荷を加算して、合計負荷を算出する。そして、判定部６３は、算出した合計負荷が許容範囲を超えるか否かを判定し、判定結果を報知処理部６４に通知する。
【００５９】
本実施形態に係る許容範囲は、クローラクレーン１００の作業半径に応じて定められる定格荷重［Ｎ］である。判定部６３は、起伏角センサ（図示省略）から取得したブーム２２の起伏角と、予め設定されたブーム２２の長さとに基づいて作業半径を算出し、ＲＯＭに記憶された定格荷重テーブルから現在の作業半径に対応する定格荷重を特定すればよい。このように、許容範囲は、杭抜き装置１の状態によって変化する可変値であってもよい。但し、許容範囲は可変値に限定されず、予め定められた固定値であってもよい。
【００６０】
報知処理部６４は、判定部６３によって合計負荷が許容範囲を超えたと判定された場合に、オペレータに対して報知を行う。杭抜き装置１の状態、或いは次にすべきことをオペレータが理解できる態様であれば、報知の具体的な方法は特に限定されない。
【００６１】
起振スイッチを操作して起振部４２を停止させることを促す画面をディスプレイ５３に表示させることは、前述の報知の一例である。また、フックロープ２５ａを繰り出す向きに昇降ウインチ２５を動作させることを促す画面をディスプレイ５３に表示させることは、前述の報知の他の例である。さらに、起振部４２のモータを強制停止させることは、前述の報知の他の例である。
【００６２】
次に、図４を参照して、コントローラ６０が実行する動作制御処理を説明する。図４は、動作制御処理のフローチャートである。一例として、コントローラ６０は、起振部４２が動作を開始したタイミングで、動作制御処理を開始すればよい。他の例として、コントローラ６０は、起振部４２が動作を開始し、且つ張力センサ（図示省略）によって検出された起伏ロープ２４ａの張力が閾値以上になったタイミングで、動作制御処理を開始すればよい。
【００６３】
まず、重量負荷特定部６１は、ロードセル５１が出力する歪信号を取得し、取得した歪信号を取得時刻と対応付けてＲＡＭに記憶させる（Ｓ１１）。なお、重量負荷特定部６１は動作制御処理の開始前から歪信号をＲＡＭに記憶させているので、既にＮ個以上の歪信号がＲＡＭに記憶されているものとする。
【００６４】
また、振動負荷特定部６２は、加速度センサ５２が出力する加速度信号を取得する（Ｓ１２）。なお、ステップＳ１１、Ｓ１２の処理は、同時か或いは極めて短い時間差で実行される。以下、ステップＳ１１、Ｓ１２の実行時刻を「対象時刻」と表記する。
【００６５】
次に、重量負荷特定部６１は、ＲＡＭに記憶された歪波形にローパスフィルタを適用して、対象時刻における重量負荷を特定する（Ｓ１３）。より詳細には、重量負荷特定部６１は、対象時刻から過去に遡ったＮ個の歪信号（対象時刻の歪信号と対象時刻の直前の（Ｎ−１）個の歪信号）を、ＲＡＭから読み出す。そして、重量負荷特定部６１は、読み出した歪信号の平均値を重量負荷として特定し、特定した重量負荷を判定部６３に通知する。
【００６６】
次に、振動負荷特定部６２は、ステップＳ１２で取得した加速度信号で示される振動加速度に、ＲＯＭに記憶された係数αを乗じて、対象時刻における振動負荷を特定する（Ｓ１４）。そして、振動負荷特定部６２は、特定した振動負荷を判定部６３に通知する。
【００６７】
次に、判定部６３は、重量負荷特定部６１から取得した重量負荷と、振動負荷特定部６２から取得した振動負荷とを加算して、対象時刻における合計負荷を算出する。また、判定部６３は、対象時刻におけるクローラクレーン１００の作業半径に対応する定格荷重（許容範囲）を特定する。そして、判定部６３は、合計負荷が許容範囲を超えるか否かを判定する（Ｓ１５）。そして、判定部６３は、判定結果を報知処理部６４に通知する。
【００６８】
コントローラ６０は、判定部６３によって合計負荷が許容範囲を超えないと判定された場合に（Ｓ１５：Ｎｏ）、ステップＳ１６の処理を実行せずに、ステップＳ１１以降の処理を再び実行する。以下、コントローラ６０は、合計負荷が許容範囲を超えるか、起振部４２の動作が停止するまで、ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を所定の時間間隔で繰り返し実行する。
【００６９】
そして、報知処理部６４は、判定部６３によって合計負荷が許容範囲を超えたと判定された場合に（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、オペレータに対する報知を実行する（Ｓ１６）。一例として、報知処理部６４は、メッセージや画像をディスプレイ５３に表示させる。他の例として、報知処理部６４は、起振部４２のモータを強制停止させる。
【００７０】
上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。
【００７１】
上記の実施形態によれば、ブーム２２にかかる重量に起因する重量負荷に、起振部４２から伝搬した振動に起因する振動負荷を加味して、許容範囲との比較を行う。そのため、ブーム２２に吊下される物の重量に起因する負荷が低いにも拘わらず、振動に起因する負荷によってクレーンが損傷するのを防止することができる。
【００７２】
また、上記の実施形態のように、ブーム２２の先端より振動の伝搬方向の下流側にロードセル５１を配置することによって、歪信号に重畳する振動成分を小さくすることができる。また、上記の実施形態のように、バックストップ２６の接続位置よりブーム２２の先端側に加速度センサ５２を配置することによって、ブーム２２に伝搬した振動を、減衰する前に検出することができる。
【００７３】
ここで、図３を参照して説明したように、重量負荷の時間変化（太破線）は、振動負荷（細実線）より小さい。そのため、短い期間について考えると、重量負荷は一定値で、振動負荷のみが変動するとみなすことができる。すなわち、判定部６３は、ステップＳ１５において、実質的に振動負荷が許容範囲（＝定格荷重−重量負荷）を超えるか否かを判定していると言える。
【００７４】
なお、上記の実施形態では、ブーム２２の振動加速度を荷重に変換して振動負荷を特定する例を説明したが、ブーム２２に作用する振動負荷を特定できれば、振動負荷の単位は荷重［Ｎ］に限定されない。他の例として、振動負荷特定部６２は、ブーム２２の振動加速度そのものを、振動負荷［ｍ／ｓｅｃ］として特定してもよい。さらに他の例として、振動負荷特定部６２は、単位時間あたりに振動加速度の向きが変化する回数（＝周波数）を、振動負荷［Ｈｚ］として特定してもよい。
【００７５】
長時間に亘ってブーム２２が振動し続けると、ブーム２２に疲労が蓄積する。そこで、判定部６３は、振動負荷で示される周波数が閾値周波数以上の状態が閾値時間以上継続したか否かを判定してもよい。この場合の許容範囲は、閾値周波数及び閾値時間の組み合わせである。また、この場合は、ロードセル５１及び重量負荷特定部６１は省略可能である。
【００７６】
また、上記の実施形態では、ロードセル５１から出力される歪信号に基づいて重量負荷を特定し、加速度センサ５２から出力される加速度信号に基づいて振動負荷を特定する例を説明した。しかしながら、重量負荷及び振動負荷を特定できれば、センサの組み合わせは前述の例に限定されない。
【００７７】
一例として、重量負荷特定部６１は、起伏ロープ２４ａにかかる張力を検出する張力センサから出力される張力信号に基づいて、重量負荷を特定してもよい。他の例として、振動負荷特定部６２は、加速度センサ５２の位置に取り付けられたロードセルから出力される歪信号に基づいて、振動負荷を特定してもよい。
【００７８】
さらに他の例として、コントローラ６０は、１つのロードセル５１から出力される歪信号に基づいて、重量負荷及び振動負荷を特定してもよい。図５は、変形例に係る合計負荷の算出方法を示す概念図である。
【００７９】
変形例に係る重量負荷特定部６１は、上記の実施形態と同様に、ロードセル５１から出力される歪信号にローパスフィルタを適用して、重量負荷を特定する。一方、変形例に係る振動負荷特定部６２は、ロードセル５１から出力される歪信号（ローパスフィルタが適用される前の歪信号）に基づいて、振動負荷を特定する。すなわち、この変形例では、加速度センサ５２を省略可能である。
【００８０】
一例として、振動負荷特定部６２は、図３に細実線で示す歪波形の周波数（単位時間当たりの振動数）に基づいて、振動負荷を特定してもよい。他の例として、振動負荷特定部６２は、図３に細実線で示す歪波形の振幅に基づいて、振動負荷を特定してもよい。
【００８１】
さらに、判定部６３が許容範囲と比較するのは、合計負荷に限定されない。より詳細には、判定部６３は、振動負荷に基づく負荷と許容範囲と比較してもよいし、重量負荷及び振動負荷に基づく負荷を許容範囲と比較してもよい。例えば、判定部６３は、重量負荷を用いて振動負荷を補正し、補正後の振動負荷を許容範囲と比較してもよい。
【００８２】
本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１      杭抜き装置
２      杭
１０    下部走行体
２０    上部旋回体（支持体）
２１    旋回輪
２２    ブーム
２２ａ  フック
２３    キャビン
２４    起伏ウインチ
２４ａ  起伏ロープ
２５    昇降ウインチ（牽引機構）
２５ａ  フックロープ（ロープ）
２６    バックストップ
２６ａ  緩衝用バネ
２７    カウンタウエイト
３０    ガントリ
３１    前脚
３２    後脚
３３    下部スプレッダ
３４    下部シーブ
３５    上部スプレッダ
３６    上部シーブ
３７    ペンダントロープ
４０    バイブロ装置
４１    保持部
４２    起振部
５１    ロードセル（歪センサ）
５２    加速度センサ
５３    ディスプレイ
６０    コントローラ
６１    重量負荷特定部
６２    振動負荷特定部
６３    判定部
６４    報知処理部
１００  クローラクレーン
【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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