(57)【要約】【課題】ブームの破損、クレーンの転倒を未然に防止してクレーンの安全性を高めることができるブーム異常負荷検知装置、移動式クレーン及びブーム異常負荷検知方法を提供する。【解決手段】ブームの異常負荷検知装置１は、ブームの作業姿勢を検出するブーム姿勢検出部１０と、複数のジャッキのジャッキ反力をそれぞれ検出するジャッキ反力検出部２０と、ジャッキ反力検出部２０が検出した複数のジャッキそれぞれのジャッキ反力と、ブーム姿勢検出部１０が検出した作業姿勢で吊荷を吊り上げたと仮定したときの複数のジャッキそれぞれの予測反力との差を算出し、算出された差の絶対値のうち、１つ以上が閾値よりも大きい場合に、ブームに異常負荷がかかっていると判定する制御部３０と、制御部３０がブームに異常負荷がかかっていると判定した場合に異常負荷を報知する報知部４０と、を備える。【選択図】図４
2020132415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行体に伸縮可能に設けられ、伸長時に前記走行体を支持する複数のジャッキと、前記走行体上で格納姿勢から吊荷を吊り上げできる作業姿勢へ姿勢変化することが可能なブームと、を備える移動式クレーンに装備されるブーム異常負荷検知装置であって、
前記ブームの作業姿勢を検出するブーム姿勢検出部と、
前記複数のジャッキのジャッキ反力をそれぞれ検出するジャッキ反力検出部と、
前記ジャッキ反力検出部が検出した前記複数のジャッキそれぞれのジャッキ反力と、前記ブーム姿勢検出部が検出した作業姿勢で吊荷を吊り上げたと仮定したときの前記複数のジャッキそれぞれの予測反力との差を算出し、算出された前記差の絶対値のうち、１つ以上が閾値よりも大きい場合に、前記ブームに異常負荷がかかっていると判定する判定部と、
前記判定部が前記ブームに前記異常負荷がかかっていると判定した場合に前記異常負荷を報知する報知部と、
を備えるブーム異常負荷検知装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記差を、前記ジャッキ反力検出部が検出した前記複数のジャッキそれぞれのジャッキ反力の荷重に対する反力変化率と、前記ブーム姿勢検出部が検出した作業姿勢で吊荷を吊り上げたと仮定したときの前記複数のジャッキそれぞれの荷重に対する反力の予測変化率と、から求める、
請求項１に記載のブーム異常負荷検知装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記ブーム姿勢検出部が検出した前記作業姿勢に基づいて前記閾値を求める、
請求項１又は２に記載のブーム異常負荷検知装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記ジャッキ反力検出部が検出した前記ジャッキ反力に基づいて前記閾値を求める、
請求項１から３のいずれか１項に記載のブーム異常負荷検知装置。
【請求項５】
前記ブーム姿勢検出部は、前記ブームの先端に設けられた測位センサを有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載のブーム異常負荷検知装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のブーム異常負荷検知装置を備える移動式クレーン。
【請求項７】
走行体に伸縮可能に設けられ、伸長時に前記走行体を支持する複数のジャッキと、前記走行体上で格納姿勢から吊荷を吊り上げできる作業姿勢へ姿勢変化することが可能なブームと、を備える移動式クレーンのブーム異常負荷検知方法であって、
前記ブームの作業姿勢を検出するブーム姿勢検出工程と、
前記複数のジャッキのジャッキ反力をそれぞれ検出するジャッキ反力検出工程と、
前記ジャッキ反力検出工程で検出された前記複数のジャッキそれぞれのジャッキ反力と、前記ブーム姿勢検出工程で検出された作業姿勢で吊荷を吊り上げたと仮定したときの前記複数のジャッキそれぞれの予測反力との差を算出し、算出された前記差の絶対値のうち、１つ以上が閾値よりも大きい場合に、前記ブームに異常負荷がかかっていると判定する判定工程と、
を備えるブーム異常負荷検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブーム異常負荷検知装置、移動式クレーン及びブーム異常負荷検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動式クレーンには、走行体を支持するアウトリガーに設けられたジャッキのジャッキ反力を検出することにより、クレーンの異常を検知するものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、走行体の前後左右にあるアウトリガーそれぞれに設けられた反力センサの出力値の和を求め、その和からクレーンの重心の偏りを検出して、クレーンの転倒危険度を判定するクレーンが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、アウトリガーの反力センサからカウンターウエイトの重量の異常を検出するクレーンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２９１７７９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６２３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
移動式クレーンでは、ブームの破損とクレーンの転倒を防ぐため、ブームから吊り下げたフックを吊荷の重心の上に移動させ、吊荷を吊り上げる必要がある。しかし、移動式クレーンでは、フックから離れた走行体のキャビンからブームの操作をするため、フックを正確に吊荷の重心の上に移動させることが難しい。このため、フックが吊荷の重心の上からずれて、吊荷をいわゆる横引き、斜め引きをしてしまうことがある。その結果、横引き、斜め引きによってブームが破損したりクレーンが転倒したりしてしまうことがある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のクレーンでは、クレーンの重心の偏りを検出するだけで、吊荷の横引き、斜め引きを検出することができない。その結果、横引き、斜め引きによるブームの破損、クレーンの転倒を防ぐことができない。
【０００８】
特許文献２に記載のクレーンは、反力センサのほか、ブーム荷重検出センサを備えている。しかし、ブーム荷重検出センサは、鉛直方向の荷重を検出するだけである。このため、吊荷の横引き、斜め引きによる荷重かどうかを判定することができない。その結果、特許文献２に記載のクレーンでも、横引き、斜め引きによるブームの破損、クレーンの転倒を防ぐことができない。
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、ブームの破損、クレーンの転倒を未然に防止してクレーンの安全性を高めることができるブーム異常負荷検知装置、移動式クレーン及びブーム異常負荷検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の第一の観点に係るブーム異常負荷検知装置は、
走行体に伸縮可能に設けられ、伸長時に前記走行体を支持する複数のジャッキと、前記走行体上で格納姿勢から吊荷を吊り上げできる作業姿勢へ姿勢変化することが可能なブームと、を備える移動式クレーンに装備されるブーム異常負荷検知装置であって、
前記ブームの作業姿勢を検出するブーム姿勢検出部と、
前記複数のジャッキのジャッキ反力をそれぞれ検出するジャッキ反力検出部と、
前記ジャッキ反力検出部が検出した前記複数のジャッキそれぞれのジャッキ反力と、前記ブーム姿勢検出部が検出した作業姿勢で吊荷を吊り上げたと仮定したときの前記複数のジャッキそれぞれの予測反力との差を算出し、算出された前記差の絶対値のうち、１つ以上が閾値よりも大きい場合に、前記ブームに異常負荷がかかっていると判定する判定部と、
前記判定部が前記ブームに前記異常負荷がかかっていると判定した場合に前記異常負荷を報知する報知部と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
前記判定部は、前記差を、前記ジャッキ反力検出部が検出した前記複数のジャッキそれぞれのジャッキ反力の荷重に対する反力変化率と、前記ブーム姿勢検出部が検出した作業姿勢で吊荷を吊り上げたと仮定したときの前記複数のジャッキそれぞれの荷重に対する反力の予測変化率と、から求めてもよい。
【００１２】
前記判定部は、前記ブーム姿勢検出部が検出した前記作業姿勢に基づいて前記閾値を求めてもよい。
【００１３】
前記判定部は、前記ジャッキ反力検出部が検出した前記ジャッキ反力に基づいて前記閾値を求めてもよい。
【００１４】
前記ブーム姿勢検出部は、前記ブームの先端に設けられた測位センサを有してもよい。
【００１５】
本発明の第二の観点に係る移動式クレーンは、第一の観点に係るブーム異常負荷検知装置を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第三の観点に係るブーム異常負荷検知方法は、
走行体に伸縮可能に設けられ、伸長時に前記走行体を支持する複数のジャッキと、前記走行体上で格納姿勢から吊荷を吊り上げできる作業姿勢へ姿勢変化することが可能なブームと、を備える移動式クレーンのブーム異常負荷検知方法であって、
前記ブームの作業姿勢を検出するブーム姿勢検出工程と、
前記複数のジャッキのジャッキ反力をそれぞれ検出するジャッキ反力検出工程と、
前記ジャッキ反力検出工程で検出された前記複数のジャッキそれぞれのジャッキ反力と、前記ブーム姿勢検出工程で検出された作業姿勢で吊荷を吊り上げたと仮定したときの前記複数のジャッキそれぞれの予測反力との差を算出し、算出された前記差の絶対値のうち、１つ以上が閾値よりも大きい場合に、前記ブームに異常負荷がかかっていると判定する判定工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成によれば、判定部が、複数のジャッキそれぞれのジャッキ反力と、複数のジャッキそれぞれの予測反力との差の絶対値のうち、１つ以上が閾値よりも大きい場合に、ブームに異常負荷がかかっていると判定し、報知部が、判定部の判定結果を報知する。本発明では、ブームの異常負荷が報知されるので、ブームの破損、クレーンの転倒を未然に防止することができる。その結果、クレーンの安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るブーム異常負荷検知装置が装備されたラフテレーンクレーンの斜視図
【図２】本発明の実施の形態に係るブーム異常負荷検知装置が装備されたラフテレーンの正面図
【図３】本発明の実施の形態に係るブーム異常負荷検知装置が装備されたラフテレーンの側面図
【図４】本発明の実施の形態に係るブーム異常負荷検知装置のブロック図
【図５】本発明の実施の形態に係るブーム異常負荷検知装置が実施するブーム異常負荷検知処理のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係るブーム異常負荷検知装置、移動式クレーン及びブーム異常負荷検知方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。
【００２０】
実施の形態に係るブーム異常負荷検知装置は、ラフテレーンクレーンが備えるアウトリガーのジャッキの反力を用いてブームの異常な負荷を検知する装置である。まず、図１−図３を参照して、ラフテレーンクレーンの構成とブームの負荷について説明する。次に、図４を参照して、ブーム異常負荷検知装置について説明し、続いて、図５を参照して、その装置で行われるブームの異常負荷の検知方法について説明する。
【００２１】
図１は、実施の形態に係るブーム異常負荷検知装置が装備されたラフテレーンクレーン１００の斜視図である。図２は、ラフテレーンクレーン１００の正面図である。図３は、ラフテレーンクレーン１００の側面図である。
【００２２】
図１に示すように、ラフテレーンクレーン１００は、走行体１１０の前後左右に設けられたアウトリガー１２０Ａ−１２０Ｄと、走行体１１０上に設置され、図示しない旋回体に設けられたブーム１４０と、を備えている。
【００２３】
アウトリガー１２０Ａ−１２０Ｄは、左右方向に張出可能なビーム１２１Ａ−１２１Ｄと、上下方向に伸縮可能に設けられたジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄと、を有している。アウトリガー１２０Ａ−１２０Ｄは、クレーン作業時にビーム１２１Ａ−１２１Ｄを張り出し、ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄを伸長して、先端のフロート１２３Ａ−１２３Ｄを接地する。これにより、アウトリガー１２０Ａ−１２０Ｄは、走行体１１０を安定させてラフテレーンクレーン１００の転倒を防止する。
【００２４】
これに対して、ブーム１４０は、図示しない旋回体に設けられた起伏シリンダ１３１によって起伏可能に設けられている。また、ブーム１４０は、テレスコピックブームで構成され、先端にブームヘッド１４１が設けられている。そのブームヘッド１４１から、フック１５０が垂下可能である。ブーム１４０は、クレーン作業時に、旋回体が所望の位置に旋回された状態で、起立又は伸長する。その結果、ブーム１４０は、ブームヘッド１４１を吊り上げ作業を行う所望の位置に移動させて、その位置の下にある吊荷２００を吊り上げ可能にする。
なお、本明細書では、ブームヘッド１４１が所望の位置に移動した状態をブーム１４０の作業姿勢という。また、ブーム１４０が前方を向きかつ倒伏し、最縮小した状態をブーム１４０の格納姿勢、格納姿勢から作業姿勢への変化を姿勢変化という。
【００２５】
吊荷２００の吊り上げ時、ラフテレーンクレーン１００では、ブーム１４０に異常な負荷をかけないため、ブーム１４０の作業姿勢を、吊荷２００の重心の真上にフック１５０がある姿勢にする必要がある。
【００２６】
しかし、ラフテレーンクレーン１００のオペレータは、旋回体上のキャビン１３２に搭乗するため、吊荷２００から離れている。このため、旋回体の旋回、ブーム１４０の伸長を操作して、吊荷２００の重心の真上にフック１５０を移動させることが難しい。その結果、クレーン作業で、吊荷２００を横引き、斜め引きをしてブーム１４０に異常な負荷がかかってしまうことがある。
【００２７】
ここで、横引きとは、図２に示す、フック１５０の中心を通る鉛直線ＶＬよりも左右方向、すなわち横方向に重心ＣＧがある吊荷２００を吊り上げることである。また、斜め引きとは、図３に示す、上記鉛直線ＶＬよりも前後方向に重心ＣＧがある吊荷２００を吊り上げることである。
【００２８】
ラフテレーンクレーン１００では、吊荷２００を横引き又は斜め引きをしてしまうと、図２及び図３に示す矢印Ａ１−Ａ４の方向へブーム１４０が引っ張られてしまう。その結果、ブーム１４０に異常な負荷がかかり、ひいてはブーム１４０の破損、ラフテレーンクレーン１００の転倒を招きかねない。そこで、ラフテレーンクレーン１００には、ブーム１４０の異常な負荷を検知してブーム１４０の破損、ラフテレーンクレーン１００の転倒を未然に防止するため、ブーム異常負荷検知装置が装備されている。次に、図４を参照して、ブーム異常負荷検知装置１の構成について説明する。
【００２９】
図４は、ブーム異常負荷検知装置１のブロック図である。
図４に示すように、ブーム異常負荷検知装置１は、ブーム１４０の作業姿勢を検出するブーム姿勢検出部１０と、ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄのフロート１２３Ａ−１２３Ｄが接地したときの反力を検出するジャッキ反力検出部２０と、ブーム姿勢検出部１０が検出したブーム１４０の作業姿勢データとジャッキ反力検出部２０が検出した反力データに基づいてブーム１４０の異常負荷の有無を判定する制御部３０と、制御部３０の判定結果を報知する報知部４０と、を備えている。
【００３０】
ブーム姿勢検出部１０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星の信号を受信して位置を計測する測位センサ１１、１２を有する。測位センサ１１と１２は、図１に示すように、ブームヘッド１４１と走行体１１０に配置されている。ブーム姿勢検出部１０は、測位センサ１１、１２が測位した位置から、旋回体の旋回中心に対する、ブームヘッド１４１の位置座標を求める。例えば、ブーム姿勢検出部１０は、旋回体の旋回中心を原点としたブームヘッド１４１の、フック１５０を垂下させるシーブの位置座標を求める。ブーム姿勢検出部１０は、制御部３０から指示信号を受ける毎に上記の位置座標を求め、その位置座標データを制御部３０に出力する。
【００３１】
一方、ジャッキ反力検出部２０は、ひずみゲージ式ロードセル、静電容量式ロードセルなどの板状の荷重計２１Ａ−２１Ｄを有する。その荷重計２１Ａ−２１Ｄは、ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄそれぞれに配置されている。ジャッキ反力検出部２０は、制御部３０から指示信号を受ける毎に、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力を計測する。そして、ジャッキ反力検出部２０は、計測した各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力データを制御部３０に出力する。
【００３２】
制御部３０は、ブーム異常負荷検知装置１が備える記憶部５０に格納されたブーム異常負荷検知プログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することにより実現されている。
【００３３】
制御部３０は、ブーム姿勢検出部１０とジャッキ反力検出部２０に指示信号を出力して、ブーム姿勢検出部１０からブームヘッド１４１の位置座標を取得する。さらに、制御部３０は、ジャッキ反力検出部２０から各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力を取得する。制御部３０は、取得したブームヘッド１４１の位置座標と各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力を記憶部５０に記憶させる。
【００３４】
また、制御部３０は、取得したブームヘッド１４１の位置座標に基づいてブーム１４０の作業姿勢、すなわち、ブーム１４０の長さ、起伏角度、旋回体の旋回角度を求める。そして、求めたブーム１４０の長さ、起伏角度、旋回体の旋回角度から、その作業姿勢でブーム１４０が吊荷を吊り上げたと仮定したときの各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの荷重に対する反力の予測変化率（以下、単に予測変化率ともいう）を算出する。また、制御部３０は、ジャッキ反力検出部２０から取得した各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力に基づいて、荷重に対する反力変化率（以下、単に反力変化率ともいう）を算出する。
【００３５】
制御部３０は、算出した予測変化率と反力変化率を利用して、ブーム１４０に横引き、斜め引き等による異常な負荷がかかっているか否かを判定する。この判定では、横引き、斜め引きをしたときに反力変化率が、横引き、斜め引きをしないときの反力変化率からずれる現象を利用する。次に、表１−表３を参照して、横引き、斜め引きをしたときに反力変化率がずれる現象について説明する。
【００３６】
表１は、１−５トンの吊荷２００を吊り上げたときの各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力を示す表である。表１では、ブームヘッド１４１から鉛直方向に垂下したフック１５０に１−５トンの吊荷２００を吊り上げたときの、すなわち、横引き、斜め引きをしないときの各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力を、機構解析ソフトウエアを用いて算出している。ブーム１４０の作業姿勢は、ブーム１４０の起伏角度が６０°、旋回体の旋回角度が０°としている。また、ブーム１４０にたわみはないものとしている。
【００３７】
【表１】
2020132415.tif 000003
【００３８】
表１を参照すると、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力は、荷重に応じて変化し、その変化は、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄ毎に応じた反力変化率であることがわかる。このことは、図示しないが、他の作業姿勢でも同様である。
【００３９】
一方、この作業姿勢のときに、吊荷２００を横引き、斜め引きをすると、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力は、表１に示す反力から変化する。
表２に、表１と同一条件下において、ブームヘッド１４１の鉛直方向に対して１°横方向にある５トンの吊荷２００を吊り上げて横引きしたときの反力と、１°前後方向にある同荷重の吊荷２００を吊り上げて斜め引きしたときの反力と、を示す。
【００４０】
なお、表２は、「垂直」と記載された欄に、表１の、ブームヘッド１４１の鉛直方向にある吊荷２００を吊り上げときの反力を参考として示している。また、「横引き」「斜め引き」の各欄の「差」は、「垂直」のときの反力との差を示している。これらの単位はトンである。さらに「垂直」、「横引き」、「斜め引き」の各欄の「変化率」は、上述した反力変化率を示しており、荷重０トンのときの反力からの反力変化量を荷重増加量５トンで除算したときの変化率である。その単位は％である。
【００４１】
【表２】
2020132415.tif 000004
【００４２】
また、別の作業姿勢のときでも、吊荷２００の横引き、斜め引きによって、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力が変化する。
表３に、ブーム１４０の旋回角度４５°における、１°の横引きしたときの反力と１°の斜め引きしたときの反力を示す。なお、表３での条件は、旋回角度４５°を除き、表２と同じである。
【００４３】
【表３】
2020132415.tif 000005
【００４４】
表２及び表３を参照すると、吊荷２００の横引き、斜め引きをした場合、ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力の合計が一定値であるにもかかわらず、ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの荷重に対する反力変化率が、吊荷２００を真上に吊り上げるときの反力変化率と異なることがわかる。表２及び表３では、吊荷２００を真上に吊り上げるときの反力変化率から３％を超えて変化した反力変化率を太字で表示しているが、この３％を超えて変化した反力変化率のジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄは、明らかに横引き、斜め引きの影響を受けていると考えられる。このことから、吊荷２００を吊り上げるときの実際の反力変化率が、吊荷２００を真上に吊り上げると仮定した予測変化率よりも、例えば、３％の閾値を超えている場合に、異常な負荷がかかっていると判定できることがわかる。そして、この判定から横引き、斜め引き等の正常でない吊り上げを検知できることがわかる。
【００４５】
制御部３０は、上記の反力変化率が変動する現象を利用して、ブーム１４０に横引き、斜め引き等による異常な負荷がかかっているか否かを判定する。
【００４６】
図４に戻って、制御部３０は、算出した反力変化率と予測変化率との差の絶対値を求め、求めた差の絶対値が第一閾値よりも大きいか否かを判定する。そして、制御部３０は、差の絶対値が第一閾値よりも大きいと判定した場合に、ブーム１４０に横引き、斜め引き等による異常な負荷がかかっていると判定する。制御部３０は、異常な負荷がかかっていると判定した場合に、報知部４０に異常信号を出力する。さらに、制御部３０は、上記差の絶対値が第二閾値よりも大きいか否かを判定する。ここで、第二閾値は、第一閾値よりも大きい閾値のことである。制御部３０は、差の絶対値が第二閾値よりも大きいと判定した場合、ブーム１４０の破損を未然に防止するため、ラフテレーンクレーン１００が備えるブーム伸縮駆動部６１、ブーム起伏駆動部６２、旋回駆動部６３及びウインチドラム駆動部６４それぞれに停止信号を出力する。これにより、制御部３０は、ラフテレーンクレーン１００によるクレーン作業を停止させる。なお、本明細書では、制御部３０が判定処理をすることから、制御部３０のことを判定部ともいう。
【００４７】
報知部４０は、ブザー４１を有する。報知部４０は、制御部３０から異常信号を受信すると、ブザー４１から音を発生させる。これにより、報知部４０は、ラフテレーンクレーン１００のオペレータに、横引き、斜め引き等による異常な負荷を報知する。その結果、ブーム１４０の破損、ラフテレーンクレーン１００の転倒を未然に防止する。
【００４８】
次に、図５を参照して、ブーム異常負荷検知装置１が実施するブーム異常負荷検知処理について説明する。
【００４９】
図５は、ブーム異常負荷検知装置１が実施するブーム異常負荷検知処理のフローチャートである。以下の説明では、ラフテレーンクレーン１００がクレーン作業を行う場所に停車し、アウトリガー１２０Ａ−１２０Ｄを張り出していることを前提とする。そして、ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄのフロート１２３Ａ−１２３Ｄが接地されているものとする。また、図示しないが、ラフテレーンクレーン１００には、アウトリガー張出幅を検出して、その張出幅を表示するアウトリガー張出幅検出装置が設けられているものとする。そのアウトリガー張出幅検出装置には、張出幅の表示と実際のアウトリガー１２０Ａ−１２０Ｄの張出幅が合っている場合に押されるアウトリガー状態登録ボタンが設けられているものとする。
【００５０】
まず、ラフテレーンクレーン１００のオペレータは、アウトリガー１２０Ａ−１２０Ｄの張出幅を確認する。次いで、オペレータは、アウトリガー張出幅検出装置の張出幅の表示と実際のアウトリガー１２０Ａ−１２０Ｄの張出幅が合っていることを確認した場合、アウトリガー状態登録ボタンを押す。これにより、ＣＰＵによってブーム異常負荷検知プログラムが実行される。その結果、ブーム異常負荷検知処理のフローが開始される。
【００５１】
ブーム異常負荷検知処理のフローが開始されると、制御部３０は、ジャッキ反力検出部２０から各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力を取得し、さらにブーム姿勢検出部１０からブームヘッド１４１の位置座標を所得する（ステップＳ１）。制御部３０は、取得した各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力を、吊荷２００を吊り上げていない無荷重状態のラフテレーンクレーン１００の初期反力Ｒ’０（ｉ）［以下、ｉは各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの番号を示す］として記憶部５０に記憶する。また、制御部３０は、取得したブームヘッド１４１の位置座標を前回位置座標として記憶部５０に記憶する。
【００５２】
一方、オペレータは、アウトリガー状態登録ボタンを押した後、ラフテレーンクレーン１００を操作して、ブームヘッド１４１を吊荷２００の上に移動させる。そして、オペレータは、クレーン作業を行う。
【００５３】
制御部３０は、ステップＳ１の次に、ブーム姿勢検出部１０からブームヘッド１４１の位置座標を取得する（ステップＳ２）。続いて、記憶部５０から前回位置座標を読み出し、前回位置座標と取得した位置座標を比較して、取得した位置座標が前回位置座標から変化したか否かを判定する（ステップＳ３）。
なお、本明細書では、ブーム姿勢検出部１０がブームヘッド１４１の位置座標を検出することを、ブーム姿勢検出工程ともいう。
【００５４】
制御部３０は、取得した位置座標が変化したと判定した場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力の予測変化率Δ（ｉ）を算出する（ステップＳ４）。詳細には、制御部３０は、取得した位置座標から、ブーム１４０の長さ、起伏角度、旋回体の旋回角度等の作業姿勢を求める。続いて、制御部３０は、求めた作業姿勢からラフテレーンクレーン１００の重心位置を求め、さらに吊荷２００を吊り上げていないと仮定して、すなわち、無荷重状態であると仮定して各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力Ｒ０（ｉ）を算出する。また、質量ｍの吊荷２００を吊り上げたと仮定して、そのときの各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力Ｒｍ（ｉ）を算出する。そして、算出した反力Ｒ０（ｉ）、Ｒｍ（ｉ）から各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力の予測変化率Δ（ｉ）を算出する。
【００５５】
ここで、Δ（ｉ）は、以下の式１で求める。
Δ（ｉ）＝｛Ｒ０（ｉ）−Ｒｍ（ｉ）｝／ｍ・・・式１
制御部３０は、式１を用いて求めた予測変化率Δ（ｉ）を記憶部５０に記憶させる。
【００５６】
一方、制御部３０は、取得した位置座標が変化していないと判定した場合（ステップＳ３のＮｏ）、ステップＳ５に処理を進める。
【００５７】
次に、制御部３０は、ジャッキ反力検出部２０から各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力を取得する（ステップＳ５）。続いて、制御部３０は、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力変化率Δ’（ｉ）を算出する（ステップＳ６）。この反力変化率Δ’（ｉ）の算出では、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの初期反力Ｒ’０（ｉ）を記憶部５０から読み出し、読み出した初期反力Ｒ’０（ｉ）と取得した反力Ｒ’ （ｉ）とに基づいて、反力変化率Δ’（ｉ）を算出する。
【００５８】
ここで、Δ’（ｉ）は以下の式２で求める。
Δ’（ｉ）＝｛Ｒ’０（ｉ）−Ｒ’ （ｉ）｝／Ｍ・・・式２
式２のＭは、吊荷２００の質量である。Ｍは、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力Ｒ’ （ｉ）の合計値から各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの初期反力Ｒ’０（ｉ）の合計値を除算することにより求める。なお、本明細書では、ステップＳ５のジャッキ反力検出部２０が各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力を検出する工程をジャッキ反力検出工程ともいう。
【００５９】
次に、制御部３０は、ステップＳ４で算出した反力の予測変化率Δ（ｉ）を記憶部５０が読み出す。記憶部５０には、実験により求めた第一閾値と、第一閾値よりも大きい値の第二閾値と、が予め記憶されている。制御部３０は、その第一閾値を読み出す。制御部３０は、ステップＳ６で算出した反力変化率Δ’（ｉ）と読み出した予測変化率Δ（ｉ）の差の絶対値Ａ（ｉ）を求め、その差の絶対値Ａ（ｉ）の１つ以上が第一閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、本明細書では、この工程の事を判定工程ともいう。
【００６０】
制御部３０は、差の絶対値Ａ（ｉ）の１つ以上が第一閾値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ７のＹｅｓ）、ブーム１４０に横引き、斜め引き等による異常な負荷がかかっているとして、報知部４０に異常信号を出力する。これにより、制御部３０は報知部４０に異常を報知させる（ステップＳ８）。
【００６１】
続いて、制御部３０は、記憶部５０から第二閾値を読み出し、ステップＳ７で求めた差の絶対値Ａ（ｉ）の１つ以上が第二閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００６２】
制御部３０は、差の絶対値Ａ（ｉ）の１つ以上が第二閾値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ９のＹｅｓ）、ブーム１４０の破壊、ラフテレーンクレーン１００の転倒を未然に防止するため、ブーム伸縮駆動部６１、ブーム起伏駆動部６２、旋回駆動部６３及びウインチドラム駆動部６４それぞれに停止信号を出力する。これにより、クレーン作業を停止させる（ステップＳ１０）。
【００６３】
クレーン作業が停止すると、オペレータは、作業を続けるために、吊荷２００の横引き、斜め引き等の状況の確認をする必要がある。そして、クレーン作業を再開する必要がある。そこで、ラフテレーンクレーン１００には、クレーン作業の停止を解除する解除ボタンが設けられている。
【００６４】
次に、制御部３０は、この解除ボタンが押されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。制御部３０は、解除ボタンが押されたと判定した場合（ステップＳ１１のＹｅｓ）、再びクレーン作業が開始され、ブームヘッド１４１の位置が動くと予想されることから、ステップＳ２に戻る。また、制御部３０は、解除ボタンが押されていないと判定した場合（ステップＳ１１のＮｏ）、解除ボタンが押されるまで、ステップＳ１１で待機する。
【００６５】
一方、制御部３０は、差の絶対値Ａ（ｉ）のいずれも第一閾値以下であると判定した場合（ステップＳ７のＮｏ）、或いは差の絶対値Ａ（ｉ）のいずれも第二閾値以下であると判定した場合（ステップＳ９のＮｏ）、ステップＳ２に戻り、ブームヘッド１４１の位置座標の変化の判定、反力の予測変化率Δ（ｉ）の算出、反力変化率Δ’（ｉ）の算出等の処理を繰り返す。
【００６６】
オペレータは、クレーン作業が終了すると、アウトリガー１２０Ａ−１２０Ｄを格納する。このとき、オペレータは、アウトリガー１２０Ａ−１２０Ｄが張り出していないことを確認して、アウトリガー状態登録ボタンを押す。制御部３０は、アウトリガー状態登録ボタンが押されることにより、ブーム異常負荷検知処理を強制的に終了させる。
【００６７】
なお、ステップＳ７、Ｓ９では、制御部３０は、反力変化率Δ’（ｉ）と予測変化率Δ（ｉ）との差の絶対値Ａ（ｉ）の１つ以上が、第一閾値又は第二閾値よりも大きいか否かを判定しているが、制御部３０は、差の絶対値Ａ（ｉ）の２つ以上が、第一閾値又は第二閾値よりも大きいか否かを判定してもよい。
【００６８】
以上のように、本実施の形態に係るブーム異常負荷検知装置１では、制御部３０が、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力から算出した荷重に対する反力変化率Δ’（ｉ）とブームヘッド１４１の位置座標から算出した反力の予測変化率Δ（ｉ）との差の絶対値Ａ（ｉ）が第一閾値より大きい場合に、ブーム１４０に異常な負荷がかかっていると判定する。このため、横引き、斜め引き等の異常な負荷の有無を検知して、ブームの破損、クレーンの転倒を未然に防止することができる。その結果、ラフテレーンクレーン１００の安全性を高めることができる。
【００６９】
ブーム異常負荷検知装置１は、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力Ｒ’ （ｉ）とブームヘッド１４１の位置座標から、ブーム１４０の異常な負荷の有無を判定する。このため、横引き、斜め引きによる異常な負荷のほか、ブーム１４０の急な動作、停止による負荷、例えば、遠心力、慣性力による負荷も検知できる。
【００７０】
また、ブーム異常負荷検知装置１は、ブーム１４０の異常な負荷を報知する報知部４０を備えるので、オペレータが異常な負荷の有無を容易に認知できる。
【００７１】
ブーム姿勢検出部１０は、ＧＰＳ衛星の信号を受信して位置を計測する測位センサ１１、１２によってブームヘッド１４１の位置を計測する。このため、ブーム１４０がたわんだ場合でも、ブームヘッド１４１の位置を正確に計測できる。その結果、制御部３０がブーム１４０の異常な負荷を正確に判定することができる。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施の形態では、ブーム姿勢検出部１０が測位センサ１１、１２を備えている。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、ブーム姿勢検出部１０は、ブーム１４０の作業姿勢を検出する限りにおいて、その検出手段は任意である。
【００７３】
例えば、ブーム姿勢検出部１０は、測位センサ１１、１２の代わりにブーム１４０の長さを検出する距離計を備えてもよい。この場合、ブーム姿勢検出部１０は、旋回体の旋回角度を計測する角度計と、ブーム１４０の起伏角度を計測する角度計とを備え、これらの計測器で計測したデータからブーム１４０の作業姿勢を求めてもよい。
【００７４】
また、本発明では、上述したように、ブーム姿勢検出部１０がブーム１４０の作業姿勢を検出できればよいので、ブーム姿勢検出部１０が測位する箇所は、この限りにおいて、任意である。例えば、ブームヘッド１４１に設けられたシーブ等、他の部品の位置を測位してもよい。この場合、その他の部品の位置からブーム１４０の作業姿勢を求めるとよい。
【００７５】
上記の実施の形態では、第一閾値と第二閾値が記憶部５０に予め記憶された一定の値である。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、第一閾値と第二閾値は、変動してもよい。
【００７６】
例えば、第一閾値と第二閾値は、ブーム１４０の作業姿勢に基づいて求められてもよい。第一閾値、第二閾値は、旋回体の旋回角度、ブーム１４０の長さ、ブーム１４０の起伏角度に基づいて算出されてもよい。例えば、旋回体の旋回角度が特定の角度範囲にあるときに、制御部３０は、第一閾値又は第二閾値を小さい値にしてもよい。また、制御部３０は、ブーム１４０の長さが大きくなるに従って第一閾値又は第二閾値を小さい値にしてもよい。制御部３０は、ブーム１４０が起立するに従って第一閾値又は第二閾値を小さい値にしてもよい。なお、第一閾値と第二閾値は、アウトリガー張出量に基づいて求められてもよく、第一閾値と第二閾値は、アウトリガー張出量が大きいほど、大きい値になってもよい。
【００７７】
また、第一閾値と第二閾値は、ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力に基づいて求められてもよい。例えば、第一閾値、第二閾値は、上述した吊荷２００の質量Ｍに基づいて算出されてもよい。例えば、制御部３０は、質量Ｍが大きくなるに従って第一閾値又は第二閾値を小さい値にしてもよい。また、質量Ｍの大きさに応じて段階的に第一閾値又は第二閾値の値を変化させてもよい。
【００７８】
上記の実施の形態では、制御部３０は、反力変化率Δ’（ｉ）と予測変化率Δ（ｉ）の差の絶対値Ａ（ｉ）が第二閾値よりも大きいか否かを判定し、第二閾値よりも大きいと判定した場合に、クレーン作業を停止させている（ステップＳ１０）。しかし、本発明は、これに限定されない。本発明では、反力変化率Δ’（ｉ）と予測変化率Δ（ｉ）の差の絶対値Ａ（ｉ）が閾値よりも大きい場合に、報知部４０が異常な負荷を報知すればよい。このため、制御部３０がクレーン作業を停止させるか否かは任意である。
【００７９】
例えば、制御部３０の、上述したステップＳ９の第二閾値を用いた判定とステップＳ１０のクレーン作業の停止は、省略されてもよい。また、制御部３０は、クレーン作業の停止以外の処理をしてもよい。例えば、制御部３０は、ステップＳ９で第二閾値を用いた判定をして、反力変化率Δ’（ｉ）と予測変化率Δ（ｉ）の差の絶対値Ａ（ｉ）が第二閾値よりも大きいと判定した場合に、ブーム１４０の起伏、伸長、旋回体の旋回、ウインチドラムの回転等の各動作を減速してもよい。また、各動作を微動に変更してもよい。さらに、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力Ｒ’ （ｉ）を比較することにより、制御部３０が上記各動作の危険動作を特定し、特定された危険動作を回避してもよい。
【００８０】
上記の実施の形態では、制御部３０は、反力変化率Δ’（ｉ）と予測変化率Δ（ｉ）との差の絶対値Ａ（ｉ）を用いて、横引き、斜め引き等の、吊荷がブームヘッド１４１の鉛直方向からずれたときにブーム１４０にかかる異常な負荷を検出している。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、制御部３０は、ジャッキ反力検出部２０が検出した各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力Ｒ’ （ｉ）と、ブーム姿勢検出部１０が検出した作業姿勢で吊荷を吊り上げたと仮定したときの各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力Ｒｍ（ｉ）［予測反力ともいう］との差を算出し、その差の絶対値Ａ’（ｉ）が第一閾値よりも大きい場合に、ブーム１４０に異常負荷がかかっていると判定してもよい。この場合、制御部３０は、吊荷２００の質量ｍを、各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力Ｒ’ （ｉ）の合計値から各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの、実施の形態で説明した初期反力Ｒ’０（ｉ）の合計値を除算して求め、その吊荷２００の質量ｍから各ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄの反力Ｒｍ（ｉ）、すなわち、予測反力を求めるとよい。また、この場合、制御部３０は、算出した差の絶対値Ａ’（ｉ）のうち、１つ以上が第一閾値よりも大きい場合に、ブーム１４０に異常負荷がかかっていると判定してもよい。なお、制御部３０は、算出した差の絶対値Ａ’（ｉ）のうち、１つ以上が第二閾値よりも大きい場合に、クレーン作業を停止させてもよい。
【００８１】
上記の実施の形態では、報知部４０がブザー４１を備えているが、報知部４０は、ブーム１４０の異常な動作を報知する限りにおいて、その具体的な報知手段は任意である。例えば、報知部４０がランプを備え、そのランプを点灯、点滅させて、異常な負荷を報知してもよい。また、報知部４０が液晶ディスプレイを備え、その液晶ディスプレイに、異常な負荷を示す文字、画像を表示してもよい。
【００８２】
上記の実施の形態では、ブーム異常負荷検知装置１が単独で動作しているが、ラフテレーンクレーン１００に装備される安全装置、例えば、過負荷防止装置と連動してもよい。例えば、報知部４０のブザー４１は、過負荷防止装置が備えるブザーと共用されてもよい。
【００８３】
上記の実施の形態では、ジャッキ反力検出部２０が荷重計２１Ａ−２１Ｄを有しているが、ジャッキ反力検出部２０は、ジャッキ反力を検出すればよいので、ジャッキ１２２Ａ−１２２Ｄが備えるジャッキシリンダの内圧を測定してもよい。
【００８４】
上記の実施の形態では、ブーム異常負荷検知装置１がラフテレーンクレーン１００に装備されているが、ブーム異常負荷検知装置１は、ジャッキとブームを備える移動式クレーン全般に適用可能である。例えば、ブーム異常負荷検知装置１は、オールテレーンクレーン、トラッククレーンにも適用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１…ブーム異常負荷検知装置、１０…ブーム姿勢検出部、１１，１２…測位センサ、２０…ジャッキ反力検出部、２１Ａ−２１Ｄ…荷重計、３０…制御部、４０…報知部、４１…ブザー、５０…記憶部、６１…ブーム伸縮駆動部、６２…ブーム起伏駆動部、６３…旋回駆動部、６４…ウインチドラム駆動部、１００…ラフテレーンクレーン、１１０…走行体、１２０Ａ−１２０Ｄ…アウトリガー、１２１Ａ−１２１Ｄ…ビーム、１２２Ａ−１２２Ｄ…ジャッキ、１２３Ａ−１２３Ｄ…フロート、１３１…起伏シリンダ、１３２…キャビン、１４０…ブーム、１４１…ブームヘッド、１５０…フック、２００…吊荷、ＣＧ…重心、ＶＬ…鉛直線、Ａ１−Ａ４…矢印
【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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