(57)【要約】【課題】作業者が意図する吊荷の移動方向等の操作情報をクレーン側に的確に指示し得るようにしたクレーンの操作指示装置を提供する。【解決手段】吊荷５を把持するキャッチ１４と、該キャッチ１４に把持した吊荷５に対して所定方向へ操作力を付与するスティック操作部１２と、上記吊荷５の目標移動速度を指示する速度指示手段Ｍと、該操作方向を吊荷５の目標移動方向として検出する移動方向検出手段Ｑと、各検出手段Ｍ，Ｑからの検出値に基づいて吊荷５を目標移動方向へ目標移動速度で移動させるための指示値を算出する指示値算出手段Ｈと、該指示値を受けてクレーンＺの各駆動部２５〜２８に制御値を出力する制御手段Ｒを備える。係る構成によれば、作業者が意図する吊荷の移動方向及び移動速度に関する操作情報がクレーン側に的確に指示され、この指示に対応して上記吊荷５が的確に移動することから、操作の簡便且つ迅速化、及び作業の高精度化が実現される。【選択図】図１
2010042880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーン（Ｚ）によって吊下された吊荷（５）を目的の移動方向へ移動させるための移動方向と移動速度を指示するためのクレーンの操作指示装置であって、
上記吊荷（５）を把持するためのキャッチ（１４）と、
該キャッチ（１４）に止着され該キャッチ（１４）によって把持した上記吊荷（５）に対して所定方向へ操作力を付与するように操作されるスティック操作部（１２）と、
上記吊荷（５）の目標移動速度を指示する速度指示手段（Ｍ）と、
上記スティック操作部（１２）の操作方向を上記吊荷（５）の目標移動方向として検出する移動方向検出手段（Ｑ）と、
上記各検出手段（Ｍ），（Ｑ）からの検出値に基づいて上記クレーン（Ｚ）により吊下された上記吊荷（５）を目標移動方向へ目標移動速度で移動させるための指示値を算出してこれを出力する指示値算出手段（Ｈ）と、
上記指示値算出手段（Ｈ）からの指示値を受けて上記クレーン（Ｚ）の各駆動部（２５）〜（２８）に制御値を出力する制御手段（Ｒ）と、
を備えたことを特徴とするクレーンの操作指示装置。
【請求項２】
クレーン（Ｚ）によって吊下された吊荷（５）を目的の移動方向へ移動させるための移動方向と移動速度を指示するためのクレーンの操作指示装置であって、
上記吊荷（５）を把持するためのキャッチ（１４）と、
該キャッチ（１４）に止着され該キャッチ（１４）によって把持した上記吊荷（５）に対して所定方向へ所定の操作力を付与するように操作されるスティック操作部（１２）と、
該スティック操作部（１２）に備えられ上記操作力を上記吊荷（５）の目標移動速度として検出する移動速度検出手段（Ｐ）と、
上記スティック操作部（１２）の操作方向を上記吊荷（５）の目標移動方向として検出する移動方向検出手段（Ｑ）と、
上記各検出手段（Ｐ），（Ｑ）からの検出値に基づいて上記クレーン（Ｚ）により吊下された上記吊荷（５）を目標移動方向へ目標移動速度で移動させるための指示値を算出してこれを出力する指示値算出手段（Ｈ）と、
上記指示値算出手段（Ｈ）からの指示値を受けて上記クレーン（Ｚ）の各駆動部（２５）〜（２８）に制御値を出力する制御手段（Ｒ）と、
を備えたことを特徴とするクレーンの操作指示装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記移動方向検出手段（Ｑ）は、上記クレーン（Ｚ）側に配置され該クレーン（Ｚ）の方位角を検出する第１方位角センサ（２０）と、上記スティック操作部（１２）に配置され該スティック操作部（１２）の水平面内での操作方向における方位角を検出する第２方位角センサ（２１）と、上記スティック操作部（１２）の鉛直面内での操作方向を検出する歪センサ（２２，２３）に基づいて上記吊荷（５）の移動方向を求める構成であることを特徴とするクレーンの操作指示装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３において、
上記スティック操作部（１２）に送信機（１１）を備え、該スティック操作部（１２）における検出信号を上記送信機（１１）から上記クレーン（Ｚ）側に設けられた受信機（１６）へ送信するように構成したことを特徴とするクレーンの操作指示装置。
【請求項５】
請求項４において、
上記送信機（１１）が、上記クレーン（Ｚ）の遠隔操作用の送信機であることを特徴とするクレーンの操作指示装置。
【請求項６】
請求項１において、上記速度指示手段（Ｍ）が、上記クレーン（Ｚ）の遠隔操作用の速度調整部（３５）であることを特徴とするクレーンの操作指示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、クレーンに吊下された吊荷を小刻みに巻上げ・巻下げするインチング作業とか、該吊荷を小幅に水平方向へ移動させる必要のある位置決め作業等の微調整作業時において、クレーンに対して吊荷の移動方向とか移動量等の操作上の指示を与えるためのクレーンの操作指示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブームを備え、該ブームの先端から荷を吊下するようにしたクレーン、特にクレーン車においては、車両側の操作部から吊荷までの距離が長いため、吊荷の位置確認を容易として的確な吊荷作業を行なうべく、例えば、特許文献１に示されるような遠隔操作装置が提案されている。
【０００３】
また一方、特許文献２には、クレーンではなく、高所作業車を対象としたものであるが、ブーム先端側のバケット上に、作業者によって握持されて旋回及び俯仰し目標点に指向せしめられるモノレバーを備え、該モノレバーの指向方向へバケットを移動させるべく、その指向方向に対応するモノレバーの俯仰角と旋回角を検出し、これら俯仰角と旋回角のほか、別途に設けた検出器によって検出される現時点のブームの旋回角と俯仰角及び伸縮量を演算処理部に入力し、これらに基づいて各駆動部（シリンダ等）を作動させ、上記バケットを上記モノレバーの握持強さに応じた速度で上記目標点に向かって移動させる技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４４１６７号公報
【特許文献２】実開昭６１−５９２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に示されるような遠隔操作装置では、吊荷の近くで該吊荷の状態を確認しながら作業を行なえるものの、実際の操作上においては、吊荷の目標とすべき移動方向と作業者が携帯している遠隔操作スイッチの操作方向との対応関係の把握に戸惑い、迅速な操作ができないこともあり、場合によっては誤操作が発生することも考えられる。
【０００６】
このような状況に鑑みれば、特許文献２に示される操作技術を適用することも考えられるが、この技術は、モノレバーを含む装置全体を一定位置に固定して操作することが前提であるため、作業位置、即ち、吊荷位置が一定しないクレーンの遠隔操作装置として適用することは困難である。
【０００７】
そこで本願発明は、吊荷の近傍において、作業者が意図する吊荷の移動方向等の操作情報をクレーン側に的確に指示することで、位置の微調整が要求されるインチング作業とか位置決め作業等における信頼性を高めるようにしたクレーンの操作指示装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【０００９】
本願の第１の発明では、クレーンＺによって吊下された吊荷５を目的の移動方向へ移動させるための移動方向と移動速度を指示するためのクレーンの操作指示装置において、上記吊荷５を把持するためのキャッチ１４と、該キャッチ１４に止着され該キャッチ１４によって把持した上記吊荷５に対して所定方向へ操作力を付与するように操作されるスティック操作部１２と、上記吊荷５の目標移動速度を指示する速度指示手段Ｍと、上記スティック操作部１２の操作方向を上記吊荷５の目標移動方向として検出する移動方向検出手段Ｑと、上記各検出手段Ｍ，Ｑからの検出値に基づいて上記クレーンＺにより吊下された上記吊荷５を目標移動方向へ目標移動速度で移動させるための指示値を算出してこれを出力する指示値算出手段Ｈと、上記指示値算出手段Ｈからの指示値を受けて上記クレーンＺの各駆動部２５〜２８に制御値を出力する制御手段Ｒとを備えたことを特徴としている。
【００１０】
本願の第２の発明では、クレーンＺによって吊下された吊荷５を目的の移動方向へ移動させるための移動方向と移動速度を指示するためのクレーンの操作指示装置において、上記吊荷５を把持するためのキャッチ１４と、該キャッチ１４に止着され該キャッチ１４によって把持した上記吊荷５に対して所定方向へ所定の操作力を付与するように操作されるスティック操作部１２と、該スティック操作部１２に備えられ上記操作力を上記吊荷５の目標移動速度として検出する移動速度検出手段Ｐと、上記スティック操作部１２の操作方向を上記吊荷５の目標移動方向として検出する移動方向検出手段Ｑと、上記各検出手段Ｐ，Ｑからの検出値に基づいて上記クレーンＺにより吊下された上記吊荷５を目標移動方向へ目標移動速度で移動させるための指示値を算出してこれを出力する指示値算出手段Ｈと、上記指示値算出手段Ｈからの指示値を受けて上記クレーンＺの各駆動部２５〜２８に制御値を出力する制御手段Ｒとを備えたことを特徴としている。
【００１１】
本願の第３の発明では、上記第１又は第２の発明に係るクレーンの操作指示装置において、上記移動方向検出手段Ｑを、上記クレーンＺ側に配置され該クレーンの方位角を検出する第１方位角センサ２０と、上記スティック操作部１２に配置され該スティック操作部１２の水平面内での操作方向における方位角を検出する第２方位角センサ２１と、上記スティック操作部１２の鉛直面内での操作方向を検出する歪センサ２２，２３に基づいて上記吊荷５の移動方向を求める構成としたことを特徴としている。
【００１２】
本願の第４の発明では、上記第１、第２又は第３の発明に係るクレーンの操作指示装置において、上記スティック操作部１２に送信機１１を備え、該スティック操作部１２における検出値を上記送信機１１から上記クレーンＺ側に設けられた受信機１６へ送信するように構成したことを特徴としている。
【００１３】
本願の第５の発明では、上記第４の発明に係るクレーンの操作指示装置において、上記送信機１１として、上記クレーンＺの遠隔操作用の送信機を用いたことを特徴としている。
【００１４】
本願の第６の発明では、上記第１の発明に係るクレーンの操作指示装置において、上記速度指示手段Ｍを、上記クレーンＺの遠隔操作用の速度調整部３５で構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本願発明では次のような効果が得られる。
【００１６】
（ａ）本願の第１の発明では、上記スティック操作部１２のキャッチ１４によって上記吊荷５を把持し、この状態で上記スティック操作部１２を所定の方向へ操作するとともに、上記速度指示手段Ｍによって上記吊荷５の目標移動速度を指示すると、上記移動方向検出手段Ｑによって上記スティック操作部１２の操作方向が上記吊荷５の目標移動方向として検出され、該移動方向検出手段Ｑによる検出値と上記速度指示手段Ｍの指示値を受けて、上記指示値算出手段Ｈにおいては、上記吊荷５を目標移動方向へ且つ目標移動速度で移動させるための指示値を算出する。
【００１７】
この指示値算出手段Ｈからの指示値に基づいて、上記制御手段Ｒは、上記クレーンＺの各駆動部２５〜２８の制御値をそれぞれ算出してこれを出力し、この制御値に基づいて上記各駆動部２５〜２８が駆動されることで、上記吊荷５は上記スティック操作部１２の操作方向へ且つ指示された移動速度で移動することになる。
【００１８】
従って、作業者が上記吊荷５の近傍において、該吊荷５を把持した上記スティック操作部１２を移動目標とすべき方向へ操作するとともに上記速度指示手段Ｍを操作することで、作業者が意図する吊荷の移動方向及び移動速度に関する作動情報がクレーン側に的確に指示され、この指示に対応して上記吊荷５が的確に移動することから、例えば、従来構成のように作業者が吊荷の目標とすべき移動方向と作業者が携帯している遠隔操作スイッチの操作方向との対応関係を把握した上で操作を行うというような必要がなく、操作の簡便且つ迅速化、及び作業の高精度化が実現される。なお、係る効果は、例えば、吊荷５の位置の微調整が要求されるインチング作業とか位置決め作業等において特に顕著なものとなる。
【００１９】
（ｂ）本願の第２の発明では、上記スティック操作部１２のキャッチ１４によって上記吊荷５を把持し、この状態で上記スティック操作部１２を所定の方向へ所定の操作力で操作すると、上記移動速度検出手段Ｐによって上記操作力が上記吊荷５の目標移動速度として検出されるとともに、上記移動方向検出手段Ｑによって上記スティック操作部１２の操作方向が上記吊荷５の目標移動方向として検出される。そして、この各検出手段Ｐ，Ｑの検出値を受けて、上記指示値算出手段Ｈにおいて、上記吊荷５を目標移動方向へ目標移動速度で移動させるための指示値が算出される。この指示値算出手段Ｈからの指示値に基づいて、上記制御手段Ｒは、上記クレーンＺの各駆動部２５〜２８の制御値をそれぞれ算出してこれを出力し、この制御値に基づいて上記各駆動部２５〜２８が駆動されることで、上記吊荷５は上記スティック操作部１２の操作方向へ且つその操作力に対応した速度で移動することになる。
【００２０】
従って、作業者が上記吊荷５の近傍において、該吊荷５を把持した上記スティック操作部１２を移動目標とすべき方向へ且つ所要の操作力で操作することによって、作業者が意図する吊荷の移動方向及び移動速度に関する作動情報がクレーン側に的確に指示され、この指示に対応して上記吊荷５が的確に移動することから、例えば、従来構成のように作業者が吊荷の目標とすべき移動方向と作業者が携帯している遠隔操作スイッチの操作方向との対応関係を把握した上で操作を行うというような必要がなく、操作の簡便且つ迅速化、及び作業の高精度化が実現される。なお、係る効果は、例えば、吊荷５の位置の微調整が要求されるインチング作業とか位置決め作業等において特に顕著なものとなる。
【００２１】
（ｃ）本願の第３の発明では、上記（ａ）又は（ｂ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記移動方向検出手段Ｑを、上記クレーンＺ側に配置され該クレーンの方位角を検出する第１方位角センサ２０と、上記スティック操作部１２に配置され該スティック操作部１２の水平面内での操作方向における方位角を検出する第２方位角センサ２１と、上記スティック操作部１２の鉛直面内での操作方向を検出する歪センサ２２，２３に基づいて上記吊荷５の移動方向を求める構成としている。上記吊荷５の移動方向を、上記クレーンＺの方位角の変化あるいは上記スティック操作部１２の方位角の変化に拘らず、常時正確に求めることができ、上記吊荷５の移動制御がより一層高精度なものとなる。
【００２２】
（ｄ）本願の第４の発明では、上記（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記スティック操作部１２に送信機１１を備え、該スティック操作部１２における検出値を上記送信機１１から上記クレーンＺ側に設けられた受信機１６へ送信するように構成しているので、例えば、上記スティック操作部１２とは別体に送信機１１を設けた場合に比して、上記各検出値の伝送系の簡略化及び低コスト化を図ることができる。
【００２３】
（ｅ）本願の第５の発明では、上記（ｄ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記送信機１１として、上記クレーンＺの遠隔操作用の送信機を用いるようにしているので、上記送信機１１の共用化によって低コスト化がさらに促進される。
【００２４】
（ｆ）本願の第６の発明では、上記（ａ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記速度指示手段Ｍを、上記クレーンＺの遠隔操作用の速度調整部３５で構成しているので、上記スティック操作部１２側に速度調整機能を付加する必要がなく、それだけ上記スティック操作部１２の構造の簡略化及び低コスト化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００２６】
Ｉ：第１の実施形態
図１及び図２には、本願発明の実施形態に係る操作指示装置を備えたクレーンを示している。
【００２７】
上記クレーンＺは、車両１側に搭載した旋回部２と、その基端部３ａが上記旋回部２に起伏動自在に取付けられた伸縮ブーム３を備え、該伸縮ブーム３の縁端部３ｂから吊下された吊フック４によって吊荷５を吊り下げて所要のクレーン作業を行なうようになっている。なお、上記伸縮ブーム３の伸縮駆動部、起伏駆動部、旋回駆動部、ウィンチ駆動部については図示を省略している。
【００２８】
また、上記クレーンＺは、上記車両１側に配置された操作部（図示省略）を使用する通常操作形態の他に、図３に示すような遠隔操作部１０を使用する遠隔操作形態と、該遠隔操作部１０に付設されたスティック操作部１２を使用したスティック操作形態を適宜選択できるようになっている。
【００２９】
なお、遠隔操作形態は、主として、吊荷５の近傍で吊荷状態を確認しながらクレーン作業を行なうような場合に採用される操作形態であって、伸縮ブーム３の伸縮、起伏及び旋回の各操作とウィンチ操作を行うことができる。
【００３０】
これに対して、上記スティック操作形態は、例えば、吊荷５の位置の微調整が要求されるインチング作業とか位置決め作業等において好適な操作形態であって、後述のスティック操作部１２を用いて、より吊荷５に近い位置で、上記伸縮ブーム３の伸縮と起伏及び旋回の各操作とウィンチ操作を直接的に行うことができるものである。
【００３１】
そして、遠隔操作とスティック操作を実現するために、上記車両１側には、遠隔操作部１０側から送信される信号を受信する受信機１６と、該受信機１６での受信情報に基づいて上記各駆動部の制御値を出力する制御手段Ｒ、及び上記クレーンＺの伸縮ブーム３の方位角「ψ０」を検出する磁気式の第１方位角センサ２０が備えられている。
【００３２】
一方、上記遠隔操作部１０は、図３及び図４に示すように、伸縮操作スイッチ３１と起伏操作スイッチ３２と旋回操作スイッチ３３及びウィンチ操作スイッチ３４が設けられた送信機１１を備えるとともに、該送信機１１の後端側にはレバー式の速度調整部３５と把持部３６が備えられている。上記遠隔操作は、この遠隔操作部１０の上記各スイッチ３１〜３４、及び速度調整部３５を適宜操作することで実現される。
【００３３】
一方、上記遠隔操作部１０の前端側には、スティック操作部１２が取付けられており、該スティック操作部１２は、上記遠隔操作部１０と一体的に取扱われる。
【００３４】
上記スティック操作部１２は、上記遠隔操作部１０の前端側に固定されたケース１７の支持部１７ａにその基端部が固定された所定長さの棒状体で構成され、その先端にはキャッチ１４が取付けられている。
【００３５】
上記キャッチ１４は、図示しない駆動手段によって開閉される左右一対の爪１４ａ，１４ａを備えて構成され、上記ケース１７の上面に設けた操作ボタン１５の操作によって開閉操作される。
【００３６】
なお、上記操作ボタン１５は、上記キャッチ１４の動作指示機能と、上記遠隔操作部１０を用いた操作と上記スティック操作部１２を用いた操作を選択する操作選択機能を併有するものであり、この実施形態では、上記操作ボタン１５の短い間隔での「２回押し操作」と、１回だけ比較的長い時間押し続ける「長押し操作」という「押し操作形態の相違」によって、上記動作指示機能と操作選択機能を使い分けるようにしている。
【００３７】
即ち、上記操作ボタン１５を「２回押し操作」すると上記キャッチ１４が、「閉爪状態から開爪し、この開爪状態を所定時間継続したのち、閉爪し、再度「２回押し操作」がなされるまでこの閉爪状態を保持する」一連の動作を「単位動作」とするキャッチ動作モードが指示され、これを受けて上記キャッチ１４がキャッチ動作を行なう。これに対して、上記操作ボタン１５を「長押し操作」すると、上記スティック操作部１２を使用してのスティック操作モードが選択される（従って、このスティック操作モード下においては、上記遠隔操作部１０の各スイッチ３１〜３４、及び速度調整部３５の操作は無効とされる）ようになっている。
【００３８】
また、操作者は、自己が行った押し操作をイメージすることで、始めて、現在どのモードに設定されているかを認識することができるものであり、このため、例えば、作業状況等によっては操作者が選択モードを正確に認識できない場合も起こり得る。このような事態を想定すれば、例えば、図３に示すように、上記遠隔操作部１０にはディスプレイ１８が備えられているので、このディスプレイ１８上に、現在選択されているモードを表示するようにすれば、モードの誤認識を可及的に防止でき、作業の安全性の向上という点において好適である。
【００３９】
さらに、上記スティック操作部１２の基端部には、上下一対の歪センサ２２，２３が取付けられるとともに、上記ケース１７には磁気式の第２方位角センサ２１が取付けられている。
【００４０】
次に、図５のブロック図に基づいて、上記クレーンＺの制御系を具体的に説明する。
【００４１】
上記制御系は、制御信号の送信側と受信側に分けられ、送信側には、上記遠隔操作部１０と上記スティック操作部１２及び送信機１１が配置されている。一方、受信側には、受信機１６と指示値演算器４１と操作量演算器４２及び制御値演算器４３が配置されている。
【００４２】
上記遠隔操作部１０には、伸縮操作スイッチ３１と起伏操作スイッチ３２と旋回操作スイッチ３３とウィンチ操作スイッチ３４及び速度調整部３５が備えられている。そして、上記伸縮操作スイッチ３１からは伸縮ブーム３の伸縮方向及び伸縮量に対応する伸縮信号「Ｌ」が、上記起伏操作スイッチ３２からは伸縮ブーム３の起伏方向及び起伏角に対応する起伏信号「θ」が、上記旋回操作スイッチ３３からは伸縮ブーム３の旋回方向及び旋回角に対応する旋回信号「φ」が、上記ウィンチ操作スイッチ３４からはウィンチの作動方向及び作動量に対応するウィンチ信号「Ｗ」が、上記速度調整部３５からは移動速度に対応する速度信号「Ｓ」が、それぞれ出力される。なお、この実施形態では、上記速度調整部３５からの速度信号「Ｓ」を、次述のスティック操作部１２を使用してのスティック操作形態においても用いるようにしている。
【００４３】
一方、上記スティック操作部１２には、第２方位角センサ２１と第１歪センサ２２と第２歪センサ２３が備えられている。
【００４４】
ここで、上記第２方位角センサ２１は、上記クレーンＺ側に配置された上記第１方位角センサ２０との関係において吊荷５の移動方向を方位角として求めるものである即ち、上記第１方位角センサ２０は、磁気式のセンサであって、図１及び図２に示すように、クレーンＺの伸縮ブーム３の基準方位「Ｎ］（即ち、北方向）に対する方位角「ψ０」を検出する。また、上記スティック操作部１２側に配置された上記第２方位角センサ２１は、磁気式のセンサであって、基準方位「Ｎ」に対する上記スティック操作部１２のスティック１３の方位角「ψ１」を検出する。従って、吊荷５の移動方向の検出に必要な方位角、即ち、上記スティック１３の上記伸縮ブーム３に対する方位角「ψｃ」は、「ψ０−ψ１」として演算によって算出される（図２参照）。
【００４５】
また、上記方位角「ψｃ」を用いることで、図２に示すように、上記スティック１３の軸方向力Ｆによる伸縮ブーム３の伸縮方向における力ＶＲ（＝Ｆ×ｃｏｓ［ψｃ］）及び旋回方向における力ＶＳ（＝Ｆ×ｓｉｎ［ψｃ］）が求められる。
【００４６】
上記第１歪センサ２２と第２歪センサ２３は、共に上記スティック操作部１２に備えられて、上記スティック１３にかかる力の大きさに対応した電圧信号「Ｓ１」，「Ｓ２」を発生するものである。この場合、上記第１歪センサ２２と第２歪センサ２３は、図４に示すように、上記スティック１３を上下方向に挟んでその両側に取付けられていることから、これら両センサの検出値（出力電圧）の相対関係をみることで、
（イ）  上記スティック１３に掛かる軸方向力の方向（即ち、押圧力か引張力か）を知ることができ、
（ロ）  上下方向の何れの方向に操作力がかけられたかを知ることができる。即ち、図１に示す上記スティック１３に作用するモーメントＶＷの方向が求められる。
【００４７】
そして、上記スティック操作部１２側の上記第２方位角センサ２１からの方位角「ψ１」と、上記第１歪センサ２２からの電圧信号「Ｓ１」と上記第２歪センサ２３からの電圧信号「Ｓ２」は、上記遠隔操作部１０に備えられた送信機１１から、クレーンＺ側に備えられた受信機１６に送信される。
【００４８】
従って、上記第１方位角センサ２０からの方位角「ψ０」に加えて、上記第２方位角センサ２１からの方位角「ψ１」と、上記第１歪センサ２２からの電圧信号「Ｓ１」と上記第２歪センサ２３からの電圧信号「Ｓ２」が上記受信機１６を介して上記指示値演算器４１に入力されると、該指示値演算器４１においては、吊荷５を目的の移動方向へ移動させるには、伸縮用駆動部２５と起伏用駆動部２６と旋回用駆動部２７及びウィンチ用駆動部２８のうちのどの駆動部をどの方向へ、どの程度駆動させたら最適であるかを判断し、最適条件に合致する指示値として、伸縮ブーム３の伸縮に関する指示値「Ｌ」と伸縮ブーム３の起伏に関する指示値「θ」と、伸縮ブーム３の旋回に関する指示値「φ」と、ウィンチの作動に関する指示値「Ｗ」を算出する。これら各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」は、上記操作量演算器４２に入力される。
【００４９】
一方、上記遠隔操作部１０において指示された各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」も、上記送信機１１に入力される。ここで、上記送信機１１には、上記操作ボタン１５からの操作信号「Ｋ」が入力されており、該送信機１１は、上記操作信号「Ｋ」が入力されていないとき（即ち、上記スティック操作部１２の操作ボタン１５が「長押し操作」されていないとき）には、作業者が上記遠隔操作部１０を使用しての遠隔操作を意図しているものとして、上記遠隔操作部１０から入力される上記各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」が上記受信機１６に送信され、さらに該受信機１６から上記操作量演算器４２に入力される。
【００５０】
これに対して、上記操作ボタン１５から上記操作信号「Ｋ」が入力されているとき（即ち、上記スティック操作部１２の操作ボタン１５が「長押し操作」されたとき）には、作業者は上記スティック操作部１２を使用したスティック操作を意図しているものとして、上記遠隔操作部１０からは移動速度に関する指示値「Ｓ］のみが上記送信機１１から上記受信機１６に送信されるとともに、上記スティック操作部１２からは各信号「Ｓ１」、「Ｓ２」及び「ψ１」が上記送信機１１から受信機１６側へ送信される。即ち、上記操作ボタン１５の操作によって、上記遠隔操作部１０側からの各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」と、上記スティック操作部１２側からの各信号「Ｓ１」、「Ｓ２」及び「ψ１」が、択一的に上記送信機から送信される
とともに、上記遠隔操作部１０側からの指示値「Ｓ」は上記操作ボタン１５の操作の如何に拘らず常時、上記送信機から送信されるものである
上記操作量演算器４２では、上記各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」（即ち、上記遠隔操作部１０から直接入力された指示値、又は上記指示値演算器４１を介して入力された指示値）を受けて、上記伸縮用駆動部２５と起伏用駆動部２６と旋回用駆動部２７及びウィンチ用駆動部２８の必要操作量「Ｘａ１」，「Ｘａ２」，「Ｘａ３」，「Ｘａ４」を算出し、これを制御値演算器４３に入力する。
【００５１】
この制御値演算器４３では、この操作量「Ｘａ１」，「Ｘａ２」，「Ｘａ３」，「Ｘａ４」を受けて、上記伸縮用駆動部２５と起伏用駆動部２６と旋回用駆動部２７及びウィンチ用駆動部２８を上記各操作量に対応して駆動させるための制御値「Ｙａ」、「Ｙｂ」、「Ｙｃ」、「Ｙｄ」を算出し、これを上記各駆動部２５〜２８へ出力する。これによって上記各駆動部２５〜２８が適宜駆動され、吊荷５は上記遠隔操作部１０によって指示された、又は上記スティック操作部１２によって指示された方向へ、しかも上記遠隔操作部１０の上記速度調整部３５で指示された移動速度で移動することになる。
【００５２】
これによって、上記吊荷５は上記スティック操作部１２の操作方向へ且つその操作力に対応した速度で移動することになり、例えば、従来構成のように作業者が吊荷の目標とすべき移動方向と作業者が携帯している遠隔操作スイッチの操作方向との対応関係を把握した上で操作を行うというような必要がなく、操作の簡便且つ迅速化、及び作業の高精度化が実現される。
【００５３】
以上の制御の流れを具体的に示したのが図６に示すフローチャートである。
【００５４】
即ち、制御開始後、先ずステップＳ１で、スティック操作が選択されているのか、遠隔操作が選択されているのか、を判断する。なお、この操作の選択は、上記スティック操作部１２の操作ボタン１５によって行われる。
【００５５】
ここで、遠隔操作が選択されていると判断された場合には、ステップＳ２において、上記遠隔操作部１０の各スイッチからの信号「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」を読み込み、これを送信する（ステップＳ３）。
【００５６】
しかる後、上記操作量演算器４２において、上記各信号「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」に基づいて、各駆動部２５〜２８毎の操作量「Ｘａ１」，「Ｘａ２」，「Ｘａ３」，「Ｘａ４」を算出し（ステップＳ４）、これを受けて、上記制御値演算器４３では該各駆動部２５〜２８を上記各操作量に対応して駆動させるための制御値「Ｙａ」、「Ｙｂ」、「Ｙｃ」、「Ｙｄ」を算出し、これを出力する（ステップＳ５）。
【００５７】
一方、ステップＳ１において、スティック操作が選択されていると判断された場合には、先ず、ステップＳ６において、上記遠隔操作部１０の上記速度調整部３５で指示される目標移動速度「Ｓ」を読み込むとともに、ステップＳ７において、上記各センサ２０〜２３の信号「Ｓ１」、「Ｓ２」、「ψ０」、「ψ１」を読み込み、さらにステップＳ８においては上記各信号「Ｓ１」、「Ｓ２」、「ψ０」、「ψ１」に基づいて、各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」を算出する。
【００５８】
しかる後、上記操作量演算器４２において、上記各信号「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」に基づいて、各駆動部２５〜２８毎の操作量「Ｘａ１」，「Ｘａ２」，「Ｘａ３」，「Ｘａ４」を算出し（ステップＳ４）、これを受けて、上記制御値演算器４３では該各駆動部２５〜２８を上記各操作量に対応して駆動させるための制御値「Ｙａ」、「Ｙｂ」、「Ｙｃ」、「Ｙｄ」を算出し、これを出力するものである（ステップＳ５）。
【００５９】
なお、この実施形態では、図５に示すように、
上記遠隔操作部１０の上記速度調整部３５で特許請求の範囲中の「速度指示手段Ｍ」が構成され、上記第１歪センサ２２と第２歪センサ２３と第１方位角センサ２０と第２方位角センサ２１によって特許請求の範囲中の「Ｑ」が構成される。また、上記操作量演算器４２と制御値演算器４３で特許請求の範囲中の「制御手段Ｒ」が構成されている。さらに、上記指示値演算器４１で特許請求の範囲中の「指示値算出手段Ｈ」が構成されている。
ＩＩ：第２の実施形態
第２の実施形態に係る操作指示装置は、図１〜図４に記載の基本構成は上記第１の実施形態の場合と同じであり、これと異なる点は、上記スティック操作部１２によるスティック操作形態では、該スティック操作部１２によって移動速度「Ｓ」も指示されるように構成した点である。
【００６０】
従って、ここでは、図１〜図４に記載の基本構成に関しては上記第１の実施形態における該当説明を援用し、これと異なる点を重点的に説明することとする。
【００６１】
図７のブロック図に基づいて、この実施形態における上記クレーンＺの制御系を具体的に説明する。
【００６２】
上記制御系は、制御信号の送信側と受信側に分けられ、送信側には、上記遠隔操作部１０と上記スティック操作部１２及び送信機１１が配置されている。一方、受信側には、受信機１６と指示値演算器４１と操作量演算器４２及び制御値演算器４３が配置されている。
【００６３】
上記遠隔操作部１０には、伸縮操作スイッチ３１と起伏操作スイッチ３２と旋回操作スイッチ３３とウィンチ操作スイッチ３４及び速度調整部３５が備えられている。そして、上記伸縮操作スイッチ３１からは伸縮ブーム３の伸縮方向及び伸縮量に対応する伸縮信号「Ｌ」が、上記起伏操作スイッチ３２からは伸縮ブーム３の起伏方向及び起伏角に対応する起伏信号「θ」が、上記旋回操作スイッチ３３からは伸縮ブーム３の旋回方向及び旋回角に対応する旋回信号「φ」が、上記ウィンチ操作スイッチ３４からはウィンチの作動方向及び作動量に対応するウィンチ信号「Ｗ」が、上記速度調整部３５からは移動速度に対応する速度信号「Ｓ」が、それぞれ出力される。
【００６４】
一方、上記スティック操作部１２には、第２方位角センサ２１と第１歪センサ２２と第２歪センサ２３が備えられている。
【００６５】
ここで、上記第２方位角センサ２１は、上記クレーンＺ側に配置された上記第１方位角センサ２０との関係において吊荷５の移動方向を方位角として求めるものである即ち、上記第１方位角センサ２０は、磁気式のセンサであって、図１及び図２に示すように、クレーンＺの伸縮ブーム３の基準方位「Ｎ］（即ち、北方向）に対する方位角「ψ０」を検出する。また、上記スティック操作部１２側に配置された上記第２方位角センサ２１は、磁気式のセンサであって、基準方位「Ｎ」に対する上記スティック操作部１２のスティック１３の方位角「ψ１」を検出する。従って、吊荷５の移動方向の検出に必要な方位角、即ち、上記スティック１３の上記伸縮ブーム３に対する方位角「ψｃ」は、「ψ０−ψ１」として演算によって算出される（図２参照）。
【００６６】
また、上記方位角「ψｃ」を用いることで、図２に示すように、上記スティック１３の軸方向力Ｆによる伸縮ブーム３の伸縮方向における力ＶＲ（＝Ｆ×ｃｏｓ［ψｃ］）及び旋回方向における力ＶＳ（＝Ｆ×ｓｉｎ［ψｃ］）が求められる。
【００６７】
上記第１歪センサ２２と第２歪センサ２３は、共に上記スティック操作部１２に備えられて、上記スティック１３にかかる力の大きさに対応した電圧信号「Ｓ１」，「Ｓ２」を発生するものである。この場合、上記第１歪センサ２２と第２歪センサ２３は、図４に示すように、上記スティック１３を上下方向に挟んでその両側に取付けられていることから、これら両センサの検出値（出力電圧）の相対関係をみることで、
（イ）  上記スティック１３に掛かる軸方向力の大きさと軸方向における方向（即ち、押圧力か引張力か）を知ることができ、
（ロ）  上下方向の何れの方向に、且つどの程度の大きさの操作力がかけられたかを知ることができる。即ち、図１に示す上記スティック１３に作用するモーメントＶＷが求められる。
【００６８】
そして、上記スティック操作部１２側の上記第２方位角センサ２１からの方位角「ψ１」と、上記第１歪センサ２２からの電圧信号「Ｓ１」と上記第２歪センサ２３からの電圧信号「Ｓ２」は、上記遠隔操作部１０に備えられた送信機１１から、クレーンＺ側に備えられた受信機１６に送信される。
【００６９】
従って、上記第１方位角センサ２０からの方位角「ψ０」に加えて、上記第２方位角センサ２１からの方位角「ψ１」と、上記第１歪センサ２２からの電圧信号「Ｓ１」と上記第２歪センサ２３からの電圧信号「Ｓ２」が上記受信機１６を介して上記指示値演算器４１に入力されると、該指示値演算器４１においては、吊荷５を目的の移動方向へ且つ目的の移動速度で移動させるには、伸縮用駆動部２５と起伏用駆動部２６と旋回用駆動部２７及びウィンチ用駆動部２８のうちのどの駆動部をどの方向へ、どの程度駆動させたら最適であるかを判断し、最適条件に合致する指示値として、伸縮ブーム３の伸縮に関する指示値「Ｌ」と伸縮ブーム３の起伏に関する指示値「θ」と、伸縮ブーム３の旋回に関する指示値「φ」と、ウィンチの作動に関する指示値「Ｗ」及び移動速度に関する指示値「Ｓ」を算出する。これら各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」は、上記操作量演算器４２に入力される。
【００７０】
一方、上記遠隔操作部１０において指示された各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」も、上記送信機１１に入力される。ここで、上記送信機１１には、上記操作ボタン１５からの操作信号「Ｋ」が入力されており、該送信機１１は、上記操作信号「Ｋ」が入力されていないとき（即ち、上記スティック操作部１２の操作ボタン１５が「長押し」されていないとき）には、作業者が上記遠隔操作部１０を使用しての遠隔操作を意図しているものとして、上記遠隔操作部１０から入力される上記各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」が上記受信機１６に送信され、さらに該受信機１６から上記操作量演算器４２に入力される。
【００７１】
これに対して、上記操作ボタン１５から上記操作信号「Ｋ」が入力されているとき（即ち、上記スティック操作部１２の操作ボタン１５が「長押し」されたとき）には、作業者は上記スティック操作部１２を使用したスティック操作を意図しているものとして、上記遠隔操作部１０からの各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」に代わって、上記スティック操作部１２からの各信号「Ｓ１」、「Ｓ２」及び「ψ１」が上記送信機１１から受信機１６側へ送信される。即ち、上記操作ボタン１５の操作によって、上記遠隔操作部１０側からの各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」と、上記スティック操作部１２側からの各信号「Ｓ１」、「Ｓ２」及び「ψ１」が、択一的に上記送信機から送信される。
【００７２】
このような上記操作ボタン１５の操作による選択の結果、上記遠隔操作部１０側からの各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」と、上記指示値演算器４１において算出された各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」は、択一的に上記操作量演算器４２に入力される。
【００７３】
上記操作量演算器４２では、上記各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」（即ち、上記遠隔操作部１０から直接入力された指示値、又は上記指示値演算器４１を介して入力された指示値）を受けて、上記伸縮用駆動部２５と起伏用駆動部２６と旋回用駆動部２７及びウィンチ用駆動部２８の必要操作量「Ｘａ１」，「Ｘａ２」，「Ｘａ３」，「Ｘａ４」を算出し、これを制御値演算器４３に入力する。
【００７４】
この制御値演算器４３では、この操作量「Ｘａ１」，「Ｘａ２」，「Ｘａ３」，「Ｘａ４」を受けて、上記伸縮用駆動部２５と起伏用駆動部２６と旋回用駆動部２７及びウィンチ用駆動部２８を上記各操作量に対応して駆動させるための制御値「Ｙａ」、「Ｙｂ」、「Ｙｃ」、「Ｙｄ」を算出し、これを上記各駆動部２５〜２８へ出力する。これによって上記各駆動部２５〜２８が適宜駆動され、吊荷５は上記遠隔操作部１０によって指示された、又は上記スティック操作部１２によって指示された方向へ指示された移動速度で移動することになる。
【００７５】
これによって、上記吊荷５は上記スティック操作部１２の操作方向へ且つその操作力に対応した速度で移動することになり、例えば、従来構成のように作業者が吊荷の目標とすべき移動方向と作業者が携帯している遠隔操作スイッチの操作方向との対応関係を把握した上で操作を行うというような必要がなく、操作の簡便且つ迅速化、及び作業の高精度化が実現される。
【００７６】
以上の制御の流れを具体的に示したのが図８に示すフローチャートである。
【００７７】
即ち、制御開始後、先ずステップＳ１で、スティック操作が選択されているのか、遠隔操作が選択されているのか、を判断する。なお、この操作の選択は、上記スティック操作部１２の操作ボタン１５によって行われる。
【００７８】
ここで、遠隔操作が選択されていると判断された場合には、ステップＳ２において、上記遠隔操作部１０の各スイッチからの信号「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」を読み込み、これを送信する（ステップＳ３）。
【００７９】
しかる後、上記操作量演算器４２において、上記各信号「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」に基づいて、各駆動部２５〜２８毎の操作量「Ｘａ１」，「Ｘａ２」，「Ｘａ３」，「Ｘａ４」を算出し（ステップＳ４）、これを受けて、上記制御値演算器４３では該各駆動部２５〜２８を上記各操作量に対応して駆動させるための制御値「Ｙａ」、「Ｙｂ」、「Ｙｃ」、「Ｙｄ」を算出し、これを出力する（ステップＳ５）。
【００８０】
一方、ステップＳ１において、スティック操作が選択されていると判断された場合には、ステップＳ６において、上記各センサ２０〜２３の信号「Ｓ１」、「Ｓ２」、「ψ０」、「ψ１」を読み込み、さらにステップＳ７においては上記各信号「Ｓ１」、「Ｓ２」、「ψ０」、「ψ１」に基づいて、各指示値「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」を算出する。
【００８１】
しかる後、上記操作量演算器４２において、上記各信号「Ｌ」、「θ」、「φ」、「Ｗ」、「Ｓ」に基づいて、各駆動部２５〜２８毎の操作量「Ｘａ１」，「Ｘａ２」，「Ｘａ３」，「Ｘａ４」を算出し（ステップＳ４）、これを受けて、上記制御値演算器４３では該各駆動部２５〜２８を上記各操作量に対応して駆動させるための制御値「Ｙａ」、「Ｙｂ」、「Ｙｃ」、「Ｙｄ」を算出し、これを出力するものである（ステップＳ５）。
【００８２】
なお、この実施形態では、図７に示すように、上記第１歪センサ２２と第２歪センサ２３で特許請求の範囲中の「移動速度検出手段Ｐ」が構成され、上記第１歪センサ２２と第２歪センサ２３のほか、上記第１方位角センサ２０と第２方位角センサ２１によって特許請求の範囲中の「Ｑ」が構成される。また、上記操作量演算器４２と制御値演算器４３で特許請求の範囲中の「制御手段Ｒ」が構成されている。さらに、上記指示値演算器４１で特許請求の範囲中の「指示値算出手段Ｈ」が構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本願発明の第１の実施の形態に係る操作指示装置を備えたクレーンの平面図である。
【図２】図１に示したクレーンにおける角度関係説明図である。
【図３】上記操作指示装置に備えられた操作部の斜視図である。
【図４】上記操作部の一部断面側面図である。
【図５】上記操作指示装置の制御ブロック図である。
【図６】上記操作指示装置における制御フローチャートである。
【図７】本願発明の第２の実施の形態に係る操作指示装置の制御ブロック図である。
【図８】上記操作指示装置における制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１      ・・車両
２      ・・旋回部
３      ・・伸縮ブーム
４      ・・吊フック
５      ・・吊荷
７      ・・吊ワイヤ
１０    ・・遠隔操作部
１１    ・・送信機
１２    ・・スティック操作部
１３    ・・スティック
１４    ・・キャッチ
１５    ・・操作ボタン
１６    ・・受信機
１７    ・・ケース
２０    ・・第１方位角センサ
２１    ・・第２方位角センサ
２２    ・・第１歪センサ
２３    ・・第２歪センサ
２５    ・・伸縮用駆動部
２６    ・・起伏用駆動部
２７    ・・旋回用駆動部
２８    ・・ウィンチ用駆動部
３１    ・・伸縮操作スイッチ
３２    ・・起伏操作スイッチ
３３    ・・旋回操作スイッチ
３４    ・・ウィンチ操作スイッチ
３５    ・・速度調整部
３６    ・・把持部
４１    ・・指示値演算器
４２    ・・操作量演算器
４３    ・・制御値演算器
Ｍ    ・・速度指示手段
Ｈ    ・・指示値算出手段
Ｐ    ・・移動速度検出手段
Ｑ    ・・移動方向検出手段
Ｒ    ・・制御手段
Ｚ    ・・クレーン
【図１】
2010042880.tif 000003
【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】
2010042880.tif 000008
【図７】
2010042880.tif 000009
【図８】
2010042880.tif 000010