(57)【要約】  クレーンは、旋回可能、起伏可能、且つ伸縮可能な状態で下部ベース対に支持された被操作機能部と、被操作機能部を駆動する駆動装置と、被操作機能部の姿勢に関する情報を検出する検出部と、吊り荷の移動方向及び移動速度を指示するための操作入力に関する情報に基づいて、吊り荷の移動方向及び移動速度に関する目標信号を生成する目標信号生成部と、目標信号をフィルタリングしてフィルタリング目標信号を生成するフィルタ部と、姿勢に関する情報及びフィルタリング目標信号に基づいて、駆動装置の作動速度を制御するための速度制御信号を生成する制御信号生成部と、速度制御信号に基づいて駆動装置を制御する制御部と、を備える。
2020017594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回可能、起伏可能、且つ伸縮可能な状態で下部ベース対に支持された被操作機能部と、
前記被操作機能部を駆動する駆動装置と、
前記被操作機能部の姿勢に関する情報を検出する検出部と、
吊り荷の移動方向及び移動速度を指示するための操作入力に関する情報に基づいて、前記吊り荷の移動方向及び移動速度に関する目標信号を生成する目標信号生成部と、
前記目標信号をフィルタリングしてフィルタリング目標信号を生成するフィルタ部と、
前記姿勢に関する情報及び前記フィルタリング目標信号に基づいて、前記駆動装置の作動速度を制御するための速度制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記速度制御信号に基づいて前記駆動装置を制御する制御部と、を有する
クレーン。
【請求項２】
前記駆動装置は、前記被操作機能部を旋回させる旋回駆動部、前記被操作機能部を起伏させる起伏駆動部、及び前記被操作機能部を伸縮させる伸縮駆動部を有し、
前記制御信号生成部は、前記姿勢に関する情報及び前記フィルタリング目標信号に基づいて、前記旋回駆動部、前記起伏駆動部、及び前記伸縮駆動部それぞれの作動速度を制御するための速度制御信号を生成する、請求項１に記載のクレーン。
【請求項３】
前記フィルタ部は、前記被操作機能部から吊り下げられたワイヤロープに関する共振周波数に基づいてフィルタを生成する、請求項２に記載のクレーン。
【請求項４】
前記姿勢に関する情報は、前記被操作機能部の旋回角度、起伏角度、及び伸縮長さである、請求項１〜３の何れか一項に記載のクレーン。
【請求項５】
操作部を有し、作業者による前記操作部の操作に基づいて、前記吊り荷の移動方向に関する入力及び移動速度に関する入力を受け付ける操作入力部を、更に備え、
前記移動方向に関する入力は、前記操作部の傾倒方向に対応し、
前記移動速度に関する入力は、前記操作部の傾斜量に対応する、請求項１〜４の何れか一項に記載のクレーン。
【請求項６】
前記目標信号は、Ｘ軸方向の目標速度信号、Ｙ軸方向の目標速度信号、及びＺ軸方向の目標速度信号を含み、
前記制御信号生成部は、前記Ｘ軸方向の目標速度信号、前記Ｙ軸方向の目標速度信号、及び前記Ｚ軸方向の目標速度信号に基づいて、前記旋回駆動部、前記起伏駆動部、及び前記伸縮駆動部それぞれの前記速度制御信号を生成する、請求項２に記載のクレーン。
【請求項７】
前記フィルタ部は、前記フィルタとしてノッチフィルタを生成し、前記ノッチフィルタにより減衰させる周波数範囲とその任意の割合を、前記被操作機能部の旋回角度、前記被操作機能部の起伏角度、及び前記被操作機能部の伸縮長さに基づいて設定する、請求項３に記載のクレーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クレーンによる荷物の搬送時において、荷物には、振動が発生する。このような振動は、搬送時に加わる加速度を起振力とし、ワイヤロープの先端に吊り下げられた荷物を質点とする単振り子、又はフック部分を支点とする二重振り子の振動である。【０００３】
このようなクレーンにおいて、作業者は、荷物を所定位置に安定的に下ろすために、操作具による手動操作によって伸縮ブームを旋回させたり起伏させたりして荷物の揺れを打ち消す操作を行う必要があった。このため、クレーンの搬送効率は、搬送時に発生する揺れの大きさやクレーンの作業者の熟練度に影響される。【０００４】
そこで、クレーンの駆動装置（アクチュエータとも称する。）の速度指令（基本制御信号）から荷物の共振周波数の周波数成分を減衰させることで荷物の揺れを抑制して搬送効率を向上させるクレーンが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
特許文献１に記載のクレーンは、トロリから垂らしたワイヤロープに荷物を吊り下げて移動するクレーン装置である。クレーンは、ワイヤロープの吊り下げ長さから算出される振り子の共振周波数を算出する。【０００６】
又、上記クレーンは、算出した共振周波数基づいて、時間遅れフィルタを生成する。クレーンは、トロリ速度指令に時間遅れフィルタを適用した補正トロリ速度指令によってトロリを移動させることにより、搬送中の荷物の振動を抑制する。【０００７】
又、上記クレーンは、走行装置によってクレーン本体を移動させる走行入力の操作信号と、トロリをブームに沿って移動させる横行入力の操作信号と、にそれぞれ独立してフィルタを入れて共振周波数成分を除去している。【０００８】
このようなクレーンにおいて、走行入力操作と横行入力操作とが同時に行われた場合、荷物は、共振周波数成分がそれぞれ除去された走行入力の操作信号による軌跡と横行入力の操作信号による軌跡とが合成された軌跡に沿って搬送される。【０００９】
しかし、合成された軌跡は、走行入力操作と横行入力操作との操作状態によっては幾何学的に非線形な軌跡になり、フィルタを適用していても搬送中の荷物に揺れを生じさせる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１６−１６００８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、荷物の揺れを抑制しつつ、荷物の搬送に適した軌跡に沿って荷物を搬送できるクレーンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るクレーンの一態様は、旋回可能、起伏可能、且つ伸縮可能な状態で下部ベース対に支持された被操作機能部と、被操作機能部を駆動する駆動装置と、被操作機能部の姿勢に関する情報を検出する検出部と、吊り荷の移動方向及び移動速度を指示するための操作入力に関する情報に基づいて、吊り荷の移動方向及び移動速度に関する目標信号を生成する目標信号生成部と、目標信号をフィルタリングしてフィルタリング目標信号を生成するフィルタ部と、姿勢に関する情報及びフィルタリング目標信号に基づいて、駆動装置の作動速度を制御するための速度制御信号を生成する制御信号生成部と、速度制御信号に基づいて駆動装置を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、荷物の揺れを抑制しつつ、荷物の搬送に適した軌跡に沿って荷物を搬送できるクレーンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、クレーンの全体構成を示す側面図である。
【図２】図２は、クレーンの制御構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、操作端末の概略構成を示す平面図である。
【図４】図４は、操作端末の制御構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、吊り荷移動操作具が操作された場合の荷物の搬送される方位を示す図である。
【図６】図６は、クレーンの制御装置の制御構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、クレーンの逆動力学モデルを示す図である。
【図８】図８は、ノッチフィルタの周波数特性を表すグラフを示す図である。
【図９】図９は、ノッチフィルタにおいて、ノッチ深さ係数が異なる場合の周波数特性を表すグラフを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態における制振制御の全体の制御態様を表すフローチャートを示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に係る制振制御において操作端末の操作におけるノッチフィルタ生成工程を表すフローチャートを示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態に係る制振制御において操作端末の操作における作動信号生成工程を表すフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図１から図４を用いて、本発明の実施形態に係るクレーン１について説明する。尚、本実施形態においては、クレーン１として移動式クレーン（ラフテレーンクレーン）について説明するが、トラッククレーン等でもよい。
【００１６】
図１に示すように、クレーン１は、不特定の場所に移動可能な移動式クレーンである。クレーン１は、車両２、及び、クレーン装置６等を有する。
【００１７】
車両２は、下部ベース体の一例に該当し、クレーン装置６を搬送する走行車両である。車両２は、複数の車輪３を有し、エンジン４を動力源として走行する。車両２には、アウトリガ５が設けられている。アウトリガ５は、車両２の幅方向両側に油圧によって延伸可能な張り出しビームと地面に垂直な方向に延伸可能な油圧式のジャッキシリンダとから構成されている。
【００１８】
車両２は、アウトリガ５を車両２の幅方向に延伸させるとともにジャッキシリンダを接地させることにより、クレーン１の作業可能範囲を広げることができる。尚、下部ベース体は、走行可能な下部ベース体であってもよいし、走行不可能な下部ベース体であってもよい。
【００１９】
クレーン装置６は、荷物Ｗをワイヤロープによって吊り上げる作業装置である。クレーン装置６は、旋回台７、ブーム９、ジブ９ａ、メインフックブロック１０、サブフックブロック１１、起伏用油圧シリンダ１２、メインウインチ１３、メインワイヤロープ１４、サブウインチ１５、サブワイヤロープ１６、キャビン１７、制御装置３１、及び操作端末３２等を備える。
【００２０】
旋回台７は、クレーン装置６を旋回可能に構成する装置である。旋回台７は、円環状の軸受を介して車両２のフレーム上に設けられる。旋回台７は、円環状の軸受の中心を回転中心として回転自在に構成されている。
【００２１】
旋回台７には、駆動装置である油圧式の旋回用油圧モータ８が設けられている。旋回台７は、旋回用油圧モータ８によって第一方向と、第一方向と反対方向である第二方向とに旋回可能に構成されている。
【００２２】
旋回用油圧モータ８は、電磁比例切換弁である旋回用バルブ２２（図２参照）によって回転操作される駆動装置である。旋回用バルブ２２は、旋回用油圧モータ８に供給される作動油の流量を任意の流量に制御できる。
【００２３】
つまり、旋回台７は、旋回用バルブ２２によって回転操作される旋回用油圧モータ８を介して任意の旋回速度に制御可能に構成されている。旋回台７には、旋回台７の旋回位置（角度）と旋回速度とを検出する旋回角度検出手段である旋回用センサ２７（図２参照）が設けられている。
【００２４】
旋回用油圧モータ８は、駆動装置の一例に該当する。又、旋回用油圧モータ８は、旋回駆動部の一例にも該当する。旋回用センサ２７は、被操作機能部であるブーム９の姿勢に関する情報を検出する検出部の一例に該当する。姿勢に関する情報は、例えば、ブーム９の旋回角度、ブーム９の起伏角度、及びブーム９の伸縮長さを含んでよい。
【００２５】
ブーム９は、被操作機能部の一例に該当し、旋回可能、起伏可能、且つ伸縮可能な状態で下部ベース体である車両２に設けられている。ブーム９は、荷物Ｗを吊り上げ可能な状態にワイヤロープを支持する可動支柱である。
【００２６】
ブーム９は、複数のブーム部材から構成されている。ブーム９は、各ブーム部材を駆動装置である伸縮用油圧シリンダ９ｃで移動させることで軸方向に伸縮自在に構成されている。伸縮用油圧シリンダ９ｃは、被操作機能部であるブーム９を駆動する駆動装置の一例に該当する。又、伸縮用油圧シリンダ９ｃは、伸縮駆動部の一例にも該当する。
【００２７】
ブーム９は、ベースブーム部材の基端が旋回台７の略中央に揺動可能に設けられている。又、ブーム９には、ジブ９ａ及び荷物Ｗを撮影するブームカメラ９ｂが設けられている。
【００２８】
伸縮用油圧シリンダ９ｃは、電磁比例切換弁である伸縮用バルブ２３（図２参照）によって伸縮操作される駆動装置である。伸縮用バルブ２３は、伸縮用油圧シリンダ９ｃに供給される作動油の流量を任意の流量に制御できる。
【００２９】
つまり、ブーム９は、伸縮用バルブ２３によって任意のブーム長さに制御可能に構成されている。ブーム９には、ブーム９の長さを検出する伸縮長さ検出手段である伸縮用センサ２８及び方位センサ２９が設けられている。伸縮用センサ２８は、被操作機能部であるブーム９の姿勢に関する情報を検出する検出部の一例に該当する。
【００３０】
メインフックブロック１０とサブフックブロック１１とは、荷物Ｗを吊る吊り具である。メインフックブロック１０には、メインワイヤロープ１４が巻き掛けられる複数のフックシーブと、荷物Ｗを吊るメインフックとが設けられている。サブフックブロック１１には、荷物Ｗを吊るサブフックが設けられている。
【００３１】
起伏用油圧シリンダ１２は、ブーム９を起立及び倒伏させ、ブーム９の姿勢を保持する駆動装置である。起伏用油圧シリンダ１２はシリンダ部とロッド部とから構成されている。シリンダ部の端部（基端部）は、旋回台７に揺動自在に連結されている。ロッド部の端部（先端部）は、ブーム９のベースブーム部材に揺動自在に連結されている。起伏用油圧シリンダ１２は、駆動装置の一例に該当する。起伏用油圧シリンダ１２は、起伏駆動部の一例にも該当する。
【００３２】
起伏用油圧シリンダ１２は、電磁比例切換弁である起伏用バルブ２４（図２参照）によって伸縮操作される。起伏用バルブ２４は、起伏用油圧シリンダ１２に供給される作動油の流量を任意の流量に制御できる。
【００３３】
つまり、ブーム９は、起伏用バルブ２４によって任意の起伏速度に制御可能に構成されている。ブーム９には、ブーム９の起伏角度θを検出する旋回角度検出手段である起伏用センサ３０（図２参照）が設けられている。起伏用センサ３０は、被操作機能部であるブーム９の姿勢に関する情報を検出する検出部の一例に該当する。
【００３４】
メインウインチ１３とサブウインチ１５とは、メインワイヤロープ１４とサブワイヤロープ１６との繰り入れ（巻き上げ）及び繰り出し（巻き下げ）を行う巻回装置である。
【００３５】
メインウインチ１３は、メインワイヤロープ１４が巻きつけられるメインドラムが駆動装置であるメイン用油圧モータ１３ａによって回転され、サブウインチ１５は、サブワイヤロープ１６が巻きつけられるサブドラムが駆動装置であるサブ用油圧モータ１５ａによって回転されるように構成されている。
【００３６】
メイン用油圧モータ１３ａは、電磁比例切換弁であるメイン用バルブ２５ｍ（図２参照）によって回転操作される。メイン用バルブ２５ｍは、メイン用油圧モータ１３ａに供給される作動油の流量を任意の流量に制御できる。
【００３７】
つまり、メインウインチ１３は、メイン用バルブ２５ｍによって任意の繰り入れ及び繰り出し速度に制御可能に構成されている。同様に、サブウインチ１５は、電磁比例切換弁であるサブ用バルブ２５ｓ（図２参照）によって任意の繰り入れ及び繰り出し速度に制御可能に構成されている。
【００３８】
メインウインチ１３とサブウインチ１５とには、メインワイヤロープ１４及びサブワイヤロープ１６の繰り出し量ｌをそれぞれ検出する巻回用センサ２６（図２参照）が設けられている。
【００３９】
キャビン１７は、筐体３３に覆われた操縦席である。キャビン１７は、旋回台７に搭載されている。キャビン１７には、図示しない操縦席が設けられている。操縦席には、車両２を走行操作するための操作具やクレーン装置６を操作するための旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍ、及びサブドラム操作具２１ｓ等が設けられている（図２参照）。
【００４０】
旋回操作具１８は、旋回用バルブ２２を操作することで旋回用油圧モータ８を制御する。起伏操作具１９は、起伏用バルブ２４を操作することで起伏用油圧シリンダ１２を制御する。伸縮操作具２０は、伸縮用バルブ２３を操作することで伸縮用油圧シリンダ９ｃを制御する。
【００４１】
メインドラム操作具２１ｍはメイン用バルブ２５ｍを操作することでメイン用油圧モータ１３ａを制御する。サブドラム操作具２１ｓは、サブ用バルブ２５ｓを操作することでサブ用油圧モータ１５ａを制御する。
【００４２】
図２に示すように、制御装置３１は、制御部の一例に該当し、各操作弁を介してクレーン装置６の駆動装置を制御する。制御装置３１は、キャビン１７内に設けられている。制御装置３１は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置３１は、各駆動装置や切換バルブ、センサ等の動作を制御するための種々のプログラムやデータを格納している。
【００４３】
制御装置３１は、ブームカメラ９ｂ、旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍ、及びサブドラム操作具２１ｓに接続されている。制御装置３１は、ブームカメラ９ｂからの映像ｉ、を取得する。
【００４４】
制御装置３１は、ブームカメラ９ｂから取得した映像ｉに基づいて、旋回操作具１８、起伏操作具１９、メインドラム操作具２１ｍ、及びサブドラム操作具２１ｓそれぞれの操作量を取得する。
【００４５】
制御装置３１は、操作端末３２の端末側制御装置４１に接続され、操作端末３２からの目標速度信号Ｖｄを取得する。
【００４６】
制御装置３１は、旋回用バルブ２２、伸縮用バルブ２３、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍ、及びサブ用バルブ２５ｓに接続され、旋回用バルブ２２、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍ、及びサブ用バルブ２５ｓに作動信号Ｍｄを伝達する。
【００４７】
制御装置３１は、巻回用センサ２６、旋回用センサ２７、伸縮用センサ２８、方位センサ２９、及び起伏用センサ３０に接続されている。制御装置３１は、巻回用センサ２６から、メインワイヤロープ１４及び／又はサブワイヤロープ１６（以下、メインワイヤロープ１４及びサブワイヤロープ１６をまとめて、単に「ワイヤロープ」と称する。）の繰り出し量ｌに関する情報を取得する。
【００４８】
制御装置３１は、旋回用センサ２７から、旋回台７の旋回角度φに関する情報を取得する。制御装置３１は、伸縮用センサ２８から、ブーム９の伸縮長さιに関する情報を取得する。制御装置３１は、方位センサ２９から、方位に関する情報を取得する。制御装置３１は、起伏用センサ３０から、ブーム９の起伏角度θに関する情報を取得する。
【００４９】
制御装置３１は、旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍ、及びサブドラム操作具２１ｓの操作量に基づいて、各操作具に対応した作動信号Ｍｄを生成する。
【００５０】
このように構成されるクレーン１は、車両２を走行させることで任意の位置にクレーン装置６を移動させることができる。又、クレーン１は、起伏操作具１９の操作によって起伏用油圧シリンダ１２でブーム９を任意の起伏角度θに起立させた状態で、伸縮操作具２０の操作によってブーム９を任意の長さに延伸させることによりクレーン装置６の揚程や作業半径を拡大できる。
【００５１】
又、クレーン１は、サブドラム操作具２１ｓ等によって荷物Ｗを吊り上げた状態で、旋回操作具１８の操作によって旋回台７を旋回させることにより、荷物Ｗを搬送する。
【００５２】
図３に示すように、操作端末３２は、荷物Ｗを移動させる移動方向及び移動速度に関する目標速度信号Ｖｄを入力する端末である。このような操作端末３２は、キャビン１７に設けられている。
【００５３】
操作端末３２は、筐体３３、吊り荷移動操作具３５、端末側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、端末側起伏操作具３９、端末側表示装置４０、及び端末側制御装置４１（図２、図４参照）等を備える。又、操作端末３２は、方位に関する情報を検出する端末側方位センサ３４を備える。
【００５４】
操作端末３２は、吊り荷移動操作具３５又は各種操作具３６〜３９の操作により生成される荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄをクレーン装置６の制御装置３１に送信する。目標速度信号Ｖｄは、目標信号の一例に該当する。
【００５５】
筐体３３は、操作端末３２の主たる構成部材である。筐体３３は、操作面３３ａを有する。筐体３３は、作業者が手で保持可能な大きさを有する。筐体３３は、操作面３３ａに、作業者の左側から順に、吊り荷移動操作具３５、端末側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、端末側起伏操作具３９、及び端末側表示装置４０を有する。
【００５６】
吊り荷移動操作具３５は、水平面において荷物Ｗの移動方向及び移動速度についての指示を入力する際に操作する操作具である。吊り荷移動操作具３５は、操作部及び操作入力部の一例に該当する。
【００５７】
吊り荷移動操作具３５は、筐体３３の操作面から略垂直に起立した操作スティック３５ａ及び操作スティック３５ａの傾倒方向及び傾倒量を検出するセンサ３５ｂから構成されている。吊り荷移動操作具３５は、操作スティック３５ａが任意の方向に傾倒操作可能に構成されている。
【００５８】
吊り荷移動操作具３５において、操作面３３ａに向かって上方向（以下、単に「上方向」と記す）は、ブーム９の延伸方向に一致する。吊荷移動操作具３５は、センサ３５ｂで検出した操作スティック３５ａの傾倒方向とその傾倒量についての操作信号を端末側制御装置４１に伝達する。
【００５９】
作業者は、操作スティック３５ａを操作することにより、吊荷の移動方向及び移動速度を入力する。吊荷の移動方向に関する入力は、操作スティック３５ａの傾倒方向に対応する。又、吊荷の移動速度に関する入力は、操作スティック３５ａの傾斜量に対応する。
【００６０】
端末側旋回操作具３６は、作業者の操作に基づいて、クレーン装置６の旋回方向に関する指示及び旋回速度に関する指示を入力するための操作具である。端末側伸縮操作具３７は、作業者の操作に基づいて、ブーム９の伸縮方向に関する指示（伸長又は収縮に関する指示）及び速度に関する指示を入力するための操作具である。
【００６１】
端末側メインドラム操作具３８ｍは、作業者の操作に基づいて、メインウインチ１３の回転方向に関する指示（巻上又は巻下に関する指示）及び速度に関する指示を入力するための操作具である。
【００６２】
端末側サブドラム操作具３８ｓは、作業者の操作に基づいて、サブウインチ１５の回転方向に関する指示（巻上又は巻下に関する指示）及び速度に関する指示を入力するための操作具である。
【００６３】
端末側起伏操作具３９は、作業者の操作に基づいて、ブーム９の起伏方向に関する指示（起立又は倒伏に関する指示）及び速度に関する指示を入力するための操作具である。
【００６４】
各操作具３５〜３９は、筐体３３の操作面３３ａから略垂直に起立した操作スティック及び操作スティックの傾倒方向及び傾倒量を検出するセンサ（不図示）から構成されている。各操作具は、第一方向及び第二方向に傾倒可能に構成されている。各操作具３５〜３９はそれぞれ、操作入力部の一例に該当する。又、各操作具３５〜３９の操作スティックはそれぞれ、操作部の一例に該当する及び操作入力部の一例に該当する。
【００６５】
端末側表示装置４０は、クレーン１の姿勢情報や荷物Ｗの情報等の様々な情報を表示する。端末側表示装置４０は、液晶画面等の画像表示装置から構成されている。端末側表示装置４０は筐体３３の操作面３３ａに設けられている。
【００６６】
端末側表示装置４０には、端末側方位センサ３４の検出値に基づいて、方位が表示されている。端末側表示装置４０に表示される方位において、端末側表示装置４０に向かって上方向は、ブーム９の延伸方向に一致する。
【００６７】
図４に示すように、制御部である端末側制御装置４１は、操作端末３２を制御する。端末側制御装置４１は、操作端末３２の筐体３３内に設けられている。端末側制御装置４１は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。
【００６８】
端末側制御装置４１は、吊り荷移動操作具３５、端末側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、端末側起伏操作具３９、及び端末側表示装置４０等の動作を制御するための種々のプログラムやデータを格納している。
【００６９】
端末側制御装置４１は、吊り荷移動操作具３５、端末側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、及び端末側起伏操作具３９に接続されている。
【００７０】
端末側制御装置４１は、各操作具３５〜３９から、各操作具３５〜３９の操作スティックの傾倒方向及び傾倒量に対応する操作信号を取得する。各操作具３５〜３９の操作スティックの傾倒方向は、吊り荷の移動方向に対応する。又、各操作具３５〜３９の操作スティックの傾斜量は、吊り荷の移動速度に対応する。
【００７１】
端末側制御装置４１は、吊り荷移動操作具３５、端末側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、及び端末側起伏操作具３９の各センサから取得した各操作スティックの操作信号に基づいて、荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを生成する。
【００７２】
本実施形態の場合、端末側制御装置４１は、目標信号生成部の一例に該当する。目標信号生成部は、吊り荷の移動方向及び移動速度を指示するための操作入力に関する情報に基づいて、吊り荷の移動方向及び移動速度に関する目標信号を生成する。
【００７３】
上記操作入力は、例えば、作業者が各操作具３５〜３９を操作することにより入力される。本実施形態の場合、操作入力に関する情報は、各操作具３５〜３９の傾倒方向及び傾斜量である。
【００７４】
操作入力に関する情報は、各操作具３５〜３９の傾倒方向及び傾斜量に限定されない。又、操作入力を入力するための操作入力部は、各操作具３５〜３９に限定されない。操作入力部は、例えば、クレーンの運転席に設けられたボタン式のスイッチ（不図示）やタッチパネルであってもよい。作業者は、スイッチを操作することにより、被操作機能部であるブーム９の動作を指示するための操作入力を入力してもよい。
【００７５】
操作入力は、作業者による各操作具３５〜３９の操作に基づく入力に限定されない。例えば、操作入力は、作業者による上記ボタンの操作に基づく入力であってもよい。
【００７６】
又、操作入力は、クレーン１を遠隔操作するための遠隔操作端末から受信した、ブーム９の動作を制御する（指示する）ための操作信号であってもよい。
【００７７】
又、操作入力は、例えば、ＢＩＭ（Building Information Modeling）等のアプリケーションが組み込まれた外部端末から、ネットワーク（例えば、インターネット）を介して取得した、ブーム９の動作を制御する（指示する）ための操作信号であってもよい。
【００７８】
又、操作入力は、サーバ等の外部端末から、ネットワーク（例えば、インターネット）を介して受信した、ブーム９の動作を制御する（指示する）ための操作信号であってもよい。
【００７９】
更に、操作入力は、操作入力部を介して、作業者により入力されるものに限定されない。つまり、クレーン１の自動運転において、ブーム９の動作を自動制御するための操作信号も、操作入力の一例に該当すると捉えてよい。
【００８０】
又、端末側制御装置４１は、クレーン装置６の制御装置３１に有線又は無線の接続手段を介して接続されている。端末側制御装置４１は、生成した荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄをクレーン装置６の制御装置３１に送信する。尚、端末側制御装置４１が有する機能は、クレーン装置６に組み込まれていてもよい。
【００８１】
次に、図５を用いて、操作端末３２によるクレーン装置６の制御について説明する。
【００８２】
先ず、ブーム９の先端が北を向いた状態（図５参照）において、操作端末３２の吊り荷移動操作具３５の操作スティック３５ａが上方向に対して左方向に傾倒角度θ２＝４５°の方向に任意の傾倒量だけ傾倒操作された場合の例について説明する。
【００８３】
この例の場合、端末側制御装置４１は、ブーム９の延伸方向である北から傾倒角度θ２＝４５°の方向である北西への傾倒方向と傾倒量に対応する操作信号を吊り荷移動操作具３５のセンサ３５ｂから取得する。
【００８４】
更に、端末側制御装置４１は、取得した操作信号（操作入力に関する情報）に基づいて、傾倒量に応じた移動速度で北西に向かって荷物Ｗを移動させる場合の目標速度信号Ｖｄを単位時間ｔ毎に算出する。操作端末３２は、算出した目標速度信号Ｖｄを単位時間ｔ毎にクレーン装置６の制御装置３１に送信する。尚、操作信号（操作入力に関する情報）は、１個の操作入力部が受け付けた操作入力であってもよいし、２個以上の操作入力部が受け付けた操作入力を含んでもよい。
【００８５】
制御装置３１は、操作端末３２から目標速度信号Ｖｄを単位時間ｔ毎に受信すると、ブーム９の先端の方位に基づいて、起伏速度Ｖθ、旋回速度Ｖφ、及び伸縮速度Ｖιを算出する。制御装置３１は、算出した起伏速度Ｖθ、旋回速度Ｖφ、及び伸縮速度Ｖιから旋回用バルブ２２、伸縮用バルブ２３、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍ、及びサブ用バルブ２５ｓの作動信号Ｍｄを生成する（図６参照）。
【００８６】
クレーン１は、吊り荷移動操作具３５の傾倒方向である北西に向けて傾倒量に応じた速さで荷物Ｗを移動させる。この際、クレーン１は、旋回用油圧モータ８、伸縮用油圧シリンダ９ｃ、起伏用油圧シリンダ１２、及びメイン用油圧モータ１３ａ等を作動信号Ｍｄによって制御する。
【００８７】
このように構成することで、クレーン１は、操作端末３２からブーム９の延伸方向を基準として、吊り荷移動操作具３５の操作方向に基づいた移動方向と速さの目標速度信号Ｖｄを単位時間ｔ毎に取得し、起伏速度Ｖθ、旋回速度Ｖφ、及び伸縮速度Ｖιを算出するので、作業者が吊り荷移動操作具３５の操作方向に対するクレーン装置６の作動方向の認識を喪失することがない。
【００８８】
つまり、吊り荷移動操作具３５の操作方向と荷物Ｗの移動方向とが共通の基準であるブーム９の延伸方向に基づいて算出されている。これにより、クレーン装置６の操作を容易かつ簡単に行うことができる。尚、本実施形態において、操作端末３２は、キャビン１７の内部に設けられている。ただし、操作端末３２は、キャビン１７の外部から遠隔操作可能な遠隔操作端末であってもよい。この場合、操作端末３２は、端末側無線機により、クレーン装置６を無線通信してもよい。
【００８９】
次に、図６から図１２を用いて、クレーン装置６の制御装置３１におけるノッチフィルタＦの生成、及びノッチフィルタＦを適用した目標速度信号Ｖｄから、各駆動装置のフィルタリング作動信号Ｍｄを生成する制御工程について説明する。
【００９０】
図６に示すように、制御装置３１は、三軸速度信号生成部３１ａ、共振周波数算出部３１ｂ、フィルタ係数算出部３１ｃ、フィルタ算出部３１ｄ、及び作動信号生成部３１ｅ等を有する。
【００９１】
制御装置３１は、目標信号をフィルタリングしてフィルタリング目標信号を生成するフィルタ部としての機能を有する。従って、制御装置３１は、フィルタ部の一例に該当すると捉えてよい。
【００９２】
又、制御装置３１は、姿勢に関する情報（ブーム９の旋回角度、ブーム９の起伏角度、及びブーム９の伸縮長さ）及びフィルタリング目標信号に基づいて、ブーム９を駆動する駆動装置（旋回用油圧モータ８、起伏用油圧シリンダ１２、及び伸縮用油圧シリンダ９ｃ）の作動速度を制御するための速度制御信号（作動信号Ｍｄ）を生成する制御信号生成部としての機能を有する。従って、制御装置３１は、制御信号生成部の一例に該当すると捉えてよい。
【００９３】
尚、制御装置３１は、巻回用センサ２６、旋回用センサ２７、伸縮用センサ２８、及び起伏用センサ３０、から取得した検出値から、任意に定めた基準位置Ｏ（例えば、ブーム９の旋回中心）を原点とした荷物Ｗ（メインフックブロック１０又はサブフックブロック１１）のＸ座標Ｐｘ、Ｙ座標Ｐｙ、及びＺ座標Ｐｚを算出できる。
【００９４】
三軸速度信号生成部３１ａは、荷物Ｗの移動方向及び移動速度に関する目標速度信号Ｖｄから、基準位置Ｏで互いに直行するＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向（以下、単に「三軸方向」と記す）の速度信号を生成する。
【００９５】
三軸速度信号生成部３１ａは、目標速度信号Ｖｄから荷物ＷのＸ軸速度信号Ｖｘ、Ｙ軸速度信号Ｖｙ、及びＺ軸速度信号Ｖｚを生成する。
【００９６】
共振周波数算出部３１ｂは、メインワイヤロープ１４又はサブワイヤロープ１６に吊り下げられた荷物Ｗを単振り子として、吊り荷の揺れの共振周波数ωを算出する。
【００９７】
共振周波数算出部３１ｂは、ブーム９の起伏角度θ、メインワイヤロープ１４の繰り出し量ｌ、及びメインフックブロック１０の掛け数に基づいて、メインワイヤロープ１４に関する吊り下げ長さＬｍを算出する（図７参照）。
【００９８】
共振周波数算出部３１ｂは、ブーム９の起伏角度θ、サブワイヤロープ１６の繰り出し量ｌ、及びサブフックブロック１１の掛け数に基づいて、サブワイヤロープ１６に関する吊り下げ長さＬｓを算出する（図７参照）。
【００９９】
メインワイヤロープ１４に関する吊り下げ長さＬｍは、シーブからメインワイヤロープ１４が離間する位置からメインフックブロック１０までの長さである。サブワイヤロープ１６に関する吊り下げ長さＬｓは、シーブからサブワイヤロープ１６が離間する位置からサブフックブロック１１までの長さである。
【０１００】
そして、共振周波数算出部３１ｂは、重力加速度ｇと、吊り下げ長さＬｍ及び／又は吊り下げ長さＬｓとに基づいて、共振周波数ω＝√（ｇ／Ｌ）・・・（１）を算出する。尚、式（１）においてＬは吊り下げ長さＬｍ、又は、吊り下げ長さＬｓを意味する。
【０１０１】
フィルタ係数算出部３１ｃは、クレーン１の作動状態からノッチフィルタＦが有する伝達関数Ｈ（ｓ）（後述の式（４）参照）の中心周波数係数ωｎ、ノッチ幅係数ζ、及びノッチ深さ係数δを算出する。フィルタ係数算出部３１ｃは、荷物ＷのＸ座標Ｐｘ、Ｙ座標Ｐｙ、及びＺ座標Ｐｚに対応したノッチ幅係数ζ及びノッチ深さ係数δを算出し、共振周波数ωを中心周波数ωｃとして、対応する中心周波数係数ωｎを算出する。
【０１０２】
フィルタ算出部３１ｄは、目標速度信号Ｖｄの特定の周波数領域を減衰させるノッチフィルタＦを生成する。又、フィルタ算出部３１ｄは、Ｘ軸速度信号Ｖｘ、Ｙ軸速度信号Ｖｙ、及びＺ軸速度信号ＶｚにノッチフィルタＦを適用する。
【０１０３】
フィルタ算出部３１ｄは、中心周波数係数ωｎ、ノッチ幅係数ζ、及びノッチ深さ係数δから後述の式（４）を用いてノッチフィルタＦを生成する。又、フィルタ算出部３１ｄは、Ｘ軸速度信号Ｖｘ、Ｙ軸速度信号Ｖｙ、及びＺ軸速度信号ＶｚにノッチフィルタＦをそれぞれ適用し、共振周波数ωを基準として任意の周波数範囲の周波数成分を任意の割合で減衰させたフィルタリングＸ軸速度信号Ｖｘｄ、フィルタリングＹ軸速度信号Ｖｙｄ、及びフィルタリングＺ軸速度信号Ｖｚｄを生成する。
【０１０４】
作動信号生成部３１ｅは、旋回用バルブ２２、伸縮用バルブ２３、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍ、及びサブ用バルブ２５ｓの作動信号Ｍｄを生成する。作動信号生成部３１ｅは、フィルタリングＸ軸速度信号Ｖｘｄ、フィルタリングＹ軸速度信号Ｖｙｄ、及びフィルタリングＺ軸速度信号Ｖｚｄに基づいて、フィルタリング起伏速度信号Ｖθｄ、フィルタリング旋回速度信号Ｖφｄ、及びフィルタリング伸縮速度信号Ｖιｄを算出する。
【０１０５】
更に、作動信号生成部３１ｅは、算出したフィルタリング起伏速度信号Ｖθｄ、フィルタリング旋回速度信号Ｖφｄ、及びフィルタリング伸縮速度信号Ｖιｄに基づいて、旋回用バルブ２２、伸縮用バルブ２３、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍ、及びサブ用バルブ２５ｓの作動信号Ｍｄをそれぞれ生成する。
【０１０６】
つまり、制御装置３１は、各操作弁を介して駆動装置（アクチュエータ）の一例である、旋回用油圧モータ８、起伏用油圧シリンダ１２、メイン用油圧モータ１３ａ、及びサブ用油圧モータ１５ａを制御する。
【０１０７】
制御装置３１の三軸速度信号生成部３１ａは、フィルタ算出部３１ｄに接続されている。三軸速度信号生成部３１ａは、操作端末３２から目標速度信号Ｖｄを取得する。
【０１０８】
制御装置３１の共振周波数算出部３１ｂは、フィルタ係数算出部３１ｃに接続されている。共振周波数算出部３１ｂは、巻回用センサ２６から繰り出し量ｌを取得する。
【０１０９】
制御装置３１のフィルタ係数算出部３１ｃは、フィルタ算出部３１ｄに接続されている。フィルタ係数算出部３１ｃは、共振周波数算出部３１ｂからメインワイヤロープ１４の吊り下げ長さＬｍとサブワイヤロープ１６の吊り下げ長さＬｓ（図７参照）、及び共振周波数ωを取得する。
【０１１０】
又、フィルタ係数算出部３１ｃは、旋回台７の旋回角度φ、ブーム９の伸縮長さι、ブーム９の起伏角度θ、及びワイヤロープの吊り下げ長さ（メインワイヤロープ１４の吊り下げ長さＬｍ又はサブワイヤロープ１６の吊り下げ長さＬｓ）を取得する。
【０１１１】
制御装置３１のフィルタ算出部３１ｄは、作動信号生成部３１ｅに接続されている。フィルタ算出部３１ｄは、三軸速度信号生成部３１ａから荷物ＷのＸ軸速度信号Ｖｘ、Ｙ軸速度信号Ｖｙ、及びＺ軸速度信号Ｖｚを取得する。フィルタ算出部３１ｄは、フィルタ係数算出部３１ｃからノッチ幅係数ζ、ノッチ深さ係数δ、及び中心周波数係数ωｎを取得する。
【０１１２】
制御装置３１の作動信号生成部３１ｅは、旋回用バルブ２２、伸縮用バルブ２３、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍ、及びサブ用バルブ２５ｓに接続されている。作動信号生成部３１ｅは、フィルタ算出部３１ｄからフィルタリングＸ軸速度信号Ｖｘｄ、フィルタリングＹ軸速度信号Ｖｙｄ、及びフィルタリングＺ軸速度信号Ｖｚｄを取得する。
【０１１３】
そして、既述の手順で、作動信号生成部３１ｅは、旋回用バルブ２２、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍ、及びサブ用バルブ２５ｓの作動信号Ｍｄを生成し、作動信号Ｍｄを対応する操作バルブに出力する。
【０１１４】
図７に示すように、荷物Ｗ（メインフックブロック１０又はサブフックブロック１１）のＸ座標Ｐｘ、Ｙ座標Ｐｙ、及びＺ座標Ｐｚと、ブーム９の起伏角度θ、旋回角度φ、及び伸縮長さιとの関係は、逆動力学モデルにおいて、ブーム９の延伸方向の等価長さＬｘ及びブーム９の縦方向の等価長さＬｚを用いて以下の式（２）によって表される。
【０１１５】
又、荷物ＷのＸ軸速度信号Ｖｘ、Ｙ軸速度信号Ｖｙ、及びＺ軸速度信号Ｖｚと、ブーム９の起伏速度Ｖθ、旋回速度Ｖφ、及び伸縮速度Ｖιの関係は、式（２）を時間ｔで微分した以下の式（３）によって表される。
【０１１６】
【数１】
2020017594.tif 000003
【０１１７】
式（２）における各記号は、以下のように定義される。
延伸方向の等価長さ：Ｌｘ＝Ｌｂ＋Ｇａｐｊｂｘ＋（Ｌｊ＋Ｇａｐｊｔｘ）Ｃτ
縦方向の等価長さ：Ｌｚ＝Ｇａｐｊｂｚ＋（Ｌｊ＋＋Ｇａｐｊｔｘ）Ｓτ＋ＧａｐｊｂｚＣτ
ブーム９の長さ：Ｌｂ
ジブ９ａの長さ：Ｌｊ
主巻シーブ中心から角度支点までのブーム９の延伸方向の長さ：Ｇａｐｊｂｘ
起伏支点からジブ角度支点までのブーム９に垂直な方向の長さ：Ｇａｐｊｂｚ
ジブ９ａの先端から補巻シーブ中心までのジブ延伸方向の長さ：Ｇａｐｊｔｘ
ジブ９ａの先端から補巻シーブ中心までのジブ９ａに垂直な方向の長さ：Ｇａｐｊｂｚ
旋回中心Ｏから起伏支点までのＸ方向の距離：Ｇａｐｂｘ
旋回中心Ｏから起伏支点までのＺ方向の距離：Ｇａｐｂｚ
ジブ９ａの角度：τ
ｓｉｎ：Ｓ
ｃｏｓ：Ｃ
【０１１８】
【数２】
2020017594.tif 000004
【０１１９】
次に、図８と図９とを用いてノッチフィルタＦについて説明する。ノッチフィルタＦは、任意の周波数を中心として目標速度信号Ｖｄに急峻な減衰を与えるフィルタである。
【０１２０】
図８に示すように、ノッチフィルタＦは、任意の中心周波数ωｃを中心とする任意の周波数範囲であるノッチ幅Ｂｎの周波数成分を、中心周波数ωｃにおける任意の周波数の減衰割合であるノッチ深さＤｎで減衰させる周波数特性を有するフィルタである。つまり、ノッチフィルタＦの周波数特性は、中心周波数ωｃ、ノッチ幅Ｂｎ、及びノッチ深さＤｎによって設定される。
【０１２１】
ノッチフィルタＦは、以下の式（４）に示す伝達関数Ｈ（ｓ）を有する。
【０１２２】
【数３】
2020017594.tif 000005
【０１２３】
式（４）においてωｎは、ノッチフィルタＦの中心周波数ωｃに対応する中心周波数係数ωｎである。式（４）においてζは、ノッチ幅Ｂｎに対応するノッチ幅係数ζである。式（４）においてδは、ノッチ深さＤｎに対応するノッチ深さ係数δである。
【０１２４】
又、ノッチフィルタＦは、中心周波数係数ωｎが変更されることでノッチフィルタＦの中心周波数ωｃが変更される。ノッチフィルタＦは、ノッチ幅係数ζが変更されることでノッチフィルタＦのノッチ幅Ｂｎが変更される。ノッチフィルタＦは、ノッチ深さ係数δが変更されることでノッチフィルタＦのノッチ深さＤｎが変更される。
【０１２５】
ノッチ幅係数ζは、大きく設定するほどノッチ幅Ｂｎが大きく設定される。これにより、ノッチフィルタＦは、適用する入力信号において、中心周波数ωｃから減衰させる周波数範囲がノッチ幅係数ζによって設定される。
【０１２６】
ノッチ深さ係数δは、０から１までの間で設定される。図９に示すように、ノッチ深さ係数δ＝０の場合、ノッチフィルタＦは、ノッチフィルタＦの中心周波数ωｃにおけるゲイン特性は―∞ｄＢとなる。これにより、ノッチフィルタＦは、適用する入力信号において、中心周波数ωｃでの減衰量が最大になる。つまり、ノッチフィルタＦは、入力信号をその周波数特性に従って最も減衰させて出力する。
【０１２７】
ノッチ深さ係数δ＝１の場合、ノッチフィルタＦは、ノッチフィルタＦの中心周波数ωｃにおけるゲイン特性は０ｄＢとなる。これにより、ノッチフィルタＦは、適用する入力信号の全ての周波数成分を減衰させない。つまり、ノッチフィルタＦは、入力信号をそのまま出力する。
【０１２８】
ノッチ深さ係数δが０に近い（ノッチ深さＤｎが深い）ノッチフィルタＦが適用された作動信号Ｍｄで制御される駆動装置は、ノッチ深さ係数δが１に近い（ノッチ深さＤｎが浅い）ノッチフィルタＦが適用された作動信号Ｍｄ、又はノッチフィルタＦが適用されていない作動信号Ｍｄで制御される場合に比べて、吊り荷移動操作具３５の操作による反応が緩慢になり操作性が低下する。
【０１２９】
同様に、ノッチ幅係数ζが標準的な値よりも比較的大きい（ノッチ幅Ｂｎが比較的広い）ノッチフィルタＦが適用された作動信号Ｍｄで制御される駆動装置は、ノッチ幅係数ζが標準的な値よりも比較的小さい（ノッチ幅Ｂｎが比較的狭い）ノッチフィルタＦが適用された作動信号Ｍｄ、又はノッチフィルタＦが適用されていない作動信号Ｍｄで制御される場合に比べて吊り荷移動操作具３５の操作による反応が緩慢になり操作性が低下する。
【０１３０】
制振制御において、操作端末３２の吊り荷移動操作具３５の操作によってクレーン１が作動している場合、制御装置３１は、吊り荷移動操作具３５の操作に基づいて生成された目標速度信号Ｖｄを取得する。そして、制御装置３１は、荷物Ｗ（メインフックブロック１０又はサブフックブロック１１）のＸ座標Ｐｘ、Ｙ座標Ｐｙ、及びＺ座標Ｐｚに基づいて、任意の値であるノッチ深さ係数δを有するノッチフィルタＦを設定する。
【０１３１】
例えば、振動抑制効果を優先させたい自動制御の場合、制御装置３１は、ノッチフィルタＦのノッチ深さ係数δに０に近い値（例えばノッチ深さ係数δ＝０．３）を設定する。このようなノッチフィルタＦは、共振周波数ωを中心とする周波数成分を大きく減衰させることができる。
【０１３２】
制御装置３１は、生成したノッチフィルタＦをＸ軸速度信号Ｖｘ、Ｙ軸速度信号Ｖｙ、及びＺ軸速度信号Ｖｚに適用する。これにより、クレーン１による荷物の搬送作業において、荷物Ｗの共振周波数ωにおける振動抑制効果が高くなる。
【０１３３】
一方、吊り荷移動操作具３５の操作性を優先させたい制御の場合、制御装置３１は、ノッチフィルタＦのノッチ深さ係数δに１に近い値（例えばノッチ深さ係数δ＝０．７）を設定する。このようなノッチフィルタＦは、共振周波数ωを中心とする周波数成分の減衰割合が小さい。
【０１３４】
制御装置３１は、生成したノッチフィルタＦをＸ軸速度信号Ｖｘ、Ｙ軸速度信号Ｖｙ、及びＺ軸速度信号Ｖｚに適用する。これにより、クレーン１による荷物の搬送作業において、荷物Ｗの共振周波数ωにおける振動抑制効果の向上よりも、吊り荷移動操作具３５による操作性の維持が優先される。
【０１３５】
つまり、クレーン１は、作業者の技量や好みに応じた周波数特性のノッチフィルタＦによって、フィルタリングＸ軸速度信号Ｖｘｄ、フィルタリングＹ軸速度信号Ｖｙｄ、及びフィルタリングＺ軸速度信号Ｖｚｄを生成できる。
【０１３６】
以下に、図１０から図１２を用いて、制御装置３１におけるクレーン１の作動状態に基づく制振制御について具体的に説明する。本実施形態において、制御装置３１は、クレーン１の作動状態、作業者の技量、又は作業者の好みに応じたノッチフィルタＦのノッチ深さ係数δとノッチ幅係数ζとのうち少なくとも一つを設定する。
【０１３７】
以下の実施形態において、ノッチフィルタＦは、ノッチ深さ係数δをクレーン１の作動状態等に応じた任意の値に設定し、ノッチ幅係数ζを予め定められた固定値に設定するものとするが、ノッチ幅係数ζもクレーン１の作動状態等に応じて任意の値に変更する構成でもよい。
【０１３８】
又、制御装置３１は、共振周波数算出部３１ｂにおいて算出した共振周波数ωのみをノッチフィルタＦの基準となる中心周波数ωｃとして中心周波数係数ωｎを算出しているものとする。制御装置３１は、三軸速度信号生成部３１ａにおいて操作端末３２から取得した目標速度信号Ｖｄに基づいて、作動信号Ｍｄをスキャンタイム毎に生成しているものとする。
【０１３９】
図１０に示すように、ステップＳ１００において、制御装置３１は、クレーン１の制振制御におけるノッチフィルタＦ生成工程Ａを開始し、制御処理をステップＳ１１０に移行させる（図１１参照）。そして、ノッチフィルタＦ生成工程Ａが終了すると、制御装置３１は、制御処理をステップＳ２００に移行させる（図１０参照）。
【０１４０】
ステップＳ２００において、制御装置３１は、クレーン１の制振制御における作動信号Ｍｄ生成工程Ｂを開始し、制御処理をステップＳ２１０に移行させる（図１２参照）。そして、作動信号Ｍｄ生成工程Ｂが終了すると、制御装置３１は、制御処理をステップＳ１００に移行させる（図１０参照）。
【０１４１】
図１１に示すように、制振制御のステップＳ１１０において、制御装置３１の三軸速度信号生成部３１ａは、荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを取得したか否か判定する。
【０１４２】
その結果、荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを取得した場合（ステップＳ１１０において“ＹＥＳ”）、制御装置３１は、制御処理をステップＳ１２０に移行させる。
【０１４３】
一方、荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを取得していない場合（ステップＳ１１０において“ＮＯ”）、制御装置３１は、ステップをＳ１１０に移行させる。
【０１４４】
ステップＳ１２０において、三軸速度信号生成部３１ａは、取得した目標速度信号Ｖｄに基づいて、荷物ＷのＸ軸速度信号Ｖｘ、Ｙ軸速度信号Ｖｙ、及びＺ軸速度信号Ｖｚを算出する。そして、制御処理は、ステップＳ１３０に移行する。
【０１４５】
ステップＳ１３０において、制御装置３１の共振周波数算出部３１ｂは、ワイヤロープの繰り出し量ｌから上述の式（１）によって共振周波数ωを算出する。そして、制御装置３１は、制御処理をステップＳ１４０に移行させる。
【０１４６】
ステップＳ１４０において、制御装置３１のフィルタ係数算出部３１ｃは、荷物ＷのＸ座標Ｐｘ、Ｙ座標Ｐｙ、及びＺ座標Ｐｚに基づいて、ノッチ深さ係数δを算出する。そして、制御装置３１は、制御処理をステップＳ１５０に移行させる。
【０１４７】
ステップＳ１５０において、フィルタ係数算出部３１ｃは、算出された共振周波数ωを中心周波数ωｃとして中心周波数係数ωｎを算出する。そして、制御装置３１は、制御処理をステップＳ１６０に移行させる。
【０１４８】
尚、変形例として、ステップ１５０において、フィルタ係数算出部３１ｃは、算出された共振周波数ωと、クレーン１を構成する構造物（例えば、ブーム９、ジブ９ａ）が外力により振動する際に励起される固有の振動周波数との合成周波数を中心周波数ωｃとして、中心周波数係数ωｎを算出してもよい。このような変形例によれば、共振周波数ω（ｎ）による振動だけでなく、クレーン１を構成する構造物が有する固有の振動周波数による振動を合わせて抑制できる。
【０１４９】
ステップＳ１６０において、制御装置３１のフィルタ算出部３１ｄは、算出したノッチ深さ係数δと中心周波数係数ωｎとからノッチフィルタＦを生成する。そして、制御装置３１は、ノッチフィルタＦ生成工程Ａを終了し、制御処理をステップＳ２００に移行させる（図１０参照）。
【０１５０】
図１２に示すように、作動信号Ｍｄ生成工程ＢのステップＳ２１０において、制御装置３１のフィルタ算出部３１ｄは、算出した荷物ＷのＸ軸速度信号Ｖｘ、Ｙ軸速度信号Ｖｙ、及びＺ軸速度信号ＶｚにノッチフィルタＦを適用して、フィルタリングＸ軸速度信号Ｖｘｄ、フィルタリングＹ軸速度信号Ｖｙｄ、及びフィルタリングＺ軸速度信号Ｖｚｄを算出する。そして、制御装置３１は、制御処理をステップＳ２２０に移行する。
【０１５１】
ステップＳ２２０において、作動信号生成部３１ｅは、算出したフィルタリングＸ軸速度信号Ｖｘｄ、フィルタリングＹ軸速度信号Ｖｙｄ、及びフィルタリングＺ軸速度信号Ｖｚｄに基づいて、フィルタリング起伏速度信号Ｖθｄ、フィルタリング旋回速度信号Ｖφｄ、及びフィルタリング伸縮速度信号Ｖιｄを算出する。そして、制御装置３１は、制御処理をステップＳ２３０に移行させる。
【０１５２】
ステップＳ２３０において、作動信号生成部３１ｅは、算出したフィルタリング起伏速度信号Ｖθｄ、フィルタリング旋回速度信号Ｖφｄ、及びフィルタリング伸縮速度信号Ｖιｄに基づいて、旋回用バルブ２２、伸縮用バルブ２３、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍ、及びサブ用バルブ２５ｓの作動信号Ｍｄをそれぞれ生成する。そして、制御装置３１は、作動信号Ｍｄ生成工程Ｂを終了し、制御処理をステップＳ１００に移行させる（図１０参照）。
【０１５３】
このように、クレーン１は、荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄに基づいて算出された荷物ＷのＸ軸速度信号Ｖｘ、Ｙ軸速度信号Ｖｙ、及びＺ軸速度信号ＶｚにノッチフィルタＦを適用し、フィルタリング起伏速度信号Ｖθｄ、フィルタリング旋回速度信号Ｖφｄ、及びフィルタリング伸縮速度信号Ｖιｄを生成する。
【０１５４】
このため、各駆動装置の動きが合成される荷物Ｗの搬送軌道が幾何学的な非線形になることがない。又、クレーン１は、荷物ＷのＸ座標Ｐｘ、Ｙ座標Ｐｙ、及びＺ座標Ｐｚから定まるクレーン１の作動状態に応じてノッチフィルタＦで減衰させる周波数範囲及び減衰の割合を定める。つまり、クレーン１は、作動状態に適したノッチフィルタＦによって制振制御を実施する。これにより、荷物の揺れを抑制しつつ、荷物の搬送に適した軌跡に沿って荷物を搬送できる。
【０１５５】
クレーン１の共振周波数とは、ブーム９の起伏方向及び旋回方向の固有振動数、ブーム９の軸回りのねじれによる固有振動数、メインフックブロック１０又はサブフックブロック１１と玉掛けワイヤロープとから構成される二重振り子の共振周波数、メインワイヤロープ１４又はサブワイヤロープ１６の伸びによる伸縮振動時の固有周波数等の振動周波数を言う。
【０１５６】
本発明にかかる制振制御において、クレーン１は、共振周波数を中心周波数として特定の周波数範囲の信号を減衰させるノッチフィルタＦが適用されているが、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドストップフィルタ等の特定の周波数を減衰させるものであればよい。
【０１５７】
上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。更に種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲に記載の均等の意味、及び範囲内のすべての変更を含む。
【０１５８】
［付記］
本発明に係るクレーンの参考例の一態様（参考例１）は、
荷物の揺れの共振周波数を算出し、前記共振周波数を基準として任意の周波数範囲の周波数成分を任意の割合で減衰させたフィルタリング制御信号でアクチュエータを制御するクレーンであって、
上記荷物の移動方向と速さが入力される操作具と、
上記ブームの旋回角度検出手段と、
上記ブームの起伏角度検出手段と、
上記ブームの伸縮長さ検出手段と、
上記ワイヤロープの繰り出し量検出手段と、を備え、
上記繰り出し量検出手段が検出したワイヤロープの繰り出し量から上記荷物の揺れの共振周波数を算出し、
上記操作具の操作信号によって上記荷物の移動方向と速さに関する目標速度信号を生成し、
上記目標速度信号から前共振周波数を基準として任意の周波数範囲の周波数成分を任意の割合で減衰させたフィルタリング速度信号を生成し、
上記旋回角度検出手段が検出した旋回角度と、上記起伏角度検出手段が検出した起伏角度と、上記伸縮長さ検出手段が検出した伸縮長さと、に基づいて、上記フィルタリング速度信号から上記アクチュエータ毎の作動速度に関するフィルタリング作動信号を生成する。
【０１５９】
上述のような参考例１に係るクレーンの一態様（参考例２）は、
上記目標速度信号がＸ軸速度信号、Ｙ軸速度信号及びＺ軸速度信号から構成され、
各軸の上記速度信号から上記フィルタリング速度信号を生成し、
各軸方向の上記フィルタリング速度信号からフィルタリング起伏速度信号、フィルタリング旋回速度信号、フィルタリング伸縮速度信号を生成し、上記フィルタリング作動信号として対応するアクチュエータを制御する。
【０１６０】
又、上述のような参考例１又は参考例２に係るクレーンの一態様（参考例３）は、
ノッチフィルタによって減衰させる周波数範囲とその任意の割合とを、上記旋回角度検出手段が検出した旋回角度と、上記起伏角度検出手段が検出した起伏角度と、上記伸縮長さ検出手段が検出した伸縮長さと、に基づいて設定する。
【０１６１】
２０１８年７月１８日出願の特願２０１８−１３５４０６の日本出願に含まれる明細書、図面、及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明に係るクレーンは、移動式クレーンに限らず、種々のクレーンに適用できる。
【符号の説明】
【０１６３】
１  クレーン
２  車両
３  車輪
４  エンジン
５  アウトリガ
６  クレーン装置
７  旋回台
８  旋回用油圧モータ
９  ブーム
９ａ  ジブ
９ｂ  ブームカメラ
９ｃ  伸縮用油圧シリンダ
１０  メインフックブロック
１１  サブフックブロック
１２  起伏用油圧シリンダ
１３  メインウインチ
１３ａ  メイン用油圧モータ
１４  メインワイヤロープ
１５  サブウインチ
１５ａ  サブ用油圧モータ
１６  サブワイヤロープ
１７  キャビン
１８  旋回操作具
１９  起伏操作具
２０  伸縮操作具
２１ｍ  メインドラム操作具
２１ｓ  サブドラム操作具
２２  旋回用バルブ
２３  伸縮用バルブ
２４  起伏用バルブ
２５ｍ  メイン用バルブ
２５ｓ  サブ用バルブ
２６  巻回用センサ
２７  旋回用センサ
２８  伸縮用センサ
２９  方位センサ
３０  起伏用センサ
３１  制御装置
３１ａ  三軸速度信号生成部
３１ｂ  共振周波数算出部
３１ｃ  フィルタ係数算出部
３１ｄ  フィルタ算出部
３１ｅ  作動信号生成部
３２  操作端末
３３  筐体
３３ａ  操作面
３４  端末側方位センサ
３５  吊荷移動操作具
３５ａ  操作スティック
３５ｂ  センサ
３６  端末側旋回操作具
３７  端末側伸縮操作具
３８ｍ  端末側メインドラム操作具
３８ｓ  端末側サブドラム操作具
３９  端末側起伏操作具
４０  端末側表示装置
４１  端末側制御装置
Ｗ  荷物
ω  共振周波数
Ｖｄ  目標速度信号
【図１】
2020017594.tif 000006
【図２】
2020017594.tif 000007
【図３】
2020017594.tif 000008
【図４】
2020017594.tif 000009
【図５】
2020017594.tif 000010
【図６】
2020017594.tif 000011
【図７】
2020017594.tif 000012
【図８】
2020017594.tif 000013
【図９】
2020017594.tif 000014
【図１０】
2020017594.tif 000015
【図１１】
2020017594.tif 000016
【図１２】
2020017594.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月2日(2020.4.2)
【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】
旋回可能、起伏可能、且つ伸縮可能な状態で下部ベース対に支持された被操作機能部と、
前記被操作機能部を旋回させる旋回駆動部、前記被操作機能部を起伏させる起伏駆動部、及び前記被操作機能部を伸縮させる伸縮駆動部を有する駆動装置と、
前記被操作機能部の姿勢に関する情報を検出する検出部と、
吊り荷の移動方向及び移動速度を指示するための操作入力に関する情報に基づいて、前記吊り荷の移動方向及び移動速度に関する目標信号を生成する目標信号生成部と、
前記目標信号をフィルタリングしてフィルタリング目標信号を生成するフィルタ部と、
前記姿勢に関する情報及び前記フィルタリング目標信号に基づいて、前記旋回駆動部、前記起伏駆動部、及び前記伸縮駆動部それぞれの作動速度を制御するための速度制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記速度制御信号に基づいて前記駆動装置を制御する制御部と、を有する
クレーン。
【請求項２】
旋回可能、起伏可能、且つ伸縮可能な状態で下部ベース対に支持された被操作機能部と、
前記被操作機能部を駆動する駆動装置と、
前記被操作機能部の旋回角度、起伏角度、及び伸縮長さを含む姿勢に関する情報を検出する検出部と、
吊り荷の移動方向及び移動速度を指示するための操作入力に関する情報に基づいて、前記吊り荷の移動方向及び移動速度に関する目標信号を生成する目標信号生成部と、
前記目標信号をフィルタリングしてフィルタリング目標信号を生成するフィルタ部と、
前記姿勢に関する情報及び前記フィルタリング目標信号に基づいて、前記駆動装置の作動速度を制御するための速度制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記速度制御信号に基づいて前記駆動装置を制御する制御部と、を有する
クレーン。
【請求項３】
前記フィルタ部は、前記被操作機能部から吊り下げられたワイヤロープに関する共振周波数に基づいてフィルタを生成する、請求項１又は２に記載のクレーン。
【請求項４】
操作部を有し、作業者による前記操作部の操作に基づいて、前記吊り荷の移動方向に関する入力及び移動速度に関する入力を受け付ける操作入力部を、更に備え、
前記移動方向に関する入力は、前記操作部の傾倒方向に対応し、
前記移動速度に関する入力は、前記操作部の傾斜量に対応する、請求項１〜３の何れか一項に記載のクレーン。
【請求項５】
前記目標信号は、Ｘ軸方向の目標速度信号、Ｙ軸方向の目標速度信号、及びＺ軸方向の目標速度信号を含み、
前記制御信号生成部は、前記Ｘ軸方向の目標速度信号、前記Ｙ軸方向の目標速度信号、及び前記Ｚ軸方向の目標速度信号に基づいて、前記旋回駆動部、前記起伏駆動部、及び前記伸縮駆動部それぞれの前記速度制御信号を生成する、請求項１に記載のクレーン。
【請求項６】
前記フィルタ部は、前記フィルタとしてノッチフィルタを生成し、前記ノッチフィルタにより減衰させる周波数範囲とその任意の割合を、前記被操作機能部の旋回角度、前記被操作機能部の起伏角度、及び前記被操作機能部の伸縮長さに基づいて設定する、請求項３に記載のクレーン。
【国際調査報告】
2020017594.tif 000018
2020017594.tif 000019