(57)【要約】【課題】  作業性の向上に好適な、ジブを有するクレーンにおける巻上動作制御方法を提供する。【解決手段】  ジブを有するクレーン１２における吊り具２６の巻上動作制御装置は、吊り具２６に接続されるロープの巻き出し長さを検出する第１検出器１０２と、ジブ２１の配設角度を検出する第２検出器１０３と、第１検出器１０２の検出結果と第２検出器１０３の検出結果とに基づいて、ジブ２１先端から吊り具２６までの距離である吊下長さＨを算出する算出部１０４と、所定の基準値Ｈｕと算出部１０４で算出された吊下長さＨとを比較する比較部１０５と、比較部１０５の比較結果に基づいて、吊り具２６の巻上動作を制御する駆動部１０１と、を有する。駆動部１０１は、吊下長さＨが所定の基準値Ｈｕを下回ると、吊り具２６の巻上動作を停止させる。【選択図】    図２
2006069757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジブを有するクレーンにおける吊り具の巻上動作を制御する装置であって、
前記吊り具に接続されるロープの巻き出し長さを検出する第１検出器と、
ジブの配設角度を検出する第２検出器と、
前記第１検出器の検出結果と前記第２検出器の検出結果とに基づいて、前記ジブ先端から前記吊り具までの距離である吊下長さを算出する算出部と、
所定の基準値と前記算出部で算出された前記吊下長さとを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づいて、前記吊り具の巻上動作を制御する駆動部と、を有することを特徴とするジブを有するクレーンにおける巻上動作制御装置。
【請求項２】
前記所定の基準値は、前記吊り具の常用上限位置を規定するものであることを特徴とする請求項１に記載のジブを有するクレーンにおける巻上動作制御装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記吊下長さが前記所定の基準値を下回ると、前記吊り具の巻上動作を停止させることを特徴とする請求項２に記載のジブを有するクレーンにおける巻上動作制御装置。
【請求項４】
ジブを有するクレーンにおけるジブ先端から吊り具までの吊下長さを算出する方法であって、
前記吊り具に接続されるロープの巻き出し長さとジブの配設角度とを検出した結果に基づいて、前記吊下長さを算出することを特徴とするジブを有するクレーンにおける吊下長さ算出方法。
【請求項５】
前記吊下長さは、三角法により導かれた式に基づいて算出されることを特徴とする請求項４に記載のジブを有するクレーンにおける吊下長さ算出方法。
【請求項６】
前記吊下長さの算出は、ジブの回転支軸、ジブ先端の滑車位置、及びジブの支持体側に配設される滑車位置を特徴位置とすることを特徴とする請求項５に記載のジブを有するクレーンにおける吊下長さ算出方法。
【請求項７】
前記三角法により導かれた式を２次の多項式に近似することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のジブを有するクレーンにおける吊下長さ算出方法。
【請求項８】
ジブを有するクレーンにおける吊り具の巻上動作を制御する方法であって、
前記吊り具の常用上限位置に対応する所定の基準値と、請求項４から請求項７のいずれかに記載の方法で算出された吊下長さとを比較し、
前記吊下長さが前記所定の基準値を下回ると、前記吊り具の巻上動作を停止させることを特徴とするジブを有するクレーンにおける巻上動作制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船体上にジブを有するクレーンが設置されたフローティングクレーンに関し、特に、ジブを有するクレーンにおける吊り具の巻上動作制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
フローティングクレーンは、浮体としての船体上にクレーンを設置したものである。上記クレーンとしては、例えばジブを有するクレーン（以下、ジブクレーンと称する）が用いられる（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
ジブクレーンは、釣竿式の片持ちブーム（ジブ）の先に吊具（以下、フックと称する）をロープ（主巻ロープ）で吊り下げた構成からなり、ロープの巻上手段（主巻ウインチ）による巻き取り／巻き出し動作により荷の吊り上げ／吊り下げを行うものである。ジブは船体上の所定の支軸を中心に起伏自在に配設されており、船体に対するジブの配設角度は、ジブに接続されたロープ（起伏ロープ）の巻上手段（起伏ウインチ）により変化される。
【０００４】
従来、ジブクレーンでは、エンコーダ等の検出手段から、ロープ巻き取り用のドラムの回転を検出し、その検出信号に基づいて常用作業範囲を規定している（例えば、非特許文献１参照）。また、常用作業範囲の規定手段を有さず、非常用のリミットスイッチで巻上動作を停止させるジブクレーンもある。
【０００５】
この場合、吊荷用のフックの常用上限停止動作に関しては、ある基準位置からのドラムの回転回数（すなわち、ロープの巻き出し長さ）に基づいて行われている。すなわち、上記ドラムの回転回数が所定の値に達すると、電気制御によりフックの巻上動作を停止させている。なお、常用作業範囲を超えてさらに巻上動作が行われると、リミットスイッチが作動し、機械的な電気遮断が行われる（非常停止）。非常停止用のリミットスイッチが作動した場合、電気回路の確認や機械装置の安全確認等が必要であり、復旧作業は煩雑である。
【特許文献１】特開２００３−３１２９８７号公報
【特許文献２】特開平０７−１７９２９４号公報
【非特許文献１】小松晴夫、クレーンの安全装置とその取扱方法（８）−ジブクレーン（その２）完−、「クレーン」、日本クレーン協会誌、２００２年第４０巻、ｐ．２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７は、フックの巻上動作制御方法の従来の問題点を説明するための図である。
図７において、符号１１は船体、１２はジブクレーン、２０は支軸、２１はジブ、２４は主巻ロープ、２５は主巻ウインチ、２６はフック、５０，５１はそれぞれ滑車、を示している。
【０００７】
前述したように、従来の方法では、主巻ウインチ２５のドラムの回転の検出結果（ロープの巻き出し長さ）に基づいてフック２６の常用上限位置を検出する。この方法では、図７に示すように、ジブ２１の配設角度θに応じて、ジブ２１の先端からフック２６の常用上限位置までの距離が変化する（Ｈ（１）＞Ｈ（２））。この変化は、ジブ２１の配設角度θに応じて、主巻ウインチ２５からジブ２１先端までのロープ長さ（実際には、滑車５０と滑車５１との距離）が変化することに基づく（Ｓ（１）＜Ｓ（２））。
【０００８】
この場合、例えば、ジブ２１の配設角度θが大きいとき、フック２６からジブ２１先端までの距離が十分あるにもかかわらず、フック２６を上昇させることができないことから、作業性が低い。
【０００９】
また、常用作業範囲を規定する手段を有さない場合は、非常用リミットスイッチの動作回数が増えるため、復旧作業の回数も増える。そのため、作業性が低くなる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、作業性の向上に好適な、ジブクレーンにおける巻上動作制御方法及びその装置と、これらに好ましく用いられる吊下長さ算出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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、ジブを有するクレーンにおける吊り具の巻上動作を制御する装置であって、前記吊り具に接続されるロープの巻き出し長さを検出する第１検出器と、ジブの配設角度を検出する第２検出器と、前記第１検出器の検出結果と前記第２検出器の検出結果とに基づいて、前記ジブ先端から前記吊り具までの距離である吊下長さを算出する算出部と、所定の基準値と前記算出部で算出された前記吊下長さとを比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて、前記吊り具の巻上動作を制御する駆動部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
この巻上動作制御装置では、吊り具に接続されるロープの巻き出し長さの検出結果に加え、ジブの配設角度の検出結果を用いることにより、ジブの配設角度に対応した、ジブ先端から吊り具までの吊下長さが算出される。そして、上記吊下長さが算出される結果、吊り具の動作範囲を比較的広く設定することが可能となる。すなわち、所定の基準値と上記吊下長さとの比較結果に基づいて、比較的広い範囲内で、吊り具の巻上動作が制御される。
【００１３】
上記の制御装置において、前記所定の基準値は、例えば、前記吊り具の常用上限位置を規定するものである。
これにより、常に、常用上限位置をジブ先端に近い比較的高い位置に設定することが可能となる。
この場合、前記駆動部は、前記吊下長さが前記所定の基準値を下回ると、前記吊り具の巻上動作を停止させるとよい。
【００１４】
本発明の吊下長さ算出方法は、ジブを有するクレーンにおけるジブ先端から吊り具までの吊下長さを算出する方法であって、前記吊り具に接続されるロープの巻き出し長さとジブの配設角度とを検出した結果に基づいて、前記吊下長さを算出することを特徴とする。
【００１５】
上記の算出方法において、前記吊下長さは、例えば、三角法により導かれた式に基づいて算出される。
この場合、前記吊下長さの算出は、例えば、ジブの回転支軸、ジブ先端の滑車位置、及びジブの支持体側に配設される滑車位置を特徴位置として用いるとよい。
【００１６】
またこの場合、前記三角法により導かれた式を２次の多項式に近似することにより、演算処理の速度向上が図られる。
【００１７】
本発明の巻上動作制御方法は、ジブを有するクレーンにおける吊り具の巻上動作を制御する方法であって、前記吊り具の常用上限位置に対応する所定の基準値と、上記の方法で算出された吊下長さとを比較し、前記吊下長さが前記所定の基準値を下回ると、前記吊り具の巻上動作を停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のジブクレーンにおける巻上動作制御方法とその装置、及び吊下長さ算出方法は、吊り具の動作範囲を比較的広く設定することを可能とするものであり、作業性の向上に好ましく用いられる。
また、本発明のジブクレーン及びフローティングクレーンによれば、吊り具の動作範囲が広くなることで、作業性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態例について図面を参照して説明する。
図１は、本発明にかかるフローティングクレーンを模式的に示す側面図である。
フローティングクレーン１０は、浮体としての船体１１と、船体１１上に設置されるジブクレーン１２とを主体として構成されている。
【００２０】
ジブクレーン１２は、船体１１上の所定の支軸２０を中心に起伏自在に配設されたジブ２１（ブーム）と、ジブ２１に接続される起伏ロープ２２と、起伏ロープ２２の巻き上げを行う起伏ウインチ２３と、ジブ２１に架設される吊荷用の主巻ロープ２４と、主巻ロープ２４の巻き上げを行う主巻ウインチ２５と、主巻ロープ２４の先端に取り付けられる吊り具（フック２６）とを含んで構成されている。
【００２１】
ジブ２１の支持体である船体１１には、バックステイ２８を介して滑車５０（シーブ）が取り付けられている。また、ジブ２１の先端にも、滑車５１（シーブ）が取り付けられている。主巻ロープ２４は、滑車５０及び滑車５１等を介して架設されている。
【００２２】
ジブクレーン１２では、起伏ウインチ２３によって起伏ロープ２２の巻き取り／巻き出しを行うことにより、船体１１に対するジブ２１の配設角度θ（船体１１の上面とジブ２１との狭角）が変化する。すなわち、起伏ロープ２２を巻き取ることにより、ジブ２１の配設角度θが大きくなり、起伏ロープ２２を巻き出すことにより、ジブ２１の配設角度θが小さくなる。また、主巻ウインチ２５によって主巻ロープ２４の巻き取り／巻き出しを行うことにより、吊荷用のフック２６が上下する。すなわち、主巻ロープ２４を巻き取ることにより、フック２６が上昇し、主巻ロープ２４を巻き出すことにより、フック２６が下降する。
【００２３】
図２は、上記ジブクレーン１２の動作を制御する制御装置１００の構成を部分的に示す図であり、フック２６の巻上動作制御に関わる構成を模式的に示すブロック図である。
【００２４】
図２において、符号１０１は主巻ウインチ２５の動作を制御する駆動部、１０２は主巻ロープ２４の巻き出し長さ（繰出量、巻き取り量）を検出する第１検出器、１０３はジブ２１の配設角度を検出する第２検出器、１０４はジブ２１先端からフック２６までの距離を算出する算出部、１０５は所定の比較処理を行う比較部である。第１検出器１０２及び第２検出器１０３としては、例えば、ロータリーエンコーダや光検出器等の各種検出器が適用可能である。
【００２５】
続いて、図２を参照して、上記ジブクレーン１２における巻上動作について、特に、フック２６の巻上常用上限停止に関わる動作について説明する。
【００２６】
算出部１０４は、第１検出器１０２の検出結果と第２検出器１０３の検出結果とに基づいて、ジブ２１先端（滑車５１の中心）からフック２６までの距離である吊下長さＨを算出する。この吊下長さＨは、フック２６の高さ方向の位置を示し、第１検出器１０２で検出される主巻ロープ２４の巻き出し長さと、第２検出器１０３で検出されるジブ２１の配設角度θとから一意に定まる。吊下長さＨの算出方法の一例については後述する。
【００２７】
比較部１０５は、常用上限位置に対応する基準値Ｈｕと上記吊下長さＨとを常時比較している。そして、吊下長さＨが基準値Ｈｕを下回る（基準値Ｈｕに比べて吊下長さＨが短くなる、Ｈｕ≦Ｈ）と、駆動部１０１に停止信号を送る。停止信号を受け取ると、駆動部１０１は、予め保持している速度勾配で巻上動作を電気的に停止する。これにより、所定の常用上限位置において、フック２６の巻上動作が停止する。
【００２８】
この場合、フック２６の巻上常用上限停止位置は、ジブ２１の配設角度θによらず、常に一定である。すなわち、ジブ２１の配設角度θが大きい状態（垂直に近い状態）でも、小さい状態（水平に近い状態）でも、フック２６の巻上動作は、ジブ２１先端から一定の距離（基準値Ｈｕ）で自動的に停止する。
【００２９】
したがって、本例のジブクレーン１２では、従来に比べて、フック２６の動作範囲を広く設定する、すなわち、常用上限位置を常にジブ２１先端に近い比較的高い位置に設定することが可能となり、その結果、作業性の向上が図られる。
【００３０】
（吊下長さの算出方法）
次に、ジブ２１先端からフック２６までの距離である吊下長さＨの算出方法の一例について図３を参照して説明する。
【００３１】
吊下長さＨ（巻き下げ方向を正）は、次式（１）にて算出される。
ここで、
Ｈ０：ジブ２１の初期角度θ０（例えば４５°）における初期ロープ長さ（例えば、非常上限リミットスイッチ位置）、
△Ｈ１：ジブ２１の配設角度がθ０から△θ変化したときの、吊下長さＨの変化量（巻き下げ方向を正）、
△Ｈ２：主巻ウインチ２５の運転に伴う吊下長さＨの変化量（巻き下げ方向を正）、
α：ロープの伸びなどを考慮して設定される補正値、
θ：ジブの配設角度［rad］（ジブを起こす方向を正）、
である。
【００３２】
【数１】
2006069757.tif 000003
【００３３】
なお、Ｈの値は不揮発性メモリに記憶しておき、制御装置の電源が切れた場合であっても内容がクリアされないようにする。△Ｈ１、及び△Ｈ２の計算式について次に説明する。なお、Ｈ算出のための初期設定方法については後述する。
【００３４】
図３において、バックステイ２８の滑車５０の中心位置（Ｐ２）からジブ２１の先端の滑車５１の中心位置（Ｐ１）までの距離Ｓは、次式（２）によって算出される。
ここで、
Ｌ：ジブ２１の支軸２０（Ｐ３）からジブ２１の先端の滑車５１の中心位置（Ｐ１）までの距離、
Ａ：バックステイ２８の滑車５０の中心位置（Ｐ２）からジブ２１の支軸２０（Ｐ３）までの垂直距離、
Ｂ：バックステイ２８の滑車５０の中心位置（Ｐ２）からジブ２１の支軸２０（Ｐ３）までの水平距離、
Ｃ：船体１１の上甲板からジブ２１の支軸２０（Ｐ３）までの垂直距離、
である。
【００３５】
【数２】
2006069757.tif 000004
【００３６】
したがって、ジブ２１の配設角度がθ０からθに変化した時のＳの変化量△Ｓは次式（３）で表される。
【００３７】
【数３】
2006069757.tif 000005
【００３８】
本例では主巻ロープ２４の条数が８条のため、△Ｈ１は次式（４）となる。
【００３９】
【数４】
2006069757.tif 000006
【００４０】
式（４）は非線形の計算を多く含み、このままの形では制御装置の負担が大きくなることから、式（４）を２次の多項式である次式（５）に近似する。
ここで、
Ａ０：近似式の定数項、
Ａ１：近似式の１次係数、
Ａ２：近似式の２次係数、
である。
【００４１】
【数５】
2006069757.tif 000007
【００４２】
主巻ロープ２４の巻き出し長さ（繰出量）を△ｌとすると、△Ｈ２は次式（６）で表される。
【００４３】
【数６】
2006069757.tif 000008
【００４４】
そして、△Ｈ１及び△Ｈ２を式（１）に入れることにより、ジブ２１先端からフック２６までの距離である吊下長さＨが算出される。
【００４５】
続いて、Ｈ算出のための初期設定方法について図４〜図７を参照して説明する。
【００４６】
まず、図４に示すように、上記初期角度θ０として、ジブ２１の配設角度θを４５°とし、フック２６を常用上限近辺まで巻き上げる。
【００４７】
次に、制御装置の操作盤内の「初期高さ設定」スイッチをＯＮにする。これにより、現在設定されている常用上限は無効となり、非常上限までの運転が可能となる。
【００４８】
次に、図５に示すように、非常上限においてフック２６が停止した位置で、ＨにＨ０を代入する。この段階で、初期高さＨ０がＨに記憶される。
【００４９】
次に、操作盤内の所定のボタンを押しながら、非常上限（リミットスイッチ）が解除されるまで巻き下げ運転を行う。非常上限（リミットスイッチ）が解除された後、「初期高さ設定」スイッチをＯＦＦとし、設定作業を終了する。
【００５０】
以上説明したように、本例のジブクレーンでは、フックの吊下長さＨを算出することにより、フックの動作範囲を比較的広く設定することが可能となり、作業性の向上が図られる。
【００５１】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本例にかかるフローティングクレーンを模式的に示す側面図である。
【図２】ジブクレーンの動作を制御する制御装置構成を部分的に示す図であり、フックの巻上動作制御に関わる構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】吊下長さの算出方法の一例について説明するための図である。
【図４】吊下長さの算出のための初期設定方法を説明するための図である。
【図５】吊下長さの算出のための初期設定方法を説明するための図である。
【図６】吊下長さの算出のための初期設定方法を説明するための図である。
【図７】フックの巻上動作制御方法の従来の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…フローティングクレーン、１１…船体、１２…ジブクレーン（ジブを有するクレーン）、２０…支軸、２１…ジブ、２２…起伏ワイヤ、２３…起伏ウインチ、２４…主巻ロープ、２５…主巻ウインチ、２６…フック（吊り具）、２８…バックステイ、５０，５１…滑車、１００…制御装置、１０１…駆動部、１０２…第１検出器、１０３…第２検出器、１０４…算出部、１０５…比較部、Ｈ…吊下長さ、Ｈｕ…基準値。
【図１】
2006069757.tif 000009
【図２】
2006069757.tif 000010
【図３】
2006069757.tif 000011
【図４】
2006069757.tif 000012
【図５】
2006069757.tif 000013
【図６】
2006069757.tif 000014
【図７】
2006069757.tif 000015