(57)【要約】【課題】クレーンの左右幅を抑えつつ、カウンタウエイトユニットにより発生するモーメントを変更して吊り性能を向上する。【解決手段】クレーンは、走行体と、前記走行体の上部に旋回可能に設けられた旋回体と、前記旋回体に設けられたブームと、を備えたクレーンにおいて、前記クレーンの後部に配置されたカウンタウエイトユニットと、前記カウンタウエイトユニットを鉛直面内で回動させる回動装置と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
2018016442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行体と、前記走行体の上部に旋回可能に設けられた旋回体と、前記旋回体に設けられたブームと、を備えたクレーンにおいて、
前記クレーンの後部に配置されたカウンタウエイトユニットと、
前記カウンタウエイトユニットを鉛直面内で回動させる回動装置と、を備えていることを特徴とするクレーン。
【請求項２】
請求項１に記載のクレーンにおいて、
前記回動装置は、前記カウンタウエイトユニットを地面に載置させる姿勢まで、前記カウンタウエイトユニットを回動可能に構成されていることを特徴とするクレーン。
【請求項３】
請求項１に記載のクレーンにおいて、
前記カウンタウエイトユニットは、複数のウエイトと、前記複数のウエイトを支持する支持構造体と、を有し、
前記支持構造体上に鉛直方向に積層された前記複数のウエイトのうち少なくとも一つを他のウエイトに対して水平方向に移動させる移動装置を備えていることを特徴とするクレーン。
【請求項４】
請求項１に記載のクレーンにおいて、
前記クレーンの転倒モーメントおよび安定モーメントを演算する演算部、ならびに、前記転倒モーメントおよび前記安定モーメントに基づいて前記回動装置を制御し、前記カウンタウエイトユニットを回動させる回動制御部を有する制御装置を備えていることを特徴とするクレーン。
【請求項５】
請求項３に記載のクレーンにおいて、
前記クレーンの転倒モーメントおよび安定モーメントを演算する演算部、ならびに、前記転倒モーメントおよび前記安定モーメントに基づいて前記移動装置を制御し、前記複数のウエイトのうち少なくとも一つを他のウエイトに対して水平方向に移動させる移動制御部を有する制御装置を備えていることを特徴とするクレーン。
【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】
カウンタウエイトユニットをブームに近づけたり遠ざけたりするように動かすために、回転床とカウンタウエイトユニットとの間に結合されているカウンタウエイトユニット移動装置を備えたクレーンが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３７６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のカウンタウエイトユニットは、カウンタウエイト支持フレームの左右両側において、カウンタウエイトを前後方向に可動可能に支持している。このため、特許文献１の構成では、クレーンの左右幅が大きくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によるクレーンは、走行体と、前記走行体の上部に旋回可能に設けられた旋回体と、前記旋回体に設けられたブームと、を備えたクレーンにおいて、前記クレーンの後部に配置されたカウンタウエイトユニットと、前記カウンタウエイトユニットを鉛直面内で回動させる回動装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、クレーンの左右幅を抑えつつ、カウンタウエイトユニットにより発生するモーメントを変更して吊り性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】クレーンの外観側面図。
【図２】クレーンの後部を拡大して示す側面模式図。
【図３】第１の実施の形態に係るクレーンにおけるカウンタウエイトユニットの回動制御を説明するためのブロック図。
【図４】（ａ）はブームの倒伏動作に応じてカウンタウエイトユニットを後方に回動させる際の前方転倒モーメントＭｆ１および後方安定モーメントＭｂ２の演算方法について説明する図、（ｂ）ブームの起立動作に応じてカウンタウエイトユニットを前方に回動させる際の後方転倒モーメントＭｂ１および前方安定モーメントＭｆ２の演算方法について説明する図。
【図５】第１の実施の形態に係るコントローラによる回動制御の処理内容を示すフローチャート。
【図６】カウンタウエイトユニットの着脱方法を説明する図。
【図７】カウンタウエイトユニットのスライド機構およびスライド動作について説明する図。
【図８】第２の実施の形態に係るクレーンにおけるカウンタウエイトユニットのスライド移動制御を説明するためのブロック図。
【図９】第２の実施の形態に係るコントローラによるスライド移動制御の処理内容を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
−第１の実施の形態−
図面を参照して、本発明によるクレーンの一実施形態について説明する。図１は、クレーンの外観側面図である。以下では、図１の作業姿勢を基準にして上下、前後、左右方向を図示するように定義する。クレーン１００は、走行体１０１と、走行体１０１を構成するフレームの上部に旋回輪を介して旋回可能に設けられた旋回体１０３と、旋回体１０３を構成するメインフレーム１５０に回動可能に設けられたブーム１０４と、を備えている。
【０００９】
旋回体１０３には運転室１０３ａが設けられ、巻上ウインチ１０５と起伏ウインチ１０６が搭載されている。巻上ウインチ１０５には巻上ロープ１０５ａが巻回され、巻上ウインチ１０５の駆動により巻上ロープ１０５ａが巻き取りまたは繰り出され、フック１０７に吊り下げられた吊り荷１０８が昇降する。起伏ウインチ１０６には起伏ロープ１０６ａが巻回され、起伏ウインチ１０６の駆動により起伏ロープ１０６ａが巻き取りまたは繰り出され、ブーム１０４が起伏する。
【００１０】
旋回体１０３には、エンジンにより駆動されて圧油を吐出する油圧ポンプ（不図示）や、油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される油圧モータなどのアクチュエータ、アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁などの油圧機器を有する油圧回路が搭載されている。
【００１１】
旋回体１０３を構成するメインフレーム１５０は、クレーン１００の左右方向中央において前後方向に延在するように設けられている。メインフレーム１５０は、平板や形鋼等から成る溶接構造体であり、矩形枠状に形成されている。メインフレーム１５０の左右側部には、建屋１７１を支持する支持構造体であるベッド１７０が接続されている。メインフレーム１５０の前端部における左右一対のブーム支持部には、ブームフートピンが接続され、ブーム１０４を回動可能に支持している。メインフレーム１５０には、各種ウインチが搭載されている。
【００１２】
図２は、クレーンの後部を拡大して示す側面模式図である。図２（ａ）はカウンタウエイトユニット１２０の第１姿勢を示し、図２（ｂ）はカウンタウエイトユニット１２０の第２姿勢を示している。図２に示すように、カウンタウエイトユニット１２０は、カウンタウエイトユニット１２０の第１姿勢（図２（ａ）参照）とカウンタウエイトユニット１２０の第２姿勢（図２（ｂ）参照）との間で９０度回動する。
【００１３】
図２（ｂ）に示すように、メインフレーム１５０の後端部にはベース１４０が固着されている。ベース１４０は、メインフレーム１５０から後方に延在している。ベース１４０には、カウンタウエイト装置１１０が設けられている。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、カウンタウエイト装置１１０は、カウンタウエイトユニット１２０と、カウンタウエイトユニット１２０を回動させるウエイト回動装置１３０と、を備えている。カウンタウエイトユニット１２０は、メインフレーム１５０を左右に２分するように前後方向に延在するメインフレーム１５０の中心軸上に位置している。カウンタウエイトユニット１２０の左右外縁は、左右の建屋１７１の左右外側縁よりも内側に位置している。つまり、カウンタウエイトユニット１２０の左右幅は、左右両側の建屋１７１あるはベッド１７０の外側面間の寸法よりも短い。カウンタウエイトユニット１２０は、複数のウエイト１１１と、複数のウエイト１１１を支持するウエイト支持フレーム１１２と、を備えている。
【００１４】
ウエイト支持フレーム１１２は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、山形鋼、溝形鋼、角形鋼等、種々の形鋼を溶接やボルト等により強固に結合させた支持構造体である。ウエイト支持フレーム１１２は、左右一対のＬ字フレーム１１３と、一対のＬ字フレーム同士を連結する連結部材１１４とを有する。
【００１５】
Ｌ字フレーム１１３は、第１支持部１１３ａと、第１支持部１１３ａに対して垂直に設けられた第２支持部１１３ｂとを有し、側面視でＬ字状を呈している。第１支持部１１３ａは、第１姿勢のときに前後水平方向に平行に配置され、第２姿勢のときに上下（鉛直）方向に平行に配置される。第２支持部１１３ｂは、第１姿勢のときに上下（鉛直）方向に平行に配置され、第２姿勢のときに前後水平方向に平行に配置される。
【００１６】
左右一対のＬ字フレーム１１３の間隔は、ベース１４０の左右幅よりも広く、第１姿勢のときにベース１４０の左右外側に第１支持部１１３ａが配置される。
【００１７】
複数の連結部材１１４は、左右水平方向に延在しており、両端部が左右一対の第２支持部１１３ｂに接続され、左右一対の第２支持部同士を連結している。連結部材１１４は、たとえば、矩形中空形状の角形鋼であり、左右方向に所定間隔でリブ板が溶接されている。連結部材１１４には、後述するボルト１１９が挿通される貫通孔が設けられている。
【００１８】
複数のウエイト１１１は、積層配置された状態でウエイト支持フレーム１１２により支持されている。各ウエイト１１１には、ボルト１１９が挿通される貫通孔が設けられている。各ウエイト１１１とウエイト支持フレーム１１２の連結部材１１４の貫通孔にボルト１１９が挿通され、ボルト１１９の端部のねじ部にナットが取り付けられることで、ボルト１１９の頭部とナットにより複数のウエイト１１１と連結部材１１４とが挟持され、各ウエイト１１１がウエイト支持フレーム１１２に強固に固定される。複数のウエイト１１１は、第１姿勢のときに前後水平方向に積層配置され、第２姿勢のときに上下（鉛直）方向に積層配置される。ボルト１１９は積層方向に延在している。
【００１９】
ウエイト回動装置１３０は、上述した油圧ポンプから吐出された圧油の流れを制御する制御弁と、制御弁を介して供給される圧油により駆動される左右一対の油圧モータと、を備えている。各油圧モータおよび制御弁は、ベース１４０の後端部に収容されている。各油圧モータの出力軸には回転軸１３１が接続され、油圧モータの回転により回転軸１３１が回転する。各油圧モータの回転軸１３１は、ギア等を介して、Ｌ字フレーム１１３の角部、すなわち第１支持部１１３ａと第２支持部１１３ｂの境界部分に設けられた結合部に結合されている。
【００２０】
回転軸１３１の回転中心軸は左右水平方向に延在しており、ウエイト回動装置１３０の油圧モータが回動すると、クレーン１００の後部に配置されたカウンタウエイトユニット１２０が鉛直面内で回動する。ここで、鉛直面とは、回転軸１３１の回転中心軸に直交する仮想平面のことを指す。油圧モータが停止すると、カウンタウエイトユニット１２０は所定の角度で保持される。カウンタウエイトユニット１２０は、第１姿勢から９０度後方に回動すると第２姿勢に移行する。
【００２１】
図３は、第１の実施の形態に係るクレーンにおけるカウンタウエイトユニットの回動制御を説明するためのブロック図である。コントローラ１８０は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶装置、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される制御装置であり、クレーン１００の各部を制御する。コントローラ１８０の記憶装置には、クレーン１００の形状や寸法などの幾何学情報や各部材の重量等の情報が記憶されている。
【００２２】
コントローラ１８０には、操作装置１９１、表示装置１９２、荷重計１９３、ブーム角度センサ１９４、入力装置１９５、およびウエイト角度センサ１９６が接続されている。操作装置１９１および表示装置１９２は、運転室１０３ａ（図１参照）に設けられている。操作装置１９１は、各ウインチを操作する操作レバーと、操作レバーの操作量を検出するセンサを含み、検出した操作レバーの操作量信号をコントローラ１８０に出力する。表示装置１９２は、コントローラ１８０からの表示制御信号に基づいて、クレーン作業の各種情報等を表す表示画像を表示画面に表示する。
【００２３】
荷重計１９３は吊り荷重を検出するものであり、たとえば起伏ロープ１０６ａの張力を検出するロードセルを含み、検出した張力信号をコントローラ１８０に出力する。ブーム角度センサ１９４は、ブーム１０４の基端部に設けられ、ブーム１０４の対地角度であるブーム角度を検出し、検出した角度信号をコントローラ１８０に出力する。コントローラ１８０は、ブーム角度センサ１９４からの信号に基づいて、ブーム角度を検出する。
【００２４】
入力装置１９５は、オペレータによる操作に基づいて、所定の入力信号をコントローラ１８０に出力する。入力装置１９５は、たとえば、ブーム１０４の長さやフック１０７の大きさなどのクレーン１００の仕様に関する情報に相当する信号をコントローラ１８０に出力する。
【００２５】
ウエイト角度センサ１９６は、たとえば、ウエイト回動装置１３０の油圧モータの出力軸の近傍に設けられたポテンショメータであり、カウンタウエイトユニット１２０の回動角度を検出し、検出した角度信号をコントローラ１８０に出力する。
【００２６】
コントローラ１８０は、演算部１８１と回動制御部１８２を機能的に備えている。演算部１８１は、起伏ロープ１０６ａの張力に基づいて吊り荷重ＷＬを演算する。演算部１８１は、ブーム１０４の長さ、およびブーム角度に基づいて、作業半径を演算する。
【００２７】
コントローラ１８０は、記憶装置に記憶された定格荷重曲線を用いて、演算した作業半径に対応する限界荷重を求め、この限界荷重と演算した吊り荷重とを比較して、クレーン１００が転倒しないように各ウインチ１０５，１０６の駆動を制限する機能を有している。
【００２８】
演算部１８１は、前方転倒モーメントＭｆ１、後方転倒モーメントＭｂ１、前方安定モーメントＭｆ２、および後方安定モーメントＭｂ２を演算する。図４（ａ）は、ブーム１０４の倒伏動作に応じてカウンタウエイトユニット１２０を後方に回動させる際の前方転倒モーメントＭｆ１および後方安定モーメントＭｂ２の演算方法について説明する図である。
【００２９】
演算部１８１は、前方転倒モーメントＭｆ１を次の式（１）により演算する。
Ｍｆ１＝Ｌｌ１×ＷＬ＋Ｌｂ１×ＷＢ      ・・・（１）
図４（ａ）に示すように、ＷＬは、吊り荷重であり、吊り荷１０８の質量に重力加速度を乗じた値である。Ｌｌ１は、クレーン１００の前側転倒支点Ｏｆから吊り荷の重心Ｇｌまでの水平距離である。前側転倒支点Ｏｆは、走行体１０１の接地面の最前部である。ＷＢは、ブーム１０４の重量であり、ブーム１０４の質量に重力加速度を乗じた値である。Ｌｂ１は、クレーン１００の前側転倒支点Ｏｆからブーム１０４の重心Ｇｂまでの水平距離である。
【００３０】
演算部１８１は、後方安定モーメントＭｂ２を次の式（２）により演算する。
Ｍｂ２＝Ｌｍ１×ＷＭ＋Ｌｃ１×ＷＣ      ・・・（２）
図４（ａ）に示すように、ＷＭは、クレーン本体の重量であり、クレーン本体の質量に重力加速度を乗じた値である。なお、本明細書において、クレーン本体とは、回動するカウンタウエイトユニット１２０と、回動するブーム１０４およびブーム１０４に吊り下げられた吊り荷１０８を除くクレーン１００の構造のことを指す。Ｌｍ１は、クレーン１００の前側転倒支点Ｏｆからクレーン本体の重心Ｇｍまでの水平距離である。ＷＣは、カウンタウエイトユニット１２０の重量であり、カウンタウエイトユニット１２０の質量に重力加速度を乗じた値である。Ｌｃ１は、クレーン１００の前側転倒支点Ｏｆからカウンタウエイトユニット１２０の重心Ｇｃまでの水平距離である。
【００３１】
コントローラ１８０の記憶装置には、第１姿勢と第２姿勢との間のカウンタウエイトユニット１２０の重心Ｇｃの移動軌跡情報、すなわち、カウンタウエイトユニット１２０の回動角度に応じた重心Ｇｃの座標情報が記憶されている。コントローラ１８０の記憶装置には、ブーム１０４の最小角度と最大角度との間のブーム１０４の重心Ｇｂの移動軌跡情報、すなわち、ブーム角度に応じた重心Ｇｂの座標情報が記憶されている。演算部１８１は、記憶装置に記憶されている重心Ｇｃの移動軌跡情報およびクレーン１００の幾何学情報と、ウエイト角度センサ１９６で検出されたカウンタウエイトユニット１２０の回動角度に基づいて、距離Ｌｃ１を演算する。演算部１８１は、記憶装置に記憶されている重心Ｇｂの移動軌跡情報およびクレーン１００の幾何学情報と、ブーム角度センサ１９４で検出されたブーム１０４の起伏角度に基づいて、距離Ｌｂ１を演算する。演算部１８１は、記憶装置に記憶されているクレーン１００の幾何学情報と、ブーム角度センサ１９４で検出されたブーム１０４の起伏角度に基づいて、距離Ｌｌ１を演算する。距離Ｌｍ１は、予めコントローラ１８０に記憶されているクレーン１００の幾何学情報の一つである。
【００３２】
図３に示す回動制御部１８２は、前方転倒モーメントＭｆ１および後方安定モーメントＭｂ２に基づいてウエイト回動装置１３０を制御し、クレーン全体の重心が前後方向中心部に位置するように、カウンタウエイトユニット１２０を回動させる。回動制御部１８２は、後方安定モーメントＭｂ２に対する前方転倒モーメントＭｆ１の比率、すなわちモーメント比率Ｍｆ１／Ｍｂ２を演算する。回動制御部１８２は、モーメント比率Ｍｆ１／Ｍｂ２が予め設定された閾値α以上になると、後方回動条件が成立したと判定する。なお、Ｍｆ１およびＭｂ２は、それぞれ正の値である。閾値αは、１未満の値（たとえば、０．６〜０．８の範囲の値）であり、クレーン１００が前方に転倒することを防止するために設定され、予め記憶装置に記憶されている。
【００３３】
後方回動条件が成立すると、回動制御部１８２は、ウエイト回動装置１３０の油圧モータを回動させ、所定角度だけカウンタウエイトユニット１２０を後方に回動させる。回動制御部１８２は、所定角度だけカウンタウエイトユニット１２０を後方に回動させた後、カウンタウエイトユニット１２０の回動を停止させ、カウンタウエイトユニット１２０をその位置で保持させる。
【００３４】
図４（ｂ）は、ブーム１０４の起立動作に応じてカウンタウエイトユニット１２０を前方に回動させる際の後方転倒モーメントＭｂ１および前方安定モーメントＭｆ２の演算方法について説明する図である。
【００３５】
演算部１８１は、後方転倒モーメントＭｂ１を次の式（３）により演算する。
Ｍｂ１＝Ｌｃ２×ＷＣ      ・・・（３）
図４（ｂ）に示すように、Ｌｃ２は、クレーン１００の後側転倒支点Ｏｂからカウンタウエイトユニット１２０の重心Ｇｃまでの水平距離である。後側転倒支点Ｏｂは、走行体１０１の接地面の最後部である。
【００３６】
演算部１８１は、前方安定モーメントＭｆ２を次の式（４）により演算する。
Ｍｆ２＝Ｌｍ２×ＷＭ＋Ｌｂ２×ＷＢ＋Ｌｌ２×ＷＬ      ・・・（４）
図４（ｂ）に示すように、Ｌｍ２は、クレーン１００の後側転倒支点Ｏｂからクレーン本体の重心Ｇｍまでの水平距離である。Ｌｂ２は、クレーン１００の後側転倒支点Ｏｂからブーム１０４の重心Ｇｂまでの水平距離である。Ｌｌ２は、クレーン１００の後側転倒支点Ｏｂから吊り荷の重心Ｇｌまでの水平距離である。
【００３７】
演算部１８１は、記憶装置に記憶されている重心Ｇｃの移動軌跡情報およびクレーン１００の幾何学情報と、ウエイト角度センサ１９６で検出されたカウンタウエイトユニット１２０の回動角度に基づいて、距離Ｌｃ２を演算する。演算部１８１は、記憶装置に記憶されている重心Ｇｂの移動軌跡情報およびクレーン１００の幾何学情報と、ブーム角度センサ１９４で検出されたブーム１０４の起伏角度に基づいて、距離Ｌｂ２を演算する。演算部１８１は、記憶装置に記憶されているクレーン１００の幾何学情報と、ブーム角度センサ１９４で検出されたブーム１０４の起伏角度に基づいて、距離Ｌｌ２を演算する。距離Ｌｍ２は、予めコントローラ１８０に記憶されている幾何学情報の一つである。
【００３８】
図３に示す回動制御部１８２は、後方転倒モーメントＭｂ１および前方安定モーメントＭｆ２に基づいてウエイト回動装置１３０を制御し、クレーン全体の重心が前後方向中心部に位置するように、カウンタウエイトユニット１２０を回動させる。回動制御部１８２は、前方安定モーメントＭｆ２に対する後方転倒モーメントＭｂ１の比率、すなわちモーメント比率Ｍｂ１／Ｍｆ２を演算する。回動制御部１８２は、モーメント比率Ｍｂ１／Ｍｆ２が予め設定された閾値β以上になると、前方回動条件が成立したと判定する。なお、Ｍｂ１およびＭｆ２は、それぞれ正の値である。閾値βは、１未満の値（たとえば、０．６〜０．８の範囲の値）であり、クレーン１００が後方に転倒することを防止するために設定され、予め記憶装置に記憶されている。
【００３９】
前方回動条件が成立すると、回動制御部１８２は、ウエイト回動装置１３０の油圧モータを回動させ、所定角度だけカウンタウエイトユニット１２０を前方に回動させる。回動制御部１８２は、所定角度だけカウンタウエイトユニット１２０を前方に回動させた後、カウンタウエイトユニット１２０の回動を停止させ、カウンタウエイトユニット１２０をその位置で保持させる。
【００４０】
図５は、第１の実施の形態に係るコントローラによる回動制御の処理内容を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、たとえば、図示しないイグニッションスイッチのオンにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、ブーム１０４の長さやフック１０７の大きさなどの基本情報は、オペレータにより入力装置１９５が操作されることで、予め登録されている。
【００４１】
ステップＳ１１０において、コントローラ１８０は、ブーム角度センサ１９４、荷重計１９３、ウエイト角度センサ１９６等のセンサ類で検出された各種情報を取得して、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０において、コントローラ１８０は、ステップS１１０で取得された情報に基づいて、モーメントＭｆ１，Ｍｆ２，Ｍｂ１，Ｍｂ２を演算して、ステップＳ１３０へ進む。
【００４２】
ステップＳ１３０において、コントローラ１８０は、モーメント比率Ｍｆ１／Ｍｂ２が閾値α以上か否かを判定する。ステップＳ１３０で肯定判定されるとステップＳ１４０へ進み、ステップＳ１３０で否定判定されるとステップＳ１３５へ進む。
【００４３】
ステップＳ１３５において、コントローラ１８０は、モーメント比率Ｍｂ１／Ｍｆ２が閾値β以上か否かを判定する。ステップＳ１３５で肯定判定されるとステップＳ１４５へ進み、ステップＳ１３５で否定判定されるとステップＳ１１０へ戻る。
【００４４】
ステップＳ１４０において、コントローラ１８０は、カウンタウエイトユニット１２０を所定角度だけ後方へ回動させ、ステップＳ１１０へ戻る。ステップＳ１４５において、コントローラ１８０は、カウンタウエイトを所定角度だけ前方へ回動させ、ステップＳ１１０へ戻る。
【００４５】
本実施の形態の動作をまとめると次のようになる。オペレータが操作装置１９１を操作して、ブーム１０４を倒伏させる。ブーム１０４が倒伏し、前方転倒モーメントＭｆ１が増加すると、後方回動条件が成立し、カウンタウエイトユニット１２０が後方に回動する。これにより、後方安定モーメントＭｂ２が増加し、クレーンの安定度が向上する。
【００４６】
オペレータが操作装置１９１を操作して、ブーム１０４を起立させる。ブーム１０４が起立し、前方安定モーメントＭｆ２が減少すると、前方回動条件が成立し、カウンタウエイトユニット１２０が前方に回動する。これにより、後方転倒モーメントＭｂ１が減少し、クレーンの安定度が向上する。
【００４７】
本実施の形態では、ウエイト回動装置１３０がカウンタウエイトユニット１２０を第２姿勢から下方に回動させて、カウンタウエイトユニット１２０を地面に載置させる姿勢である第３姿勢へと移行できる。カウンタウエイトユニット１２０の着脱方法について説明する。図６は、カウンタウエイトユニットの着脱方法を説明する図である。カウンタウエイトユニット１２０は、次のようにして、ベース１４０から取り外される。
【００４８】
運転室内には、着脱モードスイッチが配設されており、オペレータが着脱モードスイッチをオンすると、コントローラ１８０が着脱モードを設定する。着脱モードが設定されると、コントローラ１８０が表示装置１９２を制御して、表示装置１９２の表示画面にブーム１０４を倒伏させる指示を表す表示画像を表示させる。オペレータが、ブーム１０４を倒伏させると、カウンタウエイトユニット１２０が後方に回動する。ブーム１０４が所定角度まで倒伏されると、カウンタウエイトユニット１２０が第２姿勢になる。
【００４９】
コントローラ１８０は、ウエイト角度センサ１９６で検出された情報から、カウンタウエイトユニット１２０が第２姿勢の位置にあるか否かを判定する。カウンタウエイトユニット１２０が第２姿勢の位置にあると判定されると、コントローラ１８０は、図６（ａ）に示すように、さらにカウンタウエイトユニット１２０を図示反時計回りに９０度回動させ、カウンタウエイトユニット１２０を地面に載置させる。なお、地面とウエイト１１１等の間に隙間ができる場合には、隙間を埋める板材等を配置させておく。
【００５０】
コントローラ１８０は、ウエイト角度センサ１９６で検出された情報から、カウンタウエイトユニット１２０が第３姿勢であるか否かを判定する。第３姿勢であることが判定されると、コントローラ１８０が表示装置１９２を制御して、表示装置１９２の表示画面に回転軸１３１が取り外し可能な状態であることを表す表示画像を表示させる。
【００５１】
オペレータは、回転軸１３１と油圧モータの出力軸との連結を解除し、治具等を用いて回転軸１３１を取り外す。オペレータは、回転軸１３１を取り外した後、走行用の操作装置を操作して走行体１０１を駆動し、クレーン１００を前方へ移動させる。これにより、カウンタウエイトユニット１２０がベース１４０から取り外される。なお、ベース１４０にカウンタウエイトユニット１２０を取り付ける手順は、ベース１４０からカウンタウエイトユニット１２０を取り外す手順と逆の手順となるため、説明を省略する。なお、ベース１４０の取付部である油圧モータの出力軸と、カウンタウエイトユニット１２０の取付部である結合部は、地面からの高さが略同じであるので、取り付け作業時の位置決め作業を容易に行うことができる。
【００５２】
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）クレーン１００は、走行体１０１と、走行体１０１の上部に旋回可能に設けられた旋回体１０３と、旋回体１０３に起伏可能に設けられたブーム１０４と、を備えている。クレーン１００には、作業時にクレーンが転倒することを防止するためにカウンタウエイト装置１１０が設けられている。カウンタウエイト装置１１０は、クレーン１００の後部に配置されたカウンタウエイトユニット１２０と、カウンタウエイトユニット１２０を鉛直面内で回動させるウエイト回動装置１３０と、を備えている。カウンタウエイトユニット１２０を回動できるので、たとえば吊り荷重が小さいときには、カウンタウエイトユニット１２０を前側の第１姿勢に位置させてクレーンを安定させ、吊り荷重が大きいときには、カウンタウエイトユニット１２０を後側の第２姿勢に位置させて吊り性能を向上することができる。クレーン１００の後部においてカウンタウエイトユニット１２０を回動させて、カウンタウエイトユニット１２０の重心をクレーン１００の前後方向にのみ移動させてモーメントを制御する構成であるので、クレーン１００の左右幅が大きくなることを防止できる。
【００５３】
（２）ウエイト回動装置１３０は、カウンタウエイトユニット１２０を地面に載置させる第３姿勢まで、カウンタウエイトユニット１２０を回動可能に構成されている。クレーンの吊り性能を向上させるウエイト回動装置１３０に、カウンタウエイトユニット１２０の自力着脱装置としての機能を持たせたので、専用の自力着脱装置を設ける必要がなく、部品点数およびコストの低減を図ることができる。
【００５４】
（３）コントローラ１８０は、クレーン１００の転倒モーメントＭｆ１，Ｍｂ１および安定モーメントＭｆ２，Ｍｂ２を演算する演算部１８１、ならびに、転倒モーメントＭｆ１，Ｍｂ１および安定モーメントＭｆ２，Ｍｂ２に基づいてウエイト回動装置１３０を制御し、カウンタウエイトユニット１２０を回動させる回動制御部１８２を有している。ブーム１０４の動作に基づいて、カウンタウエイトユニット１２０を回動させ、モーメントを制御することで、作業中のクレーン１００の安定度を確保することができる。
【００５５】
−第２の実施の形態−
図７〜図９を参照して、第２の実施の形態に係るクレーン２００を説明する。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図７は、カウンタウエイトユニットのスライド機構およびスライド動作について説明する図である。第１の実施の形態では、ボルト１１９により複数のウエイト１１１がウエイト支持フレーム１１２に結合されている例について説明した（図２参照）。これに対し、第２の実施の形態では、積層方向に隣接するウエイト同士が油圧シリンダにより連結されている。
【００５６】
第２の実施の形態では、ウエイト支持フレーム１１２上に鉛直方向に積層された複数のウエイト２１１のうち少なくとも一つを他のウエイト２１１に対して水平方向に移動させるウエイト移動装置２６０を備えている。ウエイト移動装置２６０は、上述した油圧ポンプから吐出された圧油の流れを制御する制御弁と、制御弁を介して供給される圧油により駆動される複数の油圧シリンダ２２２を含んで構成されている。なお、本実施の形態では、制御弁が開くと、複数の油圧シリンダ２２２の全てに同じように圧油が供給される。
【００５７】
ウエイト移動装置２６０を構成する油圧シリンダ２２２は、図７に示すように、積層方向、第２姿勢では上下（鉛直）方向に隣接するウエイト２１１間に設けられている。説明の便宜上、最下段のウエイト２１１を下部ウエイト２１１Ｌと定義し、最上段のウエイト２１１を上部ウエイト２１１Ｕと定義し、上部ウエイト２１１Ｕと下部ウエイト２１１Ｌとの間のウエイト２１１を中間ウエイト２１１Ｍと定義する。
【００５８】
下部ウエイト２１１Ｌは、上部に上面が開放され、下方に窪む直方体形状の下側凹部２１３が前後方向に延在して設けられている。下側凹部２１３の前面と後面との間の寸法は、油圧シリンダ２２２の最伸長状態の長手寸法よりも長い。中間ウエイト２１１Ｍは、下部に下面および前面が開放され、上方に窪む直方体形状の上側凹部２１４が前後方向に延在して設けられている。中間ウエイト２１１Ｍは、下部ウエイト２１１Ｌと同様の下側凹部２１３が設けられている。上部ウエイト２１１Ｕは、中間ウエイト２１１Ｍと同様の上側凹部２１４が設けられている。
【００５９】
第２姿勢において、下側凹部２１３と上側凹部２１４は対向して配置され、下側凹部２１３と上側凹部２１４により、油圧シリンダ２２２の収容空間が画成されている。油圧シリンダ２２２は、一端であるシリンダチューブの端部が下側に位置するウエイト２１１の下側凹部２１３の前面に固着され、他端であるピストンロッドの端部が上側に位置するウエイト２１１の上側凹部２１４の後面に固着されている。
【００６０】
図８は、図３と同様の図であり、第２の実施の形態に係るクレーンにおけるカウンタウエイトユニットのスライド移動制御を説明するためのブロック図である。第２の実施の形態に係るコントローラ２８０には、油圧シリンダ２２２のストロークを検出し、検出したストローク信号をコントローラ２８０に出力するストロークセンサ２９７が接続されている。コントローラ２８０は、第１の実施の形態で説明した機能に加え、スライド移動制御部２８３を機能的に備えている。
【００６１】
演算部２８１は、第１の実施の形態で説明した演算処理に加え、ストロークセンサ２９７で検出した油圧シリンダ２２２のストロークとクレーン２００の幾何学情報に基づいて、カウンタウエイトユニット２２０の重心Ｇｃと前側転倒支点Ｏｆとの間の距離Ｌｃ１、およびカウンタウエイトユニット２２０の重心Ｇｃと後側転倒支点Ｏｂとの間の距離Ｌｃ２を演算する。なお、コントローラ２８０の記憶装置には、油圧シリンダ２２２のストロークと、重心Ｇｃの移動量との関係が予め記憶されている。
【００６２】
スライド移動制御部２８３は、ウエイト角度センサ１９６で検出された角度に基づいて、カウンタウエイトユニット２２０が第２姿勢の位置にあるか否かを判定する。カウンタウエイトユニット２２０が第２姿勢の位置にあると判定された状態で、モーメント比率Ｍｆ１／Ｍｂ２が、予め設定された閾値α以上になると、後方スライド条件が成立したと判定する。
【００６３】
図７（ｂ）に示すように、後方スライド条件が成立すると、スライド移動制御部２８３は、ウエイト移動装置２６０の各油圧シリンダ２２２を伸長させ、所定距離だけ中間ウエイト２１１Ｍを下部ウエイト２１１Ｌに対して後方に移動させ、かつ、所定距離だけ上部ウエイト２１１Ｕを中間ウエイト２１１Ｍに対して後方に移動させる。スライド移動制御部２８３は、ウエイト２１１を後方にスライド移動させた後、カウンタウエイトユニット２２０のスライド移動を停止させ、カウンタウエイトユニット２２０をその位置で保持させる。
【００６４】
カウンタウエイトユニット２２０が第２姿勢の位置にあると判定され、かつ、カウンタウエイトユニット２２０が階段状とされている状態で、モーメント比率Ｍｂ１／Ｍｆ２が、予め設定された閾値β以上になると、前方スライド条件が成立したと判定する。なお、スライド移動制御部２８３は、ストロークセンサ２９７で検出されたストロークが閾値ｘ未満であるとき、カウンタウエイトユニット２２０は階段状でないと判定し、ストロークが閾値ｘ以上であるとき、カウンタウエイトユニット２２０は階段状であると判定する。閾値ｘは、ストロークがほぼ０であることを判定するための閾値であり、予めコントローラ２８０の記憶装置に記憶されている。
【００６５】
前方スライド条件が成立すると、スライド移動制御部２８３は、ウエイト移動装置２６０の各油圧シリンダ２２２を収縮させ、所定距離だけ中間ウエイト２１１Ｍを下部ウエイト２１１Ｌに対して前方に移動させ、かつ、所定距離だけ上部ウエイト２１１Ｕを中間ウエイト２１１Ｍに対して前方に移動させる。スライド移動制御部２８３は、ウエイト２１１を前方にスライド移動させた後、カウンタウエイトユニット２２０のスライド移動を停止させ、カウンタウエイトユニット２２０をその位置で保持させる。
【００６６】
図９は、第２の実施の形態に係るコントローラ２８０によるスライド移動制御の処理内容を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、たとえば、図示しないイグニッションスイッチのオンにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、ブーム１０４の長さやフック１０７の大きさなどの基本情報は、オペレータにより入力装置１９５が操作されることで、予め登録されている。
【００６７】
ステップＳ２１０において、コントローラ２８０は、ブーム角度センサ１９４、荷重計１９３、ウエイト角度センサ１９６、ストロークセンサ２９７等のセンサ類で検出された各種情報を取得して、ステップＳ２１５へ進む。
【００６８】
ステップＳ２１５において、コントローラ２８０は、ステップＳ２１０で取得されたカウンタウエイトユニット２２０の角度に基づいて、カウンタウエイトユニット２２０が第２姿勢にあるか否かを判定する。ステップＳ２１５で肯定判定されるとステップＳ２２０へ進み、ステップＳ２１５で否定判定されるとステップＳ２１０へ戻る。
【００６９】
ステップＳ２２０は図５のステップＳ１２０と同様のモーメント演算処理である。ステップＳ２２０のモーメント演算処理が完了すると、ステップＳ２３０へ進む。ステップＳ２３０は図５のステップＳ１３０と同様の処理であり、コントローラ２８０は、モーメント比率Ｍｆ１／Ｍｂ２が閾値α以上であるか否かを判定する。ステップＳ２３０で肯定判定されるとステップＳ２４０へ進み、ステップＳ２３０で否定判定されるとステップＳ２３５へ進む。
【００７０】
ステップＳ２３５は図５のステップＳ１３５と同様の処理であり、コントローラ２８０は、モーメント比率Ｍｂ１／Ｍｆ２が閾値β以上であるか否かを判定する。ステップＳ２３５で肯定判定されるとステップＳ２３８へ進み、ステップＳ２３５で否定判定されるとステップＳ２１０へ戻る。
【００７１】
ステップＳ２３８において、コントローラ２８０は、ステップＳ２１０で取得されたストロークの情報に基づいて、カウンタウエイトユニット２２０が階段状であるか否かを判定する。ステップＳ２３８で肯定判定されるとステップＳ２４５へ進み、ステップＳ２３８で否定判定されるとステップＳ２１０へ戻る。
【００７２】
ステップＳ２４０において、コントローラ２８０は、カウンタウエイトユニット２２０を構成する上部ウエイト２１１Ｕおよび中間ウエイト２１１Ｍを下側のウエイト２１１に対して所定距離だけ後方へスライド移動させ、ステップＳ２１０へ戻る。ステップＳ２４５において、コントローラ２８０は、カウンタウエイトユニット２２０を構成する上部ウエイト２１１Ｕおよび中間ウエイト２１１Ｍを下側のウエイト２１１に対して所定距離だけ前方へスライド移動させ、ステップＳ２１０へ戻る。
【００７３】
このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
（４）第２姿勢において、さらにカウンタウエイトユニット２２０の重心を前後方向に移動させてモーメントを制御することができるので、吊り性能をさらに向上できる。
【００７４】
（５）コントローラ２８０は、クレーン２００の転倒モーメントＭｆ１，Ｍｂ１および安定モーメントＭｆ２，Ｍｂ２を演算する演算部２８１、ならびに、転倒モーメントＭｆ１，Ｍｂ１および安定モーメントＭｆ２，Ｍｂ２に基づいてウエイト移動装置２６０を制御し、複数のウエイト２１１のうち少なくとも一つを他のウエイト２１１に対して水平方向に移動させるスライド移動制御部２８３を有している。これにより、ブーム１０４の動作に基づいて、カウンタウエイトユニット１２０をスライド移動させ、モーメントを制御することで、作業中のクレーン１００の安定度を確保することができる。
【００７５】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
第１の実施の形態では、油圧モータによりカウンタウエイトユニット１２０を回動させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。油圧シリンダとリンク機構を組み合わせてなる回動装置によりカウンタウエイトユニット１２０を回動させてもよい。
【００７６】
（変形例２）
第２の実施の形態では、全ての油圧シリンダ２２２を同時にストロークさせる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。上から下に、あるいは下から上に順番に油圧シリンダ２２２を駆動させてもよい。
【００７７】
（変形例３）
ウエイト１１１，２１１の個数や形状、ウエイト支持フレーム１１２の構造は上述した実施の形態で説明した例に限定されない。ウエイト１１１，２１１の支持手段も様々な手段を採用できる。
【００７８】
（変形例４）
上述した実施の形態では、前方転倒モーメントの増加に応じて後方安定モーメントを増加させるように、および、前方安定モーメントの減少に応じて後方転倒モーメントを減少させるようにコントローラ１８０，２８０がカウンタウエイト装置１１０，２１０の動作を制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、取り付けるブーム１０４の長さに応じて、第１姿勢、第２姿勢および第３姿勢のいずれかに移行するようにカウンタウエイトユニット１２０を動作させてもよい。
【００７９】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
１００  クレーン、１０１  走行体、１０３  旋回体、１０４  ブーム、１１０  カウンタウエイト装置、１１１  ウエイト、１１２  ウエイト支持フレーム（支持構造体）、１２０  カウンタウエイトユニット、１３０  ウエイト回動装置（回動装置）、１８０  コントローラ（制御装置）、１８１  演算部、１８２  回動制御部、２００  クレーン、２１１  ウエイト、２２０  カウンタウエイトユニット、２６０  ウエイト移動装置、２８０  コントローラ（制御装置）、２８１  演算部、２８３  スライド移動制御部（移動制御部）
【図１】
2018016442.tif 000003
【図２】
2018016442.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018016442.tif 000007
【図６】
2018016442.tif 000008
【図７】
2018016442.tif 000009
【図８】
2018016442.tif 000010
【図９】
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