(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変位置カウンターウェイトを中間カウンターウェイト位置に有するクレーンの容量を求めるための方法であって、
可変位置カウンターウェイトを有するクレーンのブーム組合せを判定する段階と、
前記ブーム組合せのフック位置での最大容量を求める段階と、
前記クレーンの前記可変位置カウンターウェイトとフックへの荷重との間の釣り合いに依存した動作状態の目標値を定める段階と、
中間カウンターウェイト位置の指示値を受信する段階と、
前記ブーム組合せ及び前記中間カウンターウェイト位置についての前記フック位置での前記フックへの荷重であって、前記動作状態が前記目標値となるようにする荷重を計算して中間容量を求める段階と、
前記中間容量を前記最大容量と比較する段階と、
前記最大容量と前記中間容量のうちの低い方を出力する段階と、
を備えている方法。
【請求項２】
前記最大容量と前記中間容量のうちの低い方を出力する段階は、前記最大容量と前記中間容量のうちの高い方を視覚ディスプレイ上に表示する段階を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ブーム組合せを判定する段階は、前記ブーム組合せを識別するユーザー入力を受信する段階を備えている、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ブーム組合せを判定する段階は、前記ブーム組合せを作り上げている少なくとも１つの構成要素をセンサによって検出する段階を備えている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記最大容量を求める段階は、前記判定されたブーム組合せについて荷重表をルックアップする段階を備えている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記動作状態はバックヒッチ張力を備えている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記荷重を計算する段階は、前記可変位置カウンターウェイトを支持するビームの荷重モーメント、マストを支持するマストヒンジの荷重モーメント、及びブームを支持するブームヒンジの荷重モーメント、を合計する段階を備えている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
クレーン制御システムであって、
コンピュータ実行可能命令を実施するようにされたプロセッサと、
前記プロセッサと通信していて中間カウンターウェイト位置の指示値を受信するようにされた第１入力部インターフェースと、
前記プロセッサと通信していて、クレーンブームへの荷重と可変位置カウンターウェイトとの間の釣り合いを示す動作状態に対応しているセンサ入力を受信するようにされた第２入力部インターフェースと、
前記プロセッサと通信していて前記可変位置カウンターウェイトの位置を制御するための制御信号を出力するようにされた第１出力部インターフェースと、
前記プロセッサと通信していて中間クレーン容量の指示値を出力するようにされた第２出力部インターフェースと、
前記プロセッサと通信していて、荷重表を表すデータ及び前記プロセッサによって実施されると前記プロセッサに諸機能を遂行させるコンピュータ実行可能命令を記憶しているコンピュータメモリと、
を備えており、
前記諸機能は、
前記可変位置カウンターウェイトの前記位置を制御するための前記制御信号を、前記第２入力部インターフェースにて受信されるセンサ入力を既定値に保つことに基づいて計算すること、
中間クレーン容量を、前記第１入力部インターフェース経由で受信される前記中間カウンターウェイト位置の指示値及び前記クレーンブームと前記可変位置カウンターウェイトとの間の釣り合いを示す前記動作状態の既知の値に基づいて計算すること、
前記中間クレーン容量をブーム組合せについての前記荷重表によって示される容量と比較すること、及び、
前記中間クレーン容量と前記荷重表とによって示される前記容量のうちの低い方の指示値を前記第２出力部インターフェース経由で出力すること、
を備えている、クレーン制御システム。
【請求項９】
前記センサ入力は、バックヒッチでの歪みゲージの出力を受信するように構成されている、請求項８に記載のクレーン制御システム。
【請求項１０】
前記中間クレーン容量を計算する機能は、前記可変位置カウンターウェイトを支持するビームの荷重モーメント、マストを支持するマストヒンジの荷重モーメント、及びブームを支持するブームヒンジの荷重モーメント、を合計することを備えている、請求項８又は９に記載のクレーン制御システム。
【請求項１１】
前記ブーム組合せの指示値を受信するように構成されている第３入力部インターフェース、を更に備えている請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のクレーン制御システム。
【請求項１２】
クレーンであって、
上部構造と、
第１端において前記上部構造に取り付けられ、第２端にフックを有しているブームと、
前記上部構造から水平に伸展可能な可変位置カウンターウェイトと、
前記可変位置カウンターウェイトを前記上部構造に対して動かすように構成されているカウンターウェイト移動装置と、
前記フックへの荷重と前記可変位置カウンターウェイトとの間の釣り合いを示す動作状態を測定するように構成されているセンサと、
アクチュエータ及び前記センサと通信しているクレーン制御システムと、
を備えており、前記クレーン制御システムは、
コンピュータ実行可能命令を実施するように構成されているプロセッサと、
前記プロセッサと通信していて中間カウンターウェイト位置の指示値を受信するように構成されている入力部と、
前記プロセッサと通信していて中間クレーン容量の指示値を出力するように構成されている出力部と、
前記プロセッサと通信していて、荷重表を表すデータ及び前記プロセッサによって実施されると前記プロセッサに諸機能を遂行させるコンピュータ実行可能命令を記憶しているコンピュータメモリと、
を備えており、前記諸機能は、
前記アクチュエータのための制御信号であって前記センサによって測定される前記動作状態を既定値に維持するために前記可変位置カウンターウェイトの位置を前記アクチュエータに調節させる制御信号を計算すること、
前記中間クレーン容量を、前記入力部を介して受信される前記中間カウンターウェイト位置の指示値及び前記フックへの前記荷重と前記可変位置カウンターウェイトとの間の釣り合いを示す前記動作状態の規定値に基づいて計算すること、
ブーム組合せについての前記荷重表によって示される容量を前記中間クレーン容量と比較すること、及び、
前記荷重表によって示される前記容量と前記中間クレーン容量のうちの低い方の指示値を前記出力部経由で出力すること、
を備えている、クレーン。
【請求項１３】
前記クレーンは、前記上部構造へ連結されている固定マストと、前記固定マストと前記可変位置カウンターウェイトの間のバックヒッチと、を更に備えており、前記センサは前記バックヒッチの張力を測定するように構成されている歪みゲージを備えている、請求項１２に記載のクレーン。
【請求項１４】
前記中間クレーン容量を計算する機能は、前記可変位置カウンターウェイトを支持するビームの荷重モーメント、マストを支持するマストヒンジの荷重モーメント、及びブームを支持するブームヒンジの荷重モーメント、を合計することを備えている、請求項１２又は１３に記載のクレーン。
【請求項１５】
前記ブーム組合せの指示値を受信するように構成されている第３入力部、を更に備えている請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載のクレーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示されている主題は、クレーン荷重表を計算するためのシステム及び方法に関し、より詳細には可変位置カウンターウェイトが中間カウンターウェイト位置にある状態のクレーンについての荷重表を計算するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クレーンは、典型的には、クレーンが荷重を吊り上げるときにクレーンの釣り合いを取るのに助けとなるカウンターウェイトを含んでいる。荷重はクレーンの回転中心に対して内や外に動かされることが多く、而してクレーンの、持ち上げ、動かし、正しい位置に置くという動作全体を通じて異なる荷重モーメントを発生させるので、カウンターウェイトが何らかの追加のカウンターウェイト付属物も含め、同じくクレーンの回転中心に対して前方及び後方に動かせるようになっていれば好都合である。このやり方では、カウンターウェイトを固定距離に保つよりほかに仕方がない場合に必要とされるより少ない量のカウンターウェイトを利用することができるようになる。
【０００３】
クレーンは、クレーンが所与のブーム組合せを用いて吊り上げることのできる最大重量を指定している、製造者によって開発された荷重表を含んでいる。クレーンは様々なブーム組合せをブーム構成要素の長さを変えながら用いて作動させることができるので、多数の荷重表が必要になる。例えば、標準的なブームか又は引込式ジブのどちらかと、５通りの異なるブーム長さと、５通りの異なるジブ長さと、を有する単純なクレーンでも、３０通りの異なる荷重表が必要になるはずである。そのうえ各荷重表は、吊り上げが起こる回転中心からの距離毎にクレーンの容量を計算する必要があるだろう。
【０００４】
可変位置カウンターウェイトが使用されている場合、容量は典型的にはカウンターウェイトがその最も遠い限界にあるものとして計算されており、というのも、こうすれば結果としてクレーンについての最も高い容量をもたらすことになるからである。しかしながら、操作者が可変位置カウンターウェイトをその最大限界まで伸展させたくない場合もある。例えば、操作者が壁の近くでクレーンを操作している場合、可変位置カウンターウェイトが仮にその最も遠い限界まで動かされたなら壁に接触しないとも限らない。これが理由で、荷重表は最大限界に満たない位置でのカウンターウェイトについても生成される。クレーンがクレーンの回転中心からほぼ６０フィート（１８２８．８センチメートル）伸展する可変位置カウンターウェイトを有しているとしても、操作者はカウンターウェイトを６０フィート未満の位置、例えば５０フィート（１５２４センチメートル）などの位置にした状態のクレーンの容量に興味があるかもしれない。それぞれの位置が先述の荷重表１つ１つを再計算することを要求するので、荷重表の生成には限られた数の位置が選択されている。６０フィートという最大限界を有する可変位置カウンターウェイトを有するクレーンが荷重表の計算のために３通りの個別位置を選定しているというのであれば、荷重表は固定型のカウンターウェイトに比べ３倍多いということになる。
【０００５】
操作者は、制約された空間内でクレーンを使用する必要がある場合、利用可能な空間よりは小さいが荷重表上の位置に対応しているカウンターウェイトの個別位置を選択するか、又は利用可能な空間を使用するが荷重表の当該個別位置についての所与の容量までに吊り上げを制限するか、のどちらかを選ばざるを得ない。荷重表を生成するうえで限られた数の位置が選択されているので、荷重表の中の中間位置は利用可能な空間より実質的に小さいかもしれない。可変位置カウンターウェイトが６０フィートの最大限界を有し荷重表の計算上３通りの個別位置を有しているという先の実例を用いると、各個別位置は２０フィート（６０９．６センチメートル）ずつ離隔され、荷重表では、２０フィート限界、４０フィート（１２１９．２センチメートル）限界、及び最大の６０フィート限界にある、ということになろう。操作者がカウンターウェイトを５０フィート未満に制限する必要があるなら、彼らは４０フィートのカウンターウェイト位置に対応する容量を選択する必要があるということになる。これは結果として、カウンターウェイトが利用可能な空間全てを使用するべく伸展させられたとして容量を求めた場合に利用できたはずのものより実質的に小さいクレーン容量をもたらす。
【０００６】
クレーン操作者は、荷重表を計算するのに使用される多数の利用可能な中間位置を有することによって、操縦するクレーンの容量を最大化することを望むであろう。しかしながら、これは、維持されなくてはならない表用紙の量、クレーン内に記憶させるデータの量、遂行されるべき計算の数、を実質的に増加させる。したがって、荷重表用紙の量、クレーン内に記憶させるデータ、及び要求される計算の総数を制限しながらも、多数の個別位置のクレーン荷重表をクレーン操作者に提供する必要性がある。
【発明の概要】
【０００７】
実施形態は、可変位置カウンターウェイトを中間位置に有するクレーンについてブーム組合せの容量を求めるための方法を含んでいる。方法は、可変位置カウンターウェイトを有するクレーンのブーム組合せを判定する段階と、当該ブーム組合せのフック位置での最大容量を求める段階と、クレーンの可変位置カウンターウェイトとフックへの荷重との間の釣り合いに依存した動作状態の目標値を定める段階と、中間カウンターウェイト位置の指示値を受信する段階と、当該ブーム組合せ及び当該中間カウンターウェイト位置についてのフック位置でのフックへの荷重であって、動作状態が目標値となるようにする荷重を計算して中間容量を求める段階と、中間容量を最大容量と比較する段階と、最大容量と中間容量のうちの低い方を出力する段階と、を含んでいる。
【０００８】
一部の実施形態では、最大容量と中間容量のうちの低い方を出力する段階は、最大容量と中間容量のうちの高い方を視覚ディスプレイ上に表示する段階を含んでいる。
【０００９】
一部の実施形態では、ブーム組合せを判定する段階は、ブーム組合せを識別するユーザー入力を受信する段階を含んでいる。一部の実施形態では、ブーム組合せを判定する段階は、組合せを作り上げている少なくとも１つの構成要素をセンサによって検出する段階を含んでいる。
【００１０】
一部の実施形態では、最大容量を求める段階は、判定されたブーム構成について荷重表をルックアップする段階を含んでいる。
【００１１】
一部の実施形態では、動作状態はバックヒッチ張力を含んでいる。
【００１２】
一部の実施形態では、荷重を計算する段階は、可変位置カウンターウェイトを支持するビームの荷重モーメント、マストを支持するマストヒンジの荷重モーメント、及びブームを支持するブームヒンジの荷重モーメント、を合計する段階を含んでいる。
【００１３】
別の態様では、クレーン制御システムが開示されている。クレーン制御システムは、コンピュータ実行可能命令を実施するように構成されているプロセッサと、プロセッサと通信していて中間位置の指示値を受信するように構成されている第１入力部インターフェースと、プロセッサと通信していてクレーンブームへの荷重と可変位置カウンターウェイトの間の釣り合いを示す動作状態に対応しているセンサ入力を受信するように構成されている第２入力部インターフェースと、プロセッサと通信していて可変位置カウンターウェイトの位置を制御するための制御信号を出力するように構成されている第１出力部インターフェースと、プロセッサと通信していて中間クレーン容量の指示値を出力するように構成されている第２出力部インターフェースと、プロセッサと通信していて荷重表を表すデータ及びプロセッサによって実施されるとプロセッサに諸機能を遂行させるコンピュータ実行可能命令を記憶しているコンピュータメモリと、を含んでいる。当該諸機能は、可変位置カウンターウェイトの位置を制御するための制御信号を、第２入力部インターフェースにて受信されるセンサ入力を既定値に保つことに基づいて計算すること、中間クレーン容量を、第１インターフェース経由で受信される中間カウンターウェイト位置の指示値及びクレーンブームと可変位置カウンターウェイトの間の釣り合いを示す動作状態の既知の値に基づいて計算すること、中間クレーン容量をブーム組合せについての荷重表によって示される容量と比較すること、及び、中間容量と荷重表によって示される容量のうちの低い方の指示値を第２出力部インターフェース経由で出力すること、を含んでいる。
【００１４】
一部の実施形態では、センサ入力はバックヒッチでの歪みゲージの出力を受信するように構成されている。
【００１５】
一部の実施形態では、中間クレーン容量を計算することは、可変位置カウンターウェイトを支持するビームの荷重モーメント、マストを支持するマストヒンジの荷重モーメント、及びブームを支持するブームヒンジの荷重モーメント、を合計することを含んでいる。
【００１６】
一部の実施形態では、システムはブーム組合せの指示値を受信するように構成されている第３入力部を更に含んでいる。
【００１７】
別の態様では、クレーンが開示されている。クレーンは、上部構造と、第１端において上部構造に取り付けられ、第２端にフックを有しているブームと、上部構造から水平に伸展可能な可変位置カウンターウェイトと、可変位置カウンターウェイトを上部構造に対して動かすように構成されているカウンターウェイト移動装置と、フックへの荷重とカウンターウェイトとの間の釣り合いを示す動作状態を測定するように構成されているセンサと、アクチュエータ及びセンサと通信しているクレーン制御システムと、を含んでいる。クレーン制御システムは、コンピュータ実行可能命令を実施するように構成されているプロセッサと、プロセッサと通信していて中間位置の指示値を受信するように構成されている入力部と、プロセッサと通信していて中間クレーン容量の指示値を出力するように構成されている出力部と、プロセッサと通信していて荷重表を表すデータ及びプロセッサによって実施されるとプロセッサに諸機能を遂行させるコンピュータ実行可能命令を記憶しているコンピュータメモリと、を含んでいる。当該諸機能は、アクチュエータのための制御信号であってセンサによって測定される動作状態を既定値に維持するように可変位置カウンターウェイトの位置をアクチュエータに調節させる制御信号を計算すること、中間クレーン容量を、入力部を介して受信される中間カウンターウェイト位置の指示値及びフックへの荷重と可変位置カウンターウェイトの間の釣り合いを示す既定の動作状態に基づいて計算すること、ブーム組合せについての荷重表によって示される容量を中間クレーン容量と比較すること、及び、荷重表によって示される容量と中間クレーン容量のうちの低い方の指示値を出力部経由で出力すること、を含んでいる。
【００１８】
一部の実施形態では、クレーンは、上部構造へ連結されている固定マストと、固定マストと可変位置カウンターウェイトの間のバックヒッチと、を更に含んでおり、センサはバックヒッチの張力を測定するように構成されている歪みゲージである。
【００１９】
一部の実施形態では、中間クレーン容量を計算することは、可変位置カウンターウェイトを支持するビームの荷重モーメント、マストを支持するマストヒンジの荷重モーメント、及びブームを支持するブームヒンジの荷重モーメント、を合計することを含んでいる。
【００２０】
一部の実施形態では、クレーンはブーム組合せの指示値を受信するように構成されている第３入力部を更に含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】移動式クレーンの側面図である。
【図２】図１の移動式クレーンの拡大図である。
【図３】カウンターウェイト組立体が近位置にある状態の移動式リフトクレーンの或る実施形態の側面図である。
【図４】カウンターウェイトの位置を制御するための制御システムを示す。
【図５】カウンターウェイトの位置を制御するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本開示の実施形態をこれより更に説明してゆく。次に続く節には本開示の異なる態様が更に詳細に定義されている。その様に定義されている各態様は、それとは反対の明白な指示のない限り、何れかの他の単数又は複数の態様と組み合わされてもよい。具体的には、好適又は好都合であると示唆されている何れかの特徴が、好適又は好都合であると示唆されている何れかの他の単数又は複数の特徴と組み合わされてもよいということである。
【００２３】
説明されている実施形態は、多くの型式のクレーンへの適用可能性を有しているが、それを図１の動作的構成及び図２の拡大図に示されている移動式クレーン１０に関連付けて説明してゆく。移動式クレーン１０は、概して、下部構造１２及び上部構造１３を含んでいる。下部構造１２は、クローラー１４の形態をしている可動式地面係合部材を含んでいる。クレーン１０の両側に１つずつクローラー１４があり、２つのクローラー１４があるが、図１及び図２の側面図ではそれらのうち１つしか見えない。クレーン１０では、地面係合部材をクローラーの複数のセットとし、各側にクローラーのセットを１つずつとすることもできるであろう。当然ながら、示されているもの以外の追加のクローラーが使用されていてもよいし、またタイヤの様な他の型式の地面係合部材を使用することもできる。
【００２４】
上部構造１３は、回転台２４が下部構造１２に対して軸周りに旋回できるように旋回リング２６を有している回転台２４と、ブーム１６及びマスト１８の形態をしている支持柱と、ブームサスペンション２０と、可変位置カウンターウェイト組立体２２と、バックヒッチ２１と、を含んでいる。回転台２４は、回転台２４の前部分上に枢動式に取り付けられているブーム１６、第１端を回転台２４上に取り付けられているマスト１８、及びカウンターウェイトユニット２２、を支持している。カウンターウェイトユニット２２は、支持部材上の個々のカウンターウェイト部材から成る複数の積重体の形態をしていてもよい。
【００２５】
カウンターウェイトユニット２２は、回転台２４の残部に対して可動である。クレーン１０では、回転台２４は、可動式カウンターウェイトユニット２２を回転台２４に対して可動関係に支持するカウンターウェイト支持フレーム３３を含んでいる。カウンターウェイト支持フレーム３３は、カウンターウェイト支持フレーム３３から横方向に伸びるフランジを含んでいる。カウンターウェイトユニット２２は、カウンターウェイト支持フレーム３３が後方に伸びてゆく際にフランジの表面上を動く。カウンターウェイトを収納するカウンターウェイトトレイは、フランジに載るローラーを含んでいる。ローラーは、カウンターウェイトトレイ３３がカウンターウェイト支持フレーム３３の下方に懸下されるようにカウンターウェイトトレイの上に固定されている。クレーン１０では、カウンターウェイト支持フレーム３３は回転台２４の固定された最後方部分を構成している。
【００２６】
回転台２４とカウンターウェイトユニット２２の間には、カウンターウェイトユニット２２がブーム１６に向かって及びブーム１６から離れて動けるようにするためにカウンターウェイト移動システムが接続されている。カウンターウェイトユニット２２は、カウンターウェイトユニット２２が回転台２０の固定された最後方部分の前にある位置、即ちクレーン１０のテールスイングが回転台２０の固定された最後方部分によって規定されるような位置（図３に見られる）と、カウンターウェイトユニット３５がクレーン１０のテールスイングを規定している位置（図２に見られる）との間で可動である。クレーン１０内のカウンターウェイト移動システムは、駆動モータとカウンターウェイト支持フレーム３２の後部側のドラムとで作り上げられたカウンターウェイトユニット移動装置を含んでいる。好適には、カウンターウェイトユニット移動装置は２つの離間された同一の組立体を有しており、従って駆動モータは２つのドラムを駆動している。カウンターウェイトユニット移動装置の各組立体は、更に、被動プーリー及びアイドラープーリーを周って渡された可撓性引張部材を含んでいる。可撓性引張部材はワイヤロープ又はチェーンであってもよい。各可撓性引張部材の両端がカウンターウェイトトレイへ接続されており、その結果、カウンターウェイトユニット２２はブーム１６に向かうようにもブーム１６から離れるようにも引かれることができる。これは、可撓性引張部材又はワイヤロープの両端に目玉を有し、そしてカウンターウェイトトレイ側のコネクタに孔を有し、目玉と孔にピンを挿通させることによって達成されているのが好適である。このようにクレーン１０においては、カウンターウェイトユニット移動装置がカウンターウェイト支持フレーム３３とカウンターウェイトユニット２２の間に接続されている。
【００２７】
図３が前方位置にあるカウンターウェイトユニット２２を示しているのに対して、図２は大荷重がフック２８から吊り下げられているとき又はブーム１６が前方へ枢動されて荷重を回転台２４から更に遠くへ伸ばしたときのような、後方位置にあるカウンターウェイトユニット２２を示している。カウンターウェイトユニット２２の位置決めは、フック２８への荷重によって生じる荷重モーメントとカウンターウェイトユニット２２からの荷重モーメントとの間の釣り合いを示す動作状態を検出する少なくとも１つのセンサと連結されているクレーン制御装置によって制御される。カウンターウェイト移動システムそして恐らくはクレーンの他の動作を制御するクレーン制御装置は、動作状態（例えば、ブーム角度、ジブ角度、フックへの荷重を示すホイストラインの張力、荷重モーメントを示すバックヒッチの張力、組合せブーム及び荷重モーメントを示すブームホイスト索具の張力など）を示しているセンサからの信号を受信し、カウンターウェイトユニット２２の位置を感知された動作状態に基づいて制御する。カウンターウェイトユニット２２の位置は、ドラムの回転の経過を追うことによって又はケーブル及びリール配列（図示せず）を使用することによって検出することができる。その様なシステムを使用するクレーン１０は、好適には、カウンターウェイトユニット２２の位置を制御するためにコンピュータプロセッサによって実行させるように動作可能に組み込まれたプログラミングコードを含むコンピュータ可読記憶媒体を含んでいるだろう。
【００２８】
通常の動作では、カウンターウェイトユニット２２の移動は、センサによって感知される動作状態の目標値を設定する段階、そして次に動作状態を目標値に維持するようにカウンターウェイトユニット２２を動かす段階、によって制御される。例えば、バックヒッチ２１の張力は、バックヒッチ２１のリンクの歪みゲージを使用して感知されるようになっていてもよい。バックヒッチ２１の張力は、ブーム１６の荷重モーメントとカウンターウェイトユニット２２の荷重モーメントとの間の釣り合いの適正な近似値である。この場合の感知される動作状態はバックヒッチ２１の張力ということになり、それはカウンターウェイトの重量の８０パーセントの値に設定されてもよいだろう。８０パーセントというのは一例にすぎず、実施形態はこの値によって限定されない。
【００２９】
動作時、カウンターウェイトユニット２２は、最初、図３に示されている内側の位置にある。カウンターウェイトユニット２２がこの位置にある状態では、バックヒッチ２１の張力は最小であり、カウンターウェイトフレーム３３はカウンターウェイトユニット２２のための支持の大半を提供している。クレーンが吊り上げ動作を試みると、バックヒッチ２１の張力は、カウンターウェイトユニット２２を動かすことなしに目標値まで増加する。目標値に達すると、カウンターウェイトユニット２２はバックヒッチ２１の張力が目標値と一致する位置へ動き始める。より大きい荷重が吊り上げられる際又はブーム１６がクレーンからより遠くへ伸展される際には、カウンターウェイトユニット２２はその最大限界に達するまで外方へ動き続ける。目標値がカウンターウェイトユニット２２の最大限界での実容量より小さい容量をもたらすこともある。その様な事例では、カウンターウェイトユニット２２を最大限界に留まらせたまま荷重が実最大値にまで増加してゆくことになろう。フック２８への荷重が軽減されたりブーム１６が内側に動かされたりすれば、バックヒッチ２１の張力は減少し始め、カウンターウェイトユニット２１は目標張力に再び達するまで内方に動く。目標張力は、定値であってもよいし、又は一部の実施形態ではカウンターウェイトの位置に依存する既定値であってもよい。
【００３０】
クレーン１０の容量は、クレーン１０の最大荷重モーメントと構造的容量とによって決まる。荷重モーメントは、クレーン１０がクレーン１０の安定限界面を超えて荷重を持ち上げる場合に経験する転倒力である。構造的容量は、クレーン１０のブーム１６及び他の構成要素の強度に関係する。クレーン１０の容量は、クレーン１０の最大モーメントと構造的容量のうちの低い方によって制限される。クレーン１０が、構造的容量を超えた吊り上げを試みたなら、最大荷重モーメントに満たない吊り上げであったとしても、クレーン１０の構造は機能しなくなるであろう。クレーン１０が構造的容量内で吊り上げを試みた場合でも、荷重モーメントがその最大容量を超過していたなら、クレーン１０は転倒するであろう。クレーン１０のための荷重表は、これらの容量の両方を考慮に入れている。
【００３１】
可動式カウンターウェイトユニット２２を有するクレーン１０は、最大容量に達する前はカウンターウェイト２２を伸ばそうとするのが常であるため、荷重表は、典型的には、カウンターウェイト２２の最大限界についてしか生成されない。この位置においてクレーン１０はその最も高い容量を有する。荷重表を計算する過程において、所与のブーム１６の方向でフック２８が支持することのできる最も高い荷重であって尚且つ最大荷重モーメント又は構造的容量を超過しない荷重を計算するのが通常の手続である。このプロセスがブーム１６の各方向について繰り返され、一般的には、ブーム１６と何れかのジブとの組合せに基づくフック２８が位置する上部構造の回転中心からの所与の距離にとっての最大荷重として与えられる。動作の間中、カウンターウェイト２２の位置は吊り上げられる荷重に依存して調節され、ついにはそれの最大限界及びクレーン１０の最大容量に達する。
【００３２】
また一方、荷重表を生成する新規な方法は、カウンターウェイト２２の最大限界での荷重表のための既存の計算とカウンターウェイト２２の位置の調節とをうまく利用している。カウンターウェイト２２の中間位置の１つ１つについて荷重表を手作業で計算する代わりに、感知される動作状態をその目標値に保つために結果としてカウンターウェイト２２が中間位置へ動くことになるフック２８への荷重が計算される。この荷重は安全動作状態であることが知られており、というのも通常の動作中にカウンターウェイト２２は最大限界への途中でこの位置を通過するからである。
【００３３】
カウンターウェイト２２を結果として中間位置とする荷重の計算は、多大なコンピュータリソースが無くても算出できる比較的単純な計算である。パラメータ全てが既知の変数であり、解かれるべき未知の変数はフック２８への荷重だけである。既知のクレーン１０の幾何学形状及びカウンターウェイト２２のサイズを所与として、カウンターウェイトビーム３３、マスト１８、及びブーム１６についてのモーメントを単純に合計することで、感知されるパラメータに対する目標値をもたらすフック２８への荷重の解が与えられる。
【００３４】
幾つかの事例では、フック２８への荷重は、転倒モーメントよりむしろ構造的容量によって制限される。これらの事例では、最大許容容量は、モーメントを合計することによって計算されたものより小さくなるだろう。とはいえ、これらの事例は以前より既存の荷重表の中で勘案されている。既存の荷重表の容量がモーメントを合計することによって求められた容量より小さければ、それは容量が荷重モーメントではなくむしろ構造的懸念によって制限されるということを示唆している。これらの事例では、既存の荷重表容量と計算された荷重のうち小さい方が使用される。
【００３５】
一部の実施形態では、バックステーの張力以外の動作状態が使用されてもよい。例えば、荷重モーメントがカウンターウェイトフレーム３３上で検出されるようにしてもよく、当該荷重モーメントはブーム１６への荷重モーメントの変更に応じてカウンターウェイト２２を動かすことによって一定に保持されるものである。
【００３６】
図４は、クレーン制御システム２００の或る例示としての実施形態の概略図を示している。クレーン制御システム２００は、処理ユニット２０２と、処理ユニット２０２に動作可能に連結されているユーザーインターフェース２０４と、を含んでいる。図４の実施形態では、処理ユニット２０２とユーザーインターフェース２０４は別々の物理的ユニットとして示されているが、一部の実施形態ではそれらは単一の物理的ユニットである。処理ユニット２０２は、ビデオグラフィックスアレイ（ＶＧＡ）コネクタ、シリアル接続、デジタルビデオインターフェース（ＤＶＩ）、無線データ接続、又は処理ユニット２０２からのディスプレイ情報をユーザーインターフェース２０４へ転送することのできる何れかの他のコネクタの様な、グラフィックスインターフェース２０６を通してユーザーインターフェース２０４に動作可能に連結されている。ディスプレイ情報は、直接的に転送されていてもよいし、又は一部の実施形態では処理ユニット２０２とユーザーインターフェース２０４の間に少なくとも１つの他のデバイスを有していてもよい。図４のユーザーインターフェース２０４は、情報を表示するための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含んでいるが、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、プロジェクション、ブラウン管（ＣＲＴ）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、プラズマ、電子インク、及び他のディスプレイの様な、他のディスプレイ型式も実施可能である。
【００３７】
例示としての実施形態２００は、更に、処理ユニット２０２に動作可能に連結されている長さセンサ２０８の様なセンサを含んでいる。長さセンサ２０８は、調節式カウンターウェイトの位置の様な、クレーン構成要素の状態を測定することができる。図４の実施形態では、長さセンサ２０８は、処理ユニット２０２にバス２１０を通して動作可能に連結されている。概して、処理ユニットに動作可能に接続されるセンサには他にも角度センサ、歪みゲージ、及びモーメントセンサなどがある。クレーンの条件を測定する能力のあるセンサであれば、条件を表す信号を処理ユニット２０２へ送信する限り何れの型式のセンサが使用されてもよい。センサ２０８はアナログセンサでありアナログ信号を送信していてアナログ信号が送信前にデジタル信号へ変換されるというのであってもよいし、信号はデジタル信号であってもよいし、又は信号は送信前にアナログ信号へ変換されるデジタル信号であってもよいだろう。他のセンサ２１２が処理ユニット２０２に動作可能に連結されていて、ブーム１６を監視するという様な他の機能を果たしている。他のセンサ２１２は、処理ユニット２０２に、ブーム角度又はカウンターウェイト構成の様な他の情報を表す他の信号を提供する。少なくとも１つのセンサ２１１が処理ユニットに動作可能に連結されていて、ホイストライン荷重の様なブームへの荷重、ブームへの荷重モーメント、又はバックヒッチの様なクレーン構成要素の応力を測定している。処理ユニット２０２に連結されている様々なセンサは、現在のブーム組合せ又は他の動作パラメータを求めるのに使用することもできる。他の実施形態では、動作パラメータはグラフィックディスプレイ２０４を通して手作業で入力されてもよいし、感知された条件と手作業で入力されたパラメータの組合せが、ブーム組合せを判定するのに使用されてもよい。
【００３８】
処理ユニット２０２は、図４に示されている様にセンサ２０８に動作可能に直結されていてもよく、又は一部の実施形態では様々な構成要素が処理ユニット２０２とセンサ２０８の間にあってもよい。センサ２０８と処理ユニット２０２は、センサ２０８が測定している条件を表す信号をセンサ２０８が処理ユニットに提供することができる限り、動作可能に連結されていると見なされる。
【００３９】
データ記憶ユニット２１４が、処理ユニット２０２に動作可能に連結されていて、処理ユニット２０２による実行のためのコンピュータ実行可能命令を記憶している。コンピュータ命令は、処理ユニット２０２に更に詳細に後述される一連の機能を遂行させる。簡単に言うと、コンピュータ実行可能命令は、処理ユニット２０２に、判定されたブーム構成につきカウンターウェイトが最大限界に位置決めされた場合の第１の荷重容量を求めさせ、当該判定されたブーム構成につきカウンターウェイトが中間容量に位置決めされた場合についての第２の荷重容量を計算させる。
【００４０】
一部の実施形態では、荷重表データはユーザーインターフェース２０４を通して手動で入力される。他の実施形態では、複数の移動式クレーン荷重表がデータストア２１４に記憶されていて、処理ユニット２０２が判定された構成に基づき適切な荷重表を選択する。例えば、データストア２１４が特定のカウンターウェイト位置に基づく３通りの荷重表を有している場合、処理ユニット２０２は判定された構成にとって妥当な荷重表を選択することになる。
【００４１】
図５は、荷重表を算出するための方法５００のフローチャートである。データストア２１４に記憶されているコンピュータ実行可能命令は、クレーン制御システム２００に方法５００を遂行させるべく処理ユニット２０２によって実行されるようになっていてもよい。
【００４２】
方法５００は、ブロック５０２でのブーム組合せの判定から始まる。ブーム組合せは、クレーン制御システム２００と通信している少なくとも１つのセンサを使用して自動的に判定されるようになっていてもよい。例えば、ブーム組合せは、各クレーン構成要素上の無線周波数識別子（ＲＦＩＤ）タグを使用して判定されるようになっていてもよい。或いは、他の実施形態では、ブーム組合せは、ユーザーインターフェース２０４を通して手動で入力されるようになっていてもよい。例えば、ユーザーはクレーン制御システム２００のユーザーインターフェース２０４を使用してブーム組合せの少なくとも１つの特性、例えばブームの長さ又は引込式ジブの存在など、を入力することができる。或いは、更に他の実施形態では、ユーザーがブーム組合せを入力することと少なくとも１つのセンサが個々のクレーン構成要素を検出すること、の様な組合せを使用することもできる。
【００４３】
ブロック５０４において、カウンターウェイトがその最大限界にある状態で、判定されたブーム組合せでのフック位置に対する最大容量が求められる。最大容量は、データストア内の荷重表データをルックアップすることによって求められてもよいし、又は他の実施形態では最大容量はユーザーインターフェース２０４を通して手動で入力されてもよい。
【００４４】
ブロック５０６で動作状態の目標値が定められる。動作状態は、フック２８への荷重とカウンターウェイト２２の間の釣り合いに依存する状態である。一部の実施形態では、動作状態はバックヒッチ２１の張力である。
【００４５】
ブロック５０８で中間カウンターウェイト位置の指示値が受信される。中間カウンターウェイト位置は、荷重表を算出しようとしている位置である。中間カウンターウェイト位置の指示値は操作者によって手動で入力されてもよいし、又は一部の実施形態ではカウンターウェイトの現在位置がクレーン制御装置と通信しているセンサによって感知されるようになっていてもよい。
【００４６】
ブロック５１０で、結果として動作状態が目標値を有することになるフックへの荷重が計算される。例えば、処理ユニット２０２は、カウンターウェイト及びマストについての荷重モーメントを合計し、次いで結果としてブームが釣り合い荷重モーメントを有することになるフックへの荷重を計算する。
【００４７】
ブロック５１２では、ブロック５１０で計算された荷重がクレーンの最大容量と比較される。ブロック５１０での荷重がクレーンの最大容量より大きい場合、それは容量がクレーンの釣り合いではなくむしろ構造によって制限されるということを示唆している。クレーンの構造的容量を超過する可能性を回避するために、ブロック５１０で計算された荷重と最大容量とのうちの小さい方がブロック５１４で出力される。容量は、クレーン操作者への表示のためにユーザーインターフェース２０４上に出力されるか、又は他の実施形態では出力はメモリへ保存される。
【００４８】
ここに説明されている現時点で好適な実施形態に対する様々な変更及び修正が当業者には自明であるだろうということを理解しておきたい。例えば、クレーン制御装置は、クレーンの他の制御システムから分離されていてもよいし、又はそれは更なる機能性と一体化されていてもよいだろう。加えて、詳細には説明されてはいないが、当業者には異なる実施形態を互いと組み合わせて使用してもよいことが認識されるであろう。
【符号の説明】
【００４９】
１０  移動式クレーン
１２  下部構造
１３  上部構造
１４  クローラー
１６  ブーム
１８  マスト
２０  ブームサスペンション
２１  バックヒッチ
２２  可変位置カウンターウェイト組立体
２４  回転台
２６  旋回リング
２８  フック
３３  カウンターウェイト支持フレーム
２００  クレーン制御システム
２０２  処理ユニット
２０４  ユーザーインターフェース
２０６  グラフィックスインターフェース
２０８  長さセンサ
２１０  バス
２１１  センサ
２１２  センサ
２１４  データ記憶ユニット
【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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