(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２部分に対して入れ子式に動作するようにされた第１部分を有する直線状に延びる構成要素を備えたクレーンのためのクレーン監視システムであって、
ａ）前記クレーンの前記直線状に伸びる構成要素の前記第１部分が前記第２部分に対して伸縮することによって生じる前記第1部分の一連の加速度を検知して該一連の加速度を示す信号を出力するセンサと、
ｂ）該センサに作動可能に接続されて前記信号を受け取るようになされている演算処理ユニットと、
ｃ）該演算処理ユニットによって実行されたときに該演算処理ユニットが複数の機能を果たすようにさせるコンピュータが実行可能な命令を記憶するデータ記憶装置と、を備えており、
前記複数の機能が、
ｉ）前記信号を利用して少なくとも１つのクレーンの点検の必要性を判定する機能を含んでいる、ことを特徴とするクレーン監視システム。
【請求項２】
前記複数の機能が更に、
ｉ）前記信号を周波数成分に分解する機能を含み、前記少なくとも１つのクレーンの点検の必要性を判定する機能が該周波数成分の値を求めることを含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン監視システム。
【請求項３】
前記データ記憶装置が更に基準データを記憶し、前記少なくとも１つのクレーンの点検の必要性を判定する機能が、前記信号を前記基準データと比較することを含んでいる、請求項１に記載のクレーン監視システム。
【請求項４】
ａ）前記演算処理ユニットに作動可能に接続されたデータリンクを更に備えており、該データリンクが、遠隔コンピュータシステムと通信するようになされている、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン監視システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのクレーンの点検の必要性を判定する機能が、前記信号を表すデータを前記データリンクによって前記遠隔コンピュータシステムへ伝えること、及び前記データリンクによって前記少なくとも１つのクレーンの点検の必要性の表示を受け取ることを含んでいる、ことを特徴とする請求項４に記載のクレーン監視システム。
【請求項６】
前記データ記憶装置が更に基準データを記憶しており、前記少なくとも１つのクレーンの点検の必要性を判定する機能が、前記信号を前記基準データと比較することを含んでおり、前記複数の機能が更に、
ａ）前記信号を表すデータを、前記データリンクを介して前記遠隔コンピュータシステムに送る機能と、
ｂ）更新された基準データを前記遠隔コンピュータシステムから前記データリンクを介して受け取る機能と、
を含んでいる、ことを特徴とする請求項４に記載のクレーン監視システム。
【請求項７】
前記複数の機能が更に、オペレータが所定のクレーン動作を介してクレーンを作動させるように促す機能を含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン監視システム。
【請求項８】
前記複数の機能が更に、クレーンのオペレータの入力を記録する機能を更に含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン監視システム。
【請求項９】
少なくとも１つのクレーンの状態を感知し且つ該感知されたクレーンの状態を表す少なくとも１つの付加的な信号を出力するようになされている少なくとも１つの付加的なセンサを更に備えており、前記演算処理ユニットが更に、該少なくとも１つの付加的な信号を受け取るようになされており、前記複数の機能が前記少なくとも１つの付加的な信号を表すデータを記憶することを含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン監視システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのクレーン状態が、ブーム長さ、クレーン荷重、ブーム位置、及びブーム角度、からなる群から選択される、ことを特徴とする請求項９に記載のクレーン監視システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのクレーンの点検の必要性を判定する機能が、少なくとも１つの対応する信号を利用している、ことを特徴とする請求項９に記載のクレーン監視システム。
【請求項１２】
前記複数の機能が更に、前記直線状に伸びる構成要素の起ころうとしている動作を示す入力を受けて前記センサを起動させる機能を含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン監視システム。
【請求項１３】
前記複数の機能が更に、前記直線状に伸びる構成要素が作動していないことを示す入力を受けて前記センサを低電力状態とする機能を含んでいる、ことを特徴とする請求項１２に記載のクレーン監視システム。
【請求項１４】
前記センサが３軸加速度計である、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン監視システム。
【請求項１５】
前記複数の機能が、オペレータの入力を監視する機能を含んでおり、前記少なくとも１つのクレーンの点検の必要性を判定する機能が、該オペレータの入力を更に使用している、ことを特徴とする請求項９に記載のクレーン監視システム。
【請求項１６】
前記オペレータの入力がジョイスティックの位置である、ことを特徴とする請求項１５に記載のクレーン監視システム。
【請求項１７】
点検ツールを使用して、直線状に伸びるクレーン構成要素の少なくとも１つの点検の必要性を判定する方法であって、
ａ）前記直線状に伸びるクレーン構成要素に、該直線状に伸びるクレーン構成要素の加速度を検知して該加速度を表す信号を出力するようになされているセンサを結合するステップと、
ｂ）前記直線状に伸びるクレーン構成要素を、所定の動作手順に従って作動させるステップと、
ｃ）前記点検ツールによって、前記所定の動作手順中に前記直線状に伸びるクレーン構成要素の一連の加速度を表す信号を前記センサから受け取るステップと、
ｄ）該受け取った信号を分析して、前記直線状に伸びるクレーン構成要素についての前記少なくとも１つの点検の必要性を判定するステップと、を含んでいることを特徴する方法。
【請求項１８】
ａ）前記信号を表すデータを、遠隔のデータウエアハウスに通信するステップを更に含んでいる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記信号を分析するステップが、前記信号を周波数成分に分解するステップと、前記周波数成分を過去のデータと比較するステップとを含んでいる、ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
ａ）前記周波数成分をデータ記憶装置に保存するステップを更に含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記データ記憶装置が、それに記憶された周波数成分の過去の記録を含んでいるデータを含んでいる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第２部分に対して入れ子式に動作するようにされた第１部分を有する直線状に延びる構成要素を備えた一群のクレーンの点検の必要性を監視するシステムであって、
ａ）前記直線状に伸びるクレーン構成要素の前記第１部分が前記第２部分に対して伸縮することによって生じる前記第１部分の加速度を感知するようになされた複数のクレーンセンサと、
ｂ）該複数のクレーンセンサに作動可能に接続されている複数の通信リンクと、
ｃ）該複数の通信リンクに作動可能に接続されているデータウエアハウスと、
ｄ）該データウエアハウスに作動可能に接続されている演算処理ユニットであって、該演算処理ユニットによって実行されると該演算処理ユニットに前記複数の通信リンクから予め受け取ったデータを分析させてクレーンの点検の必要性を判定するための情報を決定させる命令を記憶する、コンピュータが読み取り可能な記憶メモリを備えている演算処理ユニットと、
を備えているシステム。
【請求項２３】
前記のデータウエアハウスが複数の記録データを記憶し、各記録データが、
ａ）クレーン識別データと、
ｂ）クレーンセンサのデータの履歴と、
ｃ）クレーンの点検データの履歴と、
を含んでいることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記クレーンの識別データが、クレーンのモデル、クレーンのシリアルナンバー、及びクレーン構成要素の識別、を含んでいることを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記一群のクレーンが複数のクレーンモデルを含んでおり、前記命令が更に、前記演算処理ユニットに、前記複数のクレーンモデルのうちの各クレーンモデルのクレーンの点検の必要性を判定するための基準を決定させる、ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
第２部分に対して入れ子式に動作するようにされた第１部分を有する直線状に延びる構成要素を備えたクレーンの少なくとも１つの点検の必要性を判定するための点検ツールであり、
ａ）筺体と、
ｂ）前記クレーンの前記直線状に伸びる構成要素の前記第１部分が前記第２部分に対して伸縮することによって生じる前記第1部分の一連の加速度を検知して該一連の加速度を示す信号を出力するセンサと通信するようになされている第一の通信インターフェースと、
ｃ）クレーン制御システムと通信するようになされている第二の通信インターフェースと、
ｄ）前記筺体内に設けられており且つ前記第一及び第二の通信インターフェースに作動可能に接続されているコンピュータプロセッサと、
ｅ）該コンピュータプロセッサに作動可能に接続されており且つ前記筺体内に設けられている、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体であって、少なくとも１つの点検の必要性を判定するための記憶されたデータと、コンピュータプロセッサによって実行されたときに該コンピュータプロセッサに機能を実行させるコンピュータが実行可能な命令と、を記憶しているコンピュータが読み取り可能な記憶媒体と、を含んでおり、
前記機能が、
i)前記第一の通信インターフェースを介して前記センサから前記信号を受け取る機能と、
ii）前記第二の通信インターフェースを介してクレーン制御システムと通信する機能と、
iii）前記信号に基づいて、クレーンの少なくとも１つの点検の必要性を判定する機能と、を含んでいる、ことを特徴とする、点検ツール。
【請求項２７】
前記第一の通信インターフェースに作動可能に接続されているセンサを更に備えている、請求項２６に記載の点検ツール。
【請求項２８】
前記筺体が、前記センサを収容する大きさ及び形状のホルダを備えている、ことを特徴とする請求項２７に記載の点検ツール。
【請求項２９】
クレーンの少なくとも１つの点検の必要性を判定するための前記データが、複数のクレーンモデルに関するデータを含んでおり、前記機能が、前記複数のクレーンモデルから所与のクレーンモデルに関するデータを選択する機能を更に含む、ことを特徴とする請求項２６に記載の点検ツール。
【請求項３０】
クレーンの少なくとも１つの点検の必要性を判定するための前記データが複数のクレーンモデルに関するデータを含んでおり、前記機能が、前記複数のクレーンモデルから１つのクレーンモデルを検知する機能を更に含んでいる、請求項２６に記載の点検ツール。
【請求項３１】
無線認証データ（ＲＦＩＤ）タグスキャナを更に含んでおり、前記１つのクレーンモデルを検知する機能が、前記ＲＦＩＤタグスキャナと通信することを含んでいる、ことを特徴とする請求項３０に記載の点検ツール。
【請求項３２】
バーコードスキャナを更に備えており、前記１つのクレーンモデルを検知する機能が前記バーコードスキャナと通信することを含んでいる、ことを特徴とする請求項３０に記載の点検ツール。
【請求項３３】
前記筺体内に配置されている第三の通信インターフェースを更に含んでおり、該第三の通信インターフェースは、遠隔データウエアハウスと通信するようになされており、前記機能が、前記第三の通信インターフェースを介して前記信号を表すデータを前記データウエアハウスに送る機能と、クレーンの点検の必要性を判定するためのデータを更新するために更新データを受け取る機能と、を更に含む、ことを特徴とする請求項２６に記載の点検ツール。
【請求項３４】
ａ）クレーン本体と、
ｂ）該クレーン本体に結合されている直線状に延びるクレーン構成要素であって、第２部分に対して入れ子式に動作するようにされた第１部分を有する直線状に延びるクレーン構成要素と、
ｃ）該直線状に延びるクレーン構成要素の前記第１部分に結合されており、且つ該直線状に延びるクレーン構成要素の前記第１部分が前記第２部分に対して伸縮することによって生じる前記第１部分の一連の加速度を検知して該一連の加速度を表す信号を出力するようになされているセンサと、
ｄ）該センサに作動可能に接続されて、前記信号を受け取るようになされている演算処理ユニットと、
ｅ）該演算処理ユニットによって実行されると、該演算処理ユニットに複数の機能を果たすようにさせるコンピュータが実行可能な命令を記憶するデータ記憶装置と、を備え、
前記機能が、
ｉ）前記信号に応じた少なくとも１つの点検の必要性を判定する機能を含む、
ことを特徴とするクレーン。
【請求項３５】
前記直線状に延びるクレーン構成要素が入れ子式のブームを含んでいる、ことを特徴とする請求項３４に記載のクレーン。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの点検の必要性が、前記入れ子式のブーム上の１以上の摩耗パッドが交換される必要があるか否かを含んでいる、ことを特徴とする請求項３５に記載のクレーン。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの点検の必要性が、前記入れ子式のブームが潤滑剤を塗られることを必要としているか否かを含んでいる、ことを特徴とする請求項３５に記載のクレーン。
【請求項３８】
クレーン制御システムを更に備えており、前記演算処理ユニットが該クレーン制御システムと一体化されており、前記複数の機能が、少なくとも１つの入力を該クレーン制御システムに記録する機能を含む、ことを特徴とする請求項３４に記載のクレーン。
【請求項３９】
前記直線状に延びるクレーン構成要素が、格子ブーム、格子ジブ、アウトリガビーム、及びアウトリガジャッキ、からなる群から選択されたものである、ことを特徴とする請求項３４に記載のクレーン。
【請求項４０】
前記所定の動作手順が、前記直線状に伸びるクレーン構成要素を伸長させる動作を含んでいる、ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願はクレーンの点検の分野に関し、更に特定すると、クレーンの構成要素の使用状況を判定するためのシステム及び方法に関する。
（関連出願）
【０００２】
本願は、２０１２年５月９日に出願された“クレーン監視システム（CRANE MONITORING SYSTEM）”と言う名称の米国仮特許出願第６１/６４４，７９７号の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づく利益を主張している。該出願は、このように言及することにより、その全体が本明細書に参考として組み入れられている。
【背景技術】
【０００３】
クレーンは、古くなるにつれてすり減っていく多くの構成要素を含んでいる。ブーム伸長部材又はアウトリガ伸長部材のような直線状に伸びる構成要素の調子を、該構成要素を物理的に分解しないで判断することは難しい。例えば、直線状に伸びる構成要素の内側に摩耗パッドが設けられているが、該摩耗パッドは点検のためにアクセスすることができない。同様に、液圧シリンダ内のシールは、作動中はシリンダが邪魔して見ることができない。これらの部品を物理的に点検するには構成要素の分解が必要であり、これは作業の停止を伴う。この点検は、作業現場での混乱を避けるために、典型的にはクレーンが運転中でないときに行われ且つ所定の時間間隔で行われる。構成要素の分解及び作業の停止は困難であるので、これらの構成要素は、典型的には、たとえ使用可能寿命がまだ残っていてもこのときに交換される。
【０００４】
前記の所定の時間間隔は、典型的には、構成要素の寿命又は該構成要素の使用時間のような時間の長さに基づく。これらの部品の平均寿命は過去の使用に基づいて設定することができ、点検間隔は部品が故障する前に交換されることが確実であるように設定することができる。部品の全てが平均寿命だけ持つとは限らないので、点検間隔は典型的には部品の平均寿命より短くされる。このことき、大部分の部品はそれらの寿命が来る前に交換されるということになる。
【０００５】
構成要素の使用状況を、該構成要素を分解する必要無く判断することができるシステムを備えることができれば便利である。このことにより、構成要素が点検を必要とする前のより長い期間に亘って作動することが可能となり、且つクレーンの寿命中に必要とされる点検部品の数が少なくなる。このようなシステムがクレーン自体の一部品であること並びに該システムを備えていないクレーンのための別個の点検ツールであることは有用である。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の実施形態は、センサと該センサに作動可能に接続されている演算処理ユニットとデータ記憶装置とを備えているクレーン監視システムを備えている。センサは、直線状に伸びる構成要素の連続する一連の加速度を検知して該一連の加速度を示す信号を出力するようになされている。データ記憶装置は、コンピュータが実行できる命令を記憶しており、該命令は、演算処理ユニットによって実行されると該演算処理ユニットがセンサから受け取った信号を使用して少なくとも１つのクレーンの使用状況を判断することを含む複数の機能を果たすようにさせる。
【０００７】
実施形態は更に、点検ツールを使用して直線状に伸びるクレーンの構成要素の少なくとも１つの使用状況を判定する方法を含んでいる。直線状に伸びるクレーン構成要素にはセンサが付けられている。該センサは、該直線状に伸びる構成要素の加速度を検知して検知した加速度を示す信号を出力するようになされている。該直線状に伸びるクレーンの構成要素は、所定の動作手順に従って動作し、該所定の動作手順中に、該直線状に伸びるクレーンの構成要素の一連の加速度を示す信号を点検ツールがセンサから受け取る。次いで、受け取られた信号が分析されて前記直線状に伸びるクレーンの構成要素の少なくとも１つの使用状況が判定される。
【０００８】
もう一つ別の実施形態においては、一群のクレーンの使用状況を追跡するためのシステムが、クレーンの構成要素の加速度を検知するようになされている複数のクレーンセンサと、該複数のクレーンセンサに作動可能に接続されている複数の通信リンクと、該複数の通信リンクに作動可能に接続されているデータウエアハウスと、該データウエアハウスに作動可能に接続されている演算処理ユニットと、を備えている。演算処理ユニットは、命令を記憶しているコンピュータが読み取ることが出来る記憶メモリを備えており、該命令は、演算処理ユニットによって実行されたときに、複数の通信リンクから予め受け取ったデータを演算処理ユニットに分析させてクレーンの点検の必要性を判断するための基準を決定する。
【０００９】
別の実施形態においては、クレーンの少なくとも１つの使用状況を判断するための点検ツールは、筺体と、センサと通信するようになされている第一の通信インターフェースと、クレーン制御システムと通信するようになされている第二の通信インターフェースと、前記筺体内に設けられ且つ前記通信インターフェースに作動可能に接続されているコンピュータプロセッサと、該コンピュータプロセッサに作動可能に接続されているコンピュータが読み取り可能な記憶媒体と、を備えている。該コンピュータが読み取り可能な記憶媒体は、少なくとも１つの使用状況を判定するためのデータと、コンピュータが実行可能な命令と、を記憶している。該コンピュータが実行可能な命令は、コンピュータプロセッサによって実行されると、該コンピュータプロセッサに、前記の第一の通信リンクを介してセンサから信号を受け取る機能と、前記の第二の通信リンクを介してクレーン制御システムと通信する機能と、前記信号に基づいてクレーンの少なくとも１つの使用状況を判定する機能と、を含む機能を実行させる。
【００１０】
別の実施形態においては、クレーンは、クレーン本体と、該クレーン本体に結合されたクレーン構成要素と、該クレーン構成要素に結合されており且つ該クレーン構成要素の一連の加速度を検知して該一連の加速度を表す信号を出力するようになされているセンサと、該センサに作動可能に接続されており且つ前記信号を受け取るようになされている演算処理ユニットと、該演算処理ユニットによって実行されると該演算処理ユニットに複数の機能を実施させるコンピュータが実行可能な命令を記憶するデータ記憶装置と、を備えている。前記機能は、前記の信号に応じて少なくとも１つの使用状況を判定する機能を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
１以上の本願発明の上記の及びその他の利点及び特徴を更に明確化するために、本願発明の特定の実施形態に対する関連が添付図面に図示されている。これらの図面は、典型的な実施形態のみを図示したものであり、従って限定的なものと考えられるべきではない。以下、添付図面を使用することによって、１以上の実施形態を、更に特定して且つ詳細に記載し説明する。
【００１２】
【図１】図１は、移動式クレーンの斜視図であり、クレーンの点検管理システムの一つの実施形態の構成要素を示している。
【００１３】
【図２】図２は、別の移動式クレーンの斜視図であり、クレーンの点検管理システムの別の実施形態の構成要素を示している。
【００１４】
【図３】図３は、もう一つ別の移動式クレーンの斜視図であり、クレーンの点検管理システムのもう一つ別の実施形態の構成要素を示している。
【００１５】
【図４】図４は、もう一つ別の移動式クレーンの斜視図であり、クレーンの点検管理システムのもう一つ別の実施形態の構成要素を示している。
【００１６】
【図５】図５は、クレーンの点検管理システムの一つの実施形態のシステム図である。
【００１７】
【図６】図６は、直線状に伸びるクレーンの構成要素の加速度の測定値を示しているグラフである。
【００１８】
【図７ａ】図７ａは、新しい摩耗パッドを備えているクレーンのブームを示している図である。
【００１９】
【図７ｂ】図７ｂは、摩耗したパッドを備えているクレーンのブームを示している図である。
【００２０】
【図８】図８は、時間についてプロットされたクレーンのブームの振れ角のグラフである。
【００２１】
【図９】図９は、クレーンの点検データベースと、該データベースのブランクの記録とを示している図である。
【００２２】
【図１０】図１０は、クレーンの使用状況を判定するための点検ツールを示している図である。
【００２３】
【図１１】図１１は、クレーンの使用状況を判定するための点検ツールを示している第二の図である。
【００２４】
これらの図面は必ずしも等尺ではない。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施形態は、移動式クレーンの使用状況を判定する装置及び方法を含んでいる。以下、本発明の実施形態を、図面に関連付けて更に説明する。以下の文脈においては、本発明の種々の特徴が更に詳細に規定されている。このように規定された各特徴は、明確に否定して示されていない限り、他の特徴と組み合わせることができる。特に、好ましいか又は有利であるとして示されている何らかの特徴は、同じく好ましいか又は有利であるとして示されている他の何らかの特徴と組み合わせることができる。
【００２６】
図１を参照すると、クレーン１００の一つの実施形態が図示されている。クレーン１００は、シャシ１０６とシャシ１０６に結合されている上部旋回体１０８とによって構成されている。上部旋回体１０８は、シャシ１０６を中心に回転するようになされているが、幾つかの実施形態においては単一の向きに固定されている。上部旋回体１０８は、荷（図示せず）を吊り上げたり移動させたりするように設計されている。クレーン１００のシャシ１０６と上部旋回体１０８とを、まとめてクレーン本体と称しても良い。
【００２７】
ブーム１０２が旋回軸によって上部旋回体１０８に結合されており、該旋回軸は、ブームが上方及び下方のある角度方向に向くのを可能にしている。油圧シリンダ１１０ｂ及びピストン１１０ａのような駆動装置が伸びたり縮んだりして、ブーム１０２を、旋回軸点を中心に回転させてブーム１０２を上方或いは下方のある角度に向かせる。更に、ブーム１０２は、矢印１０４によって示されている概ね直線方向に長さが伸びるように設計されている。第二の油圧シリンダ及びピストン（図示せず）がブーム１０２を伸縮させるように作られている。ブーム１０２は、多段階で伸長できるように多数の区分を備えている。
【００２８】
ブーム１０２にケーブル１１２が固着されており、このケーブル１１２はブーム１０２を荷に結合させるために使用される。ケーブル１１２は、上部旋回体１０８上に設けられている巻き上げドラム（図示せず）に取り付けられている。ケーブル１１２は、巻き上げドラムからブーム１０２に沿って該ブーム１０２の端部１１４まで延びている。ケーブル１１２は更にブーム１０２の端部１１４からフック１１５まで延びている。ケーブル１１２は下方の滑車１６０を介してフック１１５に結合されており、ケーブル１１２の多数の区分は、多数の滑車によって構成されているブロック及びテークル型のプーリー装置を介してフック１１５を支持している。
【００２９】
ブーム１０２は、該ブームに関連付けられている多数の直線状に伸びる構成要素を備えており、これらの構成要素は摩耗していくことになる。ブーム１０２の各区分は、一つのブーム区分とそれに隣接しているブーム区分との間に、互いに隣接するブーム区分間の摩擦を減じる少なくとも１つの摩耗パッドを備えている。シリンダ１１０ｂのような油圧シリンダの各々は、ピストン例えばピストン１１０ａが直線的に並進するのを可能にしつつ油圧流体を保持する関連付けられたシールを備えている。
【００３０】
直線状に伸びる構成要素の近くにはセンサアセンブリ１１６が設けられている。センサアセンブリ１１６は、該直線状に伸びる構成要素の動きから加速度を検知することができるようになっていれば、該直線状に伸びる構成要素上に直に配置される必要はない。更に、単一のセンサアセンブリ１１６が、各構成要素が１つの関連付けられたセンサアセンブリ１１６を備えている多数の構成要素同士の相互作用によって生じる加速度を検知しても良く、又は多数のセンサアセンブリの何らかの組み合わせを使用しても良い。
【００３１】
図１の実施形態におけるセンサアセンブリ１１６は、センサ１１８と無線通信モジュール１２０とマイクロコントローラ１２２とアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１２３とを備えている。センサ１１８は、加速度を検知して測定するようになされている。加速度を検知するのに特に適しているセンサの一つの例は、加速度計、より詳細には多軸加速度計である。ＡＤＣ１２３は、センサ１１８からのアナログ信号を演算処理ユニットと通信するのに適しているデジタル信号に変換する。無線通信モジュール１２０は、第二の無線通信モジュール１２８と通信してＡＤＣ１２３からのデジタル信号を送信する。マイクロコントローラ１２２はセンサアセンブリ１１６を管理している。
【００３２】
センサアセンブリ１１６は、所望の加速度の測定に関連性のある作動状態が生じているときにのみ電源がオンするように設計されている。例えば、センサアセンブリ１１６は、一つの構成要素が動く前に又は動き始めた直後に電源がオンする。センサアセンブリ１１６は、ある動作が行われようとしていることを示す信号を受け取るか又は何らかの他の手段によって該動作を検知する。関連性のある動作が行われているときにのみ電源をオンすることにより、センサアセンブリ１１６のバッテリ寿命が長くなる。
【００３３】
クレーン１００の上部旋回体１０８にはクレーンコントローラアセンブリ１２４が設けられている。幾つかの実施形態においては、クレーンコントローラアセンブリ１２４はクレーン１００の運転室１２６内にあり、他の実施形態においては、クレーンコントローラアセンブリ１２４はどこか別の場所に配置されている。クレーンコントローラアセンブリ１２４は、センサアセンブリ１１６の無線通信モジュール１２０と通信するための第二の無線通信モジュール１２８と、コンピュータが実行可能な命令を実行するためのクレーンコントローラ１３０と、ユーザー入力インターフェース１３２と、ユーザー出力インターフェース１３４と、テレマティクス制御ユニット１３６と、によって構成されている。
【００３４】
第二の無線通信モジュール１２８は、無線通信モジュール１２０と通信してセンサからのデータを受け取る。幾つかの実施形態においては、第二の無線通信モジュール１２８は、無線通信モジュール１２０に信号を送ってセンサアセンブリ１１６を低電力モードから電源オン状態にさせる。第二の無線通信モジュール１２８は、一般的に入手可能なプロトコルに限られないが何らかの一般的に入手可能な無線通信プロトコルを使用して無線通信モジュール１２０と通信する。無線通信モジュール１２０と第二の無線通信モジュール１２８との間の無線通信が影響を受けない限り他の通信方法も可能であり、該他の通信も本発明の範囲に含まれる。
【００３５】
テレマティクス制御ユニット１３６は、外部の通信ネットワーク１４０を介して遠隔コンピュータシステム１３８と通信する。外部の通信ネットワーク１４０としては、インターネット、電話ネットワーク、衛星ネットワーク、又はその他のタイプのネットワークが挙げられる。テレマティクス制御ユニット１３６は、センサのデータを分析のために遠隔コンピュータシステム１３８へ送る。クレーンコントローラ１３０は、受け取った加速度データの全てを又は受け取った加速度データの選択的な部分集合を、テレマティクス制御ユニット１３６を介して遠隔コンピュータシステム１３８へ送る。加速度データに加えて、テレマティクス制御ユニット１３６は、典型的には、識別情報、位置情報、クレーンの型情報、又はその他の情報、のような他の情報も遠隔コンピュータシステムに送る。
【００３６】
クレーンコントローラ１３０は、コンピュータが読み取ることができる記憶メモリ１４２とコンピュータプロセッサ１４５とによって構成されている。コンピュータが読み取り可能な記憶メモリ１４２は、コンピュータプロセッサ１４５によって実行されると該コンピュータプロセッサ１４５に機能を果たさせる命令を記憶している。該コンピュータ読み取り記憶メモリ１４２は、クレーンコントローラ１３０の電源がオンにされているときにのみ命令が記憶される揮発性メモリとしても良いし、又は電源サイクルを介して情報が保持される不揮発性メモリとしても良い。コンピュータ読み取り記憶メモリ１４２は更に、センサアセンブリ１１６からのセンサのデータ、テレマティクス制御ユニット１３６からの情報、又はその他の動作情報、のような情報を保存することができる。
【００３７】
ユーザーは、ユーザー入力インターフェース１３２とユーザー出力インターフェース１３４とを介してクレーンコントローラ１３０と対話する。ユーザー入力インターフェース１３２とユーザー出力インターフェース１３４とは、タッチスクリーンのような単一の装置内に一体化されても良く、又はディスプレイとキーボードのように別物であっても良い。他のタイプの入力及び出力が可能であり、当業者は、本発明の実施形態において使用するのに適している種々のユーザー入力装置及びユーザー出力装置がわかるであろう。他の適切なユーザー入力装置の例としては、押しボタン、ジョイスティック、ジョグダイアル、フットペダル、スイッチ、タッチスクリーン、キーパッド、ボタン、マイクロホン、マウス、トラックパッド等のうちの１以上、及びこれらの組み合わせが挙げられる。他の適切なユーザー出力装置の例としては、ヘッドアップディスプレイ、スピーカ、視覚表示器等のうちの１以上、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００３８】
遠隔コンピュータシステム１３８は、外部の通信ネットワーク１４０を介してクレーンコントローラ１３０と対話する。遠隔コンピュータシステム１３８は、単一のコンピュータからなっても良いし、又は一緒に動作するコンピュータネットワークであっても良い。図１に示されている実施形態においては、遠隔コンピュータシステム１３８は、一緒に動作するコンピュータ１４４，１４６，１４８のネットワークからなる。
【００３９】
第一のコンピュータシステム１４４は、テレマティクス制御ユニット１３６を介したクレーンコントローラアセンブリ１２４との通信を担当する。該第一のコンピュータシステム１４４は、図示されていない他のクレーンと関係付けられている多数の他のクレーン制御システムと通信することができる。第一のコンピュータシステム１４４は第二のコンピュータシステム１４６と通信するが、該第二のコンピュータシステム１４６は、点検記録１５０、保証記録１５２、及びその他の記録１５４のようなクレーンの履歴に関連付けられた情報を記録する。遠隔コンピュータシステム１３８は、クレーンコントローラアセンブリ１２４から第一のコンピュータシステム１４４へ送られる情報を、第二のコンピュータシステム１４６の記録と組み合わせて使用して、クレーン１００の点検状況に関連性のある情報を、引き出し、変換し、そして書き込む。
【００４０】
例えば、点検記録１５０と保証記録１５２とは、特定モデルのクレーンに対して、摩耗パッドが、その使用状況を判定するために点検されるべきであることを示す。第一のコンピュータシステム１４４において、クレーンコントローラアセンブリ１２４から受け取った情報と組み合わせられたこの情報は、次いで、使用状況に特有の情報を抽出するために使用される。引き出されたデータは多くの方法で使用することができる。一つの実施形態においては、この引き出された情報は、クレーン１００の現在の使用状況を判断するために使用することができる。別の実施形態においては、引き出された情報は、更なる使用のための基準測定値の一部としてデータ記憶装置に蓄積される。
【００４１】
データウエアハウス１５８は、遠隔コンピュータシステム１３８、第一のコンピュータシステム１４４、第二のコンピュータシステム１４６、又は遠隔コンピュータシステム１３８に作動可能に接続されている何らかの他のコンピュータシステム、の一部とすることができる。データウエアハウス１５８は、クレーンの点検に関する情報を記憶する。
【００４２】
図２には、図１のクレーン１００と同一のクレーン２００が図示されている。クレーン２００は、センサアセンブリ２０２とクレーンコントローラアセンブリ２１２とを備えている。図１のクレーン１００のセンサアセンブリ１１６と同様に、センサアセンブリ２０２は、無線通信モジュール２０３と、加速度計のような１以上のセンサ２０４と、アナログデジタルコンバータ２０６と、マイクロコントローラ２０８と、を備えている。同様に、クレーンコントローラアセンブリ２１２は、図１のクレーンコントローラアセンブリと同様に、無線通信モジュール２０３と通信できるようになされている第二の無線通信モジュール２１４と、テレマティクスユニット２２２と、ユーザー入力装置２１８と、ユーザー出力装置２２０と、クレーンコントローラ２１６と、を備えている。図２に示されているシステムは、図１のシステムに存在する外部の通信ネットワーク１４０と遠隔コンピュータシステム１３８とを備えていないので、図１のシステムとは一部が異なっている。クレーン２００は、外部の通信ネットワーク１４０と遠隔コンピュータシステム１３８とが存在しない状態で機能する。クレーンコントローラアセンブリ２１２は、コンピュータが読み取ることができる記憶媒体内に、クレーンの使用状況を判断することに関する情報を記憶することができる。クレーンコントローラアセンブリ２１２は、センサアセンブリ２０２によって測定されたデータを表す情報を記憶することができる。この情報は、記憶され、次いで、オペレータが直接使用できるようにクレーンコントローラアセンブリ２１２によって診断される。別の方法として、クレーンコントローラアセンブリ２１２は、所定の時間間隔で又はある事象に応答して、図１の遠隔コンピュータシステム１３８のような遠隔コンピュータシステムと通信することができる。更なる診断のために、情報が記憶され且つ外部通信ネットワークを介して遠隔コンピュータシステムへ伝達される。
【００４３】
図３には、センサアセンブリ３０２が配線によってクレーン制御システム３０４に接続されているクレーンの一実施形態３００が示されている。図３の実施形態は、センサアセンブリ３０２又はクレーン制御システム３０４内に無線通信モジュールが存在しない点以外の他の全ての点において、図２の実施形態と同様に機能する。センサアセンブリ３０２は、無線通信の代わりに有線接続３０６によって、クレーン制御システム３０４に直に接続されている。幾つかの実施形態においては、クレーン制御システム３０４は、センサアセンブリ３０２と通信するほかにセンサアセンブリ３０２に電力を供給する。センサアセンブリ３０２とクレーン制御システムとの間の有線接続３０６は、ブーム３０８が伸びたり縮んだりしたときに長さが変わるようになされている。この長さの変化は、有線接続３０６を巻き上げるスプール３１２によってなされる。図３の実施形態はテレマティクス制御ユニット３１０を備えており、該テレマティクス制御ユニット３１０は、図１の遠隔コンピュータシステム１３８と通信するようになされている。
【００４４】
図４には、クレーンの実施形態４００が示されており、該実施形態においては、センサ４０２は、図３の実施形態に似た有線接続４０６を介してクレーン制御システム４０４と直に通信する。しかしながら、図４の実施形態においては、クレーンのブーム上にマイクロプロセッサ又はアナログデジタルコンバータは使用されていない。その代わりに、センサ４０２は、生の信号を有線接続４０６によってクレーン制御システム４０４に伝える。この生の信号は、クレーン制御システム４０４においてアナログデジタルコンバータ４０８によって処理されてデジタル信号とされる。図１〜３の実施形態と同様に、クレーン制御システム４０４はテレマティクス制御ユニット４１０を備えており、該テレマティクス制御ユニット４１０は、図１の遠隔コンピュータシステム１３８と通信するようになされている。
【００４５】
図５には、クレーン監視システムの一実施形態５００の詳細なブロック図が示されている。クレーン監視システム５００は、遠隔センサモジュール５０２と、クレーンコントローラ５０４と、テレマティクスコントローラ５０６と、事務管理／ビジネスインテリジェンスシステムのような遠隔コンピュータシステム５０８と、最終用途アプリケーション５１０と、によって構成されている。このクレーン監視システム５００は、既に説明した移動式クレーンの実施形態の各々を包含している。
【００４６】
遠隔センサモジュール５０２は、ブームの加速度、ノイズ、及びその他のセンサモダリティを測定するようになされており、これらは、摩耗を示すパターンを得るために監視され且つ分析される。加速度を得るために、１つ又は複数の加速度計のようなセンサ５１２がブームに堅固に取り付けられている。センサ５１２は、移動及び吊り上げのようなクレーンの作業中のブームの振動を測定する。センサ５１２は測定された変数を表す信号を発生する。
【００４７】
センサ５１２によって発生される信号は典型的にはアナログ信号であり、該信号は次いでアナログデジタルコンバータ５１４によってデジタル信号に変換される。マイクロコントローラ５１６は、遠隔センサモジュール５０２を管理し、センサの電力管理、デジタル信号のデータフィルタリング、及びその他の管理タスクのようなタスクを実行することができる。アナログ信号を、該信号が減衰したり追加のノイズが導入されたりする前に、センサ５１２の近くでデジタル信号に変換することは有益である。デジタル信号は、ノイズ及び干渉を受けにくく且つ劣化することなく再送信することができる。マイクロコントローラ５１６がデータのフィルタリングをする実施形態においては、比較的少ない量のデータがクレーンコントローラ５０４に送られる。このことにより、通信に必要なバンド幅が狭くなり且つ電力が節約できる。
【００４８】
遠隔センサモジュール５０２は、データを送信したり受信したりする通信要素５１８を備えている。通信要素５１８は、終始電源がオンされているか、又はクロック、イベント検知器、又はマイクロプロセッサによって選択的に電源がオンされる。幾つかの実施形態においては、通信要素５１８は有線接続とすることができる。このような実施形態においては、データは線を介してクレーンコントローラ５０４に送られる。該有線接続は更に、遠隔センサモジュール５０２に電力を供給する。他の実施形態においては、通信要素５１８は、ブルートゥース、ワイファイ、又は他のデータ接続のような無線接続とすることができる。このような実施形態においては、遠隔センサモジュール５０２は、バッテリのような自身の電源を備えている。バッテリの電力を保つために、このような実施形態では測定がなされないときに電源が切られる。無線接続は、低電力状態では電源がオンされた状態を維持し、クレーンコントローラ５０４からの信号に応答して起動する。他の実施形態においては、遠隔センサモジュール５０２は、２０１０年４月１６日に出願された“ワイヤレス・アンチ・ツー・ブロックシステムのための電源及び制御（Power and Control for Wireless Anti-Two Block System）”という名称の米国特許出願第１２/７６２，１８６号に開示されている電力発生器のようなローカル電力発生器から電力を受け取る。
【００４９】
クレーンコントローラ５０４は、遠隔センサモジュール５０２の通信要素５１８と互換性のある通信要素５２０を介して遠隔センサモジュール５０２と通信する。例えば、遠隔センサモジュール５０２が無線通信要素５１８を備えている場合には、クレーンコントローラ５０４も同様であろう。幾つかの実施形態においては、クレーンコントローラ５０４は多数の通信要素５２０を備えていて、無線通信要素と有線通信要素との両方と通信することができるようになされている。クレーンコントローラ５０４は更に、機能を果たすためのコントローラ５２２と、ユーザーと対話するためのオペレータ入出力装置５２４と、を備えている。
【００５０】
テレマティクスコントローラ５０６は、クレーンコントローラ５０４の通信要素５２０と通信するようになされているローカル通信要素５２６を備えている。遠隔通信要素５３０は、遠隔コンピュータシステム５０８のような遠隔システムと通信するようになされている。マイクロコントローラ５２８は、ローカル通信要素５２６と遠隔通信要素５３０との動作を制御する。
【００５１】
遠隔コンピュータシステム５０８は遠隔通信要素５３２によって構成されており、遠隔通信要素５３２は遠隔通信要素５３０によってクレーンコントローラ５０４のような遠隔システムと通信するようになされている。プロセッサ５３４は、クレーンの使用状況を判断するための命令を含むコンピュータ実行可能命令を実行する。プロセッサ５３４は、１以上のクレーンについての使用状況に関する情報を記憶しているデータベース５３６に作動可能に接続されている。データベース５３６内に含まれている情報に基づいてクレーンの使用状況についての判定を行うビジネスインテリジェンスユニット５３８が、データベース５３６に作動可能に接続されている。遠隔コンピュータシステム５０８の構成要素の各々は、単一の演算デバイス又はアプリケーションに対して個々に実行されるか、演算デバイス又はアプリケーションのシステムとして実行されるか、又は遠隔コンピュータシステムの１以上の他の構成要素と一緒に実行される。
【００５２】
最終用途アプリケーション５１０は、遠隔コンピュータシステム５０８に作動可能に接続されており且つモバイル端末５４０を備えており、該モバイル端末は、データベース５３６内に記憶されている情報に対してアクセスし及び/又はビジネスインテリジェンスユニット５３８によるビジネスインテリジェンスの判定に対してアクセスできる構造とされている。最終用途アプリケーション５１０はまた、エンドユーザーコンピュータ５４２をも備えており、該エンドユーザーコンピュータは、データベース５３６内に記憶されている情報にアクセスでき且つ/又はビジネスインテリジェンスユニット５３８によるビジネスインテリジェンスの判定に対してアクセスできる構造とされている。エンドユーザー用途５１０は、多くの異なるモバイル端末、コンピュータ、ウエブ系用途、及びこれらの組み合わせ、において実行される。
【００５３】
図６は、クレーンの作動中に測定される加速度を示しているグラフ６００である。グラフ６００は、図１のクレーン１００に関して記録されている。グラフ６００の縦軸６０２は、クレーン１００のブーム端部１１４に配置されている３軸加速度計１１８によって測定された加速度を示している。横軸６０４は時間を示している。加速度はバンドパスフィルタを使用してフィルタリングされており、その結果、ある周波数通過帯域内の加速度のみが示されている。典型的な通過帯域としては０．５ヘルツ〜５．０ヘルツの周波数帯域が挙げられるが、他の帯域も適している。
【００５４】
グラフ６００には、３軸加速度計１１８の３つの異なる軸の各々に対応した３つの異なるプロットが含まれている。第一のプロット線６０６は、ブーム端部１１４の側方すなわち左右の加速度を表している。第二のプロット線６０８は、ブーム端部１１４の長手方向の加速度を表している。第三のプロット線６１０は、ブーム端部１１４の横軸と長手軸とに直角な直角方向の加速度を表している。
【００５５】
最初に、時間ゼロ６１２においては、測定された加速度は小さい。時間６１４において、クレーンのオペレータは所定のクレーン作業を始めている。グラフ６００の例においては、所定のクレーンの動作はブーム１０２を入れ子式に伸縮させることであるが、他の動作も可能である。第二のプロット線６０８からわかるように、ブーム１０２は、該ブーム１０２が伸長するときに主として長手方向の加速度を受ける。時間６１６において、ブーム１０２は一杯まで伸長せしめられている。この時点で、長手方向の加速度は横方向の加速度に比して小さく、これは時間が経過するにつれて減少する。時間６１８において、オペレータはブーム１０２を縮めている。ブーム１０２が伸長したときに生じる加速度と似た過渡的な加速度が長手方向軸線内に存在する。更に、ブーム１０２が伸長するときに比べて横方向の加速度は著しく大きい。時間６２０においては、ブームは一杯まで縮められている。ひとたびブーム１０２が一杯まで縮められると、直角軸線方向に初期の加速度が生じて、時間の経過と共に減少する。
【００５６】
図６のグラフ６００を構成しているデータは、ブーム１０２の使用状況を判断するために及び/又はその設計を検証し且つ改良するために使用することができる。クレーンの使用状況は、クレーンコントローラアセンブリ１２４を使用して判断するか又は遠隔コンピュータシステム１３８によって判断することができる。クレーンの使用状況を判断するプロセッサの例として、データを過去のデータと比較して何らかの異常を判定するプロセッサがある。例えば、長手方向の加速度を停止させるのに必要とされる時間の長さを所定の正常値と比較することができる。この時間の長さが前記の正常値より長い場合には、ブームの摩耗パッドが摩耗していて過剰な振動を生じさせていることが示されている。もう一つ別の例においては、収縮又は伸長している間の長手方向の加速度の過渡的な変化が基準値よりも大きくなり、これは伸長機構の油圧シールに問題があることを示す。摩耗を判定するための他の方法も可能であり、これらの方法は、値を基準値と比較することを必ずしも必要としない。幾つかの実施形態においては、摩耗は、測定値の組み合わせ又は過去の傾向の組み合わせを使用して判定される。測定された加速度及び求められた使用状況を過去のデータ及び理論的なデータと比較して、設計を検証し且つ改良することができる。
【００５７】
幾つかの実施形態においては、データは周波数成分に分解される。この分解は高速フーリエ変換を使用して行われる。この周波数データは、次いで、使用状況を示す異常な周波数又は異常な振幅を判定するために評価される。同様なクレーンから得られる過去のデータを使用して特定の使用状況を示す周波数及び振幅を判定することができる。例えば、遠隔コンピュータシステム５０８は、点検が必要な際のクレーンの過去の記録を有している。これらの過去の記録を分析して、普通に作動しているクレーンには存在しない共通の周波数及び振幅を判定することができる。次いで、演算処理ユニットは、これらの状況を検索することを指示される。
【００５８】
センサ１１８はまた、重力方向に対する角度を測定するために使用することもできる。図７ａ及び７ｂはブーム７００の簡素化された図である。該ブームは、固定アーム７０２と伸長アーム７０４とによって構成されている。伸長アーム７０４は、摩耗パッド７０６によって固定アーム７０２内に支持されている。該伸長アームの端部の荷重７０８は、直角方向成分７１０と接線方向成分７１２とを含んでいる。荷重７０８は、重力加速度の結果物であるが、巻き上げ荷重のような他の力をも含んでいる。直角方向成分７１０はブーム７００にモーメント７１４を生じさせる。
【００５９】
新しい摩耗パッド７０６を備えているブーム７００においては、モーメント７１４は、図７ａに示されているように、伸長アーム７０４の直交する方向の変位をほとんど生じさせない。摩耗パッド７０６が図７ｂに示されているように摩耗すると、モーメント７１４によって、伸長アームは変位角７１６だけ変位せしめられる。ブーム７００の端部におけるアームの角度は、加速度計１１８を使用して判定することができる。加速度計１１８は、重力加速度の方向を測定し、該重力加速度は接線方向成分と直角方向成分とに分解することができる。アーム角度は、重力加速度の接線方向成分と重力加速度の直角方向成分との比の逆タンジェントに等しい。変位角度７１６は、縮められた伸長アームのアーム角度と伸ばされた伸長アームとアーム角度との差を計算することによって求めることができる。更に、直交変位距離は、三角法を使用してブームの長さ及び変位角から計算することができる。
【００６０】
図８はアームの角度８０２の時間８０４に対するグラフ８００であり、該アーム角度は、伸長アーム７０４上に配置されている加速度計の重力加速度の直角方向成分に対する重力加速度の接線方向成分の比の時間８０４に対する逆タンジェントから計算することができる。点８０６においては、伸長アーム７０４は縮められており且つアーム角度は約２．５度である。伸長アーム７０４が点８０８に向かって伸びるにつれて、アーム角度は約１．５度まで減少する。点８０６の近くのスパイクは、実際のアーム角度８０２ではなく測定ノイズを反映している。同様に、点８０８，８１０，８１２の近くのスパイクは、伸長アームが加速している結果であり、実際のアーム角度８０２を示しているのではない。伸長アーム７０４は、点８０８と８１０との間で一定の長さに保持されている。従って、アーム角度８０２は、点８０８と８１０との間では、比較的一定のままである。点８１０において、伸長アームは縮められている。点８１０の後に、アーム角度８０２は、伸長アーム７０４が点８１２において一杯に縮められるまで、徐々に増加する。この過程中、固定アームのアーム角度は一定に保たれている。
【００６１】
直線状に伸びるアームの構成要素の使用状況は、該伸長アームの変位を監視することによって判定することができる。変位量は、伸長アーム上に既知の荷を備えることによって増大する。周波数データと同様に、該変位量のデータは、記憶され、伝えられ、基準を決定するために使用され、使用状況を判定するために使用することができる。
【００６２】
加速度センサはまた、ブームが伸長するときのブームの速度を計算するために使用することもできる。ブームの速度は、ブームに沿った加速度を積分することによって求めることができる。速度の変化は、ポンプ、シール、及びアクチュエータのような構成要素の摩耗を示す。該速度成分は更に、加速度の測定値に重み付けをするために使用することができる。例えば、ブームが速い速度でハードストッパまで一杯に伸長する場合には、停止時により大きな運動エネルギが散逸されるので、より大きな加速度が生じるであろう。この速度が更に積分されてブームの伸長長さが計算される。幾つかの実施形態においては、ブーム端部での速度及び加速度を計算するために、正確な応答長さのセンサが使用される。
【００６３】
使用状況を検知するため別の有用な特性は、ブーム端部の水平方向の変位量を測定することである。ブーム端部の水平方向の変位量は摩耗量を示しており、該摩耗量は、閾値を超えたときに予防メンテナンスの必要性のような点検状況を生じさせるために使用される。該水平方向の変位量は、水平方向の加速度を２回積分することによって求めることができる。
【００６４】
クレーンコントローラ５０４は、データベース５３６から基準データを受け取るか、又は過去の測定に基づいてそれ自体の基準データを計算することができる。該基準データは、メモリ内に記憶され且つ該基準データは測定データと比較するために使用される。
【００６５】
該データは、外部の通信ネットワークを介して遠隔コンピュータシステム５０８に伝えられる。該データは直ちに送信されるか、又はメモリ内に記憶されて後で送信される。クレーンコントローラ５０４は、メモリ内に予め記憶されているデータ及び基準を使用してクレーンの使用状況を判定する。幾つかの実施形態においては、該基準は、クレーンコントローラ５０４によって使用されるために外部の通信ネットワークを介して読み出される。更に別の実施形態においては、遠隔コンピュータシステム５０８は、クレーンコントローラ５０４によって送信されたデータを使用してクレーンの使用状況の判定を行うことができる。このような実施形態においては、遠隔コンピュータシステム５０８は、次いで、少なくとも１つのクレーンの使用状況を示す状況識別子をクレーン制御システムへ送る。遠隔コンピュータシステム５０８はまた、更新された基準を、将来における使用のためにクレーンコントローラ５０４へ送る。
【００６６】
クレーンコントローラ５０４は、既知のクレーン動作によってクレーンを作動させるようにクレーンのオペレータを促す。例えば、クレーンコントローラ５０４は、オペレータを促して、ブームを４５度の角度に傾けさせ且つブームを伸長させ、一瞬の間伸長状態を保持させ、次いでブームを回転させる。クレーンのオペレータに既知のクレーン動作を行わせることによって、クレーンの使用状況のより簡単な特定が可能になる。クレーンコントローラ５０４は、オペレータ入力を記録してオペレータが既知の動作を行ったことを実証する。
【００６７】
幾つかの実施形態においては、クレーンは、クレーンコントローラ５０４と通信するようになされている少なくとも１つの付加的なセンサを備えている。該少なくとも１つの付加的なセンサは、ブームの長さ、クレーンの負荷、ブームの位置、又はブームの角度のような付加的なクレーン状態を感知することができる。この情報は、クレーンコントローラ５０４によって記憶され且つクレーンが既知のクレーン動作を行ったことを実証するために使用される。この情報はまた、クレーンの使用状況を実証するために、センサのデータと組み合わせて使用することができる。
【００６８】
クレーンコントローラ５０４がデータを遠隔コンピュータシステム５０８へ送るときに、該データには、クレーンの識別子、時間、場所、周囲環境条件、及びその他のデータのような他のデータが含まれていても良い。遠隔コンピュータシステム５０８は、メンテナンスデータベース内にデータを記憶する。メンテナンスデータベースの一つの例が図９に示されている。図９において、データベース９００は複数の使用記録９０２によって構成されている。各使用記録９０２は、クレーンモデル９０４、シリアルナンバー９０６、ブームモデル９０８、データ記録９１０、点検データ９１２、及び保証データ９１４を記憶している。このデータ入力欄のリストは例示的なものであり、実施形態はこの例に限られない。
【００６９】
遠隔コンピュータシステム５０８は、データベース９００内に含まれている情報を使用して、クレーンから受け取ったデータに基づいてクレーンの使用状況を判定する。例えば、クレーンは、ブームにおいて測定された加速度を示すデータをクレーンのシリアルナンバーと一緒に送る。予め記載されている直線状に伸びる構成要素の伸長長さ及び変位角のような情報を含む他のデータが送られても良い。遠隔コンピュータシステム５０８は、次いで、シリアルナンバーに基づいてクレーンの全ての過去の記録を見つけ出し、過去の加速度データ又はその他のデータを、受け取ったデータと比較する。或いは、遠隔コンピュータシステム５０８は、このモデルの複数のクレーンのデータ記録に基づいて特定のモデルのクレーンのための基準を作る。幾つかの実施形態においては、該基準は、クレーンからデータを受け取る前に計算される。該基準は、クレーンコントローラ５０４上のクレーンのためのデータ記録内に記憶される。
【００７０】
幾つかの実施形態においては、点検の警告は、センサによって検知された事象の発生の重み付けされた合計によって起動される。例えば、一つの例においては、点検は、（タイプ１の事象の数）／Ｎ１＋（タイプ２の事象の数）／Ｎ２＋（タイプ３の事象の数）／Ｎ３＞＝１のような式によって起動される（式中、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３は、重み付けファクタであり、Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３である。すなわち、タイプ１の事象に対しては１０、タイプ２の事象に対しては１，０００、タイプ３の事象に対しては１００，０００、又は十分に重み付けされた組み合わせが、警告点検を始動させる）。該事象は、単一のタイプの事象の異なる閾値であっても良い。例えば、振動は３つの異なる閾値を有しており、最も低い閾値は些細な事象に対応しており、最も高い閾値は重大な事象に対応している。このようなシステムにおいては、点検の警告が起動される前に多量の大きな振動が許容されたり、又は、比較的少量の大きな振動によって点検警告がもたらされたりする。例えば、小さな振動は普通に摩耗した摩耗パッドに関連付けることができ、一方、大きな振動は損傷した摩耗パッドに関連付けることができる。データの実際の記憶及び計算はクレーンコントローラ５０４において行われ、又は事象が計算のために遠隔コンピュータシステム５０８へと送られる。
【００７１】
多くの予防メンテナンススケジュールは単に暦時間に基づいている。他のメンテナンススケジュールは、例えばエンジンが動いている時間数を入力することによって、予期される摩耗をよりよく示すデータを使用することを試みている。本発明は、入れ子式ブームの伸長及び収縮中に摩耗し得る構成要素の使用実態のような所与のクレーン構成要素の使用実態を追跡するために使用することができる。このような実施形態においては、計量単位は重み付けされた移動距離とすることができる。例えば、負荷がかかった状態での伸長及び/又は収縮サイクルの合計を計算することができる。センサ５１２は、直線状に伸びる構成要素の作動を検知することができ且つ移動距離を判定することができる。クレーンコントローラ５０４は、典型的には、直線状に伸びる構成要素上の荷重を測定するセンサ５１２を備えている。計量単位は、（短縮されたタイプ１の荷重の数）／Ｎ１Ｒ＋（伸長されたタイプ１の荷重の数）／Ｎ１Ｅ＋（短縮されたタイプ２の荷重の数）／Ｎ２Ｒ＋（伸長されたタイプ２の荷重の数）／Ｎ２Ｅ＋（短縮されたタイプ３の荷重の数）／Ｎ３Ｒ＋（伸長されたタイプ３の荷重の数）／Ｎ３Ｅであり、式中、Ｎ１Ｒ、Ｎ１Ｅ、Ｎ２Ｒ、Ｎ２Ｅ、Ｎ３Ｒ、Ｎ３Ｅは重み付けファクタであり、Ｎ１Ｅ＞Ｎ２Ｅ＞Ｎ３Ｅであり且つＮ１Ｒ＞Ｎ２Ｒ＞Ｎ３Ｒである。例えば、タイプ１の荷重は少なくとも６７％容量の荷重であり、タイプ２の荷重は３３％〜６６％の容量範囲とすることができる。直線状に伸びる構成要素が伸長又は収縮を完了していない場合には、荷重の数値は分数とすることができる。センサ５１２はまた、実際に移動した距離を判定するために使用することもでき且つその測定値を使用することもできる。同じく、データの実際の記憶及び計算はクレーンコントローラ５０４で行うことができ、又は事象が計算のために遠隔コンピュータシステム５０８へ送られる。これらの計量値は、部品上で予期される摩耗の正しい兆候を立証するものであり、これらの計量値は次いで予防メンテナンス手順内で置き換えられる。
【００７２】
図１０の実施形態には点検ツール１０００が図示されている。点検ツール１０００は、持ち運び可能な筺体１００２を備えている。該点検ツールは、筺体１００２内に加速度計のようなセンサ１００６と通信するようになされている第一の通信インターフェース１００４を備えている。第一の通信インターフェース１００４は、センサ１００６と通信するようになされている外部の無線レシーバ１００８を備えている。第二の通信インターフェース１０１０は、クレーン制御システムと通信するようになされている。第一の通信インターフェース１００４と第二の通信インターフェース１０１０とは、有線であっても無線であっても良く、又はこれら２つの組み合わせであっても良い。通信インターフェース１００４と１０１０とは、異なる通信プロトコルを使用していても良い。
【００７３】
コンピュータプロセッサが第一の通信インターフェース１００４及び第二の通信インターフェース１０１０に作動可能に接続されていて、該コンピュータプロセッサは第一の通信インターフェース１００４及び第二の通信インターフェース１０１０と通信することができる。該コンピュータプロセッサには、コンピュータが読み取ることができる記憶媒体が作動可能に接続されている。コンピュータが読み取ることができる記憶媒体の例としては、ハードディスク、フラッシュドライブ、光ディスク、テープドライブ、又はその他のコンピュータが読み取ることができるデータを記憶できる何らかの媒体が挙げられる。該コンピュータが読み取り可能な記憶媒体は、コンピュータが実行可能な命令を記憶しており、この命令は、コンピュータプロセッサによって実行されたときにコンピュータプロセッサが機能を実行できるようにする。このような機能としては、第一の通信インターフェース１００４を介して信号を受け取る機能、第二の通信インターフェース１０１０を介してクレーン制御システムと通信する機能、及び受け取った信号に基づいてクレーンの少なくとも１つの使用状況を判定する機能が挙げられる。
【００７４】
該コンピュータが読み取り可能な記憶媒体はまた、クレーンの使用状況を判定するためのデータをも記憶している。クレーンの使用状況を判定するためのデータとしては複数のクレーンモデルに関するデータがあり、該コンピュータによって実行される機能としては更に、複数のクレーンモデルから所与のクレーンモデルに関するデータを選択する機能がある。幾つかの実施形態においては、該機能には、複数のクレーンモデルから１つのクレーンモデルを検知する機能が含まれている。例えば、点検ツールは、通信インターフェースを介してコンピュータプロセッサに作動可能に接続されている無線認証データ（ＲＦＩＤ）タグスキャナ、又は通信インターフェースを介してコンピュータプロセッサに作動可能に接続されているバーコードスキャナを備えている。クレーン又はクレーンの構成要素は、該クレーン又はクレーン構成要素を点検ツールに対して特定するＲＦＩＤタグ又はバーコードを備えている。
【００７５】
別の実施形態においては、点検ツール１０００は、図５の遠隔コンピュータシステム５０８のような遠隔データウエアハウスと通信するようになされている第三の通信インターフェースを備えている。点検ツール１０００の機能としては、受け取ったセンサ信号を表すデータを第三のインターフェースを介してデータウエアハウスへ送る機能、及びクレーンの使用状況を判定するためのデータを更新するために更新データを受け取る機能がある。幾つかの実施形態においては、点検ツール１０００は、遠隔データウエアハウスから第三の通信インターフェースを介してクレーンの使用状況の識別データを受け取る。クレーンの使用状況を判定するためのデータには、遠隔データウエアハウスから受け取ったクレーンの使用状況の特定データが含まれている。
【００７６】
幾つかの実施形態においては、点検ツール１０００は、加速度のようなセンサ１００６を備えている。センサ１００６は、クレーンの構成要素に接続され且つ第一の通信インターフェース１００４を介してコンピュータプロセッサと通信する構造とされている。筺体１００２は、センサ１００６を収容できる大きさ及び形状とされているホルダを備えている。このような実施形態においては、センサ１００６は該ホルダ内に保管され且つ点検ツール１０００をクレーン構成要素に結合するために取り外すことができる。
【００７７】
図１１には、点検ツールの別の実施形態１１００が図示されている。点検ツール１１００は、図１０の点検ツールと類似しており、筺体１１０２を備えている。筺体１１０２は、プロセッサ、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体、第一の通信インターフェース１１０４、及び第二の通信インターフェース１１１０を備えている。しかしながら、点検ツール１１００の第一の通信インターフェース１１０４は無線インターフェースであり、一方、点検ツール１０００の第一の通信インターフェース１００４は、無線レシーバ１００８に通信可能に接続されている有線接続である。第一の通信インターフェース１１０４は、無線通信プロトコルを使用してセンサ１１０６と通信する。第二の通信インターフェース１１１０は、クレーンコントローラと通信することができる有線インターフェースである。幾つかの実施形態においては、点検ツール１１００は、単一の無線インターフェースを介してセンサとクレーンコントローラとの両方と通信することができる。このような例においては、単一の無線インターフェースは、第一の通信インターフェース１００４と第二の通信インターフェース１１１０との両方であると考えることができる。
【００７８】
以上、１つのクレーンブームに関する実施形態を記載したが、これらの実施形態はクレーンの如何なる振動構成要素に対しても適用可能である。例えば、格子ブーム、格子ジブ、アウトリガビーム、及びアウトリガジャッキは、それらの使用状況を有しており、これらの使用状況は、本発明の実施形態を使用して判定できる。このような実施形態においては、データベース内の記録は、前記の構成要素と関連付けられた加速度を記録するための付加的な範囲を含んでいる。同一のモデルのクレーンによって予め提供されている加速度に基づいて、該構成要素についての適切な基準を作ることができる。
【００７９】
更に、他の測定値を該加速度データと組み合わせて使用して、クレーンの点検の必要性を判断することができる。例えば、センサは、クレーンの使用状況を判定するのに使用するために、温度及びノイズを監視することができる。ここに記載されている現在のところ好ましい実施形態に対する種々の変更及び改造が当業者に明らかとなるであろうことは理解できるはずである。例えば、本発明は、アウトリガ又は油圧シリンダにおいて使用することもできる。このような変更及び改造は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく且つ本発明において意図されている利点を損なうことなく行うことができる。従って、このような変更及び改造は添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。
【符号の説明】
【００８０】
１００  クレーン、                      １０２  ブーム、
１０４  矢印、                          １０６  シャシ、
１０８  上部旋回体、                    １１０ａ  ピストン、
１１０ｂ  油圧シリンダ、                １１２  ケーブル、
１１４  ブームの端部、                  １１５  フック、
１１６  センサアセンブリ、              １１８  センサ、加速度計、
１２０  無線通信モジュール、            １２２  マイクロコントローラ、
１２３  アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）、
１２４  クレーンコントローラアセンブリ、
１２６  運転室、                        １２８  第二の無線通信モジュール、
１３０  クレーンコントローラ、          １３２  ユーザー入力インターフェース、
１３４  ユーザー出力インターフェース、
１３６  テレマティクス制御ユニット、
１３８  遠隔コンピュータシステム、              １４０  外部の通信ネットワーク、
１４２  記憶メモリ、
１４４  コンピュータ、第一のコンピュータシステム、
１４５  コンピュータプロセッサ、
１４６  コンピュータ、第二のコンピュータシステム、
１４８  コンピュータ、                  １５０  点検記録、
１５２  保証記録、                      １５４  他の記録、
１５８  データウエアハウス、            １６０  下方の滑車、
２００  クレーン、                      ２０２  センサアセンブリ、
２０３  無線通信モジュール、            ２０４  センサ、
２０６  アナログデジタルコンバータ、
２０８  マイクロコントローラ、
２１２  クレーンコントローラアセンブリ、
２１４  第二の無線通信モジュール、      ２１６  クレーンコントローラ、
２１８  ユーザー入力装置、                  ２２０  ユーザー出力装置、
２２２  テレマティックスユニット、      ３００  クレーン、
３０２  センサアセンブリ、              ３０４  クレーン制御システム、
３０６  有線接続、                      ３０８  ブーム、
３１０  テレマティクス制御ユニット、
３１２  スプール、                      ４００  クレーン、
４０２  センサ、                        ４０４  クレーン制御システム、
４０６  ワイヤ接続、                    ４０８  アナログデジタルコンバータ、
４１０  テレマティクス制御ユニット、    ５００  クレーン監視システム、
５０２  遠隔センサモジュール、          ５０４  クレーンコントローラ、
５０６  テレマティクスコントローラ、    ５０８  遠隔コンピュータシステム、
５１０  最終用途アプリケーション、                  ５１２  センサ、
５１４  アナログデジタルコンバータ、
５１６  マイクロコントローラ、          ５１８  通信要素、
５２０  通信要素、                      ５２２  コントローラ、
５２４  オペレータ入出力装置、        ５２６  ローカル通信要素、
５２８  マイクロコントローラ、          ５３０  遠隔通信要素、
５３２  遠隔通信要素、                  ５３４  プロセッサ、
５３６  データベース、                  ５３８  ビジネスインテリジェンスユニット、
５４０  モバイル端末、                  ５４２  エンドユーザーコンピュータ、
６００  グラフ、                        ６０２  縦軸、
６０４  横軸、                        ７００  ブーム、
７０２  固定アーム、                    ７０４  伸長アーム、
７０６  摩耗パッド、                    ７０８  荷重、
７１０  直角方向成分、                  ７１２  接線方向成分、
７１４  モーメント、                    ７１６  変位角度、
８００  グラフ、                        ８０２  アームの角度、
８０４  時間、                          ８０６，８０８，８１０，８１２  点、
９００  データベース、                  ９０２  複数の点検記録、
９０４  クレーンモデル、                ９０６  シリアルナンバー、
９０８  ブームモデル、                  ９１０  データ記録、
９１２  点検データ、                    ９１４  保証データ、
１０００  点検ツール、                １００２  筺体、
１００４  第一の通信インターフェース、
１００６  センサ、                    １００８  外部の無線レシーバ、
１０１０  第二の通信インターフェース、
１１００  点検ツール、                １１０２  筺体、
１１０４  第一の通信インターフェース、
１１０６  センサ、                    １１１０  第二の通信インターフェース、
【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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【図６】
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【図７ａ】
0006300789.tif 000008
【図７ｂ】
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【図８】
0006300789.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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