JPH04235895A - クレーンにおける長尺吊荷の鉛直地切り制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は起伏可能なジブまたはブ
ームを有するクレーンにより柱や杭などの長尺吊荷を倒
伏状態から鉛直に起立させて地切りするための鉛直地切
り制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クレーン作業において、吊荷を地切りす
るための装置として、巻上ロープを巻上げた際に生じる
ジブのたわみ量に基づき、ジブ先端からの鉛直線上に吊
荷の重心が位置するように巻上ロープの巻上とジブの引
込みとを連動させて作動させるようにしたもの（たとえ
ば特開昭５９−２６５９９号公報）、あるいは巻上ロー
プの振れ角を検出し、その振れ角が設定値になるように
巻上ロープの巻上速度とジブの作動速度とを制御するよ
うにしたもの（たとえば特開昭６１−２１１２９６号公
報）等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はいずれ
も初期状態でジブ先端と、巻上ロープ先端の吊下げ具と
、吊荷重心とが一致した、いわゆる丸物吊荷を地切りす
るためのものである。丸物吊荷の場合、巻上ロープにか
かる吊荷負荷の増大に伴うジブのたわみ等によるジブ先
端の変位（前倒れ量）のみを補正すればよい。

【０００４】しかし、長尺吊荷を倒伏状態から起立させ
て鉛直地切りする場合、吊荷の位置ずれや荷振れを防止
するためにはジブのたわみ等によるジブ先端の変位の補
正に加えて、吊荷の長さ分だけジブ先端を変位させる補
正も必要である。また、場合によっては旋回方向の補正
も必要となり、三次元的な位置補正が要求される。上記
従来技術ではこのような位置補正を自動的に行うことが
できないため、オペレータが玉掛け者からの合図を頼り
に、あるいは吊荷を見ながら経験と勘を頼りに手動操作
でジブの起伏と巻上ロープの巻上げ、巻下げを（場合に
よっては旋回も）行なつて長尺吊荷を地切りしているの
が実情である。

【０００５】ところで、長尺吊荷がオペレータから見て
縦向き（前後方向）に設置されている場合、吊荷を倒伏
状態から起立させるに伴ってジブ先端を前後方向に大き
く位置補正する必要がある。このような場合、オペレー
タにとってその吊荷およびジブの前後方向の傾きの程度
が分り難く、従来のような手動操作では作業能率が悪い
上、ジブ先端位置の前後方向の微調整が困難であり、正
確な位置制御ができない。このため地切り前に吊荷の位
置をずらしたり、地切りの瞬間に吊荷が前後に大きく振
れたりすることがある。吊荷によっては位置のずれが許
されないこともあり、また、吊荷が大きく振れると危険
な上、一度振れた吊荷を止めるのは容易ではない。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑み、長尺吊荷
を倒伏状態から連続操作で自動的に起立させて鉛直地切
りでき、とくに地切りの際に吊荷の位置ずれや荷振れが
生じるのを防止し、安全性を高め、作業能率を大幅に改
善できる長尺吊荷の鉛直地切り制御装置を提供しようと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、長尺吊荷の他
端を定位置に位置させたまま一端を鉛直地切りするため
の第１ステップでの巻上ロープの第１巻上下量と、第１
ステップ終了後に長尺吊荷の他端を定位置に位置させた
まま一端を他端の鉛直上方に位置するように長尺吊荷を
起立させるための第２ステップでの巻上ロープの第２巻
上下量と、第２ステップ終了後に長尺吊荷の一端を他端
の鉛直上方に位置させたまま他端を鉛直地切りするため
の第３ステップでの巻上ロープの第３巻上下量とをそれ
ぞれ算出する巻上ロープ巻上下量算出手段と、上記第１
ステップでジブのたわみ等によるジブ先端の変位を補正
してジブ先端を長尺吊荷の一端の鉛直上方に位置させる
ためのジブの第１起伏量と、第２ステップでジブ先端を
長尺吊荷の一端から他端までの水平距離分だけ変位させ
るためのジブの第２起伏量と、第３ステップでジブのた
わみ等によるジブ先端の変位を補正してジブ先端を長尺
吊荷の他端の鉛直上方に位置させるためのジブの第３起
伏量とをそれぞれ算出するジブ起伏量算出手段と、上記
巻上下量算出手段で算出された各巻上下量に基づき巻上
ロープの巻上下駆動装置を駆動制御する巻上ロープ巻上
下制御手段と、上記ジブ起伏量算出手段で算出された各
起伏量に基づきジブの起伏駆動装置を駆動制御するジブ
起伏制御手段とを備えていることを特徴とするものであ
る。

【０００８】なお、この構成において、ジブとは広義の
ジブを指すもので、タワー先端もしくはブーム先端に起
伏自在に支持されたジブのみに限らず、クレーン本体に
起伏自在に支持されたブームをも含むものである。

【０００９】

【作用】上記の構成により、第１ステップで長尺吊荷の
他端が定位置に保たれたまま、一端が鉛直地切りされ、
次に、第２ステップで長尺吊荷の他端が定位置に保たれ
たまま、ジブ先端が常に吊荷の一端の鉛直上方に位置制
御されながら長尺吊荷が鉛直に起立され、最後に第３ス
テップで長尺吊荷の一端が他端の鉛直上方に位置したま
ま、他端すなわち長尺吊荷全体が鉛直地切りされる。従
って、上記各ステップで長尺吊荷の位置がずれたり、荷
振れが生じたりすることなく、長尺吊荷が倒伏状態から
連続的な動作で自動的に鉛直状態に起立されて円滑に地
切りされる。

【００１０】

【実施例】図１はタワークレーンにおけるクレーンと長
尺吊荷との位置関係を示す概略側面図である。図１にお
いて、下部走行体１上に上部旋回体２が旋回中心Ｃのま
わりに旋回自在に装備され、上部旋回体２の上にタワー
３が立設され、その上端にジブ４が起伏自在に支持され
、ジブ先端Ｆのトップシーブを経て垂下された巻上ロー
プ５にフック等の吊下げ具（図示省略）を介して長尺吊
荷６の一端Ａが吊持される。

【００１１】上記長尺吊荷６は次の３つのステップで鉛
直地切りされる。

【００１２】■　　長尺吊荷６の他端Ｂを定位置に位置
させたまま一端Ａを鉛直地切りする。■　　長尺吊荷６
の他端Ｂを定位置に位置させたまま一端Ａを他端Ｂの鉛
直上方に位置するように長尺吊荷６を鉛直に起立させる
。

【００１３】■　　長尺吊荷６の一端Ａを他端Ｂの鉛直
上方に位置させたまま他端Ｂすなわち吊荷全体を鉛直地
切りする。

【００１４】上記吊荷６の地切りに当たり、作業開始前
に図２に示すように長尺吊荷６がジブ４の地表面への投
影線４′に対し旋回方向に角度ζで傾斜して設置される
場合が考えられる。この場合、地切りの際にジブ先端の
旋回方向の位置補正のために旋回制御も必要となるが、
その旋回方向の位置補正量は巻上ロープ５の旋回方向の
振れ角で判別でき、その振れ角はオペレータから見て左
右方向で分り易く、マニュアル操作で補正可能である。 従って、この実施例ではオペレータから見て巻上ロープ
５の振れ角が分り難い前後方向の制御をジブ４の起伏と
巻上ロープ５の巻上下で自動化する場合について説明す
る。

【００１５】■　　吊荷一端Ａの鉛直地切りまず、地切
り開始前に、吊荷６をオペレータから見て前後方向すな
わちジブ４の地表面への投影線４′上に設置し、その吊
荷６の両端Ａ，Ｂの位置を予めクレーンに認識させ、ジ
ブ４の先端（トップシーブ）Ｆと、巻上ロープ５の先端
吊下げ具と、長尺吊荷６の一端Ａとを図１の実線に示す
ように同一鉛直線上（初期状態）に位置させる。この場
合、長尺吊荷６の一端Ａの位置は上記の初期状態におい
てジブ角度θＪ０を読み取る等の方法によりクレーンに
認識させる。また、他端Ｂの位置は、たとえばテレビカ
メラにより確認する、あるいは上記初期状態での一端Ａ
の位置と吊荷長さＬＷとに基づき他端Ｂの位置を算出す
る、または吊下げ具を前もって吊荷他端Ｂの真上にもっ
ていき、そのときのクレーンの各状態を記憶させる、そ
の他適当な方法によりクレーンに認識させる。

【００１６】今、図１実線に示す初期状態から巻上ロー
プ５の巻上げを行うと、巻上ロープ５にかかる吊荷負荷
（ロープ張力の無負荷時に対する変化量）ΔＴが次第に
増大してジブ起伏用ロープの伸びやジブ４のたわみ等が
生じ、ジブ先端Ｆが図１実線の初期位置Ｆ０から同図破
線に示す位置Ｆ１まで前方下方に変位する。このときの
ジブ先端Ｆの水平方向の変位量ΔＨＦ１および鉛直方向
の変位量ΔＺＦ１は次式で求められる。

【００１７】 　　　　ΔＨＦ１＝ΔＨＴ１＋ΔＨＪ１　　　　　　　
　　　＝ＨＴ（θＴ０−θＴ）＋ＬＪ（　ｃｏｓθＪ−
　ｃｏｓθＪ０）　　　　　　　　…（１）　　　　Δ
ＺＦ１＝ＬＪ（　ｓｉｎθＪ−　ｓｉｎθＪ０）　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（
２）ただし、ΔＨＴ１はタワー３の上端Ｄの水平方向の
変位量、ΔＨＪ１はタワー上端Ｄを基準としたジブ先端
Ｆの水平方向の変位量、ＨＴはタワー高さ、θＴ０はタ
ワー初期角度、θＴは変化後のタワー角度、ＬＪはジブ
長さ、θＪ０はジブ初期角度、θＪは変化後のジブ角度
を示す。なお、上記水平変位量ΔＨＦ１は後方を正、前
方を負とし、鉛直変位量ΔＺＦ１は上方を正、下方を負
としている。

【００１８】そこで、ステップ■で吊荷一端Ａを鉛直地
切りするためには、通常の丸物吊荷を鉛直地切りする場
合と同様に、上記ジブ先端Ｆの水平変位量ΔＨＦ１を常
に０にし、ジブ先端Ｆが常に吊荷一端Ａの鉛直上方に位
置するように、巻上ロープ５の巻上とジブ４の起こしと
を行う必要がある。そのために、まずジブ４等の初期状
態に応じて吊荷一端Ａの鉛直地切りに必要な巻上ロープ
５の巻上下量（第１目標巻上下量）ＬＣ１と、ジブ４の
起伏量（第１目標起伏角度）θＪ１と、ＬＣ１およびθ
Ｊ１を０にするための制御時間（第１目標時間）ＴＣ１
とを予め設定する。上記巻上ロープ５の第１目標巻上下
量ＬＣ１はジブ４の初期角度θＪ０によって決まるもの
で、ジブ４の初期角度θＪ０が設定値以上のときは地切
りの効率を上げるために巻上ロープ５を巻上げる正の目
標値とし、ジブ４の初期角度θＪ０が設定値よりも小さ
いときは吊荷負荷ΔＴが急激に上昇しないように巻上ロ
ープ５を巻下げる負の目標値とする。ジブ４の第１目標
起伏角度θＪ１は巻上ロープ５の巻上下の追従制御が円
滑に行なえる範囲で最適な値とする。

【００１９】そして、巻上ロープ５に関し、上記第１目
標巻上下量ＬＣ１と第１目標時間ＴＣ１とに基づき、巻
上ドラムの必要回転速度（第１目標回転速度）ΩｄＬ１
を算出し、その目標回転速度ΩｄＬ１に対応するフィー
ドフォワード制御信号を求め、その信号により巻上ドラ
ム駆動装置の駆動すなわち巻上ロープ５の巻上下をフィ
ードフォワード制御する。一方、ジブ４に関し、上記第
１目標起伏角度θＪ１と第１目標時間ＴＣ１とに基づき
、ジブ起伏ドラムの必要回転速度（第１目標回転速度）
ΩｄＪ１を算出し、その目標回転速度ΩｄＪ１に対応す
るフィードフォワード制御信号を求め、その信号により
ジブ起伏駆動装置の駆動すなわちジブ４の起伏をフィー
ドフォワード制御する。

【００２０】さらに、上記フィードフォワード制御と並
行してその制御の結果を逐次追跡し、次のフィードバッ
ク制御を行う。すなわち巻上ロープ５に関し、吊荷負荷
ΔＴを時間ｔで微分して吊荷負荷ΔＴの時々刻々の変化
量（時間微分値：ｄΔＴ／ｄｔ）を求め、その時間微分
値ｄΔＴ／ｄｔが一定、つまり時間微分値と設定値との
偏差が０となるように比例および積分のフィードバック
制御を行う。また、ジブ４に関し、ジブ４の初期角度θ
Ｊ０と、時々刻々に変化するジブ角度θＪの実測値等に
基づき、上記式（１）によりジブ先端Ｆの時々刻々の水
平変位量ΔＨＦ１を算出し、この水平変位量ΔＨＦ１を
偏差とし、その偏差が０となるように比例および積分の
フィードバック制御を行う。

【００２１】このように巻上ロープ５の巻上（必要に応
じて巻下）とジブ４の起こしとをフィードフォワード制
御を主体に互いに連係させて自動制御し、かつ、その制
御の結果を追跡してそれぞれフィードバック制御するこ
とにより、巻上ロープ５にかかる吊荷負荷ΔＴの増大に
伴うジブ先端Ｆの前方への水平変位量ΔＨＦ１をジブ４
を起こすことで補正し、吊荷他端Ｂを定位置に位置させ
たまま、ジブ先端Ｆが常に吊荷一端Ａの鉛直上方に位置
するように補正しながら吊荷一端Ａの鉛直地切りを行う
。 そして、巻上ロープ５にかかる吊荷負荷ΔＴが一定（ｄ
ΔＴ／ｄｔ＝０）になると、吊荷６の一端Ａが鉛直地切
りされたものとして、ステップ■の地切り制御を終了さ
せ、次のステップ■に移る。

【００２２】■　　吊荷６を鉛直に起立次に、ステップ
■において、ジブ４の起こしのみを行うと、ジブ先端Ｆ
が後方上方に変位するとともに、巻上ロープ５を介して
吊荷先端Ａも後方上方に変位する。このとき、ジブ先端
Ｆの水平方向の変位量ΔＨＦ２および鉛直方向の変位量
ΔＺＦ２は、ジブ長さＬＪ、ステップ■の開始時のジブ
角度θＪ１、変位後のジブ角度θＪに基づき次式で求め
られる。

【００２３】 ΔＨＦ２＝ＬＪ（ｃｏｓθＪ１−ｃｏｓθＪ　）　　　
　　　…（３）ΔＺＦ２＝ＬＪ（ｓｉｎθＪ　−ｓｉｎ
θＪ１）　　　　　　…（４）一方、吊荷６の先端Ａの
水平方向の変位量ΔＨＡおよび鉛直方向の変位量ΔＺＡ
は吊荷長さＬＷと吊荷６の接地面に対する傾斜角度θＬ
とに基づき次式で求められる。

【００２４】 ΔＨＡ＝ＬＷ（１−　ｃｏｓθＬ）　　　　　　　　　
　　　…（５）ΔＺＡ＝ＬＷ　ｓｉｎθＬ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　…（６）ここで、長尺吊
荷６の他端Ｂを定位置に位置させたまま、ジブ先端Ｆ（
＝Ｆ２）を常に吊荷６の一端Ａ（＝Ａ２）の真上に位置
させ、両者間の巻上ロープ５を常に鉛直に保ちながら吊
荷６を鉛直に起立させるためには、ジブ先端Ｆの水平変
位量ΔＨＦ２と吊荷一端Ａの水平変位量ΔＨＡとを常に
等しくする必要がある。そのために、ΔＨＦ２＝ΔＨＡ
　　とすると、式（３），（５）により、次式が成り立
つ。

【００２５】 　　　　ＬＪ（　ｃｏｓθＪ１−　ｃｏｓθＪ　）＝Ｌ
Ｗ（１−　ｃｏｓθＬ）　　　　　ｃｏｓθＬ＝１−（
ＬＪ／ＬＷ）×（　ｃｏｓθＪ１−　ｃｏｓθＪ　）　
　　　　　…（７）このときの巻上ロープ５の必要巻上
下量ＬＣ２は次式で求められる。

【００２６】

【数１】

【００２７】上記式（８）より、ステップ■におけるジ
ブ角度θＪと巻上ロープ５の必要巻上下量ＬＣ２との関
係を求めると図４の通りである。図４において、巻上ロ
ープ５の必要巻上下量ＬＣ２が最大値（ＬＣ２）ｍａｘ
になるときのジブ角度θＪ（＝θＪｍ）を求めると、次
の通りである。

【００２８】

【数２】

【００２９】従って、 　　　　∂ＬＣ２／∂θＪ＝０　　とおいて、　　　　
θＪｍ＝　ｃｏｓ￣１｛（ＬＪ　ｃｏｓθＪ１−ＬＷ）
／（ＬＪ−ＬＷ）　　　　　　　　…（１０）となる。 上記式（１０）を式（８）に代入すると、ステップ■に
おける巻上ロープ５の必要巻上下量の最大値（ＬＣ２）
ｍａｘ　が求められる。

【００３０】図３で明らかなように巻上ロープ５を鉛直
に保つには、ステップ■の初期段階で巻上ロープ５の巻
上げを高速で行う一方、ジブ４の起こしをゆっくり行う
必要があることが分かる。そこで、巻上ロープ５の巻上
ドラム駆動装置に対し、ドラム回転速度ΩｄＬ２（第２
目標速度）が図４に示す制御特性となるようにフィード
フォワード制御信号を与える。この場合、巻上ドラムの
許容最大回転速度（油圧モータ使用の場合は最大流量）
内でフィードバック制御が可能なように、フィードバッ
ク制御分の余裕を見込んでフィードフォワード制御のと
きのドラム回転速度ΩｄＬ２の上限値（ΩｄＬ２）ｍａ
ｘ　を決めておく。

【００３１】なお、図３と図４の関係は、ジブ先端Ｆの
トップシーブの位置での巻上ロープ５の巻上げを想定し
ているので、巻上ドラム位置での実際のロープ巻込み量
は上記巻上下量ＬＣ２にジブ角度θＪの変化に伴なうト
ップシーブ位置から巻上ドラムまでの巻上ロープ長さの
変化量ΔＬＣを加えた値とする必要がある。この変化量
ΔＬＣはジブ先端Ｆとタワー上端Ｄの滑車位置間の距離
変化を考えればよい。上記変化量ΔＬＣは巻上ロープ５
の巻上げ（距離減少）を正とする。

【００３２】図４，図５において、ステップ■の前半の
制御時間Ｔｍは次式で求められる。

【００３３】

【数３】

【００３４】図４で明らかなように、巻上ロープ５はス
テップ■の開始点の時刻０から時刻Ｔｍまでは巻上げ（
巻込み）になるが、時刻Ｔｍからステップ■の終了時刻
ＴＬまでは巻下げ（繰り出し）になる。

【００３５】またステップ■の終了までの必要制御時間
ＴＬを考えると、その前半の巻上げの場合と同様に、そ
の終了時点でのロープ巻上下量ＬＣ２を第２目標巻上下
量ＬＣＬとして次式で求められる。

【００３６】

【数４】

【００３７】上記式（１２）によりステップ■での必要
制御時間ＴＬすなわち第２目標時間ＴＣ２が求められる
。

【００３８】こうしてステップ■における巻上ドラムの
目標回転速度ΩｄＬ２の指令信号が図４に示すように求
められるので、ジブ先端Ｆにおけるトップシーブの滑車
回転角の実測値を積分することにより、巻上ロープ５の
必要巻上下量ＬＣ２（第２目標巻上下量）を図５に示す
ように求めることができる。また、このステップ■での
必要巻上下量ＬＣ２より目標ジブ角度θＪＸを求めるに
は式（８）から次式が得られる。

【００３９】

【数５】

【００４０】上記式（１３）で±は巻上ロープ５が巻上
げのときは＋、巻下げのときは−である。

【００４１】式（１３）により各時刻のジブ角度θＪが
図６のように求められる。

【００４２】式（１３）を時間ｔで微分することにより
、ジブ起伏ドラムの目標回転速度ΩｄＪ２（具体的計算
式は省略）が図７のように求められる。

【００４３】ステップ■の最終状態におけるロープ巻上
下量ＬＣ２（＝ＬＣＬ）は次式で求められる。

【００４４】 　　　　ＬＣＬ＝ＬＷ−ＬＪ（　ｓｉｎθＪ２−　ｓｉ
ｎθＪ１）　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（
１４）　　ここに、 　　　　θＪ２＝　ｃｏｓ￣１（　ｃｏｓθＪ１−ＬＷ
／ＬＪ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
（１５）なお、上記式（８）〜（１５）式において、吊
荷長さＬＷは、吊荷長さＬＷから転倒モーメントの減少
によるタワー先端の前方への水平変位量の減少分ΔΔＨ
を引いたもの、 ＬＷ＝ＬＷ−ΔΔＨ として計算するのが望ましい。

【００４５】上記のように、巻上ロープ５の巻上ドラム
の第２目標回転速度ΩｄＬ２およびジブ４の起伏ドラム
の第２目標回転速度ΩｄＪ２が求まるので、これらに対
応するフィードフォワード制御信号を演算し、それらの
信号を巻上ドラム駆動装置およびジブ起伏駆動装置に与
える。

【００４６】一方、ステップ■では次のようなフィード
バック制御を行う。

【００４７】各時刻のジブ角度の目標値は図６のように
得られるので、その目標値と各時刻でのジブ角度の実測
値との偏差を０にするようにジブ起伏のフィードバック
制御を行う。

【００４８】この場合、フィードフォワード制御のジブ
角度の目標値の計算において、転倒モーメントの変化に
よるタワー３の水平変位量ΔＨＴ２は推定値を用いてい
る。なお、この水平変位量ΔＨＴ２はタワー角度θＴの
変化量ΔθＴ２を検出できるので、ΔＨＴ２＝ＨＴΔθ
Ｔ２として求められる。従って、タワー３の水平変位量
ΔＨＴ２の推定値との偏差ΔΔＨＴを用いて各時刻のジ
ブ角度の目標値θＪＸ（ｔ）を以下のように補正する。

【００４９】 　　　　θＪＣ（ｔ）＝θＪＸ（ｔ）＋ΔΔＨＴ／（Ｌ
Ｊ　ｓｉｎθＪ）　　　　　　…（１６）を求め、ジブ
角度の実測値θＪとの偏差ΔθＪを次式により求める。

【００５０】 　　　　ΔθＪ＝θＪＣ（ｔ）−θＪ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
（１７）そして、この偏差ΔθＪを０にする比例、積分
のフィードバック制御を行う。

【００５１】一方、巻上ロープ５のフィードバック制御
は次のように行う。各時刻の巻上ロープ５のジブ先端位
置での目標巻上下量ＬＣ２は式（８）で与えられる。そ
こで、式（８）のＬＷ（＝ＬＷ−ΔΔＨ）において実測
した偏差ΔΔＨを用い、ジブ角度θＪにも実測値を用い
てロープ巻上下量ＬＣ２を計算し直し、そのロープ巻上
下量ＬＣ２と、ジブ先端におけるトップシーブのエンコ
ーダ等の巻上下量検出手段で計測できる巻上下量の実測
値ＬＣＳとの偏差を０にする比例、積分のフィードバッ
ク制御を行う。

【００５２】さらに、ステップ■の制御中、巻上ロープ
５の張力は一定に保つ必要があるので、吊荷負荷ΔＴの
値がステップ■の開始時の値ΔＴ２を保つように、ΔＴ
とΔＴ２との偏差を０にするフィードバック制御も行う
。

【００５３】このステップ■において、予め制御に要す
る時間ＴＣ２（第２目標時間）を設定しているので、こ
の時間ＴＣ２の経過によってステップ■の制御終了の判
定を行うことができる。また、ステップ■の終了時点で
のジブ角度θＪ２を予め計算しているので、ジブ角度の
観測値θＪがθＪ２と一致する条件も制御終了の判定の
参考とすることができる。そして、この制御が終了すれ
ば次のステップ■に進む。

【００５４】■　　吊荷他端Ｂ（吊荷全体）の鉛直地切
り上記ステップ■の制御により、このステップ■の開始
時には吊荷一端Ａが他端Ｂの真上に来ているはずである
から、この他端Ｂを鉛直に地切りするには、上記ステッ
プ■の場合と同様のフィードフォワード制御ならびにフ
ィードバック制御を行うことができる。この場合、吊荷
負荷の増大量ΔＴは、ステップ■で生じた吊荷負荷の増
大量ΔＴとほぼ等しいと見做すことができる。従って、
ステップ■の制御のときのデータに基づき、タワー上端
Ｄとジブ先端Ｆの前方変位量およびそれを補正するのに
必要なジブ４の起こし量（第３目標起伏量）をステップ
■の初期状態から最終状態まで容易に推定ならびに設定
でき、より正確なフィードフォワード制御が可能となる
。

【００５５】こうしてステップ■■■により長尺吊荷６
が倒伏状態から鉛直状態に起立された後、鉛直地切りさ
れ、その間に吊荷６の位置がずれたり、荷振れが生じた
りすることが防止される。

【００５６】次に別の方法について説明する。

【００５７】図８に示すように長尺吊荷６をクレーンの
タワー３に近い側の端部Ｂから鉛直地切りする場合を考
える。

【００５８】この場合、吊荷６の両端Ａ，ＢをＡ点のま
わりに、Ａ点がずれないように、かつ、巻上ロープＦＢ
（Ｆ′Ｂ′）が常に鉛直を保つように地切りするには、
ジブ４を倒しながら巻上ロープ５の巻上げを行うことに
なるが、前述したようにジブ５を起こしながら地切りす
る場合と同様に、次の３段階の制御が行われる。

【００５９】■′　　吊荷他端Ｂの鉛直地切り上記ステ
ップ■で巻上ロープ５の巻上下とジブ４の起伏によりＡ
点を地切りする場合と同様の制御により、吊荷６の一端
Ａを定位置に位置させたまま、他端Ｂを鉛直地切りする
。

【００６０】■′　　吊荷６を鉛直に起立制御の考え方
は上記ステップ■によるジブ起こしの場合と同様である
。異なる点は、このステップ■′では吊荷６の一端Ａが
ずれないように、ジブ４を倒しながら巻上ロープ５を巻
上げることによって吊荷６の他端Ｂを巻上げ、吊荷６を
鉛直に起立させるので、巻上ロープ５は常に巻上げにな
る。従って、巻上げ目標速度は図４の前半部分が用いら
れる。ロープ巻上量の最大値（ＬＣ２）ｍａｘ　は、ス
テップ■′の終了時点での巻上ロープ５の巻上下量にな
り、各時刻の巻上下量ＬＣ（ｔ）より巻上ロープ５がＦ
２Ｂ２間で常に鉛直を保つように各時刻の目標ジブ角度
θＪ（ｔ）を定め、これによりジブ起伏の目標速度Ωｄ
Ｊ（ｔ）を計算する。それ以外のフィードフォワード制
御およびフィードバック制御の方法は上記ジブ起こしの
場合と同様である。

【００６１】■′　　吊荷一端Ａ（吊荷全体）の鉛直地
切り 上記ステップ■によるジブ起こしで地切りする場合と同
様である。

【００６２】装置の具体例図９，図１０は本発明にかか
る制御装置の実施例を示すブロック図である。図９，図
１０において、１０はタワークレーン、１１はタワー高
さＨＴの検出手段、１２はタワー角度θＴの検出手段、
１３はジブ長さＬＪの検出手段、１４はジブ角度θＪの
検出手段、１５は旋回角度θＲの検出手段を示し、これ
らの検出手段１１〜１５による検出値に基づきジブ先端
Ｆの位置が検出される。１６は吊荷負荷検出手段で、通
常は巻上ロープ５にかかる張力を検出する荷重計が用い
られ、その検出値からロープ張力の無負荷時に対する変
化量が吊荷負荷ΔＴとして検出される。

【００６３】上記各検出手段１１〜１６は、一般にクレ
ーン１０に装備されている過負荷防止装置の検出器を利
用することができる。なおタワー高さＨＴおよびジブ長
さＬＪは既設の過負荷防止装置もしくはコントローラ２
０の入力装置２３に設けられた記憶部等に予め記憶させ
、その記憶値を利用するようにしてもよい。

【００６４】１７は巻上ロープ巻上下量ＬＣの検出手段
、１８は長尺吊荷６の長さＬＷの検出手段、１９は吊荷
設置角度ζの検出手段を示す。２１は地切り開始指令手
段、２２は地切り目標時間設定手段を示し、この設定手
段２２に上記各ステップ■■■の地切り目標時間ＴＥ１
，ＴＥ２（Ｔｍ，ＴＬ），ＴＥ３が設定される。このと
き必要に応じて各ステップの立ち上げ時間や、終了時間
も予め設定しておく。

【００６５】上記各検出手段１１〜１９で検出されたタ
ワー高さＨＴ、タワー角度θＴ、ジブ長さＬＪ、ジブ角
度θＪ、旋回角度θＲ、吊荷負荷ΔＴ、巻上ロープ巻上
下量ＬＣ、吊荷長さＬＷ、吊荷設置角度ζ、および地切
り目標時間設定手段２２に設定された各地切り目標時間
ＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３はコントローラ２０の入力装置
２３に入力される。

【００６６】そして、地切り開始指令手段２１からの地
切り開始指令信号の入力により、前述した３段階の地切
り制御が行われる。

【００６７】この制御において、ジブ先端変化量算出手
段２４は、上記各検出手段１１〜１５で検出されたタワ
ー高さＨＴ、タワー角度θＴ、ジブ長さＬＪ、ジブ角度
θＪ（必要に応じて旋回角度θＲ）の初期値と時々刻々
の実測値とに基づき、ジブ先端Ｆの初期位置および時々
刻々の変位量ΔＨ，ΔＺを算出する。

【００６８】ジブ起伏目標値算出手段２５は、上記手段
２４で算出されたジブ先端Ｆの初期位置と、吊荷長さＬ
Ｗと、各ステップ■■■（あるいは■′■′■′、以下
同じ）の各目標制御時間ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３とに基
づき、各ステップの初期状態に応じたジブの第１，第２
，第３の目標起伏量θＪ１，θＪ２，θＪ３およびジブ
起伏ドラムの各目標回転速度ΩｄＪ１，ΩｄＪ２，Ωｄ
Ｊ３を算出する。

【００６９】ジブ起伏用フィードフォワード制御信号演
算手段２６は、上記手段２５で算出された各ステップ■
■■のジブ起伏ドラム目標回転速度ΩｄＪ１，ΩｄＪ２
，ΩｄＪ３に応じたフィードフォワード制御信号を演算
する。

【００７０】ジブ起伏用フィードバック制御信号演算手
段２７は、上記目標値算出手段２５で算出された各ステ
ップ■■■におけるジブ目標起伏量θＪ１，θＪ２，θ
Ｊ３の各時刻の目標値θＪＣ（ｔ）と、ジブ角度の実測
値θＪとの偏差ΔθＪを０にするための比例および積分
のフィードバック制御信号を演算する。

【００７１】一方、巻上下目標値算出手段３１は、吊荷
長さＬＷと各ステップ■■■の目標制御時間ＴＥ１，Ｔ
Ｅ２，ＴＥ３とに基づき、各ステップの初期状態に応じ
た巻上ロープ５の第１，第２，第３の目標巻上下量およ
び巻上ドラムの目標回転速度ΩｄＬ１，ΩｄＬ２，Ωｄ
Ｌ３を算出する。

【００７２】巻上ロープ巻上下用フィードフォワード制
御信号演算手段３２は、各ステップ■■■毎に上記手段
３１で算出された巻上ドラムの目標回転速度ΩｄＬ１，
ΩｄＬ２，ΩｄＬ３に応じたフィードフォワード制御信
号を演算する。

【００７３】時間微分器３３は吊荷負荷ΔＴを時間ｔで
微分（ｄΔＴ／ｄｔ）する。

【００７４】巻上ロープ巻上下用フィードバック制御信
号演算手段３５は、各ステップ■■■において、吊荷負
荷ΔＴの時間微分値（ｄΔＴ／ｄｔ）を一定にするため
に、その時間微分値と設定値との偏差を０にするフィー
ドバック制御信号を演算し、さらに、ステップ■では巻
上ロープ５の巻上下量の変化を一定とするフィードバッ
ク制御信号をも演算する。

【００７５】判別手段３４は上記時間微分値（ｄΔＴ／
ｄｔ）と、目標制御時間ＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３とに基
づき、ステップ■および■において、時間微分値（ｄΔ
Ｔ／ｄｔ）が一定であるか否かを判別し、一定になれば
ステップ■および■の制御が終了したと判別し、上記各
演算手段２６，２７，３１，３２にステップ■の終了お
よびステップ■の制御開始指令、ステップ■の終了をそ
れぞれ指令する。なお、ステップ■の制御終了時点は、
判別手段３４によるステップ■の開始指令から目標制御
時間ＴＥ２の経過によって判別できる。

【００７６】そして、上記各ステップ■■■毎に上記各
演算手段２６，２７，３１，３２で演算されたフィード
フォワード制御信号およびフィードバック制御信号が信
号処理手段２８，３６を経て電磁比例減圧弁４１，４２
に送られる。電磁比例減圧弁４１，４２は上記信号に応
じたパイロット圧を出力し、そのパイロット圧でジブ起
伏用コントロールバルブ４３および巻上下用コントロー
ルバルブ４４が上げ側または下げ側に切換えられるとと
もに、そのスプール開度が制御され、各油圧モータ４５
，４６が回転制御され、上記ステップ■■■の順にジブ
起伏および巻上ロープの巻上下の制御が行われ、長尺吊
荷６が倒伏状態から鉛直に起立された後、鉛直地切りさ
れる。

【００７７】なお、上記制御中において、各コントロー
ルバルブ４３，４４の切り換え用パイロット管路に接続
したパイロット弁の操作レバー等の手動停止指令手段４
７を操作すれば、直ちに上記の制御がキャンセルされ、
手動優先で、上記手段４７の操作に応じて各コントロー
ルバルブ４３，４４が中立位置または危険回避側に作動
され、モータ４５，４６が停止もしくは危険回避方向に
作動される。これによって安全性が確保される。

【００７８】なお、本発明の装置は、上記実施例のタワ
ークレーンに限らず、通常のジブクレーンや伸縮ブーム
を有するラフテレンクレーン等にも適用できる。また、
ブームを有するクレーンでは上記実施例のジブの起伏制
御に代えてブームの起伏制御を行えばよい。この場合、
ブームの起伏制御は、油圧モータと起伏用ロープ、ある
いは油圧シリンダの伸縮制御があり、そのいずれの場合
も、上記実施例の制御と実質的に同様の制御で対応でき
る。

【００７９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、長尺吊荷
を連続操作で自動的に鉛直状態に起立させて鉛直地切り
でき、とくにその地切りの際、長尺吊荷の位置がずれた
り、荷振れが生じたりすることがなく、非常に円滑に地
切りでき、安全性を高め、かつ、作業能率も大幅に向上
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】タワークレーンによる長尺吊荷の地切り作業状
態を示す概略側面図である。

【図２】長尺吊荷が旋回方向に傾斜している場合の概略
平面図である。

【図３】ジブ角度と巻上ロープの巻上量との関係を示す
説明図である。

【図４】巻上ロープ用ドラムの目標回転速度の説明図で
ある。

【図５】巻上ロープの目標巻上量の説明図である。

【図６】ジブの目標傾斜角度の説明図である。

【図７】ジブ起伏用ドラムの目標回転速度の説明図であ
る。

【図８】長尺吊荷の地切りの別の方法の説明図である。

【図９】長尺吊荷の鉛直地切り制御装置の実施例を示す
コントローラ部分のブロック図である。

【図１０】長尺吊荷の鉛直地切り制御装置の実施例を示
す油圧系のブロック図である。

【符号の説明】

１　　下部走行体 ２　　上部旋回体 ３　　タワー ４　　ジブ ５　　巻上ロープ ６　　長尺吊荷 １０　　クレーンメカ系 １１　　タワー １２　　タワー角度検出手段 １３　　ジブ長さ １４　　ジブ角度検出手段 １５　　旋回角度検出手段 １６　　吊荷負荷検出手段 １７　　巻上ロープの巻上下量検出手段１８　　吊荷長
さ検出手段 １９　　吊荷角度検出手段 ２０　　コントローラ ２１　　地切り開始指令手段 ２２　　地切り目標時間設定手段 ２３　　入力装置 ２４　　ジブ先端変化量演算手段 ２５　　吊荷一端変化量演算手段 ２６　　ジブ起伏目標値演算手段 ２７　　ジブ起伏量フィードフォワード制御信号演算手
段２８　　ジブ起伏量フィードバック制御信号演算手段
２９　　信号処理手段 ３１　　巻上ロープ巻上下量目標値演算手段３２　　巻
上ロープ巻上下量のフィードフォワード制御信号演算手
段 ３３　　時間微分器 ３４　　各ステップの終了判別手段 ３５　　巻上ロープ巻上下量のフィードバック制御信号
演算手段 ３６　　信号処理手段 ３７　　自動停止指令手段 ４１，４２　　電磁比例減圧弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　長尺吊荷の他端を定位置に位置させた
   まま一端を鉛直地切りするための第１ステップでの巻上
   ロープの第１巻上下量と、第１ステップ終了後に長尺吊
   荷の他端を定位置に位置させたまま一端を他端の鉛直上
   方に位置するように長尺吊荷を起立させるための第２ス
   テップでの巻上ロープの第２巻上下量と、第２ステップ
   終了後に長尺吊荷の一端を他端の鉛直上方に位置させた
   まま他端を鉛直地切りするための第３ステップでの巻上
   ロープの第３巻上下量とをそれぞれ算出する巻上ロープ
   巻上下量算出手段と、上記第１ステップでジブのたわみ
   等によるジブ先端の変位を補正してジブ先端を長尺吊荷
   の一端の鉛直上方に位置させるためのジブの第１起伏量
   と、第２ステップでジブ先端を長尺吊荷の一端から他端
   までの水平距離分だけ変位させるためのジブの第２起伏
   量と、第３ステップでジブのたわみ等によるジブ先端の
   変位を補正してジブ先端を長尺吊荷の他端の鉛直上方に
   位置させるためのジブの第３起伏量とをそれぞれ算出す
   るジブ起伏量算出手段と、上記巻上下量算出手段で算出
   された各巻上下量に基づき巻上ロープの巻上下駆動装置
   を駆動制御する巻上ロープ巻上下制御手段と、上記ジブ
   起伏量指令手段で算出された各起伏量に基づきジブの起
   伏駆動装置を駆動制御するジブ起伏制御手段とを備えて
   いることを特徴とするクレーンにおける長尺吊荷の鉛直
   地切り制御装置。