JP6007766B2

JP6007766B2 - クレーン

Info

Publication number: JP6007766B2
Application number: JP2012270431A
Authority: JP
Inventors: 花本　貴博; 貴博花本
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: JP2014114134A

Description

本発明は、伸縮可能なブームを備えたクレーンに関するものである。

従来、伸縮可能なブームを備えたクレーンが広く知られている。このような伸縮可能なブームを備えたクレーンは作業性及び輸送性がよいことから、特に狭隘な建設現場でよく用いられている。前記ブームの具体的な構成としては、互いに軸方向に相対移動可能となるように嵌め合わされる複数段の箱形のブーム体を有していて、その相対移動によりブーム全体が伸縮する、いわゆるテレスコープ型のものが広く知られている。

このような伸縮可能なブームを備えたクレーンでは、当該ブームを起伏させる手段として、一般に、最下段のブーム体の先端側とクレーンのベースとの間に介設される油圧シリンダが搭載され、この油圧シリンダは、前記最下段のブーム体を下から押し上げることによってブーム全体を起立方向に移動させる（例えば特許文献１参照）。

登録実用新案第３０６２５８５号公報

前記のように油圧シリンダによって下から支えられるブームは、その先端が自由端である、いわゆる片持ち梁の状態にあるため、当該ブームの伸長に伴って、当該ブームの自重及び吊り荷に起因する曲げモーメントが増大し、よって当該ブームの撓みが大きくなる。この撓みを抑えるためにブームの剛性を高めようとすると、その構造は自ずと複雑でかつ重量の大きなものとなり、却って本来の利点である作業性や輸送性を損なうおそれがある。

前記課題を解決するために、本発明者等は、いわゆるラチスブームと同じく、起伏用ウインチから引き出した起伏用ロープをガイラインを介してブームの先端に連結し、当該起伏用ウインチによるラインの巻取りおよび繰出しによってブームを起伏させることに想到した。このような起伏駆動機構であれば、ブームはその基端部側の回動中心点（例えばブームフットピン）と先端側の前記ラインの連結点とで両端支持されることになるため、ブームの撓みは大幅に削減される。

しかしながら、このようなウインチによる起伏駆動機構を伸縮可能なブームに適用した場合、当該ブームの伸縮に伴って当該ブームの先端から起伏用ウインチまでの距離が著しく変動するため、その伸縮時にラインの操作を行わないとブームはその伸縮に伴って起伏方向に大きく動いてしまう。つまり、ブームの伸縮動作と起伏動作とを独立させることができなくなる。このような伸縮動作と起伏動作との相互干渉を回避する手段として、前記ブームの伸縮に応じて前記起伏用ウインチを巻取りまたは繰出し方向に作動させてブームの起伏動作への影響をなくすことが考えられるが、前記のようにブームの伸縮に伴う当該ブームの先端から起伏用ウインチまでの距離の変動は非常に大きいので、当該伸縮動作に起伏用ウインチの作動を追従させるには当該起伏用ウインチを高速で、かつ高い頻度で駆動しなければならない。これは、起伏用ウインチのドラムの大きな慣性力を考えると、現実的とはいえない。

本発明の目的は、伸縮可能なブームを備えるクレーンであって、起伏用ウインチを用いることにより、当該ブームに作用する曲げモーメントを低く抑えながら当該ブームを起伏させることが可能であり、しかも、当該起伏用ウインチを高速で作動させることなく前記ブームの伸縮動作と起伏動作との干渉を有効に抑止することができるクレーンを提供することにある。

本発明が提供するクレーンは、ベースと、このベースに起伏可能に装着され、長手方向に伸縮可能なブームと、前記ブームを伸縮させる伸縮装置と、前記ブームの先端から引出される起伏用ラインと、この起伏用ラインにつながる起伏用ロープと、前記ベースに搭載され、前記起伏用ロープの巻取りおよび繰出しによって前記ブームを前記起伏用ラインを介して起伏方向に操作する起伏用ウインチと、前記ブームに組付けられるライン長さ調整機構と、を備える。このライン長さ調整機構は、前記ブームの先端部に取付けられる先端側シーブを含む複数のシーブを含み、これらのシーブに前記起伏用ラインが巻き掛けられ、かつ、前記ブームの伸長及び収縮に対応して前記先端側シーブからの前記起伏用ラインの繰出し及び当該先端ブーム内への前記起伏用ラインの取り込みがそれぞれ行われるように前記複数のシーブが配置されたものである。

このクレーンによれば、ブームの先端部から引出される起伏用ラインにつながる起伏用ロープを起伏用ウインチが巻取りあるいは繰出して当該ブームを起伏方向に操作することにより、当該先端部が自由端部である状態でブームが起伏される従来のクレーンと異なり、当該ブームに作用する曲げモーメントを低減できるのに加え、当該ブームに組付けられるライン長さ調整機構がブームの伸長及び収縮に応じてそのブームの先端部に取付けられる先端側シーブから起伏用ラインを繰り出し、あるいは起伏用ラインを取り込むから、ブームの伸縮に伴って起伏用ウインチを作動させない場合に当該伸縮に伴って当該ブームが起伏方向に動くのを有効に抑止することができる。換言すれば、ブームの伸縮動作が当該ブームの起伏動作に与える影響を抑止するために前記起伏用ウインチを作動させることを不要にし、もしくはその作動の必要速度を低く抑えることができる。

前記ライン長さ調整機構は、好ましくは、前記ブームの伸長に伴ってその伸長量に対応する長さだけ前記先端側シーブから前記起伏用ラインを繰り出し、前記ブームの収縮に伴ってその収縮量に対応する長さだけ前記先端側シーブから前記起伏用ラインを前記ブーム内に取り込むのが、よい。このようなライン長さ調整機構は、ブームの伸縮動作が当該ブームの起伏動作に与える影響を抑えるための起伏用ウインチの駆動制御を不要にし、もしくはその駆動制御を著しく簡素化することができる。

具体的には、前記ブームが、当該ブームの長手方向に配列される複数のブーム体を含み、これらのブーム体はこれに隣接するブーム体に対して前記ブームの伸縮方向に相対移動可能となるように嵌合され、前記ライン長さ調整機構は、当該ライン長さ調整機構に含まれるシーブであって前記先端側シーブ以外のシーブが前記各ブーム体の基端側端部及び先端側端部にそれぞれ回転可能に設けられ、前記起伏用ラインは、その先端が前記ブームのうち前記ベースに連結された基端側部分に固定されるとともに前記各シーブに対して前記ブームの基端側に近いブーム体に設けられたシーブから順に掛け渡されて前記先端側シーブから前記ブームの外部へ導出されるものが、好適である。このライン長さ調整機構は、簡素な構造で、前記ブームの伸長及び収縮に対応した先端側シーブからの起伏用ラインの繰出し及び取込みを実現することができる。

本発明では、前記ライン長さ調整機構に加え、当該ブームの伸縮動作に基づいて前記起伏用ウインチの動作を制御する制御装置をさらに備えてもよい。この制御装置としては、ブームの長さを検出するブーム長さ検出器と、前記ブームの起伏角度を検出するブーム角度検出器と、これらブーム長さ検出器及びブーム角度検出器がそれぞれ検出するブームの長さ及び起伏角度に基づいて前記ブームの伸縮に伴う前記先端側シーブから前記ベース側における前記起伏用ロープの支点に至るまでの距離の変動を吸収するための補正量を演算し、この補正量に基づいて前記起伏用ウインチを動作させるウインチ制御部と、を有するものが好適である。この制御装置は、前記ブームの伸縮が当該ブームの起伏動作に与える影響をより低減することができる。しかも、当該影響は前記ライン長さ調整機構による起伏用ラインの繰出しまたは取込みによって基本的に低減されているので、制御装置が前記起伏動作への影響の抑制のために演算する補正量は小さく、よって起伏用ウインチを高速で動かす必要がない。

以上のように、本発明によれば、伸縮可能なブームを備えるクレーンであって、起伏用ウインチを用いることにより、当該ブームに作用する曲げモーメントを低く抑えながら当該ブームを起伏させることが可能であり、しかも、当該起伏用ウインチを高速で作動させることなく前記ブームの伸縮動作と起伏動作との干渉を有効に抑止することができるクレーンが、提供される。

本発明の実施の形態にかかるクローラクレーンの側面図である。前記クローラクレーンにおけるブームの断面正面図である。前記ブームの平面図である。（ａ）は図３のＡ−Ａ線断面を模式的に示した図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線断面を模式的に示した図である。前記制御装置を示すブロック図である。前記制御装置が行う補正量の演算の原理を説明するための模式図である。前記制御装置が行う演算制御動作を示すフローチャートである。

本発明の好ましい実施の形態を、図１〜図７を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るクレーンを示す。このクレーンは、いわゆるクローラクレーンであって、クローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に縦軸まわりに旋回自在に搭載されて当該下部走行体１ととともにベースを構成する上部旋回体２と、この上部旋回体２の前部に起伏可能に装着されるブーム３と、このブーム３の側方に配置される運転室４と、主巻ウインチ５と、補巻ウインチ６と、起伏用ウインチ７と、前記ブーム３から引出される左右一対の起伏用ライン８と、これらの起伏用ライン８にそれぞれ連結される起伏用ロープ９と、前記ブーム３に組付けられるライン長さ調整機構と、備える。前記各ウインチ５，６，７は、それぞれウインチドラムとこれを駆動するモータとを有し、前記上部旋回体２の中間部から後部にかけて順に並ぶように当該上部旋回体２に搭載されている。

この実施形態に係るブーム３は、ラチス構造を有する基端側構造体３１と、同じくラチス構造を有する先端側構造体３２と、基端側構造体３１と先端側構造体３２との間に介在する伸縮可能な中間構造体３３と、を有する。前記基端側構造体３１は、前記上部旋回体２にブームフットピン１３を介して水平軸回りに回動可能に連結され、その回動によってブーム３全体が起伏する。前記先端側構造体３２の先端には、主巻用シーブ３４８及び補巻用シーブ３４９がそれぞれ回転可能に取付けられ、各シーブ３４８，３４９からそれぞれ主巻フック３４及び補巻フック３５が吊下げられる。

図２〜図４は、前記中間構造体３３の構造を示している。図２は中間構造体３３が最も収縮した状態を示す断面側面図、図３はその平面図、図４（ａ）（ｂ）はそれぞれ図２のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図でかつ前記中間構造体３３の構造を模式的に示したものである。

前記中間構造体３３は、複数段のブーム体を備える。図に示される中間構造体３３は、ブーム３が伸長した状態でその基端側から順に並ぶ１段ブーム体３３１、２段ブーム体３３２、３段ブーム体３３３及び４段ブーム体３３４を含み、これらのブーム体３３１〜３３４は中空の箱型であって互いに隣接するブーム体がテレスコープ状に嵌合可能（すなわちブーム３の伸縮方向に相対移動可能に嵌合可能）な形状を有する。

前記２〜４段ブーム体３３２，３３３，３３４の内部には、伸縮装置である油圧シリンダ３３５，３３６，３３７がそれぞれ設けられている。各油圧シリンダ３３５〜３３７は、シリンダ本体と、このシリンダ本体に対して軸方向すなわちシリンダ伸縮方向に変位する伸縮ロッドと、を有し、前記シリンダ本体が図２における下向きの姿勢で前記各ブーム体３３２〜３３４に収納されて固定され、各伸縮ロッドの先端が直下の段のブーム体にそれぞれ固定されている。従って、これらの油圧シリンダ３３５，３３６，３３７の伸縮作動により各ブーム体３３１〜３３４がブーム長手方向に相対変位し、これにより中間構造体３３が伸縮する。

前記１段ブーム体３３１の基端及び前記第４ブーム体３３４の先端にはそれぞれ複数の連結部３３８及び複数の連結部３３９が設けられている。各連結部３３８は、１段ブーム体３３１のブーム本体３３８ａの四隅からそれぞれ対角線状に外側に延びるブラケット３３８ｂと、このブラケット３３８ｂに固定されるアイピース３３８ｃと、を有し、このアイピース３３８ｃが図１に示した基端側構造体３１とピン結合される。同様に、各連結部３３９は、４段ブーム体３３４のブーム本体３３９ａの四隅からそれぞれ対角線状に外側に延びるブラケット３３９ｂと、このブラケット３３８ｂに固定されるアイピース３３９ｃと、を有し、このアイピース３３９ｃが図１に示した先端側構造体３２とピン結合される。

前記起伏用ライン８は、後に詳述するように前記ブーム３に組付けられたライン長さ調整機構に巻き掛けられて当該ブーム３の先端部から上部旋回体２側に引き出されている。一方、上部旋回体２の後部にはガントリ２１が立設され、このガントリ２１の頂部及びこの頂部からブーム３側に離間した位置にそれぞれスプレッダ２２，２３が設けられており、そのうちの上部スプレッダ２３に前記起伏用ライン８の端部が連結されている。前記起伏用ロープ９は、その一方の端部を含む部分が前記起伏用ウインチ７のウインチドラムに巻き付けられ、他方の端部を含む部分が前記スプレッダ２２，２３間に巻回されている。従って、前記起伏用ウインチ７は、そのウインチドラムの回転によって前記起伏用ロープ９を巻取りあるいは巻出すことにより、前記起伏用ライン８を介して前記ブーム３の先端部を前記ブームフットピン１３回りに回動操作する、すなわち起伏方向に操作する、ことができる。また、前記下部スプレッダ２２の位置は、ベースを構成する上部旋回体２側において前記起伏用ロープ８を支持する支点に相当する。

前記ライン長さ調整機構は、ブーム３の先端部に設けられる左右一対の先端側シーブ３４５と、それ以外の複数のシーブであって図２〜図４に示されるようにブーム３に組付けられる左右一対の基端側シーブ３４０及び左右一対の第１〜第４中間シーブ３４１〜３４４とを含み、これらのシーブに巻き掛けられた前記起伏用ライン８を前記ブーム３の伸長に伴ってその伸長量だけ前記先端側シーブ３４５から繰り出し、逆に前記ブーム３の収縮に伴ってその収縮量だけ前記先端側シーブ３４５からブーム３内に取込む、すなわち吸収する、ように、前記各シーブが配置されている。なお、図４（ａ）では各シーブ３３０〜３４５の回転軸方向は図の左右方向になるが、これらのシーブは便宜上小円で描かれている。

前記基端側シーブ３４０は、前記１段ブーム体３３１と前記２段ブーム体３３２の間にそれぞれ収納され、その２段ブーム体３３２の基端に、ブーム長手方向と直交する特定方向（この実施形態ではブーム３の回動中心軸と平行な方向）の軸回りに回転可能に取り付けられている。前記第１中間シーブ３４１は、前記１段ブーム体３３１から突出する前記２段ブーム体３３２の先端側端部にそれぞれ、３段ブーム体３３３側に傾斜した姿勢で、前記特定方向の軸回りに回転可能に取り付けられている。前記第２中間シーブ３４２は、前記２段ブーム体３３２と前記３段ブーム体３３３との間にそれぞれ収納され、その３段ブーム体３３３の基端側端部に、前記特定方向の軸回りに回転可能に取り付けられている。前記第３中間シーブ３４３は、前記２段ブーム体３３２から突出する前記３段ブーム体３３３の先端側端部にそれぞれ、前記４段ブーム体３３４側に傾斜する姿勢で、前記特定方向の軸回りに回転可能に取り付けられている。前記第４中間シーブ３４４は、前記３段ブーム体３３３と前記４段ブーム体３３４との間にそれぞれ収納され、その４段ブーム体３３４の基端側端部に、前記特定方向の軸回りに回転可能に取り付けられている。前記先端側シーブ３４５は、図１に示すように、前記先端側構造体３１の先端部にそれぞれ、前記特定方向の軸回りに回転可能に取り付けられている。

このライン長さ調整機構を構成する各シーブに対し、前記左右の各起伏用ライン８は次のように巻き掛けられている。まず、当該起伏用ライン８の一方の端部は、ブーム３のうち上部旋回体２に連結されていて伸縮方向には変位しない基端側部分（この実施形態では１段ブーム体３３１の先端側端部；この基端側部分は例えば基端側構造体３１であってもよい。）に設定された固定点３４７に固定され、この固定点３４７から下方の基端側シーブ３４０に導かれて当該基端側シーブ３４０に巻き掛けられることにより上向きに１８０°転回する。以下、同様にして、起伏用ライン８は、２段ブーム体３３１の先端部の第１中間シーブ３４１に巻き掛けられることにより下向きに１８０°転回し、３段ブーム体３３３の基端部における第２中間シーブ３４２に巻き掛けられて上向きに１８０°転回し、３段ブーム体３３３の先端部における第３中間シーブ３４３に巻き掛けられることにより下向きに１８０°転回し、４段ブーム体３３４の基端部における第４中間シーブ３４４に巻き掛けられて上向きに１８０°転回し、さらにブーム３の先端部の先端側シーブ３４５に巻き掛けられてから上部スプレッダ２３に係止される。

このライン長さ調整機構によれば、特に図４（ａ）から明らかなように、中間構造体３３が伸長するとその分だけ先端側シーブ３４５からブーム３の外部へ起伏用ライン８が繰り出され、逆に中間構造体３３が収縮するとその分だけ先端側シーブ３４５からブーム３の内部に起伏用ライン８が取込まれる。例えば、３段ブーム体３３３に対して４段ブーム体３３４がブーム先端側すなわちブーム伸長側に変位すると、その分だけ第３中間シーブ３４３と第４中間シーブ３４４との距離が減少し、この距離の減少分に相当する寸法の起伏用ライン８が先端側シーブ３４５から繰り出される。逆に、３段ブーム体３３３に対して４段ブーム体３３４がブーム基端側すなわちブーム収縮側に変位すると、その分だけ第３中間シーブ３４３と第４中間シーブ３４４との距離が増大し、この距離の増大分に相当する寸法の起伏用ライン８が先端側シーブ３４５からブーム３内に取込まれる。

このようなブーム３の伸縮に伴う起伏用ライン８の繰り出し及び取込みは、当該ブーム３の伸長に伴う前記先端側シーブ３４５から下側スプレッダ２２に至るまでの距離（以下「起伏有効距離」と称する。）ＬＲの増減を抑制し、これにより、起伏用ウインチ７が停止したままブーム３が伸縮したときに当該ブーム３が起伏方向に操作されてしまうこと、すなわち、伸縮動作と起伏動作との干渉、を抑制することができる。

ただし、実際には、起伏用ライン８のうちブーム３の先端部から上部スプレッダ２３に至る部分と当該ブーム３との間には図１に示すような狭角γが存在する。しかも、この狭角γはブーム起伏角度に応じて変化する。従って、前記起伏用ウインチ７が停止していても、前記起伏有効距離ＬＲが一定のままであると、ブーム３の中間構造体３３の伸縮に伴って実際にはブーム３の起伏角度が僅かに変化する。

このような変化をさらに抑制するため、この実施形態に係るクレーンは、図５に示すような制御装置を備える。この制御装置は、ブーム３の起伏角度α、すなわち図１に示すようにブーム３の基準軸Ｘと水平線とのなす角度、に相当する検出信号を出力するブーム角度センサ１１０と、ブーム長さＬＢ（図１）に相当する検出信号を出力するブーム長さセンサ１２０と、コントローラ１００と、を備える。このコントローラ１００は、前記ブーム角度センサ１１０及び前記ブーム長さセンサ１２０が出力する検出信号と、ブーム３を伸縮させるために操作される伸縮操作レバー１３０の当該操作に基づき生成される伸縮指令信号と、ブーム３を起伏させるために操作される起伏操作レバー１４０の当該操作に基づき生成される起伏指令信号と、に基づき、前記ブーム３を伸縮させるための前記油圧シリンダ３３５〜３３７の作動と、前記起伏用ウインチ７の作動と、を制御する信号を生成する。前記伸縮操作レバー１３０及び起伏操作レバー１４０は前記運転室４内に配置されている。また、ブーム角度センサ１１０及びブーム長さセンサ１２０はブーム３の適所に配置されており、例えばロータリエンコーダやポテンショメータにより構成される。

前記コントローラ１００は、図５に示すような角度演算部１０１、長さ演算部１０２、伸縮動作制御部１０３、起伏動作制御部（制御手段）１０４、補正部（補正手段）１０５、メモリ１０６及び判断部１０７を含む。各部１０１〜１０７は、例えば図示しないＣＰＵに読み込んで実行される各種プログラムによって具現化される。

角度演算部１０１は、ブーム角度センサ１０１が出力する検出信号（ブーム角度信号ＳＡ）に基づきブーム３の起伏角度αを演算し、長さ演算部１０２はブーム長さセンサ１０２が出力する検出信号（ブーム長さ信号ＳＬ）に基づいてブーム長さＬＢを演算する。メモリ１０６は、上部旋回体２上でのブーム３の回動支点すなわちブームフットピン１３の中心点と、上部旋回体２側での起伏用ロープ９の支点（この実施形態ではガントリ２１の頂部の下側スプレッダ２２の中心点）と、の垂直距離ａ及び水平距離ｂと、前記ブーム回動支点とブーム３の先端側における起伏用ライン８の支点すなわち先端側シーブ３４５の中心とを結ぶ直線Ｘ′が前記基準軸Ｘに対してなす角度β、を記憶する。

判断部１０７は伸縮操作レバー１０３のレバー操作の有無と、起伏操作レバー１０４のレバー操作の有無とから、オペレータの操作パターンを判断する。操作パターンとしては、ブーム３の伸縮操作のみが行われる伸縮操作パターンと、ブーム３の起伏操作のみが行われる起伏操作パターンと、ブーム３の伸縮及び起伏操作が同時に行われる複合操作パターンとがある。

伸縮動作制御部１０３は、伸縮操作レバー１０３のレバー操作量ＶＴに基づくブーム３の伸縮動作指令を発するものであり、判断部１０７が起伏操作パターンであると判断した場合には伸縮動作指令を発しないで中間構造体３３の伸縮動作をロックする一方、判断部１０７が伸縮操作パターン又は複合操作パターンであると判断した場合には上記伸縮動作指令を油圧回路２００における各伸縮制御弁２３５，２３６，２３７に入力する。これら伸縮制御弁２３５〜２３７は、前記油圧回路２００に含まれる図略の油圧ポンプと前記各油圧シリンダ３３５〜３３７との間に介在し、前記伸縮動作制御部１０３から入力される制御信号に応じて開弁することにより、前記油圧ポンプから吐出される作動油を対応する油圧シリンダに供給して当該油圧シリンダを伸長または収縮させる。

起伏動作制御部１０４は起伏操作レバー１０４のレバー操作量ＶＨに基づくブーム３の起伏動作指令を発するものであり、判断部１０７が起伏操作パターンであると判断した場合には前記起伏動作指令をそのまま前記油圧回路２００内の起伏制御弁２０７に入力する。この起伏制御弁２０７は、前記油圧ポンプと、前記起伏用ウインチ７に組み込まれたウインチドラム駆動用の油圧モータと、の間に介在し、前記起伏動作制御部１０４から入力される制御信号に応じて開弁することにより、前記油圧ポンプから吐出される作動油を前記油圧モータに供給して当該油圧モータを巻取り駆動方向または繰出し駆動方向に回転させる。

一方、判断部１０７が伸縮操作パターン又は複合操作パターンであると判断した場合、前記起伏動作制御部１０４は前記補正部１０５に前記起伏動作指令を入力し、補正部１０５はこの起伏動作指令を補正する。具体的に、補正部１０５はブーム起伏角度αとブーム長さＬＢと、下記の数式（１）〜（３）式を用いて補正量ΔＬｒを計算し、上記起伏動作指令にこの補正量ΔＬｒを加算する。このように補正量ΔＬｒが加算されて補正された最終起伏動作指令が前記起伏制御弁２０７に入力される。すなわち、前記起伏動作制御部１０４及び前記補正部１０５は、起伏用ウインチ７の動作を制御するウインチ制御部に相当する。

前記複合操作パターンでの前記起伏動作指令の補正の原理は次のとおりである。まず、前記起伏有効距離ＬＲ、すなわち、前記先端側シーブ３４５から下側スプレッダ２２に至るまでの直線距離、は、前記のようにメモリ１０６が記憶する距離ａ，ｂ及び角度βを用いて次式（１）により表わすことができる。

ここで、β＝ｔａｎ^−１（ｃ／ＬＢ）、Ｌ＝ＬＢ／ｃｏｓβであるから、結局、ＬＲはブーム起伏角度α及びブーム長さＬＢの関数ＬＲ（α，ＬＢ）として表わすことができる。一方、ブーム３が伸縮すると、その伸縮量すなわちブーム長さＬＢの変化量ΔＬＢに相当する長さの起伏用ライン８が先端側シーブ３４５から繰り出され、あるいは取り込まれるから、例えば図６に示すように、初期のブーム側の起伏用ライン８の支点（この実施形態では先端側シーブ３４５の中心点）及び起伏有効距離をそれぞれＰ１，ＬＲ１、この初期状態から例えばブーム３が伸長した後のブーム側の起伏用ライン８の支点及び起伏有効距離をそれぞれＰ２，ＬＲ２とすると、その伸長にかかわらずブーム起伏角度αを一定に保つための前記補正量ΔＬｒ、すなわち、当該ブーム３の伸縮による前記ブーム起伏角度αへの影響を相殺するために起伏用ウインチ７のウインチドラムから繰り出されあるいは当該ウインチドラムに巻き取られなければならない起伏用ロープ９の長さは、次式にて表わすことができる。

[数２]
ΔＬｒ＝ＬＲ１＋ΔＬＢ−ＬＲ２
＝ＬＲ（α_１，ＬＢ_１）＋ΔＬＢ−ＬＲ（α_２，ＬＢ_２）
ここで、前記補正量ΔＬｒが正の値である場合はその絶対値は起伏用ウインチ７による起伏用ロープ９の巻取り寸法を意味し、逆に負の値である場合（すなわちブーム３が収縮する場合）の絶対値は起伏用ロープ９の繰出し寸法を意味する。この補正量が前記起伏動作指令に加算されることにより、ブーム３の伸縮にかかわらず起伏操作レバー１４０の操作量すなわち起伏レバー操作量ＶＨ）に正確に追従した（例えば当該操作量ＶＨが０の場合にはブーム３を起伏方向に動かさないための）最終起伏動作指令が生成されることになる。

図６は、前記コントローラ１００が実際に行う制御動作を示したものである。

コントローラ１００は、まず、伸縮レバー操作量ＶＴ及び起伏レバー操作量ＶＨの読み込み（ステップＳ１）と、ブーム角度信号ＳＡ及びブーム長さ信号ＳＬの読み込み（ステップＳ２）と、を行い、前記ブーム角度信号ＳＡからブーム起伏角度αを算出し（ステップＳ３）、前記ブーム長さ信号ＳＬからブーム長さＬＢを算出する（ステップＳ４）。

起伏レバー操作量ＶＨの絶対値が０よりも大きくて伸縮レバー操作量ＶＴの絶対値が０の場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、すなわち、起伏操作及び伸縮操作のうち起伏操作のみが行われた場合、コントローラ１００は、起伏レバー操作量ＶＨに対応した起伏動作指令をそのまま（すなわち補正することなく）起伏制御弁２０７に入力する（ステップＳ６）。これにより、前記起伏動作指令に対応する量だけ起伏用ウインチ７による起伏用ロープ９の巻取りまたは繰出しが行われ、これによりブーム３が起伏方向に動かされる。

一方、前記ステップＳ５でＮＯの場合、コントローラ１００は、ブーム３の伸縮に備えて、ブーム起伏角度α、ブーム長さＬＢに基づき、前記式（１）を用いた補正量ΔＬｒの演算を行う（ステップＳ７）。

そして、前記とは逆に、伸縮レバー操作量ＶＴの絶対値が０よりも大きくて伸縮レバー操作量ＶＴの絶対値が０の場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、すなわち、起伏操作及び伸縮操作のうち伸縮操作のみが行われた場合、コントローラ１００は、伸縮レバー操作量ＶＴに対応した伸縮動作指令を伸縮制御弁２３５〜２３７に入力して（ステップＳ９）油圧シリンダ３３５〜３３７を作動させることによりブーム３を伸縮させるのに加え、前記補正量ΔＬｒに対応した起伏動作指令、換言すれば、０の起伏動作指令に前記補正量ΔＬｒを加算して得られる最終起伏動作指令、を、起伏制御弁２０７に入力する（ステップＳ１０）。この最終起伏動作指令は、前記のとおり、ブーム３の伸縮に伴ってライン長さ調整機構がその先端側シーブ３４５によりワイヤロープ８を繰出しまたは取込むことを前提に、当該ブーム３の伸縮にかかわらずブーム起伏角度αを一定に保つための調整用起伏動作指令であるから、この指令に基づいて起伏用ウインチ７による起伏用ロープ９の巻取りまたは繰出しが行われることにより、前記ブーム３を起伏方向に動かさずに当該ブーム３を伸縮させることが実現される。

また、伸縮レバー操作量ＶＴの絶対値及び伸縮レバー操作量ＶＴの絶対値がともに０よりも大きい場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、すなわち、起伏操作及び伸縮操作が同時に行われた複合操作の場合、コントローラ１００は、伸縮レバー操作量ＶＴに対応した伸縮動作指令を伸縮制御弁２３５〜２３７に入力して（ステップＳ１２）油圧シリンダ３３５〜３３７を作動させることによりブーム３を伸縮させるのに加え、起伏レバー操作量ＶＨに対応した起伏動作指令に前記補正量ΔＬｒを加算して得られる最終起伏動作指令、を、起伏制御弁２０７に入力する（ステップＳ１３）。これにより、前記ブーム３の伸縮に影響を受けることなく前記起伏レバー操作量ＶＨに正確に追従した起伏用ウインチ７の駆動制御が、実現される。

なお、伸縮レバー操作量ＶＴの絶対値及び伸縮レバー操作量ＶＴの絶対値がともに０の場合（ステップＳ５，Ｓ８及びＳ１１のいずれにおいてもＮＯ）、コントローラ１００は動作指令を出力しない。これにより、ブーム３の静止状態が保たれる。

以上説明したクレーンによれば、起伏用ウインチ７が起伏用ロープ９を巻取りあるいは繰出してこれにつながる起伏用ライン８を介してブーム３の先端部を起伏方向に操作することにより、当該先端部が自由端部である状態でブームが起伏される従来のクレーンと異なり、当該ブーム３に作用する曲げモーメントを低減できるのに加え、当該ブーム３に組付けられるライン長さ調整機構がブーム３の伸長及び収縮に応じてそのブームの先端部に取付けられる先端側シーブ３４５から前記起伏用ライン８を繰り出し、あるいは取り込むことにより、仮にブーム３の伸縮に伴って起伏用ウインチ７を作動させない場合でも当該伸縮に伴って当該ブーム３が起伏方向に動くのを有効に抑止することができる。また、ブーム３を先端側にて支持する部位が回転可能な先端側シーブにより構成されることは、当該支点における起伏用ライン８の機械強度的負担の軽減にもつながる。

さらに、このクレーンは、前記ライン長さ調整機構に加え、前記ブーム３の伸縮動作に基づいて前記起伏用ウインチ７の動作を制御する制御装置をさらに備え、この制御装置は、ブーム長さＬＢ及び起伏角度αに基づいて前記ブーム３の伸縮に伴う起伏有効距離（先端側シーブ３４５から上部旋回体２側の起伏用ロープ９の支点である下側スプレッダ２２に至るまでの距離）の変動を吸収するための補正量ΔＬｒを演算し、この補正量ΔＬｒに基づいて起伏用ウインチ７を動作させるから、前記ブーム３の伸縮が当該ブームの起伏動作に与える影響をより有効に抑制することができる。しかも、前記ブーム３の伸縮がその起伏動作に与える影響は基本的に前記ライン長さ調整機構による起伏用ライン８の繰出しまたは取込みによって低減されているので、前記補正量ΔＬｒは小さくて済み、よって、当該起伏動作に与える影響をなくすために起伏用ウインチ７を高速で動かす必要性が削減される。

ただし、本発明に係るクレーンでは、当該制御装置が省略されてもよく、その場合でも、前記ライン長さ調整機構が前記ブームの伸縮に伴って先端側シーブから起伏用ラインを繰出し、あるいは取込むことによって、当該ブームの伸縮がその起伏動作に与える影響を減らすことができる。また、制御装置を具備する場合でも、当該制御装置は必ずしも常時前記のライン長さ調整機構を行うものに限定されない。例えば、ブームが大きく倒伏しているようにその伸縮がその起伏動作に与える影響が小さい状態で当該ブームの伸縮が行われる場合には前記のライン長さ調整制御を停止するといった、制御のオンオフ切換が行われてもよい。

また、本発明において、ブームの伸縮に伴いライン長さ調整機構が起伏用ラインを繰出しあるいは取込む量は、適宜設定可能である。ただし、前記実施形態のように前記ブーム３の伸縮に伴ってその伸縮量に対応する長さだけ前記先端側シーブ３４５から起伏用ライン８を繰り出し、あるいは取り込むものは、ブームの伸縮動作が当該ブームの起伏動作に与える影響をより小さくし、また、前記制御装置を具備する場合にその制御内容を著しく簡素化することができる。

また、前記制御装置の代わりに、前記起伏有効距離の変動を吸収するように前記先端側シーブがブームに対して特定方向（例えばブーム幅方向）に移動するように当該ブームに取付けられても、ブームの伸縮がその起伏角度に与える影響をなくし、あるいは低減させることができる。その場合、さらに、起伏用ラインの張力やブーム起伏角度に応じて前記先端側シーブを移動させるアクチュエータを備え、これによりブームを倒伏させない程度の力でもってその先端側シーブをブーム側から支持することが、好ましい。

本発明では、ブームの具体的な構造も特に問わない。例えば、前記実施形態ではブーム３に含まれる中間構造体３３が複数段のブーム体３３１〜３３４を備えることにより伸縮するものを示したが、中間構造体３３だけでなくブーム全体が伸縮可能であるものでもよい。また、伸縮可能な部位を構成するブーム体の個数も特に限定されない。それぞれのブーム体を動かすための手段も、前記の油圧シリンダに限らず、例えば電動機等の電動式アクチュエータが用いられてもよい。この点は、起伏用ウインチの駆動についても同様である。

本発明では、クレーンの具体的な種類も限定されない。例えば、本発明は、既述のクローラクレーンの他、他の移動式クレーン、例えばホイールクレーンや、タワークレーン等の固定式クレーンについても同様に適用することができる。

１下部走行体
２上部旋回体
３ブーム
７起伏用ウインチ
８起伏用ライン
９起伏用ロープ
１３ブームフットピン
２１ガントリ
２２下側スプレッダ
３３中間構造体
１００コントローラ
１０４起伏動作制御部（ウインチ制御部を構成）
１０５補正部（ウインチ制御部を構成）
１０６メモリ
１０７判断部
１１０ブーム角度センサ（ブーム角度検出器）
１２０ブーム長さセンサ（ブーム長さ検出器）
１３０伸縮操作レバー
１４０起伏操作レバー
３４０基端側シーブ（ライン長さ調整機構を構成）
３４１〜３４４中間シーブ（ライン長さ調整機構を構成）
３４５先端側シーブ

Claims

クレーンであって、
ベースと、
このベースに起伏可能に装着され、長手方向に伸縮可能なブームと、
前記ブームを伸縮させる伸縮装置と、
前記ブームの先端から引出される起伏用ラインと、
前記起伏用ラインにつながる起伏用ロープと、
前記ベースに搭載され、前記起伏用ロープの巻取りおよび繰出しによって前記ブームを前記起伏用ラインを介して起伏方向に操作する起伏用ウインチと、
前記ブームを伸縮させるために操作される伸縮操作レバーと、
前記ブームを起伏させるために操作される起伏操作レバーと、
前記ブームに組付けられるライン長さ調整機構と、
前記ブームの伸縮操作及び起伏操作に基づいて、前記伸縮装置及び前記起伏用ウインチの動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記ライン長さ調整機構は、前記ブームの先端部に取付けられる先端側シーブを含む複数のシーブを含み、これらのシーブに前記起伏用ラインが巻き掛けられ、かつ、前記ブームの伸長及び収縮に対応して前記先端側シーブからの前記起伏用ラインの繰出し及び当該先端ブーム内への前記起伏用ラインの取り込みがそれぞれ行われるように前記複数のシーブが配置され、
前記制御装置は、
前記伸縮操作レバー及び前記起伏操作レバーの操作量に基づいて、前記ブームの伸縮操作及び起伏操作のうち前記伸縮操作のみが行われる伸縮操作パターン、前記伸縮操作及び前記起伏操作のうち前記起伏操作のみが行われる起伏操作パターン、および前記伸縮操作及び前記起伏操作が同時に行われる複合操作パターンの中から前記ブームが操作される操作パターンを判断する判断部と、
前記ブームの長さを検出するブーム長さ検出器と、
前記ブームの起伏角度を検出するブーム角度検出器と、
前記判断部によって、前記操作パターンが前記伸縮操作パターンおよび前記複合操作パターンのうちの何れかであると判断された場合に、前記ブーム長さ検出器及びブーム角度検出器がそれぞれ検出するブームの長さ及び起伏角度に基づいて前記ブームの伸縮に伴う前記先端側シーブから前記ベース側での前記起伏用ロープの支点に至るまでの距離の変動を吸収するための補正量を演算し、この補正量に基づいて前記起伏用ウインチを動作させるウインチ制御部と、
を有する、クレーン。
請求項１記載のクレーンであって、前記ライン長さ調整機構は、前記ブームの伸長に伴ってその伸長量に対応する長さだけ前記先端側シーブから前記起伏用ラインを繰り出し、前記ブームの収縮に伴ってその収縮量に対応する長さだけ前記先端側シーブから前記起伏用ラインを前記ブーム内に取り込む、クレーン。
請求項２記載のクレーンであって、前記ブームは、当該ブームの長手方向に配列される複数のブーム体を含み、これらのブーム体はこれに隣接するブーム体に対して前記ブームの伸縮方向に相対移動可能となるように嵌合され、前記ブームは、前記ベースに連結されるとともに前記伸縮方向に変位しない基端側部分を備え、前記ライン長さ調整機構は、当該ライン長さ調整機構に含まれるシーブであって前記先端側シーブ以外のシーブが前記各ブーム体の基端側端部及び先端側端部にそれぞれ回転可能に設けられ、前記起伏用ラインは、その先端が前記ブームの前記基端側部分に固定されるとともに前記各シーブに対して前記ブームの基端側に近いブーム体に設けられたシーブから順に掛け渡されて前記先端側シーブから前記ブームの外部に導出される、クレーン。
請求項１乃至３の何れか１項に記載のクレーンであって、前記判断部によって前記操作パターンが前記起伏操作パターンであると判断された場合に、前記制御装置は、前記伸縮装置を制御して前記ブームの伸縮をロックする、クレーン。