特開 2023-146314 クレーンの制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023146314

(43)【公開日】2023-10-12

(54)【発明の名称】クレーンの制御システム

(51)【国際特許分類】

   B66C 15/00 20060101AFI20231004BHJP

   B66C 23/00 20060101ALI20231004BHJP

【ＦＩ】

B66C15/00 A

B66C23/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022053443

(22)【出願日】2022-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】503032946

【氏名又は名称】住友重機械建機クレーン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】船渡 孝次

【テーマコード（参考）】

3F204

3F205

【Ｆターム（参考）】

3F204AA04

3F204CA05

3F204CA07

3F204FA04

3F204FC08

3F205AA07

(57)【要約】

【課題】コントローラの異常時でもアクチュエータの動作が可能なクレーンの制御システムを提供する。
【解決手段】本発明に係るクレーンの制御システムは、第１入力装置（２３）と、第１入力装置からの操作指令に基づいて、第１アクチュエータ（２３１）を制御する第１コントローラ（５０）と、第２入力装置（２５）と、第２入力装置からの操作指令に基づいて、第２アクチュエータを制御する、第１コントローラとは異なる第２コントローラ（６０）と、を備え、第２コントローラは、第１コントローラの異常時に、第１アクチュエータを制御する第１非常用制御を実行可能であることを特徴とする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１入力装置と、
前記第１入力装置からの操作指令に基づいて、第１アクチュエータを制御する第１コントローラと、
第２入力装置と、
前記第２入力装置からの操作指令に基づいて、第２アクチュエータを制御する、前記第１コントローラとは異なる第２コントローラと、を備え、
前記第２コントローラは、前記第１コントローラの異常時に、前記第１アクチュエータを制御する第１非常用制御を実行可能であることを特徴とするクレーンの制御システム。

【請求項2】

請求項１に記載のクレーンの制御システムにおいて、
前記第１コントローラは、前記第２コントローラの異常時に、前記第２アクチュエータを制御する第２非常用制御を実行可能であることを特徴とするクレーンの制御システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載のクレーンの制御システムにおいて、
前記第２コントローラは、前記第１コントローラと電気的に独立して設けられることを特徴とするクレーンの制御システム。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載のクレーンの制御システムにおいて、
前記第１コントローラの異常時には、前記第２コントローラのバックアップポートを介して、前記第１入力装置と前記第１アクチュエータとが電気的に接続可能であることを特徴とするクレーンの制御システム。

【請求項5】

請求項４に記載のクレーンの制御システムにおいて、
前記バックアップポートの分解能は、前記第２コントローラの入力ポートの分解能よりも低いことを特徴とするクレーンの制御システム。

【請求項6】

請求項４または５に記載のクレーンの制御システムにおいて、
前記第１入力装置は、前記第１入力装置の操作に対応した第１信号と、前記第１入力装置の操作に対応し、かつ前記第１信号とは異なる第２信号と、を前記第１コントローラに出力し、
前記第１コントローラは、前記第１信号と前記第２信号とから前記第１コントローラの異常の有無を判定すると共に、前記第１コントローラが正常であると判定した場合に、前記第１信号または前記第２信号に基づいて前記第１アクチュエータを制御し、
前記第１コントローラの異常時には、前記第１信号と前記第２信号のうち一方を前記第２コントローラのバックアップポートに入力して、前記第２コントローラが前記第１アクチュエータを制御することを特徴とするクレーンの制御システム。

【請求項7】

請求項１～６の何れか１項に記載のクレーンの制御システムにおいて、
前記第１入力装置の異常時に、予備用入力装置からの操作指令に基づいて、前記第１アクチュエータを制御可能であることを特徴とするクレーンの制御システム。

【請求項8】

請求項１～７の何れか１項に記載のクレーンの制御システムにおいて、
前記第１非常用制御は、通常の制御に比べて、前記第１アクチュエータの動作速度が遅いことを特徴とするクレーンの制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クレーンの制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

クレーンでは、ウインチを巻上げ／巻下げ操作するウインチ操作レバー、走行レバー、旋回レバーなどの各種操作レバーとコントローラとが電気的に接続されている。コントローラは、各種操作レバーの操作指令に基づいて、アクチュエータである油圧モータ、走行モータ、旋回モータ等の駆動を制御している。従来、クレーンに搭載されているコントローラは１つである（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２０２１－１８７６４８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に記載の従来技術では、１つのコントローラでアクチュエータが制御されているため、例えば落雷等によるサージ電圧がコントローラに印加するなどして、コントローラが故障した場合に、クレーンの各種動作を行うことができないといった課題がある。

【0005】

本発明は、コントローラの異常時でもアクチュエータの動作が可能なクレーンの制御システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係るクレーンの制御システムの一態様は、第１入力装置と、前記第１入力装置からの操作指令に基づいて、第１アクチュエータを制御する第１コントローラと、第２入力装置と、前記第２入力装置からの操作指令に基づいて、第２アクチュエータを制御する、前記第１コントローラとは異なる第２コントローラと、を備え、前記第２コントローラは、前記第１コントローラの異常時に、前記第１アクチュエータを制御する第１非常用制御を実行可能であることを特徴とする。

【0007】

本発明において、「アクチュエータを制御する」とは、アクチュエータの動作を直接制御する場合と、アクチュエータの動作を間接的に制御する場合とを含む概念で用いられる。例えば、アクチュエータが圧油により動作する場合において、アクチュエータに圧油を供給するための弁を制御すれば、間接的にアクチュエータの動作を制御することになる。よって、コントローラが弁を制御することは、本発明のアクチュエータを制御することに相当する。より具体的には、油圧ポンプから供給される圧油によってウインチ用の油圧モータ（アクチュエータ）を駆動する場合において、油圧ポンプと油圧モータとの間に設けられた方向制御弁の動作を制御することは、間接的に油圧モータを制御することになるから、本発明のアクチュエータを制御することに相当する。また同様に、方向制御弁にパイロット圧を供給するための電磁切換弁を制御することは、間接的に油圧モータを制御することになるから、本発明のアクチュエータを制御することに相当する。

【0008】

そして、本発明によれば、コントローラの異常時でもアクチュエータの動作が可能となる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係るクレーンの側面図である。

【図2】クレーンの油圧回路の全体構成を示す概略図である。

【図3】起伏ウインチの駆動装置の全体構成図（油圧回路図）である。

【図4】第１実施形態に係るクレーンの電気的構成を示すブロック図である。

【図5】起伏操作レバーのレバー操作量と電圧信号との関係を示す図である。

【図6】変形例２に係るクレーンの電気的構成を示すブロック図である。

【図7】第２実施形態に係るクレーンの電気的構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１実施形態）
以下、本発明に係るクレーンの実施形態について、図面を参照して説明する。

【0011】

図１は、本発明の実施形態に係るクレーンの側面図である。図１に示すクレーン１は、クローラクレーンであり、走行体２と、旋回モータ５３１を含む旋回装置３と、旋回装置３を介して走行体２上に旋回可能に搭載された旋回体４と、旋回体４の先端部に起伏可能に取り付けられたブーム５と、ブーム５の先端に設けられたシーブ１０，１１及びシーブ１７，１８とを有している。シーブ１０及びシーブ１７を経由した主巻ロープ１２と、シーブ１１及びシーブ１８を経由した補巻ロープ１３とによって、アタッチメントの一例であるバケット１６が吊り下げられている。勿論、バケット１６の他に、荷物等も吊り上げられる。

【0012】

旋回体４にはキャブ９が設けられている。キャブ９には、入力装置としての各種操作レバー（主巻操作レバー２１、補巻操作レバー２２、起伏操作レバー２３、走行レバー２４Ｌ，２４Ｒ、旋回レバー２５など）が設けられており、オペレータはこれらの操作レバーを操作して、クレーン１の吊り荷作業や掘削作業、旋回操作、並びに走行操作を行う。なお、操作レバー２１，２２，２３，２４Ｌ，２４Ｒ，２５の代わりに操作ダイヤル等の入力装置を用いても良い。また、キャブ９には、クレーン１の運転状態や警告などの各種情報を表示するための表示装置７９（図４参照）が設けられている。

【0013】

主巻ロープ１２、補巻ロープ１３は旋回体４に搭載された主巻ウインチ６、補巻ウインチ７にそれぞれ巻回され、各ウインチ６，７の駆動によって各ロープ１２，１３が巻き取りまたは繰り出されて、吊り荷が昇降する。そして、バケット１６を主巻ロープ１２及び補巻ロープ１３で吊り下げて、主巻ウインチ６と補巻ウインチ７とを同時に駆動することで、バケット１６を巻上げまたは巻下げることができる。

【0014】

また、ブーム５の先端部にはペンダントロープ１４が接続されており、旋回体４に搭載された起伏ウインチ８の駆動により起伏ロープ１５が巻き取りまたは繰り出されると、ペンダントロープ１４を介してブーム５が起伏される。

【0015】

図２は、クレーン１の油圧回路の全体構成を示す概略図である。図２に示すように、クレーン１は、主巻ウインチ６を駆動する油圧モータ３１、補巻ウインチ７を駆動する油圧モータ１３１の他に、起伏ウインチ８を駆動する油圧モータ２３１、走行用の油圧モータ３３１，４３１、及び旋回モータ５３１（図１参照）を備えている。なお、図２において旋回モータ５３１は省略している。各油圧モータ３１，１３１，２３１，３３１，４３１，５３１（アクチュエータ）は、油圧ポンプ３０及び／または油圧ポンプ１３０から供給される圧油によって駆動される。なお、油圧ポンプ３０，１３０は何れも可変容量式であり、例えば斜板式のピストンポンプである。また、油圧モータ３１，１３１，２３１，３３１，４３１も可変容量式のものが用いられている。

【0016】

なお、主巻ウインチ６用の油圧モータ３１は主巻操作レバー２１の操作により駆動され、補巻ウインチ７用の油圧モータ１３１は補巻操作レバー２２の操作により駆動され、起伏ウインチ８用の油圧モータ２３１は起伏操作レバー２３の操作により駆動される。また、走行用の油圧モータ３３１は走行レバー２４Ｌの操作により駆動され、走行用の油圧モータ４３１は走行レバー２４Ｒの操作により駆動され、旋回モータ５３１は旋回レバー２５の操作により駆動される。

【0017】

油圧モータ３１，１３１，４３１は、油圧ポンプ３０に対して直列的に接続されてシリーズ回路Ｓ１を構成する。具体的には、油圧ポンプ３０に対して圧油の流れの上流側から順に、走行用の油圧モータ４３１、補巻ウインチ７用の油圧モータ１３１、主巻ウインチ６用の油圧モータ３１が、それぞれ方向制御弁４３２，１３２－１，３２を介してセンター管路Ｌ１上に直列に配置されている。

【0018】

油圧ポンプ３０から吐出された圧油は、センター管路Ｌ１を流れて、まず、油圧モータ４３１に流入する。油圧モータ４３１から流出した圧油は、次に油圧モータ１３１に流入する。油圧モータ１３１から流出した圧油は、次に油圧モータ３１へと流入し、油圧モータ３１から流出した圧油は、タンク３４に戻る。このように、シリーズ回路Ｓ１は、１つの油圧ポンプ３０によって、油圧モータ４３１，１３１，３１に順番に圧油を供給して、３つの油圧モータを駆動できる。

【0019】

同様に、油圧モータ３１，１３１，２３１，３３１は、油圧ポンプ１３０に対して直列的に接続されてシリーズ回路Ｓ２を構成する。具体的には、油圧ポンプ１３０に対して圧油の流れの上流側から順に、走行用の油圧モータ３３１、起伏ウインチ８用の油圧モータ２３１、補巻ウインチ７用の油圧モータ１３１、主巻ウインチ６用の油圧モータ３１が、それぞれ方向制御弁３３２，２３２，１３２，３２－１を介してセンター管路Ｌ２上に直列に配置されている。

【0020】

油圧ポンプ１３０から吐出された圧油は、センター管路Ｌ２を流れて、まず、油圧モータ３３１に流入する。油圧モータ３３１から流出した圧油は、次に油圧モータ２３１に流入する。油圧モータ２３１から流出した圧油は、次に油圧モータ１３１へと流入する。油圧モータ１３１から流出した圧油は、次に油圧モータ３１に流入する。油圧モータ３１から流出した圧油は、タンク３４に戻る。このように、シリーズ回路Ｓ２は、１つの油圧ポンプ１３０によって、油圧モータ３３１，２３１，１３１，３１に順番に圧油を供給して、４つの油圧モータを駆動できる。

【0021】

なお、図２において、補巻ウインチ７用の油圧モータ１３１が主巻ウインチ６用の油圧モータ３１よりも油圧ポンプ３０及び油圧ポンプ１３０に対してそれぞれ上流側に設けられているが、両者の位置は逆でも良い。

【0022】

さらに、本実施形態では、シリーズ回路Ｓ１とシリーズ回路Ｓ２とを合流させる合流回路Ｍ１，Ｍ２が設けられている。

【0023】

合流回路Ｍ１は、油圧ポンプ３０から油圧モータ３１へ圧油を供給するメイン管路３７，３８に対して油圧ポンプ１３０からの圧油を合流させるための回路であって、管路７１，７２を備える。管路７１はメイン管路３７と、管路７２はメイン管路３８とそれぞれ接続されており、油圧ポンプ１３０からの圧油が、管路７１，７２を介して油圧モータ３１へ供給可能となっている。よって、油圧モータ３１を、２つの油圧ポンプ３０，１３０によって駆動できる。

【0024】

合流回路Ｍ２は、油圧ポンプ１３０から油圧モータ１３１へ圧油を供給するメイン管路１３７，１３８に対して油圧ポンプ３０からの圧油を合流させるための回路であって、管路１７１，１７２を備える。管路１７１はメイン管路１３７と、管路１７２はメイン管路１３８とそれぞれ接続されており、油圧ポンプ３０からの圧油が、管路１７１，１７２を介して油圧モータ１３１へ供給可能となっている。よって、油圧モータ１３１を、２つの油圧ポンプ３０，１３０によって駆動できる。

【0025】

また、シリーズ回路Ｓ１では、回路内の圧力を制限するために、油圧ポンプ３０と方向制御弁４３２との間の位置にリリーフ弁３５が設けられている。シリーズ回路Ｓ２も同様に、リリーフ弁３６を備えている。

【0026】

次に、油圧モータと方向制御弁との間の油圧回路の構成の詳細について、起伏ウインチ８を駆動する油圧モータ２３１の油圧回路を例に挙げて説明する。

【0027】

図３は、起伏ウインチ８の駆動装置の全体構成図（油圧回路図）である。図３に示すように、起伏ウインチ８の駆動装置は、可変容量式の油圧ポンプ１３０と、一対のメイン管路２３７，２３８を介して供給される油圧ポンプ１３０からの圧油によって駆動する可変容量式の油圧モータ２３１と、油圧ポンプ１３０から油圧モータ２３１への圧油の流れを制御する方向制御弁２３２と、方向制御弁２３２と油圧モータ２３１の間に介装されるカウンターバランス弁２３３と、ポンプ吐出圧を制限するリリーフ弁３６（図２参照）と、起伏ウインチ８の駆動を指令する電気式の起伏操作レバー２３と、油圧モータ２３１のモータ容量（モータ傾転、モータ吸収量ともいう）を制御するレギュレータ２４０と、を備える。

【0028】

油圧モータ２３１の出力軸と起伏ウインチ８のドラム８ａとは連結しており、油圧モータ２３１の回転に連動してドラム８ａが回転し、起伏ロープ１５が巻き取りまたは繰り出される。なお、油圧ポンプ１３０は、旋回体４内に設けられたエンジン（図示せず）により駆動される。

【0029】

起伏操作レバー２３からの電圧信号（操作指令）は、コントローラ５０，６０を介して電磁切換弁２５５，２５６に入力される。電磁切換弁２５５，２５６は、常態では位置Ｐ１の状態である。オペレータが起伏操作レバー２３を操作すると、コントローラ５０，６０から電磁切換弁２５５，２５６に操作信号が入力され、電磁切換弁２５５，２５６は位置Ｐ１から位置Ｐ２に切り換わる。そうすると、油圧源であるパイロットポンプ４７からの圧油（パイロット圧）が、方向制御弁２３２の受圧部２３２ａまたは受圧部２３２ｂに導入され、方向制御弁２３２が位置Ａ４０から位置Ａ４１または位置Ａ４２に切り換わる。方向制御弁２３２が位置Ａ４１に切り換わると、起伏ウインチ８が巻上げられ、方向制御弁２３２が位置Ａ４２に切り換わると、起伏ウインチ８は巻下げられる。起伏ウインチ８が巻上げられるとブーム５が起立し、起伏ウインチ８が巻下げられるとブーム５は倒伏する。なお、図３において、符号Ｅ１～Ｅ８は電気配線を示している。

【0030】

ここで、方向制御弁２３２の代わりに電磁比例式の方向制御弁を用いても良い。この場合、パイロット圧を方向制御弁に導入する必要がないため、油圧配管を簡素化できる。

【0031】

起伏ウインチ８の巻上げ速度及び巻下げ速度は、レギュレータ２４０によって制御される。レギュレータ２４０は、油圧モータ２３１のモータ傾転を変化させるための装置であり、例えばピストンの移動に伴って斜板の角度が変更される構成であるが、この構成自体は公知であるため、ここでの説明は省略する。

【0032】

なお、図示は省略するが、主巻ウインチ６用の油圧モータ３１及び補巻ウインチ７用の油圧モータ１３１についても上記と同様の回路構成となっており、主巻操作レバー２１，補巻操作レバー２２を操作することで主巻ウインチ６の油圧モータ３１及び補巻ウインチ７の油圧モータ１３１が回転する。

【0033】

次に、クレーン１の電気的構成について説明する。本実施形態では、２つのコントローラ５０，６０でアクチュエータである油圧モータを制御している点に特徴がある。図４は、第１実施形態に係るクレーン１の電気的構成を示すブロック図であり、起伏操作レバー２３と、コントローラ５０，６０と、電磁切換弁２５５，２５６との電気的構成を示す。

【0034】

第１コントローラ５０及び第２コントローラ６０は、それぞれＣＰＵや記憶装置であるＲＯＭ及びＲＡＭ、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。図４に示すように、第１コントローラ５０は、その入力側が起伏操作レバー２３と電気配線Ｅ１を介して接続され、その出力側が電気配線Ｅ３，Ｅ７を介して電磁切換弁２５５，２５６と接続されている。第２コントローラ６０は、その入力側が起伏操作レバー２３と電気配線Ｅ２を介して接続され、その出力側が電気配線Ｅ４，Ｅ８を介して電磁切換弁２５５，２５６と接続されている。第１コントローラ５０と第２コントローラ６０とは、電気配線Ｅ５，Ｅ６を介して接続されており、両者は互いにＣＡＮ通信可能に構成される。

【0035】

ここで、本実施形態において、電気配線Ｅ４，Ｅ８は、第２コントローラ６０の出力ポートのうちバックアップ時以外で使用しない低分解能の出力ポートに接続されており、第２コントローラ６０が、起伏操作レバー２３の操作量に応じた電圧信号を電気配線Ｅ４，Ｅ８を介して電磁切換弁２５５，２５６に比例出力できない構成となっている。そのため、後述するように、通常時は、第１コントローラ５０が電気配線Ｅ３，Ｅ７を介して電磁切換弁２５５，２５６を比例制御し、第１コントローラ５０が異常の場合に限って、第２コントローラ６０がバックアップとして電気配線Ｅ４，Ｅ８を介して電磁切換弁２５５，２５６を低精度で制御する。

【0036】

起伏操作レバー２３が操作されると、レバー操作量に応じた電圧信号（例えば０－５Ｖ）が第１コントローラ５０と第２コントローラ６０とに分かれて入力される。図５は、起伏操作レバー２３のレバー操作量と電圧信号Ｖ１，Ｖ２との関係を示す図である。図５に示すように、電圧信号Ｖ１（第１信号）は、起伏操作レバー２３のレバー操作量の増加に比例して電圧が０Ｖ～５Ｖの範囲で大きくなる線形特性の信号である。一方、電圧信号Ｖ２（第２信号）は、起伏操作レバー２３のレバー操作量の増加に反比例して電圧が５Ｖ～０Ｖの範囲で小さくなる線形特性の信号である。

【0037】

例えば、起伏操作レバー２３のレバー操作量がＦ１のとき、電圧信号Ｖ１は３Ｖ、電圧信号Ｖ２は２Ｖであり、電圧信号Ｖ１＋電圧信号Ｖ２＝５Ｖとなる。そして、図５から明らかなように、電圧信号Ｖ１と電圧信号Ｖ２の合計値Ｖｔは、レバー操作量の値にかかわらず５Ｖ（一定値）となる。

【0038】

図４に示すように、電圧信号Ｖ１は第１コントローラ５０に入力され、電圧信号Ｖ２は第２コントローラ６０に入力される。第１コントローラ５０と第２コントローラ６０とはＣＡＮ通信が行われているから、第２コントローラ６０に入力された電圧信号Ｖ２は電気配線Ｅ６を介して第１コントローラ５０に送信される。よって、第１コントローラ５０は、起伏操作レバー２３から直接入力された電圧信号Ｖ１と、第２コントローラ６０から送信された電圧信号Ｖ２とから、電圧信号の合計値Ｖｔを求めることができる。

【0039】

例えば、起伏操作レバー２３が操作量Ｆ１だけ操作されると、３Ｖの電圧信号Ｖ１が第１コントローラ５０に入力され、２Ｖの電圧信号Ｖ２が第２コントローラ６０を介して送信される（図５参照）。第１コントローラ５０は、電圧信号Ｖ１（３Ｖ）と電圧信号Ｖ２（２Ｖ）との合計値Ｖｔを求める。第２コントローラ６０が正常であれば、第２コントローラ６０から第１コントローラ５０に電圧信号Ｖ２が送信されているため、合計値Ｖｔは５Ｖとなる。よって、合計値Ｖｔが５Ｖであれば、第１コントローラ５０は第２コントローラ６０が正常であると判定する。

【0040】

そして、第１コントローラ５０は、起伏操作レバー２３から入力された電圧信号Ｖ１に対応した電流指令値を電磁切換弁２５５または電磁切換弁２５６に出力する。即ち、第１コントローラ５０は、起伏操作レバー２３の操作方向とレバー操作量に応じて、油圧モータ２３１を正転または逆転させて、起伏ウインチ８による巻上げまたは巻下げ動作を制御する。

【0041】

第２コントローラ６０も第１コントローラ５０と同様に電圧信号Ｖ１と電圧信号Ｖ２の合計値Ｖｔを求めている。起伏操作レバー２３のレバー操作量がＦ１で、第１コントローラ５０が正常であれば、第２コントローラ６０が求める合計値Ｖｔも５Ｖとなる。しかし、第１コントローラ５０が異常の場合には、第１コントローラ５０から第２コントローラ６０に電圧信号Ｖ１が送信されない。そのため、第２コントローラ６０には電圧信号Ｖ２（２Ｖ）しか入力されず、第２コントローラ６０が求める合計値Ｖｔは２Ｖとなる。この場合、第２コントローラ６０は、第１コントローラ５０が異常であると判定する。そして、第２コントローラ６０は、表示装置７９にエラー信号を出力し、表示装置７９は、第１コントローラ５０が異常である旨の報知を行う。

【0042】

第１コントローラ５０が異常の場合、第１コントローラ５０が起伏操作レバー２３の操作指令に基づいて電磁切換弁２５５，２５６を制御することができなくなるため、第１コントローラ５０の修理または交換を行わなければならない。クレーン１の通常作業中に第１コントローラ５０を修理または交換する際には、起立した状態のブーム５を倒伏状態にさせるのが好ましい。

【0043】

そこで、第１実施形態では、第１コントローラ５０の異常時には、起伏操作レバー２３の操作指令に基づいて、第２コントローラ６０が電磁切換弁２５５，２５６を制御して、ブーム５を倒伏状態にできるようにしている。

【0044】

具体的には、第２コントローラ６０が第１コントローラ５０の異常を検出すると、電気配線Ｅ２を介して入力された電圧信号Ｖ２（２Ｖ）に基づいて、電気配線Ｅ４，Ｅ８を介して電磁切換弁２５５または電磁切換弁２５６に出力し、油圧モータ２３１を正転または回転させるよう制御する（第１非常用制御）。このとき、電気配線Ｅ４，Ｅ８は、第１コントローラ５０の電気配線Ｅ３，Ｅ７に接続される出力ポートよりも低分解能の出力ポートに接続されているため、第２コントローラ６０は、電圧信号Ｖ２に対応する電流指令値を比例出力するのではなく、階段状に出力する。つまり、第１コントローラ５０が異常の場合、第２コントローラ６０が起伏操作レバー２３のレバー操作に基づいて、低精度で電磁切換弁２５５，２５６を制御する。

【0045】

なお、本実施形態では、第１コントローラ５０が正常である場合には、第２コントローラ６０が起伏操作レバー２３に基づいて電磁切換弁２５５，２５６を制御することはない。つまり、第２コントローラ６０は、第１コントローラ５０のバックアップとして機能する。主巻操作レバー２１及び補巻操作レバー２２についても同様で、第１コントローラ５０が異常の場合に限って、第２コントローラ６０によるそれぞれの第１非常用制御が行われる。

【0046】

一方、走行レバー２４Ｌ，２４Ｒ及び旋回レバー２５は、通常、第２コントローラ６０による制御が行われ、第２コントローラ６０が異常の場合に限って第１コントローラ５０によるそれぞれの第２非常用制御が行われる。

【0047】

即ち、本実施形態では、第１コントローラ５０は、主としてウインチ６，７，８の制御を行い、第２コントローラ６０の異常時にバックアップとして走行、旋回の制御を行う（第２非常用制御）。一方、第２コントローラ６０は、主として走行、旋回の制御を行い、第１コントローラ５０の異常時にバックアップとして、ウインチ６，７，８の制御を行う（第１非常用制御）。

【0048】

以上説明したように、第１実施形態によれば、第１コントローラ５０と第２コントローラ６０のうち一方に異常があった場合に、他方が操作レバーの操作に基づいて油圧モータ（アクチュエータ）を制御できるため、クレーン１の制御システムの信頼性が向上する。例えば、起伏操作レバー２３の操作中に第１コントローラ５０が故障すると、従来であれば、電磁切換弁２５５，２５６に電流指令値が出力されないため、ブーム５を倒伏動作させることはできなかったが、本実施形態では、第１コントローラ５０が故障しても、第２コントローラ６０が起伏操作レバー２３の電圧信号に基づいて電磁切換弁２５５，２５６を動作させることができる。そのため、ブーム５を倒伏動作させてクレーン１の姿勢を安定させた状態で、第１コントローラ５０の修理または交換を行うことができる。また、第２コントローラ６０の電気配線Ｅ４，Ｅ８に接続される出力ポートは、第１コントローラ５０の電気配線Ｅ３，Ｅ７に接続される出力ポートよりも低分解能で十分であるため、第２コントローラ６０のコストを抑えることができる。

【0049】

（変形例１）
ここで、第２コントローラ６０により実行される上記の第１非常用制御において、第１コントローラ５０が起伏操作レバー２３のレバー操作量に応じて行う通常制御と比べて、起伏ウインチ８の回転速度（動作速度）を低速にする構成としても良い。より具体的には、第２コントローラ６０が、レバー操作量に対して例えば、正常時の半分程度の電流指令値を電磁切換弁２５５，２５６に出力し、油圧モータ２３１を通常より低速で回転させる。こうすれば、第１コントローラ５０の異常時に、ゆっくりと起伏ウインチ８を回転させて、より安全にブーム５を倒伏させてクレーン１を安定した姿勢にすることができる。また、第２コントローラ６０は、第１コントローラ５０の異常を検出した場合に、油圧モータ２３１のモータ傾転を強制的に大きくしたり、エンジンのコントローラ（ＥＣＵ）に指令を出力して、エンジンの回転数を強制的に減速させたりすることで、起伏ウインチ８をゆっくりと回転させるようにしても良い。

【0050】

また、バックアップ時は起伏操作レバー２３の操作量に対して、正常時の半分程度の電流指令値を電磁切換弁２５５，２５６に出力し、油圧モータ２３１を通常より低速で回転させる構成としたので、その電流指令値の解像度も低く出力が階段状になっても、油圧モータ２３１の速度の変化が現れにくく、比例出力に対応してない出力ポートや低解像比例出力ポートもバックアップ用に使用できる。つまり、電気配線Ｅ４，Ｅ８が接続される第２コントローラ６０の出力ポートが低解像比例出力ポートであっても、異常時において十分にバックアップとして機能する。

【0051】

（変形例２）
また、第１コントローラ５０と第２コントローラ６０の構成を以下の通り変形しても良い。図６は、変形例２に係るクレーン１の電気的構成を示すブロック図であり、起伏操作レバー２３と、コントローラ５０，６０と、電磁切換弁２５５，２５６との電気的構成を示す。図６に示すように、変形例２では、正常時は、起伏ウインチ８の巻上げの制御を第１コントローラ５０が行って、起伏ウインチ８の巻下げの制御を第２コントローラ６０で行う構成となっている。つまり、正常時は、第１コントローラ５０が電磁切換弁２５５を比例制御し、第２コントローラ６０が電磁切換弁２５６を比例制御する。そして、第１コントローラ５０と第２コントローラ６０の一方が異常の場合には、他方がバックアップとして起伏ウインチ８の巻上げまたは巻下げを行う構成となっている。

【0052】

具体的には、第２コントローラ６０が第１コントローラ５０の異常を検出すると、電気配線Ｅ２を介して入力された電圧信号Ｖ２（２Ｖ）に対応する電流指令値を、電気配線Ｅ４を介して電磁切換弁２５６に出力すると共に、電気配線Ｅ８を介して正常時には出力しない電磁切換弁２５５に出力し、油圧モータ２３１を正転または回転させるよう制御する（第１非常用制御）。つまり、第１コントローラ５０が異常の場合、第２コントローラ６０が起伏操作レバー２３からの操作指令に基づいて低精度で油圧モータ２３１を制御し、起伏ウインチ８の巻上げまたは巻下げの動作を行っている。

【0053】

逆に、第２コントローラ６０の異常が第１コントローラ５０で検出されると、第１コントローラ５０は、電気配線Ｅ１を介して入力された電圧信号Ｖ１（３Ｖ）に対応する電流指令値を、電気配線Ｅ３を介して電磁切換弁２５５に出力すると共に、電気配線Ｅ７を介して正常時には出力しない電磁切換弁２５６に出力し、油圧モータ２３１を正転または回転させるよう制御する（第２非常用制御）。

【0054】

なお、変形例２では、第１コントローラ５０が正常である場合には、第２コントローラ６０が起伏操作レバー２３に基づいて電磁切換弁２５６を制御するが、電磁切換弁２５５は制御することはなく、また、第２コントローラ６０が正常である場合には、第１コントローラ５０が起伏操作レバー２３に基づいて電磁切換弁２５５を制御するが、電磁切換弁２５６は制御することはない。この変形例２においても、第２コントローラ６０は第１コントローラ５０のバックアップとして、第１コントローラ５０は第２コントローラ６０のバックアップとして、機能する。

【0055】

なお、主巻操作レバー２１及び補巻操作レバー２２についても同様で、第１コントローラ５０が異常の場合に限り第２コントローラ６０によるそれぞれの第１非常用制御が行われ、第２コントローラ６０が異常の場合に限り第１コントローラ５０によるそれぞれの第２非常用制御が行われる。

【0056】

更に巻き上げ系だけでなく、走行レバー２４Ｌ，２４Ｒ及び旋回レバー２５も同様である。

【0057】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るクレーンについて説明する。第２実施形態に係るクレーンは、第１実施形態と比べて、第１コントローラ５０と第２コントローラ６０の電気的構成が異なっている点に特徴がある。そこで、以下、第２実施形態の特徴点について説明し、第１実施形態と同じ構成についての説明は省略する。

【0058】

図７は、第２実施形態に係るクレーンの電気的構成の要部を示すブロック図である。図７に示すように、第２実施形態では、第１コントローラ５０と第２コントローラ６０とが電気的に独立している。即ち、第１コントローラ５０と第２コントローラ６０との間でＣＡＮ通信を行っていない。

【0059】

第２実施形態では、第１実施形態と同様に、主巻操作レバー２１、補巻操作レバー２２、及び起伏操作レバー２３が第１コントローラ５０と接続され、走行レバー２４Ｌ，２４Ｒ及び旋回レバー２５が第２コントローラ６０と接続されている。即ち、ウインチ６，７，８の操作に関する制御を第１コントローラ５０が行い、旋回、走行の操作に関する制御を第２コントローラ６０が行っている。なお、図７では、説明の簡略化のために起伏操作レバー２３及び旋回レバー２５のみを示しており、その他のレバーについては図示を省略している。

【0060】

図７に示すように、第１コントローラ５０は、その入力側に電気配線Ｅ２１，Ｅ２２を介して起伏操作レバー２３が接続され、その出力側に電気配線Ｅ２３，Ｅ２４を介して電磁切換弁２５５，２５６が接続されている。第１コントローラ５０は、起伏操作レバー２３からの操作指令に基づいて、電磁切換弁２５５，２５６を開閉して油圧モータ２３１を制御する（起伏ウインチ８の巻上げ／巻下げを制御する）。第１コントローラ５０の入力側には入力ポート５１と、予備用のバックアップポート５２とが設けられている。起伏操作レバー２３は入力ポート５１に接続される。バックアップポート５２の分解能（入力信号の分解能）は、入力ポート５１より低い。例えば、入力ポート５１の分解能は２４ビットであり、バックアップポート５２の分解能は８ビットである。そのため、バックアップポート５２は、入力ポート５１に比べて大きな電圧変化しか判別できない。

【0061】

また、第２コントローラ６０は、その入力側に電気配線Ｅ２７，Ｅ２８を介して旋回レバー２５が接続され、その出力側に電気配線Ｅ２９，Ｅ３０を介して旋回モータ５３１の方向制御弁（図示せず）にパイロット圧を供給するための電磁切換弁５５５，５５６が接続されている。第２コントローラ６０は、旋回レバー２５からの操作指令に基づいて、電磁切換弁５５５，５５６を開閉して旋回モータ５３１を制御する（旋回体４の回転を制御する）。第２コントローラ６０の入力側には、第１コントローラ５０と同様に、入力ポート６１と、入力ポート６１より入力信号の分解能が低いバックアップポート６２が設けられている。なお、旋回レバー２５は入力ポート６１に接続される。

【0062】

第２実施形態では、起伏操作レバー２３からの電圧信号Ｖ１と電圧信号Ｖ２とは、共に第１コントローラ５０に入力される。そして、第１コントローラ５０が電圧信号Ｖ１と電圧信号Ｖ２の合計値Ｖｔを算出する。

【0063】

第１コントローラ５０は、その合計値Ｖｔが５Ｖ（図５参照）であった場合に、自身が正常であると判定し、電気配線Ｅ２３，Ｅ２４を介して電磁切換弁２５５，２５６に起伏操作レバー２３の操作量に応じた電流指令値を出力する。一方、第１コントローラ５０は、合計値Ｖｔが５Ｖでない場合には、自身が異常であると判定し、電磁切換弁２５５，２５６に電流指令値を出力せず、表示装置７９に異常を報知する。この場合、第１コントローラ５０による油圧モータ２３１の制御（起伏ウインチ８の制御）が行われない。

【0064】

第２実施形態において、第１コントローラ５０に異常が生じた場合には、次に述べる方法により第１非常用制御が行われる。

【0065】

具体的には、第１コントローラ５０に異常が発生した場合、電気配線Ｅ２２を第１コントローラ５０の入力ポート５１から外して、第２コントローラ６０のバックアップポート６２に差し込み、起伏操作レバー２３と第２コントローラ６０の入力側とを接続する。また、第１コントローラ５０の出力側に接続された電気配線Ｅ２３，Ｅ２４を外して、第２コントローラ６０の出力側のバックアップポート（図示せず）に接続する。このように、起伏操作レバー２３と電磁切換弁２５５，２５６とを第２コントローラ６０を介して接続する。

【0066】

バックアップポート６２の分解能は入力ポート６１より低いため、第２コントローラ６０は、起伏操作レバー２３の操作量に応じた制御はできないが、バックアップポート６２を介して、起伏ウインチ８を巻下げてブーム５を倒伏させてクレーンを安定した姿勢にすることができる。

【0067】

さらに、第２実施形態では、第１コントローラ５０と起伏操作レバー２３の両方が故障した場合に、予備用の操作端末（予備用入力装置）であるジャッキアップリモコン８０から第２コントローラ６０を介して起伏ウインチ８を駆動できる構成としている。このジャッキアップリモコン８０は、主巻操作レバー２１、補巻操作レバー２２、起伏操作レバー２３、走行レバー２４Ｌ，２４Ｒ、及び旋回レバー２５の操作指令を簡易的に出力できる機能を有している。

【0068】

そこで、図７に示すように、ジャッキアップリモコン８０を第２コントローラ６０と電気配線Ｅ３１を介して接続し、ジャッキアップリモコン８０を操作することで、起伏ウインチ８を巻上げまたは巻下げることができる。よって、第２実施形態によれば、第１コントローラ５０と起伏操作レバー２３が同時に故障した場合であっても、ジャッキアップリモコン８０から第２コントローラ６０を介して起伏ウインチ８を動作させ、クレーンを安定した姿勢にすることができる。

【0069】

同様に、第２コントローラ６０が故障した場合には、旋回レバー２５の電気配線Ｅ７を第１コントローラ５０のバックアップポート５２に繋いで、電磁切換弁５５５，５５６と第１コントローラ５０とを電気配線Ｅ２９，Ｅ３０で繋げば、第１コントローラ５０を介して旋回レバー２５の操作に基づく旋回モータ５３１の制御が可能である。さらに、第２コントローラ６０及び旋回レバー２５が同時に故障した場合には、ジャッキアップリモコン８０を第１コントローラ５０のバックアップポート５２に接続すれば、ジャッキアップリモコン８０から第１コントローラ５０を介して旋回モータ５３１を駆動することができる。

【0070】

ここで、第１コントローラ５０及び第２コントローラ６０の出力側の異常は、電磁切換弁２５５，２５６，５５５，５５６に出力した電流指令値のフィードバック電流を監視することで判定できる。そして、フィードバック電流が検出されない場合、第１コントローラ５０及び第２コントローラ６０は、自身の異常を検出し、表示装置７９に異常を報知する。

【0071】

以上説明したように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。加えて、第１コントローラ５０と第２コントローラ６０とが電気的に独立しているため、例えば落雷等により一方のコントローラが故障したとしても、他方のコントローラにサージ電圧が印加しないため、２つのコントローラが同時に故障するリスクを回避できる。よって、より信頼性の高いクレーンの制御システムを構築できる。

【0072】

また、バックアップポート５２，６２は低分解能であるが、異常時にクレーンを安定した姿勢にする目的であれば十分であるし、予備として空いているポートを使用するだけで、低コストで異常時における非常用制御を実行できる。加えて、コントローラ５０，６０自体も高分解能用の電子部品を積まなくて良いため、コントローラ５０，６０を小型化し易い。また、予備のポート１つを使用するだけで良いため、バックアップ用にポートを増やす必要がなく、コントローラ５０，６０を小型化できる。

【0073】

なお、第２実施形態においても、第１実施形態の変形例１に記載した通りの制御、即ち、コントローラの異常時にウインチの回転速度を低速にする制御を実行しても良い。この場合、バックアップポート６２にジャッキアップリモコン８０が接続されたタイミングや、ジャッキアップリモコン８０からの操作指令がコントローラに入力されたタイミングで、ウインチの回転速度を低速にする制御を開始すれば良い。

【0074】

また、第１実施形態では、第１コントローラ５０と第２コントローラ６０とでＣＡＮ通信を行う構成としていたため、第１コントローラ５０に入力される電圧信号Ｖ１と、第２コントローラ６０を介して送信される電圧信号Ｖ２との間にタイムラグが生じ、電圧信号Ｖ１と電圧信号Ｖ２の合計値Ｖｔによる異常判定を精度良く行うことが困難な場合も考えられる。その点、第２実施形態では、第１コントローラ５０と第２コントローラ６０との間で通信を行うことなく高精度で異常判定を行える利点がある。しかも、異常の場合には、電気配線を一方のコントローラから他方のコントローラに繋ぎ変えるだけで良いため、コントローラ間の通信や複雑な制御も不要となる点においても、第１実施形態と比べて有利である。

【0075】

なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

【0076】

また、クレーンの一例として、クローラクレーンを例示したが、本発明は、これに限らず、ホイールクレーン、トラッククレーン、ラフテレーンクレーン、オールテレーンクレーン等の他の移動式クレーンに加えて、タワークレーン、天井クレーン、ジブクレーン、引込みクレーン、スタッカークレーン、門型クレーン、アンローダ、アースドリル等の基礎機械等のあらゆるクレーンに適用可能である。

【符号の説明】

【0077】

１ クレーン
２ 走行体
３ 旋回装置
４ 旋回体
５ ブーム
６ 主巻ウインチ
７ 補巻ウインチ
８ 起伏ウインチ
９ キャブ
１０，１１ シーブ
１２ 主巻ロープ
１３ 補巻ロープ
１４ ペンダントロープ
１５ 起伏ロープ
１６ バケット
１７，１８ シーブ
２１ 主巻操作レバー（第１入力装置）
２２ 補巻操作レバー（第１入力装置）
２３ 起伏操作レバー（第１入力装置）
２４Ｌ，２５Ｒ 走行操作レバー（第２入力装置）
２５ 旋回操作レバー（第２入力装置）
３０，１３０ 油圧ポンプ
３１，１３１，２３１ 油圧モータ（第１アクチュエータ）
３２，３２－１，１３２，２３２，３３２，４３２ 方向制御弁
３４ タンク
３５，３６ リリーフ弁
４７ パイロットポンプ
５０ 第１コントローラ
５１ 入力ポート
５２ バックアップポート
６０ 第２コントローラ
６１ 入力ポート
６２ バックアップポート
７９ 表示装置
８０ ジャッキアップリモコン（予備用入力装置）
２４０ レギュレータ
２５５，２５６，５５５，５５６ 電磁切換弁
３３１，４３１、５３１ 油圧モータ（第２アクチュエータ）
Ｅ１～Ｅ３１ 電気配線
Ｖ１ 電圧信号（第１信号）
Ｖ２ 電圧信号（第２信号）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】