特開 2023-72416 クレーンの振れ止め装置およびこれを備えたクレーン

(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】P2023072416

(43)【公開日】2023-05-24

(54)【発明の名称】クレーンの振れ止め装置およびこれを備えたクレーン

(51)【国際特許分類】

   B66C 13/22 20060101AFI20230517BHJP

   B66C 23/00 20060101ALI20230517BHJP

【ＦＩ】

B66C13/22 M

B66C23/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021184961

(22)【出願日】2021-11-12

(71)【出願人】

【識別番号】304027349

【氏名又は名称】国立大学法人豊橋技術科学大学

(71)【出願人】

【識別番号】000246273

【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100178582

【弁理士】

【氏名又は名称】行武 孝

(72)【発明者】

【氏名】田崎 良佑

(72)【発明者】

【氏名】佐野 滋則

(72)【発明者】

【氏名】安和 薫広

(72)【発明者】

【氏名】竹中 裕憲

(72)【発明者】

【氏名】大久保 正基

【テーマコード（参考）】

3F204

3F205

【Ｆターム（参考）】

3F204AA04

3F204BA02

3F204CA03

3F204DB04

3F204EA02

3F204EB03

3F204FD01

3F205AA01

3F205AA03

3F205AA05

(57)【要約】

【課題】吊り荷を水平方向に積極的に移動させることなく吊り荷の振れを減衰させることが可能なクレーンの振れ止め装置およびクレーンを提供する。
【解決手段】振れ止め装置１００は、ウインチ駆動部８１に指令信号を入力する制御部９０を備える。基準線ＣＬは吊り荷Ｒの振れにおける支点を通り鉛直方向に延びる直線である。制御部９０は、吊り荷Ｒの振れ方向が基準線ＣＬに近づく戻り方向の場合は吊り荷Ｒに下向きの加速度が加わるようにウインチ駆動部８１を制御して前記吊り荷Ｒを下降させ、吊り荷Ｒの振れ方向が基準線ＣＬから離れる離隔方向の場合は吊り荷Ｒに上向きの加速度が加わるようにウインチ駆動部８１を制御して吊り荷Ｒを上昇させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

クレーン本体と、所定の支点から垂下され吊り荷に接続されるロープと、指令信号を受け付け当該指令信号に応じて前記ロープを介して前記吊り荷を昇降させることが可能な昇降部とを有するクレーンに用いられ、前記吊り荷の振れを抑える振れ止め制御を実行することが可能なクレーンの振れ止め装置であって、
前記吊り荷の振れ方向を判定し、前記振れ方向が前記支点を通り鉛直方向に延びる基準線に近づく戻り方向の場合は前記吊り荷に下向きの加速度が加わるように前記吊り荷を下降させるための前記指令信号を前記昇降部に入力し、前記振れ方向が前記基準線から離れる離隔方向の場合は前記吊り荷に上向きの加速度が加わるように前記吊り荷を上昇させるための前記指令信号を前記昇降部に入力する制御部を備える、クレーンの振れ止め装置。

【請求項2】

前記昇降部は、前記ロープを巻き取ることで前記吊り荷を上昇させ、前記ロープを繰り出すことで前記吊り荷を下降させることが可能な吊り荷ウインチを含み、
前記制御部は、前記振れ方向が前記戻り方向の場合は前記吊り荷ウインチによって前記ロープを繰り出し、前記振れ方向が前記離隔方向の場合は前記吊り荷ウインチによって前記ロープを巻き取るように、前記昇降部に対して前記指令信号を入力する、請求項１に記載のクレーンの振れ止め装置。

【請求項3】

前記クレーンは、前記支点を含み前記クレーン本体に起伏可能に支持される起伏体を更に備え、
前記昇降部は、前記起伏体を起伏方向に回動させることが可能な起伏装置を含み、
前記制御部は、前記振れ方向が前記戻り方向の場合は前記起伏装置によって前記起伏体を倒伏方向に回動させ、前記振れ方向が前記離隔方向の場合は前記起伏装置によって前記起伏体を起立方向に回動させるように、前記昇降部に対して前記指令信号を入力する、請求項１に記載のクレーンの振れ止め装置。

【請求項4】

前記起伏体の起伏角を検出することが可能な起伏角検出部と、
前記クレーン本体の前後方向における前記吊り荷の前記基準線に対する相対位置を検出することが可能な吊り荷位置検出部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記起伏角検出部によって検出される前記起伏角が予め設定された閾値よりも大きい場合であって、前記吊り荷位置検出部によって検出される前記吊り荷の相対位置が前記基準線よりも後方であるときは前記昇降部に対して前記指令信号を入力する一方、前記吊り荷の前記相対位置が前記基準線よりも前方であるときは前記昇降部に対する前記指令信号の入力を保留する、請求項３に記載のクレーンの振れ止め装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記起伏角検出部によって検出される前記起伏角が前記閾値よりも小さい場合は、前記吊り荷位置検出部によって検出される前記吊り荷の相対位置に関わらず前記昇降部に対して前記指令信号を入力する、請求項４に記載のクレーンの振れ止め装置。

【請求項6】

前記吊り荷が前記基準線上に静止した場合における、地面に対する前記吊り荷の高さを検出することが可能な吊り荷高さ検出部を更に備え、
前記制御部は、前記吊り荷高さ検出部によって検出される前記吊り荷の高さが前記振れ止め制御を実行する前の前記吊り荷の高さである初期高さよりも低くなることを阻止するように前記昇降部に前記指令信号を入力する、請求項１乃至５の何れか１項に記載のクレーンの振れ止め装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記吊り荷の振れが予め設定された許容範囲に含まれかつ前記吊り荷の高さが前記初期高さと異なる場合に、前記吊り荷の高さが前記初期高さに戻るように前記昇降部に前記指令信号を入力する、請求項６に記載のクレーンの振れ止め装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記吊り荷の振れの周期を算出し、当該算出された周期に応じて前記吊り荷に加える加速度の大きさを調整するように前記昇降部に前記指令信号を入力する、請求項１乃至７の何れか１項に記載のクレーンの振れ止め装置。

【請求項9】

クレーン本体と、
所定の支点から垂下され吊り荷に接続されるロープと、
指令信号を受け付け当該指令信号に応じて前記吊り荷を昇降させることが可能な昇降部と、
前記吊り荷の振れを抑える振れ止め制御を実行することが可能な請求項１乃至８の何れか１項に記載のクレーンの振れ止め装置と、
を備える、クレーン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クレーンの振れ止め装置およびこれを備えたクレーンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、移動式クレーンとして、下部走行体と、上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能なように下部走行体に支持された上部旋回体と、ブームやジブなどの起伏体とを備えたものが知られている。起伏体は、水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように上部旋回体に取り付けられている。また、起伏体の先端部から垂下された吊り荷ロープにはフックが装着されており、当該フックに吊り荷が接続されることで、吊り荷が吊り上げられる。

【0003】

特許文献１には、ブームを有するクレーンにおいて、吊り荷の振れ（旋回振れ）が発生している場合には、ブームの先端部を吊り荷の鉛直上方の位置に移動させるように、上部旋回体の旋回動作を制御する技術が開示されている。ブームの先端部が吊り荷に追従するように移動することで、やがて吊り荷の振れが減衰する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－７４５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された技術では、吊り荷の振れ止めのためにクレーンが旋回動作を行う必要があり、旋回動作を行うことができないような限られたスペースでは、振れ止めを行うことが困難になる。

【0006】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吊り荷を水平方向に積極的に移動させることなく吊り荷の振れを減衰させることが可能なクレーンの振れ止め装置およびクレーンを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一局面に係るクレーンの振れ止め装置は、クレーンに用いられる。前記クレーンは、クレーン本体と、所定の支点から垂下され吊り荷に接続されるロープと、指令信号を受け付け当該指令信号に応じて前記ロープを介して前記吊り荷を昇降させることが可能な昇降部とを有する。前記振れ止め装置は、前記吊り荷の振れを抑える振れ止め制御を実行することが可能である。前記振れ止め装置は、制御部を有する。前記制御部は、前記吊り荷の振れ方向を判定し、前記振れ方向が前記支点を通り鉛直方向に延びる基準線に近づく戻り方向の場合は前記吊り荷に下向きの加速度が加わるように前記吊り荷を下降させるための前記指令信号を前記昇降部に入力し、前記振れ方向が前記基準線から離れる離隔方向の場合は前記吊り荷に上向きの加速度が加わるように前記吊り荷を上昇させるための前記指令信号を前記昇降部に入力する。

【0008】

本構成によれば、吊り荷が基準線に向かって移動している場合には前記吊り荷に下向きの加速度を加える一方、吊り荷が基準線から離れるように移動している場合には前記吊り荷に上向きの加速度を加えるように吊り荷を昇降させることで、吊り荷の運動エネルギーを減少させ、吊り荷の振れを減衰させることができる。したがって、従来のようにクレーンの旋回動作によって吊り荷の振れを減衰させる場合と比較して、吊り荷を水平方向に積極的に移動させることなく、限られたスペースにおいても前記振れを減衰させることができる。

【0009】

上記の構成において、前記昇降部は、前記ロープを巻き取ることで前記吊り荷を上昇させ、前記ロープを繰り出すことで前記吊り荷を下降させることが可能な吊り荷ウインチを含み、前記制御部は、前記振れ方向が前記戻り方向の場合は前記吊り荷ウインチによって前記ロープを繰り出し、前記振れ方向が前記離隔方向の場合は前記吊り荷ウインチによって前記ロープを巻き取るように、前記昇降部に対して前記指令信号を入力することが望ましい。

【0010】

本構成によれば、吊り荷ウインチによって吊り荷を昇降させるため、吊り荷に対して水平方向の移動力が作用しにくく、吊り荷に対して上下方向の加速度を効率的に加えながら吊り荷の振れを減衰させることができる。

【0011】

上記の構成において、前記クレーンは、前記支点を含み前記クレーン本体に起伏可能に支持される起伏体を更に備え、前記昇降部は、前記起伏体を起伏方向に回動させることが可能な起伏装置を含み、前記制御部は、前記振れ方向が前記戻り方向の場合は前記起伏装置によって前記起伏体を倒伏方向に回動させ、前記振れ方向が前記離隔方向の場合は前記起伏装置によって前記起伏体を起立方向に回動させるように、前記昇降部に対して前記指令信号を入力することが望ましい。

【0012】

本構成によれば、起伏体の起伏動作によって吊り荷を昇降させるため、作業現場において吊り荷ウインチによるロープの巻き取り、繰り出し作業に制限がある場合であっても、吊り荷の振れを減衰させることができる。

【0013】

上記の構成において、前記起伏体の起伏角を検出することが可能な起伏角検出部と、前記クレーン本体の前後方向における前記吊り荷の前記基準線に対する相対位置を検出することが可能な吊り荷位置検出部と、を更に備え、前記制御部は、前記起伏角検出部によって検出される前記起伏角が予め設定された閾値よりも大きい場合であって、前記吊り荷位置検出部によって検出される前記吊り荷の相対位置が前記基準線よりも後方であるときは前記昇降部に対して前記指令信号を入力する一方、前記吊り荷の前記相対位置が前記基準線よりも前方であるときは前記昇降部に対する前記指令信号の入力を保留することが望ましい。

【0014】

本構成によれば、起伏体の起伏角が相対的に大きい場合には、吊り荷が基準線の後方に位置する場合に限って振れ止め制御を行うことで、振れの増大を防止しながら前記振れを減衰させることができる。

【0015】

上記の構成において、前記制御部は、前記起伏角検出部によって検出される前記起伏角が前記閾値よりも小さい場合は、前記吊り荷位置検出部によって検出される前記吊り荷の相対位置に関わらず前記昇降部に対して前記指令信号を入力することが望ましい。

【0016】

本構成によれば、起伏体の起伏角が相対的に小さい場合には起伏体の起伏動作によって吊り荷の振れが悪化しにくいことを利用して、基準線に対する吊り荷の相対位置に関わらず振れ止め制御を積極的に実行することができる。

【0017】

上記の構成において、前記吊り荷が前記基準線上に静止した場合における、地面に対する前記吊り荷の高さを検出することが可能な吊り荷高さ検出部を更に備え、前記制御部は、前記吊り荷高さ検出部によって検出される前記吊り荷の高さが前記振れ止め制御を実行する前の前記吊り荷の高さである初期高さよりも低くなることを阻止するように前記昇降部に前記指令信号を入力することが望ましい。

【0018】

本構成によれば、振れ止め制御を実行する際に吊り荷の下方に障害物がある場合でも、吊り荷と前記障害物とが接触することを防止することができる。

【0019】

上記の構成において、前記制御部は、前記吊り荷の振れが予め設定された許容範囲に含まれかつ前記吊り荷の高さが前記初期高さと異なる場合、前記吊り荷の高さが前記初期高さに戻るように前記昇降部に前記指令信号を入力することが望ましい。

【0020】

本構成によれば、吊り荷の振れを減衰させた上で前記吊り荷を初期高さに戻すことができるため、速やかに次の作業に移行することができる。

【0021】

上記の構成において、前記制御部は、前記吊り荷の振れの周期を算出し、当該算出された周期に応じて前記吊り荷に加える加速度の大きさを調整するように前記昇降部に前記指令信号を入力することが望ましい。

【0022】

本構成によれば、吊り荷の振れの周期に応じて吊り荷に加える加速度を調整することで、振れを減衰させるための所要時間を短くすることができる。特に、吊り荷の振れ周期が長い場合には振れ止め制御を行う時間に余裕があるため、吊り荷に加える加速度を大きく設定することで、吊り荷の振れの減衰を早めることができる。また、吊り荷の振れ周期が短い場合には吊り荷に加える加速度を小さくすることで、振れ止め制御中に吊り荷が基準線、または、振れにおける最上点に到達し、誤って逆向きの加速度が吊り荷に加わることを防止することができる。

【0023】

また、本発明によって提供されるのは、クレーンである。当該クレーンは、クレーン本体と、所定の支点から垂下され吊り荷に接続されるロープと、指令信号を受け付け当該指令信号に応じて前記吊り荷を昇降させることが可能な昇降部と、前記吊り荷の振れを抑える振れ止め制御を実行することが可能な上記に記載のクレーンの振れ止め装置と、を備える。

【0024】

本構成によれば、従来のようにクレーンの旋回動作によって吊り荷の振れを減衰させる場合と比較して、吊り荷を水平方向に積極的に移動させることなく、限られたスペースにおいても前記振れを減衰させることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、吊り荷を水平方向に積極的に移動させることなく吊り荷の振れを減衰させることが可能なクレーンの振れ止め装置およびクレーンが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の第１実施形態に係るクレーンの側面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るクレーンのブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係るクレーンの模式的な平面図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係るクレーンの模式的な側面図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御のフローチャートである。

【図6】吊り荷の振れ止め制御を説明するための模式的な側面図である。

【図7】吊り荷の振れ止め制御を説明するための模式的な側面図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係るクレーンの模式的な側面図である。

【図9】本発明の第２実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御のフローチャートである。

【図10】吊り荷の振れ止め制御を説明するための模式的な側面図である。

【図11】吊り荷の振れ止め制御を説明するための模式的な側面図である。

【図12】吊り荷の振れ止め制御を説明するための模式的な側面図である。

【図13】吊り荷の振れ止め制御を説明するための模式的な側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るクレーン１０の側面図である。なお、図１には、「上」、「下」、「前」および「後」の方向が示されているが、当該方向は、本実施形態に係るクレーン１０の構造を説明するために便宜上示すものであり、本発明に係るクレーンの移動方向や使用態様などを限定するものではない。

【0028】

クレーン１０は、走行体１４と、走行体１４に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された上部旋回体１２（クレーン本体）と、上部旋回体１２に起伏可能に支持されるブーム１６（起伏体）およびマスト２０と、を備える。また、上部旋回体１２の後部には、クレーン１０のバランスを調整するためのカウンタウエイト１３が積載されている。また、上部旋回体１２の前端部には、キャブ１５が備えられている。キャブ１５は、クレーン１０の運転席に相当する。

【0029】

図１に示されるブーム１６は、いわゆるラチス型であり、下部ブーム１６Ａ（起伏体基端部）と、一または複数（図例では３個）の中間ブーム１６Ｂ，１６Ｃ、１６Ｄと、上部ブーム１６Ｅ（前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部）とから構成される。具体的に、下部ブーム１６Ａは、上部旋回体１２の前部に水平な回転中心軸（第１回転中心軸）回りに起伏方向に回動可能となるように支持される。中間ブーム１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄは、その順に下部ブーム１６Ａの先端側に着脱可能に継ぎ足される。上部ブーム１６Ｅは中間ブーム１６Ｄの先端側に着脱可能に継ぎ足される。下部ブーム１６Ａは、その下端部に備えられたブームフット１６Ｓにおいて上部旋回体１２に回動可能に軸支される。

【0030】

また、ブーム１６は、アイドラシーブ３４Ｓ、３６Ｓを有する。アイドラシーブ３４Ｓ、３６Ｓは、下部ブーム１６Ａの基端部の後側面にそれぞれ回転可能に支持されている。

【0031】

ただし、本発明ではブームの具体的な構造は限定されない。例えば、当該ブームは、中間部材がないものでもよく、また、上記とは中間部材の数が異なるものでもよい。更に、ブームは、単一の部材で構成されたものでもよい。また、ブームは、伸縮可能なテレスコピックブームでも良い。

【0032】

マスト２０は、基端及び回動端を有し、その基端が上部旋回体１２に回動可能に連結される。マスト２０の回動軸は、ブーム１６の回動軸と平行でかつ当該ブーム１６の回動軸のすぐ後方に位置している。すなわち、このマスト２０はブーム１６の起伏方向と同方向に回動可能である。

【0033】

更に、クレーン１０は、左右一対のバックストップ２３と、左右一対のブーム用ガイライン２４と、を備える。

【0034】

左右一対のバックストップ２３はブーム１６の下部ブーム１６Ａの左右両側部に設けられる。これらのバックストップ２３は、ブーム１６が図１に示される起立姿勢まで到達した時点で、上部旋回体１２の前後方向の中央部に当接する。この当接によって、ブーム１６が強風等で後方に煽られることが規制される。

【0035】

左右一対のブーム用ガイライン２４は、マスト２０の回動端をブーム１６の先端部に連結する。この連結は、マスト２０の回動とブーム１６の回動とを連携させる。

【0036】

また、クレーン１０は、各種ウインチを更に備える。具体的には、クレーン１０は、ブーム１６を起伏させるためのブーム起伏用ウインチ３０（起伏装置）と、吊り荷の巻上げ及び巻下げを行うための主巻用ウインチ３４（吊り荷ウインチ）及び補巻用ウインチ３６とを備える。また、クレーン１０は、ブーム起伏用ロープ３８と、上部ブーム１６Ｅ（ブーム１６の先端部）から垂下され吊り荷に接続される主巻ロープ５０（ロープ）と、補巻ロープ６０と、を備える。本実施形態に係るクレーン１０では、主巻用ウインチ３４および補巻用ウインチ３６がブーム１６の基端近傍部位に据え付けられる。また、ブーム起伏用ウインチ３０が上部旋回体１２に据え付けられる。これらのウインチ３０，３２，３４，３６の位置は、上記に限定されるものではない。

【0037】

ブーム起伏用ウインチ３０は、ブーム起伏用ロープ３８の巻き取り及び繰り出しを行う。そして、この巻き取り及び繰り出しによりマスト２０が回動するようにブーム起伏用ロープ３８が配索される。具体的には、マスト２０の回動端部及び上部旋回体１２の後端部にはそれぞれ複数のシーブが幅方向に配列されたシーブブロック４０，４２が設けられ、ブーム起伏用ウインチ３０から引き出されたブーム起伏用ロープ３８がシーブブロック４０，４２間に掛け渡される。従って、ブーム起伏用ウインチ３０がブーム起伏用ロープ３８の巻き取りや繰り出しを行うことにより、両シーブブロック４０，４２間の距離が変化し、これによってマスト２０さらにはこれと連動するブーム１６が起伏方向に回動する。

【0038】

主巻用ウインチ３４は、主巻ロープ５０による吊り荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。主巻ロープ５０は、ブーム１６の上部ブーム１６Ｅから垂下され、吊り荷に接続される。また、上部ブーム１６Ｅには主巻用ガイドシーブ５４が配置され、当該主巻用ガイドシーブ５４に隣接する位置に複数の主巻用ポイントシーブ５６が幅方向に配列された主巻用シーブブロックが設けられている。主巻用ウインチ３４から引き出された主巻ロープ５０が、アイドラシーブ３４Ｓ、主巻用ガイドシーブ５４に順に掛けられ、かつ、シーブブロックの主巻用ポイントシーブ５６と、吊り荷用の主フック５７に設けられたシーブブロックのシーブ５８との間に掛け渡される。従って、主巻用ウインチ３４が主巻ロープ５０の巻き取りや繰り出しを行うと、両シーブ５６，５８間の距離が変わって、ブーム１６の先端から垂下された主巻ロープ５０に連結された主フック５７の巻き上げ及び巻き下げが行われる。この結果、吊り荷の巻き上げ、巻き下げが可能となる。

【0039】

同様にして、補巻用ウインチ３６は、補巻ロープ６０による吊り荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。この補巻については、主巻用ガイドシーブ５４と同軸に補巻用ガイドシーブ６４が回転可能に設けられ、補巻用ガイドシーブ６４に隣接する位置に不図示の補巻用ポイントシーブが回転可能に設けられている。補巻用ウインチ３６から引き出された補巻ロープ６０は、アイドラシーブ３６Ｓ、補巻用ガイドシーブ６４に順に掛けられ、かつ、補巻用ポイントシーブから垂下される。従って、補巻用ウインチ３６が補巻ロープ６０の巻き取りや繰り出しを行うと、補巻ロープ６０の末端に連結された図略の吊り荷用の補フックが巻き上げられ、または巻き下げられる。

【0040】

図２は、本実施形態に係るクレーン１０のブロック図である。図３および図４は、本実施形態に係るクレーン１０の模式的な平面図および側面図である。図２を参照して、クレーン１０は、操作部７０と、入力部７１と、カメラ７２（吊り荷位置検出部）と、ブーム角度計７３（起伏角検出部、吊り荷高さ検出部）と、ロープ長検出部７４（吊り荷高さ検出部）と、ブーム起伏駆動部８０と、ウインチ駆動部８１と、旋回駆動部８２と、制御部９０とを更に備える。

【0041】

操作部７０は、一例としてキャブ１５内に配置されており、オペレータによるクレーン１０の各部材を駆動するための操作を受け付ける。操作部７０は、起伏操作部７０Ａと、ウインチ操作部７０Ｂと、旋回操作部７０Ｃとを含む。なお、クレーン１０が遠隔操作される場合、操作部７０はクレーン１０とは異なる場所に配置されてもよい。

【0042】

起伏操作部７０Ａは、ブーム起伏駆動部８０によってブーム１６を起伏するための操作を受け付ける。起伏操作部７０Ａは、ブーム１６を起伏させるための起伏用位置とブーム１６の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。たとえば、起伏操作部７０Ａはレバーであり、当該レバーを一の方向に倒すことでブーム１６が起立方向に回動し、当該レバーを前記一の方向とは逆の他の方向に倒すことでブーム１６が倒伏方向に回動し、前記レバーを中立位置に配置することで、ブーム１６の起伏動作が停止する。当該レバーの操作方向および操作量に対応する信号は制御部９０に入力される。

【0043】

ウインチ操作部７０Ｂは、ウインチ駆動部８１によって吊り荷を昇降させるための操作を受け付ける。ウインチ操作部７０Ｂは、吊り荷を昇降させるための昇降用位置と吊り荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。たとえば、ウインチ操作部７０Ｂはレバーであり、当該レバーを一の方向に倒すことで吊り荷が上昇するように主巻用ウインチ３４が回転し、当該レバーを前記一の方向とは逆の他の方向に倒すことで吊り荷が下降するように主巻用ウインチ３４が回転し、前記レバーを中立位置に配置することで、吊り荷の昇降動作（主巻用ウインチ３４の回転動作）が停止する。当該レバーの操作方向および操作量に対応する信号は制御部９０に入力される。

【0044】

旋回操作部７０Ｃは、旋回駆動部８２によって上部旋回体１２を旋回駆動するための操作を受け付ける。旋回操作部７０Ｃは、上部旋回体１２を第１旋回方向および前記第１旋回方向とは逆の第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と上部旋回体１２の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。たとえば、旋回操作部７０Ｃはレバーであり、当該レバーを一の方向に倒すことで上部旋回体１２が前記第１旋回方向に旋回し、当該レバーを前記一の方向とは逆の他の方向に倒すことで上部旋回体１２が前記第２旋回方向に旋回し、前記レバーを中立位置に配置することで、上部旋回体１２の旋回動作が停止する。当該レバーの操作方向および操作量に対応する信号は制御部９０に入力される。

【0045】

入力部７１は、一例としてキャブ１５内に配置されており、オペレータによるクレーン１０に関する各種の入力情報を受け付ける。入力部７１は、後記の振れ止め制御の実行を開始するための実行スイッチを含む。

【0046】

カメラ７２は、図４に示すように、ブーム１６の上端部に配置されており、その撮像範囲が下方を向くように設定されている。カメラ７２は、基準線ＣＬ（図４）に対する吊り荷Ｒの相対位置を検出することが可能である。本実施形態では、カメラ７２によって撮像された画像が制御部９０に入力され、吊り荷Ｒの位置情報などが取得される。この際、図４に示すように、主フック５７に予めマーカー５７Ｍが装着されていることで、カメラ７２はマーカー５７Ｍの位置を追従し、吊り荷Ｒの位置を正確に検出（撮影）することができる。

【0047】

ブーム角度計７３は、ブームフット１６Ｓに配置されており、ブーム１６の起伏角α（図４）を検出する。起伏角αは、ブーム１６の長手方向に延びる中心線とブームフット１６Ｓから前方に延びる水平線とがなす角度である。なお、起伏角αは、その他の角度に基づいて検出されるものでもよい。

【0048】

ロープ長検出部７４は、主巻ロープ５０がブーム１６の上端部から垂下されるロープ長Ｌ_２（図４）を検出する。なお、図４では、ロープ長Ｌ_２が、ブーム１６の上端部の主巻用ポイントシーブ５６（主巻ロープ５０の振れ支点）から吊り荷Ｒの重心までの長さとして示されているが、主巻用ポイントシーブ５６から主フック５７（シーブ５８）までの長さなどでもよい。ロープ長検出部７４は、主巻用ウインチ３４の回転量を検出可能な回転量検出部と、主巻用ウインチ３４の外周面上における主巻ロープ５０の巻き層数を検出する巻き層検出部とを含む。ロープ長検出部７４は、主巻用ウインチ３４のウインチ径、前記回転量検出部が検出するウインチ回転量に加え、前記巻き層検出部が検出する主巻ロープ５０の巻き層から推定される主巻用ウインチ３４から繰りだされる主巻ロープ５０の繰り出し量と、主巻用ポイントシーブ５６とシーブ５８のシーブブロック間と間における主巻ロープ５０の掛け数とから、前記距離を算出し出力する。ロープ長Ｌ_２は、その他の手法によって算出されるものでもよい。

【0049】

なお、ブーム１６の長さＬ_１、ロープ長検出部７４によって検出されるロープ長Ｌ_２、ブーム角度計７３によって検出されるブーム１６の起伏角αは、吊り荷Ｒ（主フック５７）の地面に対する相対的な高さＨの算出にも用いられる。高さＨは、吊り荷Ｒが基準線ＣＬ上に静止していると仮定した場合の高さである。なお、高さＨの基準は地面以外でもよい。

【0050】

図２のブーム起伏駆動部８０は、前述のブーム起伏用ウインチ３０を含むとともに、当該ブーム起伏用ウインチ３０を回転させるための駆動力を発生し、ブーム１６を前記回転中心軸回りに回動することが可能とされている。ブーム起伏駆動部８０は、作動油の供給を受けることでブーム起伏用ウインチ３０を回転させる油圧式モータを含む。

【0051】

ウインチ駆動部８１は、前述の主巻用ウインチ３４を含むとともに、当該主巻用ウインチ３４を回転させるための駆動力を発生し、主巻用ウインチ３４によって主巻ロープ５０の巻き取りおよび繰り出しを行うことで吊り荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能とされている。補巻用ウインチ３６についても同様である。ウインチ駆動部８１は、作動油の供給を受けることで主巻用ウインチ３４および補巻用ウインチ３６をそれぞれ回転させる油圧式モータを含む。

【0052】

なお、ブーム起伏駆動部８０およびウインチ駆動部８１は、本発明の昇降部を構成する。昇降部は、指令信号を受け付け当該指令信号に応じてロープを介して吊り荷Ｒを昇降させることが可能である。

【0053】

旋回駆動部８２は、上部旋回体１２を前記旋回中心軸回りに前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させることが可能な駆動力を発生する。旋回駆動部８２は、作動油の供給を受けることで上部旋回体１２を旋回させる油圧式モータを含む。

【0054】

制御部９０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。制御部９０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部９０１、荷振れ制御部９０２および記憶部９０３の各機能部を備えるように機能する。これらの機能部は、実体を有するものではなく、前記制御プログラムによって実行される機能の単位に相当する。なお、制御部９０のすべてまたは一部は、クレーン１０内に設けられるものに限定されず、クレーン１０がリモート制御される場合には、クレーン１０とは異なる位置に配置されても良い。また、前記制御プログラムは遠隔地のサーバ（管理装置）やクラウドなどからクレーン１０内の制御部９０に送信され実行されるものでもよいし、前記サーバやクラウド上で前記制御プログラムが実行され、その指令がクレーン１０に送信されるものでもよい。制御部９０は、前述のカメラ７２、ブーム角度計７３およびロープ長検出部７４とともに、本発明の振れ止め装置１００（図２）を構成する。振れ止め装置１００は、ブーム１６の先端部を支点とした吊り荷Ｒの振れを抑える振れ止め制御を実行することが可能である。

【0055】

次に、制御部９０の各機能部について説明する。駆動制御部９０１は、起伏操作部７０Ａ、ウインチ操作部７０Ｂおよび旋回操作部７０Ｃが受け付ける操作の操作方向および操作量に応じた指令信号をブーム起伏駆動部８０、ウインチ駆動部８１および旋回駆動部８２にそれぞれ入力し、各駆動部を駆動する。

【0056】

荷振れ制御部９０２は、上部旋回体１２の旋回動作停止後などに、主巻ロープ５０に接続された吊り荷Ｒが上部ブーム１６Ｅの主巻用ポイントシーブ５６を支点として振れる現象である吊り荷Ｒの振れを抑えることが可能である（振れ止め制御）。なお、吊り荷Ｒの振れには、クレーン１０の静止状態において風などの影響によって発生するものも含まれる。また、荷振れ制御部９０２が振れ止め制御を実行する場合、起伏操作部７０Ａ、ウインチ操作部７０Ｂおよび旋回操作部７０Ｃが受け付ける操作の操作方向および操作量に関わらず、振れ止め制御のための指令信号が荷振れ制御部９０２から各駆動部に入力される。

【0057】

記憶部９０３は、駆動制御部９０１が実行する通常の駆動制御、および荷振れ制御部９０２が実行する振れ止め制御において参照される各種の閾値、パラメータなどを予め記憶している。一例として、記憶部９０３は、ブーム１６の長さであるブーム長Ｌ_１（図４）を予め記憶している。なお、作業者が入力部７１を通じてブーム長Ｌ_１を入力し、記憶部９０３が記憶してもよい。

【0058】

上記のような各機能部を有する制御部９０は、ブーム起伏駆動部８０またはウインチ駆動部８１を制御することで、吊り荷Ｒの振れ止め制御を実行する。特に、制御部９０は、振れ止め制御の許容状態および禁止状態を判定するとともに、吊り荷Ｒの振れ方向を判定する。そして、制御部９０は、前記振れ方向が主巻用ガイドシーブ５４（支点）を通り鉛直方向に延びる基準線ＣＬに近づく戻り方向である場合、吊り荷Ｒに下向きの加速度が加わるように吊り荷Ｒを下降させるための前記指令信号をブーム起伏駆動部８０またはウインチ駆動部８１に入力する。また、制御部９０は、前記振れ方向が基準線ＣＬから離れる離隔方向である場合は、吊り荷Ｒに上向きの加速度が加わるように吊り荷Ｒを上昇させるための前記指令信号をブーム起伏駆動部８０またはウインチ駆動部８１に入力する。更に、制御部９０は、前記禁止状態では吊り荷Ｒの振れ方向に関わらず前記指令信号の入力を保留（中止）する。ここで、前記許容状態は、前記昇降部（ブーム起伏駆動部８０、ウインチ駆動部８１）に対する前記指令信号の入力が許容された状態であり、前記禁止状態は前記昇降部に対する前記指令信号の入力が禁止された状態である。前述のように、振れ止め装置１００が振れ止め制御を実行するスイッチを有する場合、前記スイッチがオンにされると制御部９０は振れ止め制御が許容状態であると判定し、前記スイッチがオフにされると制御部９０は振れ止め制御が禁止状態であると判定すればよい。

【0059】

＜振れ止め制御の運動方程式について＞
本発明では、吊り荷Ｒに振れが発生している場合に、吊り荷Ｒに加速度を与えることで、そのエネルギー保存則に含まれる運動エネルギーを減少させ、吊り荷Ｒの制振を行っている。吊り荷Ｒに加速度を与える方法として、主巻ロープ５０の巻き取りおよび繰り出し動作、ブーム１６の起伏動作を用いることができる。

【0060】

前述のブーム長Ｌ_１、主巻ロープ５０のロープ長Ｌ_２、ブーム１６の起伏角α、吊り荷Ｒの振れ角度θ（図６）を用いると、ラグランジュの運動方程式を解くことによって、吊り荷Ｒの半径方向の吊り荷角度の運動方程式は以下の式１によって表すことができる。

【数1】

【0061】

なお、ｇは重力加速度である。式１の最後の項に含まれる加速度の微分成分から、吊り荷Ｒの見かけの重力加速度ｇ_ａｐｒは、以下の式２によって表すことができる。

【数2】

【0062】

すなわち、吊り荷Ｒの見かけの重力加速度は、たとえばブーム１６の起伏角αおよびその角加速度に応じて変化することがわかる。なお、後記のとおり、主巻ロープ５０の巻き取りおよび繰り出しによっても、吊り荷Ｒの見かけの重力加速度は変化する。

【0063】

ここで、ブーム１６の起伏や主巻ロープ５０の巻き取りおよび繰り出しによって吊り荷Ｒの振れを抑制するには、適切な時刻で吊り荷Ｒに加速度を与える必要がある。このため、吊り荷Ｒの周期を把握することで、加速度の入力時刻（タイミング）を調整することが望ましい。吊り荷Ｒの挙動を単振り子とみなした場合、吊り荷Ｒの初期振れ角度θをθ_０とすると、以下の式３によって、吊り荷Ｒの振れ周期Ｔを算出することができる。

【数3】

【0064】

前述のように、吊り荷Ｒの振れをブーム１６の起伏動作によって調整する場合には、吊り荷Ｒの見かけの重力加速度が式２のように変化するため、上記の式３の重力加速度ｇを式２の重力加速度ｇ_ａｐｒに置き換えることで、精度良く、振れ周期Ｔを算出することができる。

【0065】

一方、ブーム１６の起伏角αを一定に維持し、主巻ロープ５０の巻き取りおよび繰り出しによって吊り荷Ｒの振れを抑制する場合、前述の式１の運動方程式のうち、起伏角αの微分成分がゼロとなるため、吊り荷Ｒの運動方程式は以下の式４によって表すことができる。

【数4】

【0066】

また、吊り荷Ｒの見かけの重力加速度（式２）では、起伏角αの微分成分がゼロとなる一方、主巻ロープ５０の巻き取りおよび繰り出しによる加速度が付与されるため、以下の式５のように、吊り荷Ｒの見かけの重力加速度を表すことができる。ここで、ｇ_ｈは、主巻ロープ５０の巻き取りおよび繰り出しによって主フック５７にもたらされる加速度である。なお、式５は、吊り荷Ｒから見た加速度であるため、加速度ｇ_ｈの向きは実際の主フック５７の加速度の向きとは逆になる。

【数5】

【0067】

なお、吊り荷Ｒは常に下向きの重力加速度ｇを受けているため、吊り荷Ｒに対して上向きの加速度を付与することは、下向きの加速度が小さくなることを意味し、吊り荷Ｒに対して下向きの加速度を付与することは、下向きの加速度が大きくなることを意味する。

【0068】

＜振れ止め制御の流れについて＞
次に、本実施形態に係る振れ止め装置１００による吊り荷Ｒの振れ止め制御の流れについて説明する。以下の説明では、主巻ロープ５０の巻き取りおよび繰り出しによって吊り荷Ｒの振れを抑制する態様について説明する。図３、図４に示すように、ブーム１６の上端部（図１の主巻用ポイントシーブ５６、吊り荷Ｒの振れにおける支点）を通る鉛直線を基準線ＣＬと定義する。また、吊り荷Ｒの移動について、基準線ＣＬから後方に向かう方向、すなわち、上部旋回体１２に向かう水平な方向を＋Ｘ方向、基準線ＣＬから前方に向かう水平な方向を－Ｘ方向と定義する。また、基準線ＣＬから右方に向かう方向を＋Ｙ方向、基準線ＣＬから左方に向かう方向を－Ｙ方向と定義する。また、上方向を＋Ｚ方向と定義し、下方向を－Ｚ方向と定義する。

【0069】

図５は、本実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め制御のフローチャートである。図６および図７は、吊り荷Ｒの振れ止め制御を説明するための模式的な側面図である。図５を参照して、作業者が入力部７１（図２）に含まれる振れ止め制御の実行スイッチを入れると、振れ止め装置１００の制御部９０が振れ止め制御を開始する。この際、オペレータが操作部７０を操作しても、当該操作に関わらず、振れ止め制御が自動的に実行される。

【0070】

制御部９０が振れ止め制御を開始すると、吊り荷Ｒの振れの測定が行われる（図５のステップＳ１）。当該測定では、カメラ７２が吊り荷Ｒを含む画像を連続的に撮影し、当該画像情報が制御部９０に入力される。荷振れ制御部９０２は、前記画像情報から基準線ＣＬに対する吊り荷Ｒの相対位置を特定し、その振れの最大幅（振れ量Ｑ）および方向などに関する情報を取得する。

【0071】

次に、荷振れ制御部９０２は、取得された吊り荷Ｒの振れ量Ｑと予め設定された振れ閾値ＱＳとを比較する（ステップＳ２）。振れ閾値ＱＳは、振れの許容範囲の絶対値として記憶部９０３に予め記憶されている。振れ量Ｑ＞ＱＳ（ステップＳ２でＹＥＳ）の場合、荷振れ制御部９０２は、振れ止め制御によって吊り荷Ｒの振れ止めが必要であると判定する。この場合、荷振れ制御部９０２は、制御開始前の吊り荷Ｒの高さＨを測定する。測定された吊り荷Ｒの高さＨは、初期高さＨ０として記憶部９０３に記憶される（ステップＳ３）。

【0072】

次に、荷振れ制御部９０２は、吊り荷Ｒの振れにおける周期Ｔを前述の式３から算出する（ステップＳ４）。更に、荷振れ制御部９０２は、カメラ７２によって撮影された画像情報に基づいて、吊り荷Ｒが基準線ＣＬに近づくように移動しているか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、図６の矢印Ｄ６１に示すように、吊り荷Ｒが－Ｘ方向かつ－Ｚ方向（戻り方向）に向かって移動しながら基準線ＣＬに近づいている場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、荷振れ制御部９０２は、現在の吊り荷Ｒの高さＨが初期高さＨ０よりも高いか否かを判定する（ステップＳ６）。吊り荷Ｒに対する振れ止め制御の開始段階では、Ｈ＝Ｈ０であるため（ステップＳ６でＮＯ）、荷振れ制御部９０２は主フック５７の高さ（吊り荷Ｒの高さ）を維持して（ステップＳ１１）、ステップＳ５に戻る。この場合、後記のステップＳ１２以後のフローを経て吊り荷Ｒが上昇されるまでは、ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ１１を繰り返すこととなる。一方、ステップＳ６においてＨ０＜Ｈの場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、荷振れ制御部９０２は、現在の残り時間Ｓを算出する（ステップＳ７）。残り時間Ｓは、図６の矢印Ｄ６１のように移動する吊り荷Ｒが、基準線ＣＬに到達するまでの時間に相当する。なお、残り時間Ｓは、吊り荷Ｒの荷振れにおける周期Ｔと現在の吊り荷Ｒの位置から算出されてもよいし、カメラ７２によって撮像される吊り荷Ｒの位置、加速度から、吊り荷Ｒが次に基準線ＣＬに到達する時刻が直接算出される態様でもよい。

【0073】

ステップＳ８において、残り時間Ｓが予め記憶部９０３に格納された時間閾値ＳＡよりも大きい場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、荷振れ制御部９０２は、ウインチ駆動部８１に対して指令信号を入力し、主巻用ウインチ３４によって主巻ロープ５０を繰り出すことで、図６の矢印Ｄ６２のようにフック下げを実行する（ステップＳ９）。この結果、主巻ロープ５０の張力が一時的に小さくなるとともに、吊り荷Ｒに対して下向きの加速度が加わる。この結果、基準線ＣＬに向かって移動する吊り荷Ｒに対して、基準線ＣＬの近傍に留めるような制動力が作用する。なお、時間閾値ＳＡは、ウインチ駆動部８１に指令信号が入力された後、実際に主巻用ウインチ３４が繰り出し方向に回転し始めるまでの応答時間などを考慮して、吊り荷Ｒが基準線ＣＬに至る前に主フック５７を下降させることが可能か否かという観点に基づいて設定されている。一方、ステップＳ８において、残り時間Ｓが時間閾値ＳＡ以下の場合（ステップＳ８でＮＯ）、荷振れ制御部９０２は、図６の矢印Ｄ６１方向に移動する吊り荷Ｒに対する制動力の付与を見送り、主フック５７の高さを維持して（ステップＳ１０）、ステップＳ１に戻る。

【0074】

なお、図５のステップＳ５以後の処理において、吊り荷Ｒが基準線ＣＬに近づくように移動している場合の流れは、図６の矢印Ｄ６３に示すように、吊り荷Ｒが＋Ｘ方向かつ－Ｚ方向（戻り方向）に向かって移動しながら基準線ＣＬに近づいている場合も同様である。この場合、ステップＳ８において残り時間Ｓが時間閾値ＳＡよりも大きい場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、荷振れ制御部９０２は、ウインチ駆動部８１に対して指令信号を入力し、主巻用ウインチ３４によって主巻ロープ５０を繰り出すことで、図６の矢印Ｄ６４のようにフック下げを実行する（ステップＳ９）。この結果、上記と同様の制動力が吊り荷Ｒに作用する。

【0075】

一方、ステップＳ５において、図７の矢印Ｄ７１に示すように、吊り荷Ｒが－Ｘ方向かつ＋Ｚ方向（離隔方向）に向かって移動しながら基準線ＣＬから遠ざかっている場合（ステップＳ５でＮＯ）、荷振れ制御部９０２は、ステップＳ７と同様に残り時間Ｓを算出する（ステップＳ１２）。そして、残り時間Ｓが予め記憶部９０３に格納された時間閾値ＳＢよりも大きい場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、荷振れ制御部９０２は、ウインチ駆動部８１に対して指令信号を入力し、主巻用ウインチ３４によって主巻ロープ５０を巻き取ることで、図７の矢印Ｄ７２のようにフック上げを実行する（ステップＳ１４）。この結果、主巻ロープ５０の張力が一時的に大きくなるとともに、吊り荷Ｒに対して上向きの加速度が加わる。この結果、基準線ＣＬから離れるように移動する吊り荷Ｒに対して、基準線ＣＬに引き寄せるような制動力が作用する。なお、時間閾値ＳＢは、時間閾値ＳＡと同様に、ウインチ駆動部８１に指令信号が入力された後、実際に主巻用ウインチ３４が巻き取り方向に回転し始めるまでの応答時間などを考慮して、吊り荷Ｒが振れの最上点に至る前に主フック５７を上昇させることが可能か否かという観点に基づいて設定されている。時間閾値ＳＢは、時間閾値ＳＡと同じ値でもよい。一方、ステップＳ１３において、残り時間Ｓが時間閾値ＳＡ以下の場合（ステップＳ１３でＮＯ）、荷振れ制御部９０２は、図７の矢印Ｄ７１方向に移動する吊り荷Ｒに対する制動力の付与を見送り、主フック５７の高さを維持して（ステップＳ１０）、ステップＳ１に戻る。

【0076】

なお、図５のステップＳ５以後の処理において、吊り荷Ｒが基準線ＣＬから離れるように移動している場合の流れは、図７の矢印Ｄ７３に示すように、吊り荷Ｒが＋Ｘ方向かつ＋Ｚ方向（離隔方向）に向かって移動しながら基準線ＣＬから離れている場合も同様である。この場合、ステップＳ１３において残り時間Ｓが時間閾値ＳＡよりも大きい場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、荷振れ制御部９０２は、ウインチ駆動部８１に対して指令信号を入力し、主巻用ウインチ３４によって主巻ロープ５０を巻き取ることで、図７の矢印Ｄ７４のようにフック上げを実行する（ステップＳ１４）。この結果、上記と同様の制動力が吊り荷Ｒに作用する。

【0077】

以上のように、基準線ＣＬに近づくように移動する吊り荷Ｒに対しては、主巻ロープ５０を介して吊り荷Ｒ（主フック５７）を下げることで、その運動エネルギーを減少させることができる。また、基準線ＣＬから遠ざかるように移動する吊り荷Ｒに対しては、主巻ロープ５０を介して吊り荷Ｒ（主フック５７）を上げることで、同様に運動エネルギーを減少させることができる。なお、上記のような吊り荷Ｒの上げ下げは、吊り荷Ｒが基準線ＣＬまたは振れにおける最上点に到達する前に、都度終了するように制御される。

【0078】

なお、図６を参照して、吊り荷Ｒの振れ止め制御について付言すると、吊り荷Ｒはその振れにおける最上点では運動エネルギーがゼロである一方、位置エネルギーが最大となる。図６のように吊り荷Ｒが基準線ＣＬに向かって移動する場合、上記の位置エネルギーが運動エネルギーに変換されながら吊り荷Ｒが移動する。この際、上記のように主巻ロープ５０を介して吊り荷Ｒを下げると、吊り荷Ｒに作用する下向きの加速度が小さくなり、結果として、基準線ＣＬに到達した際の運動エネルギー（速度）も小さくなる。

【0079】

図５のフローが繰り返されると、やがてステップＳ２において、吊り荷Ｒの振れ量Ｑが閾値ＱＳ以下となる（ステップＳ２でＮＯ）。この場合、荷振れ制御部９０２は、現在の吊り荷Ｒの高さＨが初期高さＨ０と同じか否かを判定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１４におけるフック上げとステップＳ９におけるフック下げが同じ回数だけ実行された場合には、ステップＳ１５において、Ｈ＝Ｈ０であるため、荷振れ制御部９０２（振れ止め装置１００）は吊り荷Ｒの振れ止め制御を終了する。

【0080】

一方、ステップＳ１５において、Ｈ≠Ｈ０、換言すれば、Ｈ＞Ｈ０の場合には、荷振れ制御部９０２は、Ｈ＝Ｈ０となるまで主フック５７を下げるように、ウインチ駆動部８１に指令信号を入力する。この際、新たな振れを発生することがないように、主巻用ウインチ３４を緩やかに回転させることが望ましい。なお、吊り荷Ｒの振れ止め制御を通じて、吊り荷Ｒが下方の障害物に接触することを防止するために、２回のフック上げ動作の後に１回のフック下げ動作を行うなど、予め設定されたパターンに基づいて、上記のフローが実行されるものでもよい。

【0081】

また、上記の説明では、上部旋回体１２の左右方向から見た場合の吊り荷Ｒの振れ止め制御について説明したが、吊り荷ＲにＹ方向の振れが発生している場合、更に、Ｘ方向およびＹ方向を含む振れが発生している場合も同様である。この場合も、吊り荷Ｒと基準線ＣＬとの相対位置に応じて、吊り荷Ｒ（主フック５７）を上げ下げすることで、同様に振れを減衰させることが可能となる。

【0082】

以上のように、本実施形態では、吊り荷Ｒが基準線ＣＬに向かって移動している場合には吊り荷Ｒに下向きの加速度を加える一方、吊り荷Ｒが基準線ＣＬから離れるように移動している場合には吊り荷Ｒに上向きの加速度を加えるように吊り荷Ｒを昇降させることで、吊り荷Ｒの運動エネルギーを低下させ、その振れを減衰させることができる。したがって、従来のようにクレーンの旋回動作によって吊り荷Ｒの振れを減衰させる場合と比較して、限られたスペースにおいても前記振れを減衰させることができる。また、制御部９０は振れ止め制御の許容状態および禁止状態をスイッチの状態などに基づいて判定するため、禁止状態において誤って吊り荷の昇降が行われることを防止することができる。なお、本実施形態では、クレーン１０の旋回動作によって吊り荷Ｒに振れが発生した場合に限らず、静止した吊り荷Ｒに風などの外乱の影響によって振れが発生した場合でも、吊り荷Ｒを昇降させることで前記振れを減衰させることができる。また、吊り荷Ｒに対する加速度の付与は、振れ方向が戻り方向、離隔方向のいずれの場合にも行ってもよいし、いずれかの方向においてのみ行うものでもよい。また、吊り荷Ｒが基準線ＣＬの前方に位置する場合のみに行ってもよいし、吊り荷Ｒが基準線ＣＬの後方に位置する場合のみに行ってもよい。更に、吊り荷Ｒに振れが確認された後、可能なすべてのタイミングで吊り荷Ｒに加速度を付与してもよい。

【0083】

また、本実施形態では、主巻用ウインチ３４によって吊り荷Ｒを昇降させるため、吊り荷Ｒに対して水平方向の移動力が作用しにくく、吊り荷Ｒを上下方向に沿って効率的に移動させ、吊り荷の振れを減衰させることができる。なお、主巻用ウインチ３４に代えて、補巻用ウインチ３６によって吊り荷Ｒの振れ止め制御を行っても良い。

【0084】

また、本実施形態では、制御部９０は、ブーム角度計７３、ロープ長検出部７４などによって検出される吊り荷の高さＨが振れ止め制御を実行する前の初期高さＨ０よりも低くなることを阻止するように主巻用ウインチ３４に前記指令信号を入力する。このため、振れ止め制御を実行する際に吊り荷Ｒの下方に障害物がある場合でも、吊り荷Ｒと前記障害物とが接触することを防止することができる。

【0085】

更に、本実施形態では、制御部９０は、吊り荷Ｒの振れが予め設定された許容範囲（閾値ＱＳ）に含まれると吊り荷Ｒの振れが減衰したと判定するとともに、吊り荷Ｒの高さＨが初期高さＨ０に戻るように主巻用ウインチ３４に前記指令信号を入力する（図５のステップＳ１６）。このため、吊り荷Ｒの振れを減衰させた上で吊り荷Ｒを初期高さＨ０に戻すことができるため、速やかに次の作業に移行することができる。

【0086】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る振れ止め装置１００およびクレーン１０について説明する。図８は、本実施形態に係るクレーン１０の模式的な側面図である。図９は、本実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め制御のフローチャートである。図１０乃至図１３は、吊り荷Ｒの振れ止め制御を説明するための模式的な側面図である。なお、本実施形態では、先の第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。

【0087】

先の実施形態では、主巻用ウインチ３４によって主巻ロープ５０を巻き取りまたは繰り出すことで、吊り荷Ｒ（主フック５７）を昇降させる態様にて説明した。一方、本実施形態では、ブーム１６の起伏動作によって吊り荷Ｒを昇降させる。また、本実施形態では、第１実施形態におけるカメラ７２（図４）に代わって、振れ止め装置１００が主フック５７に装着されたＩＭＵ（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）センサ７５（ジャイロセンサ、吊り荷位置検出部）を有している。ＩＭＵセンサ７５は、カメラ７２と同様に、基準線ＣＬに対する吊り荷Ｒの相対位置を検出するために用いられ、吊り荷Ｒの振れ量Ｑ、加速度などを検出することができる。なお、ＩＭＵセンサ７５は主フック５７に装着されるものに限定されるものではない。また、ＩＭＵセンサ７５以外の検出部によって、吊り荷Ｒの振れ量Ｑ、振れ方向、位置などが検出されてもよい。

【0088】

図９を参照して、本実施形態においても、制御部９０が振れ止め制御を開始すると、ＩＭＵセンサ７５によって吊り荷Ｒの振れの測定が行われる（図９のステップＳ２１）。そして、荷振れ制御部９０２は、取得された吊り荷Ｒの振れ量Ｑと予め設定された振れ閾値ＱＳとを比較する（ステップＳ２２）。振れ量Ｑ＞ＱＳ（ステップＳ２２でＹＥＳ）の場合、荷振れ制御部９０２は、振れ止め制御によって吊り荷Ｒの振れ止めが必要であると判定する。この場合、荷振れ制御部９０２は、ブーム角度計７３が検出するブームの起伏角αを取得する（ステップＳ２３）。一方、振れ量Ｑ≦ＱＳ（ステップＳ２２でＮＯ）の場合、荷振れ制御部９０２は、吊り荷Ｒの振れ止めが不要であると判定し、振れ止め制御のフローを終了する。

【0089】

ステップＳ２３においてブーム１６の起伏角αが取得されると、荷振れ制御部９０２は、ステップＳ２１においてＩＭＵセンサ７５が取得した情報に基づいて、吊り荷Ｒの位置、振れ方向を算出する（ステップＳ２４）。具体的に、荷振れ制御部９０２は、ＩＭＵセンサ７５が検出した加速度を２回積分することで振れ角度θ（位置）を算出し、その変化から振れの方向を算出することができる。

【0090】

次に、荷振れ制御部９０２は、吊り荷Ｒの高さＨを測定する（ステップＳ２５）。また、荷振れ制御部９０２は、吊り荷Ｒの振れ周期Ｔを算出する（ステップＳ２６）。これらのステップは、先の第１実施形態と同様である。なお、ステップＳ２３からステップＳ２６の順番は任意に変更可能である。

【0091】

更に、荷振れ制御部９０２は、ステップＳ２３において取得されたブーム１６の起伏角αと予め記憶部９０３に格納された閾値角度αｓとを比較する（ステップＳ２７）。一例として、αｓは、５０度に設定されている。ここで、α＜αｓの場合（ステップＳ２７でＹＥＳ）、荷振れ制御部９０２は、現在の吊り荷Ｒの上下の移動方向が－Ｚ方向か否かを判定する（ステップＳ２８）。たとえば、図１０の矢印Ｄ１０１に示すように、吊り荷Ｒが－Ｚ方向かつ＋Ｘ方向（戻り方向）に移動している場合（ステップＳ２８でＹＥＳ）、荷振れ制御部９０２は、ブーム起伏駆動部８０に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ３０を回転させることで、ブーム１６を図１０の矢印１０２のように倒伏方向に回動させる（ステップＳ２９）。なお、この動作は、吊り荷Ｒが基準線ＣＬに至る前に終了する。その後、ステップＳ２１に戻る。

【0092】

一方、ステップＳ２８において、たとえば、図１１の矢印Ｄ１１１に示すように、吊り荷Ｒが＋Ｚ方向かつ－Ｘ方向（離隔方向）に移動している場合（ステップＳ２８でＮＯ）、荷振れ制御部９０２は、ブーム起伏駆動部８０に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ３０を回転させることで、ブーム１６を図１１の矢印１１２のように起立方向に回動させる（ステップＳ３０）。この動作は、吊り荷Ｒが振れの最上点に至る前に終了する。その後、ステップＳ２１に戻る。

【0093】

なお、図９のステップＳ２８以後の処理において、吊り荷Ｒが－Ｚ方向に移動している場合の流れは、図１２の矢印Ｄ１２１に示すように、吊り荷Ｒが－Ｘ方向かつ－Ｚ方向（戻り方向）に向かって移動しながら基準線ＣＬに近づく場合も同様である。この場合、荷振れ制御部９０２は、ブーム起伏駆動部８０に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ３０を回転させることで、ブーム１６を図１２の矢印１２２のように倒伏方向に回動させる。

【0094】

同様に、図９のステップＳ２８以後の処理において、吊り荷Ｒが＋Ｚ方向に移動している場合の流れは、図１３の矢印Ｄ１３１に示すように、吊り荷Ｒが＋Ｘ方向かつ＋Ｚ方向（離隔方向）に向かって移動しながら基準線ＣＬから離れる場合も同様である。この場合、荷振れ制御部９０２は、ブーム起伏駆動部８０に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ３０を回転させることで、ブーム１６を図１３の矢印１３２のように起立方向に回動させる。

【0095】

一方、図９のステップＳ２７において、α≧αｓの場合（ステップＳ２７でＮＯ）、荷振れ制御部９０２は、現在の吊り荷ＲがＡＦ領域およびＡＲ領域のうちＡＲ領域に位置するか否かを判定する（ステップＳ３１）。これらの領域は、基準線ＣＬに対する吊り荷Ｒの前後方向における相対位置を表している。すなわち、上部旋回体１２（クレーン本体）の前後方向において、吊り荷Ｒが基準線ＣＬに対して前方に位置している場合（禁止状態）、吊り荷ＲがＡＦ領域に位置している（図１０、図１１）。一方、上部旋回体１２の前後方向において、吊り荷Ｒが基準線ＣＬに対して後方（上部旋回体１２に近い側）に位置している場合（許容状態）、吊り荷ＲがＡＲ領域に位置している（図１２、図１３）。なお、上部旋回体１２の前後方向とは、平面視においてブーム１６が延びる方向と平行である。

【0096】

ステップＳ３１において、吊り荷ＲがＡＲ領域に位置している場合（ステップＳ３１でＹＥＳ、図１２、図１３）、荷振れ制御部９０２は、ステップＳ２８と同様の処理を行う。すなわち、図１２の矢印Ｄ１２１に示すように、吊り荷Ｒが－Ｚ方向かつ－Ｘ方向に移動している場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）、荷振れ制御部９０２は、ブーム起伏駆動部８０に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ３０を回転させることで、ブーム１６を図１２の矢印１２２のように倒伏方向に回動させる。また、ステップＳ３２において、図１３の矢印Ｄ１３１に示すように、吊り荷Ｒが＋Ｚ方向かつ＋Ｘ方向に移動している場合（ステップＳ３２でＮＯ）、荷振れ制御部９０２は、ブーム起伏駆動部８０に対して指令信号を入力し、ブーム起伏用ウインチ３０を回転させることで、ブーム１６を図１３の矢印１３２のように起立方向に回動させる。

【0097】

一方、ステップＳ３１において、吊り荷ＲがＡＦ領域に位置している場合（ステップＳ３１でＮＯ、図１０、図１１）、荷振れ制御部９０２は、ブーム１６の起伏動作を実行することなく、ブーム１６の角度を維持して、ステップＳ２１に戻る。換言すれば、荷振れ制御部９０２は、振れ止め制御を保留する。以下に、この処理の理由について、詳述する。

【0098】

ブーム１６の起伏角αが小さい状態でブーム１６が所定の角度だけ起伏すると、吊り荷Ｒの移動では主に上下方向の移動が支配的になる。一方、ブーム１６の起伏角αが大きい状態でブーム１６が所定の角度だけ起伏すると、吊り荷Ｒの移動では上下方向のみならず前後方向（水平方向）の移動を無視できなくなる。上記の処理はこの点を鑑みたものである。

【0099】

具体的に、図１０に示すように、吊り荷ＲがＡＦ領域で基準線ＣＬに向かって移動している場合にブーム１６を倒伏方向に回動させるとブーム１６の先端部は－Ｘ方向かつ－Ｚ方向に加速するが、上記のように移動している吊り荷Ｒは＋Ｘ方向かつ－Ｚ方向に加速している。この場合、吊り荷Ｒから見ると上下方向の加速度は減衰されるが、前後方向（水平方向）の加速度はブームの先端部の移動によってむしろ増大することになる。また、図１１に示すように、吊り荷ＲがＡＦ領域で基準線ＣＬから離れるように移動している場合にブーム１６を起立方向に回動させるとブーム１６の先端部は＋Ｘ方向かつ＋Ｚ方向に加速するが、上記のように移動している吊り荷Ｒは－Ｘ方向かつ＋Ｚ方向に加速している。この場合も、吊り荷Ｒから見ると上下方向の加速度は減衰されるが、前後方向の加速度はむしろ増大することになる。

【0100】

一方、図１２に示すように、吊り荷ＲがＡＲ領域で基準線ＣＬに向かって移動している場合にブーム１６を倒伏方向に回動させるとブーム１６の先端部は－Ｘ方向かつ－Ｚ方向に加速するが、上記のように移動している吊り荷Ｒも－Ｘ方向かつ－Ｚ方向に加速している。この場合、吊り荷Ｒから見ると上下方向および前後方向のいずれの方向においても加速度は減衰されることになる。同様に、図１３に示すように、吊り荷ＲがＡＲ領域で基準線ＣＬから離れるように移動している場合にブーム１６を起立方向に回動させるとブーム１６の先端部は＋Ｘ方向かつ＋Ｚ方向に加速するが、上記のように移動している吊り荷Ｒも＋Ｘ方向かつ＋Ｚ方向に加速している。この場合も、吊り荷Ｒから見ると上下方向および前後方向のいずれの方向においても加速度は減衰されることになる。

【0101】

以上のように、本実施形態では、吊り荷Ｒに加速度を与えることで、エネルギー保存則のうち運動エネルギーの加速度を減衰させて吊り荷Ｒのエネルギー総量を減少させることで制振を行っている。しかしながら、ブーム１６の起伏角αが大きい場合、吊り荷ＲがＡＦ領域に位置していると、ブーム１６の起伏動作によって吊り荷Ｒの前後方向の加速度が増大し、吊り荷Ｒのエネルギーが増えてしまう。このため、本実施形態では、ブーム１６の起伏動作は吊り荷ＲがＡＲ領域に位置している場合のみに行う。なお、先の第１実施形態において吊り荷Ｒの高さを調整する機能などは、本実施形態においても適用可能である。

【0102】

このような本実施形態においても、先の第１実施形態と同様に、吊り荷Ｒが基準線ＣＬに向かって移動している場合には吊り荷Ｒに下向きの加速度を加える一方、吊り荷Ｒが基準線ＣＬから離れるように移動している場合には吊り荷Ｒに上向きの加速度を加えるように吊り荷Ｒを昇降させることで、吊り荷Ｒの運動エネルギーを低下させ、その振れを減衰させることができる。したがって、従来のようにクレーンの旋回動作によって吊り荷Ｒの振れを減衰させる場合と比較して、限られたスペースにおいても前記振れを減衰させることができる。

【0103】

また、本実施形態では、ブーム１６の起伏動作によって吊り荷を昇降させるため、作業現場において主巻用ウインチ３４、補巻用ウインチ３６による各ロープの巻き取り、繰り出し作業に制限がある場合であっても、吊り荷Ｒの振れを減衰させることができる。一例として、現在の繰り出し量以上ロープを繰り出すと、ウインチからロープがなくなり、ウインチ上でのロープの巻き取り方向が逆転してしまうような状況では、本実施形態のようにブーム１６の起伏動作によって吊り荷を昇降させることが望ましい。

【0104】

また、本実施形態では、制御部９０は、ブーム角度計７３によって検出される起伏角αが予め設定された閾値角度αｓよりも小さい場合には、カメラ７２によって検出される吊り荷Ｒの基準線ＣＬに対する相対位置に関わらず、許容状態であると判定する。すなわち、ブーム１６の起伏角αが相対的に小さい場合には、ブーム１６が起伏しても吊り荷Ｒの振れが悪化しにくいことを利用して、基準線ＣＬに対する吊り荷Ｒの相対位置に関わらず振れ止め制御を積極的に実行することができる。

【0105】

一方、制御部９０は、ブーム角度計７３によって検出される起伏角αが閾値角度αｓよりも大きい場合には、カメラ７２によって検出される吊り荷Ｒの相対位置が基準線ＣＬよりも前方であるときに禁止状態と判定し、吊り荷Ｒの相対位置が基準線ＣＬよりも後方であるときに許容状態であると判定する。すなわち、ブーム１６の起伏角αが相対的に大きい場合には、吊り荷Ｒが基準線ＣＬの後方にある場合に限って振れ止め制御を行うことで、吊り荷Ｒの振れの増大を防止しながら前記振れを減衰させることができる。

【0106】

以上、本発明の各実施形態に係る振れ止め装置１００およびこれを備えたクレーン１０について説明した。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明は、例えば以下のような変形実施形態を取ることができる。

【0107】

（１）本発明に係る振れ止め装置１００が適用されるクレーンの構造は、図１に示されるクレーン１０に限定されるものではなく、他の構造を有するクレーンであってもよい。すなわち、本発明が適用されるクレーンは、ラチスマストやガントリが備えられるものや、起伏用ウインチが上部旋回体１２の上部フレーム（後側）に配置されるものでもよい。また、クレーンは、ブームの先端部にジブやストラットが装着されたものでもよい。

【0108】

（２）上記の第２実施形態では、ブーム１６の起伏角が大きい場合には吊り荷ＲがＡＲ領域に位置する場合に限って振れ止め制御を実行する態様にて説明したが、ブーム１６の起伏角αが大きい場合には、第２実施形態から第１実施形態の制御に切り換え、主巻ロープ５０（ロープ）の巻き取り、繰り出しによって吊り荷Ｒの振れを減衰させてもよい。

【0109】

（３）また、吊り荷Ｒに対して所定の加速度を加える際、制御部９０は、前述のように吊り荷Ｒの振れの周期Ｔを算出し、当該算出された周期Ｔに応じて吊り荷Ｒの昇降速度を調整するように主巻用ウインチ３４やブーム起伏用ウインチ３０に前記指令信号を入力してもよい。

【0110】

このような構成によれば、吊り荷Ｒの振れの周期Ｔに応じて昇降速度を調整することで、振れを減衰させるための所要時間を低減することができる。特に、吊り荷Ｒの振れ周期Ｔが長い場合には振れ止め制御を行う時間に余裕があるため、吊り荷Ｒに加わる加速度を大きく設定することで、吊り荷Ｒの振れの減衰を早めることができる。また、吊り荷Ｒの振れ周期Ｔが短い場合には吊り荷Ｒの加速度を小さくすることで、振れ止め制御中に吊り荷Ｒが基準線ＣＬ、または、振れにおける最上点に到達し、誤って逆向きの加速度が吊り荷Ｒに加わることを防止することができる。

【符号の説明】

【0111】

１０ クレーン
１００ 振れ止め装置
１２ 上部旋回体（クレーン本体）
１４ 走行体
１５ キャブ
１６ ブーム（起伏体）
１６Ｓ ブームフット
２０ マスト
３０ ブーム起伏用ウインチ（起伏装置）
３４ 主巻用ウインチ（吊り荷ウインチ）
５０ 主巻ロープ（ロープ）
５７ 主フック
５７Ｍ マーカー
７０ 操作部
７１ 入力部
７２ カメラ（吊り荷位置検出部）
７３ ブーム角度計（起伏角検出部、吊り荷高さ検出部）
７４ ロープ長検出部（吊り荷高さ検出部）
７５ ＩＭＵセンサ（吊り荷位置検出部）
８０ ブーム起伏駆動部（昇降部）
８１ ウインチ駆動部（昇降部）
８２ 旋回駆動部
９０ 制御部
９０１ 駆動制御部
９０２ 荷振れ制御部
９０３ 記憶部
ＣＬ 基準線
Ｒ 吊り荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】