特開 2024-88244 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】P2024088244

(43)【公開日】2024-07-02

(54)【発明の名称】クレーン

(51)【国際特許分類】

   B66C 13/46 20060101AFI20240625BHJP

   B66C 13/00 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

B66C13/46 C

B66C13/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022203319

(22)【出願日】2022-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】中森 啓太

(72)【発明者】

【氏名】呉 春男

(72)【発明者】

【氏名】山本 泰広

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 貴俊

【テーマコード（参考）】

3F204

【Ｆターム（参考）】

3F204AA04

3F204CA05

3F204DB03

3F204DC06

3F204DC08

3F204DE10

(57)【要約】

【課題】フックの位置認識が長期に亘り確実に行える実用的なクレーンを提供する。
【解決手段】クレーン１は、ブーム４と、ブーム４の先端側から吊り下げられたフック１０と、を有している。フック１０は、再帰性反射する再帰性反射部１２または蛍光色を有する蛍光部３０を有している。ブーム４または上部旋回体３は、再帰性反射部１２または蛍光部３０に光を照射する発光部（１８、３１）と、再帰性反射部１２または蛍光部３０で反射された光を検知する検知部（２０、３２）と、を有している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブームと、前記ブームの先端側から吊り下げられたフックと、を有するクレーンであって、
前記フックは、再帰性反射する再帰性反射部または蛍光色を有する蛍光部を有し、
前記ブームまたは上部旋回体は、前記再帰性反射部または前記蛍光部に光を照射する発光部と、前記再帰性反射部または前記蛍光部で反射された前記光を検知する検知部と、を有するクレーン。

【請求項2】

前記検知部で検知した前記光に基づいて、前記フックの位置を特定する特定部を有する請求項１に記載のクレーン。

【請求項3】

前記発光部と前記検知部は、前記ブームの先端部に設けられる、請求項１に記載のクレーン。

【請求項4】

前記発光部は、発光色の変更が可能である、請求項１に記載のクレーン。

【請求項5】

フックの周辺を撮影する撮像部とを有し、
前記発光部は、前記撮像部が撮影した前記フックの周辺の画像に基づいて発光色を変更する、請求項４に記載のクレーン。

【請求項6】

前記発光部は、発光強度を発光時間によって変更可能である、請求項１に記載のクレーン。

【請求項7】

前記フックは、前記蛍光色を有する蛍光部を有し、
前記発光部は、紫外線を含む発光をする、
請求項１に記載のクレーン。

【請求項8】

前記フックは、前記蛍光色を有する蛍光部を有し、
前記発光部は、白色光を発する、
請求項１に記載のクレーン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クレーンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、クレーンのフック位置認識では、フックにＬＥＤなどのマーカーを取り付けて、フックを他部と比較して認識しやすく工夫していた（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２０２０－７１３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、フックは、地面に置かれるときに転倒し、取り付けられたＬＥＤなどのマーカーが破損する虞があり、実用的ではなかった。また、単なる目印では周囲の環境などでマーカーが検知できない可能性があった。

【0005】

本発明は、フックの位置認識が長期に亘り確実に行えるより実用的なクレーン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】

本発明に係るクレーンは、ブームと、前記ブームの先端側から吊り下げられたフックと、を有している。そして、前記フックは、再帰性反射する再帰性反射部または蛍光色を有する蛍光部を有している。また、前記ブームまたは上部旋回体は、前記再帰性反射部または前記蛍光部に光を照射する発光部と、前記再帰性反射部または前記蛍光部で反射された前記光を検知する検知部と、を有している。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、フックが地面に置かれた際に転倒しても、再帰性反射部または蛍光部が破損することがなく、フックの位置認識を長期に亘り確実に行える実用的なクレーンを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係るクレーンの側面図である。

【図2】第１実施形態に係るクレーンの一部拡大図である。

【図3】第１実施形態に係るクレーンの概略の機能構成を示すブロック図である。

【図4】第１実施形態に係るクレーンにおけるフック位置認識処理を示すフローチャート図である。

【図5】フックの座標位置が表示された表示部の画面を示す図である。

【図6】第２実施形態に係るクレーンの一部拡大図である。

【図7】第２実施形態に係るクレーンにおけるフック位置認識処理を示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0010】

［第１実施形態］
（クレーンの構成）
図１は、本実施形態に係るクレーン１の側面図である。図２は、図１に示したクレーン１の一部拡大図であり、ライダー（ＬｉＤＡＲ）１３の取付構造を示す図である。なお、ライダー（ＬｉＤＡＲ）１３は、レーザー光を様々な方向に照射（走査）することで、広範囲にわたって対象物の距離、位置、形状を検出できるようになっている。
図１に示すように、クレーン１は、いわゆる移動式のクローラクレーンである。具体的に、クレーン１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とを備えている。
なお、以下では、クレーン１の搭乗者（以下、適宜オペレータと略称する）から見た前後左右方向をクレーン１の前後左右方向として説明する。

【0011】

上部旋回体３の前側には、ブーム４が起伏可能に取り付けられている。上部旋回体３の後部には、ブーム４及び吊荷の重量バランスをとるカウンタウエイト５が取付けられている。
上部旋回体３の右側前部には、オペレータが着座してクレーン１の操縦を行うキャビン６が配置されている。

【0012】

ブーム４の起伏動作は、図示しない起伏ウィンチによるワイヤロープ（起伏ロープ）７の巻き取り又は巻き出しにより行われる。
ブーム４の先端（上端）には巻上ロープ８の一端がフック１０に接続されており、フック１０がブーム４の先端から吊下されている。巻上ロープ８の他端は上部旋回体３上の図示しない巻上ウィンチに巻回されており、巻上ウィンチの駆動によってフック１０が昇降する。なお、巻上ロープ８は、説明の便宜上、ポイントシーブ１１から離間してフック１０まで延びる部分を吊り荷ロープ８ａと呼び、また、その吊り荷ロープ８ａの長さをローブ長と呼ぶものとする。

【0013】

フック１０は、全体の外表面が再帰性反射機能を有する塗料（例えば、アクリル、ウレタン、塩ビ、ポリエステル系等の樹脂材料を主組成とした塗料）で塗布されるか、または少なくとも発光部からの光が照射される部分に再帰性反射機能を有する塗料が塗布されるようになっている。また、フック１０は、再帰性反射機能を有する塗料を塗布する代わりに、再帰性反射機能を有する材料がコーティングされたテープを貼付してもよい。そして、フック１０において、再帰性反射機能を有する塗料が塗布された部分、または再帰性反射機能を有する材料がコーティングされたテープが貼付された部分は、再帰性反射部１２と適宜略称する。このようなフック１０は、再帰性反射機能を有する塗料が塗布されるか、または再帰性反射機能を有する材料がコーティングされたテープを貼付することにより再帰性反射部が構成されているため、地面に置かれて転倒しても、再帰性反射部が破損するようなことがない。

【0014】

図１及び図２に示すように、ブーム４の先端側には、ライダー１３が取付具１４を介して吊り下げられている。取付具１４は、ブーム４に固定された基部１５と、この基部１５に一端が回動可能に支持された支柱１６と、支柱１６の他端に固定されたカバー１７と、を有している。この取付具１４は、支柱１６及びカバー１７がブーム４の起伏動作に関わらず、自重によって下方に向いた姿勢が保持される。カバー１７の内部には、ライダー１３が収納されている。その結果、ライダー１３は、ブーム４の起伏動作に関わらず、取付具１４の支柱１６及びカバー１７と同様に、下方を向いた姿勢が保持される。なお、ライダー１３は、ブーム４の全体の少なくとも１／３よりも反基端側に取り付けられ、より好ましくは分割されたブーム４の最先端のブーム４に取り付けられる。

【0015】

ライダー１３は、レーザー光を発光部１８からフック１０の再帰性反射部１２に向けて照射し、再帰性反射部１２によって反射されたレーザー光を検知部（光センサー）２０で受光する。そして、ライダー１３は、取得した画像データ及び測距データを制御部２１に送信する。また、ライダー１３は、再帰性反射部１２によって反射される光の反射率を取得することができるため、その反射率を制御部２１に送信してもよい。発光部１８は、レーザー光が照射される例に限定されず、ある程度拡散する光が照射されるものでもよい。

【0016】

図３は、クレーン１の概略の機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、クレーン１は、上記構成のほか、駆動部２２、操作部２３、表示部２４、通信部２５、ライダー１３、記憶部２６、制御部２１を備える。

【0017】

駆動部２２は、クレーン１の各部を動作させる駆動源であり、上述した起伏ウィンチや巻上ウィンチのほか、各種モータやアクチュエータ等を含む。
操作部２３は、オペレータが各種操作を行う操作手段である。操作部２３は、例えばハンドルやペダル、レバー、各種ボタン等を含み、これらの操作内容に応じた操作信号を制御部２１に出力する。

【0018】

表示部２４は、例えば液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイその他のディスプレイであり、制御部２１から入力される表示信号に基づいて各種情報を表示する。なお、表示部２４は、操作部２３の一部を兼ねるタッチパネルであってもよい。
通信部２５は、例えば図示しない情報端末等との間で各種情報を送受信可能な通信デバイスである。

【0019】

ライダー１３は、上述したように、フック１０を含む画像データ、フック１０までの距離データ、及びフック１０の再帰性反射部１２に照射されるレーザー光の反射率を制御部２１に出力するようになっている。

【0020】

記憶部２６は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等により構成されるメモリであり、各種のプログラム及びデータを記憶するとともに、制御部２１の作業領域としても機能する。本実施形態の記憶部２１は、後述のフック位置認識処理（図４参照）を実行するためのフック位置認識プログラム２６ａを予め記憶している。

【0021】

制御部２１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成され、クレーン１各部の動作を制御する。制御部２１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）の機能を含み、上部旋回体３に配置される。具体的に、制御部２１は、オペレータの操作入力等に基づいて駆動部２２を動作させたり、記憶部２６に予め記憶されているプログラムを展開し、展開されたプログラムと協働して各種処理を実行したりする。

【0022】

（フック位置認識処理）
図４は、本実施形態に係るクレーン１のフック位置認識処理の流れを示すフローチャート図である。
フック位置認識処理は、例えばオペレータの操作に基づいて、制御部２１が記憶部２６からフック位置認識プログラム２６ａを読み出して展開することで実行される。

【0023】

図４に示すように、フック位置認識処理が実行されると、制御部２１は、ライダー１３の発光部１８からレーザー光を下方に向けて照射させる（ステップＳ１）。

【0024】

ライダー１３から照射されたレーザー光は、フック１０の再帰性反射部１２及びその他の構造物（例えば、建築資材、車両、倉庫等）によって反射される。その反射光は、ライダー１３の検知部２０で受光され、画像データとなる（ステップＳ２）。

【0025】

ライダー１３の検知部２０で取得された画像データは、ライダー１３から制御部２１に送信される（ステップＳ３）。

【0026】

制御部２１は、ライダー１３から送信された画像データをフック位置認識プログラム２６ａで画像解析する（ステップＳ４）。

【0027】

また、制御部２１は、画像解析結果に基づいて、フック１０（再帰性反射部１２）の座標位置（ｘ１、ｙ１）を算出する（ステップＳ５）。
図５は、制御部２１によって算出されたフック１０（再帰性反射部１２）の座標位置（ｘ１、ｙ１）が表示された表示部２４の画面を示す図である。なお、この図５において、Ｘ軸とＹ軸の交点は、支柱１６の中心線Ｌａと合致する。

【0028】

また、制御部２１は、ブーム４の長さ、ブーム４の起伏角度、ロープ長、ライダー１３の取付位置、ライダー１３のレーザー光の照射方向等の各種データを記憶部２６及び図示しない各種センサから収集し、これら収集データ、ライダー１３の測距データ及び前述のフック１０の座標位置（ｘ１、ｙ１）データに基づいて、フック１０の３次元位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）をフック位置認識プログラム２６ａによって算出し、その算出結果を表示部２４に表示する。

【0029】

フック１０の座標位置（ｘ１、ｙ１）の算出が終了し、クレーン操縦者が表示部２４を介してクレーン１におけるフック１０の位置（３次元位置）を認識でき、例えば、図示しないフック位置認識処理終了ボタンがクレーン１の操縦者によって押されると、フック位置認識処理が終了する（ステップＳ６）。

【0030】

（本実施形態の効果）
以上のように、本実施形態によれば、フック１０が地面に置かれた際に転倒しても、フック１０の再帰性反射部１２が破損することがないため、フック１０の位置認識を長期に亘り確実に行える実用的なクレーン１を提供できる。

【0031】

また、本実施形態によれば、従来のクレーンよりも壊れにくいクレーン１の提供が可能になる。

【0032】

また、本実施形態によれば、フック１０が吊り下げられるブーム４の先端部に発光部１８と検知部２０が配置されるので、検知した情報をあまり加工せずにフック１０の位置情報にすることができる。

【0033】

また、本実施形態によれば、ライダー１３は、レーザー光を発光部１８からフック１０の再帰性反射部１２に向けて照射し、再帰性反射部１２によって反射されたレーザー光を検知部（光センサー）２０で受光するようになっているため、単なる目印をフック１０に設置する場合と比較し、検知部２０でフック１０の位置を認識し易くなる。

【0034】

［第２実施形態］
（クレーンの構成）
図６は、本発明の第２実施形態に係るクレーン１の一部拡大図である。この図に示すように、本実施形態のクレーン１は、第１実施形態のクレーン１におけるライダー１３に代えて、発光部としてのＬＥＤ３１と検知部（または撮像部）としてのカメラ３２を使用している。ＬＥＤ３１は、取付具１４のカバー１７の外側面に固定されている。カメラ３２は、取付具１４のカバー１７内に取り付けられている。

【0035】

ＬＥＤ３１は、調光機能を備えており、制御部２１からの信号に基づいて、発光色や発光周期（発光の強弱、点滅等）を任意に調整でき、発光強度を発光時間によって変更できるようになっている。また、ＬＥＤ３１は、後述するフック１０の塗装が蛍光色（蛍光イエロー、蛍光オレンジ、蛍光ピンク等）の場合、紫外線を含む発光をすることが好ましく、また、白色光（紫外線を含むものが好ましい）のみであってもよく、調光機能が無いものも使用できる。また、ＬＥＤの発光色は、オペレータによって任意に変更してもよい。

【0036】

ＬＥＤ３１の発光色は、フック１０の認識を容易にするため、作業現場の地面の鉄板の色（例えば、赤色系、黄色系）の補色（例えば、青色系、緑色系）にすることが好ましい。また、ＬＥＤ３１の発光色は、カメラ３２によって得られるＲＧＢヒストグラムに基づいて決定してもよい。すなわち、ＬＥＤ３１の発光色は、カメラ３２が撮像した画像データを制御部２１に入力し、制御部２１が画像データを解析してＲＧＢヒストグラムを作成し、その画像データ中に存在する割合が最も少ない色を制御部２１によって発光色として決定してもよい。
なお、このＲＧＢヒストグラムからＬＥＤ３１の発光色を決定する方法は、制御部２１で自動的に行われる他に、クレーン１の操縦者等が表示部２４に表示される画像（カメラ３２によって撮像された画像）及びＲＧＢヒストグラムを視認してマニュアル操作で決定するようにしてもよい。
また、実施例において、ＬＥＤ３１の発光色は、画像データ中に存在する割合が最も少ない色が最もよいが、これに限定されない。例えば、ＬＥＤ３１の発光色は、画像データ中に存在する割合が最も多い色とは異なる色にしたり、また、画像データ中に存在する割合が２番目に多い色にしてもよい。
また、ＲＧＢヒストグラムからＬＥＤ３１の発光色を決定する方法は、表示部２４に表示される画像の背景に様々な物体（例えば、車、カラーコーン（登録商標）、コンテナ、作業資材等）が映り込み、ＲＧＢヒストグラムからＬＥＤ設定色を決定することが困難な場合、ＬＥＤ３１を一定周期で点滅させることが制御部２１によって選択される。このＬＥＤ３１を一定周期で点滅させる場合には、フック１０の蛍光部３０からの反射光も点滅するため、クレーン１の操縦者が表示部２４の画面上においてフックを視認し易くなる。

【0037】

また、本実施形態のクレーン１は、第１実施形態のクレーン１におけるフック１０の再帰性反射部１２に代えて、蛍光部３０をフック１０に有している（図１参照）。蛍光部３０は、蛍光顔料などの蛍光色素を用いた塗料（蛍光塗料）がフック１０の外表面（全面又は少なくともＬＥＤ３１からの光が照射される部分）に塗布されることにより形成される。また、蛍光部３０は、蛍光塗料がフック１０に塗布されることに代え、蛍光色素を含有する材料（蛍光材料）がコーティングされたテープを貼付することにより形成してもよい。

【0038】

このように本実施形態におけるフック１０は、蛍光塗料が塗布されるか、または蛍光材料がコーティングされたテープを貼付することにより蛍光部３０が構成されているため、地面に置かれて転倒しても、蛍光部３０が破損するようなことがない。

【0039】

（フック位置認識処理）
図７は、本実施形態に係るクレーン１のフック位置認識処理の流れを示すフローチャート図である。
フック位置認識処理は、例えばオペレータの操作に基づいて、制御部２１が記憶部２６からフック位置認識プログラム２６ａを読み出して展開することで実行される。

【0040】

図７に示すように、フック位置認識処理が実行されると、制御部２１は、ＬＥＤ（発光部）３１から光を下方に向けて照射させる（ステップＳ１）。

【0041】

ＬＥＤ３１から照射された光は、フック１０の蛍光部３０及びその他の構造物（例えば、建築資材、車両、倉庫等）によって反射される。その反射光は、カメラ（検知部）３２で受光され、画像データとなる（ステップＳ２）。

【0042】

カメラ３２で取得された画像データは、カメラ３２からデジタルデータとして制御部２１に送信される（ステップＳ３）。

【0043】

制御部２１は、カメラ３２から送信された画像データをフック位置認識プログラム２６ａで画像解析する（ステップＳ４）。

【0044】

また、制御部２１は、画像解析結果に基づいて、フック１０（蛍光部３０）の座標位置（ｘ１、ｙ１）を算出する（ステップＳ５）。
制御部２１によって算出されたフック１０（蛍光部３０）の座標位置（ｘ１、ｙ１）は、表示部２４の画面に表示される（図５参照）。なお、この図５において、Ｘ軸とＹ軸の交点は、支柱１６の中心線Ｌａと合致する。

【0045】

また、制御部２１は、ブーム４の長さ、ブーム４の起伏角度、ロープ長、カメラ３２の取付位置等の各種データを記憶部２６及び図示しない各種センサから収集し、これら収集データ、カメラ３２の測距データ及び前述のフック１０の座標位置（ｘ１、ｙ１）データに基づいて、フック１０の３次元位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）をフック位置認識プログラム２６ａによって算出し、その算出結果を表示部２４に表示する。

【0046】

フック１０の座標位置（ｘ１、ｙ１）の算出が終了し、クレーン１の操縦者が表示部２４を介してクレーン１におけるフック１０の位置を認識でき、例えば、図示しないフック位置認識処理終了ボタンがクレーン１の操縦者によって押されると、フック位置認識処理が終了する（ステップＳ６）。
このフック位置認識処理終了後、フック１０の位置に基づいて、フック１０の揺れの位相や揺れの中心がカメラ（検知部）３２で計測される。そして、制御部２１は、フック１０の揺れの位相や揺れの中心に基づいて、揺れを防止する制御を実行する。

【0047】

（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、フック１０が地面に置かれた際に転倒しても、フック１０の蛍光部３０が破損することがないため、フック１０の位置認識を長期に亘り確実に行える実用的なクレーン１を提供できる。

【0048】

また、本実施形態によれば、従来のクレーンよりも壊れにくいクレーン１の提供が可能になる。

【0049】

また、本実施形態によれば、ＬＥＤ３１から照射された光はフック１０の蛍光部３０によって反射され、その反射光はカメラ（検知部）３２で受光されるようになっているため、単なる目印をフック１０に設置する場合と比較し、カメラ３２でフック１０の位置を認識し易くなる。

【0050】

また、本実施形態によれば、ＬＥＤ３１の発光色を変更することにより、表示部２４に表示される画像中のフック１０の色を任意に設定でき、表示部２４に表示される画像中のフック１０を操縦者が視認し易くなる。

【0051】

なお、本実施形態は、検知部としての単眼カメラの使用を前提としているが、これに限られず、検知部としてのステレオカメラまたはＣＣＤカメラを使用する場合にも応用できる。

【0052】

また、本実施形態において、カメラ３２は、ズーム・チルト機能を採用し、画角を適宜変更できるように構成してもよい。

【0053】

また、本実施形態において、ＬＥＤ３１とカメラ３２は、隣接して配置される構成が例示されたが、これに限られず、発光部と検知部（または撮像部）として機能できる限り（ＬＥＤ３１からの光をフック１０の蛍光部３０に照射でき、蛍光部３０で反射された光をカメラ３２で受光できる限り）、離して配置してもよい。例えば、カメラ３２がクレーン１の別の箇所またはクレーン１の外部に配置し、カメラ３２の画像に基づいてＬＥＤ３１の位置を定めてもよい。

【0054】

［その他］
以上、本発明の各実施形態に係るクレーン１は、検知部（２０、３２）をブーム４の先端側に設置するようになっているが、これに限られず、ブーム４の中間側、ブーム４の下端側、上部旋回体３のいずれかに設置するようにしてもよい。

【0055】

また、本発明に係るクレーン１は、検知部（２０、３２）によって撮像された画像からの色抽出は、ＲＧＢ色抽出に限定されず、ＨＳＶ色抽出を採用してもよい。

【0056】

また、本発明に係るクレーン１は、検知部（２０、３２）、発光部（１８、３１）の位置と設置角度の少なくとも一つをサーボモータ等で作動する可動機構部（図示せず）で可変に設定してもよい。

【0057】

また、本発明は、クレーンの種類は特に限定されず、クローラクレーンやホイールクレーン、トラッククレーン等の移動式クレーンに加えて、港湾クレーン、天井クレーン、門型クレーン、アンローダ、固定式クレーン等のあらゆるクレーンを含んでよい。
また、本発明は、ショベルカーであって、ブーム及びアームがあって、アームにロープが吊り下げられていて、そのロープにフックが取り付けられているものもクレーンに含める。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0058】

１ クレーン
３ 上部旋回体
４ ブーム
１０ フック
１２ 再帰性反射部
１８ 発光部
２０ 検知部
３０ 蛍光部
３１ ＬＥＤ（発光部）
３２ カメラ（検知部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】