特許 7299123 吊り荷の水平移動補助装置およびこれを備えたクレーン、吊り荷の水平移動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-19

(45)【発行日】2023-06-27

(54)【発明の名称】吊り荷の水平移動補助装置およびこれを備えたクレーン、吊り荷の水平移動方法

(51)【国際特許分類】

   B66C 23/12 20060101AFI20230620BHJP

【ＦＩ】

B66C23/12

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019177279

(22)【出願日】2019-09-27

(65)【公開番号】P2021054554

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-06-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(73)【特許権者】

【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】篠崎 貴宏

(72)【発明者】

【氏名】菅野 直紀

(72)【発明者】

【氏名】福川 裕也

【審査官】太田 義典

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－０６０８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３０３３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１４３８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】英国特許出願公告第０１３９２２２３（ＧＢ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２１３１７２８（ＣＮ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－０９７８４６７（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ １９／００－２３／９４

Ｂ６６Ｃ １３／００－１５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース部と、
水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能に前記ベース部に支持された起伏体基端部と、当該起伏体基端部とは反対の起伏体先端部と、を有する起伏体と、
前記起伏体先端部に接続される接続部と当該接続部に接続される起伏用ロープとを含み前記起伏体が前記回転中心軸回りに起伏することを許容するように前記起伏体の前記起伏体先端部を支持する起伏体支持機構と、
所定の回転軸回りに回転し、前記起伏体支持機構の前記起伏用ロープを巻き取ることで前記起伏体を前記ベース部に対して起立方向に回動させる一方、前記起伏用ロープを繰り出すことで前記起伏体を前記ベース部に対して倒伏方向に回動させることが可能な起伏用ウインチと、
前記起伏体先端部から垂下され吊り荷に接続される吊り荷ロープと、
前記吊り荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うための吊り荷ウインチと、を有するクレーンに装着され、前記吊り荷ロープに接続された吊り荷を空中で水平に移動させる水平移動動作を補助することが可能な吊り荷の水平移動補助装置であって、
前記起伏体を起伏させるための操作を受け付ける被操作部であって、前記起伏体の起立方向および倒伏方向に対応した前記操作の操作方向および操作量がそれぞれ可変とされている、被操作部と、
前記起伏体のうちの少なくとも一つの部位の起伏角を検出および出力することが可能な起伏角検出部と、
前記被操作部が受ける前記操作の操作方向および操作量に対応して前記起伏体が起伏するように前記起伏用ウインチの回転を制御する起伏ウインチ制御部と、
前記起伏ウインチ制御部によって制御される前記起伏用ウインチの前記回転軸回りの回転角度に対応する情報である第１回転角度情報を検出する第１回転角度情報検出部と、
前記起伏用ウインチが前記起伏ウインチ制御部によって制御されることに伴う前記起伏体の起伏動作の開始時に前記起伏角検出部によって検出される起伏角である初期起伏角と、前記起伏体の起伏動作中に前記第１回転角度情報検出部によって検出される前記第１回転角度情報とに基づいて、前記起伏体の起伏角の推定値である推定起伏角を演算する起伏角演算部と、
前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードフォワード制御に基づいて相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御するためのフィードフォワード制御量を、少なくとも前記起伏角演算部によって演算された前記推定起伏角と前記起伏体の長さに対応する長さ情報とに基づいて演算する制御量演算部と、
少なくとも前記制御量演算部によって演算された前記フィードフォワード制御量に基づいて、前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における前記移動量を相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御する吊り荷ウインチ制御部と、
を備える、吊り荷の水平移動補助装置。

【請求項2】

前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーンが複数の幾何学図形の組み合わせによってモデル化された情報であるモデル情報を記憶する記憶部を更に備え、
前記起伏角演算部は、前記起伏用ウインチの回転に伴う前記起伏用ロープの長さの変化に基づく前記幾何学図形の形状変化に対応して前記起伏体の前記推定起伏角を演算する、請求項１に記載の吊り荷の水平移動補助装置。

【請求項3】

前記クレーンの前記ベース部は、クレーン本体と前記クレーン本体に起伏可能に支持されたブームとを有し、前記起伏体は前記ブームの先端部に起伏可能に支持されたジブであって、前記起伏体支持機構は、前記ブームの先端部または前記ジブの基端部に回動可能に支持されたフロントストラットおよびリヤストラットを有し、
前記記憶部は、前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーンが複数の三角形の組み合わせによってモデル化された情報である前記モデル情報であって、前記複数の三角形のうちの第１の三角形の一辺が前記起伏用ロープによって構成され、前記第１の三角形とは異なる第２の三角形が前記フロントストラットおよび前記リヤストラットによって構成され、前記第１の三角形および前記第２の三角形とは異なる第３の三角形の一辺が前記ジブによって構成されている前記モデル情報を記憶し、
前記起伏角演算部は、前記起伏用ウインチの回転に伴う前記起伏用ロープの長さの変化に基づく前記第１の三角形の形状変化に対応して、前記モデル情報の前記複数の三角形に三角関数をそれぞれ適用することで前記ジブの前記推定起伏角を演算する、請求項２に記載の吊り荷の水平移動補助装置。

【請求項4】

前記制御量演算部は、前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードバック制御に基づいて相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御するためのフィードバック制御量を、前記吊り荷の高さの偏差に基づいて更に演算し、
前記吊り荷ウインチ制御部は、前記制御量演算部によって演算された前記フィードフォワード制御量および前記フィードバック制御量に基づいて、前記吊り荷ウインチの回転を制御する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の吊り荷の水平移動補助装置。

【請求項5】

前記吊り荷ウインチ制御部によって制御される前記吊り荷ウインチの回転角度に対応する情報である第２回転角度情報を検出する第２回転角度情報検出部を更に備え、
前記制御量演算部は、前記第２回転角度情報検出部によって検出された前記第２回転角度情報から吊り荷の現在の高さの推定値である推定高さを演算する一方、前記起伏角検出部によって検出される前記起伏体の前記起伏角と前記起伏体の前記長さ情報とに基づいて前記吊り荷の高さの目標値である目標高さを演算し、前記目標高さと前記推定高さとの差から前記偏差を演算し、当該演算された偏差に予め設定されたゲインを乗じることで前記フィードバック制御量を演算する、請求項４に記載の吊り荷の水平移動補助装置。

【請求項6】

前記起伏角検出部は、前記起伏体基端部の前記起伏角を検出する第１起伏角検出部と、前記起伏体先端部の前記起伏角を検出する第２起伏角検出部と、を含み、
前記制御量演算部は、前記第１起伏角検出部および前記第２起伏角検出部によってそれぞれ検出された前記起伏角の平均値と前記起伏体の前記長さ情報とに基づいて前記目標高さを演算する、請求項５に記載の吊り荷の水平移動補助装置。

【請求項7】

ベース部と、
水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能に前記ベース部に支持された起伏体基端部と、当該起伏体基端部とは反対の起伏体先端部と、を有する起伏体と、
前記起伏体先端部に接続される接続部と当該接続部に接続される起伏用ロープとを含み前記起伏体が前記回転中心軸回りに起伏することを許容するように前記起伏体の前記起伏体先端部を支持する起伏体支持機構と、
所定の回転中心軸回りに回転し、前記起伏体支持機構の前記起伏用ロープを巻き取ることで前記起伏体を前記ベース部に対して起立方向に回動させる一方、前記起伏用ロープを繰り出すことで前記起伏体を前記ベース部に対して倒伏方向に回動させることが可能な起伏用ウインチと、
前記起伏体先端部から垂下され吊り荷に接続される吊り荷ロープと、
前記吊り荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うための吊り荷ウインチと、
前記吊り荷ロープに接続された吊り荷を空中で水平に移動させる水平移動動作を補助することが可能な、請求項１乃至６の何れか１項に記載の吊り荷の水平移動補助装置と、
を備える、クレーン。

【請求項8】

ベース部と、
水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能に前記ベース部に 支持された起伏体基端部と、当該起伏体基端部とは反対の起伏体先端部と、を有する起伏体と、
前記起伏体先端部に接続される接続部と当該接続部に接続される起伏用ロープとを含み前記起伏体が前記回転中心軸回りに起伏することを許容するように前記起伏体の前記起伏体先端部を支持する起伏体支持機構と、
所定の回転軸回りに回転し、前記起伏体支持機構の前記起伏用ロープを巻き取ることで前記起伏体を前記ベース部に対して起立方向に回動させる一方、前記起伏用ロープを繰り出すことで前記起伏体を前記ベース部に対して倒伏方向に回動させることが可能な起伏用ウインチと、
前記起伏体先端部から垂下され吊り荷に接続される吊り荷ロープと、
前記吊り荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うための吊り荷ウインチと、
前記起伏体を起伏させるための操作を受け付ける被操作部であって、前記起伏体の起立方向および倒伏方向に対応した前記操作の操作方向および操作量がそれぞれ可変とされている、被操作部と、
を有するクレーンにおいて、前記吊り荷ロープに接続された吊り荷を空中で水平に移動させる吊り荷の水平移動方法であって、
前記起伏体先端部から垂下される前記吊り荷ロープに吊り荷を接続し、前記吊り荷ウインチによって前記吊り荷ロープを巻き取ることで前記吊り荷を地面から上方に離間させ空中に配置することと、
前記吊り荷が空中に配置された状態で、前記被操作部が受ける操作に応じて前記起伏用ウインチを制御して前記起伏体を起伏させる起伏動作の開始時に、前記起伏体のうちの少なくとも一つの部位の起伏角である初期起伏角を検出することと、
前記初期起伏角と、前記起伏体の起伏動作中における前記起伏用ウインチの前記回転軸回りの回転角度に対応する情報である第１回転角度情報とに基づいて、前記起伏体の起伏角の推定値である推定起伏角を演算することと、
前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードフォワード制御に基づいて相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御するためのフィードフォワード制御量を、少なくとも前記推定起伏角と前記起伏体の長さに対応する長さ情報とに基づいて演算することと、
前記フィードフォワード制御量に基づいて、前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における前記移動量を相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御し、前記起伏体の起伏動作に応じて前記吊り荷を水平移動させることと、
を備える、吊り荷の水平移動方法。

【請求項9】

前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーンが複数の幾何学図形の組み合わせによってモデル化された情報であるモデル情報を記憶する記憶部を準備することを更に備え、
前記起伏体の前記推定起伏角を演算することは、前記起伏用ウインチの回転に伴う前記起伏用ロープの長さの変化に基づく前記幾何学図形の形状変化に対応して前記起伏体の前記推定起伏角を演算することを含む、請求項８に記載の吊り荷の水平移動方法。

【請求項10】

前記クレーンの前記ベース部は、クレーン本体と前記クレーン本体に起伏可能に支持されたブームとを有し、前記起伏体は前記ブームの先端部に起伏可能に支持されたジブであって、前記起伏体支持機構は、前記ブームの先端部または前記ジブの基端部に回動可能に支持されたフロントストラットおよびリヤストラットを有し、
前記記憶部として、前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーンが複数の三角形の組み合わせによってモデル化された情報である前記モデル情報であって、前記複数の三角形のうちの第１の三角形の一辺が前記起伏用ロープによって構成され、前記第１の三角形とは異なる第２の三角形が前記フロントストラットおよび前記リヤストラットによって構成され、前記第１の三角形および前記第２の三角形とは異なる第３の三角形の一辺が前記ジブによって構成されている前記モデル情報を記憶するものを準備することと、
前記起伏体の前記推定起伏角を演算することは、前記起伏用ウインチの回転に伴う前記起伏用ロープの長さの変化に基づく前記第１の三角形の形状変化に対応して、前記モデル情報の前記複数の三角形に三角関数をそれぞれ適用することで前記ジブの前記推定起伏角を演算することを含む、請求項９に記載の吊り荷の水平移動方法。

【請求項11】

前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードバック制御に基づいて相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御するためのフィードバック制御量を、前記吊り荷の高さの偏差に基づいて演算することと、
前記フィードバック制御量に基づいて、前記吊り荷ウインチの回転を制御することと、を更に備える、請求項８乃至１０の何れか１項に記載の吊り荷の水平移動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吊り荷の水平移動補助装置およびこれを備えたクレーン、吊り荷の水平移動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、クレーンとして、クレーン本体と、クレーン本体に起伏方向に回動可能に支持されたブームやジブなどの起伏体と、起伏用ロープと、起伏用ウインチと、吊り荷ロープと、吊り荷用ウインチと、を備えたクレーンが知られている。起伏用ロープは起伏体の先端部に接続されており、起伏用ウインチが起伏用ロープの巻き取り、繰り出しを行うと、起伏体が起伏する。また、吊り荷用ウインチから引き出された吊り荷ロープは、起伏体の先端部に配置されたシーブを介して起伏体の先端部から垂下される。吊り荷用ウインチが吊り荷ロープを巻き取ると、吊り荷ロープの先端部に接続されたフックによって吊り荷が吊り上げられる。

【0003】

特許文献１および２には、クレーンにおける吊り荷の水平移動制御（水平引き込み制御）方法がそれぞれ開示されている。当該方法では、ブームを操作するための操作入力部に入力される操作に応じて、制御部が起伏用ウインチおよび吊り荷用ウインチのそれぞれに駆動制御信号を入力する。この際、ブームの起伏に伴う吊り荷の上下移動を吊り荷ロープの巻き上げまたは巻き下げによって相殺し、吊り荷を水平移動させる。また、当該技術では、ブームに備えられた角度検出器がブームの起伏角を検出し、制御部が検出された前記起伏角に応じてフィードフォワード制御に基づいて、吊り荷ロープの巻き上げ量または巻き下げ量を演算する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭６３－０６０８９７号公報

【文献】特開昭６２－２０１７９０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、ブームの基端部に装着された角度検出器がブームの起伏角を検出する。ブームなどの起伏体は、長尺形状を有しているため、その撓みに起因して周期的な振動が発生しやすい。このような振動が発生すると、角度検出器が検出する起伏角の出力値も周期的な振動成分を含む。この結果、制御部が実行する吊り荷用ウインチのフィードフォワード制御の制御量にも周期的な振動成分が含まれ、吊り荷の挙動が不安定になるという問題があった。

【0006】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、吊り荷の水平移動を安定して行うことが可能な吊り荷の水平移動補助装置およびこれを備えたクレーン、吊り荷の水平移動方法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】

【0007】

本発明の一実施形態に係る吊り荷の水平移動補助装置は、ベース部と、水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能に前記ベース部に支持された起伏体基端部と、当該起伏体基端部とは反対の起伏体先端部と、を有する起伏体と、前記起伏体先端部に接続される接続部と当該接続部に接続される起伏用ロープとを含み前記起伏体が前記回転中心軸回りに起伏することを許容するように前記起伏体の前記起伏体先端部を支持する起伏体支持機構と、所定の回転軸回りに回転し、前記起伏体支持機構の前記起伏用ロープを巻き取ることで前記起伏体を前記ベース部に対して起立方向に回動させる一方、前記起伏用ロープを繰り出すことで前記起伏体を前記ベース部に対して倒伏方向に回動させることが可能な起伏用ウインチと、前記起伏体先端部から垂下され吊り荷に接続される吊り荷ロープと、前記吊り荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うための吊り荷ウインチと、を有するクレーンに装着され、前記吊り荷ロープに接続された吊り荷を空中で水平に移動させる水平移動動作を補助することが可能な吊り荷の水平移動補助装置である。当該水平移動補助装置は、起伏体を起伏させるための操作を受け付ける被操作部であって、前記起伏体の起立方向および倒伏方向に対応した前記操作の操作方向および操作量がそれぞれ可変とされている、被操作部と、前記起伏体のうちの少なくとも一つの部位の起伏角を検出および出力することが可能な起伏角検出部と、前記被操作部が受ける前記操作の操作方向および操作量に対応して前記起伏体が起伏するように前記起伏用ウインチの回転を制御する起伏ウインチ制御部と、前記起伏ウインチ制御部によって制御される前記起伏用ウインチの前記回転軸回りの回転角度に対応する情報である第１回転角度情報を検出する第１回転角度情報検出部と、前記起伏用ウインチが前記起伏ウインチ制御部によって制御されることに伴う前記起伏体の起伏動作の開始時に前記起伏角検出部によって検出される起伏角である初期起伏角と、前記起伏体の起伏動作中に前記第１回転角度情報検出部によって検出される前記第１回転角度情報とに基づいて、前記起伏体の起伏角の推定値である推定起伏角を演算する起伏角演算部と、前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードフォワード制御に基づいて相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御するためのフィードフォワード制御量を、少なくとも前記起伏角演算部によって演算された前記推定起伏角と前記起伏体の長さに対応する長さ情報とに基づいて演算する制御量演算部と、少なくとも前記制御量演算部によって演算された前記フィードフォワード制御量に基づいて、前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における前記移動量を相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御する吊り荷ウインチ制御部と、を備える。

【0008】

本構成によれば、起伏角演算部が、起伏角検出部によって検出される初期起伏角と、起伏体の起伏動作中に第１回転角度情報検出部によって検出される起伏用ウインチの第１回転角度情報とに基づいて、起伏体の推定起伏角を演算する。そして、制御量演算部は、起伏角演算部によって演算された前記推定起伏角と起伏体の長さ情報とに基づいて吊り荷ウインチの回転を制御するためのフィードフォワード制御量を演算する。第１回転角度情報検出部が検出する起伏用ウインチの第１回転角度情報は、起伏角検出部が直接検出する起伏角と比較して、起伏体の撓みの影響を受けにくい。このため、吊り荷ウインチのフィードフォワード制御量の演算に起伏体の起伏角として前記推定起伏角を用いることで、前記起伏角検出部が検出する起伏角を用いる場合と比較して、前記制御量の中に起伏体の振動成分が含まれることが抑止される。この結果、起伏体の起伏動作に対応した吊り荷の上下方向における移動量をフィードフォワード制御に基づいて安定して相殺することが可能となり、吊り荷の水平移動を精度良く補助することが可能となる。

【0009】

上記の構成において、前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーンが複数の幾何学図形の組み合わせによってモデル化された情報であるモデル情報を記憶する記憶部を更に備え、前記起伏角演算部は、前記起伏用ウインチの回転に伴う前記起伏用ロープの長さの変化に基づく前記幾何学図形の形状変化に対応して前記起伏体の前記推定起伏角を演算することが望ましい。

【0010】

本構成によれば、前記起伏用ウインチが前記起伏用ロープの巻き取りまたは繰り出しを行うと、起伏角演算部は、複数の幾何学図形の形状変化から起伏体の推定起伏角を演算することが可能となる。

【0011】

上記の構成において、前記クレーンの前記ベース部は、クレーン本体と前記クレーン本体に起伏可能に支持されたブームとを有し、前記起伏体は前記ブームの先端部に起伏可能に支持されたジブであって、前記起伏体支持機構は、前記ブームの先端部または前記ジブの基端部に回動可能に支持されたフロントストラットおよびリヤストラットを有し、前記記憶部は、前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーンが複数の三角形の組み合わせによってモデル化された情報である前記モデル情報であって、前記複数の三角形のうちの第１の三角形の一辺が前記起伏用ロープによって構成され、前記第１の三角形とは異なる第２の三角形が前記フロントストラットおよび前記リヤストラットによって構成され、前記第１の三角形および前記第２の三角形とは異なる第３の三角形の一辺が前記ジブによって構成されている前記モデル情報を記憶し、前記起伏角演算部は、前記起伏用ウインチの回転に伴う前記起伏用ロープの長さの変化に基づく前記第１の三角形の形状変化に対応して、前記モデル情報の前記複数の三角形に三角関数をそれぞれ適用することで前記ジブの前記推定起伏角を演算することが望ましい。

【0012】

本構成によれば、起伏角演算部は、記憶部に記憶されたモデル情報の複数の三角形に三角関数をそれぞれ適用することで、起伏用ウインチの回転に応じた起伏用ロープの長さの変化に基づいて、前記ジブの前記推定起伏角を容易に演算することができる。

【0013】

上記の構成において、前記制御量演算部は、前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードバック制御に基づいて相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御するためのフィードバック制御量を、前記吊り荷の高さの偏差に基づいて更に演算し、前記吊り荷ウインチ制御部は、前記制御量演算部によって演算された前記フィードフォワード制御量および前記フィードバック制御量に基づいて、前記吊り荷ウインチの回転を制御することが望ましい。

【0014】

本構成によれば、上記のフィードフォワード制御に加え、フィードバック制御に基づいて吊り荷の高さを制御することができる。このため、フィードフォワード制御量の演算に含まれる誤差の影響やクレーンに搭載される機器の個体差の影響によって、吊り荷の高さに生じる偏差を低減することができる。

【0015】

上記の構成において、前記吊り荷ウインチ制御部によって制御される前記吊り荷ウインチの回転角度に対応する情報である第２回転角度情報を検出する第２回転角度情報検出部を更に備え、前記制御量演算部は、前記第２回転角度情報検出部によって検出された前記第２回転角度情報から吊り荷の現在の高さの推定値である推定高さを演算する一方、前記起伏角検出部によって検出される前記起伏体の前記起伏角と前記起伏体の前記長さ情報とに基づいて前記吊り荷の高さの目標値である目標高さを演算し、前記目標高さと前記推定高さとの差から前記偏差を演算し、当該演算された偏差に予め設定されたゲインを乗じることで前記フィードバック制御量を演算することが望ましい。

【0016】

本構成によれば、制御量演算部は、吊り荷ウインチの回転角度に基づく吊り荷の推定高さと起伏体の起伏角に基づく吊り荷の目標高さとの差から、吊り荷の偏差を容易に演算し、フィードバック制御量を演算することができる。

【0017】

上記の構成において、前記起伏角検出部は、前記起伏体基端部の前記起伏角を検出する第１起伏角検出部と、前記起伏体先端部の前記起伏角を検出する第２起伏角検出部と、を含み、前記制御量演算部は、前記第１起伏角検出部および前記第２起伏角検出部によってそれぞれ検出された前記起伏角の平均値と前記起伏体の前記長さ情報とに基づいて前記目標高さを演算することが望ましい。

【0018】

本構成によれば、起伏体に撓みが発生している場合でも、制御量演算部が、吊り荷の目標高さの演算に対する起伏体の撓みの影響を抑えながら、フィードバック制御量を精度良く演算することができる。

【0019】

本発明の他の局面に係るクレーンは、ベース部と、水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能に前記ベース部に支持された起伏体基端部と、当該起伏体基端部とは反対の起伏体先端部と、を有する起伏体と、前記起伏体先端部に接続される接続部と当該接続部に接続される起伏用ロープとを含み前記起伏体が前記回転中心軸回りに起伏することを許容するように前記起伏体の前記起伏体先端部を支持する起伏体支持機構と、所定の回転中心軸回りに回転し、前記起伏体支持機構の前記起伏用ロープを巻き取ることで前記起伏体を前記ベース部に対して起立方向に回動させる一方、前記起伏用ロープを繰り出すことで前記起伏体を前記ベース部に対して倒伏方向に回動させることが可能な起伏用ウインチと、前記起伏体先端部から垂下され吊り荷に接続される吊り荷ロープと、前記吊り荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うための吊り荷ウインチと、前記吊り荷ロープに接続された吊り荷を空中で水平に移動させる水平移動動作を補助することが可能な、請求項１乃至６の何れか１項に記載の吊り荷の水平移動補助装置と、を備える。

【0020】

本構成によれば、吊り荷の水平移動を安定して行うことが可能なクレーンが提供される。

【0021】

また、本発明の他の局面に係る吊り荷の水平移動方法は、ベース部と、水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能に前記ベース部に 支持された起伏体基端部と、当該起伏体基端部とは反対の起伏体先端部と、を有する起伏体と、前記起伏体先端部に接続される接続部と当該接続部に接続される起伏用ロープとを含み前記起伏体が前記回転中心軸回りに起伏することを許容するように前記起伏体の前記起伏体先端部を支持する起伏体支持機構と、所定の回転軸回りに回転し、前記起伏体支持機構の前記起伏用ロープを巻き取ることで前記起伏体を前記ベース部に対して起立方向に回動させる一方、前記起伏用ロープを繰り出すことで前記起伏体を前記ベース部に対して倒伏方向に回動させることが可能な起伏用ウインチと、前記起伏体先端部から垂下され吊り荷に接続される吊り荷ロープと、前記吊り荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うための吊り荷ウインチと、前記起伏体を起伏させるための操作を受け付ける被操作部であって、前記起伏体の起立方向および倒伏方向に対応した前記操作の操作方向および操作量がそれぞれ可変とされている、被操作部と、を有するクレーンにおいて、前記吊り荷ロープに接続された吊り荷を空中で水平に移動させる吊り荷の水平移動方法であって、前記起伏体先端部から垂下される前記吊り荷ロープに吊り荷を接続し、前記吊り荷ウインチによって前記吊り荷ロープを巻き取ることで前記吊り荷を地面から上方に離間させ空中に配置することと、前記吊り荷が空中に配置された状態で、前記被操作部が受ける操作に応じて前記起伏用ウインチを制御して前記起伏体を起伏させる起伏動作の開始時に、前記起伏体のうちの少なくとも一つの部位の起伏角である初期起伏角を検出することと、前記初期起伏角と、前記起伏体の起伏動作中における前記起伏用ウインチの前記回転軸回りの回転角度に対応する情報である第１回転角度情報とに基づいて、前記起伏体の起伏角の推定値である推定起伏角を演算することと、前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードフォワード制御に基づいて相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御するためのフィードフォワード制御量を、少なくとも前記推定起伏角と前記起伏体の長さに対応する長さ情報とに基づいて演算することと、前記フィードフォワード制御量に基づいて、前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における前記移動量を相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御し、前記起伏体の起伏動作に応じて前記吊り荷を水平移動させることと、を備える。

【0022】

本方法によれば、吊り荷ウインチのフィードフォワード制御量の演算に起伏体の起伏角として前記推定起伏角を用いることで、前記制御量の中に起伏体の振動成分が含まれることが抑止される。この結果、起伏体の起伏動作に対応した吊り荷の上下方向における移動量をフィードフォワード制御に基づいて安定して相殺することが可能となり、吊り荷の水平移動を精度良く行うことが可能となる。

【0023】

上記の方法において、前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーンが複数の幾何学図形の組み合わせによってモデル化された情報であるモデル情報を記憶する記憶部を準備することを更に備え、前記起伏体の前記推定起伏角を演算することは、前記起伏用ウインチの回転に伴う前記起伏用ロープの長さの変化に基づく前記幾何学図形の形状変化に対応して前記起伏体の前記推定起伏角を演算することを含むことが望ましい。

【0024】

本方法によれば、前記起伏用ウインチが前記起伏用ロープの巻き取りまたは繰り出しを行うと、複数の幾何学図形の形状変化から起伏体の推定起伏角を演算することが可能となる。

【0025】

上記の方法において、前記クレーンの前記ベース部は、クレーン本体と前記クレーン本体に起伏可能に支持されたブームとを有し、前記起伏体は前記ブームの先端部に起伏可能に支持されたジブであって、前記起伏体支持機構は、前記ブームの先端部または前記ジブの基端部に回動可能に支持されたフロントストラットおよびリヤストラットを有し、前記記憶部として、前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーンが複数の三角形の組み合わせによってモデル化された情報である前記モデル情報であって、前記複数の三角形のうちの第１の三角形の一辺が前記起伏用ロープによって構成され、前記第１の三角形とは異なる第２の三角形が前記フロントストラットおよび前記リヤストラットによって構成され、前記第１の三角形および前記第２の三角形とは異なる第３の三角形の一辺が前記ジブによって構成されている前記モデル情報を記憶するものを準備することと、前記起伏体の前記推定起伏角を演算することは、前記起伏用ウインチの回転に伴う前記起伏用ロープの長さの変化に基づく前記第１の三角形の形状変化に対応して、前記モデル情報の前記複数の三角形に三角関数をそれぞれ適用することで前記ジブの前記推定起伏角を演算することを含むことが望ましい。

【0026】

本方法によれば、記憶部に記憶されたモデル情報の複数の三角形に三角関数をそれぞれ適用することで、起伏用ウインチの回転に応じた起伏用ロープの長さの変化に基づいて、前記ジブの前記推定起伏角を容易に演算することができる。

【0027】

上記の方法において、前記起伏体の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードバック制御に基づいて相殺するように前記吊り荷ウインチの回転を制御するためのフィードバック制御量を、前記吊り荷の高さの偏差に基づいて演算することと、前記フィードバック制御量に基づいて、前記吊り荷ウインチの回転を制御することと、を更に備えることが望ましい。

【0028】

本方法によれば、上記のフィードフォワード制御に加え、フィードバック制御に基づいて吊り荷の高さを制御することができる。このため、フィードフォワード制御量の演算に含まれる誤差の影響やクレーンに搭載される機器の個体差の影響によって、吊り荷の高さに生じる偏差を低減することができる。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、吊り荷の水平移動を安定して行うことが可能な吊り荷の水平移動補助装置およびこれを備えたクレーン、吊り荷の水平移動方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の一実施形態に係るクレーンの側面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るクレーンの油圧回路図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動補助装置のブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るクレーンにおいて実行される水平移動制御のフローチャートの一部である。

【図5】本発明の一実施形態に係るクレーンにおいて実行される水平移動制御のフローチャートの一部である。

【図6】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御において吊り荷高さの偏差を算出するためのモデル図である。

【図7】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御においてジブの起伏角を算出するためのモデル図である。

【図8】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御においてジブの起伏角を算出するためのモデル図である。

【図9】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御においてジブの起伏角を算出するためのモデル図である。

【図10】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御においてジブの起伏角を算出するためのモデル図である。

【図11】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御においてジブの起伏角を算出するためのモデル図である。

【図12】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御においてジブの起伏角を算出するためのモデル図である。

【図13】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御においてジブの起伏角を算出するためのモデル図である。

【図14】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御においてジブの起伏角を算出するためのモデル図である。

【図15】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御においてジブの起伏角を算出するためのモデル図である。

【図16】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御におけるジブおよび吊り荷ロープの軌跡を示した図である。

【図17】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御および他の水平移動制御におけるジブ起伏角速度の推移をそれぞれ示したグラフである。

【図18】本発明の一実施形態に係るクレーンの水平移動制御および他の水平移動制御における吊り荷高さの偏差の推移をそれぞれ示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るクレーン１０（作業機械）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の構造および組立方法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。なお、以下、「左右方向」あるいは「幅方向」と記す方向は、図１において紙面と直交する方向を示すものとする。

【0032】

クレーン１０は、地面Ｇ上を走行可能な下部走行体１０１と、機体に相当し下部走行体１０１に旋回可能に支持された上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２の前端部に配置されオペレータが搭乗することを許容するキャブ１０３と、ブーム１０４およびジブ１０５（起伏体）と、を備える。また、クレーン１０は、ジブポイントシーブ１０６と、主巻ロープ１０７と、フック１０８と、ガイドシーブ１０９と、主巻ウインチ１１０と、ブーム起伏ウインチ１１１と、ジブ起伏ウインチ１１２と、ブーム起伏ロープ１１３と、ブームガイライン１１４と、ジブ起伏ロープ１１５と、ジブガイライン１１６および１１７と、ストラットリンク１１８と、下部スプレッダ１２１と、上部スプレッダ１２２と、下部スプレッダ１２３と、上部スプレッダ１２４と、フロントストラット１２５と、リヤストラット１２６と、ストラット支点部１２７と、ガントリ１２８と、を更に備える。

【0033】

ブーム１０４は、上部旋回体１０２に起伏方向に回動可能に支持されるブーム基端部と、長手方向においてブーム基端部とは反対側に配置されるブーム先端部と、を有する。本実施形態では、ブーム基端部に備えられたブームフット１０４Ｓが、上部旋回体１０２の不図示の軸支部に左右方向に延びる回転中心軸回りに回動可能に支持される。なお、図１に示されるブーム１０４は、いわゆるラチス型であり、ブームフット１０４Ｓを含む下部ブーム１０４Ａと、一または複数の中間ブーム１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄと、上部ブーム１０４Ｅ（ブームヘッドともいう）とから構成される。なお、図１に示すように、上部ブーム１０４Ｅは、中間ブーム１０４Ｄよりも前方に突出した形状を有している。上部ブーム１０４Ｅの前側の基端部であって、中間ブーム１０４Ｄとの接続部分が、ブームヘッド基端部１０４Ｔと定義される。また、ブーム１０４の先端部（上端部）には、ガイドシーブ１０９が回転可能に支持されている。

【0034】

ジブ１０５は、ブーム１０４に起伏方向に回動可能に支持されるジブ基端部と、長手方向においてジブ基端部とは反対側に配置されるジブ先端部と、を有する。本実施形態では、ジブ基端部に備えられたジブフット１０５Ｓが、ブーム１０４の上部ブームの不図示の軸支部に左右方向に延びる回転中心軸回りに回動可能に支持される。なお、図１に示されるジブ１０５は、いわゆるラチス型であり、ジブフット１０５Ｓを含む下部ジブ１０５Ａと、一または複数の中間ジブ１０５Ｂと、上部ジブ１０５Ｃとから構成される。

【0035】

なお、上部ブーム１０４Ｅの先端部（前端部）であってブームヘッド基端部１０４Ｔの上方かつ前方部分に上記のジブフット１０５Ｓが支持されている。また、上部ブーム１０４Ｅのうちジブフット１０５Ｓが支持される部分よりも後方であって、ガイドシーブ１０９の前方部分にはストラット支点部１２７が配置されている。なお、上部旋回体１０２およびブーム１０４は、本実施形態におけるベース部１０Ａを構成する。そして、ジブ１０５は、水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能にベース部１０Ａに支持された前述のジブ基端部（起伏体基端部）と、当該ジブ基端部とは反対のジブ先端部（起伏体先端部）と、を有する。

【0036】

フロントストラット１２５は、ジブ１０５の後方においてストラット支点部１２７に回動可能に支持されている。同様に、リヤストラット１２６は、フロントストラット１２５の後方においてストラット支点部１２７に回動可能に支持されている。フロントストラット１２５の回動端部１２５Ｓ（先端部）およびリヤストラット１２６の回動端部１２６Ｓ（先端部）は、ストラットリンク１１８によって互いに接続されている。図１に示すように、フロントストラット１２５、リヤストラット１２６およびストラットリンク１１８は三角形状を形成しており、この三角形は固定されたまま、ストラット支点部１２７を支点として回動する。また、ジブガイライン１１７は、フロントストラット１２５の回動端部と、ジブ１０５（上部ジブ１０５Ｃ）の先端部とを互いに接続している。

【0037】

ガントリ１２８は、ブーム１０４の後方で上部旋回体１０２に支持されている。下部スプレッダ１２３は、ガントリ１２８の先端部に接続されており、不図示の下部シーブブロックを有する。下部シーブブロックには、複数のシーブが幅方向（左右方向）に配列されている。

【0038】

上部スプレッダ１２４は、下部スプレッダ１２３の上方に所定の間隔をおいて配置される。上部スプレッダ１２４は、ブームガイライン１１４を介してブーム１０４の先端部に接続される。上部スプレッダ１２４は、不図示の上部シーブブロックを有する。上部シーブブロックには、複数のシーブが幅方向（左右方向）に配列されている。なお、ブームガイライン１１４は、図１の紙面と直交する左右方向に一対配置されている。ブームガイライン１１４は、ガイリンク（金属製の板材）、ガイロープ、ガイワイヤ（金属製の線材）などを含む。後記の他のガイラインも同様である。

【0039】

ブーム起伏ロープ１１３は、ブーム起伏ウインチ１１１から引き出され、下部スプレッダ１２３の下部シーブブロックと上部スプレッダ１２４の上部シーブブロックとの間で複数回掛け回される。なお、下部シーブブロックおよび上部シーブブロックに掛け回された後のブーム起伏ロープ１１３の先端部は、ガントリ１２８の先端部に固定される。

【0040】

ブーム起伏ウインチ１１１は、上部旋回体１０２の後端部に配置される。ブーム起伏ウインチ１１１は、ブーム起伏ロープ１１３の巻き取りおよび繰り出しを行うことで下部スプレッダ１２３の下部シーブブロックと上部スプレッダ１２４の上部シーブブロックとの間の距離を変化させ、ブーム１０４をガントリ１２８（上部旋回体１０２）に対して相対的に回動させながらブーム１０４を起伏させる。

【0041】

下部スプレッダ１２１は、上部旋回体１０２のうちキャブ１０３の後側部分に支持されており、不図示の下部シーブブロックを有する。下部シーブブロックには、複数のシーブが幅方向（左右方向）に配列されている。

【0042】

上部スプレッダ１２２は、下部スプレッダ１２１の上方に所定の間隔をおいて配置される。上部スプレッダ１２２は、ジブガイライン１１６を介してリヤストラット１２６の回動端部１２６Ｓに接続される。上部スプレッダ１２２は、不図示の上部シーブブロックを有する。上部シーブブロックには、複数のシーブが幅方向（左右方向）に配列されている。なお、ジブガイライン１１６は、図１の紙面と直交する左右方向に一対配置されている。

【0043】

ジブ起伏ロープ１１５は、ジブ起伏ウインチ１１２から引き出され、下部スプレッダ１２１の下部シーブブロックと上部スプレッダ１２２の上部シーブブロックとの間で複数回掛け回される。なお、下部シーブブロックおよび上部シーブブロックに掛け回された後のジブ起伏ロープ１１５の先端部は、上部旋回体１０２のうち下部スプレッダ１２１の近傍に固定される。

【0044】

ジブ起伏ウインチ１１２（起伏用ウインチ）は、ブーム起伏ウインチ１１１の前側において上部旋回体１０２に配置され、左右方向（水平方向）に延びる回転軸回りに回転する。ジブ起伏ウインチ１１２は、ジブ起伏ロープ１１５の巻き取りおよび繰り出しを行うことで下部スプレッダ１２１の下部シーブブロックと上部スプレッダ１２２の上部シーブブロックとの間の距離を変化させ、フロントストラット１２５、リヤストラット１２６およびストラットリンク１１８の構造体を一体でストラット支点部１２７回りに回動させる。この結果、フロントストラット１２５の回動端部１２５Ｓにジブガイライン１１７を介して接続されたジブ１０５がジブフット１０５Ｓ回りに起伏する。

【0045】

なお、本実施形態では、ブーム起伏ロープ１１３、下部スプレッダ１２１、上部スプレッダ１２２、ジブガイライン１１６、ジブガイライン１１７、ストラットリンク１１８、フロントストラット１２５およびリヤストラット１２６が、起伏体支持機構１０Ｂを構成する。当該起伏体支持機構１０Ｂは、ジブ１０５のジブ先端部に接続されるジブガイライン１１７（接続部）と当該ジブガイライン１１７に接続されるジブ起伏ロープ１１５（起伏用ロープ）とを含み、ジブ１０５が前記回転中心軸回りに起伏することを許容するようにジブ１０５の前記起伏体先端部を支持する。そして、ジブ起伏ウインチ１１２は、起伏体支持機構１０Ｂのジブ起伏ロープ１１５を巻き取ることでジブ１０５をベース部１０Ａに対して起立方向に回動させる一方、ジブ起伏ロープ１１５を繰り出すことでジブ１０５をベース部１０Ａに対して倒伏方向に回動させる。

【0046】

主巻ウインチ１１０は、吊り荷の巻き上げ及び巻き下げを行うために上部旋回体１０２のうちジブ起伏ウインチ１１２の前側部分に搭載される。なお、主巻ウインチ１１０は、ブーム１０４に搭載されてもよい。

【0047】

主巻ウインチ１１０は、主巻ロープ１０７の巻き取りおよび繰り出しを行うことで、吊り荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。この主巻について、ブーム１０４のブーム先端部には前述のガイドシーブ１０９が回転可能に設けられるとともに、ジブ１０５の先端部にはガイドシーブ１０５Ｔが回転可能に設けられている。さらに、ジブ１０５の先端部にはガイドシーブ１０５Ｔに隣接する位置に複数のジブポイントシーブ１０６が設けられている。ジブポイントシーブ１０６から垂下された主巻ロープ１０７には、吊り荷に接続されるフック１０８が連結されている。そして、主巻ウインチ１１０が主巻ロープ１０７の巻き取りや繰り出しを行うと、フック１０８を介して吊り荷の巻き上げ及び巻き下げが行われる。

【0048】

クレーン１０は、水平移動補助装置１０Ｃを更に有する。水平移動補助装置１０Ｃは、主巻ロープ１０７に接続された吊り荷を空中で水平に移動させる水平移動動作を補助することが可能とされている。図２は、本実施形態に係るクレーン１０の油圧回路図である。図３は、本実施形態に係るクレーン１０の水平移動補助装置１０Ｃのブロック図である。

【0049】

図２を参照して、クレーン１０は、更に、油圧ポンプ２１と、ジブ起伏用制御弁２２Ａと、主巻用制御弁２２Ｂと、ジブ起伏ウインチ１１２を回転駆動させるためのジブ起伏用油圧モータ２３Ａと、主巻ウインチ１１０を回転駆動させるための主巻用油圧モータ２３Ｂと、電磁比例減圧弁２６Ａと、電磁比例減圧弁２６Ｂと、電磁比例減圧弁２７Ａと、電磁比例減圧弁２７Ｂと、電磁切替弁２８と、電磁切替弁２９と、ジブ起伏用リモコン弁３２Ａと、主巻用リモコン弁３２Ｂと、ジブ操作用レバー３３Ａと、主巻操作用レバー３３Ｂと、パイロット油圧ポンプ３４と、パイロット圧力計３６と、パイロット圧力計３７と、を有する。

【0050】

油圧ポンプ２１は、上部旋回体１０２に搭載された不図示のエンジンによって回転駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２１から吐出された作動油は、ジブ起伏用制御弁２２Ａを介してジブ起伏用油圧モータ２３Ａに供給される。ジブ起伏用制御弁２２Ａは、ジブ起伏用油圧モータ２３Ａの２つのポートのうちの一方のポートに作動油を選択的にかつその流量を制御しながら供給することで、ジブ起伏用油圧モータ２３Ａを正逆方向にそれぞれ回転させる。この結果、ジブ起伏用油圧モータ２３Ａによってジブ起伏ウインチ１１２が正逆方向にそれぞれ回転駆動され、ジブ１０５が起伏する。

【0051】

また、油圧ポンプ２１から吐出された作動油は、主巻用制御弁２２Ｂを介して主巻用油圧モータ２３Ｂに供給される。主巻用制御弁２２Ｂは、主巻用油圧モータ２３Ｂの２つのポートのうちの一方のポートに作動油を選択的にかつその流量を制御しながら供給することで、主巻用油圧モータ２３Ｂを正逆方向にそれぞれ回転させる。この結果、主巻用油圧モータ２３Ｂによって主巻ウインチ１１０が正逆方向にそれぞれ回転駆動され、主巻ロープ１０７の巻き取り、繰り出しが行われる。

【0052】

ジブ起伏用制御弁２２Ａおよび主巻用制御弁２２Ｂは、一対のパイロットポートをそれぞれ有する。ジブ起伏用制御弁２２Ａの一対のパイロットポートには、電磁比例減圧弁２６Ａの二次側回路２４Ａと、電磁比例減圧弁２７Ａの二次側回路２５Ａとがそれぞれ接続されている。同様に、主巻用制御弁２２Ｂの一対のパイロットポートには、電磁比例減圧弁２６Ｂの二次側回路２４Ｂと、電磁比例減圧弁２７Ｂの二次側回路２５Ｂとがそれぞれ接続されている。

【0053】

一方、電磁比例減圧弁２６Ａおよび電磁比例減圧弁２７Ａの一次側回路には、ジブ起伏用リモコン弁３２Ａの二次側回路３０Ａおよび二次側回路３１Ａがそれぞれ接続されている。当該ジブ起伏用リモコン弁３２Ａは、不図示の一対の可変減圧弁を有しており、ジブ操作用レバー３３Ａの操作方向および操作量に応じて、二次側回路３０Ａまたは二次側回路３０Ｂに入力する二次圧力を制御する。ジブ操作用レバー３３Ａ（被操作部）は、ジブ１０５を起伏させるための操作を受け付けるものであって、ジブ１０５の起立方向および倒伏方向に対応した前記操作の操作方向および操作量がそれぞれ可変とされている。

【0054】

また、ジブ起伏用リモコン弁３２Ａの二次側回路３０Ａおよび二次側回路３１Ａには、それぞれ、パイロット圧力計３６およびパイロット圧力計３７が配置されている。当該パイロット圧力計３６、３７は、それぞれ、ジブ起伏用リモコン弁３２Ａからの二次圧力を検出する。この結果、パイロット圧力計３６、３７は、ジブ操作用レバー３３Ａが受ける操作方向および操作量を検出する。

【0055】

一方、電磁比例減圧弁２６Ｂおよび電磁比例減圧弁２７Ｂの一次側回路は、電磁切替弁２８および電磁切替弁２９の二次側回路にそれぞれ接続されている。また、電磁切替弁２８および電磁切替弁２９の一次側回路には、主巻用リモコン弁３２Ｂの二次側回路３０Ｂおよび二次側回路３１Ｂのうちの対応する一方と、前述のエンジンによって駆動されるパイロット油圧ポンプ３４の二次側回路３５とが、互いに切替自在に接続されている。主巻用リモコン弁３２Ｂは、ジブ起伏用リモコン弁３２Ａと同様に、不図示の一対の可変減圧弁を有しており、主巻操作用レバー３３Ｂが受ける操作方向および操作量に応じて、二次側回路３０Ｂまたは二次側回路３１Ｂに入力する二次圧力を制御する。主巻操作用レバー３３Ｂは、主巻ウインチ１１０を回転させるための操作を受け付けるものであって、主巻ロープ１０７の巻き取り方向および繰り出し方向に対応した前記操作の操作方向および操作量がそれぞれ可変とされている。なお、吊り荷の水平移動制御中は、主巻操作用レバー３３Ｂが受ける操作は無視される。また、図２の各回路に配置されたＣＶは、チェック弁を示している。

【0056】

なお、図２では、ジブ起伏用油圧モータ２３Ａによってジブ起伏ウインチ１１２を回転駆動させ、主巻用油圧モータ２３Ｂによって主巻ウインチ１１０を回転駆動させるための油圧回路について示しているが、ジブ起伏用油圧モータ２３Ａによるジブ起伏ウインチ１１２の駆動構造と同様の回路が、ブーム起伏ウインチ１１１を回転駆動させるために設けられている。図２では、ブーム起伏ウインチ１１１を回転駆動させるための当該構造の図示を省略している。

【0057】

図３を参照して、クレーン１０の水平移動補助装置１０Ｃは、第１回転角検出部５２Ａと、第２回転角検出部５２Ｂと、第１ジブ角度計５３と、第２ジブ角度計５４と、制御部９０と、を更に有する。

【0058】

第１回転角検出部５２Ａ（第１回転角度情報検出部）は、ジブ起伏ウインチ１１２の不図示の回転軸に装着されており、ジブ起伏ウインチ１１２の前記回転軸回りの回転角度（回転量、第１回転角度情報）を検出および出力する。第１回転角検出部５２Ａによって検出されたジブ起伏ウインチ１１２の回転角は、後記の制御部９０のジブ起伏角演算部９０２によって参照される。

【0059】

第２回転角検出部５２Ｂ（第２回転角度情報検出部）は、主巻ウインチ１１０の不図示の回転軸に装着されており、主巻ウインチ１１０の回転角度（回転量、第２回転角度情報）を検出および出力する。第２回転角検出部５２Ｂによって検出された主巻ウインチ１１０の回転角は、後記の制御部９０の主巻ウインチ指令値演算部９０３によって参照される。

【0060】

第１ジブ角度計５３（起伏角検出部、第１起伏角検出部）は、ジブ１０５の基端部に装着されており、当該基端部におけるジブ１０５の起伏角（対地角）を検出および出力する。第１ジブ角度計５３によって検出されるジブ１０５の起伏角は、ジブ起伏角演算部９０２によって参照される。

【0061】

第２ジブ角度計５４（起伏角検出部、第２起伏角検出部）は、ジブ１０５の先端部に装着されており、当該先端部におけるジブ１０５の起伏角を検出および出力する。第２ジブ角度計５４によって検出されるジブ１０５の起伏角も、ジブ起伏角演算部９０２によって参照される。なお、第２ジブ角度計５４は、後記の変形実施形態において使用されるため、本実施形態では必ずしも必要ではない。すなわち、本発明に係る起伏角検出部は、ジブ１０５のうちの少なくとも一つの部位の起伏角を検出すればよい。

【0062】

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。また、制御部９０には、ジブ操作用レバー３３Ａ、主巻操作用レバー３３Ｂ、第１回転角検出部５２Ａ、第２回転角検出部５２Ｂ、第１ジブ角度計５３、第２ジブ角度計５４に加え、主巻ウインチ１１０、ジブ起伏ウインチ１１２を駆動する油圧回路の一部の部材が電気的に接続されている。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、ジブ起伏角演算部９０２、主巻ウインチ指令値演算部９０３、記憶部９０４および判定部９０５を備えるように機能する。

【0063】

駆動制御部９０１（起伏ウインチ制御部、吊り荷ウインチ制御部）は、主巻ウインチ１１０、ジブ起伏ウインチ１１２およびその他の駆動機構を駆動するための駆動指令信号を出力する。特に、吊り荷の水平移動制御では、駆動制御部９０１は、ジブ操作用レバー３３Ａが受ける前記操作の操作方向および操作量に対応してジブ１０５が起伏するようにジブ起伏ウインチ１１２の回転を制御する。また、駆動制御部９０１は、少なくとも主巻ウインチ指令値演算部９０３によって演算された後記のフィードフォワード制御量およびフィードバック制御量に基づいて、ジブ１０５の起伏動作に対応した吊り荷の上下方向における移動量を相殺するように主巻ウインチ１１０の回転を制御する。なお、本実施形態において、主巻ウインチ１１０およびジブ起伏ウインチ１１２に対する駆動指令信号は、図２の電磁比例減圧弁２６Ａ、電磁比例減圧弁２６Ｂ、電磁比例減圧弁２７Ａおよび電磁比例減圧弁２７Ｂに入力される。

【0064】

ジブ起伏角演算部９０２（起伏角演算部）は、吊り荷の水平移動制御において、ジブ１０５の起伏角（対地角）を演算する。より詳しくは、ジブ起伏角演算部９０２は、ジブ起伏ウインチ１１２が駆動制御部９０１によって制御されることに伴うジブ１０５の起伏動作の開始時に第１ジブ角度計５３によって検出されたジブ１０５の起伏角である初期起伏角と、ジブ１０５の起伏動作中に第１回転角検出部５２Ａによって検出されるジブ起伏ウインチ１１２の回転角度（第１回転角度情報）とに基づいて、ジブ１０５の起伏角の推定値である推定起伏角を演算する。

【0065】

主巻ウインチ指令値演算部９０３（制御量演算部）は、吊り荷の水平移動制御において、ジブ起伏角演算部９０２によって演算されるジブ１０５の起伏角に基づいて、主巻ウインチ１１０を回転させるための指令値（制御量）を演算する。より詳しくは、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、ジブ１０５の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードフォワード制御に基づいて相殺するように主巻ウインチ１１０の回転を制御するためのフィードフォワード制御量を、少なくともジブ起伏角演算部９０２によって演算された前記推定起伏角とジブ１０５の長さＬ（長さ情報）とに基づいて演算する。また、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、ジブ１０５の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードバック制御に基づいて相殺するように主巻ウインチ１１０の回転を制御するためのフィードバック制御量を、前記吊り荷の高さの偏差に基づいて演算する。なお、上記の各制御量の演算については、後記で詳述する。

【0066】

記憶部９０４は、ジブ起伏角演算部９０２および主巻ウインチ指令値演算部９０３によって参照される各種の演算式、閾値、定数などを記憶している。また、記憶部９０４は、
後述のように、ジブ１０５の回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーン１０が複数の三角形の組み合わせによってモデル化された情報であるモデル情報を記憶している（図６参照）。当該モデル情報では、前記複数の三角形のうちの一の三角形の一辺がジブ起伏ロープ１１５によって構成され、かつ、前記一の三角形とは異なる他の三角形の一辺がジブ１０５（ジブ１０５の中心線）によって構成されている。

【0067】

判定部９０５は、後記の水平移動制御における各種の判定動作を実行する。

【0068】

＜吊り荷の水平移動制御について＞
クレーン１０においてフック１０８に接続された吊り荷が地面から吊り上げられた後、当該吊り荷を前後方向（水平方向）に沿って移動させる作業（水平引き込み作業、水平押し出し作業）を行う場合、オペレータはキャブ１０３（図１）内の不図示の操作パネルを操作し、水平移動制御を実行するための操作を入力する。これに伴って、図２の電磁切替弁２８および電磁切替弁２９は、図の上側の位置にそれぞれ切り替えられる。この結果、パイロット油圧ポンプ３４の二次側回路３５から電磁比例減圧弁２６Ｂおよび電磁比例減圧弁２７Ｂの一次側にパイロット油が供給される。この際、主巻操作用レバー３３Ｂに入力される操作に関わらず、上記の動作が強制的に実行される。

【0069】

次に、オペレータがジブ操作用レバー３３Ａを操作すると、その操作方向および操作量に応じて、ジブ起伏用リモコン弁３２Ａから電磁比例減圧弁２６Ａおよび電磁比例減圧弁２７Ａにパイロット油が供給される。この際、電磁比例減圧弁２６Ａ、電磁比例減圧弁２７Ａ、電磁比例減圧弁２６Ｂおよび電磁比例減圧弁２７Ｂは、制御部９０の駆動制御部９０１から入力される指令信号に応じて作動し、二次側回路２４Ａ、二次側回路２５Ａ、二次側回路２４Ｂおよび二次側回路２５Ｂのパイロット圧が調整される。これらのパイロット圧は、ジブ起伏用制御弁２２Ａおよび主巻用制御弁２２Ｂのパイロットポートにそれぞれ供給される。この結果、ジブ起伏用制御弁２２Ａが図２の上側のジブ起立用位置または図２の下側のジブ倒伏用位置に切り替えられ、油圧ポンプ２１から吐出された作動油がジブ起伏用油圧モータ２３Ａの所定のポートに供給される。この結果、ジブ起伏用油圧モータ２３Ａが所定の方向に回転し、ジブ起伏ウインチ１１２によるジブ起伏ロープ１１５の巻き取り、繰り出しが行われる。

【0070】

一方、図２の主巻用制御弁２２Ｂは、制御部９０の駆動制御部９０１からの信号に基づく電磁比例減圧弁２６Ｂおよび電磁比例減圧弁２７Ｂの動作に応じて、図２の上側の巻き上げ用位置または図２の下側の巻き下げ用位置に切り替えられ、油圧ポンプ２１から吐出された作動油が主巻用油圧モータ２３Ｂの所定のポートに供給される。この結果、主巻用油圧モータ２３Ｂが所定の方向に回転し、主巻ウインチ１１０による主巻ロープ１０７の巻き取り、繰り出しが行われ、フック１０８に接続された吊り荷の巻き上げ、巻き下げが行われる。

【0071】

上記のように、ジブ１０５の先端から垂下された主巻ロープ１０７にフック１０８を介して吊り荷が接続され、オペレータの操作に応じてジブ１０５が起伏すると、その起伏に起因する吊り荷の上下移動を相殺するように、主巻ウインチ１１０が主巻ロープ１０７の巻き上げ、巻き下げを行うことで、吊り荷の高さを一定に保ちながら当該吊り荷を前後に移動（水平移動）させることができる。本実施形態では、ジブ１０５の起伏動作に応じて制御部９０が主巻ウインチ１１０を制御することで、安定した吊り荷の水平移動を行うことができる。なお、当該制御において、ジブ起伏用油圧モータ２３Ａおよび主巻用油圧モータ２３Ｂの回転数は、電磁比例減圧弁２６Ａ、電磁比例減圧弁２７Ａ、電磁比例減圧弁２６Ｂおよび電磁比例減圧弁２７Ｂに入力される指令信号の大きさによって制御される。

【0072】

図４および図５は、本実施形態に係るクレーン１０において実行される吊り荷の水平移動制御モードのフローチャートの一部である。なお、図４および図５は各図の「Ａ」および「Ｂ」において互いに接続された１つのフローチャートを示している。

【0073】

クレーン１０の使用が開始されると、制御部９０は、第１回転角検出部５２Ａ、第２回転角検出部５２Ｂ、第１ジブ角度計５３および第２ジブ角度計５４の出力値を、たとえば０．１秒間隔で取り込み、記憶部９０４に随時記憶する（図４のステップＳ０１）。次に、判定部９０５が、水平移動制御モードが実行されているか否かを判定する（ステップＳ０２）。前述のように、オペレータがキャブ１０３（図１）内の不図示の操作パネルを操作し、水平移動制御モードを実行するための操作を予め入力していると（ステップＳ０２でＹＥＳ）、判定部９０５は、前のフローにおいて水平移動制御モードが実行されていたか否かを更に判定する（ステップＳ０３）。前のフローにおいて水平移動制御モードが実行されていた場合（ステップＳ０３でＹＥＳ）、ジブ起伏角演算部９０２がジブ起伏用指令値の演算を行う（ステップＳ０４）。ここでは、オペレータがジブ操作用レバー３３Ａを操作する操作方向および操作量に応じて、電磁比例減圧弁２６Ａおよび電磁比例減圧弁２７Ａに入力される指令信号を決定するための指令値が演算される。この際、ジブ起伏用リモコン弁３２Ａを介して二次側回路３０Ａまたは二次側回路３１Ａに供給される二次圧に所定のレートリミッタ、すなわち、時間当たりの変化量を線形に制限する特性が適用された上で、上記の指令値が演算されてもよい。これによって、ジブ１０５が起伏する。

【0074】

なお、図４のステップＳ０２において、オペレータの操作に基づいた水平移動制御モードが実行されていない場合（ステップＳ０２でＮＯ）、ステップＳ０３以降の各ステップは実行されない。また、ステップＳ０３において、前フローにおいて水平移動制御モードが実行されていない場合（ステップＳ０３でＮＯ）、判定部９０５は、不図示のエンジンの状態などに基づいてクレーン１０の動作が停止しているか否かを判定する（ステップＳ２２）。そして、クレーン１０の動作が停止している場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２１と同様に、ステップＳ０３以降の各ステップは実行されない。一方、クレーン１０の動作が停止していない場合（ステップＳ２２でＮＯ）、現在のフローが今回の水平移動制御モードにおける最初のフローであるため、第１ジブ角度計５３５３が検出する現在のジブ１０５の起伏角を初期ジブ起伏角として記憶部９０４に記憶させる（ステップＳ２４）。

【0075】

一方、ステップＳ０４においてジブ起伏用指令値が演算されると、主巻ウインチ指令値演算部９０３が吊り荷高さの変化量を演算する（ステップＳ０５）。なお、ステップＳ０５からステップＳ０７は、吊り荷の高さに基づいて主巻ウインチ１１０のフィードバック制御を実行するためのステップである。図６は、本実施形態に係るクレーン１０の水平移動制御において吊り荷の高さの偏差Ｈｂを算出するためのモデル図である。図６では、吊り荷の水平移動制御において、ジブ１０５の起伏角（対地角）がθからθ’に変化している様子を示している。ステップＳ０５では、主巻ウインチ指令値演算部９０３が、第２回転角検出部５２Ｂによって検出される主巻ウインチ１１０の回転角から、主巻ロープ１０７の巻き取り、繰り出し量に基づく吊り荷の高さの変化量Δｈ（吊り荷の高さの推定値：推定高さ）を演算する。次に、図６を参照して、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、吊り荷の高さの目標値ｈ’を以下の式１に基づいて演算する。

【0076】

ｈ’＝Ｌ×（ｓｉｎθ’―ｓｉｎθ） ・・・（式１）
なお、図６に示すようにＬはジブ１０５の長さであり、θは水平移動制御開始時のジブ１０５の起伏角であり、θ’は第１ジブ角度計５３によって検出される現在のジブ１０５の起伏角である。このようにして演算された目標値ｈ’と、前述の吊り荷の高さの変化量Δｈとから、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、以下の式２に基づいて吊り荷高さの偏差Ｈｂを演算する（ステップＳ０６）。

【0077】

Ｈｂ＝ｈ’－Δｈ ・・・（式２）
偏差Ｈｂは、ジブ１０５の起伏角の変化から推定される吊り荷の高さ（目標高さ）と、主巻ロープ１０７の巻き取り、繰りだし量に基づく吊り荷の高さ（推定高さ）との間の差を意味する。なお、図６において、距離ｈ０およびｈ１は、それぞれ、ジブ１０５の起伏角がθおよびθ’の場合のジブ１０５の先端部から吊り荷までの距離を意味し、ｈ１＝ｈ０＋Δｈの関係を満たしている。

【0078】

更に、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、上記の偏差Ｈｂから以下の式３に基づいて、フィードバック制御量ｕｂを演算する（ステップＳ０７）。

【0079】

ｕｂ＝Ｋｐ×Ｈｂ＋Ｋｉ×∫（Ｈｂ）ｄｔ
＝Ｋｐ×Ｈｂ＋Ｋｉ×（Ｈｂ）／ｓ ・・・（式３）
なお、ＫｐおよびＫｉは所定のフィードバックゲインであり記憶部９０４に予め格納されている。また、ｓはラプラス演算子を示している。このように演算されたフィードバック制御量ｕｂは、後記のフィードフォワード制御量ｕｆに加算され、主巻ウインチ１１０を回転駆動させるための指令値の算出に適用される。

【0080】

次に、ジブ起伏角演算部９０２が、ジブ１０５の起伏角（推定起伏角）を演算する（ステップＳ０８）。なお、ステップＳ０８からステップＳ０９は、ジブ１０５の起伏角に基づいて主巻ウインチ１１０のフィードフォワード制御を実行するためのステップである。図７乃至図１５は、本実施形態に係るクレーン１０の水平移動制御においてジブ１０５の起伏角を算出するためのモデル図である。

【0081】

本実施形態では、図７に示すように、ジブ起伏角演算部９０２がジブ１０５の起伏角を演算するために、クレーン１０の構造が簡略された演算用モデルが記憶部９０４に予め準備されている。当該演算用モデルは、ジブ起伏ウインチ１１２によるジブ起伏ロープ１１５の巻き取り、繰り出し量から、ジブ１０５の起伏角を演算するために使用される。以下に、ジブ起伏角演算部９０２が実行するその演算手順を説明する。

【0082】

図１および図７を参照して、本モデルでは、クレーン１０が、２つの四角形と２つの三角形とから構成される。すなわち、１つ目の四角形は、ブームフット１０４Ｓ、ブームヘッド基端部１０４Ｔ、ストラット支点部１２７および回動端部１２６Ｓを頂点とする四角形である。また、２つ目の四角形は、ジブポイントシーブ１０６と、ジブフット１０５Ｓと、ストラット支点部１２７と、回動端部１２５Ｓとを頂点とする四角形である。なお、これらの２つの四角形は後記のとおりそれぞれ２つの三角形に分割される。また、１つ目の三角形は、ジブフット１０５Ｓと、ブームヘッド基端部１０４Ｔと、ストラット支点部１２７とを頂点とする三角形であり、２つ目の三角形は、回動端部１２５Ｓと、ストラット支点部１２７と、回動端部１２６Ｓとを頂点とする三角形である。なお、図１に示すように、下部スプレッダ１２１はブームフット１０４Ｓに近い位置に配置されているため、本モデルでは、下部スプレッダ１２１がブームフット１０４Ｓに位置すると仮定している。下部スプレッダ１２１がブームフット１０４Ｓから離れている場合には、両者の距離だけ図７のモデルにおけるブームフット１０４Ｓを下方に移動させることで、同様のモデルを構築することができる。

【0083】

一例として、ジブ１０５が起立方向に回動され、吊り荷の水平引き作業（水平移動作業）が行われると仮定すると、図７において、ジブ起伏角演算部９０２は、ジブ起伏ウインチ１１２によるジブ起伏ロープ１１５の巻き取り量からブームフット１０４Ｓと回動端部１２６Ｓとの距離Ｌ１を演算する。すなわち、ジブ１０５の起立動作（ジブ起伏ウインチ１１２の回転動作）に伴う距離Ｌ１の変化量をΔＬ１（ｃｍ）とすると、以下の式４が満たされる。

【0084】

ΔＬ１＝（θ＿ｄｒｕｍ－θ＿ｄｒｕｍ＿ｏｌｄ）×ｒ＿ｄｒｕｍ／Ｂ＋Ｌ１＿ｏｌｄ ・・・（式４）
なお、θ＿ｄｒｕｍ（ｒａｄ）は、第１回転角検出部５２Ａによって検出される現在のジブ起伏ウインチ１１２の回転角であり、θ＿ｄｒｕｍ＿ｏｌｄ（ｒａｄ）は、前回のフローにおいて第１回転角検出部５２Ａによって検出されたジブ起伏ウインチ１１２の回転角である。更に、ｒ＿ｄｒｕｍ（ｃｍ）は、ジブ起伏ウインチ１１２の回転半径であり、Ｂは、下部スプレッダ１２１と上部スプレッダ１２２との間におけるジブ起伏ロープ１１５の掛け本数である。更に、Ｌ１＿ｏｌｄ（ｃｍ）は、前回のフローにおいて演算された距離Ｌ１である。式４から、現在の距離Ｌ１は、以下の式５によって算出される。

【0085】

Ｌ１＝Ｌ１＿１ｓｔ＋ΔＬ１ ・・・（式５）
なお、Ｌ１＿１ｓｔ（ｃｍ）は、水平移動制御開始時の距離Ｌ１である。

【0086】

図８を参照して、ジブ起伏角演算部９０２は、上記のように距離Ｌ１を算出すると、当該距離Ｌ１に加え、それぞれ予め記憶部９０４に格納されているリヤストラット１２６の長さＬ２（ｃｍ）、ストラット支点部１２７とブームフット１０４Ｓとの距離Ｌ３（ｃｍ）とから、三角関数に基づき角度θ１を算出する。

【0087】

次に、図９を参照して、ジブ起伏角演算部９０２は、距離Ｌ３に加え、それぞれ予め記憶部９０４に格納されている、ブームヘッド基端部１０４Ｔとブームフット１０４Ｓとの距離Ｌ４（ｃｍ）と、ストラット支点部１２７とブームヘッド基端部１０４Ｔとの距離Ｌ５（ｃｍ）とから、三角関数に基づき角度θ２を算出する。

【0088】

次に、図１０を参照して、ジブ起伏角演算部９０２は、距離Ｌ５に加え、予め記憶部９０４に格納されている、ジブフット１０５Ｓとブームヘッド基端部１０４Ｔとの距離Ｌ６（ｃｍ）、ストラット支点部１２７とジブフット１０５Ｓとの距離Ｌ７（ｃｍ）とから、三角関数に基づき角度θ３を算出する。

【0089】

次に、図１１を参照して、ジブ起伏角演算部９０２は、距離Ｌ２に加え、予め記憶部９０４に格納されている、回動端部１２５Ｓと回動端部１２６Ｓとの距離Ｌ８（ｃｍ）、ストラット支点部１２７と回動端部１２５Ｓとの距離Ｌ９（ｃｍ）とから、三角関数に基づき角度θ４を算出する。

【0090】

次に、図１２を参照して、ジブ起伏角演算部９０２は、角度θ１、θ２、θ３およびθ４から、下記の式６に基づいて、角度θ５を算出する。

【0091】

θ５＝３６０－（θ１＋θ２＋θ３＋θ４） ・・・（式６）
次に、図１３を参照して、ジブ起伏角演算部９０２は、角度θ５、距離Ｌ７および距離Ｌ９から、三角関数に基づきジブフット１０５Ｓと回動端部１２５Ｓとの距離Ｌ１０を算出する。

【0092】

次に、図１４を参照して、ジブ起伏角演算部９０２は、距離Ｌ７、距離Ｌ９および距離Ｌ１０から、三角関数に基づき角度θ６を算出する。

【0093】

次に、図１５を参照して、ジブ起伏角演算部９０２は、距離Ｌ１０に加え、予め記憶部９０４に格納されている、回動端部１２５Ｓとジブポイントシーブ１０６との距離Ｌ１１（ｃｍ）、ジブフット１０５Ｓとジブポイントシーブ１０６との距離Ｌ１２（ｃｍ）とから、三角関数に基づき角度θ７を算出する。

【0094】

最後に、ジブ起伏角演算部９０２は、角度θ６および角度θ７から、ジブ１０５の起伏角θｊの推定値を算出することができる。すなわち、ジブ１０５の起伏角θｊは、以下の式７によって算出される。

【0095】

θｊ＝θ０＋Δθ６＋Δθ７ ・・・（式７）
なお、θ０は、図４のステップＳ０１において第１ジブ角度計５３によって検出されたジブ１０５の起伏角θｊの初期値である。また、なお、当該ジブ１０５の起立動作時には、上記のΔθ６およびΔθ７はそれぞれマイナスの値となる。また、ジブ１０５の倒伏動作に伴う吊り荷の水平移動（水平押し出し作業）時には、上記のΔθ６およびΔθ７はそれぞれプラスの値となる。

【0096】

次に、ジブ起伏角演算部９０２は、式７によって得られたジブ起伏角θｊおよびその微分値であるジブ起伏角速度を用いて、以下の式８から、フィードフォワード制御量ｕｆを算出する（ステップＳ０９）。

【0097】

ｕｆ＝Ｌ×ｃｏｓθｊ＋ｄθｊ／ｄｔ ・・・（式８）
なお、ｄθｊ／ｄｔは、推定されるジブ起伏角θｊの時間に関する微分値（ジブ起伏角速度）である。

【0098】

次に、主巻ウインチ指令値演算部９０３が、主巻ロープ１０７の繰出目標速度Ｖｔを演算する（ステップＳ１０）。具体的に、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、まず、フィードフォワード制御量ｕｆ（ｃｍ／ｓｅｃ）とフィードバック制御量ｕｂ（ｃｍ／ｓｅｃ）との和である合計制御量ｕｐ（ｃｍ／ｓｅｃ）を算出する（ｕｐ＝ｕｆ＋ｕｂ）。次に、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、上記の合計制御量ｕｐに主巻ウインチ１１０のロープ掛け数Ｃを掛けることで、式９から主巻ロープ１０７の繰出目標速度Ｖｔを演算する。

【0099】

Ｖｔ＝ｕｐ×Ｃ ・・・（式９）
次に、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、主巻ウインチ１１０を回転駆動させる主巻用油圧モータ２３Ｂの減速比Ｎ、主巻ウインチ１１０のウインチ半径ｒから、式１０に基づいて、主巻用油圧モータ２３Ｂの目標回転速度Ｕｔを演算する（ステップＳ１１）。

【0100】

Ｕｔ＝Ｖｔ×Ｎ／ｒ ・・・（式１０）
更に、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、上記の目標回転速度Ｕｔに対応した指令パイロット圧を演算する（ステップＳ１２）。この結果、制御部９０の駆動制御部９０１から上記の指令パイロット圧に応じた指令信号が電磁比例減圧弁２６Ｂまたは電磁比例減圧弁２７Ｂに入力され、吊り荷を所定の高さに維持するための主巻用油圧モータ２３Ｂの回転量（回転速度）が設定される。なお、ステップＳ１２において指令パイロット圧が演算されると、判定部９０５はジブ操作用レバー３３Ａが引き続き操作されているか否か、換言すれば、ジブ操作用レバー３３Ａが中立位置に配置されているかを判断する（ステップＳ１３）。ここで、ジブ操作用レバー３３Ａが中立位置に設定されている場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、吊り荷の水平移動制御が終了する。一方、ジブ操作用レバー３３Ａが引き続き操作されている場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ０１以下が繰り返される。

【0101】

以上のように、吊り荷の水平移動制御では、ジブ操作用レバー３３Ａ（図２）が受ける操作に応じてジブ起伏ウインチ１１２の回転を制御するために、図４のステップＳ０４においてジブ起伏用指令値が演算され、当該指令値に応じて電磁比例減圧弁２６Ａおよび電磁比例減圧弁２７Ａに指令信号が入力されると、ジブ起伏用制御弁２２Ａを通じてジブ起伏用油圧モータ２３Ａの回転が制御される。一方、ジブ起伏ウインチ１１２の回転、すなわち、ジブ１０５の起伏に伴う吊り荷の上下移動をキャンセルするために、ステップＳ０５からＳ１２では、前述のフィードバック制御およびフィードフォワード制御に基づいて、主巻用油圧モータ２３Ｂの回転を制御するための指令パイロット圧が演算される。この結果、当該パイロット圧が電磁比例減圧弁２６Ｂおよび電磁比例減圧弁２７Ｂに入力され、主巻用制御弁２２Ｂを通じて主巻用油圧モータ２３Ｂ、更には主巻ウインチ１１０の回転が制御される。

【0102】

図１６は、本実施形態に係るクレーン１０の水平移動制御におけるジブ１０５およびフック１０８（吊り荷）の軌跡を示した図である。図１６に示すように、本実施形態に係る水平移動制御によれば、ジブ１０５の起立動作（矢印Ｄ１）に応じて、主巻ウインチ１１０による主巻ロープ１０７の繰り出し量が適切に調整され、フック１０８を水平に移動させることが可能となる（矢印Ｄ２）。

【0103】

また、図１７は、本実施形態に係るクレーン１０の水平移動制御および他の水平移動制御におけるジブ起伏角速度の推移をそれぞれ示したグラフである。本実施形態では、前述のように、フィードフォワード制御中において使用されるジブ１０５の起伏角、起伏角速度が第１ジブ角度計５３の検出結果ではなく、ジブ起伏ウインチ１１２の繰り出し量（巻き取り量）に基づいて演算される。図１７は、ジブ１０５の起立動作における起伏角速度（角度の微分値）の時間推移を示しており、「ウインチ回転角換算値」は本実施形態の水平移動制御において図５のステップＳ０８、Ｓ０９において演算されるｄθｊ／ｄｔ（式８）に相当する。一方、「ジブ角度計微分値」は第１ジブ角度計５３によって検出されたジブ１０５の起伏角の推移を時間で微分したものである。図１７に示すように、「ジブ角度計微分値」では、ジブ１０５の振動の影響を受けてジブ起伏角速度も振動的になっており、この値を用いてフィードフォワード制御量を演算すると、その制御量も振動的になる。そして、この制御量を元にジブ１０５の起伏動作を制御すると、さらにジブ１０５の振動が増加し制御が不安定になる。一方、本実施形態に相当する「ウインチ回転角換算値」では、上記のような周期的な大きな振動が含まれておらず、ジブ１０５の起伏角速度を安定して取得することが可能となる。この結果、当該起伏角速度（式８）に基づく、主巻ウインチ１１０のフィードフォワード制御によって吊り荷の高さを安定して維持することができる。

【0104】

更に、図１８は、本実施形態に係るクレーン１０の水平移動制御および他の水平移動制御における吊り荷の偏差の推移をそれぞれ示したグラフである。図１８では、偏差ゼロの場合、吊り荷が水平に移動していることを意味する。図１８に示すように、前述の「ジブ角度計微分値」では、ジブ１０５の振動の影響を受けて、吊り荷の偏差が振動的に増大している。一方、本実施形態に相当する「ウインチ回転角換算値」では、その偏差に上記のような振動が含まれておらず、偏差がゼロ付近で安定して推移し、吊り荷の水平移動が実現されている。

【0105】

以上のように、本実施形態では、ジブ起伏角演算部９０２が、第１ジブ角度計５３によって検出されるジブ１０５の初期起伏角と、ジブ１０５の起伏動作中に第１回転角検出部５２Ａによって検出されるジブ起伏ウインチ１１２の回転角度（第１回転角度情報）とに基づいて、ジブ１０５の起伏角（推定起伏角）を演算する。そして、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、少なくともジブ起伏角演算部９０２によって演算された前記推定起伏角とジブ１０５の長さＬ（長さ情報）とに基づいて主巻ウインチ１１０の回転を制御するためのフィードフォワード制御量を演算する。このため、ジブ１０５の起伏動作に対応した吊り荷の上下方向における移動量をフィードフォワード制御に基づいて安定して相殺することが可能となり、吊り荷の水平移動を精度良く補助することが可能となる。特に、起伏動作に応じて変化するジブ１０５の起伏角として第１ジブ角度計５３の検出角度を、主巻ウインチ１１０のフィードフォワード制御量の演算に直接用いる場合と比較して、前記制御量の中にジブ１０５の振動成分が多く含まれることが抑止される。

【0106】

また、本実施形態では、クレーン１０が複数の幾何学図形の組み合わせによってモデル化されたモデル情報を記憶部９０４が予め記憶しており、ジブ起伏角演算部９０２は、ジブ起伏ウインチ１１２の回転に伴うジブ起伏ロープ１１５の長さの変化に基づく前記幾何学図形の形状変化に対応してジブ１０５の推定起伏角を演算することができる。このため、ジブ起伏ウインチ１１２がジブ起伏ロープ１１５の巻き取りまたは繰り出しを行うと、ジブ起伏角演算部９０２が複数の幾何学図形の形状変化からジブ１０５の推定起伏角を容易に演算することが可能となる。

【0107】

特に、本実施形態では、クレーン１０のベース部１０Ａは、上部旋回体１０２（クレーン本体）と上部旋回体１０２に起伏可能に支持されたブーム１０４とを有し、前記起伏体は前記ブーム１０４の先端部に起伏可能に支持されたジブ１０５であって、前記起伏体支持機構１０Ｂは、前記ブーム１０４の先端部または前記ジブ１０５の基端部に回動可能に支持されたフロントストラット１２５およびリヤストラット１２６を有している。そして、前記記憶部９０４は、前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーン１０が複数の三角形の組み合わせによってモデル化された情報である前記モデル情報であって、前記複数の三角形のうちの第１の三角形の一辺がジブ起伏ロープ１１５によって構成され、前記第１の三角形とは異なる第２の三角形が前記フロントストラット１２５および前記リヤストラット１２６によって構成され、前記第１の三角形および前記第２の三角形とは異なる第３の三角形の一辺が前記ジブ１０５（ジブ１０５の中心線）によって構成されている前記モデル情報を記憶している。更に、ジブ起伏角演算部９０２は、ジブ起伏ウインチ１１２の回転に伴うジブ起伏ロープ１１５の長さの変化に基づく前記第１の三角形の形状変化に対応して、前記モデル情報の前記複数の三角形に三角関数をそれぞれ適用することで前記ジブ１０５の前記推定起伏角を演算する。なお、前記推定起伏角は、前記複数の三角形のうちの少なくとも一つの三角形の内角の変化に基づいて演算される。このような構成によれば、ジブ起伏角演算部９０２は、記憶部９０４に記憶されたモデル情報の複数の三角形に三角関数をそれぞれ適用することで、ジブ起伏ウインチ１１２の回転に応じたジブ起伏ロープ１１５の長さの変化に基づいて、前記ジブ１０５の前記推定起伏角を容易に演算することができる。

【0108】

更に、本実施形態では、上記のフィードフォワード制御に加え、フィードバック制御に基づいて吊り荷の高さを制御することができる。このため、フィードフォワード制御量の演算に含まれる誤差の影響やクレーン１０に搭載される機器の個体差の影響によって、吊り荷の高さに生じる偏差を低減することができる。

【0109】

また、本実施形態では、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、第２回転角検出部５２Ｂによって検出された主巻ウインチ１１０の回転角度（第２回転角度情報）から吊り荷の現在の高さの推定値である推定高さを演算する一方、第１ジブ角度計５３によって検出されるジブ１０５の起伏角とジブ１０５の前記長さ情報とに基づいて前記吊り荷の高さの目標値である目標高さを演算し、前記目標高さと前記推定高さとの差から前記偏差Ｈｂを演算し、当該演算された偏差Ｈｂに予め設定されたゲインを乗じることで前記フィードバック制御量を演算する。このため、主巻ウインチ１１０の回転角度に基づく吊り荷の推定高さとジブ１０５の起伏角に基づく吊り荷の目標高さとの差から、吊り荷の偏差Ｈｂを容易に演算し、フィードバック制御量を演算することができる。

【0110】

また、上記のように、本実施形態では、ベース部１０Ａと、起伏体であるジブ１０５と、起伏体支持機構１０Ｂと、ジブ起伏ウインチ１１２と、主巻ロープ１０７と、ジブ操作用レバー３３Ａと、を有するクレーン１０において、主巻ロープ１０７に接続された吊り荷を空中で水平に移動させるための吊り荷の水平移動方法が示されている。当該吊り荷の水平移動方法は、ジブ１０５の先端部から垂下される主巻ロープ１０７に吊り荷を接続し、主巻ウインチ１１０によって主巻ロープ１０７を巻き取ることで前記吊り荷を地面から上方に離間させ空中に配置することと、前記吊り荷が空中に配置された状態で、ジブ操作用レバー３３Ａが受ける操作に応じてジブ起伏ウインチ１１２を制御してジブ１０５を起伏させる起伏動作の開始時に、ジブ１０５のうちの少なくとも一つの部位の起伏角である初期起伏角を検出することと、前記初期起伏角と、ジブ１０５の起伏動作中におけるジブ起伏ウインチ１１２の回転軸回りの回転角度に対応する情報である第１回転角度情報とに基づいて、ジブ１０５の起伏角の推定値である推定起伏角を演算することと、ジブ１０５の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードフォワード制御に基づいて相殺するように主巻ウインチ１１０の回転を制御するためのフィードフォワード制御量を、少なくとも前記推定起伏角とジブ１０５の長さに対応する長さ情報とに基づいて演算することと、前記フィードフォワード制御量に基づいて、ジブ１０５の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における前記移動量を相殺するように主巻ウインチ１１０の回転を制御し、ジブ１０５の起伏動作に応じて前記吊り荷を水平移動させることと、を備える。

【0111】

本方法によれば、主巻ウインチ１１０のフィードフォワード制御量の演算にジブ１０５の起伏角として前記推定起伏角を用いることで、前記制御量の中にジブ１０５の振動成分が含まれることが抑止される。この結果、ジブ１０５の起伏動作に対応した吊り荷の上下方向における移動量をフィードフォワード制御に基づいて安定して相殺することが可能となり、吊り荷の水平移動を精度良く行うことが可能となる。

【0112】

上記の方法において、前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーン１０が複数の幾何学図形の組み合わせによってモデル化された情報であるモデル情報を記憶する記憶部９０４を準備することを更に備え、ジブ１０５の前記推定起伏角を演算することは、前記ジブ起伏ウインチ１１２の回転に伴うジブ起伏ロープ１１５の長さの変化に基づく前記幾何学図形の形状変化に対応してジブ１０５の前記推定起伏角を演算することを含むことが望ましい。

【0113】

本方法によれば、ジブ起伏ウインチ１１２がジブ起伏ロープ１１５の巻き取りまたは繰り出しを行うと、複数の幾何学図形の形状変化からジブ１０５の推定起伏角を演算することが可能となる。

【0114】

上記の方法において、クレーン１０のベース部１０Ａは、上部旋回体１０２と上部旋回体１０２に起伏可能に支持されたブーム１０４とを有し、前記起伏体は前記ブーム１０４の先端部に起伏可能に支持されたジブ１０５であって、前記起伏体支持機構１０Ｂは、前記ブーム１０４の先端部または前記ジブ１０５の基端部に回動可能に支持されたフロントストラット１２５およびリヤストラット１２６を有し、前記記憶部９０４として、前記回転中心軸と平行な方向から見て前記クレーン１０が複数の三角形の組み合わせによってモデル化された情報である前記モデル情報であって、前記複数の三角形のうちの第１の三角形の一辺がジブ起伏ロープ１１５によって構成され、前記第１の三角形とは異なる第２の三角形が前記フロントストラット１２５および前記リヤストラット１２６によって構成され、前記第１の三角形および前記第２の三角形とは異なる第３の三角形の一辺が前記ジブ１０５によって構成されている前記モデル情報を記憶するものを準備することと、ジブ１０５の前記推定起伏角を演算することは、ジブ起伏ウインチ１１２の回転に伴うジブ起伏ロープ１１５の長さの変化に基づく前記第１の三角形の形状変化に対応して、前記モデル情報の前記複数の三角形に三角関数をそれぞれ適用することでジブ１０５の前記推定起伏角を演算することを含むことが望ましい。

【0115】

本方法によれば、記憶部９０４に記憶されたモデル情報の複数の三角形に三角関数をそれぞれ適用することで、ジブ起伏ウインチ１１２の回転に応じたジブ起伏ロープ１１５の長さの変化に基づいて、ジブ１０５の前記推定起伏角を容易に演算することができる。

【0116】

上記の方法において、ジブ１０５の起伏動作に対応した前記吊り荷の上下方向における移動量をフィードバック制御に基づいて相殺するように主巻ウインチ１１０の回転を制御するためのフィードバック制御量を、前記吊り荷の高さの偏差に基づいて演算することと、前記フィードバック制御量に基づいて、前記吊り荷ウインチの回転を制御することと、を更に備えることが望ましい。

【0117】

本方法によれば、上記のフィードフォワード制御に加え、フィードバック制御に基づいて吊り荷の高さを制御することができる。このため、フィードフォワード制御量の演算に含まれる誤差の影響やクレーンに搭載される機器の個体差の影響によって、吊り荷の高さに生じる偏差を低減することができる。

【0118】

以上、本発明の一実施形態に係る吊り荷の水平移動補助装置１０Ｃおよびこれを備えたクレーン１０、吊り荷の水平移動方法について説明した。このようなクレーン１０によれば、吊り荷の水平移動を安定して行うことが可能とされる。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明では、以下のような変形実施形態が可能である。

【0119】

（１）上記の実施形態では、図４のステップＳ０５からステップＳ０７において、吊り荷の高さに基づいて主巻ウインチ１１０にフィードバック制御を実行している。この際、主巻ウインチ指令値演算部９０３が、式１、式２から吊り荷高さの偏差Ｈｂを算出し、更に式３からフィードバック制御量ｕｂを演算する。ここで、式１の角度θ’は第１ジブ角度計５３によって検出される制御中のジブ１０５の起伏角である。ジブ１０５は図１に示すように、長尺であるとともに、一般的にブーム１０４と比較して相対的に剛性が低い。このため、吊り荷の重量が大きい場合には、ジブ１０５がその長手方向に沿って撓む場合がある。そこで、本変形実施形態では、図３の第１ジブ角度計５３に加え、第２ジブ角度計５４が上記のフィードバック制御に使用される。具体的に、式１において、角度θ’は、以下の式１１によって算出される角度θａに置換される。

【0120】

θａ＝（θ’＋θ’’）／２ ・・・（式１１）
なお、θ’’は、第２ジブ角度計５４によって検出されるジブ１０５の起伏角である。吊り荷の重量によってジブ１０５が撓んでいる場合、第１ジブ角度計５３が検出する角度θ’と、第２ジブ角度計５４が検出する角度θ’’との間に差が生じる。本変形実施形態では、主巻ウインチ指令値演算部９０３は、第１ジブ角度計５３および第２ジブ角度計５４によってそれぞれ検出された起伏角の平均値とジブ１０５の長さＬとに基づいて吊り荷の目標高さｈ’を演算する。このように、上記の式１１によって、２つの角度の平均値からなる角度θａが式１に適用されることで、ジブ１０５の撓みの影響を低減した吊り荷の高さの推定値に基づいて、吊り荷の水平移動を安定して補助することが可能となる。

【0121】

（２）また、上記の各実施形態に係る振れ角度検出装置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。一例として、クレーン１０はジブ１０５を備えず、ベース部としての上部旋回体１０２に対して起伏体としてのブーム１０４が起伏可能に支持され、ブーム１０４の先端部から主巻ロープ１０７が垂下されるものでもよい。

【0122】

（３）なお、先の実施形態では、本発明が図１に示すいわゆるタワータイプのクレーン１０に適用される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、ジブを備えずブームだけを備えるクレーン仕様、ブームに対するジブの角度が固定された固定ジブ仕様（この場合、ストラットは１本で可）、フロントストラットおよびリヤストラットを備え、ブームおよびジブがそれぞれ起伏しながら作業を行うことが可能なラッフィング仕様などの各クレーン仕様にも適用可能である。この際、それぞれのクレーン仕様において、ブームを支持する支持部材はガントリ、箱マストおよびラチスマストなどから選択されることが可能であり、各ウインチは上部旋回体およびブーム（下部ブーム）のいずれに配置されてもよい。また、起伏用のスプレッダの使われ方も各クレーン仕様に応じて選択されることが可能である。

【符号の説明】

【0123】

１０ クレーン
１０１ 下部走行体
１０２ 上部旋回体
１０３ キャブ
１０４ ブーム
１０４Ｓ ブームフット
１０４Ｔ ブームヘッド基端部
１０５ ジブ（起伏体）
１０５Ｓ ジブフット
１０６ ジブポイントシーブ
１０７ 主巻ロープ（吊り荷ロープ）
１０８ フック
１０９ ガイドシーブ
１０Ａ ベース部
１０Ｂ 起伏体支持機構
１０Ｃ 水平移動補助装置
１１０ 主巻ウインチ（吊り荷ウインチ）
１１１ ブーム起伏ウインチ
１１２ ジブ起伏ウインチ（起伏用ウインチ）
１１３ ブーム起伏ロープ
１１４ ブームガイライン
１１５ ジブ起伏ロープ
１１６ ジブガイライン
１１７ ジブガイライン
１１８ ストラットリンク
１２１ 下部スプレッダ
１２２ 上部スプレッダ
１２５ フロントストラット
１２５Ｓ フロントシーブ
１２６ リヤストラット
１２６Ｓ リヤシーブ
１２７ ストラット支点部
２１ 油圧ポンプ
２２Ａ ジブ起伏用制御弁
２２Ｂ 主巻用制御弁
２３Ａ ジブ起伏用油圧モータ
２３Ｂ 主巻用油圧モータ
３２Ａ ジブ起伏用リモコン弁
３２Ｂ 主巻用リモコン弁
３３Ａ ジブ操作用レバー（被操作部）
３３Ｂ 主巻操作用レバー
５２Ａ 第１回転角検出部（第１回転角度情報検出部）
５２Ｂ 第２回転角検出部（第２回転角度情報検出部）
５３ 第１ジブ角度計（起伏角検出部、第１起伏角検出部）
５４ 第２ジブ角度計（起伏角検出部、第２起伏角検出部）
９０ 制御部
９０１ 駆動制御部（起伏ウインチ制御部、吊り荷ウインチ制御部）
９０２ ジブ起伏角演算部（起伏角演算部）
９０３ 主巻ウインチ指令値演算部（制御量演算部）
９０４ 記憶部
９０５ 判定部

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】