CN110997550A - 过负载防止装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供过负载防止装置，能够确保稳定性，并且能够根据作业状态最大限度地利用作业机的吊起性能。过负载防止装置被搭载于移动式作业机，具有：存储部，其存储吊起性能数据和性能区域数据，该吊起性能数据按每个作业状态而设定有吊起性能，该性能区域数据设定有规定包括前方区域、后方区域、侧方区域的性能区域的切换角度；以及作业机控制部，其根据与所述移动式作业机的当前的作业状态对应的所述吊起性能和实际负载，控制移动式作业机的动作。对于迁移区域设定的第三吊起性能、在支腿处于不同外伸状态的情况下规定前方区域与侧方区域的边界和后方区域与侧方区域的边界的第一切换角度、规定侧方区域的迁移区域的第二切换角度是基于稳定度计算和起重强度等强度因素而设定的。

Description

过负载防止装置

技术领域

本发明涉及搭载于移动式作业机的过负载防止装置。

背景技术

吊起移动式起重机、高空作业车等移动式作业机(以下，称为“作业机”)为了确保作业时的稳定性，具有多个(例如，前后各两个共计四个)的支腿。原则上来讲，在使支腿全部最大限度地外伸的状态下进行作业。但是，根据作业机的设置位置，也容许设为支腿的外伸幅度不同的状态(不同外伸状态)。

此外，为了安全地进行作业而必须在作业机安装安全装置。作为安全装置的一例，存在如下过负载防止装置(力矩限制器)：在成为过负载状态的情况下限制作业机向危险侧的动作(例如，动臂的升降和旋转)、通知趋近于过负载状态。根据过负载防止装置，能够将因超过吊起性能(典型地来说为额定总荷重)的过负载而导致的作业机的倾倒或损坏等事故防止于未然。

额定总荷重是作业机能够承载的最大的荷重(包含吊具的质量)，按每个作业状态(例如，动臂长、作业半径、支腿的外伸状态、旋转角度)，基于作业机的稳定度或结构部件(例如，动臂、支腿的起重器)的强度来设定额定总荷重。

以下，将支腿处于最大外伸幅度、最小外伸幅度、中间外伸幅度(最大外伸幅度与最小外伸幅度的中间的外伸幅度)时的状态分别称为“最大外伸状态”、“最小外伸状态”、“中间外伸状态”。

这里，额定总荷重(特别是，基于稳定度的额定总荷重)实际上会因动臂的旋转角度而不同。但是，基于安全性和便利性的观点，一般来说，额定总荷重按每个性能区域(前方区域、后方区域、侧方区域)而设定为相同的值。具体而言，将在稳定度最差的旋转角度(最小稳定方向)时能够吊起的荷重设定为额定总荷重。以下，将在全部支腿成为最大外伸状态的情况下在最小稳定方向能够吊起的荷重称为“最大外伸幅度性能”，将在支腿成为不同外伸状态的情况下在最小稳定方向能够吊起的荷重称为“中间外伸幅度性能”或“最小外伸幅度性能”。

前方区域是作业机的前方的性能区域，并且是能够将最大外伸幅度性能设定为吊起性能的性能区域。后方区域是作业机的后方的性能区域，并且是与前方区域同样能够将最大外伸幅度性能设定为吊起性能的区域。侧方区域是除了前方区域和后方区域以外的性能区域。

过负载防止装置例如从按作业状态而设定的吊起性能数据中参照与作业状态对应的吊起性能，基于包含吊具重量的实际的荷重(以下，称为“实际荷重”)和所参照的吊起性能，监视作业机的负载状态(负载率)。此外，过负载防止装置具有规定前方区域、后方区域、侧方区域的性能区域数据。性能区域数据是根据支腿的外伸状态而设定的。

以下，说明以往的过负载防止装置所使用的作业机的吊起性能和性能区域。

图1是示出支腿OR1～OR4处于同等外伸状态的情况下的吊起性能的图。图1示出了4个的支腿OR1～OR4全部处于最大外伸状态的情况下的吊起性能。

如图1所示，在支腿OR1～OR4处于同等外伸状态的情况下，在前方区域FA、后方区域RA、侧方区域SA1、SA2中的任一者，吊起性能都相同，设定最大外伸幅度性能。

图2A、图2B是示出支腿OR1～OR4处于不同外伸状态的情况下的吊起性能的图。图2A、图2B示出了四个的支腿OR1～OR4中的前方的支腿OR1、OR2处于中间外伸状态、后方的支腿OR3、OR4处于最大外伸状态的情况下的吊起性能。

如图2A、图2B所示，在支腿OR1～OR4处于不同外伸状态的情况下，在前方区域FA和后方区域RA，将最大外伸幅度性能设定为吊起性能。另一方面，在侧方区域SA1、SA2，根据支腿OR1～OR4的外伸状态，将最小外伸幅度性能或中间外伸幅度性能(在图2A、图2B，为中间外伸幅度性能)设定为吊起性能。另外，将对前方区域FA、后方区域RA、侧方区域SA1、SA2进行切换的旋转角度θ设定为性能区域数据。

即，在前方区域FA和后方区域RA，无论支腿OR1～OR4的外伸状态如何，都将最大外伸幅度性能设定为吊起性能，但根据支腿OR1～OR4的外伸状态而规定为前方区域FA和后方区域RA的旋转角度范围会不同。

这里，性能区域数据、即对切换性能区域进行的旋转角度θ(以下，称为“切换角度θ”)是通过稳定度计算而求出的。例如，在支腿成为不同外伸状态的情况下，求出将最大外伸幅度性能设为负载时的相对于整周方向而言的稳定度，稳定度满足规定值的范围成为前方区域FA或后方区域RA，除此之外的范围成为侧方区域SA1、SA2。稳定度是表示相对于作业机的倾倒而言的稳定性的指标，例如，用稳定力矩/倾倒力矩来表示。

在图2A、图2B中，305°～55°(以作业机的前方向(旋转角度0°)为基准的±55°)为前方区域FA，115°～245°(以作业机的后方向(旋转角度180°)为基准的±65°)为后方区域RA，55°～115°为右侧方区域SA1，245°～305°为左侧方区域SA2。即，在图2A、图2B中，将55°、115°、245°、305°设为切换角度θ，对性能区域进行切换。

在图2A中，吊起性能会以切换角度θ为边界而急剧地变化，但也可以是，如图2B所示，在侧方区域SA1、SA2的前方区域FA与侧方区域RA的边界附近(在图2B中，55°～60°、110°～115°、245°～250°、300°～305°)使吊起性能逐渐地变化。以下，将侧方区域SA1、SA2的与前方区域FA或侧方区域RA的边界附近的区域(图2B的斜线部分)称为“迁移区域”，将迁移区域夹着的区域称为“固定区域”。

该情况下，迁移区域的吊起性能是使用前方区域FA和后方区域RA的最大外伸幅度性能与侧方区域SA1、SA2的固定区域的中间外伸幅度性能而通过线性插值求出的。与根据图2A所示的吊起性能来进行过负载防止控制相比而言，根据图2B所示的吊起性能来进行过负载防止控制会能够有效地利用作业机的性能。

另外，迁移区域的范围通常赋予固定值(在图2B中为5°)。即，在如图2B那样设置迁移区域的情况下，对前方区域FA与侧方区域SA1、SA2(迁移区域)进行切换的第一切换角度θ1(在图2B中为55°、115°、245°、305°)和对迁移区域与固定区域进行切换的第二切换角度θ2(在图2B中为60°、110°、250°、300°)设定为性能区域数据。

此外，在过负载防止装置中，还提出有如下方式：实时地运算与当前的作业状态(包含旋转角度)对应的吊起性能，根据运算而得的吊起性能和实际荷重，来监视作业机的负载状态(负载率)(例如，专利文献1)。该情况下，能够最大限度地利用作业机的性能。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：德国专利申请公开第102012011871号说明书

发明内容

发明要解决的问题

但是，图2B所示的以往方式虽然在安全性的方面是可靠的，但由于以固定值来设定迁移区域的范围，因而与通过稳定度计算而计算的吊起性能相比较而言，进行了过度限制。因此，不能说是根据作业状态(动臂长度、配重的重量等)而能够最大限度地利用不同的作业机的吊起性能。

此外，在专利文献1所公开的方式中，为了实时地运算与旋转角度对应的吊起性能，过负载防止装置的运算负载增大，而且容易受到检测作业状态的检测器的精度等干扰的影响，因此，在稳定性的面方面存在问题。

本发明的目的在于提供能够确保稳定性并且能够根据作业状态而最大限度地利用作业机的吊起性能(特别是，不同外伸状态下的吊起性能)的过负载防止装置。

用于解决问题的方案

本发明涉及的过负载防止装置搭载于移动式作业机，该移动式作业机具有：能够自行走的行驶体；旋转台，其能够水平旋转地被配置在所述行驶体上；动臂，其能够升降地被配置在所述旋转台上；以及多个支腿，所述多个支腿能够以多个阶段设定外伸幅度，该过负载防止装置的特征在于，具有：

存储部，其存储吊起性能数据和性能区域数据，该吊起性能数据按每个作业状态而设定有吊起性能，该性能区域数据设定有规定包括前方区域、后方区域、侧方区域的性能区域的切换角度；以及

作业机控制部，其基于与所述移动式作业机的当前的作业状态对应的所述吊起性能和实际负载，控制所述移动式作业机的动作，

其中，所述吊起性能具有对于前方区域和后方区域设定的第一吊起性能、在支腿处于不同外伸状态的情况下对于除迁移区域外的侧方区域设定的第二吊起性能、对于所述迁移区域设定的第三吊起性能，

在所述支腿处于不同外伸状态的情况下，所述切换角度具有第一切换角度和第二切换角度，该第一切换角度规定所述前方区域与所述侧方区域的边界和所述后方区域与所述侧方区域的边界，该第二切换角规定所述侧方区域的迁移区域，

所述第三吊起性能、所述第一切换角度和所述第二切换角度是根据稳定度计算和起重强度等强度因素而设定的。

发明效果

根据本发明，提供能够确保稳定性并且能够最大限度地利用支腿处于不同外伸状态下的作业机的性能的过负载防止装置。

附图说明

图1是示出通过以往方式设定的作业机的吊起性能的一例(同等外伸状态)的图。

图2A、图2B是示出通过以往方式设定的作业机的吊起性能的其他一例(不同外伸状态)的图。

图3是示出实施方式涉及的移动式作业机的行驶时的状态的图。

图4是示出移动式作业机的作业时的状态的图。

图5是示出作业机的控制系统的图。

图6是示出显示部的显示例的图。

图7是示出过负载防止处理的一例的流程图。

图8是示出吊起性能数据和性能区域数据的生成过程的一例的流程图。

图9A、图9B是示出支腿成为不同外伸状态的情况下的第一象限的吊起性能的一例的图。

图10是示出与图9A对应的遍及整周方向的吊起性能的图。

图11A、图11B是示出使用圆筒坐标系的吊起性能图的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明本发明的实施方式。

图3是示出本发明的一个实施方式的移动式作业机1的行驶时的状态的图。图4是示出移动式作业机1的作业时的状态的图。图3、图4所示的移动式作业机1是具有上部旋转体10和下部行驶体20的、所谓的越野起重机(Rough terrain crane)(以下，称为“作业机1”)。

作业机1是在下部行驶体20的行驶部使用轮胎的自行走起重机，能够从一个驾驶室进行行驶操作和起重机操作。作业机1搭载有防止成为过负载状态的过负载防止装置100(参照图5)。

上部旋转体10具有旋转架11、舱室12(驾驶室)、升降缸13、副臂14、吊钩15、支架16、伸缩动臂17、配重C/W以及牵引装置(绞盘，省略图示)等。

旋转架11借助旋转支承体(省略图示)而能够转动地被下部行驶体20支承。对旋转架11安装舱室12、升降缸13、支架16、伸缩动臂17、配重C/W以及牵引装置(省略图示)等。

舱室12配置于旋转架11的前部。在舱室12中，除了配置有操作员落座的座椅、各种计量仪器类以外，还配置有操作部121、显示部122以及声音输出部123(参照图5)。

伸缩动臂17借助支承轴(脚钉，省略标记)而能够转动地被安装于支架16。伸缩动臂17例如为六段组成，从伸展时的基端侧起依次具有基端动臂、中间动臂(四段)以及前端动臂。在前端动臂的前端部配置有动臂头(省略标记)，该动臂头具有滑轮(省略标记)。中间动臂和前端动臂使配置于内部的伸缩缸(省略图示)伸缩，由此相对于基端动臂而言在长度方向上滑动并伸缩(所谓伸缩结构)。

另外，在伸缩动臂17中，中间动臂的数量没有特别限定。此外，也有时在动臂头上安装吊斗等作业用附件。伸缩动臂17的动臂长度例如在全收纳状态下为9.8m(基本动臂长度)，在全伸长状态下为44.0m(最大动臂长度)。

升降缸13架设在旋转架11与伸缩动臂17之间。利用升降缸13的伸缩，使伸缩动臂17升降。伸缩动臂17的升降角度例如为0°～84°。

在要扩大扬程的情况下，副臂14能够转动地被安装在伸缩动臂17的前端(动臂头)。副臂14朝向前方转动，由此向伸缩动臂17的前方伸出。

吊钩15是具有钥匙形状的吊具，具有主挂钩和辅挂钩。吊钩15安装于钢丝绳19，该钢丝绳19被卷挂在伸缩动臂17的前端部或副臂14的前端部的滑轮。伴随牵引装置(省略图示)进行的对钢丝绳19的卷起或送出，吊钩15升降。

配重C/W安装在旋转架11的后部。配重C/W是组合多个单位重量而构成的。即，配重C/W能够通过单位重量的组合来设定为不同的重量。

下部行驶体20具有车身架21、前轮22、后轮23(以下，称为“车轮22、23”)、前支腿OR1、OR2、后支腿OR3、OR4(以下，称为“支腿OR1～OR4”)以及发动机(省略图示)等。

经由变速器(省略图示)来向车轮22、23传递发动机的驱动力。作业机1通过利用发动机的驱动力使车轮22、23旋转来行驶。此外，伴随在舱室12设置的手柄(省略图示)的操作而车轮22、23的转向角(行驶方向)变化。

支腿OR1～OR4在行驶时被收纳于车身架21。另一方面，在作业时(上部旋转体10的动作时)，支腿OR1～OR4沿水平方向和垂直方向外伸，抬起并支承整个车身，使姿势稳定。原则上来讲，在使支腿OR1～OR4全部最大限度地外伸的状态下进行作业。但是，根据作业机的设置部位，也容许设为支腿OR1～OR4的外伸幅度不同的状态(不同外伸状态)。在本实施方式中，支腿OR1～OR4具有四级的外伸幅度(按照从宽到窄的顺序为最大外伸幅度、第一中间外伸幅度、第二中间外伸幅度、最小外伸幅度)。

图5是示出作业机1的控制系统的图。如图5所示，作业机1具有处理部101、存储部102、动臂长度检测部111、升降角度检测部112、旋转角度检测部113、负载检测部114、支腿外伸幅度检测部115、操作部121、显示部122、声音输出部123以及液压系统124等。由处理部101和存储部102构成过负载防止装置100。

过负载防止装置100考虑相对于作业机1的倾倒而言的稳定性、结构部件的强度而防止过负载。具体而言，过负载防止装置100基于与过负载防止相关的信息(以下，称为“过负载防止信息”)，在成为过负载状态的情况下控制液压系统124来限制作业机1向危险侧的动作(例如，伸缩动臂17的升降和旋转)，或者通过显示部122和/或声音输出部123来通知趋近于过负载状态。作为过负载防止信息，可举出动臂长度、动臂升降角度、作业半径、吊起性能(额定总荷重)、实际荷重、支腿外伸幅度、异常发生信息(传感器故障)等。根据过负载防止装置100，能够将因超过吊起性能的过负载导致的作业机1的倾倒或损坏等事故防止于未然。

处理部101具有作为运算和控制装置的CPU(Central Processing Unit：中央处理装置)、作为主存储装置的ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及RAM(Random AccessMemory：随机存取存储器)等(均省略图示)。ROM中存储有被称为BIOS(Basic Input OutputSystem：基本输入输出系统)的基本程序、基本设定数据。CPU从ROM中读出与处理内容相应的程序(例如，过负载防止程序)并展开到RAM中，执行所展开的程序。由此，实现规定的处理(例如，过负载防止处理)。

在本实施方式中，处理部101例如执行ROM(省略图示)存储的过负载防止程序，由此作为作业状态获取部101A、吊起性能设定部101B、负载状态判断部101C、驱动控制部101D以及显示和声音控制部101E来发挥功能。之后叙述各部件的功能的详细情况。另外，作业状态获取部101A、吊起性能设定部101B、负载状态判断部101C、驱动控制部101D以及显示和声音控制部101E构成作业机控制部，该作业机控制部基于与作业机1的当前的作业状态对应的吊起性能和实际负载，控制作业机1的动作。

存储部102例如是HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)或SSD(Solid StateDrive：固态硬盘)等辅助存储装置。存储部102也可以是对CD(Compact Disc：光盘)、DVD(Digital versatile Disc：数字多功能光盘)等光盘、MO(Magneto-Optical disk：磁光盘)等光磁盘进行驱动并读写信息的盘驱动器，也可以是USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)存储器、SD(Secure Digital：安全数字)存储卡等存储卡。

存储部102存储作业机1的吊起性能数据102A和性能区域数据102B。在吊起性能数据102A中按每个作业状态设定有吊起性能。作业状态包括伸缩动臂17的动臂长度、伸缩动臂17的升降角度、旋转角度、实际负载、支腿的外伸状态、作业半径以及在旋转台11安装的配重C/W的重量和附件装置的种类。在性能区域数据102B中设定有切换角度，该切换角度规定包括前方区域、后方区域、侧方区域的性能区域。在处理部101执行过负载防止处理时，参照吊起性能数据102A和性能区域数据102B。

另外，吊起性能数据102A和性能区域数据102B也可以存储在处理部101的ROM(省略图示)。例如经由存储有该数据的计算机可读取的可移动型存储介质(包含光盘、光磁盘和存储卡)来提供吊起性能数据102A和性能区域数据102B。此外，例如也可以是，从保持该数据的服务器经由网络通过下载来提供吊起性能数据102A和性能区域数据102B。此外也可以是，在作业机1的制造阶段，吊起性能数据102A和性能区域数据102B预先由外部的计算机生成并存储到存储部102或处理部101的ROM(省略图示)，也可以适当更新。并且也可以是，由处理部101生成吊起性能数据102A和性能区域数据102B，并存储到存储部102或处理部101的ROM(省略图示)。之后叙述吊起性能数据102A和性能区域数据102B的详细内容。

动臂长度检测部111检测伸缩动臂17的动臂长度，将检测出的动臂长度数据输出到处理部101。

升降角度检测部112检测伸缩动臂17相对于上部旋转体10的旋转面而言的升降角度，将检测出的升降角度数据输出到处理部101。

旋转角度检测部113检测上部旋转体10的旋转角度(将作业机1的前方向设为基准角0°)，将检测出的旋转角度数据输出到处理部101。

负载检测部114检测被伸缩动臂17悬吊的货物的重量(包括吊钩15的重量的实际荷重)，将检测出的负载数据输出到处理部101。

支腿外伸幅度检测部115检测支腿OR1～OR4的外伸状态，将外伸状态数据输出到处理部101。

处理部101基于从动臂长度检测部111、升降角度检测部112、旋转角度检测部113、负载检测部114以及支腿外伸状态检测部115获取到的检测数据，获取作业机1的当前的作业状态。此外，处理部101从吊起性能数据和性能区域数据读出与当前的作业状态对应的吊起性能，基于所读出的吊起性能和实际荷重，监视负载状态(负载率)，并通知负载状态。并且，在作业机1处于注意状态或危险状态的情况下，处理部101通过显示部122和/或声音输出部123进行报警，并且控制作业机1的升降动作以及旋转动作。

操作部121包括用于进行行驶操作(例如前轮22和后轮23的转向)和起重机操作(例如伸缩动臂17的升降和伸缩)的操作杆、手柄、踏板、开关类等。例如，在操作员进行作业机1的作业状态的输入、过负载防止装置100的设定变更等时，使用操作部121。此外，当操作员通过操作部121进行起重机操作时，处理部101(驱动控制部101D)将与操作员操作对应的控制信号输出到液压系统124。

显示部122例如由液晶显示器、有机EL显示器等平板显示器构成。显示部122根据来自处理部101(显示和声音控制部101E)的控制信号，显示表示作业机1的作业状态的信息(参照图6)。如图6所示，表示作业状态的信息包括伸缩动臂17和副臂14的长度31、伸缩动臂17的升降角度32、上部旋转体10的旋转角度33、支腿OR1～OR4的外伸状态34、实际荷重35、当前的吊起性能36、当前的负载率37、表示与作业状态对应的吊起性能和性能区域的吊起性能图38等。操作员主要在起重机作业时参照显示部122显示的信息。

另外，操作部121和显示部122也可以是由带触摸面板的平板显示器一体地构成的。此外，显示部122也可以包括LED(Light Emitting Diode：发光二极管)，能够利用LED的点亮或闪烁来通知作业机1的负载状态。

声音输出部123例如是由扬声器构成的。声音输出部123根据来自处理部101(显示和声音控制部101E)的控制信号，输出表示作业机1的负载状态的声音(例如，报警蜂鸣)。

液压系统124根据来自处理部131(驱动控制部101D)的控制信号，使作业机1的各驱动部(液压缸等)动作。

图7是示出处理部101的过负载防止处理的一例的流程图。例如伴随使作业机1的发动机启动而CPU(省略图示)执行在ROM(省略图示)存储的过负载防止程序，由此实现该处理。

在步骤S101中，处理部101从各检测部111～115获取作业机1的作业状态(作为作业状态获取部101A的处理)。此外，处理部101基于伸缩动臂17的动臂长度、升降角度，计算当前的作业半径。处理部101使获取到或计算出的信息显示于显示部122(作为显示和声音控制部101E的处理，参照图6)。

在步骤S102中，处理部101从吊起性能数据和性能区域数据读出并设定与当前的作业状态(例如，伸缩动臂17的动臂长度、作业半径和支腿外伸状态)对应的吊起性能(作为吊起性能设定部101B的处理)。此外，处理部101使表示对于整周方向而言的吊起性能的吊起性能图38(参照图6)和与当前的作业状态(包含旋转角度)对应的吊起性能36(参照图6)显示于显示部122(作为显示和声音控制部101E的处理)。

具体而言，在支腿OR1～OR4全部处于最大外伸状态的情况下，对前方区域、后方区域、侧方区域即整周方向设定最大外伸性能。吊起性能图38例如显示为如图1所示那样。

另外，前方区域和后方区域也可以是，根据作业机1的重心位置而具有稳定度为规定值以上的标准性能区域和比标准性能区域大的特殊性能区域。标准性能区域和特殊性能区域是基于支腿OR1～OR4的起重反力而设定的。将与标准性能区域对应的最大外伸幅度性能称为“标准性能”，将与特殊性能区域对应的最大外伸幅度性能称为“特殊性能”。性能区域数据的切换角度θ具有区域内切换角度，该区域内切换角度规定标准性能区域与特殊性能区域。基于与作业状态对应的性能区域数据(区域内切换角度)，规定标准性能区域与特殊性能区域。

另一方面，在支腿OR1～OR4处于不同外伸状态的情况下，基于与作业状态对应的性能区域数据(第一切换角度θ1、第二切换角度θ2)来规定前方区域、后方区域、侧方区域(包含迁移区域)，并且设定前方区域和后方区域的吊起性能(第一吊起性能，这里为最大外伸幅度性能)、侧方区域(除迁移区域外)的吊起性能(第二吊起性能，这里为中间外伸幅度性能或最小外伸幅度性能)以及迁移区域中的吊起性能(第三吊起性能)。基于吊起性能数据包含的插值数据来计算迁移区域的吊起性能。性能区域数据包含的第一切换角度θ1是切换前方区域与侧方区域(迁移区域)的旋转角度，第二切换角度θ2是切换侧方区域中的迁移区域与固定区域的旋转角度。

在步骤S103中，处理部101基于当前的吊起性能和实际荷重，计算当前的负载状态(负载率)，并且使显示部122显示当前的负载率37(参照图6)(作为负载状态判断部101C、显示和声音控制部101E的处理)。另外，负载状态可以是使用当前的吊起性能(额定总荷重)和实际荷重而计算的，也可以是使用与该当前的吊起性能(额定总荷重)和实际荷重对应的额定力矩和作业力矩而计算的。

在步骤S104中，处理部101基于当前的负载状态，判定作业机1的作业状态是否处于安全。例如，在当前的负载状态为规定的容许值以下的情况下，处理部101判定为处于安全状态。在作业机1的作业状态处于安全的情况下(步骤S104中的“是”)，转移到步骤S101的处理。然后，与作业状态的变化相应地随时监视负载状态。另一方面，在作业机1的作业状态处于不安全的情况下(步骤S104中的“否”)，转移到步骤S105的处理。

在步骤S105中，处理部101进行与作业机1的负载状态相应的处理。具体而言，在当前的负载状态处于注意状态的情况下，处理部101使该意思显示于显示部122，并且使声音输出部123输出报警蜂鸣(作为显示和声音控制部101E的处理)。此外，在当前的负载状态处于危险状态的情况下，处理部101使该意思显示于显示部122，并且使声音输出部123输出报警蜂鸣(作为显示和声音控制部101E的处理)，并且，处理部101向液压系统124输出控制信号，以使作业机1的动作(例如，伸缩动臂17的升降动作或旋转动作)缓慢地停止(作为驱动控制部101D的处理)。另外，注意状态下的显示部122的显示内容和声音输出部123的声音内容与危险状态下的显示内容和声音内容不同。此外，用于判断注意状态的判定值(第一负载率)比用于判断危险状态的判定值(第二负载率)小。

通过以上的过负载防止处理，能确保作业机1的安全性。伴随作业机1的发动机的停止而上述的过负载防止处理结束。

在本实施方式中，在支腿OR1～OR4处于不同外伸状态的情况下，通过图8所示的过程来生成在过负载防止处理中所参照的吊起性能数据和性能区域数据。具体而言，基于每个旋转角度的稳定度计算和强度因素(起重强度等)，通过以下的过程来生成迁移区域的吊起性能、规定前方区域、后方区域、侧方区域的第一切换角度θ1、以及规定迁移区域的第二切换角度θ2。

图8是示出吊起性能数据和性能区域数据的生成过程的一例的流程图。该处理例如是通过在外部的通用计算机中执行规定的程序而实现的。

在该处理之前，输入用于决定作业机1的作业状态的信息(作业条件)。作业条件包括支腿OR1～OR4的外伸状态(最大外伸状态、第一中间外伸状态、第二中间外伸状态以及最小外伸状态)、伸缩动臂17的动臂长度、作业半径等。此外，设为计算机保持有与支腿OR1～OR4的外伸状态对应的最大外伸幅度性能、第一中间外伸幅度性能、第二中间外伸幅度性能以及最小外伸幅度性能。

在支腿OR1～OR4成为最大外伸状态的情况下，最大外伸幅度性能是沿最小稳定方向能够吊起的荷重。在支腿OR1～OR4成为不同外伸状态的情况下，第一中间外伸幅度性能、第二中间外伸幅度性能以及最小外伸幅度性能是沿成为第一中间外伸状态、第二中间外伸状态或最小外伸状态的一侧(右侧方区域或左侧方区域)的最小稳定方向能够吊起的荷重。即，最大外伸幅度性能、第一中间外伸幅度性能、第二中间外伸幅度性能以及最小外伸幅度性能是作为以往的额定总荷重表来提供的吊起性能数据，并且是基于稳定度计算和起重强度等强度因素而设定的。

这里，举出前方的支腿OR1、OR2成为第一中间外伸状态、后方的支腿OR3、OR4成为最大外伸状态的情况为例，说明吊起性能数据和性能区域数据的生成过程。吊起性能数据和性能区域数据遍及整周方向地生成，但具体地说明以作业机1的前方向为基准(旋转角度0°)而顺时针旋转0°～90°的第一象限的数据的生成。

另外，第二象限～第四象限的吊起性能数据和性能区域数据能够与第一象限的生成过程同样地生成。此外，以下说明作业半径较大并且基于稳定度来决定吊起性能的情况，但在作业半径较小并且基于起重强度等强度因素决定吊起性能的情况下，也能够通过将“稳定度”替换为“结构部件的强度”来同样地进行生成过程。

在步骤S201中，计算机获取支腿OR1～OR4的外伸状态的组合中的一个组合，作为作业条件。这里，说明前方的支腿OR1、OR2处于第一中间外伸状态、后方的支腿OR3、OR4处于最大外伸状态的情况。

在步骤S202中，计算机获取作业机1可采取的n个作业状态的组合(除支腿OR1～OR4的外伸状态外)中的一个组合作为作业条件。以下，将第m(m＝1、2，……n)个的作业状态记述为作业状态[m]。

在步骤S203中，计算机获取与在步骤S201、S202中获取到的作业状态[m]对应的最大外伸幅度性能Rmax[m]和第一中间外伸幅度性能Rmid[m]。

在步骤S204中，计算机关于在步骤S201、S202中获取到的作业状态[m]，基于稳定度计算来计算与使吊起性能从最大外伸幅度性能Rmax[m]以阶段性地变化至第一中间外伸幅度性能Rmid[m]时的、各个吊起性能RX[m](以下，称为“插值性能RX[m]”)对应的旋转角度范围的界限值θX[m]与性能比X之间的关系。具体而言，求出将插值性能RX[m]设为负载时的稳定度，该稳定度满足规定值的范围为与插值性能RX[m]对应的旋转角度范围。此外，在第一象限，旋转角度范围的上限值为界限值θX[m]。

最大外伸幅度性能Rmax[m]与第一中间外伸幅度性能Rmid[m]之间的插值性能RX[m]使用性能比X(X＝0～100)，用下式(1)给出。与最大外伸幅度性能Rmax[m]对应的性能比X为0，与第一中间外伸幅度性能Rmid[m]对应的性能比X为100。

RX[m]＝(Rmid[m]-Rmax[m])/100×X+Rmax[m]……(1)

例如，在对最大外伸幅度性能Rmax[m]与第一中间外伸幅度性能Rmid[m]之间进行了10等分的情况下，性能比X成为X＝0、10、20……100。该情况下，计算与插值性能RX[m](X＝0、10、……100)对应的旋转角度范围的界限值θX[m](X＝0、10、……100)。

表1示出性能比X与插值性能RX[m]与界限值θX[m]的关系。伴随着吊起性能从最大外伸幅度性能Rmax[m](＝R0[m])朝向第一中间外伸幅度性能Rmid[m](＝R100[m])减小、即伴随着性能比X从0朝向100增大，旋转角度范围逐渐扩大。另外，关于第一中间外伸幅度性能Rmid[m]，第一象限的全部(0～90°)为旋转角度范围，界限值θ100[m]为90°。

[表1]

在步骤S205中，计算机关于作业机1可采取的全部作业状态的组合(这里为n个组合)，判定是否计算出了性能比X与界限值θX[m]的关系、即是否存在没有获取到性能比X与界限值θX[m]的关系的作业条件。在存在其他作业条件的情况下(步骤S205中的“是”)，转移到步骤S202的处理，关于全部作业条件(除支腿OR1～OR4的外伸状态外)，获取性能比X与界限值θX[m]的关系。另一方面，在不存在其他作业条件的情况下(步骤S205中的“否”)，转移到步骤S206的处理。

接着，在步骤S206中，计算机基于在步骤S205中获取到的性能比X与界限值θX[m]的关系，决定相对于性能比X而言的绝对界限值θX。具体而言，如表2所示，将相对于按每个作业状态[m]而获得的性能比X而言的界限值θX[m]中的最小值或最大值(在第一象限的情况下为最小值)决定为界限值θX。

基于安全性的观点，界限值θX优选具有一定的余量度(例如，在安全侧为5°)。例如，在计算出的理论上的界限值为80°的情况下，将与性能比X对应的实际的界限值θX校正为75°。另外也可以是，根据用于判断稳定度的规定值的设定方法，而直接原样使用理论上的界限值。

[表2]

性能比X	界限值θX
		0	θ 0＝Min(θ 0[1]，θ 0[2]，…0 0[n])
10	θ 10＝Min(θ 10[1]，θ 10[2]，…θ 10[n])
		20	θ 20＝Min(θ 20[1]，0 20[2]，…θ 20[n])
…	…
		100	0 100＝Min(θ 100[1]，θ 100[2]，…θ 100[n])

在步骤S207中，计算机基于表示性能比X与界限值θX的关系的多个坐标(X，θX)，计算性能比X与任意的旋转角度θ的关系式X＝f(θ)。这时，关系式X＝f(θ)例如通过线性近似、多直线近似或曲线近似来计算。这里，关系式X＝f(θ)以如下方式进行近似：在步骤S208中生成的插值函数R＝g(θ)遍及旋转区域的整个区域而为安全侧。

在步骤S208中，计算机生成并保存表示迁移区域的吊起性能的吊起性能数据和规定性能区域(包括迁移区域)的性能区域数据。具体而言，根据在步骤S207中计算出的性能比X与旋转角度θ的关系式X＝f(θ)和上式(1)，计算插值函数R＝g(θ)，该插值函数R＝g(θ)表示相对于任意的旋转角度θ而言的吊起性能R。

R＝(Rmid-Rmax)/100×X+Rmax

＝(Rmid-Rmax)/100×f(θ)+Rmax

＝g(θ)

此外，基于插值函数R＝g(θ)、最大吊起性能Rmax以及第一中间外伸幅度性能Rmid，计算第一切换角度θ1和第二切换角度θ2。

即，迁移区域的吊起性能(第三吊起性能)用如下插值函数R＝g(θ)表示，该插值函数R＝g(θ)是基于在最大吊起性能Rmax(第一吊起性能)与第一中间外伸幅度性能Rmid(第二吊起性能)之间以阶段性地进行插值后的插值性能RX、与插值性能RX对应的旋转角度范围的界限值θX而计算的。

设定插值函数R＝g(θ)，作为在步骤S201中获取到的支腿OR1～OR4成为外伸状态时的吊起性能数据，设定第一切换角度θ1和第二切换角度θ2，作为性能区域数据。同样，关于支腿OR1～OR4的外伸状态的全部组合，设定插值函数R＝g(θ)、第一切换角度θ1和第二切换角度θ2。即，按支腿的每个外伸状态来设定迁移区域的吊起性能、第一切换角度θ1和第二切换角度θ2。

另外，预先在存储部102存储插值函数R＝g(θ)的一般式和按支腿的每个外伸状态而设定的插值函数R＝g(x)的系数来作为表示迁移区域的吊起性能的吊起性能数据即可。

图9A、图9B是示出支腿OR1～OR4成为不同外伸状态的情况下的第一象限中的吊起性能的一例的图。此外，图10示出与图9A对应的遍及整周方向的吊起性能。图9A、图9B和图10示出前方的支腿OR1、OR2成为第一中间外伸状态、后方的支腿OR3、OR4成为最大外伸状态的情况。此外，在图9A、图9B中，用单点划线示出通过以往方式(参照图2B)设定的吊起性能。

图9A示出基于通过线性近似计算出的关系式X＝f(θ)来生成吊起性能的插值函数R＝g(θ)的情况。图9B示出根据通过曲线近似计算出的关系式X＝f(θ)来生成吊起性能的插值函数R＝g(θ)的情况。

如图9A、图9B和图10所示，在本实施方式中，与以往方式(参照图2A、图2B)相比较而言扩大迁移区域，因此能够有效地利用作业机1的吊起性能。此外，由于迁移区域的吊起性能是利用作为吊起性能数据存储于存储部102的插值函数而计算的，所以与专利文献1所公开的方式相比较而言，能够进行高速运算，并且不会受检测部111～115的精度等干扰的影响，因此能够高精度地确保稳定性。

如图9A、图9B所示，基于通过曲线近似计算出的关系式X＝f(θ)来计算吊起性能的插值函数R＝g(θ)(参照图9B)，与基于通过线性近似计算出的关系式X＝f(θ)来计算吊起性能的插值函数R＝g(θ)的情况(参照图9A)相比较而言，能够扩大前方区域，并且能够扩大迁移区域，能够有效地利用作业机1的吊起性能。具体而言，在图9A中，第一象限的0°～55°的范围为前方区域，55°～75°的范围为迁移区域，与此相对，在图9B中，第一象限的0°～58°的范围为前方区域，58°～85°的范围为迁移区域。但是，当考虑基于插值函数R＝g(θ)计算与作业状态对应的吊起性能时的处理负担时，基于通过线性近似计算出的关系式X＝f(θ)计算吊起性能的插值函数R＝g(θ)更加实用。

但是，以往，如图1、图2A、图2B和图10所示，在表示与作业状态相应的吊起性能的吊起性能图中，使用将旋转角度设为圆周方向、将吊起性能设为半径方向的二维极坐标系。但是，在使用二维极坐标系的吊起性能图中，作业半径的变化和吊起性能的变化为相反方向(例如，当作业半径增大时，吊起性能减小)，因此，难以掌握与作业半径的变化伴随的吊起性能的变化。

因此，在本实施方式中，使用将旋转角度设为圆周方向、将作业半径设为半径方向、将吊起性能设为轴向的圆筒坐标系。图11A、图11B示出使用圆筒坐标系的吊起性能图的一例。在图11B中，切掉图11A中的一部分而示出。如图11A、图11B所示，根据使用圆筒坐标系的吊起性能图，能够在视觉上掌握与作业半径和/或旋转角度的变化伴随的吊起性能的变化，因此作业效率和安全性提高。特别是，在因旋转角度而吊起性能变化的情况下是有效的。

这样，本实施方式涉及的过负载防止装置100搭载于作业机1(移动式作业机)，该作业机1(移动式作业机)具有：能够自行走的下部行驶体20；旋转台11，其能够水平旋转地被配置在下部行驶体20上；伸缩动臂17，其能够升降地被配置在旋转台11上；以及多个支腿OR1～OR4，所述多个支腿OR1～OR4能够以多个阶段设定外伸幅度。

过负载防止装置100具有：存储部102，其存储吊起性能数据和性能区域数据，该吊起性能数据按每个作业状态而设定有吊起性能，该性能区域数据设定有规定包括前方区域、后方区域、侧方区域的性能区域的切换角度；以及作业机控制部，其基于与作业机1的当前的作业状态对应的吊起性能和实际负载，控制作业机1的动作。

吊起性能具有对于前方区域和后方区域设定的最大外伸幅度性能(第一吊起性能)、在支腿OR1～OR4处于不同外伸状态的情况下对于除迁移区域外的侧方区域设定的中间外伸幅度性能或最小外伸幅度性能(第二吊起性能)、以及对于迁移区域设定的第三吊起性能。

切换角度具有第一切换角度θ1和第二切换角度θ2，在支腿OR1～OR4处于不同外伸状态的情况下，该第一切换角度θ1规定前方区域与侧方区域的边界和后方区域与侧方区域的边界，该第二切换角度θ2规定侧方区域的迁移区域。

第三吊起性能、第一切换角度θ1和第二切换角度θ2是基于稳定度计算和起重强度等强度因素而设定的。

根据过负载防止装置100，能够确保稳定性，并且能够最大限度地利用支腿处于不同外伸状态时的作业机1的性能。

以上，基于实施方式对由本发明者完成的发明进行了具体说明，但本发明不限定于上述实施方式，可在不脱离其主旨的范围内进行变更。

例如，本发明能够应用于搭载于全路面起重机(all terrain crane)、汽车起重机或高空作业车等由支腿支承的移动式作业车的过负载防止装置。

在实施方式中，处理部101(计算机)作为作业状态获取部101A、吊起性能设定部101B、负载状态判断部101C、驱动控制部101D、显示和声音控制部101E发挥功能，由此，实现了本发明的过负载防止装置100，但也可以是，这些功能的一部分或全部由DSP(DigitalSignal Processor：数字信号处理器)、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)、PLD(Programmable Logic Device：可编程逻辑器件)等电子电路构成。

应该认为此次公开的实施方式在所有方面都是例示，而不是限制性内容。本发明的范围不是上述的说明内容，而由权利要求来表示，含义包括与权利要求同等的意思和范围内的所有变更。

本申请引用2017年8月8日申请的日本特愿2017-153642的日本申请中包含的说明书、附图和摘要的全部公开内容。

附图标记说明

1：移动式作业机；10：上部旋转体；20：下部行驶体；100：过负载防止装置；101：处理部；101A：作业状态获取部；101B：吊起性能设定部；101C：负载状态判断部；101D：驱动控制部；101E：显示和声音控制部；102：存储部。

Claims (6)

1.一种过负载防止装置，其搭载于移动式作业机，该移动式作业机具有：能够自行走的行驶体；旋转台，其能够水平旋转地被配置在所述行驶体上；动臂，其能够升降地被配置在所述旋转台上；以及多个支腿，所述多个支腿能够以多个阶段设定外伸幅度，所述过负载防止装置的特征在于，具有：

存储部，其存储吊起性能数据和性能区域数据，该吊起性能数据按每个作业状态而设定有吊起性能，该性能区域数据设定有规定包括前方区域、后方区域、侧方区域的性能区域的切换角度；以及

作业机控制部，其基于与所述移动式作业机的当前的作业状态对应的所述吊起性能和实际负载，控制所述移动式作业机的动作，

其中，所述吊起性能具有对于前方区域和后方区域设定的第一吊起性能、在支腿处于不同外伸状态的情况下对于除迁移区域外的侧方区域设定的第二吊起性能、以及对于所述迁移区域设定的第三吊起性能，

在所述支腿处于不同外伸状态的情况下，所述切换角度具有第一切换角度和第二切换角度，该第一切换角度规定所述前方区域与所述侧方区域的边界和所述后方区域与所述侧方区域的边界，该第二切换角规定所述侧方区域的迁移区域，

所述第三吊起性能、所述第一切换角度和所述第二切换角度是根据稳定度计算和起重强度等强度因素而设定的。

2.根据权利要求1所述的过负载防止装置，其特征在于，

所述第三吊起性能用如下插值函数表示，该插值函数是基于对所述第一吊起性能与所述第二吊起性能之间以阶段性地进行插值后的插值性能、与所述插值性能对应的旋转角度范围的界限值而计算的，

所述第一切换角度和所述第二切换角度是基于所述插值函数而设定的。

3.根据权利要求2所述的过负载防止装置，其特征在于，

所述插值函数是通过线性近似、多直线近似或曲线近似而计算的函数。

4.根据权利要求2或3所述的过负载防止装置，其特征在于，

所述插值函数由外部的计算机生成，并作为所述吊起性能数据被存储到所述存储部。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的过负载防止装置，其特征在于，

所述作业状态包括动臂长度、作业半径、支腿的外伸状态以及旋转角度，

所述第三吊起性能、所述第一切换角度和所述第二切换角度是按所述支腿的每个外伸状态而设定的。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的过负载防止装置，其特征在于，

具有显示控制部，该显示控制部使所述移动式作业机的显示部显示与所述作业状态相关的信息，

所述显示控制部使用将作业半径设为半径方向、将旋转角度设为圆周方向、将吊起性能设为轴向的圆筒坐标系，立体地显示基于所述吊起性能数据和所述性能区域数据而生成的吊起性能图。

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