JP2001132008A

JP2001132008A - 多段伸縮式作業機の安全装置

Info

Publication number: JP2001132008A
Application number: JP30984499A
Authority: JP
Inventors: Satoru Nishimura; 悟西村; Kenji Taira; 賢治平; Ikuo Kita; 郁夫北; Takanori Hata; 孝典畑
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-05-15
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: KR20010051267A; KR100769417B1; JP4043160B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多段伸縮式アームを伸縮操作するワイヤロー
プの変化を検知して、伸縮アーム先端部の着地の報知や
ワイヤロープの設定値以上の伸びを警告するとともに、
検知部の点検も容易にして、安全を確保できるようにす
る。【解決手段】多段伸縮式作業機の伸縮アーム１１にお
ける伸縮駆動機構１６のワイヤロープ１８の端末部にス
プリング３６による緊張力を付勢し、そのスプリング３
６が初期設定値を外れる撓み量を検知手段３１，３２に
より検知すると、オペレータに異常の状況に対応する警
報を発する警報手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多段伸縮アームを
備える建設機械の作業機に関するものであって、詳しく
は多段伸縮アームの先端に付設されるバケットによる掘
削作業を安全に行わせる機能を備えた多段伸縮式作業機
の安全装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、伸縮可能な多段の作業アームを持
つ油圧ショベルにおいて、その作業アームを伸縮操作す
るのに油圧シリンダとワイヤロープとの組合せからなる
伸縮手段によって、多段に形成された伸縮式の作業アー
ムを伸ばして先端に付設されるクラムシェルバケットに
よって深堀作業を行っている。この作業に際して、オペ
レータが作業アーム先端のクラムシェルが接地したこと
を気付かずに、その作業アームを伸ばしたり、また他動
作を行うと、効率の悪い無駄作業を行うことになり、ま
た、作業アームあるいはその取付け支持部などに過負荷
を与え損傷することなる。

【０００３】このような不都合を防止する方策として、
例えば実用新案登録第２５６７６１１号公報によって、
伸縮アーム下端に取付くクラムシェルが接地すると作動
するリミットスイッチを設け、リモコンバルブを作動さ
せて行うアーム抱え込み操作時に、パイロット回路に接
続された圧力スイッチが作動し，同時にアーム作動用リ
レーが作動して、電磁油圧切換弁を切り換えリリーフバ
ルブを作動させてブーム先端部に設けられるアームシリ
ンダに加わる力を減殺するようにされたものが記載され
ている。また、特許第２７２８３０９号公報にも同様に
クラムシェルの接地を検出してアームシリンダの保持圧
を一時的に下降させるようにする構成が記載されてい
る。そして、クラムシェルの接地を検知するリミットス
イッチは伸縮アームを作動させる油圧シリンダと関連し
て伸縮操作に携わるワイヤロープの変位によって操作さ
れるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの先行技術で
は、いずれもブーム先端部に付設されたアームシリンダ
における保持圧を低減させて伸縮する作業アームへの横
荷重を下げる手段によって安全を保てるようにされてい
る。一般に、この伸縮式の作業アームは、油圧シリンダ
による伸縮動作を、併設されるワイヤロープの掛けまわ
しによって、多段に組合された伸縮アームの各アーム部
材に伝達して相対的に伸縮動作できる構造である。した
がって、そのワイヤロープは全般に緊張状態に保たれる
ようにされている。

【０００５】そのために、長期使用によってワイヤロー
プが伸び、そのワイヤロープの伸びが大きくなると破断
事故に到る危険がある。また、この種ワイヤロープは、
前述のような伸縮アームに過負荷が及ぶ事態を起こすと
バランスを崩し、損傷することになる。そのために整備
や点検を十分に行えるようにすることが重要である。し
かしながら、前記先行技術やその他現状では、未だワイ
ヤロープの伸びなどに対する状態を把握することについ
て満足できる状況にはない、という問題点がある。

【０００６】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、多段伸縮式の作業アームを伸縮操作するワイ
ヤロープの変化を検知して、作業アーム先端部の着地の
報知やワイヤロープの設定値以上の伸びを警告するとと
もに、検知部の点検も容易にして、安全を確保できるよ
うにすることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述さ
れた目的を達成するために、本発明による多段伸縮式作
業機の安全装置は、多段伸縮式作業機の伸縮アームにお
ける伸縮駆動手段のワイヤロープの端末部にスプリング
による緊張力を付勢し、そのスプリングが初期設定値を
外れる撓み量を検知手段により検知すると、オペレータ
に異常の状況に対応する警報を発する警報手段を備えて
いることを特徴とするものである。

【０００８】本発明は、このようにされることにより、
作業時に伸縮アームに設定値以上の負荷が作用すると、
伸縮駆動手段のワイヤロープの端末部に緊張力を付勢し
ているスプリングの撓みが大きくなり、またスプリング
の撓み量が設定値以下になると、緊張状態で巻掛け架設
されているワイヤロープに緩みが生じていることになる
ので、そのスプリングの撓みを検知手段によって検知さ
せて、それぞれの異常に対応する状況をオペレータに警
報で知らせて作業の異常を認識させることができ、その
異常に対応させて危険を未然に防止することができる。
したがって、過度な負荷が作用している場合、例えば伸
縮アームの先端が着地している状態では、オペレータ
に、その状況を警報で報知して直ちに伸ばし操作を停止
して次の操作に移行することを喚起する。また、ワイヤ
ロープに緩みが生じている警報を発した状態では、オペ
レータに正常な過負荷検知ができなくなる旨を警報によ
って報知して作業を中止させ、検知部での再セットを促
すことを喚起し、正常に戻すことで安全性を確保できる
ようにすることができる。

【０００９】本発明では、前記スプリングの撓み量で異
常を検出する検知手段は、伸ばし側または縮み側ワイヤ
ロープの端末部にロッドが接続され、そのロッド端に設
けられたスプリング調節手段により撓み量設定可能なス
プリングをロープ装着支持フレーム側との間に保持させ
て配置され、伸縮アームの前記ワイヤロープ端末部の装
着支持フレームに非接触センサを配設して、その非接触
センサにより前記スプリングに取付荷重を加えるスプリ
ング調節手段の押え部材の移動で検知するように構成さ
れるのがよい。こうすると、伸ばし側または縮み側ワイ
ヤロープに接続するロッドを介してスプリング調節手段
によってスプリングを撓ませて所要の張力を付与させる
ようにし、その撓み量を初期値設定しておいて、ワイヤ
ロープに作用する負荷で接続されるロッドが移動するの
に伴ない、スプリングに当接する押え部材がスプリング
の変位とともに設定位置から移動するのを、装着支持フ
レーム側に配設されている非接触センサによって検知し
て、予め設定されている条件から外れた状態、言い換え
ると伸縮アームの動作に異常が発生したことをその検知
信号で制御電気回路に発信して、設定されている機器を
動作させてオペレータに異常を報知することができる。

【００１０】前記異常を検出する検知手段は、伸ばし側
ワイヤロープまたは縮み側ワイヤロープに作用する負荷
で前記スプリングを圧縮する方向に作動するのを検知す
る過剰動作検知用の非接触センサと、スプリングが設定
値以下の撓みに変位したのを検知するワイヤロープの緩
み検知用の非接触センサとを配置してあるのがよい。こ
うすると、各異常検知をそれぞれに対応するセンサによ
って確実に検知させ、所定の機器を作動させて異常の伝
達が行えるという利点がある。

【００１１】前記異常を検知する検知手段の非接触セン
サは、異なる異常検知に対応するものを、前記スプリン
グに取付荷重を加えるスプリング調節手段の押え部材に
対して、異なる位置に配置されているのがよい。こうす
ると、１本のワイヤロープの作用する異なる条件の異常
を分担して検知させることができ、合理的に処置するこ
とができる。また、前記異常を検知する検知手段は、平
行して架設される二本の伸ばし側ワイヤロープの端末部
に各々設けられ、それら検知手段の一方を過負荷異常の
検知用として、他方をワイヤロープの緩み検知用とされ
るのがよい。こうすると、両方のワイヤロープ端末部を
有効に活用して設置にゆとりのある検知手段とすること
ができる。

【００１２】また、本発明にては、前記警報手段は、前
記異常を検知する検知手段における過負荷異常の検知用
センサと結ぶ電気回路中に、トランジスタとリレーを配
置して、前記過負荷異常の検知用センサに常時電圧を付
加した状態で前記リレーがオンに設定された構成とされ
るのがよい。こうしておくと、過負荷異常が検知される
と警報が発せられる安全対策の他に、電気回路の断線な
どの異常に対しても警報が発せられ、回路異常などを検
知して対応可能となり、安全対策をより確実にすること
ができる。なお、回路異常の場合は作業中に発生したと
しても、その作業状況でオペレータは区別可能であるか
らその状況に応じて対処することができる。

【００１３】前記警報手段としては、検知用センサと結
ぶ制御電気回路により操作される複数のブザー／ランプ
を備えるようにするのがよい。こうすると、過負荷異常
あるいはワイヤロープの緩み異常が検知されると、それ
ら異常に応じたブザーの吹鳴やランプの点灯でオペレー
タに、どの異常が発生しているかを区別して報知するこ
とができる。

【００１４】本発明では、縮み側ワイヤロープの端末部
にワイヤロープの異常の検知手段を設け、この検知手段
のセンサを前記警報手段に接続して縮み側ワイヤロープ
の異常をオペレータに報知させるようにするのがよい。
こうすると、前記伸ばし側ワイヤロープにおける緩み異
常の場合と同様に、縮み側でも緩みを調整することで、
そのワイヤロープの伸びによる影響を排除して安全運転
できることになる。

【００１５】前記縮み側ワイヤロープの異常を検知する
検知手段のセンサによる信号を受けて作動する前記警報
手段には、検知用センサと警報ブザーを結ぶ電気回路中
に、ダイオードとリレーを配置して、伸ばし側ワイヤロ
ープと縮み側ワイヤロープとの異常警報ブザーを共用で
きる構成とされるのがよい。こうしておくと、ワイヤロ
ープの緩み異常を伸ばし側と縮み側とでダイオードの働
きで選択させ、報知する警報ブザーを共用することがで
き、器具を省略できでコストダウンを図ることができる
利点がある。

【００１６】さらに、前記警報手段における報知用の各
ランプ，ブザーおよび警報解除スイッチを纏めたパネル
もしくは警報ボックスを、運転席の前方位置に配設され
るのがよい。こうすると、それら異常発生部位の識別が
明瞭となり、オペレータの対応を容易にすることができ
るという利点がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明による多段伸縮式作
業機の安全装置の具体的な実施の形態について、図面を
参照しつつ説明する。

【００１８】図１に本実施例の多段伸縮式作業機を付設
された建設機械の斜視図が示されている。図２に多段伸
縮式作業機の伸縮アームにおける伸縮駆動機構の概要図
が示され、図３に安全装置の配置を表わす平面図が、図
４に伸ばし側ワイヤロープに付された安全装置の詳細図
が、それぞれ示されている。

【００１９】本実施例の多段伸縮式作業機１０は、履帯
走行式のベースマシン１（この例では油圧ショベル）の
ブーム２先端に伸縮するアーム（以下、伸縮アーム１１
という）のベースアーム１２背後部をピン連結されて装
着され、そのブーム２上部に取付けられたアームシリン
ダ３のロッド先端が前記ベースアーム１２の上端背後部
で連結されてブーム２の先端にて起伏回動できるように
されている。なお、下端にはクラムシェルバケット１５
が付設されて深堀作業に用いられるものである。ブーム
２はブームシリンダ４によって起伏され、上部旋回体５
上に搭載の運転室６内で運転操作される。

【００２０】多段伸縮式作業機１０の伸縮アーム１１
は、図２に示されるように、前記ベースマシン１のブー
ム２に支持されるベースアーム１２と、このベースアー
ム１２内にて多段に組み合わせされて伸縮するトップア
ーム１３とセカンドアーム１４および内部に組み込まれ
ている伸縮駆動機構１６（本発明の伸縮駆動手段に相
当）とで構成されている。そして、伸縮駆動機構１６の
駆動器である油圧シリンダ１７およびクラムシェルバケ
ット１５（図1参照）を作動させる油圧作動機構が組み
込まれ、それら油圧機器にはベースマシン１側から周知
の手段で油圧配管されている。また、伸縮アーム１１の
各部位は周知の手段で摺動自在に支持されている。な
お、伸縮アーム１１の各部位の支持構造ならびに油圧配
管については、本実施例で直接対象としないので図示並
びに説明を省略している。

【００２１】前記伸縮駆動機構１６は、トップアーム１
３に後端並びに先端部を支持固定されて取付けられた所
要作動ストロークを有する油圧シリンダ（駆動シリン
ダ）１７と、その油圧シリンダ１７の伸縮動作に連動し
て全体を伸縮させる伸ばし側ワイヤロープ１８と縮み側
ワイヤロープ１９とで構成されている。

【００２２】前記油圧シリンダ１７のピストンロッド１
７ａは、先端をセカンドアーム１４の後端部（先端後端
の表現は、伸縮アーム１１を起立させた状態での方向性
を表わしている。）に接続されている。そして、伸ばし
側ワイヤロープ１８は、一端をベースアーム１２の背後
面における先端部寄り位置Ａに支持されて、他端をセカ
ンドアーム１４の後端付設のシーブ２１を巡らせてトッ
プアーム１３の後端位置Ｂに固着されている。また、縮
み側ワイヤロープ１９は、一端をベースアーム１２の背
後面における先端部寄りに前記伸ばし側ワイヤロープ１
８の端部支持位置Ａから離れた支持位置Ｃに取付けら
れ、他端をセカンドアーム１４先端に付設のシーブ２２
を巡らせてトップアーム１３の後端部位置Ｄに固着され
ている。なお、この実施例では伸ばし側および縮み側両
ワイヤロープ１８，１９を二本ずつ巻掛け配設されてい
る。

【００２３】このように構成される伸縮アーム１１の伸
縮駆動機構１６には、その伸縮アーム１１の伸縮動作に
伴なう事故の発生を防止するための安全装置３０が設け
られている。この安全装置３０としては、伸縮アーム１
１が過負荷になるのを予防するための過負荷異常の検知
手段３１と、ワイヤロープの緩みの発生によって前記過
負荷異常の検知が不正確になるのを防止するワイヤロー
プの緩み検知手段３２とが設けられている。

【００２４】前記安全装置３０は、ベースアーム１２の
伸ばし側ワイヤロープ端部支持位置Ａに設けられ、二本
巻掛け架設されている伸ばし側ワイヤロープ１８，１８
の一方の装着部に過負荷異常の検知手段３１が、他方の
装着部に緩み検知手段３２がそれぞれ配設されている。

【００２５】前記過負荷異常の検知手段３１は、伸ばし
側ワイヤロープ１８（以下、断りがない限り単にワイヤ
ロープ１８という）の端部をソケット３３ｂに嵌め込ん
でカシメられ一体に直結される所要長さのロッド３３
と、このロッド３３の支持構造部３４と、ロッド３３を
介してワイヤロープ１８に緊張力（取付荷重）を付勢す
るスプリング３６と、そのスプリング３６に取付荷重を
設定するスプリング調節手段３７および非接触センサ４
１とを含んで構成されている。

【００２６】前記ロッド３３は、ワイヤロープ接続側と
反対側にネジ部３３ａが形成され、支持構造部３４とし
て、ベースアーム１２の背後側の外面に直交して設けら
れた所要高さの支持リブ３４ａ（本発明の装着支持フレ
ームに相当する）の後方側面（ロッド挿入側）に固着突
設されるボス３４ｂの中心を貫通する支持穴３４ｃに基
部３５ａを前部から挿入貫通されたリテーナ３５の軸支
持穴３５ｂで、その中間部を軸方向に摺動自在に支持さ
れている。そして、このロッド３３の前半部にはネジ３
３ａが刻設され、前記スプリング調節手段３７がそのネ
ジ３３ａ部によって前後移動調節できるように付されて
いる。そのスプリング調節手段３７は、後述するスプリ
ング３６の前端面に押し当てる適宜厚みの鍔部３７ａ′
を備える押え片３７ａ（本発明の押え部材に相当）と前
記ロッド３３のネジ３３ａ部に螺合するナット３７ｂ，
３７ｂからなる。

【００２７】前記スプリング調節手段３７の押え片３７
ａと前記支持リブ３４ａの前側面との間には、ロッド３
３を軸支持穴３５ｂで摺動自在に支持して前記ボス３４
ｂに基部３５ａを保持されるリテーナ３５を介しスプリ
ング３６が配置される。このスプリング３６は前記スプ
リング調節手段３７のナット３７ｂ，３７ｂによって押
え片３７ａを移動させて所定の取付荷重になるよう撓み
量を設定され、その取付荷重がスプリング調節手段３７
からロッド３３を介してワイヤロープ１８に付加される
ようになっている。なお、前記リテーナ３５の軸支持穴
３５ｂには、ボス３４ｂの外部からグリースを供給され
てロッド３３の摺動を容易にするようにグリスニップル
３４ｄと給油路３４ｅが設けられている。

【００２８】前記のようなロッド３３の配置部の側方位
置には、前記ボス３４ｂに基部３５ａを保持されたリテ
ーナ３５で支持されるロッド３３の軸線に平行するよう
に前記支持リブ３４ａと直交してベースアーム１２の背
後側外面に固着されたリブ３８に、取付具３９を介して
過負荷異常検知の非接触センサ４１が前記ロッド３３の
軸線に交差する向きで設置されている。そして、その非
接触センサ４１による過負荷異常の検知は、図４に示さ
れるように、スプリング調節手段３７の押え片３７ａの
鍔部３７ａ′側面に対向するようにされて、センサ４１
の検知領域（図4に符号Ｋで表わす）から前記押え片３
７ａの鍔部３７ａ′が離れる方向に移動すると異常を検
知するように、そのセンサ４１の取付位置が設定されて
いる。なお、このセンサ取付部では軸線方向に位置調節
ができるように設けるのが好ましい。

【００２９】このようにされる過負荷異常検知手段３１
に対して緩み検知手段３２は、その構成について前記過
負荷異常検知手段３１と同様の構成とされる。したがっ
て、緩み検知手段３２における同一構造部分については
同一の符号を付して詳細な説明を省略する。そして、セ
ンサ４２の取付位置は、図４に示されるように、スプリ
ング３６の取付荷重設定位置でスプリング調節手段３７
の押え片鍔部３７ａ′がセンサ４２の検知領域（図4に
符号Ｋ′で表わす）から所定寸法離れた位置になるよう
に関係付けて配置されている。また、このセンサ４２の
取付部でも軸線方向に位置調節ができるように設けるの
が好ましい。

【００３０】また、縮み側ワイヤロープ１９の取付端部
においても、図３に示されるように、二本のワイヤロー
プ１９，１９端が固着されて平衡するようにベースアー
ム１２に中心を枢支されて付設されるイコライザバー４
５の一方の端部に対向して非接触型の緩みを検知するセ
ンサ４３が、イコライザバー４５の側部位置にブラケッ
ト４６に支持されて設けられ、そのイコライザバー４５
の端部に付される検知片４５ａの移動をセンサ４３が検
知して信号を発するようにされている。

【００３１】これら伸ばし側ワイヤロープ１８，１８に
対する過負荷異常検知手段３１のセンサ４１および緩み
検知手段３２のセンサ４２と、縮み側ワイヤロープ１
９，１９の緩み検知のセンサ４３とは、図５に警報手段
を操作する電気回路図で示されるように、ベースマシー
ン１の運転室６内に設けられる警報の報知部に電気的に
繋がれている。各センサ４１，４２，４３と警報ランプ
５１，５２，５３および警報ブザー５４，５４′を結ぶ
回路中には、トランジスタＴ_１，Ｔ_２，Ｔ_３，およびリ
レーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が設けられ、縮み側ワイヤロープ
の緩み検知のセンサ４３の信号回路中には、ダイオード
Ｄ，Ｄ′を介在させて緩み検知の警報ブザー５４′を伸
ばし側ワイヤロープのものと共用できるようにされてい
る。図中符号５５は電源、５６はブザーの作動をオン・
オフできる切換スイッチである。

【００３２】警報手段５０としては、前記のように伸ば
し側ワイヤロープ１８における過負荷異常，緩み異常と
縮み側ワイヤロープ１９における緩み異常がそれぞれ検
知されると点灯する警報ランプ５１，５２，５３およ
び、過負荷異常，緩み異常を報知する警報ブザー５４，
５４′とがそれぞれ設けられる。これら警報ランプ５
１，５２，５３および警報ブザー５４，５４′は、例え
ば図６にランプによるモニタの正面図（ａ）およびブザ
ーボックスの正面図（ｂ）によって示されるように、モ
ニタボックス５７に纏められて運転室６内のフロント部
で運転者が認識し易い位置に配置される。そして、それ
ら警報ランプは、例えば過負荷異常の警報ランプ５１を
黄色に、各緩み異常（ワイヤーロープ異常）の警報ラン
プ５２，５３をいずれも赤色にして識別容易にされてい
る。また、警報ブザー５４，５４′は、ブザーボックス
５８に纏められて、それぞれの異常に対応してブザー音
が異なるようにされ、判別できるようにされている。な
お、ブザーボックス５８にはブザーの作動をオン・オフ
できる切換スイッチ５６が設けられ、異常確認後はブザ
ー音を止めることができるようにされている。

【００３３】以上のように構成される安全装置３０の作
用について説明する。まず、伸縮アーム１１の動作から
説明すると、伸縮駆動機構１６が運転室６でオペレータ
によって伸長操作の指示を与えられると、油圧シリンダ
１７のボトム側に圧油が送られてピストンロッド１７ａ
が作動する。すると、セカンドアーム１４とピストンロ
ッド１７ａ先端との連結部Ｅを基点にして油圧シリンダ
１７の取付くトップアーム１３がセカンドアーム１４内
を前方へ移動される。この際、前記安全装置３０を設け
られてベースアーム１２に端部を支持された伸ばし側ワ
イヤロープ１８は、その途中をセカンドアーム１４の端
部付設のシーブ２１に巻掛けられているから、トップア
ーム１３の前進によってそのワイヤロープ１８が引か
れ、トップアーム１３の前進に応じてワイヤロープ１８
によってセカンドアーム１４がベースアーム１２内を前
進し、伸縮アーム１１は伸長する。

【００３４】こうして伸縮アーム１１が伸長されるの
で、例えば図１に示されるように、その先端にクラムシ
ェルバケット１５を装着して深掘り作業を行う場合、通
常は運転室６でオペレータがその伸縮アーム１１を伸長
させる際にクラムシェルバケット１５が着地するのを目
測して、あるいは感覚的に伸長量を知って伸長動作を停
止させて次の掘削動作に移行させるのである。しかしな
がら、オペレータが誤って、あるいは着地を見過ごして
伸縮アーム１１を過剰に伸長させると、先端のクラムシ
ェルバケット１５が着地後さらに強く押し付けられるこ
とになって、伸縮アーム１１に過剰な負荷が作用する。
こうして過剰な負荷が伸縮アーム１１に推力として作用
すると、ベースアーム１２を介してブーム２の先端部あ
るいはアームシリンダ３に変則的な外力が作用し、伸縮
アームが損傷を起こすことになる。

【００３５】しかしながら、本実施例では、このような
事態となる前に、伸縮アーム１１の先端（クラムシェル
バケット１５）が着地して、掘削に要する押し力以上に
伸長する力が生じると、トップアーム１３が押し戻され
る働きをして、このトップアーム１３とボトム側に油圧
力が作用する状態の油圧シリンダ１７で繋がるセカンド
アーム１４がトップアームとともに押し戻されるように
作動する。したがって、伸ばし側ワイヤロープ１８は、
トップアーム１３と相対位置関係を保たれたまま押上げ
られる方向に作用するセカンドアーム１４端のシーブ２
１位置と端末部が装着されているベースアーム１２に対
する支持位置との距離が正常時に比べて長くなるので、
端末部に繋がるロッド３３が後退方向（上方）へ引かれ
る。すると、ベースアーム１２上で支持される安全装置
３０が作用して警報手段５０が作動してオペレータに着
地異常（過負荷異常）を起こしていることが報知され
る。

【００３６】次に、安全装置３０の作動について説明す
る。

【００３７】上述のようにしてワイヤロープ１８にかか
る張力が変化すると、ベースアーム１２に支持構造部３
４によって取付支持されているワイヤロープ１８の端末
部直結のロッド３３は、図４において矢印Ｐの方向に引
かれてスプリング調節手段３７を介して取付荷重を付勢
しているスプリング３６をさらに圧縮することになる。
このスプリング調節手段３７の移動によって押え片鍔部
３７ａ′が過負荷異常検知のセンサ４１の検知領域（図
４に符号Ｋで示す）外に移動すると、そのセンサ４１が
検知信号を発する。

【００３８】過負荷異常検知のセンサ４１が検知信号を
発すると、図７に示される電気回路において電源オンで
の作動状態（ａ）でリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３がいずれも
オンであったのが、トランジスタＴ_１の作動でリレーＲ
１がオフになり、警報ランプ５１が点灯し、警報ブザー
５４が吹鳴する（図７（ｂ）の過負荷異常検知時の状
態）。このとき黄色の警報ランプ５１でオペレータに報
知する。また、警報ブザー５４は例えば“ピッピッピ
ィ”というような音を発する。したがって、オペレータ
は、その警報によって伸縮アーム１１の伸長動作を停止
させれば、過剰な負荷が伸縮アーム１１に作用するのを
未然に防止できて損傷を回避できるのである。

【００３９】また、長期あるいは頻繁な運転によってワ
イヤロープが伸び、ワイヤロープ１８に一定以上の緩み
が生じると、その端末部に連結されるロッド３３に作用
している取付荷重が初期設定値以下になってスプリング
３６の撓み量が減少し、ロッド３３が戻されることにな
る。すると、前記安全装置３０におけるスプリング３６
端に当接のスプリング調節手段３７が押し戻されて、そ
の押え片３７ａの鍔部３７ａ′が緩み検知のセンサ４２
の検知領域（図４に符号Ｋ′で表わしている）に進入し
て、そのセンサ４２が検知信号を発する。

【００４０】ワイヤロープ緩み検知のセンサ４２が検知
信号を発すると、図７に示される電気回路において電源
オンでの作動状態（ａ）でリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３がい
ずれもオンであったのが、前記過負荷異常の検知時と同
様に、トランジスタＴ_２の作動でリレーＲ２がオフにな
り、警報ランプ５２が点灯し、警報ブザー５４′が吹鳴
する。このときの赤色の警報ランプ５２でオペレータに
報知する。また、警報ブザー５４′は例えば“ピィー”
というような連続音を発する。したがって、オペレータ
は、その警報によってワイヤロープに過剰な緩みが生じ
ていることを知ることになる。

【００４１】このような状態で作業を継続していると、
前述の過負荷異常が発生していても、ワイヤロープに所
定の取付荷重が付勢されていないので、正常にその過負
荷異常を検知できず、事故を起こす危険がある。したが
って、緩み発生の警報を受ければ、運転を停止して前記
安全装置３０におけるスプリング調節手段３７のナット
３７ｂ，３７ｂを締める方向に操作して初期設定値に再
セットして安全に作業ができるのである。

【００４２】また、前記過負荷異常を検知して警報を発
する回路ａ（センサ４１回路やリレーＲ１回路）が断線
した場合にも、前記過負荷異常時と同様になる。その場
合、過負荷異常による警報か、断線によるものであるか
は、作業状況から区別することができる。すなわち、特
定の作業（掘削作業時の着地）での警報か、それ以外で
の警報かによって区別できる。

【００４３】次に、前記安全装置におけるスプリング３
６の作用について説明すると、図８にスプリングの荷重
線図で示されるように、スプリング３６は、初期設定時
に予めそのセット荷重を定めてスプリング調節手段３７
によりその設定荷重（取付荷重）をＦ_０まで撓ませてセ
ットしておく。そして、セット時の取付荷重を超えてさ
らに圧縮（撓み量が増加）されＦ１まで撓む（ワイヤー
ロープにこのスプリング圧縮荷重が作用する）とセンサ
４１で検知させて警報手段５０を作動させる。

【００４４】また、スプリング３６によりワイヤロープ
１８にプリテンションＦ_０が与えられるので、ワイヤロ
ープ１８が１０ｍｍ伸びた場合でも、ワイヤーロープに
Ｆ_０／２の張力が残っているので、ワイヤロープ１８が
踊る（左右に振り出す現象）ようなことがない。（従来
は、ワイヤーロープが１〜２ｍｍ伸びるとワイヤーロー
プに掛けていた張力が一気に消滅して緩み、ワイヤーロ
ープが踊るので、頻繁にワイヤーロープの締め付け調整
を行う必要があった。）したがって、本実施例によれ
ば、ワイヤロープの張力調整は、前述のように、スプリ
ング３６によるバネ力がＦ_０／２になった時点で、ワイ
ヤロープの伸び（緩み）検知を行い、張力調整すること
で、バネ力Ｆ_０に再セットすれば、常時バネ力Ｆ_０を確
保でき、ワイヤロープの踊りに伴なう損傷を防止できて
安全である。なお、前記荷重線図で表わすＦ_２の状態ま
でスプリングが圧縮（撓む）と破損するので、図示省略
するがストッパを設けて過剰に撓むのを阻止するように
される。

【００４５】以上は伸び側ワイヤロープ１８に関連する
安全装置について説明したが、縮み側ワイヤロープ１９
は、二本のワイヤロープの端部をベースアーム１２に取
り付くイコライザバー４５に接続して張架され、そのイ
コライザバー４５の可動端に取付く検知片４５ａに対向
する位置の緩み検知用の非接触センサ４３によって、緩
みを検知できるようにする。

【００４６】こうすると、二本の縮み側ワイヤロープ１
９，１９の張力均衡が崩れると、イコライザバー４５の
端部位置が正常位置から前後にずれることになり、その
ずれによる変位をセンサ４３によって検知して警報手段
５０を作動させ、オペレータに異常を報知することがで
きる。そのセンサ４３による異常検知は、センサ４３が
前述の電気回路（図５参照）によって示されるように、
警報手段５０に繋がれて、前記伸び側ワイヤロープ１８
における緩み検知時と同様にトランジスタＴ_３を作動さ
せると、リレーＲ３がオフになってこのセンサ４３と警
報手段５０を繋ぐ回路中に設けられたダイオードＤ，
Ｄ′の作動で、前記警報ランプ５２と警報ブザー５４′
が作動して伸ばし側ワイヤロープ１８の緩み警報と同様
の警報を発することができる。

【００４７】なお、伸縮アーム１１が収縮する場合は、
油圧シリンダ１７のピストンロッド１７ａ側に圧油の供
給が切換えられて、そのピストンロッド１７ａが引き込
まれると、油圧シリンダ１７が取付くトップアーム１３
がそのピストンロッド１７ａ先端と連結されるセカンド
アーム１４の後端側に移動される。このとき、ベースア
ーム１２に一端を支持されて他端をトップアーム１３の
後端に繋がれた縮み側ワイヤロープ１９は、セカンドア
ーム１４の先端に取付くシーブ２２を介してそのセカン
ドアーム１４を積極的に後退させ、伸縮アーム１１は収
縮されてトップアーム１３先端のクラムシェルバケット
１５が引上げられる。その後は、クラムシェルバケット
１５を地上に引上げて掘削された土砂を排出するにはブ
ーム２を起すとともにアームシリンダ３を作動させて伸
縮アーム１１の姿勢を変えて処理される。

【００４８】次に、図９に安全装置の他の実施例図が示
されている。この実施例における安全装置３０Ａは、伸
縮アームの伸縮駆動機構において１本の伸ばし側ワイヤ
ロープを用いられる場合であって、その構成は基本的に
前記実施例と同様である。したがって、前記実施例と同
一もしくは同様の部分については、同一の符号を付して
詳細な説明を省略する。

【００４９】この安全装置３０では、ワイヤロープ１８
Ａ端に直結されるロッド３３を、ベースアームもしくは
他の可動アームに設けられた支持構造部３４のボス３４
の支持穴３４ｃに基部３５ａを嵌合支持されるリテーナ
３５の軸穴３５ｂに摺動自在に挿通して支持され、その
ロッド３３の前半部に設けられたネジ３３ｂ部に付され
たスプリング調節手段３７と前記支持構造部３４で支持
されるリテーナ３５の鍔部３５ｃ前面との間にスプリン
グ３６を介在させて、前記スプリング調節手段３７を介
してロッド３３にスプリング３６による取付荷重が作用
するようにされている。そして、スプリング調節手段３
７の押え片３７ａにおける鍔部３７ａ′に対向するよう
にして、そのスプリング調節手段３７によるスプリング
３６の取付荷重設定位置で検知領域Ｋ内に位置するよう
にして過負荷異常検知のセンサ４１が、またその位置か
ら所要寸法Ｓ離れた位置にワイヤロープの緩み検知のセ
ンサ４２を配置して、前述のようにワイヤロープ１８Ａ
に作用する張力が大きくなってセンサ４１の検知領域Ｋ
から押え片３７ａの鍔部３７ａ′が外れると過負荷異常
が検知される。また、押え片３７ａの鍔部３７ａ′がセ
ンサ４２の検知領域Ｋ′に移行するとワイヤロープの緩
み異常が検知されるようにされている。それぞれの異常
検知によるオペレータへ警報する作動については、前記
実施例と同一であるので省略する。

【００５０】このように、この実施例では一本のワイヤ
ーロープの変位を二種類のセンサで検知させて、過負荷
異常とワイヤロープの緩みをオペレータに警告すること
ができるのである。

【００５１】図１０に、さらに安全装置の他の実施例図
が示されている。この実施例における安全装置３０Ｂ
は、伸縮アームの伸縮駆動機構において１本の伸ばし側
ワイヤロープを用いられる場合の他の実施例であって、
その構成は基本的に前記実施例と同様である。したがっ
て、前記実施例と同一もしくは同様の部分については、
同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【００５２】この安全装置３０Ｂは、ワイヤロープ１８
Ａの端部にソケット３３ａでカシメて直結されるロッド
３３が、ベースアームもしくは可動アームの支持構造部
３４でボス３４ｂに基部３５ａを嵌合して保持されるリ
テーナ３５Ａの軸穴３５ｂに挿通して前後摺動自在に支
持されており、このロッド３３の前半部にネジ３３ｂ部
が形成されていて、このネジ３３ｂ部にナット３７ｂ，
３７ｂを介して付されたスプリング調節手段３７が設け
られていることは前記実施例と同様である。

【００５３】この安全装置３０Ｂの構成で異なる部分
は、前記リテーナ３５Ａにはスプリング３６を内部に収
納できるシリンダ状のケース３８が一体に設けられ、ま
たスプリング調節手段３７の押え片３７ｃが前記スプリ
ングのケース３８の開口部に嵌り合うような形状にされ
て、スプリング３６とその撓み量が設定される部分を囲
う構造とされている。このような構造とされることによ
り、調節要部での錆の発生や異物の噛み込みなどが発生
しなくなり、信頼性を高めることができる。

【００５４】この安全装置３０Ｂにおいての検知手段
は、図によって示されるように、ロッド３３の軸線を挟
んで両側に過負荷異常検知のセンサ４１と、ワイヤロー
プの緩み検知のセンサ４２が、前記スプリング調節手段
３７における押え片３７ｃの周縁部３７ｃ′の移動によ
ってそれぞれ前記要領で検知されるように交差対向して
設けられる。

【００５５】本実施例の安全装置を多段伸縮式作業機に
付設されることにより、先に説明された伸縮アーム１１
の先端にクラムシェルバケット１５を備えた作業機の場
合、深堀作業を行って掘削された土砂をそのままダンプ
トラックに積み込む作業を行うのに、従来に較べてより
安全で無駄な操作を行わずに効果的に積み込み作業を実
施できるようになる。

【００５６】すなわち、図１１に多段伸縮式作業機にお
けるバケットの排土態様を表わす図によって示されるよ
うに、伸縮アーム１１を引上げて収縮させた後、ベース
マシン１においてブーム２を起立させるとともに、アー
ムシリンダ３のロッドを収縮させて伸縮アーム１１先端
のクラムシェルバケット１５を掘削部の開口穴から地上
部に引上げ、待機しているダンプトラック６０の荷台上
に移動させて排土（積み込む）する。

【００５７】このような掘削排土のダンプ積込み時、伸
縮アーム１１の水平線に対する傾斜角度βがある設定値
以下になると、積荷の掘削土の放出高さが高くなり、ダ
ンプトラック６０の積込みショックが大きくなり、ダン
プトラック６０の寿命を短くしたり、ダンプトラック６
０の運転者に与えるショックによる影響が大になるなど
の問題がある。また、必要以上に積荷を上げることにな
り、積込み作業上効率が悪くなる。

【００５８】そして、伸縮アーム１１の掘削土のダンプ
積込み時における傾斜角度βがある一定角度以下になる
と、伸縮アーム１１を伸縮させるときの摩擦抵抗により
伸ばし負荷が大きくなり、伸ばし側ワイヤロープ１８の
負荷が大となる。そこで、本実施例の安全装置３０（３
０Ａ，３０Ｂ）を備えていると、ワイヤロープ１８（１
８Ａ）端部に関連させているスプリング３６が撓み量を
増し、非接触センサ（４１）がその過負荷を検知して警
報手段５０の警報ランプ５１や警報ブザー５４によって
オペレータに異常（過負荷）を知らせることになるの
で、オペレータはこのような無駄で不安全な作業を防止
することができるのである。要するに、ダンプ積込み作
業時の作業性の向上を図ることができる。

【００５９】以上の説明では、伸ばし側ワイヤロープの
過負荷検出のセンサを一つで代表させるために、着地時
の負荷と積込み時の伸ばし負荷を同一荷重でセットして
もよいし、また異なる荷重にセットしてもよい。ただ
し、異なる荷重にセットする場合は、負荷検知センサを
もう一つ追加すればよい。

【００６０】上述の伸縮アームに付設される安全装置
は、伸ばし側ワイヤーロープ端の支持部に設ける実施例
について説明したが、必要に応じて縮み側ワイヤロープ
端の支持部においても同様の構成で設けることができ
る。また、前記の実施例では伸縮に際して定置状態にあ
るベースアーム上に設ける例を記載しているが、場合に
よってはセカンドアームのように可動部アームとなる部
分に設けることも可能である。ただしこの場合は、ワイ
ヤロープの巻掛け手段において一部を変更することによ
り実施可能である。また、作業機としては、深堀作業用
のみならず他の作業に使用される伸縮アームであっても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本実施例の多段伸縮式作業機を付設さ
れた建設機械の斜視図である。

【図２】図２は、多段伸縮式作業機の伸縮アームにおけ
る伸縮駆動機構の概要図である。

【図３】図３は、安全装置の配置を表わす平面図であ
る。

【図４】図４は、伸ばし側ワイヤロープに付された安全
装置の詳細図である。

【図５】図５は、警報手段の作動電気回路図である。

【図６】図６は、ランプによるモニタの正面図（ａ），
ブザーボックスの正面図（ｂ）である。

【図７】図７は、警報手段の作動電気回路における作動
態様を示す図で、（ａ）は電源オンでの作動状態を示
し、（ｂ）は過負荷異常検知時の作動状態を示してい
る。

【図８】図８は、スプリングの荷重線図である。

【図９】図９は、安全装置の他の実施例図である。

【図１０】図１０は、安全装置の他の実施例図である。

【図１１】図１１は、多段伸縮式作業機におけるバケッ
トの排土態様を表わす図である。

【符号の説明】

１ベースマシン２ブーム３アームシリンダ６運転室１０多段伸縮式作業機１１伸縮アーム１２ベースアーム１３トップアーム１４セカンドアーム１５クラムシェルバケット１６伸縮駆動機構（伸縮駆動手段）１７油圧シリンダ１７ａピストンロッド１８，１８Ａ伸ばし側ワイヤロープ１９縮み側ワイヤロープ２１，２２シーブ３０，３０Ａ，３０Ｂ安全装置３１過負荷異常の検知手段３２ワイヤロープの緩み検知手段３３ロッド３４支持構造部３４ａ支持リブ３４ｂボス３５リテーナ３６スプリング３７スプリング調節手段３７ａ押え片３８ケース４１過負荷異常検知のセンサ４２ワイヤロープの緩み検知のセン
サ４３縮み側ワイヤロープ端での異常
検知のセンサ４５イコライザバー５０警報手段５１，５２，５３警報ランプ５４，５４′ 警報ブザー６０ダンプトラックＴ_１，Ｔ_２，Ｔ_３トランジスタＲ１，Ｒ２，Ｒ３リレーＤ，Ｄ′ ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北郁夫大阪府枚方市上野三丁目１−１株式会社小松製作所大阪工場内 (72)発明者畑孝典大阪府枚方市上野三丁目１−１株式会社小松製作所大阪工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多段伸縮式作業機の伸縮アームにおける
伸縮駆動手段のワイヤロープの端末部にスプリングによ
る緊張力を付勢し、そのスプリングが初期設定値を外れ
る撓み量を検知手段により検知すると、オペレータに異
常の状況に対応する警報を発する警報手段を備えている
ことを特徴とする多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項２】前記スプリングの撓み量で異常を検出す
る検知手段は、伸ばし側または縮み側ワイヤロープの一
方の端末部にロッドが接続され、そのロッド端に設けら
れたスプリング調節手段により撓み量設定可能なスプリ
ングをロープ装着支持フレーム側との間に保持させて配
置され、伸縮アームの前記ワイヤロープ端末部の装着支
持フレーム側に非接触センサを配設して、その非接触セ
ンサにより前記スプリングに取付荷重を加えるスプリン
グ調節手段の押え部材の移動で検知するように構成され
る請求項１に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項３】前記異常を検出する検知手段は、伸ばし
側ワイヤロープまたは縮み側ワイヤロープに作用する負
荷で前記スプリングを圧縮する方向に作動するのを検知
する過剰動作検知用の非接触センサと、スプリングが設
定値以下の撓みに変位したのを検知するワイヤロープの
緩み検知用の非接触センサとを配置してある請求項１ま
たは２に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項４】前記異常を検知する検知手段の非接触セ
ンサは、異なる異常検知に対応するものを、前記スプリ
ングに取付荷重を加えるスプリング調節手段の押え部材
に対して、異なる位置に配置されている請求項２または
３に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項５】前記異常を検知する検知手段は、平行し
て架設される二本の伸ばし側ワイヤロープの端末部に各
々設けられ、それら検知手段の一方を過負荷異常の検知
用として、他方をワイヤロープの緩み検知用とされる請
求項２または３に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項６】前記警報手段は、前記異常を検知する検
知手段における過負荷異常の検知用センサと結ぶ電気回
路中に、トランジスタとリレーを配置して、前記過負荷
異常の検知用センサに常時電圧を付加した状態で前記リ
レーがオンに設定された構成とされる請求項１に記載の
多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項７】前記警報手段としては、検知用センサと
結ぶ制御電気回路により操作される複数のブザー／ラン
プを備えるようにする請求項１に記載の多段伸縮式作業
機の安全装置。
【請求項８】縮み側ワイヤロープの端末部にワイヤロ
ープ異常の検知手段を設け、この検知手段のセンサを前
記警報手段に接続して縮み側ワイヤロープの異常をオペ
レータに報知させるようにする請求項１または２に記載
の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項９】前記縮み側ワイヤロープの異常を検知す
る検知手段のセンサによる信号を受けて作動する前記警
報手段には、検知用センサと警報ブザーを結ぶ電気回路
中に、ダイオードとリレーを配置して、伸ばし側ワイヤ
ロープと縮み側ワイヤロープとの異常警報ブザーを共用
できる構成とされる請求項１，２，７または８のいずれ
かに記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項１０】前記警報手段における報知用の各ラン
プ，ブザーおよび警報解除スイッチを纏めたパネルもし
くは警報ボックスを、運転席の前方位置に配設される請
求項１に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。