JP2005247451A - クレーン作業機の制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な操作により過巻防止装置の作動を解除し、通常状態と同様の巻上能力を発揮する。
【解決手段】 過巻検出器１１のスイッチオフすると、過巻防止装置が作動し、巻上停止用ソレノイド１９と巻上能力制限用ソレノイド２６が消磁される。この状態で同時解除スイッチ２５をオンするとソレノイド１９,２６が励磁される。これにより巻上動作が許容されるとともに、最大吊り上げ荷重が増加し、大重量の吊り荷作業が可能となる。一方、過巻防止装置の作動時に過巻解除スイッチ２３をオンすると、ソレノイド１９は励磁されるがソレノイド２６は励磁されない。したがって、最大吊り上げ荷重は小さく、大重量の吊り荷作業を行うためには併せて過負荷解除スイッチ２４の操作が必要である。
【選択図】図７

Description

本発明は、クレーン作業機に設けられた過巻防止装置の作動を制御するクレーン作業機の制御回路に関する。

従来より、クレーン作業機に搭載される安全装置として、過巻防止装置が知られている（例えば特許文献１参照）。過巻防止装置は、ブーム先端部近傍に設けたリミットスイッチなどによりフック等の過巻状態を検出し、過巻状態が検出されると巻上動作を自動停止するものである。

特開平８−９１７７２号公報

ところで、段取り作業時等において、上述した過巻防止装置の機能を解除して作業を行うことがある。この種の作業機は、一般に過巻防止装置を解除すると、それに連動して巻上能力（最大吊り上げ荷重）が低下するように構成されており、巻上能力を復帰するためには過負荷防止装置等を同時に解除する必要がある。この場合、過巻防止装置の解除と過負荷防止装置の解除は、別々のスイッチ操作によって行っていたため、解除操作が煩雑であった。

本発明によるクレーン作業機の制御装置は、ウインチロープを介してブーム先端部より吊り下げられた吊り荷を巻上げる巻上手段と、吊り荷とブーム先端部との距離が所定値に達すると、巻上手段の巻上動作を停止するとともに、巻上能力を低下する過巻防止装置と、巻上動作の停止を解除する巻上動作解除手段と、巻上能力の低下を解除する巻上能力解除手段と、第１の解除指令および第２の解除指令をそれぞれ出力する第１の操作部材および第２の操作部材と、過巻防止装置の作動時に、第１の操作部材により第１の解除指令が出力されると、巻上動作の停止のみを解除し、第２の操作部材により第２の解除指令が出力されると、巻上動作の停止と巻上能力の低下を解除するように巻上動作解除手段および巻上能力解除手段を制御する過巻解除制御手段とを備えることを特徴とする。
作業機に作用する負荷を制限する過負荷防止装置と、過負荷防止装置の作動を解除する過負荷解除手段と、過負荷防止装置の解除指令を出力する第３の操作部材とをさらに備え、第１の操作部材により第１の解除指令が出力された後、さらに第３の操作部材により過負荷解除手段が出力されると、巻上動作の停止と巻上能力の低下を解除するように巻上動作解除手段および巻上能力解除手段を制御するようにしてもよい。

本発明によれば、過巻防止装置の作動時に、第１の操作部材により巻上動作の停止のみを解除し、第２の操作部材により巻上動作の停止と巻上能力の低下を解除するようにしたので、簡易な解除操作により過巻防止装置を解除することができる。

以下、図１〜図７を参照して本発明によるクレーン作業機の制御装置の実施の形態を説明する。
図１は、本発明が適用される油圧ショベルをベースマシンとしたクレーン作業機の（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図１のクレーン作業機は、走行体１と、走行体１の上部に旋回可能に搭載された旋回体２と、旋回体２に回動可能に支持され、ブームシリンダ４の駆動により起伏するブーム３とを有する。ブーム３は伸縮自在なテレスコブームであり、図示しない伸縮用シリンダにより伸縮する。ブーム先端からはブーム先端のロープシーブを経由した巻上ロープ６によりフック７が吊り下げられ、図示しない巻上ウインチの駆動により巻上ロープ６が巻き取りまたは繰り出され、フック７が昇降する。

ブーム先端には過巻検出器１１が設けられている。過巻検出器１１にはウエイトロープ１２を介して筒状のウエイト１３が吊り下げられ、ウエイト１３の内部を巻上ロープ６が貫通している。過巻検出器１１はリミットスイッチを有し、図示の状態では過巻検出器１１にウエイト１３の重力が作用し、スイッチがオンする。この状態からさらにフック７を巻き上げ、ブーム先端とフック７との距離が所定値に達すると、フック７がウエイト１３に接触する。これによりウエイト１３がフック７により持ち上げられて過巻検出器１１に作用する引張力が低下し、スイッチがオフする。

本実施の形態に係わるクレーン作業機は、フック７の巻き上げ過ぎを防止する過巻防止装置と、クレーンに作用する負荷を制限する過負荷防止装置（モーメントリミッタとも呼ぶ）を安全装置として備える。これら安全装置は、ブーム３の起立動作を停止するブーム起立停止用電磁切換弁と、ブーム３の倒回動作を停止するブーム倒回停止用電磁切換弁と、ブーム３の伸張動作を停止するブーム伸張停止用電磁切換弁と、フック７の巻上動作を停止する巻上停止用電磁切換弁とを有する。これら電磁切換弁は、上述したブームシリンダ４，伸縮用シリンダ，巻上ウインチの各駆動用のパイロット圧を発生するパイロット回路にそれぞれ介装される。そして、電磁切換弁を通常位置から自動停止位置へ切り換えることによりパイロット圧を停止し、シリンダやウインチの動作を強制的に停止する。

過巻防止装置は、上述した過巻検出器１１のスイッチオン時に非作動状態にあり、スイッチオフにより作動する。過巻防止装置が作動すると、ブーム起立停止用電磁切換弁とブーム伸張停止用電磁切換弁と巻上停止用電磁切換弁とをそれぞれ通常位置から自動停止位置に切り換える。これによりブーム３の起立動作、ブーム３の伸張動作、およびフック７の巻上動作がそれぞれ禁止される。すなわちブーム先端とフック７との距離が短くなるような動作が禁止される。

過負荷防止装置は、作業半径と吊り荷重の演算機能を有する。そして、吊り荷重の演算値が、予め作業半径に対して定められた定格荷重に達すると、過負荷防止装置が作動し、ブーム倒回停止用電磁切換弁とブーム伸張停止用電磁切換弁と巻上停止用電磁切換弁とをそれぞれ通常位置から自動停止位置に切り換える。これによりブーム３の倒回動作、ブーム３の伸張動作、フック７の巻上動作がそれぞれ禁止される。すなわち転倒モーメントが大きくなるような動作が禁止される。

図２は、過巻防止装置および過負荷防止装置の作動を制御する制御回路を示す電気回路図である。本実施の形態に係わる制御回路は、電源１５と、ブーム起立停止用電磁切換弁を切り換えるブーム起立停止用ソレノイド１６と、ブーム倒回停止用電磁切換弁を切り換えるブーム倒回停止用ソレノイド１７と、ブーム伸張停止用電磁切換弁を切り換えるブーム伸張停止用ソレノイド１８と、巻上停止用電磁切換弁を切り換える巻上停止用ソレノイド１９と、過巻検出器１１と、ブーム３の最大起伏位置を検出する起伏検出器２１と、ブーム３の最小起伏位置を検出する起伏検出器２２と、過負荷防止制御を行うＭ／Ｌ制御盤２０と、過巻防止装置の作動解除指令を出力する過巻解除スイッチ２３と、過負荷防止装置の作動解除指令を出力する過負荷解除スイッチ２４と、過巻防止装置の作動解除指令と過負荷防止の作動解除指令を同時に出力する同時解除スイッチ２５と、ウインチの巻上能力制限用の切換弁を切り換える巻上能力制限用ソレノイド２６と、リレー３１〜３３とを有する。なお、図中のＣＮは、信号線同士を接続するコネクタである。

Ｍ／Ｌ制御盤２０は運転席の前方に設けられ、このＭ／Ｌ制御盤２０に過巻解除スイッチ２３が設けられる。過負荷解除スイッチ２４は、復帰操作のし忘れがないように操作時にのみオンし、操作をやめるとオフする自己復帰型のキースイッチであり、同時解除スイッチ２５は自己復帰型のプッシュスイッチである。起伏検出器２１，２２はブーム基端部に設けられるリミットスイッチであり、ブーム起伏角が最大値,最小値に達するまではオン状態を保持し、最大値,最小値に達するとオフする。

巻上能力制限用ソレノイド２６に切り換えられる切換弁は、図示しない油圧巻上回路に設けられ、ソレノイド２６が消磁されると最大巻上速度が一定以下に制限され、ソレノイド２６が励磁されると速度制限が解除される。また、油圧巻上回路には、ソレノイド２６の消磁,励磁に連動して切り換わってメインリリーフ圧を低減する圧力制御用バルブが設けられ、ソレノイド２６が励磁されるとメインリリーフ圧が大となり、ソレノイド２６が消磁されるとメインリリーフ圧が所定値まで低減される。

Ｍ／Ｌ制御盤２０の内部には、図３に模式的に示すようにスイッチ１６ｓ〜１９ｓが設けられ、スイッチ１６ｓ〜１９ｓはそれぞれソレノイド１６〜１９に接続されている。スイッチ１６ｓ〜１９ｓは、通常時には全て閉じており、過巻防止装置および過負荷防止装置の作動により開放する。すなわち、過巻防止装置が作動するとスイッチ１９ｓが開放され、過負荷防止装置が作動するとスイッチ１７ｓ〜１９ｓが開放される。過巻防止装置の作動は検知部２０ａが検知し、過負荷防止装置の作動はＭ／Ｌ制御盤２０内の演算部が判断する。

スイッチ１９ｓは、過巻解除スイッチ２３のオンまたは同時解除スイッチ２５に接続された信号線４１からの信号入力により閉じられる。スイッチ１７ｓ,１８ｓは、過負荷解除スイッチ２４のオンおよび同時解除スイッチ２５のオンにより閉じられる。スイッチ２４のオンおよびスイッチ２５のオンは、信号線４２を介して検知部２０ｂが検知する。以上のスイッチ１６ｓ〜１９ｓの開閉は、実際にはＭ／Ｌ制御盤２０内のリレー回路などにより行われるが、その図示は省略する。

（１）通常状態
図２は過巻防止装置および過負荷防止がいずれも作動していない通常状態を示す。なお、図中、電気の流れを太線で示す。通常状態では、過巻検出器１１および起伏検出器２１，２２のスイッチはそれぞれオンし、図示のように検出器１１,２１,２２のスイッチはそれぞれ閉じている。また、Ｍ／Ｌ制御盤２０内のスイッチ１６ｓ〜１９ｓも閉じている。この状態では、過巻検出器１１のスイッチを介してリレー３３が通電され、リレー３３が接点ｂ側に切り換わり、検知部２０ａはローレベル信号Ｌを検知する。また、リレー３１,３２も接点ｂ側に切り換わり、電源１５からソレノイド１７,１９だけでなく、リレー３２,３１,信号線４３を介してソレノイド１６,１８へも電気が流れる。これによりソレノイド１６〜１９が励磁され、自動停止用の電磁切換弁がそれぞれ通常位置に切り換わる。したがって、ブーム起伏、ブーム伸縮、およびフック巻上の各動作をそれぞれ通常通り行うことができる。このとき、電源１５からソレノイド２６へも電気が流れ、ソレノイド２６の励磁により巻上動作の速度制限が解除される。

通常状態において、ブームシリンダ４の伸張によりブーム起伏角が最大値に達すると、起伏検出器２１のスイッチがオフし、ソレノイド１６が消磁される。これによりブーム起立動作が禁止される。また、ブームシリンダ４の縮退によりブーム起伏角が最小値に達すると、起伏検出器２２のスイッチがオフし、ソレノイド１７が消磁される。これによりブーム倒回動作が禁止される。

（２）過巻状態
過巻状態の電気の流れを図４に示す。過巻状態では、過巻検出器１１のスイッチがオフする。これによりリレー３３は接点ａ側に切り換わり、検知部２０ａはハイレベル信号Ｈを検知する。検知部２０ａがハイレベル信号Ｈを検知すると、Ｍ／Ｌ制御盤２０内のスイッチ１９ｓが開放され、ソレノイド１９が消磁される。一方、リレー３１,３２も接点ａ側に切り換わり、信号線４３を介しての給電が停止され、ソレノイド１６,１８が消磁される。したがって、ブーム起立，ブーム伸張、フック巻上の動作がそれぞれ禁止され、ブーム倒回動作のみが可能となる。この状態では、過巻検出器１１のスイッチ，過負荷解除スイッチ２４，同時解除スイッチ２５のいずれも開放されているため、ソレノイド２６には電気が流れず、ソレノイド２６は消磁されて巻上速度が制限され、メインの圧力も小さくなる。したがってウインチの巻上能力は小さい。

（３）過巻解除スイッチオン
過巻状態において、過巻解除スイッチ２３をオンしたときの電気の流れを図５に示す。過巻解除スイッチ２３をオンするとＭ／Ｌ制御盤２０内のスイッチ１９ｓが閉じられ、ソレノイド１９が励磁される。これによりブーム倒回動作だけでなく、フック巻上動作も可能となる。この場合、ソレノイド２６は消磁されているため、上述と同様に巻上速度が制限され、メイン圧力も小さい。したがって、ウインチの巻上能力は小さい。

（４）過負荷解除スイッチオン
過巻解除スイッチ２３をオンした状態で、さらに過負荷解除スイッチ２４をオンしたときの電気の流れを図６に示す。この状態では、過負荷解除スイッチ２４を介してリレー３２が通電される。これによりリレー３２が接点ｂ側に切り換わり、電源１５からリレー３２,３１,信号線４３を介してソレノイド１６,１８に電気が流れる。また、検知部２０ｂは信号線４２を介してローレベル信号Ｌを検知し、Ｍ／Ｌ制御盤２０内のスイッチ１７ｓ,１８ｓが閉じられる。これによりソレノイド１６〜１９が全て励磁され、ブーム起伏動作、ブーム伸縮動作，およびフック巻上動作をそれぞれ行うことができる。

この場合、過負荷解除スイッチ２４を介してソレノイド２６にも電気が流れ、ソレノイド２６が励磁される。これによりメイン圧力が復帰し、巻上動作の速度制限が解除される。すなわち巻上能力の低下が解除され、通常状態と同様の巻上能力を得ることができる。

（５）同時解除スイッチオン
図４の過巻状態において、過巻解除スイッチ２４をオンする代わりに、同時解除スイッチ２５をオンしたときの電気の流れを図７に示す。同時解除スイッチ２５をオンすると信号線４１を介してＭ／Ｌ制御盤２０に信号が入力され、Ｍ／Ｌ制御盤２０内のスイッチ１９ｓが閉じられる。これによりソレノイド１９が励磁され、ブーム倒回動作およびフック巻上動作が可能となる。

この場合、電源１５からソレノイド２６，リレー３１，および同時解除スイッチ２５を介して電気が流れる。これによりソレノイド２６が励磁され、メイン圧力が復帰し、巻上げ動作の速度制限が解除される。すなわち過巻解除スイッチ２３と過負荷解除スイッチ２４を同時に操作しなくても、同時解除スイッチ２５の操作のみで、過巻状態を解消することができる。

次に、図１のクレーン作業機により吊り荷作業を行う場合について説明する。
例えばブーム３を最大に縮退させた状態で吊り荷作業を行う場合、フック７の巻上げにより過巻検出器１１のスイッチがオフされるまでは、図２に示すようにソレノイド１６〜１９およびソレノイド２６が全て励磁される。したがって、巻上能力の低下を伴わずに巻上動作を行うことができ、大重量の荷を吊り上げることができる。

フック７の巻上により過巻検出器１１のスイッチがオンすると、過巻防止装置が作動する。これにより、図４に示すようにソレノイド１６,１８,１９,２６が消磁され、吊り荷の巻上が禁止されるとともに、巻上能力も低下する。ここで、同時解除スイッチ２５をオン操作すると、図７に示すようにソレノイド１７,１９,２６がそれぞれ励磁される。これにより簡易なスイッチ操作により巻上動作が許容されるとともに、巻上能力が復帰し、過巻位置を越えて通常状態と同様の巻上能力を得ることができる。したがって、作業範囲が広がり、ブーム３を最大縮退させた状態でも最大限の揚程を得ることができる。

本実施の形態では、過巻解除スイッチ２３と過負荷解除スイッチ２４の複合操作によっても、巻上動作を許容、および巻上能力を復帰することができる。過巻防止装置が作動した状態で過巻解除スイッチ２３をオン操作すると、図５に示すようにソレノイド１７,１９が励磁される。この状態で、さらに過負荷解除スイッチ２４をオン操作すると、図６に示すようにソレノイド１６〜１９,２６が励磁される。これにより通常状態と同様の巻上能力を得ることが可能となる。

一方、フック７をブーム先端部に格納する場合には、フック７の巻上により過巻検出器１１のスイッチがオンした後、過巻解除スイッチ２３をオン操作する。これにより図５に示すようにソレノイド１７,１９が励磁され、巻上能力が低下した状態で巻上動作が可能となる。フック格納時には、フック７に荷を吊り下げないため巻上の負荷は軽い。したがって、巻上能力が低下した状態でもフック７を吊り上げることができ、フック７をブーム先端部に格納することができる。また、巻上能力の低下により最大吊り上げ荷重が減少しているため、フック７がブーム先端部に当接した際に、ブーム先端部に無理な荷重が作用することなく、格納作業が容易である。

本実施の形態によれば以下のような効果を奏することができる。
（１）過巻防止装置が作動した状態で同時解除スイッチ２５をオン操作することにより、巻上動作停止用ソレノイド１９および巻上能力制限用ソレノイド２６を励磁し、巻上動作の停止および巻上能力の制限を同時に解除するようにした。これにより簡易なスイッチ操作により、過巻位置を越えても通常状態と同様の巻上能力を発揮することが可能となる。したがってブーム３を最大伸縮させた状態でも最大限の揚程を得ることができ、作業性が高まる。
（２）過巻防止装置が作動した状態で過巻解除スイッチ２３をオン操作することにより、巻上能力制限用ソレノイド２６を消磁したまま、巻上動作停止用ソレノイド１９を励磁し、巻上動作のみを解除するようにした。これにより最大吊り上げ荷重を低下した状態でフック７が巻上げられ、フック格納作業を容易に行うことができる。
（３）過巻防止装置が作動した状態で過巻解除スイッチ２３と過負荷解除スイッチ２４をオン操作することにより、巻上動作の停止および巻上能力の制限を解除するようにした。すなわち同時解除スイッチ２５の操作だけでなく、過巻解除スイッチ２３と過負荷解除スイッチ２４の複合操作によっても過巻状態を解除できるので、使い勝手がよい。

なお、ウインチの巻上により吊り荷とブーム先端部との距離が所定値に達したときに、巻上動作を停止するとともに、巻上能力を低下させるのであれば、過巻防止装置の構成はいかなるものでもよい。ソレノイド１９,２６の消磁→励磁により巻上動作の停止と巻上能力の制限を解除するようにしたが、他の構成により巻上動作の停止と巻上能力の低下を解除してもよい。すなわち巻上動作解除手段と巻上能力解除手段の構成は上述したものに限らない。第１の操作部材としての過巻解除スイッチ２３，第２の操作部材としての同時解除スイッチ２５，および第３の操作部材としての過負荷解除スイッチ２４の種類や配置は上述したものに限らない。過巻解除制御手段としての電気回路の構成は上述したものに限らない。

上記実施の形態では、伸縮可能なブーム３を有するクレーン作業機に適用したが、ブームは伸縮不能でもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の制御装置に限定されない。

本発明が適用されるクレーン作業機の（ａ）正面図および（ｂ）側面図。 本発明の実施の形態に係わる制御装置の構成を示す電気回路図。 図２のＭ／Ｌ制御盤の内部構成を模式的に説明する図。 図２の電気回路の動作の一例（過巻状態）を示す図。 図２の電気回路の動作の一例（過巻解除スイッチオン状態）を示す図。 図２の電気回路の動作の一例（過巻解除スイッチオンかつ過負荷解除スイッチオン状態）を示す図。 図２の電気回路の動作の一例（同時解除スイッチオン状態）を示す図。

符号の説明

３ ブーム ６ 巻上ロープ
７ フック １１ 過巻検出器
１２ ウエイトロープ １３ ウエイト
１９ 巻上停止用ソレノイド ２０ Ｍ／Ｌ制御盤
２３ 過巻解除スイッチ ２４ 過負荷解除スイッチ
２５ 同時解除スイッチ ２６ 巻上能力制限用ソレノイド
３１〜３３ リレー ４１〜４３ 信号線

Claims (2)

1. ウインチロープを介してブーム先端部より吊り下げられた吊り荷を巻上げる巻上手段と、
   吊り荷とブーム先端部との距離が所定値に達すると、前記巻上手段の巻上動作を停止するとともに、巻上能力を低下する過巻防止装置と、
   前記巻上動作の停止を解除する巻上動作解除手段と、
   前記巻上能力の低下を解除する巻上能力解除手段と、
   第１の解除指令および第２の解除指令をそれぞれ出力する第１の操作部材および第２の操作部材と、
   前記過巻防止装置の作動時に、前記第１の操作部材により第１の解除指令が出力されると、巻上動作の停止のみを解除し、前記第２の操作部材により第２の解除指令が出力されると、巻上動作の停止と巻上能力の低下を解除するように前記巻上動作解除手段および前記巻上能力解除手段を制御する過巻解除制御手段とを備えることを特徴とするクレーン作業機の制御装置。
2. 請求項１に記載のクレーン作業機の制御装置において、
   作業機に作用する負荷を制限する過負荷防止装置と、
   前記過負荷防止装置の作動を解除する過負荷解除手段と、
   前記過負荷防止装置の解除指令を出力する第３の操作部材とをさらに備え、
   前記過巻解除制御手段は、第１の操作部材により第１の解除指令が出力された後、さらに第３の操作部材により過負荷解除手段が出力されると、巻上動作の停止と巻上能力の低下を解除するように前記巻上動作解除手段および前記巻上能力解除手段を制御することを特徴とするクレーン作業機の制御装置。

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