JP2010254380A - 移動式クレーンのホースリール巻き取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際に生じるホース巻き取り力を、伸縮ブームの状態に拘わらず常に必要なホース巻き取り力に近付け得るようにし、装置の小型・軽量化及びホースの低引張強度・低廉化を図り得る移動式クレーンのホースリール巻き取り装置を提供する。
【解決手段】ホースリール巻き取り装置１７は、ホースリール１６を巻き取り方向に回転駆動する油圧モータ２１と、この油圧モータに油圧源２２から供給される油圧を設定圧に調圧する電磁比例リリーフ弁２３と、伸縮ブームの伸縮長さを検出する長さセンサ２６と、伸縮ブームの傾斜角を検出する角度センサ２７と、上記両センサの検出信号に基づいて電磁比例リリーフ弁の設定圧を制御するコントローラ２４とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ホイールクレーンなどの移動式クレーンに伸縮ブームと共に装備されるホースリール巻き取り装置に関する。

一般に、ホイールクレーンなどの移動式クレーンにおいては、内蔵する油圧シリンダなどの機構により複数段に伸縮可能な伸縮ブームがクレーン本体に傾動可能に支持されているとともに、この伸縮ブーム内の油圧シリンダに接続されたホースを伸縮ブームの伸縮動作に伴って繰り出し又は巻き取るためのホースリールがクレーン本体又は伸縮ブームの基端側に設けられている。

上記ホースリールは、通常、ホースの乱巻きを防止するために、ホースを単列で多層巻きにするようになっている。また、このホースリールに対しては、例えば特許文献１に開示されているように、ホースリールの側方に渦巻ばねを隣接して配置し、この渦巻ばねによりホースリールをホースの巻き取り方向に常時回転付勢してなるホースリール巻き取り装置が装備されている。

ところが、上記従来のホースリール巻き取り装置では、伸縮ブームが長くなり、ホースリールの必要なストローク（ホース巻き取り長さ）が長くなると渦巻ばねが非常に大きくかつ重量物になるため、ホースリールを含めた装置全体が大型化し、重量が増大するという問題があった。

また、ホースリール巻き取り装置に要求されるホース巻き取り力は、伸縮ブームの傾斜角が一定の場合、例えば図７に破線Ａで示すように、伸縮ブームが最縮小状態から最伸長状態に向かって伸長するとき略一次関数的に増大するものである。しかるに、従来のホースリール巻き取り装置の場合、実際に生じるホース巻き取り力は、渦巻ばねのばね定数とホースリールでのホースの巻層の変化に起因して、図７に実線Ｂで示すように、伸縮ブームが最縮小状態から最伸長状態に向かって伸長するとき階段状にかつ略二次関数的に増大する。このため、伸縮ブームの最伸長状態の時、つまりホースの最大繰り出し時には必要以上の過大な巻き取り力がホースに作用するようになっており、ホースは、この巻き取り力に耐え得る引張強度の高い高価なものを使用しなければならないという問題もある。

そこで、このような問題を解決するために、渦巻ばねの代わりに、油圧モータを用いてホースリールを巻き取り方向に回転駆動するように構成する新型のホースリール巻き取り装置が考えられる（特許文献２参照）。しかし、この場合、油圧モータに供給される油圧を一定圧に保持するだけでは実際に生じるホース巻き取り力は、図７に実線Ｃで示すように、伸縮ブームが最縮小状態から最伸長状態に伸長するとき従来のホースリール巻き取り装置の場合（実線Ｂ）よりも必要なホース巻き取り力（破線Ａ）に近付いた状態で増大するが、必要なホース巻き取り力に十分に近付けることはできない。

特開平７−１２５９８３号公報（第３−４頁、図７） 特開２００３−２７８７８号公報

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、油圧モータを用いてホースリールを巻き取り方向に回転駆動するに当たり、油圧モータの駆動油圧を、伸縮ブームの幾何学的要素に応じて適切に調圧することにより、実際に生じるホース巻き取り力を、伸縮ブームの状態に拘わらず常に必要なホース巻き取り力に近付け得るようにし、もって装置の小型・軽量化及びホースの低引張強度・低廉化を図り得る移動式クレーンのホースリール巻き取り装置を提供せんとするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、移動式クレーンとして、クレーン本体に傾動可能に支持され、内蔵する油圧シリンダなどの機構により複数段に伸縮可能な伸縮ブームと、この伸縮ブーム内の油圧シリンダに接続されたホースを伸縮ブームの伸縮動作に伴って繰り出し又巻き取るためのホースリールとを装備することを前提とする。そして、この移動式クレーンのホースリール巻き取り装置として、上記ホースリールを巻き取り方向に回転駆動する油圧モータと、この油圧モータに油圧源から供給される油圧を設定圧に調圧する電磁比例リリーフ弁と、上記伸縮ブームの伸縮長さを検出する長さ検出手段と、上記伸縮ブームの傾斜角を検出する角度検出手段と、上記長さ検出手段及び角度検出手段の検出信号に基づいて上記電磁比例リリーフ弁の設定圧を制御する制御手段とを備える構成にする。

この構成では、伸縮ブームの幾何学的要素である伸縮長さ及び傾斜角がそれぞれ長さ検出手段及び角度検出手段によって検出され、この両検出手段の検出信号に基づく制御手段の制御の下に電磁比例リリーフ弁の設定圧が制御され、油圧モータがこの設定圧の圧油でもってホースリールを巻き取り方向に回転駆動することになる。このため、油圧モータの実際に生じるホース巻き取り力を、伸縮ブームの伸縮長さ及び傾斜角の変化に拘わらず常に必要なホース巻き取り力に近付けることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の移動式クレーンのホースリール巻き取り装置において、上記制御手段による電磁比例リリーフ弁の設定圧の制御内容の具体的な態様を提供するものである。すなわち、上記制御手段は、伸縮ブームが最縮小状態から最伸長状態に変化するときの初期段階では電磁比例リリーフ弁の設定圧を一定に又は漸次大きくし、中間段階及び終期段階では電磁比例リリーフ弁の設定圧を漸次小さくし、また伸縮ブームの傾斜角が大きい程電磁比例リリーフ弁の設定圧を小さくするようになっている。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の移動式クレーンのホースリール巻き取り装置において、上記伸縮ブームの縮小操作時を検出する縮小操作時検出手段を更に備えており、上記制御手段は、この縮小操作時検出手段の検出信号を受け、伸縮ブームの縮小動作起動時点から所定時間の間、上記長さ検出手段及び角度検出手段の検出信号に基づいて設定される電磁比例リリーフ弁の設定圧を所定圧大きくするようになっている構成にする。

この構成では、伸縮ブームの縮小操作時には縮小操作時検出手段がその操作時を検出し、この検出手段の検出信号を受ける制御手段は、伸縮ブームの縮小動作起動時点から所定時間の間、長さ検出手段及び角度検出手段の検出信号に基づいて設定される電磁比例リリーフ弁の設定圧を所定圧大きくする。このため、伸縮ブームの縮小動作に追従してホースリールが巻き取り方向に起動することになり、ホースが弛むことなくホースリールに確実に巻き取られる。

以上のように、本発明における移動式クレーンのホースリール巻き取り装置によれば、油圧モータの実際に生じるホース巻き取り力を、伸縮ブームの伸縮長さ及び傾斜角の変化に拘わらず常に必要なホース巻き取り力に近付けることができるので、ホースに引張強度の低く軽いものを使用することができ、その低廉化及び長寿命化を図ることができ、また、油圧モータの駆動ロスを少なくして省エネを図ることができる。しかも、従来の渦巻ばねを使用したものに比べて小型・軽量化を図ることができる。

特に、請求項３に係る発明では、伸縮ブームの縮小操作時にはホースリールが伸縮ブームの縮小動作に追従して起動するため、ホースの弛みを防止して巻き取りを確実に行うことができるという効果をも奏する。

図１は本発明の実施形態に係るホースリール巻き取り装置を装備したホイールクレーンの斜視図である。 図２は同じくホイールクレーンの伸縮ブーム伸長状態の側面図である。 図３は上記ホースリール巻き取り装置の構成図である。 図４は伸縮ブームの伸長状態と油圧モータの有効圧との関係を示す特性図である。 図５は伸縮ブームの縮小操作時における油圧モータの有効圧の変化特性を示す図である。 図６は本発明の実施形態における伸縮ブームの伸縮状態とホース巻き取り力との関係を示す特性図である。 図７は従来例と本発明例とを比較するための伸縮ブームの伸縮状態とホース巻き取り力との関係を示す特性図である。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は本発明の一実施形態に係るホースリール巻き取り装置を装備した移動式クレーンとしてのホイールクレーンを示し、１は下部走行体２上に旋回可能な上部旋回体３を搭載してなるクレーン本体であって、このクレーン本体１の上部旋回体３にはキャブ４及び伸縮ブーム５が設けられている。

上記伸縮ブーム５は、６つのボックスブームつまり基本ブーム５ａ及び２段〜６段ブーム５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆを重ね合わせて構成され、かつ内蔵する伸縮用油圧シリンダなどの機構（図示せず）により５段に伸縮可能なものである。この伸縮ブーム５は、その基端（詳しくは基本ブーム５ａの基端）が上部旋回体３の後部に傾動可能に支持されているとともに、上部旋回体３と伸縮ブーム５の基本ブーム５ａとの間に設けた起伏用油圧シリンダ６により傾斜角θが変更可能に設けられている。また、この伸縮ブーム５の先端（詳しくは６段ブーム５ｆの先端）にはジブ７が取り付けられており、このジブ７は、ホイールクレーンの移動時には図１に示す如く伸縮ブーム５の側方に折り返して収納され、ホイールクレーンの作業時には図２に示す如く伸縮ブーム５の先端から延出するように設けられている。

上記伸縮ブーム５の先端からは主巻フック１１が吊り下げられているとともに、上記ジブ７の先端からは補巻フック１２が吊り下げられている。主巻フック１１を巻き上げ又は巻き下げするための主巻ウインチは、図示していないが上部旋回体３の後部に設けられており、補巻フック１２を巻き上げ又は巻き下げするための補巻ウインチ１３は、伸縮ブーム５の基本ブーム５ａに取り付けられている。

また、上記伸縮ブーム５内の伸縮用油圧シリンダに接続されたホース１５を伸縮ブーム５の伸縮動作に伴って繰り出し又は巻き取るためのホースリール１６は、上記補巻ウインチ１３の取付箇所の近傍で伸縮ブーム５の基本ブーム５ａに取り付けられている。上記ホースリール１６は、ホース１５を単列で多層巻きにするものであり、このホースリール１６に対しては、図３に示すようなホースリール巻き取り装置１７が装備されている。

上記ホースリール巻き取り装置１７は、ホースリール１６をホース１５の巻き取り方向に回転駆動する油圧モータ２１と、この油圧モータ２１に油圧源としての油圧ポンプ２２から供給される油圧を設定圧に調圧する電磁比例リリーフ弁２３と、この電磁比例リリーフ弁２３の設定圧を制御する制御手段としてのコントローラ２４とを備えている。コントローラ２４には、伸縮ブーム５の伸縮長さを検出する長さ検出手段としての長さセンサ２６、伸縮ブーム５の傾斜角θを検出する角度検出手段としての角度センサ２７、及びキャブ４内に設けられる操作レバーなどの操作状態から伸縮ブーム５の縮小操作時を検出する縮小操作時検出手段２８の各検出信号が入力されるようになっており、コントローラ２４は、これらの検出信号に基づいて電磁比例リリーフ弁２３の設定圧を制御する。尚、図３中、３１は油圧モータ２１の２次圧を調圧するための背圧弁である。

次に、上記コントローラ２４による電磁比例リリーフ弁２３の設定圧の制御内容を、図４ないし図７を参照しながら説明する。ここで、電磁比例リリーフ弁２３は、油圧モータ２１の１次圧と２次圧との間に跨って設けられていることから、その設定圧は油圧モータ２１の有効圧と同一である。

伸縮ブーム５の傾斜角θが一定の場合、ホースリール巻き取り装置１７に要求されるホース巻き取り力（張力）は、背景技術の項でも述べたように図７に破線Ａで示すように、伸縮ブーム５が最縮小状態から最伸長状態に向かって伸長するとき略一次関数的に増大するものである。一方、電磁比例リリーフ弁２３の設定圧つまり油圧モータ２１の有効圧を一定にしたときホースリール巻き取り装置１７が生じるホース巻き取り力は、図７に実線Ｃで示すように、伸縮ブーム５が最縮小状態から最伸長状態に向かって伸長するに従い、ホースリール１６でのホース１５の巻層の変化に起因して階段状にかつ略二次関数的に増大し、伸縮ブーム５が最伸長状態のときには必要なホース巻き取り力Ａよりもかなり大きくなる。

このことから、上記コントローラ２４による電磁比例リリーフ弁２３の設定圧（つまり油圧モータ２１の有効圧）の制御としては、ホースリール巻き取り装置１７が生じるホース巻き取り力を、図７に実線Ｄに示す如く必要なホース巻き取り力Ａに近付けるために、図４に示すように、伸縮ブーム５が最縮小状態から最伸長状態に変化するときの初期段階では電磁比例リリーフ弁２３の設定圧を一定に又は漸次大きくし、中間段階及び終期段階では電磁比例リリーフ弁２３の設定圧を漸次小さくするようになっている。

また、伸縮ブーム５の傾斜角θが増加するに連れて、ホース１５の自重成分Ｗ・ＳＩＮθ（但し、Ｗはホース重量である。）が大きくなり、ホースリール１６の必要な巻き取り力は小さくなる。このことから、上記コントローラ２４による電磁比例リリーフ弁２３の設定圧（油圧モータ２１の有効圧）の制御は、同じく図４に示すように、伸縮ブーム５の傾斜角θが大きい程電磁比例リリーフ弁２３の設定圧を小さくするようになっている。

さらに、上記コントローラ２４は、図５に示すように、縮小操作時検出手段２８の検出信号に基づいて、伸縮ブーム５の縮小動作起動時点ｔ_１から所定時間Δｔの間、伸縮ブーム５の伸縮長さ及び傾斜角θから設定した電磁比例リリーフ弁２３の設定圧を所定圧大きくするようになっている。

したがって、上記ホースリール巻き取り装置１７においては、伸縮ブーム５の幾何学的要素である伸縮長さ及び傾斜角θがそれぞれ長さセンサ２６及び角度センサ２７によって検出され、この両センサ２６，２７の検出信号に基づくコントローラ２４の制御の下に電磁比例リリーフ弁２３の設定圧が制御され、油圧モータ２１がこの設定圧である有効圧の圧油でもってホースリール１６を巻き取り方向に回転駆動する。詳しくは、油圧モータ２１の有効圧は、図４に示すように、伸縮ブーム５が最縮小状態から最伸長状態に変化するときの初期段階では一定に又は漸次大きくなり、中間段階及び終期段階では漸次小さくなり、また、伸縮ブーム５の傾斜角θが大きい程小さくなる。このため、図６に示すように、油圧モータ２１の実際に生じるホース巻き取り力（実線）を、伸縮ブーム５の伸縮長さ及び傾斜角の変化に拘わらず常に必要なホース巻き取り力（破線）に近付けることができるので、ホース１５に引張強度の低く軽いものを使用することができ、その低廉化及び長寿命化を図ることができる。また、油圧モータ２１の駆動ロスを少なくすることができるので、省エネを図ることもできる。

しかも、従来の渦巻ばねを使用したホースリール巻き取り装置の如く、伸縮ブーム５の伸縮長さが大きくなるに伴って油圧モータをそれ程大型・重量化する必要はなく、またクレーン本体に装備された既存の油圧源を利用することができるので、装置の小型・軽量化を図ることができる。

特に、本実施形態の場合、伸縮ブーム５の縮小操作時には縮小操作時検出手段２８がその操作時を検出し、上記コントローラ２４は、この検出手段２８の検出信号を受け、伸縮ブームの縮小動作起動時点ｔ_１から所定時間Δｔの間、上記長さセンサ２６及び角度センサ２７の検出信号に基づいて設定される電磁比例リリーフ弁２３の設定圧を所定圧大きくするため、伸縮ブーム５の縮小動作に追従してホースリール１６を巻き取り方向に起動させることができ、ホース１５の弛みを防止して巻き取りを確実に行うことができるという効果をも奏する。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば上記実施形態では、移動式クレーンとして、５段に伸縮可能な伸縮ブーム５を装備したホイールクレーンに適用した場合について述べたが、本発明は、５段以外の複数段の伸縮ブームを装備したホイールクレーン、あるいはトラッククレーンなどホイールクレーン以外の移動式クレーンにも同様に適用することができる。

１ クレーン本体
５ 伸縮ブーム
１５ ホース
１６ ホースリール
１７ ホースリール巻き取り装置
２１ 油圧モータ
２２ 油圧ポンプ（油圧源）
２３ 電磁比例リリーフ弁
２４ コントローラ（制御手段）
２６ 長さセンサ（長さ検出手段）
２７ 角度センサ（角度検出手段）
２８ 縮小操作時検出手段

Claims (3)

1. クレーン本体に傾動可能に支持され、内蔵する油圧シリンダなどの機構により複数段に伸縮可能な伸縮ブームと、この伸縮ブーム内の油圧シリンダに接続されたホースを伸縮ブームの伸縮動作に伴って繰り出し又巻き取るためのホースリールとを装備した移動式クレーンにおいて、
   上記ホースリールを巻き取り方向に回転駆動する油圧モータと、
   この油圧モータに油圧源から供給される油圧を設定圧に調圧する電磁比例リリーフ弁と、
   上記伸縮ブームの伸縮長さを検出する長さ検出手段と、
   上記伸縮ブームの傾斜角を検出する角度検出手段と、
   上記長さ検出手段及び角度検出手段の検出信号に基づいて上記電磁比例リリーフ弁の設定圧を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする移動式クレーンのホースリール巻き取り装置。
2. 上記制御手段は、伸縮ブームが最縮小状態から最伸長状態に変化するときの初期段階では電磁比例リリーフ弁の設定圧を一定に又は漸次大きくし、中間段階及び終期段階では電磁比例リリーフ弁の設定圧を漸次小さくし、また伸縮ブームの傾斜角が大きい程電磁比例リリーフ弁の設定圧を小さくするようになっている請求項１記載の移動式クレーンのホースリール巻き取り装置。
3. 上記伸縮ブームの縮小操作時を検出する縮小操作時検出手段を更に備えており、
   上記制御手段は、この縮小操作時検出手段の検出信号を受け、伸縮ブームの縮小動作起動時点から所定時間の間、上記長さ検出手段及び角度検出手段の検出信号に基づいて設定される電磁比例リリーフ弁の設定圧を所定圧大きくするようになっている請求項１又は２記載の移動式クレーンのホースリール巻き取り装置。