JP2011207598A

JP2011207598A - ブーム及びクレーン

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Publication number: JP2011207598A
Application number: JP2010077972A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Arakawa; 敏明荒川; Yuji Murayama; 裕二村山
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP5684996B2

Abstract

【課題】オーバーストロークを防止するブームを提供する。
【解決手段】入れ子状に構成される複数段のブーム部材と、ブーム部材をシリンダ・ブーム連結手段３１で固定しながら送り出す伸縮シリンダ３０と、設定した固定位置で内側のブーム部材と外側のブーム部材とを固定するブーム固定手段３２と、を備えるブーム２である。
そして、内側のブーム部材が固定位置を超えて移動することを防止するブーム移動超過防止手段４を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブーム及びクレーンに関するものである。

従来、例えば特許文献１に示すように、各段のブーム部材をピンでロックしながら、１本の伸縮シリンダによって伸縮していくブーム伸縮機構が知られている。

このブーム伸縮機構では、１本の伸縮シリンダを用いる構造上、各段のブーム部材の伸縮ストロークに対して伸縮シリンダが余分な伸長ストロークを有する。これは、ブームのストローク位置がブーム段によって異なる（外側ブームに行くほどブーム後端寄りになる）ため、内側のブームを全伸長させるときの伸縮シリンダの伸長ストロークが外側のブームを全伸長させるときの伸縮シリンダの伸長ストロークよりも長くないと、外側のブームを全伸長させることができないためである。

このような伸縮機構を持つブームは、制御装置によって各ブーム段が所定のストローク位置をストロークするように制御される。

特許第３２１２４６７号公報

しかしながら、制御装置が不測の事態により作動不良を生じた場合には、各段のブームが所定ストローク位置を超えてオーバーストロークする可能性がある。

そして、オーバーストロークによって、内側のブーム部材と外側のブーム部材のラップ長が短くなることで、ブーム部材に過大な応力が作用するおそれがあった。

そこで、本発明は、オーバーストロークを防止するブームと、このブームを備えるクレーンと、を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のブームは、入れ子状に構成される複数段のブーム部材と、前記ブーム部材をシリンダ・ブーム連結手段で固定しながら送り出す伸縮シリンダと、設定した固定位置で内側のブーム部材と外側のブーム部材とを固定するブーム固定手段と、を備えるブームにおいて、前記内側のブーム部材が前記固定位置を超えて移動することを防止するブーム移動超過防止手段を備えることを特徴とする。

このように、本発明のブームは、入れ子状に構成される複数段のブーム部材と、ブーム部材をシリンダ・ブーム連結手段で固定しながら送り出す伸縮シリンダと、設定した固定位置で内側のブーム部材と外側のブーム部材とを固定するブーム固定手段と、を備えるブームにおいて、内側のブーム部材が固定位置を超えて移動することを防止するブーム移動超過防止手段を備えている。

したがって、ブーム移動超過防止手段によって伸縮シリンダのオーバーストロークを防止することで、ブーム部材に過大な応力が作用するおそれのない安全なブームとなる。

実施例１のブームの制御系の構成を説明するブロック図である。オールテレーンクレーンの全体構成を説明する側面図である。ブームの構成を説明する断面図である。ブームと伸縮シリンダの長さとの関係について説明する説明図である。検出装置の構成を説明する断面図である。（ａ）は全体図であり、（ｂ）は拡大図である。切替回路の構成を説明する油圧回路図である。実施例２の検出装置の構成を説明する断面図である。他の実施例の検出装置の構成を説明する断面図である。（ａ）は全体図であり、（ｂ）は拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、図２を用いて本実施例のブーム１４を備えるクレーンとしてのオールテレーンクレーン１の機械系の構成を説明する。なお、以下の実施例１，２では、オールテレーンクレーン１を例に説明するが、これに限定されるものではなく、ラフテレーンクレーンなど、複数段の入れ子式のブームを備えるクレーンに本発明を広く適用できる。

（クレーンの構成）
本実施例のオールテレーンクレーン１は、図２の側面図に示すように、走行機能を有する車両の本体部分となるキャリア１０と、キャリア１０の四隅に設けられたアウトリガ１１，・・・と、キャリア１０に旋回可能に取り付けられた旋回台１２と、旋回台１２に立設されたブラケット１３に取り付けられたブーム２と、を備えている。

このブーム２は、ベースブーム２１、セカンドブーム２２、サードブーム２３、フォースブーム２４、トップブーム２５の５つのブーム部材によって５段の入れ子式に構成されている。そして、ブーム２の内部には各ブーム部材を１本の伸縮シリンダ３０によって伸縮するブーム伸縮機構３が形成されている。

また、ベースブーム２１は、その付け根部がブラケット１３に水平に取り付けられた支持軸に揺動自在に取り付けられており、支持軸を回転中心として上下に起伏できるようになっている。

また、ブラケット１３とベースブーム２１との間には、起伏シリンダ１５が架け渡されており、この起伏シリンダ１５を伸縮することでブーム２全体を起伏することができる。

さらに、トップブーム２５の最先端のブームヘッド２６にはシーブ（不図示）が配置されており、このシーブにはロープ１６が掛け回されてフック１７が吊下げられている。

（ブーム伸縮機構の構成）
次に、ブーム２の内部に形成されるブーム伸縮機構３について、ブーム部材としてのベースブーム２１とセカンドブーム２２を例として説明する。なお、このブーム伸縮機構３の構成は、セカンドブーム２２とサードブーム２３、サードブーム２３とフォースブーム２４、フォースブーム２４とトップブーム２５、についても略同様であるから説明を省略する。

本実施例のブーム伸縮機構３は、図３の断面図に示すように、伸縮シリンダ３０とベースブーム２１を連結するシリンダ・ブーム連結手段３１と、セカンドブーム２２とベースブーム２１を固定するブーム固定手段３２と、を備えている。

このシリンダ・ブーム連結手段３１は、伸縮シリンダ３０のシリンダチューブ３０ａのシリンダロッド３０ｂ側（図４参照）に配置された連結ピン駆動シリンダ３１ａ、連結ピン駆動アーム３１ｂ及び連結ピン３１ｃと、セカンドブーム２２の基端部に配置された連結ボス２２ｄと、を備えている。この連結ピン３１ｃが連結ボス２２ｄに挿入されることで、伸縮シリンダ３０とセカンドブーム２２が連結されている。

また、ブーム固定手段３２は、セカンドブーム２２の基端部に設けた収納部２２ｅ、収納部２２ｅに進退自在に配置されるブーム固定ピン２２ａ及びベースブーム２１の基端部に設けた基端固定ボス２１ｂと、伸縮シリンダ３０のシリンダチューブ３０ａのシリンダロッド３０ｂ側に配置された固定ピン駆動シリンダ（不図示）、固定ピン駆動アーム（不図示）及びローラ３２ｃと、を備えている。このブーム固定ピン２２ａが基端固定ボス２１ｂに挿入されることでセカンドブーム２２とベースブーム２１が連結されている。

そして、例えば全縮状態では、図４の説明図に示すように、内側のセカンドブーム２２のブーム固定ピン２２ａは、外側のベースブーム２１の基端固定ボス２１ｂに掛止されて、セカンドブーム２２を縮めた状態でベースブーム２１に固定される。

また、全伸状態では、内側のセカンドブーム２２のブーム固定ピン２２ａは、外側のベースブーム２１の先端固定ボス２１ｃに挿通されて、セカンドブーム２２を伸ばした状態でベースブーム２１に固定される。

そうすると、本実施例のブーム２では、トップブーム２５のブーム固定ピン２５ａをフォースブーム２４の先端固定ボス２４ｃに挿入する時点のストロークＬ_ｔが伸縮シリンダ３０の最長ストローク位置となる。

一方、セカンドブーム２２のブーム固定ピン２２ａをベースブーム２１の先端固定ボス２１ｃに挿入する時点のストロークＬ_２が伸縮シリンダの最短ストローク位置となる。そして、この最短ストローク位置では、（Ｌ_ｔ−Ｌ_２）の長さの余裕ΔＬが生じる。

なお、最短ストロークの状態を超えてオーバーストロークしても、ベースブーム２１の先端部とセカンドブーム２２の基端部にはある程度のラップ部分があるため、セカンドブーム２２が抜け落ちてしまうことはないが、ラップ部分の長さが短くなるとセカンドブーム２２に過大な応力が作用するおそれがある。

（ブーム移動超過防止手段の構成）
そして、本実施例のブーム伸縮機構３には、余裕ΔＬが最も長くなるセカンドブーム２２のブーム固定ピン２２ａをベースブーム２１の先端固定ボス２１ｃに挿入する際に、図５，６に示すように、セカンドブーム２２がオーバーストロークすることを防止するブーム移動超過防止手段４が設置されている。

このブーム移動超過防止手段４は、内側のブーム部材が固定位置近傍に位置することを検出する検出装置５（図５参照）と、検出装置５からの信号を受けて内側のブーム部材の移動を規制する規制装置としての切替回路６（図６参照）と、を備える。

検出装置５は、図５（ｂ）の断面図に示すように、セカンドブーム２２の下面の外側に配置した被検出体５１と、ベースブーム２１の下面の内側に突出して配置した検出器５２と、を備えている。

この被検出体５１は、セカンドブーム２２の下面の外側から断面台形状に突出したカムとして形成されているため、あらかじめ設定した固定位置近傍まで移動すると検出器５２の球状の先端部に接触する。

さらに、検出器５２は、押込タイプの機械式スイッチであるから、球状の先端部が被検出体５１に接触して押し込まれることで、セカンドブーム２２が固定位置近傍にあることを検出すると、電磁比例弁１０１，１０２（図６参照）に検出信号を送信する。

ここにおいて、固定位置としては、セカンドブーム２２のブーム固定ピン２２ａがベースブーム２１の先端固定ボス２１ｃに対向するときのセカンドブーム２２の位置が設定される。さらに、固定位置近傍とは、固定位置と固定位置を所定の微小距離（例えば、５ｃｍなど）だけ超えた位置とを含む範囲をいうものとする。

また、規制装置としての切替回路６は、図６の油圧回路図に示すように、伸縮シリンダ３０を駆動する伸縮シリンダ駆動手段３３として、伸縮シリンダ３０と、キャップ側に背圧をかけるカウンタバランス弁１０４と、伸縮シリンダ３０を駆動するパイロット式切換弁１０３と、パイロット式切換弁１０３にパイロット圧を送る電磁比例弁１０１，１０２と、流量を調整する流量調整弁１０９と、を備えている。

さらに、切替回路６は、シリンダ・ブーム連結手段３１を駆動する油圧回路として、連結ピン駆動シリンダ３１ａと、ホースリール１０５と、パイロットチェック弁１０６と、ソレノイド切換弁１０７と、を備えている。

同様に、切替回路６は、ブーム固定手段３２を駆動する油圧回路として、固定ピン駆動シリンダ３２ａと、ホースリール１０５と、パイロットチェック弁１０６と、ソレノイド切換弁１０８と、を備えている。

また、切替回路６は、電磁比例弁１０１，１０２と、ソレノイド切換弁１０７，１０８と、を制御するコントローラ６０を備えている。このコントローラ６０は、ＣＰＵ、メモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤなどによって構成される汎用のマイクロコンピュータである。

そして、本実施例の規制装置としての切替回路６では、セカンドブーム２２に設置された検出器５２と電磁比例弁１０１，１０２とが直接に接続されている。

このため、検出器５２によって固定位置を超えたことが検出されると、電磁比例弁１０１，１０２が、コントローラ６０を介さずに、直接にパイロット式切換弁１０３を中立位置に移動させることで、伸縮シリンダ３０の作動を中止させる。

（制御系の構成）
次に、本実施例のブーム２の制御系の構成について、図１のブロック図を用いて説明する。

本実施例の制御システムＳは、入力系統として、オペレータがブーム２の伸長又は縮小を入力する伸縮操作レバー７１と、制御装置を解除するマニュアル切換スイッチ７２と、連結ピン３１ｃの連結又は非連結を検出する連結ピン状態検出手段７３と、ブーム固定ピン２２ａ〜２５ａの固定又は非固定を検出する固定ピン状態検出手段７４と、ブーム２の長さを検出するブーム長さ検出手段７５と、伸縮シリンダ３０の長さを検出するシリンダ長さ検出手段７６と、を備えている。

また、制御システムＳは、出力系統として、シリンダ・ブーム連結手段３１と、ブーム固定手段３２と、伸縮シリンダ駆動手段３３と、安全に関する情報等を表示する表示モニタ８１と、を備えている。

そして、本実施例の制御システムＳでは、この伸縮シリンダ駆動手段３３に、ブーム部材が固定位置近傍にあることを検出する検出装置５が、コントローラ６０を介さずに、直接に接続されている。

（作用）
次に、本実施例のブーム伸縮機構３とブーム移動超過防止手段４の作用について、図４，５，６を用いて、セカンドブーム２２を伸長する場合を例に説明する。なお、以下に述べるセカンドブーム２２の伸長よりも前に、トップブーム２５からサードブーム２３は順次伸長されている。

セカンドブーム２２を伸長する場合には、コントローラ６０は、まず、ソレノイド切換弁１０７によって連結ピン駆動シリンダ３１ａを駆動して、連結ピン３１ｃを連結ボス２２ｄに挿入する（図３参照）。つづいて、コントローラ６０は、セカンドブーム２２のブーム固定ピン２２ａをベースブーム２１の基端固定ボス２１ｂから引き抜いて、セカンドブーム２２とベースブーム２１の固定を解除する。

すなわち、コントローラ６０は、ソレノイド切換弁１０８によって固定ピン駆動シリンダ３２ａを駆動して、ブーム固定ピン２２ａを内側に移動させて基端固定ボス２１ｂから引き抜く。

次に、解除後に、伸縮シリンダ３０を伸ばして、セカンドブーム２２を伸長した後に、ブーム固定ピン２２ａをベースブーム２１の先端固定ボス２１ｃに挿入して、セカンドブーム２２とベースブーム２１を固定する。

すなわち、コントローラ６０は、ソレノイド切換弁１０７によって連結ピン駆動シリンダ３１ａを駆動して、連結ピン３１ｃを連結ボス２２ｄに挿入する（図３参照）。つづいて、コントローラ６０は、電磁比例弁１０１，１０２によってセカンドブーム２２を抱えた状態の伸縮シリンダ３０を伸長する。さらに、コントローラ６０は、セカンドブーム２２が設定した固定位置まで移動すると、ソレノイド切換弁１０８によって固定ピン駆動シリンダ３２ａを駆動して、ブーム固定ピン２２ａを先端固定ボス２１ｃに挿入する。

この際、コントローラ６０は、ブーム長さ検出手段７５及びシリンダ長さ検出手段７６からの入力値に基づいて、セカンドブーム２２がベースブーム２１に対する固定位置にあるかどうかを判定し制御を実行している。

そして、何らかの原因によって制御装置による制御が不能になっても、本実施例のブーム２はブーム移動超過防止手段４を備えているため、固定位置を超えた状態になるとブーム２の移動を停止する。

すなわち、制御装置を解除して制御による作動をマニュアル操作にしたとき、電波障害や落雷のとき、検出器の故障が生じたとき、などの各状態において、セカンドブーム２２が固定位置を超えた位置に移動すると、被検出体５１の斜辺部が検出器５２の球状の先端部を押し込む。

そうすると、セカンドブーム２２が固定位置近傍に位置することを検出した検出器５２は、切替回路６の電磁比例弁１０１，１０２に信号を伝達することで、パイロット式切換弁１０３が自動的に中立位置にされるため、伸縮シリンダ３０の移動が停止する。

（効果）
次に、本実施例のブーム１４の効果を列挙して説明する。

（１）このように、本実施例のブーム２は、入れ子状に構成される複数段のブーム部材としてのベースブーム２１及びセカンドブーム２２と、ブーム部材をシリンダ・ブーム連結手段３１で固定しながら送り出す伸縮シリンダ３０と、設定した固定位置で内側のブーム部材としてのセカンドブーム２２と外側のブーム部材としてのベースブーム２１とを固定するブーム固定手段３２と、を備えるブーム２において、セカンドブーム２２が固定位置を超えて移動することを防止するブーム移動超過防止手段４を備えている。

したがって、ブーム移動超過防止手段４によって伸縮シリンダ３０のオーバーストロークを防止することで、ブーム部材間のラップ長が短くなることはないため、ブーム部材に過大な応力が作用するおそれのない安全なブーム２となる。

（２）また、ブーム移動超過防止手段４は、内側のブーム部材としてのセカンドブーム２２が固定位置近傍に位置することを検出する検出装置５と、検出装置５からの信号を受けてセカンドブーム２２の移動を規制する規制装置としての切替回路６と、を備えている。

このため、セカンドブーム２２が固定位置近傍に位置する場合には、このことを専用の検出装置５によって迅速かつ確実に検出するとともに、制御装置を介さずに自動的にセカンドブーム２２の移動を停止できる。

（３）さらに、検出装置５は、セカンドブーム２２に配置した被検出体５１と、ベースブーム２１に配置した機械式の検出器５２と、を備えることで、セカンドブーム２２が固定位置近傍にあることを簡単かつ確実に検出できる。

加えて、スライド駆動することのないベースブーム２１に検出器５２を配置すれば、検出器５２に接続する電気コードや通信コードを巻き取ったり送り出したりする必要がなくなるため、検出器５２へ電気を供給しやすくなる。

（４）また、規制装置として、検出装置５からの電気信号によって伸縮シリンダ３０を駆動する伸縮駆動バルブとしてのパイロット式切換弁１０３を自動的に中立位置に切り替える切替回路６を構成することで、何らかの原因により制御装置が作動しなくても、既存の油圧系統を用いてブーム部材の移動を規制できる。

つまり、本実施例の制御システムＳでは、制御装置の信号系統と異なる独立の信号系統を付加してブーム移動超過防止手段４が構成されているため、制御装置が正常に作動しない状況でもブーム部材の移動を規制できる。加えて、油圧系統として既存の油圧系統をそのまま利用しているため、油圧系統の構成を全体として簡易にできる。

（５）そして、本実施例のクレーンとしてのオールテレーンクレーン１は、上記したいずれかに記載のブーム２を備えることで、ブーム部材のオーバーストロークを防止できるため、ブーム部材に過大な応力が作用することのない安全なオールテレーンクレーン１となる。

以下、図７を用いて、前記実施例とは別の検出装置５Ａについて説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

まず、構成について説明すると、本実施例のブーム２が備えるブーム移動超過防止手段４は、内側のブーム部材が固定位置近傍に位置することを検出する検出装置５Ａ（図７参照）と、検出装置５Ａからの信号を受けて内側のブーム部材の移動を規制する規制装置としての切替回路６（図６参照）と、を備える。

検出装置５Ａは、図７の断面図に示すように、ベースブーム２１の先端近傍に配置した被検出体５３と、伸縮シリンダ３０のシリンダチューブ３０ａのシリンダロッド３０ｂ側の末端近傍に配置した検出器５４と、を備えている。

この被検出体５３は、ＲＦタグ（ＩＣタグ）として形成されているため、あらかじめ設定した固定位置近傍まで移動したことが、検出器５４によって電磁的に検知される。

さらに、検出器５４は、電磁誘導センサとして形成されており、被検出体の電磁波を検知することで、セカンドブーム２２が固定位置近傍にあることを検出すると、電磁比例弁１０１，１０２（図６参照）に検出信号を送信する。

なお、被検出体及び検出器の具体的構成は、上記の組み合わせに限定されるものではなく、被検出体として反射板を備えるとともに検出器として光センサを備えてもよいし、被検出体として磁性体を備えるとともに検出器として磁気センサを備えてもよい。

次に、効果について説明する。

（１）このように、本実施例のブーム２では、検出装置５Ａは、外側のブーム部材に配置した被検出体５３と、伸縮シリンダ３０のシリンダチューブ３０ａに配置した検出器５４と、を備えることで、１つの検出器５４によってすべてのブーム部材のオーバーストロークを検出できる。

すなわち、検出器５４が伸縮シリンダ３０に設置されているため、ベースブーム２１とセカンドブーム２２だけでなく、セカンドブーム２２とサードブーム２３、サードブーム２３とフォースブーム２４、フォースブーム２４とトップブーム２５、にも容易に設置できる。したがって、すべてのブーム部材のオーバーストロークを検出できる。

加えて、伸縮シリンダ３０に検出器５４が設置されていれば、電気コードや通信コードの巻き取り及び送り出しの距離が短くなるため、これらのリールも簡易なものにできる。

なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、検出装置５と切替回路６とを備えるブーム移動超過防止手段４について説明したが、これに限定されるものではなく、図８に示すように対向する一対の突出片５５，５６を備えた機械的（物理的）なブーム移動超過防止手段４Ａを備えるものであってもよい。すなわち、ベースブーム２１に設置された第１の突出片５５と、セカンドブーム２２に設置された第２の突出片５６と、によって固定位置を超えて移動することを強制的に防止してもよい。

また、前記実施例では、特に述べなかったが、固定位置を超えたためにブーム移動超過防止手段４が作動した場合には、表示モニタ８１に警告文を表示したり、警報ブザー等の音声によって報知したりしてもよい。

さらに、前記実施例では、検出器５２，５４は電磁比例弁１０１，１０２にのみ接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、検出器５２，５４はコントローラ６０に接続してもよい。この構成でも、ブーム長さ検出手段７５やシリンダ長さ検出手段７６に異常が生じた場合には、オーバーストロークを防止できる。

１オールテレーンクレーン（クレーン）
２ブーム
２１ベースブーム（ブーム部材）
２２セカンドブーム（ブーム部材）
２３サードブーム（ブーム部材）
２４フォースブーム（ブーム部材）
２５トップブーム（ブーム部材）
３ブーム伸縮機構
３０伸縮シリンダ
３０ａシリンダチューブ
３０ｂシリンダロッド
３１シリンダ・ブーム連結手段
３２ブーム固定手段
４，４Ａブーム移動超過防止手段
５，５Ａ検出装置
５１，５３被検出体
５２，５４検出器
５５，５６突出片
６切替回路（規制装置）
６０コントローラ

Claims

入れ子状に構成される複数段のブーム部材と、前記ブーム部材をシリンダ・ブーム連結手段で固定しながら送り出す伸縮シリンダと、設定した固定位置で内側のブーム部材と外側のブーム部材とを固定するブーム固定手段と、を備えるブームにおいて、
前記内側のブーム部材が前記固定位置を超えて移動することを防止するブーム移動超過防止手段を備えることを特徴とするブーム。
前記ブーム移動超過防止手段は、前記内側のブーム部材が前記固定位置近傍に位置することを検出する検出装置と、前記検出装置からの信号を受けて前記内側のブーム部材の移動を規制する規制装置と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のブーム。
前記検出装置は、セカンドブームに配置した被検出体と、ベースブームに配置した検出器と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のブーム。
前記検出装置は、前記外側のブーム部材に配置した被検出体と、前記伸縮シリンダのシリンダチューブに配置した検出器と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のブーム。
前記規制装置として、前記検出装置からの電気信号によって前記伸縮シリンダを駆動する伸縮駆動バルブを自動的に中立位置に切り替える切替回路を構成することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のブーム。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のブームを備えるクレーン。