JP2021191707A - 補助シリンダ制御装置、それを備えた作業機械、および、補助シリンダ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補助シリンダが起伏部材から振り出されるのを防止することが可能な補助シリンダ制御装置、それを備えた作業機械、および、補助シリンダ制御方法を提供する。【解決手段】水平方向に対する補助シリンダ３１の長手方向の角度を検出する補助シリンダ角度検出装置と、補助シリンダ角度検出装置による検出の結果、補助シリンダ３１が鉛直状態にあることを条件に、ロッドを伸縮させるコントローラと、コントローラによりロッドの伸縮長さが所定の長さにされた際に、補助シリンダ３１をマスト１５に固定し、コントローラによりロッドの伸縮長さが所定の長さ以外にされた際に、補助シリンダ３１のマスト１５への固定を解除する固定装置と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、作業機械の起伏部材に揺動自在に設けられた補助シリンダのロッドの伸縮を制御する、補助シリンダ制御装置、それを備えた作業機械、および、補助シリンダ制御方法に関する。

クレーンのような作業機械では、作業現場で分解および組立が行われる。そこで、例えばブームの分解および組立を補助する補助シリンダが起伏部材であるマストに揺動自在に設けられたクレーンが知られている。

このようなクレーンでは、補助シリンダをマストに固定する手段を備えている。しかし、マストが傾いた状態で補助シリンダの固定を解除すると、補助シリンダが揺動してマストの前方に振り出され、ブームなどに衝突する恐れがある。

そこで、特許文献１では、マストが傾いた状態では、段付き構造のシリンダ固定ピンが容易に抜けないようにすることで、マストが傾いた状態で補助シリンダの固定が解除されたときの補助シリンダの不所望な揺動を防止している。

特開２０１７−１７８５６２号公報

しかしながら、特許文献１のものは、マストの傾きが小さい場合に、シリンダ固定ピンの段部に固定板がうまく当接せず、シリンダ固定ピンが抜ける恐れがある。また、設計上の寸法公差や製造公差などにより生じたガタで、シリンダ固定ピンが抜ける恐れがある。また、特許文献１では、固定ピンの抜き差しは、クレーンのオペレータが操作する。よって、オペレータが誤操作により固定ピン抜いてしまう可能性があり、その場合、マストの角度が変わって、補助シリンダが振り出されてしまう恐れがある。

本発明の目的は、補助シリンダが起伏部材から振り出されるのを防止することが可能な補助シリンダ制御装置、それを備えた作業機械、および、補助シリンダ制御方法を提供することである。

本発明の補助シリンダ制御装置は、作業機械の起伏部材に揺動自在に設けられた補助シリンダのロッドの伸縮を制御する、補助シリンダ制御装置であって、水平方向に対する前記補助シリンダの長手方向の角度を検出する補助シリンダ角度検出装置と、前記補助シリンダ角度検出装置による検出の結果、前記補助シリンダが鉛直状態にあることを条件に、前記ロッドを伸縮させる伸縮制御手段と、前記伸縮制御手段により前記ロッドの伸縮長さが所定の長さにされた際に、前記補助シリンダを前記起伏部材に固定し、前記伸縮制御手段により前記ロッドの伸縮長さが前記所定の長さ以外にされた際に、前記補助シリンダの前記起伏部材への固定を解除する固定装置と、を有することを特徴とする。

また、本発明の補助シリンダ制御方法は、作業機械の起伏部材に揺動自在に設けられた補助シリンダのロッドの伸縮を制御する、補助シリンダ制御方法であって、水平方向に対する前記補助シリンダの長手方向の角度を検出する補助シリンダ角度検出ステップと、前記補助シリンダ角度検出ステップによる検出の結果、前記補助シリンダが鉛直状態にあることを条件に、前記ロッドを伸縮させる伸縮制御ステップと、前記ロッドの伸縮長さを所定の長さにすることで、前記補助シリンダを前記起伏部材に固定する固定ステップと、前記ロッドの伸縮長さを前記所定の長さ以外にすることで、前記補助シリンダの前記起伏部材への固定を解除する解除ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によると、水平方向に対する補助シリンダの長手方向の角度を検出した結果、補助シリンダが鉛直状態にあることを条件に、補助シリンダのロッドが伸縮される。起伏部材と補助シリンダとがそれぞれ鉛直状態であれば、ロッドの伸縮長さが所定の長さ以外にされて、補助シリンダの起伏部材への固定が解除されても、補助シリンダは揺動しない。また、起伏部材が傾斜状態のときに、補助シリンダが鉛直状態であれば、補助シリンダの起伏部材への固定は解除されており、ロッドが伸縮されても補助シリンダは揺動しない。よって、補助シリンダが起伏部材から振り出されるのを防止することができる。ここで、補助シリンダが鉛直状態とは、鉛直方向を中心に±数度、補助シリンダが傾斜した範囲内に補助シリンダの長手方向が向いている状態をいう。起伏部材の鉛直状態についても同様である。

クレーンの側面図であり、クレーンが組み立てられた状態を示す図である。 分解されたクレーンの側面図であり、マストと補助シリンダとがそれぞれ鉛直状態である状態を示す図である。 分解されたクレーンの側面図であり、マストが傾斜され、補助シリンダが鉛直状態である状態を示す図である。 図３をＡ方向から見た図であり、補助シリンダがマストに固定された状態を示す図である。 図３をＡ方向から見た図であり、補助シリンダのマストへの固定が解除された状態を示す図である。 図４をＢ方向から見た図である。 補助シリンダ制御装置の回路図である。 分解されたクレーンの側面図であり、マストと補助シリンダとがそれぞれ傾斜された状態を示す図である。 分解されたクレーンの側面図であり、マストがその腹面を上にして傾斜された状態を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（クレーンの構成）
本実施形態における、シリンダ制御装置は、作業機械であるクレーンに設けられている。クレーン１０の側面図である図１に示すように、クレーン１０は、吊荷（図示せず）の巻上および巻下を行うものであって、クローラ式の下部走行体１１の上部に上部旋回体１２が旋回可能に設けられた構成となっている。なお、作業機械は、クローラ式のクレーンに限定されず、ホイール式のクレーンであってもよい。

上部旋回体１２は、旋回フレーム１３と、ブーム１４と、マスト１５と、ウインチ１６と、下部スプレッダ１７と、カウンタウエイト１８と、バックストップ装置１９と、を有している。

旋回フレーム１３は、旋回ベアリング（図示せず）を介して下部走行体１１に取り付けられている。ブーム１４は、旋回フレーム１３の前部に、旋回フレーム１３に対して起伏可能に連結されている。ブーム１４は、下部ブームと、一または複数の中間ブームと、上部ブームとで構成されている。

マスト（起伏部材）１５は、ブーム１４の後側において、旋回フレーム１３に対して起伏可能に連結されている。マスト１５の先端部と、ブーム１４の先端部とは、ガイリンク２０を介して連結されている。

ウインチ１６は、旋回フレーム１３の中央部に配置されている。ウインチ１６は、ワイヤロープの巻取り、および繰出しを行うものであり、吊荷の巻上および巻下、ならびに、ブーム１４の起伏などに用いられる。本実施形態において、ウインチ１６は３個設けられている。３個のウインチ１６は、旋回フレーム１３の前側から後側に向かって、主巻ウインチ１６ａ、補巻ウインチ１６ｂ、起伏ウインチ１６ｃの順番で配置されている。

下部スプレッダ１７は、旋回フレーム１３の後部に設けられている。マスト１５の先端部に設けられた上部スプレッダ２１と、下部スプレッダ１７とは、ブーム起伏ロープ２２を介して連結されている。ウインチ１６で、ブーム起伏ロープ２２を巻取り及び巻出しすることで、マスト１５が起伏する結果、ブーム１４が起伏する。

カウンタウエイト１８は、旋回フレーム１３の後部に搭載されている。バックストップ装置１９は、ブーム１４の背面に取り付けられ、ブーム１４の背面から旋回フレーム１３に向かって延びている。バックストップ装置１９は、旋回フレーム１３に固定されたバックストップ受け２３に受けられることで、ブーム１４の後側への回転を規制する。

このような構成のクレーン１０は、作業現場で分解および組立が行われる。クレーン１０は、複数の部分に分解され、複数のトレーラー等に分けて積載されて、次の作業現場まで搬送され、その作業現場で再度組み立てられる。

分解されたクレーン１０の側面図である図２、図３に示すように、クレーン１０の分解時には、ブーム１４が分解され、上部旋回体１２から取り外された状態にされる。また、上部旋回体１２からカウンタウエイト１８が取り外されるとともに、下部走行体１１からクローラが取り外される。

図２、図３に示すように、クレーン１０は、補助シリンダ３１を有している。補助シリンダ３１は、油圧シリンダであって、マスト１５に揺動自在に設けられている。また、補助シリンダ３１はマスト１５の腹面側（図中右側）に設けられている。補助シリンダ３１は、上端がマスト１５に固定され、ロッドの先端側である下端が自由端となっている。補助シリンダ３１の揺動方向は、図２、図３の左右方向である。この補助シリンダ３１は、クレーン１０の組立・分解時にブーム１４やクローラを自力で着脱するために使用される。

図２においては、マスト１５と補助シリンダ３１とがそれぞれ鉛直状態である状態を示している。ここで、補助シリンダ３１が鉛直状態とは、鉛直方向を中心に±数度、補助シリンダ３１が傾斜した範囲内に補助シリンダ３１の長手方向が向いている状態をいう。マスト１５の鉛直状態についても同様である。図２では、マスト１５および補助シリンダ３１はそれぞれ水平方向に対して９２度の角度で直立している。

図３においては、マスト１５が傾斜され、補助シリンダ３１が鉛直状態である状態を示している。この状態で、補助シリンダ３１を用いた組立・分解作業が行われる。図３では、マスト１５は水平方向に対して２５度の角度で傾斜している。

図２のマスト１５をＡ方向から見た図である図４、図５に示すように、補助シリンダ制御装置１は、固定装置２を有している。固定装置２は、補助シリンダ３１がマスト１５に沿った状態で、補助シリンダ３１のロッド３２の伸縮長さが所定の長さにされた際に、補助シリンダ３１をマスト１５に固定する。一方、固定装置２は、補助シリンダ３１がマスト１５に沿った状態で、補助シリンダ３１のロッド３２の伸縮長さが所定の長さ以外にされた際に、補助シリンダ３１のマスト１５への固定を解除する。

具体的には、固定装置２は、補助シリンダ３１に設けられた係合部材３３と、マスト１５に設けられた被係合部材３４とを有している。係合部材３３は、補助シリンダ３１のロッド３２の先端部に設けられている。係合部材３３の外径は、ロッド３２の外径よりも大きい。被係合部材３４には、係合部材３３が係合可能である。

図４の固定装置２をＢ方向から見た図である図６に示すように、被係合部材３４は、一対の部材３４ａを有している。一対の部材３４ａの内側には、係合部材３３を収容することが可能である。一対の部材３４ａの間には、ロッド３２を通過させることが可能であって、係合部材３３を通過させることができない大きさの隙間３４ｂが形成されている。

図４に示すように、マスト１５と補助シリンダ３１とがそれぞれ鉛直状態にされた状態で、補助シリンダ３１のロッド３２の伸縮長さが最も短くされる（所定の長さにされる）と、図６に示すように、一対の部材３４ａの内側に係合部材３３が収容される。これにより、補助シリンダ３１がマスト１５に固定される。この状態でマスト１５を傾斜させても、一対の部材３４ａの間の隙間３４ｂを係合部材３３は通過できないので、補助シリンダ３１は、図４の紙面に直交する方向である揺動方向に揺動しない。

一方、図５に示すように、マスト１５と補助シリンダ３１とがそれぞれ鉛直状態にされた状態で、補助シリンダ３１のロッド３２の伸縮長さが最も短い長さよりも長くされる（所定の長さ以外にされる）と、一対の部材３４ａの内側から係合部材３３が排出される。これにより、補助シリンダ３１のマスト１５への固定が解除される。この状態でマスト１５を傾斜させると、一対の部材３４ａの間の隙間３４ｂをロッド３２は通過できるので、補助シリンダ３１は、図５の紙面に直交する方向である揺動方向に揺動する。

（補助シリンダ制御装置の回路構成）
補助シリンダ制御装置１の回路図である図７に示すように、補助シリンダ制御装置１は、補助シリンダ角度検出装置３と、マスト角度検出装置４と、コントローラ５と、を有している。

補助シリンダ角度検出装置３は、水平方向に対する補助シリンダ３１の長手方向の角度を検出する。補助シリンダ角度検出装置３は、補助シリンダ３１に取り付けられた傾斜計や、補助シリンダ３１の基端部に取り付けられた角度計であってよい。

マスト角度検出装置（起伏部材角度検出装置）４は、水平方向に対するマスト１５の長手方向の角度を検出する。マスト角度検出装置４は、マスト１５に取り付けられた傾斜計や、マスト１５の基端部に取り付けられた角度計であってよい。

なお、補助シリンダ３１の特定箇所（例えば先端部）とマスト１５との距離を測る測距センサの計測値と、水平方向に対するマスト１５の長手方向の角度とを用いて、水平方向に対する補助シリンダ３１の長手方向の角度を検出してもよい。

コントローラ５は、補助シリンダ３１のロッド３２の伸縮を制御する。コントローラ（伸縮制御手段）５は、補助シリンダ角度検出装置３による検出の結果、補助シリンダ３１が鉛直状態にあることを条件に、ロッド３２を伸縮させる。

図２に示すように、マスト１５と補助シリンダ３１とがそれぞれ鉛直状態であれば、ロッド３２の伸縮長さが所定の長さ以外にされて（最も短い長さよりも長くされて）、補助シリンダ３１のマスト１５への固定が解除されても、補助シリンダ３１は揺動しない。また、図３に示すように、マスト１５が傾斜状態のときに、補助シリンダ３１が鉛直状態であれば、補助シリンダ３１のマスト１５への固定は解除されており、ロッド３２が伸縮されても補助シリンダ３１は揺動しない。よって、補助シリンダ３１がマスト１５から振り出されるのを防止することができる。

ここで、分解されたクレーン１０の側面図である図８に示すように、補助シリンダ３１がマスト１５に固定された状態で、マスト１５と補助シリンダ３１とがそれぞれ傾斜された状態を考える。この状態において、ロッド３２が伸長されると、補助シリンダ３１のマスト１５への固定が解除されて、補助シリンダ３１がマスト１５から振り出される。

そこで、コントローラ５は、補助シリンダ角度検出装置３が検出した角度と、マスト角度検出装置４が検出した角度とが一致し、且つ、補助シリンダ３１が鉛直状態でない場合に、ロッド３２を伸縮させない。これにより、補助シリンダ３１がマスト１５に固定された状態を維持することができる。よって、補助シリンダ３１がマスト１５から振り出されるのを防止することができる。

また、分解されたクレーン１０の側面図である図９に示すように、マスト１５がその腹面を上にして傾斜された状態を考える。この状態において、補助シリンダ３１は、マスト１５に固定されているか否かに関わらず、マスト１５の腹面の上に載った状態になる。この状態において、補助シリンダ３１がマスト１５に固定されている場合に、ロッド３２が伸長されると、補助シリンダ３１のマスト１５への固定が解除される。すると、マスト１５を起こしたときに、その勢いで補助シリンダ３１がマスト１５から振り出される。

そこで、コントローラ５は、マスト角度検出装置４による検出の結果、マスト１５が腹面を上にして傾斜状態にある場合に、ロッド３２を伸縮させない。これにより、補助シリンダ３１がマスト１５に固定された状態である場合には、その状態を維持することができる。補助シリンダ３１がマスト１５に固定された状態を維持することで、マスト１５が起こされた勢いで補助シリンダ３１がマスト１５から振り出されるのを防止することができる。

（補助シリンダ制御装置の動作）
次に、補助シリンダ制御装置１の動作（補助シリンダ制御方法）について、図面を参照しつつ説明する。

図２、図３に示すように、分解・組立時には、補助シリンダ角度検出装置３を用いて、水平方向に対する補助シリンダ３１の長手方向の角度を検出する（補助シリンダ角度検出ステップ）。そして、補助シリンダ角度検出ステップによる検出の結果、補助シリンダ３１が鉛直状態にあることを条件に、ロッド３２を伸縮させる（伸縮制御ステップ）。

図２に示すように、マスト１５および補助シリンダ３１がそれぞれ鉛直状態のときに、伸長しているロッド３２の伸縮長さを最も短い長さ（所定の長さ）にする。すると、図６に示すように、被係合部材３４の一対の部材３４ａの内側に係合部材３３が収容されることで、補助シリンダ３１がマスト１５に固定される（固定ステップ）。一方、マスト１５および補助シリンダ３１がそれぞれ鉛直状態のときに、最も収縮されたロッド３２の伸縮長さを伸長させる（所定の長さ以外にする）。すると、被係合部材３４の一対の部材３４ａの内側から係合部材３３が排出されることで、補助シリンダ３１のマスト１５への固定が解除される（解除ステップ）。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る補助シリンダ制御装置１および補助シリンダ制御方法によると、水平方向に対する補助シリンダ３１の長手方向の角度を検出した結果、補助シリンダ３１が鉛直状態にあることを条件に、補助シリンダ３１のロッド３２が伸縮される。マスト１５と補助シリンダ３１とがそれぞれ鉛直状態であれば、ロッド３２の伸縮長さが所定の長さ以外にされて、補助シリンダ３１のマスト１５への固定が解除されても、補助シリンダ３１は揺動しない。また、マスト１５が傾斜状態のときに、補助シリンダ３１が鉛直状態であれば、補助シリンダ３１のマスト１５への固定は解除されており、ロッド３２が伸縮されても補助シリンダ３１は揺動しない。よって、補助シリンダ３１がマスト１５から振り出されるのを防止することができる。

また、補助シリンダ角度検出装置３が検出した角度と、マスト角度検出装置４が検出した角度とが一致し、且つ、補助シリンダ３１が鉛直状態でない場合、補助シリンダ３１がマスト１５に固定された状態で、マスト１５および補助シリンダ３１が傾斜状態になっている。この場合に、ロッド３２を伸縮させないことで、補助シリンダ３１がマスト１５に固定された状態を維持することができる。これにより、補助シリンダ３１がマスト１５から振り出されるのを防止することができる。

また、マスト１５が腹面を上にして傾斜状態にある場合、補助シリンダ３１はこの腹面の上に載った状態になる。この場合に、ロッド３２を伸縮させないことで、補助シリンダ３１がマスト１５に固定された状態である場合には、その状態を維持することができる。補助シリンダ３１がマスト１５に固定された状態を維持することで、マスト１５が起こされた勢いで補助シリンダ３１がマスト１５から振り出されるのを防止することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、ロッド３２の伸縮長さが最も短い長さにされたときに、補助シリンダ３１がマスト１５に固定される構成にされているが、ロッド３２の伸縮長さが最も長い長さにされたときに、補助シリンダ３１がマスト１５に固定される構成にされていてもよいし、ロッド３２の伸縮長さが、最も短い長さと最も長い長さとの中間の長さにされたときに、補助シリンダ３１がマスト１５に固定される構成にされていてもよい。

また、補助シリンダ３１をマスト１５に固定する固定装置２は、上記の係合部材３３と被係合部材３４とで構成されるものに限定されない。固定装置２は、電気的に開閉する機構や電気的にロックする機構を用いたものであってもよいし、特許文献１のように、油圧シリンダで固定ピンを作動させるものであってもよい。

また、補助シリンダ３１がマスト１５に設けられた構成に限定されず、起伏部材であるブーム１４に補助シリンダ３１が設けられた構成であってもよい。

１ 補助シリンダ制御装置
２ 固定装置
３ 補助シリンダ角度検出装置
４ マスト角度検出装置（起伏部材角度検出装置）
５ コントローラ（伸縮制御手段）
１０ クレーン（作業機械）
１１ 下部走行体
１２ 上部旋回体
１３ 旋回フレーム
１４ ブーム
１５ マスト（起伏部材）
１６ ウインチ
１７ 下部スプレッダ
１８ カウンタウエイト
１９ バックストップ装置
２０ ガイリンク
２１ 上部スプレッダ
２２ ブーム起伏ロープ
３１ 補助シリンダ
３２ ロッド
３３ 係合部材
３４ 被係合部材
３４ａ 一対の部材
３４ｂ 隙間

Claims (7)

1. 作業機械の起伏部材に揺動自在に設けられた補助シリンダのロッドの伸縮を制御する、補助シリンダ制御装置であって、
   水平方向に対する前記補助シリンダの長手方向の角度を検出する補助シリンダ角度検出装置と、
   前記補助シリンダ角度検出装置による検出の結果、前記補助シリンダが鉛直状態にあることを条件に、前記ロッドを伸縮させる伸縮制御手段と、
   前記伸縮制御手段により前記ロッドの伸縮長さが所定の長さにされた際に、前記補助シリンダを前記起伏部材に固定し、前記伸縮制御手段により前記ロッドの伸縮長さが前記所定の長さ以外にされた際に、前記補助シリンダの前記起伏部材への固定を解除する固定装置と、
   を有することを特徴とする補助シリンダ制御装置。
2. 前記水平方向に対する前記起伏部材の長手方向の角度を検出する起伏部材角度検出装置を有し、
   前記伸縮制御手段は、前記補助シリンダ角度検出装置が検出した角度と、前記起伏部材角度検出装置が検出した角度とが一致し、且つ、前記補助シリンダが鉛直状態でない場合に、前記ロッドを伸縮させないことを特徴とする請求項１に記載の補助シリンダ制御装置。
3. 前記補助シリンダは前記起伏部材の腹面側に設けられており、
   前記伸縮制御手段は、前記起伏部材角度検出装置による検出の結果、前記起伏部材が前記腹面を上にして傾斜状態にある場合に、前記ロッドを伸縮させないことを特徴とする請求項２に記載の補助シリンダ制御装置。
4. 前記起伏部材と、前記補助シリンダと、請求項１〜３のいずれか１項に記載の補助シリンダ制御装置と、を備えたことを特徴とする作業機械。
5. 作業機械の起伏部材に揺動自在に設けられた補助シリンダのロッドの伸縮を制御する、補助シリンダ制御方法であって、
   水平方向に対する前記補助シリンダの長手方向の角度を検出する補助シリンダ角度検出ステップと、
   前記補助シリンダ角度検出ステップによる検出の結果、前記補助シリンダが鉛直状態にあることを条件に、前記ロッドを伸縮させる伸縮制御ステップと、
   前記ロッドの伸縮長さを所定の長さにすることで、前記補助シリンダを前記起伏部材に固定する固定ステップと、
   前記ロッドの伸縮長さを前記所定の長さ以外にすることで、前記補助シリンダの前記起伏部材への固定を解除する解除ステップと、
   を有することを特徴とする補助シリンダ制御方法。
6. 前記水平方向に対する前記起伏部材の長手方向の角度を検出する起伏部材角度検出ステップを有し、
   前記伸縮制御ステップでは、前記補助シリンダ角度検出ステップで検出した角度と、前記起伏部材角度検出ステップで検出した角度とが一致し、且つ、前記補助シリンダが鉛直状態でない場合に、前記ロッドを伸縮させないことを特徴とする請求項５に記載の補助シリンダ制御方法。
7. 前記補助シリンダは前記起伏部材の腹面側に設けられており、
   前記伸縮制御ステップでは、前記起伏部材角度検出ステップによる検出の結果、前記起伏部材が前記腹面を上にして傾斜状態にある場合に、前記ロッドを伸縮させないことを特徴とする請求項６に記載の補助シリンダ制御方法。

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