JP2022139314A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】シーブ内部の構成をシンプルにすることで、低コストで、かつ組立時間、および調整時間を少なくすることができる荷重検出装置を備えた作業車両を提供する。【解決手段】作業車両は、クレーン装置２１と、吊り荷重を算出するための荷重検出装置１９と、を備えている。クレーン装置２１は、ブーム３２と、このブーム３２の先端に設けられているシーブ５０と、ブーム３２の起伏角度を検出するブーム起伏角度検出器１７と、を含んで構成されている。そして荷重検出装置１９は、シーブ５０に設けられているひずみゲージ１３と、ブーム起伏角度検出器１７と、により吊り荷重を算出する。従来から備えられているブーム起伏角度検出器１７を荷重検出に用いるので、シーブ５０内の構成をシンプルにできる。これにより吊り荷重測定の精度を維持しながら、低コストでかつ組立時間および調整時間を少なくすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、作業車両に関する。さらに詳しくは、クレーン装置によって吊られている荷重を検出するための荷重検出装置を備える作業車両に関する。なお本明細書においては、特記した場合を除き、前後左右の記載は、車体の運転室に作業車両の使用者が搭乗した状態での使用者を基準として前後左右とする。

特許文献１には、吊り荷重を検出するクレーン用荷重検出装置が開示されている。このクレーン用荷重検出装置は、シーブ内に位置している検出要素のみで荷重を検出するように構成されている。このクレーン用荷重検出装置では、シーブと、シーブの支軸と、の間に、円環状の内フレームと、円環状の外フレームとが設けられており、内フレームと外フレームとは、複数のスポークにより所定の距離を保ちながら同軸に配置されている。そしてワイヤロープが巻き回される側に位置するスポークの左右側面に、２軸のひずみゲージが設けられている。これらのひずみゲージにより、垂直荷重とせん断荷重が測定されている。

特開２０１４－７３９０９号公報

しかるに、特許文献１の構成は、シーブ内側の構成が複雑であり、荷重検出装置部分のコストが上がるとともに組立に時間がかかるという問題がある。またひずみゲージを別々のスポークに設置しているため、調整に時間を要するという問題がある。

本発明は上記事情に鑑み、シーブ内部の構成をシンプルにすることで、低コストで、かつ組立時間および調整時間を少なくすることができる荷重検出装置を備えた作業車両を提供することを目的とする。

第１発明の作業車両は、クレーン装置と、該クレーン装置に吊られている物品の吊り荷重を算出するための荷重検出装置と、を備え、前記クレーン装置は、ブームと、該ブームの先端に設けられているシーブと、前記ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角度検出器と、を含んで構成されており、前記荷重検出装置は、前記シーブに設けられているひずみゲージと、前記ブーム起伏角度検出器と、により吊り荷重を算出することを特徴とする。
第２発明の作業車両は、第１発明において、前記シーブは、ワイヤロープを受ける外側リングと、該外側リングの内側に設けられている内側リングと、前記外側リングと前記内側リングとの間に設けられている軸受と、を含んで構成されており、前記ひずみゲージは、前記内側リングの側面に設けられていることを特徴とする。
第３発明の作業車両は、第２発明において、前記ひずみゲージは、前記ブームが最も倒伏した状態で、前記シーブの外周において前記ワイヤロープを受けている部分から構成される扇形状部に設けられていることを特徴とする。

第１発明によれば、荷重検出装置が、シーブに設けられているひずみゲージと、ブーム起伏角度検出器と、により吊り荷重を検出する構成であることにより、従来から備えられているブーム起伏角度検出器を荷重検出に用いるので、シーブ内の構成をシンプルにすることができる。これにより吊り荷重測定の精度を維持しながら、低コストでかつ組立時間および調整時間を少なくすることができる。
第２発明によれば、ひずみゲージが内側リングの両端面に設けられていることにより、ひずみゲージの測定精度を高精度に維持できる。
第３発明によれば、ひずみゲージが、ブーム倒伏状態で、シーブの円周においてワイヤロープを受けている部分から構成される扇形状部に設けられていることにより、ひずみゲージの測定精度をさらに高精度に維持できる。

本発明の第１実施形態に係る積載形トラッククレーンの制御回路図である。 図１の積載形トラッククレーンの側面図である。 図１の積載形トラッククレーンの油圧回路図である。 （Ａ）図１の積載形トラッククレーンで用いられているシーブの側面図である。（Ｂ）そのシーブのシーブ半径方向からの断面図である。 図４のシーブにおける、起伏角度とワイヤロープの接触状態との関係の説明図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための作業車両を例示するものであって、本発明は作業車両を以下のものに特定しない。なお、各図面が示す部材の大きさまたは位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。

＜第１実施形態＞
（積載形トラッククレーン１０）
本発明に係る作業車両の一つである積載形トラッククレーン１０を用いて本発明を説明する。なお、本発明に係る作業車両には、ラフテレーンクレーン、オールテレーンクレーンなどブームを有する作業車両が含まれる。

図２には本発明の第１実施形態に係る作業車両の積載形トラッククレーン１０の側面図を示す。図２に示すように、積載形トラッククレーン１０は、汎用トラック２０の運転室２７と荷台２８との間の車両フレーム２９にクレーン装置２１が搭載されたものである。汎用トラック２０には、左右対称に前輪２２が設けられている。さらに汎用トラック２０には、左右対称に後輪２３が設けられている。

図２に示すように、クレーン装置２１は、車両フレーム２９上に固定されたベース３０と、ベース３０に対して旋回可能に設けられたポスト３１と、ポスト３１の上端部に起伏可能に設けられたブーム３２と、ベース３０に設けられ、ベース３０から左右外側へ張出すアウトリガ装置３３と、を備えている。すなわちアウトリガ装置３３は、側面方向から見て運転室２７と荷台２８との間に位置している。アウトリガ装置３３の左右先端には、油圧の右側ジャッキ３８ａおよび左側ジャッキ３８ｂがそれぞれ設けられている。

ポスト３１にはウインチが内蔵されている。このウインチからワイヤロープ３７をブーム３２の先端にあるシーブ５０に導いて、ブーム３２先端部のシーブ５０を介してフック３４に掛け回すことにより、フック３４をブーム３２の先端部から吊り下げている。

クレーン装置２１は油圧回路４０により油圧駆動される。この油圧回路４０を操作するためのレバー群３５がベース３０の左右両側に設けられている。また、油圧回路４０を電気的に制御し、作業車両を制御する制御装置１２がベース３０に設けられている。

（油圧回路４０）
図３には、本実施形態に係る積載形トラッククレーン１０の油圧回路図を示す。図３に示すように、クレーン装置２１の油圧回路４０は、主に、油圧バルブユニット４１と、油圧バルブユニット４１にタンク４２内の作動油を供給する油圧ポンプ４３と、油圧ポンプ４３と油圧バルブユニット４１とを接続する主油路４４と、油圧バルブユニット４１とタンク４２とを接続する戻油路４５と、クレーン装置２１を構成するブーム３２の起伏動作またはブーム３２の伸縮動作、ブーム３２の旋回動作、ウインチの巻上げ巻下げなどを行うための、複数のクレーン装置用アクチュエータ４６、および２つのジャッキ３８を含んで構成されている。クレーン装置用アクチュエータ４６およびジャッキ３８は、油圧バルブユニット４１に接続している。

油圧ポンプ４３はＰＴＯ（パワーテイクオフ）装置を介して汎用トラック２０のエンジン３６に接続されており、エンジン３６により駆動される。

油圧バルブユニット４１には、ブーム伸縮用制御弁４７ａ、ウインチ用制御弁４７ｂ、ブーム起伏用制御弁４７ｃ、ブーム旋回用制御弁４７ｄ、右側ジャッキ制御弁４８ａ、左側ジャッキ制御弁４８ｂが設けられている。ブーム伸縮用制御弁４７ａはブーム伸縮用アクチュエータ４６ａに、ウインチ用制御弁４７ｂはウインチ用油圧モータ４６ｂに、ブーム起伏用制御弁４７ｃは、ブーム起伏用アクチュエータ４６ｃに、ブーム旋回用制御弁４７ｄは、ブーム旋回用アクチュエータ４６ｄにそれぞれ接続されている。また、右側ジャッキ制御弁４８ａは右側に位置する右側ジャッキ３８ａに、左側ジャッキ制御弁４８ｂは左側に位置する左側ジャッキ３８ｂに、それぞれ接続されている。

これらの切換制御弁には、それぞれレバーが取り付けられており、そのレバーを手動操作することにより、油圧ポンプ４３から供給される作動油の方向および流量を切り換えることができるようになっている。制御弁に取り付けられたレバーは、レバー群３５としてベース３０の左右両側に設けられている（図２参照）。

また、制御装置１２は、エンジン３６のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）にも接続されており、少なくともエンジン３６の回転数を制御できるよう構成されている。制御装置１２は、エンジン３６の回転数を制御することで油圧ポンプ４３の回転数を制御でき、油圧ポンプ４３の吐出量を調整できる。

（制御回路）
図１には、本実施形態に係る積載形トラッククレーン１０の制御回路図を示す。制御装置１２の入力側には、ひずみゲージ１３と、ブーム長検出器１５と、ブーム旋回角度検出器１６と、ブーム起伏角度検出器１７と、が電気的に接続されている。また、制御装置１２の出力側には警報器１４と、ブーム伸縮用制御弁４７ａ、ウインチ用制御弁４７ｂ、ブーム起伏用制御弁４７ｃ、ブーム旋回用制御弁４７ｄ、右側ジャッキ制御弁４８ａ、左側ジャッキ制御弁４８ｂが電気的に接続されている。

制御装置１２には、クレーン装置２１によって吊られている吊り荷重を、複数の検出器から算出するための荷重検出装置１９が備えられている。本実施形態では、荷重検出装置１９は、制御装置１２内の一部を構成している。本実施形態では、荷重検出装置１９は、ひずみゲージ１３の検出値と、ブーム起伏角度検出器１７の検出値と、を用いて、クレーン装置２１に吊られている物品の吊り荷重を算出する。なお、図１では、荷重検出装置１９は、制御装置１２内の一部を構成しているように記載されているが、この構成に限定されない。例えば、制御装置１２とは別に荷重検出装置１９を設けることも可能である。この場合、荷重検出装置１９は、ブーム起伏角度検出器１７の検出値を直接受信する。

荷重検出装置１９が、シーブ５０に設けられているひずみゲージ１３と、ブーム起伏角度検出器１７と、により吊り荷重を検出する構成であることにより、従来から備えられているブーム起伏角度検出器１７を荷重検出に用いるので、シーブ５０には１組のひずみゲージ１３を組み込むだけでよい。１組のひずみゲージ１３で検出される圧縮力とブーム起伏角度検出器１７の検出角度とを合わせて吊り荷重を算出でき、シーブ５０内の構成をシンプルにすることができる。これにより吊り荷重測定の精度を維持しながら、低コストでかつ組立時間および調整時間を少なくすることができる。

図４には、本実施形態に係る積載形トラッククレーン１０で用いられているシーブ５０を示す。図４（Ａ）はシーブ５０を左右側面のいずれかの方向から見た正面図であり、図４（Ｂ）は、シーブ半径方向から見た断面図である。ここでシーブ５０の「側面」とは、シーブ５０の軸心に実質的に垂直な面を意味する。図４に示すように、シーブ５０は、ワイヤロープ３７を案内するための溝形状を外周に有する外側リング５１と、この外側リング５１の内側に設けられ、支持軸に固定される内側リング５３と、外側リング５１と内側リング５３との間に設けられ、内側リング５３に対して相対的に外側リング５１を回転させるための軸受５２と、を含んで構成されている。

外側リング５１は、リング形状であり、その外周にワイヤロープ３７を案内するための溝形状を外周に有するとともに、内周側は軸受５２の外周に嵌めあわされている。また内側リング５３もリング形状であり、その外周は軸受５２の内周に嵌めあわされており、その内周はシーブ５０のための支持軸に嵌めあわされている。図４（Ｂ）に示すように、内側リング５３は、外周から内周にかけて一様な厚さではなく、肉厚が薄い薄肉厚部を有している。そしてひずみゲージ１３は、シーブ５０を構成する内側リング５３の両側面であるこの薄肉厚部にそれぞれ設けられている。

ひずみゲージ１３は、図４（Ｂ）の紙面において上下方向の圧縮を測定するように貼付されている。また、ひずみゲージ１３が内側リング５３の両側面に設けられているのは、この圧縮力の測定を精度良く行うためである。

ひずみゲージ１３が内側リング５３の両側面に設けられていることにより、内側リング５３の２つの側面で生じるアンバランスを解消できるので、ひずみゲージ１３の測定精度を高精度に維持できる。

なお本実施形態では、ひずみゲージ１３は内側リング５３の両側面に設けられているが、これに限定されない。例えば一方の側面に設けることも可能である。

図５には、本実施形態のシーブ５０における、起伏角度とワイヤロープ３７の接触状態との関係の説明図を示す。図５の上段では、ブーム３２の起伏角度により、左から起伏角度１度、４０度、７８度の場合のブーム３２の先端の姿勢を表しており、図５の下段では、その起伏角度におけるシーブ５０とワイヤロープ３７の接触状態を表している。本実施形態では起伏角度とは、ブーム３２の軸心と水平面とから構成される角度を言う。図５の下段では、ワイヤロープ３７がシーブ５０と接触し始める部分と、シーブ５０の回転中心を１点鎖線で結んでいる。図５の下段は、起伏角度が１度から７８度に大きくなるにしたがって、ワイヤロープ３７とシーブ５０との接触部分は長くなることを表している。

本実施形態では、左側の起伏角度が１度のとき、ブーム３２が最も倒伏している状態である。ひずみゲージ１３は、この最も倒伏した状態で、シーブ５０の外周において、ワイヤロープ３７を受けている部分から構成される扇形状部に設けられている。すなわち、ひずみゲージ１３は、１点鎖線２本とシーブ５０とワイヤロープ３７の接触部分とから構成される扇形状部であって、内側リング５３の側面（図５の下段の左側のハッチング部分）に設けられる。

ひずみゲージ１３が、ブーム３２倒伏状態で、シーブ５０の外周においてワイヤロープ３７を受けている部分から構成される扇形状部に設けられていることにより、シーブ５０に付加される圧縮力を常時検出することができるので、ひずみゲージ１３の測定精度をさらに高精度に維持できる。

警報器１４は、例えば定格荷重を超えた吊り荷重となった場合など、あらかじめ定められた状態になった場合に、積載形トラッククレーン１０の使用者にその状態を覚知させるためのものである。本実施形態では、警報器１４は、クレーン装置２１に設けられている。

（荷重算出方法）
例えば、起伏角度を最も倒伏した状態である１度の状態において、実際にフック３４に１００ｋｇから１００ｋｇずつ荷重を増やし、ひずみゲージ１３にどのようなひずみが発生するかを実際に測定するとともに、有限要素解析等によりどの程度ひずみが発生しているかを算出する。この測定と解析を、起伏角度を１０度ずつ増やし行う。そして測定結果と解析結果とを比較して、ブーム起伏角度検出器１７で検出された起伏角度において、ひずみゲージ１３の検出値に基づいて吊り荷重を算出する。このように、あらかじめ各起伏角度におけるひずみ量と吊り荷重との関係を把握しておくことで、実作業におけるあらゆる姿勢であっても吊り荷重を都度検出することが可能となる。

１０ 積載形トラッククレーン（作業車両の一つ）
１３ ひずみゲージ
１７ ブーム起伏角度検出器
１９ 荷重検出装置
２１ クレーン装置
３２ ブーム
３７ ワイヤロープ
５０ シーブ
５１ 外側リング
５２ 軸受
５３ 内側リング

Claims (3)

1. クレーン装置と、該クレーン装置に吊られている物品の吊り荷重を算出するための荷重検出装置と、を備え、
   前記クレーン装置は、
   ブームと、該ブームの先端に設けられているシーブと、前記ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角度検出器と、
   を含んで構成されており、
   前記荷重検出装置は、前記シーブに設けられているひずみゲージと、前記ブーム起伏角度検出器と、により吊り荷重を算出する、
   ことを特徴とする作業車両。
2. 前記シーブは、
   ワイヤロープを受ける外側リングと、
   該外側リングの内側に設けられている内側リングと、
   前記外側リングと前記内側リングとの間に設けられている軸受と、を含んで構成されており、
   前記ひずみゲージは、前記内側リングの側面に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記ひずみゲージは、
   前記ブームが最も倒伏した状態で、前記シーブの外周において前記ワイヤロープを受けている部分から構成される扇形状部に設けられている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。
   

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