JP3085751B2 - 多段伸縮ブームの伸縮制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多段伸縮ブームの伸縮
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、多段伸縮ブームを備えたクレ
ーン等の作業機においては、作業上の安全性の確保とい
う観点から、例えば図５に示すように、多段伸縮ブーム
１の作業半径に障害物Ａとの関係から一定の限界値(制
限作業半径ＲＬ)を設けて実際の作業半径Ｒがこの制限
作業半径ＲＬに達した時点で多段伸縮ブーム１の伸長動
作を自動的に停止させるとか、あるいはクレーンの転倒
方向モーメントに一定の限界値を設けて実際のモーメン
ト値がこの限界モーメントに達した時点で多段伸縮ブー
ムの伸長動作を自動的に停止させるようにしている。

【０００３】また一方、このような多段伸縮ブーム１の
伸長動の自動停止時におけるショックを可及的に緩和す
るという観点から、例えば作業半径制限制御を行うもの
においては該多段伸縮ブーム１の伸長動に伴ってその実
際の作業半径Ｒがこの制限作業半径ＲＬに一定以上近付
いた時点から、伸縮シリンダへの供給油量を次第に絞る
ことで多段伸縮ブーム１の伸縮速度を次第に減速させ、
作業半径Ｒが制限作業半径ＲＬに達した時点での伸長停
止をできるだけショックを伴うことなく行わせるように
している。

【０００４】そして、このような多段伸縮ブーム１の減
速制御は、通常次のようにして行なわれる。即ち、多段
伸縮ブーム１の伸縮制御を行う油圧切換弁をソレノイド
バルブで構成し、その操作量に応じて伸縮シリンダへの
供給油量を調整し得る如くする一方、図６に示すように
予じめ制限作業半径ＲＬと作業半径Ｒとの偏差(ＲＬ−
Ｒ)が所定以上小さくなった時点から次第に切換弁の最
大操作量を低減させる(即ち、伸縮シリンダの伸長速度
を減速させる)ような切換弁制御特性をもつ制御マップ
とを備える。そして、作業者による実際の操作レバーの
操作量に対応した実操作量信号と、上記制御マップから
算出された算出操作量信号とを比較し、操作量が小さい
方の信号に基づいて上記切換弁を制御するようにしてい
る。従って、実操作量が制御マップ値より小さい場合に
は実操作量に基づいて多段伸縮ブーム１の減速制御が行
なわれ、逆にマップ値が小さい場合には操作レバーがい
かに大操作量域に設定されていたとしても多段伸縮ブー
ム１はマップ値に基づいて次第に減速しながら低速で伸
長することとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、多段伸縮ブ
ームの伸縮駆動方法としては、それぞれ異なった伸縮範
囲の駆動を担当する複数の伸縮シリンダを備えてこれら
各伸縮シリンダの伸縮動のみによって多段伸縮ブームを
伸縮させる駆動方式の他に、これら複数の伸縮シリンダ
にさらにワイヤー機構を付設して該複数の伸縮シリンダ
とワイヤー機構とによって多段伸縮ブームを伸縮させる
駆動方式のものも知られている。この場合、前者の方式
のものにあっては例えば、複数の伸縮シリンダの径寸法
が相互に異なる場合とか、二本の伸縮シリンダを同時に
作動させる同時伸縮操作と複数の伸縮シリンダを一本づ
つ順次伸縮させる順次伸縮操作とを選択できる構成であ
る場合には切換弁の開度を同じにしておいても作動する
伸縮シリンダ毎に多段伸縮ブーム１の伸縮速度が相違す
ることとなり、また後者の方式にあってはワイヤー機構
に増速作用が加わることからこのワイヤー機構に関連す
る伸縮シリンダとこれに関連しない伸縮シリンダとでは
例え切換弁の開度が同じであっても多段伸縮ブーム１の
伸縮速度は異なることとなる。

【０００６】従って、上述のように多段伸縮ブーム１の
減速制御をその作業半径Ｒと制限作業半径ＲＬとの関係
に基づいて行う場合には、停止時におけるショックの緩
和という観点において当然にこの伸縮シリンダの選択に
起因する多段伸縮ブーム１の伸縮速度を考慮することが
必要となる。

【０００７】しかるに、従来の多段伸縮ブームの伸縮制
御装置においては、上述のように切換弁の限界値に基づ
く制御を図６に示すような単一の制御特性のみによって
行うようにしていたため、例えばこの制御特性を低速伸
縮時に合わせて設定した場合には、高速伸縮時において
はその減速が十分ではなく限界値での停止時に比較的大
きな停止ショックが発生することとなり、逆に高速伸縮
時に合わせて設定した場合には低速伸縮時には必要以上
に減速され、作業の迅速性が阻害されることとなり、い
ずれの場合にも好ましい伸縮制御とは言い難いものであ
った。

【０００８】そこで本発明は、多段伸縮ブームの制限値
に基づく減速制御及び停止制御に、選択される伸縮シリ
ンダに応じた多段伸縮ブームの伸縮速度の相違を考慮
し、もって停止ショックが少なくしかも迅速な作業を可
能とした多段伸縮ブームの伸縮制御装置を提供せんとし
てなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明ではかかる課題を
解決するための具体的手段として、図１Ａの機能ブロッ
ク図に示すように、基端側のブームセクションに先端側
のブームセクションを順次伸縮自在に嵌挿してなる多段
伸縮ブームに複数の伸縮シリンダ１０３,１０４を設
け、該複数の伸縮シリンダ１０３,１０４への供給油量
と供給方向とを油圧制御手段１０１によって制御するこ
とで該複数の伸縮シリンダ１０３,１０４をして上記多
段伸縮ブームの互いに異なる伸縮区間をそれぞれ伸縮駆
動させ得る如くするとともに、上記油圧制御手段１０１
の操作量が同一であっても上記複数の伸縮シリンダ１０
３,１０４のそれぞれの伸縮動による多段伸縮ブームの
伸縮速度が相互に異なるように構成された多段伸縮ブー
ムの伸縮制御装置において、上記油圧制御手段１０１と
上記複数の伸縮シリンダ１０３,１０４との間に配置さ
れて該複数の伸縮シリンダ１０３,１０４のうち上記油
圧制御手段１０１により作動油の給排が制御されるべき
伸縮シリンダを選択するシリンダ選択手段１０２と、上
記多段伸縮ブームの伸縮状態を検出するブーム伸縮状態
検出手段１０５と、該ブーム伸縮状態検出手段１０５か
らの信号を受けて上記シリンダ選択手段１０２へシリン
ダ選択信号を出力するシリンダ選択信号出力手段１０６
と、多段伸縮ブームにかかる負荷、多段伸縮ブームの作
業半径、多段伸縮ブームの揚程あるいは多段伸縮ブーム
の長さ等の該多段伸縮ブームの伸縮量の規制に関与する
各種要因の実際値を検出する実際値検出手段１１０と、
上記各実際値に対応する限界値を設定する限界値設定手
段１１１と、上記実際値が限界値に近付くに従って上記
油圧制御手段１０１の最大操作量を低減させるような基
本特性をもつとともに上記複数の伸縮シリンダ１０３,
１０４相互においては該伸縮シリンダの伸縮に伴う上記
多段伸縮ブームの伸縮速度が大きい伸縮シリンダに対応
するものほど上記最大操作量の低減操作が早期から開始
され且つ実際値の限界値に対する近接状態が等しいとき
における上記最大操作量の低減量が大きくなるように該
複数の伸縮シリンダ１０３,１０４毎に設定した複数の
制御特性をそれぞれ記憶した制御特性記憶手段１１３
と、上記シリンダ選択信号出力手段１０６からの信号に
基づいて上記制御特性記憶手段１１３から選択されたシ
リンダに対応する制御特性を選択して出力する制御特性
選択手段１１２と、上記実際値検出手段１１０からの実
際値と限界値設定手段１１１からの限界値と上記制御特
性選択手段１１２により選択された制御特性とに基づい
て上記油圧制御手段１０１の規制操作量信号を発生する
規制操作量信号発生手段１０８と、実際の伸縮操作量に
対応する信号を発生する実操作量信号発生手段１０９
と、該実操作量信号発生手段１０９から出力された実操
作量信号と上記規制操作量信号発生手段１０８から出力
された規制操作量信号とを比較し、この両者のうち操作
量が小さい方の信号を選択してこれを上記油圧制御手段
１０１に出力する制御信号出力手段１０７とを備えたこ
とを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明ではかかる構成とすることにより次のよ
うな作用が得られる。即ち、先ず最初にブーム伸縮状態
検出手段１０５により検出される現在の多段伸縮ブーム
の伸縮状態からシリンダ選択信号出力手段１０６におい
て複数の伸縮シリンダ１０３,１０４のうちのどの伸縮
シリンダを作動させるべきかが判断され、その判断に基
づいてシリンダ選択手段１０２により実際に作動させる
べき伸縮シリンダが選択される。

【００１１】そして、この選択された伸縮シリンダは、
基本的には伸縮操作スイッチ２４の操作量に応じて実操
作信号発生手段１０９から出力される信号に基づいて油
圧制御手段１０１により作動油の供給量(即ち、伸縮速
度)及び供給方向(即ち、伸長又は縮小)が設定される
が、本発明ではここに限界値及び選択シリンダに基づく
減速制御及び停止制御が加味される。

【００１２】即ち、実際値検出手段１１０において検出
される多段伸縮ブームの伸縮量に関与する要素(例え
ば、作業半径)の実際値と、この実際値に対応して限界
値設定手段１１１により設定される限界値とが規制操作
量信号発生手段１０８に入力され、該実際値の限界値へ
の近接状態が監視されるとともに、該規制操作量信号発
生手段１０８にはさらに現在選択されている伸縮シリン
ダに対応した制御特性が制御特性選択手段１１２から入
力され、該規制操作量信号発生手段１０８においてはこ
れら実際値と限界値及び選択シリンダに対応した制御特
性とに基づいて所定の減速状態が得られるような油圧制
御手段１０１の最大操作量の上限値である規制操作量を
演算してこれを上記制御信号出力手段１０７に出力す
る。

【００１３】該制御信号出力手段１０７においては、上
記実操作量信号発生手段１０９から入力された実操作量
信号と規制操作量信号発生手段１０８から入力された規
制操作量信号とを比較し、この両者のうち操作量の小さ
い方を上記油圧制御手段１０１に出力し、該油圧制御手
段１０１をして多段伸縮ブームの減速制御を行うもので
ある。

【００１４】従って、作業者が高速での多段伸縮ブーム
の伸長動を欲している場合であって伸縮操作スイッチ２
４の操作量が大操作量域にある場合であっても、実操作
量信号よりも規制操作量信号が小さい限り、該規制操作
量信号に基づいて多段伸縮ブームの減速制御が行なわ
れ、限界値での伸長停止時におけるショックが可及的に
軽減されるものである。

【００１５】しかもこの場合、減速制御に関与する上記
制御特性が、選択される伸縮シリンダの種類に応じて
(換言すれば、多段伸縮ブームの現在の伸長速度に対応
して)設定されることから、実際値が限界値に近付く場
合における上記油圧制御手段１０１の操作量の低減制御
は、高速伸縮を達成する伸縮シリンダが選択されている
場合にはより早い段階からしかもより大きな最大操作量
の低減量でもって行なわれ、低速伸縮を達成する伸縮シ
リンダが選択されている場合には比較的遅い段階からし
かも小さな最大操作量の低減量でもって行なわれ、この
結果、限界値に達する時点での多段伸縮ブームの伸長速
度は本来の伸長速度の大小にかかわらずほぼ一定に維持
されるものである。

【００１６】

【発明の効果】従って、本発明の多段伸縮ブームの伸縮
制御装置によれば、多段伸縮ブームの伸長に伴い該ブー
ム伸長に関連する要素の実際値が限界値に接近する場合
に、多段伸縮ブームの実際の伸長速度に対応してその減
速制御が行なわれることから、例えば減速不足により限
界値での停止時における停止ショックが大きくなると
か、あるいは逆に過度の減速により迅速な作業が阻害さ
れるというようなことがなく、常時適正状態での多段伸
縮ブームの減速及び停止が達成されるものであり、特に
クレーンあるいは高所作業車に用される多段伸縮ブーム
にあっては限界値での自動停止時における吊り荷あるい
はバケットの振れが少なく、作業上の安全性がより一層
高められるものである。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいて本発
明の多段伸縮ブームの伸縮制御装置を具体的に説明する
と、図２には本発明の実施例にかかる伸縮制御装置が適
用されたクレーン用あるいは高所作業車用の多段伸縮ブ
ーム１が示されている。この多段伸縮ブーム１は、ベー
スブーム１１と２段ブーム１２と３段ブーム１３と４段
ブーム１４とトップブーム１５とを相互に伸縮自在に嵌
挿してなる５段伸縮式ブームであって、後述のように３
本の伸縮シリンダ２〜４と２本のワイヤーロープ６,７
とによって伸縮駆動される。

【００１８】そして、この多段伸縮ブーム１の伸縮態様
は、２段ブーム１２と３段ブーム１３、及び４段ブーム
１４とトップブーム１５はそれぞれ同時伸縮するととも
に、その伸長時には、基端側の２段ブーム１２と３段ブ
ーム１３が先に伸長し、これらの伸長が完了した時点で
４段ブーム１４とトップブーム１５の伸長が開始され
る。また、逆に縮小時には、４段ブーム１４とトップブ
ーム１５が先ず縮小し、これらの縮小が完了した時点で
２段ブーム１２及び３段ブーム１３が縮小を開始するよ
うになっている(即ち、基端側のブームセクション及び
先端側のブームセクションにおいてはそれぞれ同時伸縮
構造とされているが、基端側ブームセクションと先端側
ブームセクションとの間では順次伸縮構造とされてい
る)。

【００１９】この多段伸縮ブーム１の伸縮構造を具体的
に説明すると、上記第１伸縮シリンダ２は上記ベースブ
ーム１１の基端部１１aと２段ブーム１２の基端部１２a
との間に、上記第２伸縮シリンダ３は上記２段ブーム１
２の基端部１２aと上記３段ブーム１３の基端部１３aの
間に、さらに上記第３伸縮シリンダ４は上記３段ブーム
１３の基端部１３aと上記４段ブーム１４の基端部１４a
との間に、それぞれ跨って配置されている。従って、上
記第１伸縮シリンダ２の伸縮によって２段ブーム１２が
ベースブーム１１に対して伸縮し、第２伸縮シリンダ３
の伸縮によって上記３段ブーム１３が２段ブーム１２に
対して伸縮し、さらに上記第３伸縮シリンダ４の伸縮に
よって４段ブーム１４が３段ブーム１３に対して伸縮す
ることとなる。

【００２０】一方、上記２本のワイヤーロープ６,７の
うち、伸長用ワイヤーロープ６は上記４段ブーム１４の
先端部１４bに配置したシーブ８Ａを介して上記３段ブ
ーム１３の先端部１３bと上記トップブーム１５の基端
部１５aに配置したシーブ８Ｂとの間に張設されてお
り、また縮小用ワイヤーロープ７は４段ブーム１４の基
端部１４aに配置したシーブ９Ａを介して上記トップブ
ーム１５の基端部１５aと上記４段ブーム１４の先端部
に配置したシーブ９Ｂとの間に張設されている。従っ
て、上記第３伸縮シリンダ４が伸長する場合には、該第
３伸縮シリンダ４の伸長に伴って４段ブーム１４が３段
ブーム１３に対して伸長すると該４段ブーム１４の伸長
動が伸長用ワイヤーロープ６を介してトップブーム１５
に伝達され、該４段ブーム１４とトップブーム１５は同
時伸長する。これに対して、上記第３伸縮シリンダ４が
縮小する場合には、４段ブーム１４の縮小動が縮小用ワ
イヤーロープ７を介してトップブーム１５に伝達され、
該４段ブーム１４とトップブーム１５は同時縮小するこ
ととなる。

【００２１】そして、このような多段伸縮ブーム１にお
いて、上述のように該多段伸縮ブーム１の伸長時には４
段ブーム１４及びトップブーム１５の作動に先立って２
段ブーム１２と３段ブーム１３を同時に伸長させ、逆に
多段伸縮ブーム１の縮小時には２段ブーム１２及び３段
ブーム１３の縮小に先立って４段ブーム１４とトップブ
ーム１５を同時に縮小させる必要があるが、これは後述
のように上記各伸縮シリンダ２〜４の油圧回路を構成す
ることで達成されるようになっている。

【００２２】尚、この場合において、上述のような順次
伸縮を達成するためには、これら各伸縮シリンダ２〜４
の作動切換タイミングを検出する必要があるが、この実
施例においては上記４段ブーム１４の先端部１４bに該
４段ブーム１４が３段ブーム１３に対して全縮状態にあ
る場合において該３段ブーム１３の先端部１３bと係合
して所定の信号を発生する全縮検出スイッチ５を設け、
該全縮検出スイッチ５からの信号を後述のコントロール
ユニット２０に入力することで上記各伸縮シリンダ２〜
４の切換タイミングを検知するようにしている。即ち、
この全縮検出スイッチ５は、特許請求の範囲中のブーム
伸縮状態検出手段１０５に該当する(図１Ａ及び図１Ｂ
参照)。

【００２３】続いて、図１Ｂを参照して上記各伸縮シリ
ンダ２〜４の油圧回路及びその制御回路を具体的に説明
すると、油圧ポンプ３０から吐出される油圧を送給する
ライン５１には、６ポート３位置のスプリングセンター
式ソレノイドバルブで構成される第１切換弁３１が接続
されている。そして、この第１切換弁３１は、その第１
弁位置３１bにおいては上記ライン５１を上記各伸縮シ
リンダ２〜４の伸長側のライン５２に、また第２弁位置
３１cにおいて該ライン５１を該各伸縮シリンダの縮小
側のライン６３にそれぞれ接続し得るようになってい
る。また、この第１切換弁３１は、後述のコントロール
ユニット２０からの制御信号を受けてその作動方向が切
換制御されるとともに、その開度がパルス信号に基づい
てデューティ制御されることで後述のように上記各伸縮
シリンダ２〜４の減速制御を行うことができるようにな
っている。

【００２４】さらに、このライン５１は、第１切換弁３
１のタンクポートに接続されたライン６４に対してリリ
ーフ弁４０を介して接続されている。また、このリリー
フ弁４０のベントポートは、ライン６７を介してソレノ
イドによりＯＮ−ＯＦＦ制御される第６切換弁４１を介
してドレーンライン６８に接続可能とされている。そし
て、この第６切換弁４１は、そのソレノイドに通電され
た状態では第２弁位置４１bに設定されて上記ライン６
７を閉塞する一方、該ソレノイドへの通電が遮断された
状態では第１弁位置４１aに設定されて上記ライン５１
をタンクに接続する。従って、第６切換弁４１が第１弁
位置４１aに設定された場合には、上記第１切換弁３１
の作動の如何に拘わらず上記各伸縮シリンダ２〜４への
油圧供給は停止される(即ち、多段伸縮ブーム１の伸縮
が強制的に停止される)。

【００２５】尚、この実施例においては、上記第１切換
弁３１とリリーフ弁４０及び第６切換弁４１で特許請求
の範囲中の油圧制御手段１０１を構成している。

【００２６】一方、上記ライン５２は、パイロット作動
式３位置弁で構成される第２切換弁３２を介してライン
５３とライン５４に択一的に接続可能とされている。そ
して、この第２切換弁３２の弁位置の切り換えは、３位
置ソレノイドバルブで構成される第３切換弁３３によっ
て制御される。即ち、該第３切換弁３３はコントロール
ユニット２０からの制御信号を受けてその第１弁位置３
３bと第２弁位置３３cの間で作動し、これが第１弁位置
３３bに設定された場合には、上記ライン５１から分岐
したライン６６が上記第２切換弁３２の第２弁位置３２
c側に接続され、該第２切換弁３２は上記ライン５２を
上記ライン５４に接続する。逆に、第３切換弁３３が第
２弁位置３３cに設定された場合には、上記ライン６６
が第２切換弁３２の第１弁位置３２b側に接続され、第
２切換弁３２は上記ライン５２をライン５３に接続す
る。

【００２７】このように、第２切換弁３２の切換によっ
て後述のように上記各伸縮シリンダ２〜４のうち実際に
作動する伸縮シリンダが選択されるものであって、この
実施例においてこの第２切換弁３２と第３切換弁３３と
で特許請求の範囲中のシリンダ選択手段１０２が構成さ
れている。尚、この第３切換弁３３に対する作動信号
は、上記全縮検出スイッチ５の検出信号に基づいてコン
トロールユニット２０から出力される。

【００２８】一方、上記第２切換弁３２を介して上記ラ
イン５２に対して択一的に接続されるライン５３とライ
ン５４のうち、ライン５３はフローデバイダー３４を介
してさらにライン５５とライン５６に分流されている。
そして、このライン５５は、ホースリール４５を介して
第２伸縮シリンダ３の伸長側に接続され、またライン５
６は第１伸縮シリンダ２の伸長側に接続されている。さ
らに、ライン５４は、ホースリール４６を介して第３伸
縮シリンダ４の伸長側に接続されている。また、各伸縮
シリンダ２〜４の縮小側は、ライン６１,６２を介して
相互に接続され、且つライン６３を介して上記第１切換
弁３１に接続されている。従って、上記第２切換弁３２
が第１弁位置３２bに設定されライン５２がライン５３
に接続された状態においては、フローデバイダー３４を
介して第１伸縮シリンダ２と第２伸縮シリンダ３にそれ
ぞれ同量づつ作動油が供給され、該第１伸縮シリンダ２
と第２伸縮シリンダ３は、例えばこの実施例の如くその
シリンダ径を同じとしていた場合には、同時に同速度で
伸長し、上記多段伸縮ブーム１においてはその２段ブー
ム１２と３段ブーム１３とが同時に同速度で伸長するこ
ととなる。

【００２９】これに対して、第２切換弁３２が第２弁位
置３２cに設定されてライン５４がライン５２に接続さ
れると、供給油量の全量が第３伸縮シリンダ４に供給さ
れることから、該第３伸縮シリンダ４が上記第１伸縮シ
リンダ２及び第２伸縮シリンダ３の２倍の速度で伸長
し、従って多段伸縮ブーム１の４段ブーム１４は、ベー
スブーム１１に対する３段ブーム１３の伸長速度と同じ
伸長速度で該３段ブーム１３に対して伸長することとな
る。またこの場合、上記トップブーム１５は、該４段ブ
ーム１４の動きに連動する伸長用ワイヤーロープ６の張
力により、さらに該４段ブーム１４の２倍の速度で伸長
することとなる。尚、このような各伸縮シリンダ２〜４
の作動はこれらの縮小時においても同様である。

【００３０】従って、多段伸縮ブーム１の先端部、即ち
トップブーム１５の先端部でみると、第３伸縮シリンダ
４の伸長動に伴うトップブーム１５の先端速度は、第１
伸縮シリンダ２及び第２伸縮シリンダ３の伸長動に伴な
うそれの２倍の速度となるものである。このような伸長
時における先端速度の相違があることから、後述のよう
に多段伸縮ブーム１の作業半径Ｒが制限作業半径ＲＬ
(図５参照)に近付いた場合における減速特性を複数(こ
の実施例の場合には二つ)設ける必要が生じるものであ
る。

【００３１】さらに、この実施例のものにおいては、上
記ライン５５とライン５６にそれぞれ開閉弁３５と第４
切換弁３７、及び開閉弁３６と第５切換弁３８からなる
アンロード回路を介設し、該各切換弁３７,３８の開閉
によって上記第１伸縮シリンダ２と第２伸縮シリンダ３
の伸縮速度の調整を行うようにしている。従って、この
各切換弁３７,３８の調整によって、第１伸縮シリンダ
２と第２伸縮シリンダ３を同速度で伸縮させることも
(この実施例ではこのような作動態様をとっている)、あ
るいはこれら伸縮シリンダ２,３を異なる速度で且つ同
時伸縮させるような作動態様を設定することも可能であ
る。そして、特に後者のような場合には、この第１伸縮
シリンダ２と第２伸縮シリンダ３とに関してもそれぞれ
対応する減速特性をもつことが必要であり、従ってこの
ような場合には上記第４切換弁３７及び第５切換弁３８
の作動制御信号をブーム伸縮状態信号の一つに加えれば
良い(即ち、この場合には、上記全縮検出スイッチ５と
上記第４切換弁３７及び第５切換弁３８の操作スイッチ
(図示省略)とで特許請求の範囲中のブーム伸縮状態検出
手段１０５が構成されることとなる)。

【００３２】一方、上記コントロールユニット２０は、
上記各伸縮シリンダの作動制御により多段伸縮ブーム１
の伸縮制御を行うとともに、該多段伸縮ブーム１の作業
半径と予じめ設定される制限作業半径とに関連して多段
伸縮ブーム１の減速制御及び制限作業半径での停止制御
を行うものであって、該コントロールユニット２０に
は、モーメントセンサ２１から多段伸縮ブーム１にかか
るモーメント荷重に対応したモーメント信号Ｆと起伏角
センサ２２から多段伸縮ブーム１の起伏角に対応した起
伏信号θとブーム長センサ２３から多段伸縮ブーム１の
ブーム長さに対応したブーム長さ信号Ｌの各多段伸縮ブ
ーム１の状態に関連した信号がそれぞれ入力される他
に、伸縮操作スイッチ２４からは多段伸縮ブーム１の伸
縮方向及び伸縮速度に関連する操作信号が、全縮検出ス
イッチ５からは上記第３切換弁３３の切換タイミングに
関連したシリンダ選択信号が、さらに制限作業半径設定
スイッチ２５(特許請求の範囲中の限界値設定手段１１
１に該当する)からは制限作業半径に対応する信号がそ
れぞれ入力される。

【００３３】そして、多段伸縮ブーム１の伸長時におけ
る減速制御及び停止制御を行うために、この実施例にお
いては図４に示すように、コントロールユニット２０内
の制御特性記憶手段１１３(図１参照)に、減速特性の異
なる二つの制御特性を示すデータカーブa,bを備えてい
る。この二つのデータカーブa,bのうち、データカーブa
は実際の作業半径Ｒ(特許請求の範囲中の実際値に該当
する)が比較的制限作業半径ＲＬ(特許請求の範囲中の限
界値に該当する)に近付いた時点(点a₁)から減速を開始
し、制限作業半径ＲＬに達した時点(即ち、ＲＬ−Ｒ＝
０)で多段伸縮ブーム１の伸縮動を強制的に停止させる
ものである。従って、このデータカーブaは伸縮速度が
遅い場合の制御、即ち上記第１伸縮シリンダ２と第２伸
縮シリンダ３の同時伸長時の制御に適用される。これに
対して、データカーブbは、上記データカーブaよりもさ
らに早い時点(点b₁)から減速を開始するものであって、
これは伸縮速度が早い場合の制御、即ち、第３伸縮シリ
ンダ４の伸長時の制御に適用される。

【００３４】このように多段伸縮ブーム１の伸長時にお
いて実際の伸長速度に対応して減速特性の異なるデータ
カーブa,bを選択的に採用することで、常に適正状態で
減速し且つ制限作業半径ＲＬに達した時点においては停
止ショックを可及的に小ならしめた状態で静かに停止さ
せることができ、例えば多段伸縮ブーム１をクレーン用
ブームに採用したような場合には、吊り荷をほとんど振
らせることなく制限作業半径ＲＬでの停止が可能とな
り、作業上の安全性がより一層高められることとなるも
のである。また、従来のような必要以上の減速により作
動速度が極端に落ち込んで迅速な作業が困難になるとい
うようなこともなく、作業性という点においても有益で
ある。

【００３５】尚、この実施例においては上述のように、
制御特性記憶手段１１３に予じめ設定した二つのデータ
カーブa,bを記憶しておき、これを選択される伸縮シリ
ンダに応じて取り出すようにしているが、この制御特性
記憶手段１１３はこのような機能に限定されるものでは
なく、例えば本発明の他の実施例においては、この制御
特性記憶手段１１３に各伸縮シリンダに対応した出力信
号の演算式を記憶しておき、選択される伸縮シリンダに
応じてこの演算式を制御特性選択手段１１２によって選
択し、この選択された演算式に基づいて実際値に対応し
た規制操作量を規制操作量信号発生手段１０８において
演算して出力するようにすることもできるものである。

【００３６】続いて、上記コントロールユニット２０に
よる多段伸縮ブーム１の伸長時における減速制御及び停
止制御を図１Ｂの油圧回路図を参照しながら、図３の制
御フロ−チャ−トに基づいて説明すると、制御開始後、
先ず現在の作業半径Ｒを、モーメント信号Ｆ、起伏角信
号θ及びブーム長さ信号Ｌに基づいて演算により求める
(ステップＳ１)。尚、ここで作業半径の算出に、これに
直接関係する起伏角信号θとブーム長さ信号Ｌの他に、
モーメント信号Ｆを採用したのは多段伸縮ブーム１の撓
み変位による作業半径Ｒへの影響を考慮したものであ
る。

【００３７】次に、制限作業半径ＲＬの設定に移行する
が、この制限作業半径ＲＬの設定方法として例えば作業
者が周辺状況等を考慮して直接に数値設定する場合と、
作業者が実際にブーム先端部を作業上の障害となる建物
等の近くの接近限界と思われる位置まで持ってゆき、そ
の時点の実際の作業半径を制限作業半径ＲＬとして採用
し、以後この制限作業半径ＲＬに基づいて減速制御等を
実行する場合とが考えられるが、この実施例では後者の
方式を採用している。

【００３８】従って、先ず、制限作業半径設定スイッチ
２５がＯＮ設定されているかどうか(制限作業半径ＲＬ
が既に設定されているかどうか)を判定し(ステップＳ
２)、ＯＮ設定されている場合には、現在の作業半径Ｒ
(上述のように、一旦限界位置と思われる位置まで多段
伸縮ブーム１を伸長させた場合の作業半径)を制限作業
半径ＲＬとしてセットする(ステップＳ３)。

【００３９】これに対して、制限作業半径設定スイッチ
２５がＯＦＦ設定されている場合には、さらに今回初め
てＯＦＦ設定されたのか、それとも前回より既にＯＦＦ
設定されていたのかを判定し(ステップＳ４)、今回初め
てＯＦＦ設定された場合には現在セットされている制限
作業半径ＲＬをクリアし、次回のセットに備える(ステ
ップＳ５)。尚、ステップＳ６の判定は、制限作業半径
ＲＬがセットされていない場合のループを簡単にするた
めのものであって制御には直接関与しない。

【００４０】次に、全縮検出スイッチ５がＯＮ設定され
ているかどうかを判定する(ステップＳ７)。この判定
で、ＯＮ設定である場合は、多段伸縮ブーム１の４段ブ
ーム１４とトップブーム１５が全縮状態であること、換
言すれば、現在は第１伸縮シリンダ２と第２伸縮シリン
ダ３の伸縮に伴う比較的遅い速度でのブーム伸縮が行な
われていることを表し、逆にＯＦＦ設定である場合に
は、第３伸縮シリンダ４の伸縮に伴う比較的早い速度で
のブーム伸縮が行なわれていることを表している。

【００４１】従って、ＯＮ設定の場合には、図４のデー
タカーブaに基づいて制御パルスの出力値を算出し(ステ
ップＳ８)、逆にＯＦＦ設定の場合にはデータカーブbに
基づいて制御パルス出力値を算出する(ステップＳ９)。
尚、この制御パルスは、上記第１切換弁３１の開度のデ
ューティ制御に用いられるものであり、この制御パルス
の出力値が大きいほど第１切換弁３１の開度が大きくな
り伸縮シリンダの伸縮速度(即ち、多段伸縮ブーム１の
伸縮速度)が上昇することになる。

【００４２】次に、上記ステップＳ８あるいはステップ
Ｓ９において算出された算出値と、伸縮操作イスイッチ
２４から入力される実伸縮操作量とを比較し、この両者
のうち、値の小さい方を選択してこれを上記第１切換弁
３１のソレノイドに出力する(ステップＳ１０)。従っ
て、上記第１切換弁３１はこの出力値に基づいてその作
動が制御され、多段伸縮ブーム１の減速制御が、実際の
多段伸縮ブーム１の伸縮速度に対応して的確に行なわれ
るものである。

【００４３】さらに、ステップＳ１１においては、現在
の作業半径Ｒと制限作業半径ＲＬとを比較し、(Ｒ≧Ｒ
Ｌ)となるまで上記制御を繰り返し、(Ｒ≧ＲＬ)となっ
た時点で上記第６切換弁４１をしてリリーフ弁４０のベ
ントを開き、多段伸縮ブーム１の伸長動をその時点で強
制的に停止させる(ステップＳ１２)。この場合、この停
止に至るまでの時点で減速制御が適正に行なわれている
ことから、この停止時においてもほとんどショックを生
じることがない。以上が、多段伸縮ブーム１の減速制御
及び停止制御の実際である。

【００４４】尚、この実施例においては、上述のよう
に、第１切換弁３１とリリーフ弁４０と第６切換弁４１
の三者で特許請求の範囲中の油圧制御手段１０１を構成
し、多段伸縮ブーム１の伸縮方向制御と伸長時における
減速制御はこれを第１切換弁３１で、停止制御はこれを
リリーフ弁４０と第６切換弁４１とでそれぞれ別個に行
うようにしているが、本発明の他の実施例においては第
１切換弁３１として一般に使用されている汎用タイプの
ものよりも作動特性あるいは制御精度の信頼性の高いも
のを使用することにより、第６切換弁４１を設けること
なく第１切換弁３１のみによって減速制御と停止制御の
両方を行わせることもできる。

【００４５】また、この他に、上記第１切換弁３１は単
に作動油の供給方向のみを切り換え得るような弁構成と
する一方、上記リリーフ弁４０のベントポートに連通す
るライン６７に設けられる上記第６切換弁４１を圧力可
変式切換弁で構成し、該第６切換弁４１をして該リリー
フ弁４０のベント油圧を調整しもって多段伸縮ブーム１
の減速制御と停止制御とを行わしめるように構成するこ
とも可能である。

【００４６】さらに、上記実施例においては、多段伸縮
ブーム１の伸長時における減速制御及び停止制御を、作
業者の判断によりその都度設定される限界値(この実施
例においては制限作業半径ＲＬ)に基づいて実行するよ
うにしているが、本願発明はこれに限定されるものでは
なく、例えばこの多段伸縮ブーム１を備えたクレーン装
置において予じめ設定された該装置それ自身の作業性能
(例えば、モーメント性能等)に基づいて実行するように
することもできるものである。また、上記実施例におい
ては作業者が実際に操作レバーを操作して多段伸縮ブー
ムの伸縮操作を行う場合を例にとって説明しているが、
本発明はこのような手動操作のみに限定されるものでな
く、例えば多段伸縮ブームの先端を所定の位置まで伸長
させるに際して、予じめ設定した種々のデータに基づい
て伸縮操作用切換弁(即ち、上記実施例においては第１
切換弁３１)を自動操作するようにした自動伸縮制御方
式のものにも適用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明にかかる多段伸縮ブームの伸縮制御装
置の機能対応図である。

【図１Ｂ】本発明の実施例にかかる多段伸縮ブームの伸
縮制御装置における油圧回路図である。

【図２】本発明の実施例にかかる伸縮制御装置が適用さ
れる多段伸縮ブームの構造説明図である。

【図３】本発明の実施例にかかる伸縮制御装置における
制御フロ−チャ−トである。

【図４】本発明の実施例にかかる多段伸縮ブームにおけ
る伸縮特性図である。

【図５】多段伸縮ブームにおける作業半径及び制限作業
半径の説明図である。

【図６】従来の多段伸縮ブームの伸縮制御装置における
制御特性図である。

【符号の説明】

１は多段伸縮ブーム、２は第１伸縮シリンダ、３は第２
伸縮シリンダ、４は第３伸縮シリンダ、５は全縮検出ス
イッチ、６は伸長用ワイヤーロープ、７は縮小用ワイヤ
ーロープ、８はシーブ、９はシーブ、１１はベースブー
ム、１２は２段ブーム、１３は３段ブーム、１４は４段
ブーム、１５はトップブーム、２０はコントロールユニ
ット、２１はモーメントセンサ、２２は起伏角センサ、
２３はブーム長センサ、２４は伸縮操作スイッチ、２５
は制限作業半径設定スイッチ、３０は油圧ポンプ、３１
は第１切換弁、３２は第２切換弁、３３は第３切換弁、
３４はフローデバイダー、３５は開閉弁、３６は開閉
弁、３７は第４切換弁、３８は第５切換弁、４０はリリ
ーフ弁、４１は第６切換弁である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基端側のブームセクションに先端側のブ
   ームセクションを順次伸縮自在に嵌挿してなる多段伸縮
   ブームに複数の伸縮シリンダを設け、該複数の伸縮シリ
   ンダへの供給油量と供給方向とを油圧制御手段によって
   制御することで該複数の伸縮シリンダをして上記多段伸
   縮ブームの互いに異なる伸縮区間をそれぞれ伸縮駆動さ
   せ得る如くするとともに、上記油圧制御手段の操作量が
   同一であっても上記複数の伸縮シリンダのそれぞれの伸
   縮動による多段伸縮ブームの伸縮速度が相互に異なるよ
   うに構成された多段伸縮ブームの伸縮制御装置であっ
   て、 上記油圧制御手段と上記複数の伸縮シリンダとの間に配
   置されて該複数の伸縮シリンダのうち上記油圧制御手段
   により作動油の給排が制御されるべき伸縮シリンダを選
   択するシリンダ選択手段と、 上記多段伸縮ブームの伸縮状態を検出するブーム伸縮状
   態検出手段と、 該ブーム伸縮状態検出手段からの信号を受けて上記シリ
   ンダ選択手段へシリンダ選択信号を出力するシリンダ選
   択信号出力手段と、 多段伸縮ブームにかかる負荷、多段伸縮ブームの作業半
   径、多段伸縮ブームの揚程あるいは多段伸縮ブームの長
   さ等の該多段伸縮ブームの伸縮量の規制に関与する各種
   要因の実際値を検出する実際値検出手段と、 上記各実際値に対応する限界値を設定する限界値設定手
   段と、 上記実際値が限界値に近付くに従って上記油圧制御手段
   の最大操作量を低減させるような基本特性をもつととも
   に、上記複数の伸縮シリンダ相互においては該伸縮シリ
   ンダの伸縮に伴う上記多段伸縮ブームの伸縮速度が大き
   い伸縮シリンダに対応するものほど上記最大操作量の低
   減操作が早期から開始され且つ実際値の限界値に対する
   近接状態が等しいときにおける上記最大操作量の低減量
   が大きくなるように該複数の伸縮シリンダ毎に設定した
   複数の制御特性をそれぞれ記憶した制御特性記憶手段
   と、 上記シリンダ選択信号出力手段からの信号に基づいて上
   記制御特性記憶手段から選択されたシリンダに対応する
   制御特性を選択して出力する制御特性選択手段と、 上記実際値検出手段からの実際値と限界値設定手段から
   の限界値と上記制御特性選択手段により選択された制御
   特性とに基づいて上記油圧制御手段の規制操作量信号を
   発生する規制操作量信号発生手段と、 実際の伸縮操作量に対応する信号を発生する実操作量信
   号発生手段と、 上記実操作量信号発生手段から出力された実操作量信号
   と上記規制操作量信号発生手段から出力された規制操作
   量信号とを比較し、この両者のうち操作量が小さい方の
   信号を選択してこれを上記油圧制御手段に出力する制御
   信号出力手段とを備えたことを特徴とする多段伸縮ブー
   ムの伸縮制御装置。