JP3098990B2 - クレーン仕様油圧ショベル機の警報装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、クレーン仕様油
圧ショベル機の警報装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】近年、油圧ショベル機にクレーン機能を
持たせたクレーン仕様の油圧ショベル機が開発、使用さ
れている。油圧ショベル機には側辺掘削用アタッチメン
トを装着して側辺掘削を可能にしたものもある。側辺掘
削用アタッチメントは平行リンク機構を利用してバケッ
トの位置を左右に平行移動するオフセット構造を有して
いる。この様なオフセット構造としては、例えば、公開
特許公報第平６−２４０７０３号に開示されている。図
４はその構造の概略を示す。

【０００３】図４は側辺掘削用油圧ショベルの平面図で
ある。図４において、下部走行体１１の上に上部旋回体
１２が旋回自在に載置されている。上部旋回体１２のフ
ロント部に側溝掘アタッチメント１３が装着されてい
る。側溝掘アタッチメント１３は、上下に回動自在に設
けられたブーム１５と、ブーム１５の先端に設けられた
縦ピン２７により水平方向に回動自在に連結されたフロ
ントブーム１６と、フロントブーム１６の先端に設けら
れた縦ピン２８により水平方向に回動自在に連結された
オフセットアーム１７と、オフセットアーム１７の先端
に上下方向に回動自在に設けられたアーム１８と、アー
ム１８の先端に上下方向に回動自在に設けられたバケッ
ト１９と、及びオフセットアーム１７を平行移動させる
リンク機構２０及びオフセットシリンダ２６と、並びに
これらの回動を駆動制御する図示されていないブームシ
リンダ、アームシリンダ、バケットシリンダとから構成
されている。

【０００４】リンク機構２０は、ブーム１５に設けられ
たブラケット２１の先端の連結ピン３０とオフセットア
ーム１７に設けられたブラケット２２の先端の連結ピン
２９により３０により連結された連結棒２３と、オフセ
ットブーム１６とが４節リンクを構成している。即ち、
ブーム１５とフロントブーム１６は縦ピン２７により連
結されており、フロントブーム１６とオフセットアーム
１７は縦ピン２８で連結されている。この縦ピン２７、
２８及び連結ピン２９、３０は平行４辺形のリンクを構
成している。又、ブームに設けられたブラケット２４と
フロントブーム１６に設けられたブラケット２５との間
に連結されたオフセットシリンダ２６によってリンク機
構２０が駆動される。

【０００５】側溝掘油圧ショベルのアタッチメントとし
て使用される別のオフセット機構が公開特許公報第平９
−３９５２号に開示されている。図５はこのオフセット
機構を示している。図５において、ブーム３５の先端に
横折れブーム３６（前記のフロントブーム１６に対応し
ている）が縦ピン３７により水平方向に回動自在に連結
され、横折れブーム３６の先端にオフセットアーム３８
（前記のオフセットアーム１７に対応している）が縦ピ
ン３９により水平方向に回動自在に連結されている。

【０００６】縦ピン３７にはピニオン４０が固定され、
縦ピン３９にはピニオン４１が固定されている。横折れ
ブーム３６の内側側面にビーム４２が内側側面に沿って
摺動自在設けられており、ビーム４２の両端にはピニオ
ン４０、４１と噛合する歯形が切られたラック部４２
ａ、４２ｂが設けられている。さらに、ビーム４２に設
けられたブラケット４３と横折れブーム３６に設けられ
たブラケット４４との間にオフセットシリンダ４５がピ
ン連結により接続されている。

【０００７】以上の構成により、オフセットシリンダ４
５が伸長（又は縮小）するとビーム４２は図の左下（又
は右上）方向に摺動し、ピニオン４０、４１は時計方向
（又は反時計方向）に回転する。従って、オフセットア
ーム３８は上方（又は下方）に平行移動する。即ち、こ
のラックーピニオン機構は平行四辺形リンクと同様な働
きをしている。

【０００８】図６は縦ピン３７の構成例を示すものであ
る。縦ピン３７は上ピン４７、下ピン４８、中ピン４９
から構成され、中ピン４９の上部が上ピン４７の内側空
間に圧入され、下ピン４８の内側空間に間隙嵌めされて
いる。また、上ピン４７、下ピン４８はテーパピン５
０、５１によりブーム３５に夫々固定されている。ま
た、ピニオン４０は上ピン４７、下ピン４８の外側に設
けられたスプラインによって上ピン４９と下ピン４８に
固定されている。

【０００９】以上の構成により、オフセット動作をする
ときは、上ピン４７、下ピン４８の夫々の外側表面と横
折れブーム３６に設けられた縦ピン用穴５２、５３とが
回転方向に摺動して行われる。以上は縦ピン３７につい
て述べたが、縦ピン３９についても同じである。

【００１０】一方、油圧ショベル機をクレーンとして使
用する場合は、図２に示されているように、バケットを
閉じてアームの先端にクレーン用の吊りフックが装着さ
れる。アームは開いて伸ばした状態で使用されることも
あり、吊り荷重が重いとフロントブーム１６（又は横折
れブーム３６）にも大きなモーメントが作用する。さら
にオフセットアーム１７（又は３８）のオフセット変位
があると捻りモーメントも作用する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
油圧ショベル機で側溝掘削作業をするときはオフセット
機構は不可欠なものである。油圧ショベル機をクレーン
として使用するときは必ずしも不可欠な機構であるとは
云えない。しかし、油圧ショベル機の操作に慣れたオペ
レータにとってはオフセット機構を使用して作業機の先
端位置を調整する方が旋回モータを利用するよりも便利
な場合が多い。従って、クレーン作業中にもオフセット
機構を使用することが考えられる。ところで、クレーン
作業で吊り荷重が重いと縦ピンに大きな曲げモーメント
と捻りモーメントが作用し、縦ピンの潤滑油の油膜が部
分的に剥離し、いわゆる鳴き声のような軋み音を出す。
さらにオフセット機構を使用続ければ焼き付けを生じさ
せ、機能不能な事態が発生する可能性もあり、課題であ
った。

【００１２】この発明は、上述のような背景の下になさ
れたもので、上記の軋み音を発生する前にオペレータに
警報を報せ、オフセット動作を停止するように警告して
焼き付き等の事故を防止する警報装置の付いたクレーン
仕様油圧ショベル機を提供することを課題としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は以下の手段を採用している。即ち、請求項１
記載の装置は、クレーンモード又はショベルモードを選
択するモード選択釦と、吊り荷重を算出する演算装置
と、フロントブームの作動を検出するオフセットセンサ
と、該モード選択釦、該演算装置及び該オフセットセン
サの信号に基づいてクレーンモードが選択され、吊り荷
重が所定値以上の場合にオフセット操作を制限する警報
信号を発生するコントローラと、該警報信号により警報
を報せる警報機とを具備したことを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施形態】以下、図面を参照してこの発明の実
施形態について説明する。図１は本発明の実施形態のブ
ロック線図を示す。図２はクレーンモードにおける作業
アタッチメントを示す。なお、図２では図４で説明した
構成部分と同一の構成部分については同一の番号を付
し、詳細な説明を省略する。図１及び図２において、コ
ントローラ６０は入力部６１、演算部６２、制御部６
３、出力部６４から構成されている。入力部６１はバッ
ファ、Ａ／Ｄコンバータ等から構成されている。また、
入力部６１にはブーム基端部に設けられたブーム角度セ
ンサー６５、フロントブームに設けられたオフセット角
度センサ６６、アーム連結部に設けられたアーム角度セ
ンサ及びブームシリンダのロッド側及びボトム側に設け
られた圧力センサ６８、６９が電気配線により接続され
ている。

【００１５】また、入出力装置７０のモード選択釦７１
の選択結果の出力端が入力部６１に接続されている。入
力部６１に入力されたデータは演算部６２、制御部６３
に送られる。演算部６２は入力部６１からの入力データ
に基づいて吊り荷重を演算し、演算結果を制御部６３に
出力する。制御部６３はモード選択釦７１によりクレー
ンモードが選択されたときはバケット１９の閉じ信号を
発生し、かつ閉じた状態を保持するための信号を油圧回
路の電磁弁７４に出力部６４を介して出力する。

【００１６】制御部６３は、さらに演算部６２からの演
算結果と基準の吊り荷重値とを比較し、警報信号を発生
するか否かを判断する。警報信号を発生させるときは出
力部６４を介して音声警報機７５、光警報機７６又は表
示器７７に出力する。出力部６４はＤ／Ａコンバータや
ドライバ等から構成されている。音声による警報は、例
えば「オフセット動作を停止して下さい。」という言葉
をＲＯＭに記録しておいて、それを繰り返し発するよう
にしてもよい。

【００１７】図３は演算部６２の演算アルゴリズムのフ
ローチャートを示す。姿勢演算器８０はブーム角度θ
１、オフセット角度θ２、アーム角度θ３とＲＯＭ８１
からの作業アタッチメントに関する形状データから図２
に示すブーム重心までの距離ｄ１、フロントブームの重
心までの距離ｄ２、オフセットアームの重心までの距離
ｄ３、アームの重心までの距離ｄ４、バケットの重心ま
での距離ｄ５及びブームシリンダまでの距離Ｌを演算す
る。次に乗算加算機８２は距離ｄ１〜ｄ５のデータとＲ
ＯＭ８１に記録されているブーム重量Ｗ１、フロントブ
ーム重量Ｗ２、オフセットアーム重量Ｗ３、アー無重量
Ｗ４、バケット重量Ｗ５に基づき、乗算和Σ（Ｗｎ×ｄ
ｎ）を演算する。

【００１８】反力演算器８３はブームシリンダのロッド
側圧力Ｐ１、ボトム側圧力Ｐ２及びＲＯＭ８１のピスト
ンの受圧面積データに基づいて反力Ｆを演算する。乗算
器８４は反力Ｆとブームシリンダ距離ＬからＦ×Ｌを演
算し、加算機８５はＴ＝｛Ｆ×Ｌ−Σ（Ｗｎ×ｄｎ）｝
を演算する。除算器８６は吊り荷重Ｗｘ＝Ｔ÷ｄｘを演
算する。

【００１９】本実施形態は上記のような構成であり、以
下のように機能する。即ち、モード選択釦７１でクレー
ンモードを選択すると、コントローラ６０はクレーンモ
ード信号に基づいてバケット１９を閉じた状態にし、か
つその状態を保持する。クレーン作業中は絶えず吊り荷
重Ｗｘとオフセットアーム１７（又はフロントブーム１
６）の動きを監視して、荷重Ｗｘが所定の基準値を超
え、かつオフセットアームが作動していると判断された
場合はオペレータに音声（ブザー等）又は警報灯（ラン
プ灯）による警報を発する。警報はオペレータがオフセ
ット動作を停止するまで続けられる。オフセット動作を
停止した場合は直ちに警報も止まる。

【００２０】本実施形態は以上に述べた構成、機能によ
り、所定の危険荷重でオフセット動作をすると警報が報
せるので、オペレータはオフセット動作を停止すること
ができ、縦ピンの焼き付き等により作業機が正常に動作
しなくなる状態を未然に防ぐことができるという効果が
ある。

【００２１】以上、この発明の実施形態、実施例を図面
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるがものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範
囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例え
ば、上記実施形態では図４のオフセット機構を使用して
いる油圧ショベル機について説明したが、図５に示すオ
フセット機構を使用した油圧ショベル機に適用してもよ
い。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、所定の危険荷重でオフセット動作をすると警報
が報せるので、オペレータはオフセット動作を停止する
ことができ、縦ピンの焼き付き等により作業機が正常に
動作しなくなる状態を未然に防ぐことができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の構成のブロック図を示
す。

【図２】 クレーンモードにおけるアタッチメントを示
す。

【図３】 吊り荷重演算装置のアルゴリズムのフローチ
ャートを示す。

【図４】 従来の側辺掘削アタッチメントを装着した油
圧ショベル機を示す。

【図５】 従来の別のオフセット機構を示す。

【図６】 縦ピンの構造を示す。

【符号の説明】

１３ 側辺掘削アタッチメント １５ ブーム １６ フロントブーム １７ オフセットアーム １８ アーム ２７、２８、３７ 縦ピン ６２ 演算部 ６３ 制御部 ６５ ブーム角度センサ ６６ オフセット角度センサ ６７ アーム角度センサ ７１ モード選択釦 ７５、７６ 警報機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 9/24 E02F 3/40 E02F 3/36

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クレーンモード又はショベルモードを選
   択するモード選択釦と、吊り荷重を算出する演算装置
   と、フロントブームの作動を検出するオフセットセンサ
   と、該モード選択釦、該演算装置及び該オフセットセン
   サの信号に基づいてクレーンモードが選択され、吊り荷
   重が所定値以上の場合にオフセット操作を制限する警報
   信号を発生するコントローラと、該警報信号により警報
   を報せる警報機とを具備したことを特徴とするクレーン
   仕様油圧ショベル機の警報装置。