JP3572563B2

JP3572563B2 - クレーンの転倒防止装置および方法

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Publication number: JP3572563B2
Application number: JP10188597A
Authority: JP
Inventors: 喜八佐々木; 博匡宮野; 和夫渡邊; 和憲黒本; 正守田; 一昭大草
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: JPH10291779A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アウトリガによって車体を支持しながら作業を行うクレーンに適用される転倒防止装置および転倒防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車体に対してアウトリガを外側に張り出して、ブームや補助ジブ等の上部作業機によって吊り荷を吊り下げる移動式クレーンによって作業を行う場合、アウトリガの張出し量等によって定まる許容作業領域内で作業させることに留意しつつ、転倒の危険の可能性のある領域に入らないように操作することが、作業の安全の確保を図るためにオペレータには要求される。
【０００３】
しかし、過負荷がかかったり、地盤が緩んでいる状況下では、オペレータが相当の注意をしたとしても、オペレータの意に反してクレーンが転倒してしまうことがある。
【０００４】
そこで、こうした不意のクレーンの転倒を防止すべく、転倒する虞があるか否かを判断して、転倒の虞があると判断された場合にクレーンの作動を停止させたり、警報を発したりする装置が従来より種々提案され、開発されている。たとえば、水平堅土上の過負荷においては、現状の吊り荷重量を検出し、これが許容荷重（定格荷重）に達した時点でクレーンの作動を停止させ、警報を発生する過負荷防止装置が公知となっている。
【０００５】
また、車体の傾斜角を検出し、これが所定の限界値を超えた時点で警報を出力する姿勢検出装置が公知となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした転倒の危険を警報によってオペレータに知らせる安全装置をもってしても、負荷のかかり具合、地盤の緩みの状況によっては、警報が発せられた時点ではすでに転倒しかけていて、警報の発生からほどなくして、急激に転倒に至ることがある。このため、オペレータとしては、せっかく警報の発生に伴い吊り荷を降ろしたりするなどの転倒回避動作をしようとしても、かかる転倒回避動作をとる時間的余裕もなく、そのままクレーンが転倒してしまい、甚大な被害を被ることがあった。
【０００７】
ここに、クレーンの姿勢を立て直して幾分でも転倒に至るまでの時間的余裕を設けるようにした技術として、実開昭６３−１６１９５８号公報にみられるものがある。
この公報記載の発明は、地盤が沈下した側のアウトリガのジャッキシリンダを沈下した分だけ伸ばして車体の水平を保持するというものである。
【０００８】
しかし、この公報記載の発明とても、クレーンがすでに転倒しかけている時点では、これを再度立て直すことはできず、そのまま転倒に至ることとなっていた。
【０００９】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、クレーンの転倒初期の段階であれば、吊り荷を降ろしたりすることなどで転倒を回避することはできることに着目し、転倒する危険を知らせる警報が出力された時点から、実際に転倒に至るまでの時間的な余裕を拡大させることで、オペレータに転倒回避動作を余裕をもって行わせるようにして、クレーンの転倒を回避することができるようにすることを解決課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および効果】
そこで、この発明の主たる発明では、車体に対して張り出し自在に取り付けられたアウトリガ脚部と、このアウトリガ脚部に関節部を介して回動自在に支承されるとともに地面に接地する接地面を有したアウトリガフロート部とからなるアウトリガによって前記車体を支持するようにしたクレーンの転倒防止装置において、
前記アウトリガの関節部の回動中心を転倒支点として前記クレーンが転倒するか否かを判定する転倒判定手段と、
前記転倒判定手段によって前記クレーンが転倒すると判定された場合にその旨の警報信号を出力する警報信号出力手段と、
固定指示信号が与えられると、前記アウトリガの関節部の動作を不可にする関節部固定手段と
を具え、
前記警報信号が出力された際または前記警報信号出力手段より前記警報信号が出力されるまでの間に、前記固定指示信号を出力するようにしている。
【００１１】
かかる構成によれば、図１４（ｂ）に示すように、アウトリガ１０の関節部１４の回動中心を転倒支点Ｈとしてクレーンが転倒するか否かが判定される。そして、クレーンが転倒すると判定された場合には、その旨の警報信号が出力される。これによって、オペレータとしては、今、関節部１４の回動中心を転倒支点Ｈとしてクレーンが転倒する虞があると判断することができ、所定の転倒回避動作を開始することができる。
【００１２】
一方、上記警報信号が出力された際または警報信号が出力されるまでの間に、関節部１４の回動を固定するための固定指示信号が出力されているので、警報信号が出力された時点では、アウトリガ１０の関節部１４の動作は不可にされている。
【００１３】
この結果、転倒支点は、アウトリガフロート１５の外側端部１５ｂのＨ´点に移動される。つまり、アウトリガフロート１５の巾に応じた分αだけ外側に転倒支点が移動する。このため、転倒しかけていたクレーンは、転倒しない状態に復帰されるか、あるいは新たな転倒支点Ｈ´を支点にクレーンが転倒するまでの間に、オペレータとしては、上記所定の転倒回避動作を余裕をもって継続することが可能となる。
【００１４】
このように、本発明によれば、負荷のかかり具合、地盤の緩みの状況によって、警報が発せられた時点ではすでに転倒しかけているような場合であったとしても、転倒する危険を知らせる警報が出力された時点で、転倒支点を外側に移動させ、その分だけ、実際に転倒に至るまでの時間的な余裕を拡大するようにしたので、オペレータに転倒回避動作を余裕をもって行わせることができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係るクレーンの転倒防止装置および方法の実施の形態について説明する。
【００１６】
図７は、本発明が適用されるクレーン車両１の側面を示す図である。
【００１７】
このクレーン車両１は、下部走行体である車体２と、この車体２に付設され、その張出し幅が調整できるアウトリガ１０と、車体２を基台として旋回される旋回体（上部旋回体）５と、この旋回体５によって支持され、起伏方向に上下動するとともに、伸縮自在にそのブーム長が変化されるブーム３と、このブーム３の先端より、巻上げ、巻下げが自在に吊り下げられたロープ６と、このロープ６の先端に設けられ、吊り荷４を係止するフック７とから構成されている。
【００１８】
上記アウトリガ１０は、いわゆるＨ型のアウトリガであり、図８に車体２の前面図を示すように、車体２の前右、前左、後右、後左の箇所にそれぞれアウトリガ脚部１２が左右方向に左右個別に張り出し自在に取り付けられており、アウトリガ１０の張出し幅Ｌが、最小幅Ｌｍｉｎから最大幅Ｌｍａｘまで調整自在となっている。車体２の前右、前左、後右、後左の各アウトリガ脚部１２には、後述するように、車体から張出し位置先端までの距離を検出するアウトリガ張り幅センサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄが配設されており、これらアウトリガ張り幅センサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄの検出値に基づき上記アウトリガ１０の張出し幅Ｌ（前側、後側）が計測されるようになっている。Ｈ型のアウトリガ１０では、車体２を支持する高さは、ジャッキシリンダ１３によって調整される。
【００１９】
クレーンによっては、いわゆるＸ型のアウトリガ１１を配設したものがあり、このＸ型のアウトリガ１１は、図８と同じ方向からみた図９に示すように、左右一対のアウトリガ脚部１６、１６の交差角度を変化させることで、車体２を支持する高さが調整されるようになっている。このＸ型のアウトリガ１１もＨ型のアウトリガ１０と同様に、車体２の前右、前左、後右、後左の各箇所にそれぞれアウトリガ脚部１６を左右方向に張り出し自在に取り付けることで、アウトリガ１１の張出し幅Ｌが、最小幅Ｌｍｉｎから最大幅Ｌｍａｘまで調整されるようになっている。
【００２０】
図１０は、Ｈ型のアウトリガ１０のアウトリガ脚部１２の先端部分を示す図であり、同図１０に示すように、ジャッキシリンダ１３のロッド１３ａの先端は、関節部であるボールジョイント１４を介してアウトリガフロート１５に連結されており、アウトリガフロート１５は、ロッド１３ａに対して左右前後の自由度をもって回動自在にされている。
【００２１】
アウトリガフロート１５は、その接地面１５ａで地面に接地しており、この接地面１５ａは、ボールジョイント１４の回動中心Ｈからアウトリガフロート１５の外側端部１５ｂまでの距離（車体左右方向距離）αを有している。
【００２２】
以上のようにアウトリガフロート１５は関節部を介して左右前後に回動できるので、傾斜や凹凸のある場所でも接地面１５ａ全体を地面に接地させ、車体２を水平な状態に支持することができる。
【００２３】
図１１に、図１０のボールジョイント１４とアウトリガフロート１５との接続態様を更に詳細に示すように、ボールジョイント１４には、アウトリガフロート１５の接地面１５ａで受けた接地反力Ｆを検出する反力センサであるロードセンサ４１が付設されている。
【００２４】
図１２は、Ｘ型のアウトリガ１１のアウトリガ脚部１６の先端部分を示す図であり、同図１２に示すように、アウトリガ脚部１６の先端は、関節部である２軸のピン１８、リンク１７を介してアウトリガフロート１９に連結されており、アウトリガフロート１９は、２軸のピン１８に対して左右前後の自由度をもって回動自在にされている。
【００２５】
リンク１７には、反力センサ４１が付設され、アウトリガフロート１９の接地面１９ａが地面に接地し、ピン１８の回動中心Ｈからアウトリガフロート外側端部１９ｂまでの距離が所定の距離αであることは、Ｈ型アウトリガ１０と同様である。
【００２６】
以上のようなアウトリガ１０、１１が所定の張出し幅Ｌだけ張り出され、かつジャッキアップされることによって車体２が持ち上げられ、かつ水平にされ安定性が確保された状態で、クレーン１による作業が開始されるわけであるが、前述したように、負荷のかかり具合、地盤の緩み状況によっては、オペレータが相当の注意を払っていたとしても、急激に転倒に至ることがある。
【００２７】
この転倒の現象を、クレーン１の上面を示す図１３（ａ）、クレーン１の側面を示す図１３（ｂ）を参照して力学的に説明すると、転倒は、張り出されたアウトリガ１０、１１の前後左右４つのアウトリガフロート１５、１９の接地点（転倒支点Ｈ）を結ぶ転倒限界領域（図１３（ａ）に領域の境界線を破線にて示す）の外部に、吊り荷４を含むクレーン１の合成重心Ｇが移動したときに起こる。
【００２８】
すなわち、クレーン１の合成重心Ｇが上記転倒限界領域の内部に位置している場合は、安定状態であり、転倒は起こらない。しかし、合成重心Ｇが上記領域の境界線（転倒ラインＩ）上に位置している場合は、転倒が起こる寸前の転倒限界状態となり、合成重心Ｇが上記領域の境界線（転倒ラインＩ）を超えると、転倒に至る。
【００２９】
ただし、実際の転倒判定装置では、クレーン１の合成重心Ｇが、転倒限界領域の外部に位置していることは検出、判定できず、転倒限界領域の内部に位置していることのみ検出、判定できるので、転倒限界領域の境界線に所定距離だけ近接ないしは一致した時点で、クレーン１が転倒するものと判定している。
【００３０】
なお、図１３（ａ）は、アウトリガが４脚式の場合に形成される四角形の領域を示しているが、アウトリガが３脚式、５脚式等の場合に形成される多角形の領域の場合も状況は同じことである。
【００３１】
したがって、何らかの手段でクレーン１の合成重心Ｇを、上記転倒限界領域の内部に戻してやることで理論的には、転倒を回避することができる。しかし、クレーン１の慣性は大きく、この慣性にうちかって転倒限界領域内部に押し戻すような力とエネルギーをクレーン１に付与することは、実際上技術的に容易なことではない。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、アウトリガ１０、１１の関節部（ボールジョイント１４、ピン１８、リンク１７）の回動部を固定することで、転倒支点を関節部から端部１５ｂ（Ｈ型のアウトリガの場合）、１９ｂ（Ｘ型のアウトリガの場合）に移動させ、転倒を回避するようにしている。つまり、転倒初期の段階において合成重心Ｇがたとえ転倒支点Ｈ（これに対応する転倒ラインＩ）の外側にあったとしても、合成重心Ｇがアウトリガフロート１５、１９の端部１５ｂ、１９ｂの内側にありさえすれば、転倒支点が端部１５ｂ、１９ｂまで移動した分、転倒に至るまでの時間を稼ぐことができ、その間に転倒回避動作を行うことができる。
【００３３】
これを図１４（ａ）、（ｂ）を参照して説明すると、関節部を固定しない従来技術の場合には（図１４（ａ））、安定状態から矢印に示すように転倒初期の状態に移行したとしても、その前後で転倒支点は、アウトリガ１０の関節部であるボールジョイント１４の回動中心Ｈのままで変わりはない。よって、クレーン１の重心位置Ｇが転倒支点Ｈを超えたら、そのまま転倒に至る。
【００３４】
一方、本実施の形態の場合には（図１４（ｂ））、安定状態から転倒初期の状態に移行した時点で、アウトリガ１０の関節部１４の動作（回動）が不可にされる。この結果、転倒支点は、ボールジョイント１４の回動中心Ｈからアウトリガフロート１５の外側端部１５ｂのＨ´点に移動される。つまり、これらＨ、Ｈ´点間の距離αだけ外側に転倒支点が移動する。このため、重心位置Ｇは新たな転倒支点Ｈ´の内側に位置されることとなり、転倒しかけていたクレーン１は、転倒しない状態に復帰され、あるいは新たな転倒支点Ｈ´を支点にクレーンが転倒するまでの間に、オペレータとしては、所定の転倒回避動作を行うことが可能な時間的余裕を得ることができる。なお、図１４では、Ｈ型のアウトリガ１０（図８参照）を例示したが、Ｘ型のアウトリガ１１（図９参照）の場合も同様である。
図１は、本実施の形態で行われる転倒防止装置の構成を示すブロック図であり、同図に示すように、この転倒防止装置は、クレーン１が転倒する危険度を検出する転倒検出器４０と、転倒検出器４０の出力に基づき、後述するように、アウトリガ１０、１１の関節部の回動中心を転倒支点Ｈとしてクレーン１が転倒するか否かを判定し、この結果、クレーン１が転倒すると判定された場合に、関節部の回動を固定するための固定指示信号、転倒する虞がある旨の警報信号を出力するとともに、転倒検出器４０の出力に基づき、現在のクレーン１の転倒危険度を表示させるための表示信号を出力するコントローラ５０と、コントローラ５０から出力された固定指示信号に応じて、アウトリガ１０、１１の関節部の動作を不可にするよう作動するアウトリガフロート固定装置２０と、コントローラ５０から出力された警報信号に応じて、音声、表示等をもって警報を発生する外部警報装置６０と、コントローラ５０から出力された表示信号に応じて、転倒危険度を表示する表示装置７０とから構成されている。外部警報装置６０と、表示装置７０は、オペレータが認識できるような位置に配設されている。
【００３５】
図１の場合、転倒検出器４０として、図１１、図１２に示すような反力センサ４１ａ（車体前右のアウトリガ脚部に設けられたセンサ）、４１ｂ（同じく前左）、４１ｃ（同じく後右）、４１ｄ（同じく後左）を使用している。
【００３６】
反力センサ４１としてはロードセル以外にも油圧、歪みゲージ等任意のものを使用することができる。
【００３７】
アウトリガ固定装置２０としては、図１５〜図１９に例示するように種々のものを使用することができる。
【００３８】
図１５は、高圧燃焼ガスを発生させ、その高圧燃焼ガスの圧力によって固定部材を、アウトリガの関節部に当接させることにより関節部の動作を不可にする固定装置を例示している。
【００３９】
すなわち、図１５の固定装置では、コントローラ５０からの固定指示信号（電気信号）が火薬に伝達されると、シリンダ２２の内部で火薬は酸化反応し、その爆発力により高圧ガスが発生する。そして、この高圧ガスによりシリンダ２２のピストンが押され、これに連結されているロッド部の直線動作に変換される。このロッド部の先端には楔２３が設けられており、この楔２３が、壁部材２１と、リンク１７との間の隙間に打ち込まれることにより、リンク１７の動作を不可にし、アウトリガフロート１５を現在の傾斜角度に固定するというものである。
【００４０】
図１５の固定装置を使用すると、
１）軽量、コンパクトに構成することができる。
【００４１】
２）固定動作完了までの時間が短い。
【００４２】
３）動作部分までの信号伝達が電気信号線のみでよい。
【００４３】
などの利点が得られる。
【００４４】
図１５の固定装置のシリンダ２２を油圧シリンダに代えるような実施も可能である。
【００４５】
また、図１６の固定装置では、固定指示信号が与えられると、油圧シリンダ２４が作動し、ロッド２４ａがアウトリガフロート１９上面の部材２５に押し当てられることにより、リンク１７の動作が不可にされ、アウトリガフロート１９が固定される。
【００４６】
また、図１７の固定装置では、固定指示信号が与えられると、ブレーキキャリパ２７（油圧ブレーキ）が作動し、リンク１７の外周に設けられたブレーキディスク２６の回転が止められ、アウトリガフロート１９が固定される。
【００４７】
また、図１８の固定装置では、固定指示信号が与えられると、油圧シリンダ２８が作動し、そのロッド先端に取り付けられた止め爪部材３０が、リンク１７の外周に設けられた爪車（ラチェット）２９に噛み合わされることにより、リンク１７の動作が不可にされ、アウトリガフロート１９が固定される。
また、図１９の固定装置では、ロッド１３ａに部材３１を介してシリンダ底部が支持されるとともに、ロッド先端が部材３２を介してアウトリガフロート１５に支持された油圧シリンダ３３が、固定指示信号が与えられると作動することによりアウトリガフロート１５が固定される。
【００４８】
図１６〜図１９に例示する固定装置では、駆動源が油圧であるので、
１）火薬等の場合に比較して固定動作後、部品の交換等を要することなく、固定動作を繰り返し行うことができる。
【００４９】
２）クレーンに通常装備されている油圧駆動源をそのまま使用することができる。
【００５０】
という利点が得られる。
【００５１】
なお、図１５〜図１９の固定装置は例示であり、固定装置２０としては、下記の各種駆動源、アクチュエータと各種固定方式を任意に組合せて、構成することができる。
【００５２】
・駆動源、アクチュエータ
１）電気
ａ）ソレノイドによるワイヤ、ピンの押し引き
ｂ）マグネットの磁力による固着
ｃ）モータの回転力
２）油圧、空圧
ａ）シリンダによる直線動作（ロックピン挿入他）
ｂ）油圧モータによる回転動作
ｃ）揺動モータによる回転動作
３）火薬
ａ）シリンダの伸縮
ｂ）容積型モータの回転
・固定方式
１）摩擦による方式…ディスクブレーキ、ドラムブレーキ
２）部材を挟む方式…つっかい棒、シリンダ
３）ワイヤで引く方式…シリンダ
４）ねじ先で押す方式…モータ、ラック・ピニオン
５）爪車（ラチェット）方式
６）楔方式
以下、図５のフローチャートを参照して図１の転倒防止装置のコントローラ５０で行われる処理について説明する。
【００５３】
まず、反力センサ４１ａ〜４１ｄの各検出値が入力され（ステップ１０１）、検出された各センサの検出反力Ｆに基づき表示信号が生成され、この表示信号に基づき、図４に示すように、表示装置７０の表示画面７１には、クレーン１の転倒危険度を示す表示がなされる。すなわち、この表示画面７１では、車体２の前後左右における転倒に至るまでの危険度（反力値の状況）がバー表示される。このような表示画面７１を視認することで、オペレータは、アウトリガ１０、１１の関節部の回動中心を転倒支点Ｈとしてクレーン１が転倒するか否かを判断することができる（ステップ１０３）。
【００５４】
一方において、各センサの検出反力Ｆに基づき、隣合う２つのセンサで検出された反力値の和Ｆ´が逐次計算される。このように隣合う２つのセンサの反力値の和を計算したのは、この値からクレーン１の合成重心の偏り状態がわかるからである（ステップ１０２）。
【００５５】
上記計算された反力値の和Ｆ´に関して、アウトリガ１０、１１の関節部の回動中心を転倒支点Ｈとしてクレーン１が転倒するか否かを判定するための第１のしきい値（たとえば零に設定される）、反力値の和Ｆ´がこの第１のしきい値に近づいたか否かを判定するための第２のしきい値（第１のしきい値よりも大きい）が予め設定されており、現在の反力値の和Ｆ´と、これら第１のしきい値、第２のしきい値とが比較される（ステップ１０４）。
【００５６】
この結果、現在の反力値の和Ｆ´が、第２のしきい値より大きい場合には、クレーン１は転倒しない正常の状態であると判定するが、第２のしきい値以下であって第１のしきい値より大きい範囲に入った場合には、転倒する危険範囲に近づいたものと判定し、外部警報装置６０に対して、転倒危険範囲に近づいたことを示す予報信号を出力する。この結果、外部警報装置６０では、予報音が発令等される（ステップ１０５）。
【００５７】
さらに、現在の反力値の和Ｆ´が、第１のしきい値以下になった場合には、クレーン１は、アウトリガ１０、１１の関節部の回動中心を転倒支点Ｈとして転倒する転倒危険範囲に入ったと判定し、アウトリガフロート固定装置２０に対して、固定指示信号を出力するとともに、外部警報装置６０に対して、警報信号を出力する。この結果、アウトリガ固定装置２０が作動し、アウトリガ１０、１１の関節部１４の動作は不可にされる。また、外部警報装置６０では、警報音が発令等される。
【００５８】
ここで、オペレータとしては、警報音ないしはすでに発令された予報音によって、今、関節部の回動中心を転倒支点Ｈとしてクレーン１が転倒する虞があると判断することができ、所定の転倒回避動作を開始することができる。
そして、この時点では、関節部の動作が不可にされているため、図１４（ｂ）に示すように、転倒支点は、関節部の回動中心Ｈからアウトリガフロート１５、１９の外側端部１５ｂ、１９ｂのＨ´点に移動されることとなる。つまり、これらＨ、Ｈ´点間の距離αだけ外側に転倒支点が移動する。このため、クレーン１の重心位置Ｇは新たな転倒支点Ｈ´の内側に位置されることとなり、転倒しかけていたクレーン１は、転倒しない状態に復帰され、あるいは新たな転倒支点Ｈ´を支点にクレーン１が転倒するまでの間に、オペレータとしては、上記所定の転倒回避動作を行うための時間的余裕を与えられる（ステップ１０６）。
【００５９】
以上のように、この図５に示す処理によれば、負荷のかかり具合、地盤の緩みの状況によって、警報が発せられた時点ではすでにクレーン１が転倒しかけているような場合であったとしても、転倒する危険を知らせる警報が出力された時点で、転倒支点を外側に移動させ、その分だけ、実際に転倒に至るまでの時間的な余裕を拡大するようにしたので、オペレータに転倒回避動作を余裕をもって行わせることができるようになる。
【００６０】
なお、この図５の処理では、隣合う２つのセンサで検出された反力値の和Ｆ´がしきい値以下になったことをもって転倒することを判定しているが、隣合う２つのセンサで検出された反力値の和Ｆ´が所定のしきい値以上になったことをもって転倒することを判定してもよい。
【００６１】
また、反力値の和を求めることなく、隣合うセンサの反力値を個々にしきい値と比較して転倒することを判定してもよい。
【００６２】
また、１つのセンサの反力値に基づき転倒することを判定してもよい。
【００６３】
なお、現在の反力値との比較に用いるしきい値は、現在のクレーン重量、吊り荷重量、燃料の重量等に応じて変化するので、各時点において重量を計測する等して、逐次しきい値を設定し直すことが望ましい。
【００６４】
また、図５の処理では、反力センサで取得された反力Ｆをそのまま使用しているが、反力Ｆの時間変化率ｄＦ／ｄｔを演算し、この時間変化率ｄＦ／ｄｔが所定のしきい値以上になったことをもって、クレーン１が転倒するものと判定してもよい。
【００６５】
この場合のしきい値としては、以下のようにして設定することが考えられる。
【００６６】
１）通常の吊り作業では起こり得ないような時間変化率ｄＦ／ｄｔを、しきい値として設定する。
【００６７】
２）主補ジブの起伏、伸縮、主補ウインチの巻上げ、巻下げ、上部旋回体の旋回等の人為的作業操作がない場合に、起こり得ないような時間変化率ｄＦ／ｄｔを、しきい値として設定する。
【００６８】
３）作業機の動作、上部旋回体の旋回がある場合には、それら作業機等の姿勢、動作内容をフィードバックして、逐次、しきい値を設定し直す。
【００６９】
この場合、地切り作業時における激しい反力の時間変化に対処するために、地切り作業時においてブーム３にかかる荷重の変化を所定の荷重検出器にて検出、監視し、現在の反力の時間変化が、地切り作業によるものか否かを判定することができる。
【００７０】
つぎに、図２に示すように、転倒検出器４０として更にアウトリガ張り幅センサ４２ａ〜４２ｄを加えた図２の転倒防止装置のコントローラ５０で行われる処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００７１】
同図６に示すように、まず、アウトリガ張り幅センサ４２ａ〜４２ｄの検出値が入力され（ステップ２０１）、これら４脚の検出張り幅から、図１３（ａ）に示すような、現在の転倒支点Ｈの位置、転倒ラインＩの位置が演算され、転倒限界領域が設定される（ステップ２０２）。
【００７２】
ついで、反力センサ４１ａ〜４１ｄの各検出値が入力され（ステップ２０３）、検出された各センサの検出反力Ｆと、上記求められたアウトリガ張り幅センサ４２ａ〜４２ｄの検出張り幅とに基づき、クレーン１の合成重心位置Ｇが演算される（ステップ２０４）。
【００７３】
そこで、現在演算された合成重心位置Ｇと、上記設定された転倒限界領域とが比較される。この場合も、図５のステップ１０４と同様に、重心位置Ｇが転倒限界領域の境界線Ｉ上に位置したか否かを判定するための第１のしきい値、この第１のしきい値に近づいたか否かを判定するための第２のしきい値が設定される（ステップ２０５）。
【００７４】
この比較の結果、重心位置Ｇが第２のしきい値に達しない場合には、クレーン１は転倒しない正常の状態であると判定するが（図１３（ａ）の安定状態）、第２のしきい値以上第１のしきい値未満の範囲に入った場合には、転倒する危険範囲に近づいたものと判定し、外部警報装置６０に対して、転倒危険範囲に近づいたことを示す予報信号を出力する。この結果、外部警報装置６０では、予報音が発令等される（ステップ２０６）。
【００７５】
さらに、重心位置Ｇが、第１のしきい値に達した場合には、クレーン１は、アウトリガ１０、１１の関節部の回動中心を転倒支点Ｈとして転倒する転倒危険範囲に入ったと判定し（図１３（ａ）の転倒限界）、アウトリガフロート固定装置２０に対して、固定指示信号を出力するとともに、外部警報装置６０に対して、警報信号を出力する。この結果、アウトリガ固定装置２０が作動し、アウトリガ１０、１１の関節部１４の動作は不可にされる。また、外部警報装置６０では、警報音が発令等される（ステップ２０７）。なお、上記重心位置Ｇは、表示装置７０の表示画面７１に常に表示される（ステップ２０８；図４の＋印参照参照）。
【００７６】
以上のように、この図６に示す処理の場合も、図５に示す処理と同様に、負荷のかかり具合、地盤の緩みの状況によって、警報が発せられた時点ではすでにクレーン１が転倒しかけているような場合であったとしても、転倒する危険を知らせる警報が出力された時点で、転倒支点を外側に移動させ、その分だけ、実際に転倒に至るまでの時間的な余裕を拡大するようにしたので、オペレータに転倒回避動作を余裕をもって行わせることができるようになる。
【００７７】
なお、図２の装置では、アウトリガ張り幅を示す信号をコントローラ５０に与えるために、アウトリガ張り幅センサ４２ａ〜４２ｄを設けるようにしているが、これらセンサを設けることなく、アウトリガ張り幅の情報を入力装置を介して入力する方法をとってもよい。
また、図３に示すように、転倒検出器４０として更に、他のものを加えるようにしてもよい。
【００７８】
図３は、ブーム３にかかる荷重を検出し、その荷重が所定のしきい値以上になったことで、過負荷がかかったこと（転倒する虞があること）を判定する過負荷防止装置４３、クレーン１の車体２の傾斜角度を検出し、その傾斜角度が所定のしきい値以上になったことで、不安定な姿勢になったこと（転倒する虞があること）を判定する車体傾斜角度検出器４４（およびそれに基づく判定装置）、オペレータ等（オペレータおよびクレーンの外に居る監督者等）が転倒すると判断した場合に操作される手動スイッチ４５が加えられた場合を例示している。
【００７９】
これによって、コントローラ５０は、クレーン１の重心位置Ｇが転倒限界領域を超えたという判定結果に基づくだけでなく、過負荷がかかったという判定結果、クレーン１の傾斜角度が転倒する危険のある傾斜角度に達したという判定結果、オペレータ等の判断結果を総合的に判断して、固定指示信号、警報信号（予報信号）を正確なタイミングで出力できるようになる。
【００８０】
たとえば、各判定結果、判断結果のうち、一つでもクレーン１が転倒する危険があると判定、判断している場合に、固定指示信号、警報信号（予報信号）を出力してもよく、誤動作を考慮して、すべての判定結果、判断結果がクレーン１が転倒する危険があると判定、判断している場合にはじめて、固定指示信号、警報信号（予報信号）を出力させてもよい。要は、クレーン１の作業状況に応じて、固定指示信号、警報信号（予報信号）を出力するのに必要な判定結果、判断結果の組合せは任意に設定することができる。
また、転倒検出器４０としては、上述した以外にもつぎのものを使用してもよい。
【００８１】
１）起伏シリンダの軸力計測値の大きさ、あるいはこの軸力値の時間変化率を検出するもの。
【００８２】
２）作業機傾斜角度、車体傾斜角度、あるいはこれら傾斜角度の時間変化率を検出するもの。
【００８３】
３）作業機等に装着した加速度計により、特定の位置の加速度を検出するもの。
【００８４】
なお、以上説明した実施の形態では、クレーン１が転倒すると判定されると、固定指示信号を自動的に出力するよう自動制御しているが、クレーン１が転倒する危険があるとオペレータ等が判断すると投入操作される手動スイッチを設け、この手動スイッチの投入に応じて、固定指示信号を出力するようにしてもよい。
【００８５】
また、アウトリガの設置時等においてアウトリガフロートが予期せず固定してしまって準備作業が煩雑になることを避けるために、固定指示信号を強制的にオフする固定機能解除スイッチを設けるようにしてもよい。
【００８６】
また、以上説明した実施の形態では、警報信号が出力されると同時に、固定指示信号を出力して、アウトリガ１０、１１の関節部を固定しているが、少なくとも警報信号が出力されるまでの間に固定指示信号を出力して、アウトリガ１０、１１の関節部を固定させてもよい。例えば、クレーン１による作業開始から警報信号が出力されるまでの間に固定指示信号を出力して、アウトリガ１０、１１の関節部を固定させてもよく、クレーンの作業開始前の準備段階（アウトリガの設置作業の段階）で既に固定指示信号を出力して、アウトリガ１０、１１の関節部を固定させてもよい。要は、関節部の回動中心を転倒支点Ｈとしてクレーン１が転倒する旨の情報がオペレータに発せられる時点までの間に、アウトリガ１０、１１の関節部が固定されていればよい。
【００８７】
なお、アウトリガ設置後、アウトリガフロート１５、１９を固定させた場合には、安定性よく吊り作業等を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るクレーンの転倒防止装置の実施の形態の制御ブロック図である。
【図２】図２は本発明に係るクレーンの転倒防止装置の実施の形態の制御ブロック図である。
【図３】図３は本発明に係るクレーンの転倒防止装置の実施の形態の制御ブロック図である
【図４】図４は図２に示す表示装置の表示画面例を示す図である。
【図５】図５は図１に示す転倒防止装置のコントローラに実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は図１に示す転倒防止装置のコントローラに実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は実施の形態に適用されるクレーンの側面を示す図である。
【図８】図８はＨ型アウトリガを示す図である。
【図９】図９はＸ型アウトリガを示す図である。
【図１０】図１０は図８に示すＨ型アウトリガの外側先端部分を示す図である。
【図１１】図１１は図１０の要部拡大図である。
【図１２】図１２は図９に示すＸ型アウトリガの外側先端部分を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）はクレーンの転倒限界領域を示す上面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に対応するクレーンの側面を示す側面図である。
【図１４】図１４（ａ）は従来技術におけるクレーンの転倒の様子を示す図であり、図１４（ｂ）は本実施の形態におけるクレーンの転倒の様子を示す図である。
【図１５】図１５はアウトリガ固定装置を例示する図である。
【図１６】図１６はアウトリガ固定装置を例示する図である。
【図１７】図１７はアウトリガ固定装置を例示する図である。
【図１８】図１８はアウトリガ固定装置を例示する図である。
【図１９】図１９はアウトリガ固定装置を例示する図である。
【符号の説明】
１クレーン
２０アウトリガ固定装置
４０転倒検出器
５０コントローラ
６０外部警報装置
７０表示装置

Claims

車体に対して張り出し自在に取り付けられたアウトリガ脚部と、このアウトリガ脚部に関節部を介して回動自在に支承されるとともに地面に接地する接地面を有したアウトリガフロート部とからなるアウトリガによって前記車体を支持するようにしたクレーンの転倒防止装置において、
前記アウトリガの関節部の回動中心を転倒支点として前記クレーンが転倒するか否かを判定する転倒判定手段と、
前記転倒判定手段によって前記クレーンが転倒すると判定された場合にその旨の警報信号を出力する警報信号出力手段と、
固定指示信号が与えられると、前記アウトリガの関節部の動作を不可にする関節部固定手段と
を具え、
前記警報信号が出力された際または前記警報信号出力手段より前記警報信号が出力されるまでの間に、前記固定指示信号を出力するようにしたクレーンの転倒防止装置。
前記固定指示信号は手動操作によって与えられる請求項１記載のクレーンの転倒防止装置。
前記転倒判定手段によって前記クレーンが転倒すると判定されると、前記固定指示信号を出力する制御手段を具えるようにした請求項１記載のクレーンの転倒防止装置。
前記転倒判定手段によって前記クレーンが転倒すると判定されると、前記固定指示信号を出力する制御手段を具えるとともに、手動操作に応じて前記固定指示信号を出力する操作スイッチを具えるようにした請求項１記載のクレーンの転倒防止装置。
前記転倒判定手段は、クレーンの車体の傾斜角度を検出する傾斜角度センサの検出値が所定のしきい値を越えた時点で、前記クレーンが転倒すると判定するものである請求項１記載のクレーンの転倒防止装置。
前記転倒判定手段は、前記アウトリガの接地反力値を検出する接地反力値センサの検出値が所定のしきい値を越えた時点で、前記クレーンが転倒すると判定するものである請求項１記載のクレーンの転倒防止装置。
前記転倒判定手段は、前記クレーンの重心位置を計測する重心位置計測手段の計測重心位置が、前記アウトリガの転倒支点に所定距離だけ近接ないしは一致した時点で、前記クレーンが転倒すると判定するものである請求項１記載のクレーンの転倒防止装置。
前記転倒判定手段は、前記クレーンの上部作業機にかかる荷重を検出する荷重検出器の検出値が所定のしきい値を越えた時点で、前記クレーンが転倒すると判定するものである請求項１記載のクレーンの転倒防止装置。
前記関節部固定手段は、固定指示信号が与えられると、高圧燃焼ガスを発生させ、その高圧燃焼ガスの圧力によって固定部材を、前記アウトリガの関節部に当接させることにより前記関節部の動作を不可にする固定手段である請求項１記載のクレーンの転倒防止装置。
車体に対して張り出し自在に取り付けられたアウトリガ脚部と、このアウトリガ脚部に関節部を介して回動自在に支承されるとともに地面に接地する接地面を有したアウトリガフロート部とからなるアウトリガによって前記車体を支持するようにしたクレーンに適用されるクレーンの転倒防止方法において、
前記アウトリガの関節部の回動中心を転倒支点として前記クレーンが転倒するか否かを判定する転倒判定行程と、
前記クレーンが転倒すると判定された場合にその旨の警報信号を出力する警報信号出力行程と、
前記警報信号が出力された際に、前記アウトリガの関節部の動作を不可にする関節部固定行程と
を具えたクレーンの転倒防止方法。
車体に対して張り出し自在に取り付けられたアウトリガ脚部と、このアウトリガ脚部に関節部を介して回動自在に支承されるとともに地面に接地する接地面を有したアウトリガフロート部とからなるアウトリガによって前記車体を支持するようにしたクレーンに適用される転倒防止方法において、
前記アウトリガの関節部の回動中心を転倒支点として前記クレーンが転倒するか否かを判定する転倒判定行程と、
前記クレーンが転倒すると判定された場合にその旨の警報信号を出力する警報信号出力行程と、
前記警報信号が出力されるまでの間に、前記アウトリガの関節部の動作を不可にする関節部固定行程と
を具えたクレーンの転倒防止方法。