JP3718284B2 - ブーム式作業車のブーム制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、起伏および旋回可能なブームを備えたブーム式作業車のブーム制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
起伏および旋回可能なブームを備えたブーム式作業車としては、クレーン車や高所作業車がある。
【0003】
例えば、図9に示すように、クレーン車において、吊上げ荷重を一定とした場合のクレーンによる許容作業領域Pは、ブームの旋回中心Oを中心とした円形の全周性能領域Qと,クレーン車の前方側の一定領域に設定された前方性能領域Rとからなり、ブームの先端はこれらの範囲内に位置するように起伏,旋回等の移動が許容され、ブームの先端がこれらの範囲を逸脱する場合には、ブームを限界位置で停止することとしている。
【0004】
このようなブーム式作業車において、前記前方性能領域Rはアウトリガ装置を用いない(オンタイヤ)状態では、その前方性能領域Rの幅がきわめて狭いものとなる。
【0005】
そのため、このような幅狭の前方性能領域Rで全周性能領域Qと同様にブームの移動を許容すると、前方性能領域Rの限界位置でのブームの停止が多発し、十分な作業性を確保することが困難である。
【0006】
このような事情に対する従来の技術としては、旋回ロックピンを固定してブームの旋回を禁止し、これを前提として前方性能領域Rでのブームによる作業性を確保するものがある(実公平8−5996)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記のような従来の技術では、オペレータがブーム操作の際に旋回ロックピンの挿抜操作をも行なわなければならず、ブーム操作が煩雑となるうえ、旋回ロックピンの挿抜の検出手段を新たに設置することも必要である。
【0008】
この発明は、このような事情に基づいてなされたもので、この種のブーム式作業車において、その前方性能領域での作業性を確保するものでありながら、ブーム操作が煩雑とならず,格別の検出手段の設置を要しないものを提供することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項1記載の発明は、車体上に、起伏可能としたブームを備えた旋回台を有するブーム式作業車であって、ブームの起伏角度を検出する起伏角度検出器と、ブームに加わるモーメント値を検出するモーメント検出器と、ブームの旋回位置を検出する旋回角度検出器と、これらの検出信号を受け取り、ブーム関連動作が限界値に達するとこのブーム関連動作を停止させる処理部とを有するものにおいて、オペレータによるブームの旋回操作を検出する操作検出器を設け、この操作検出器の信号を前処理部に入力し、前処理部は、
ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にあることを前記旋回角度検出器が検出するとともに、前記操作検出器によりブームが旋回操作されていないことを検出した場合には、前記限界値として前方性能領域に基づく第1の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させ、
ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にないことを前記旋回角度検出器が検出した場合、あるいは、前記操作検出器によりブームが旋回操作されていることを検出した場合には、前記限界値として前記第1の限界値より小さく,全周性能領域に基づく第2の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させるよう構成したことを特徴とするブーム式作業車のブーム制御装置である。
【0010】
また、請求項2記載の発明は、前記請求項1記載のブーム式作業車のブーム制御装置において、前記ブーム関連動作に際し、前記処理部は、前記各検出器からの検出値によるそのブームの実際値と前記限界値との差に応じてブームの移動速度を減速させる減速信号を出力することを特徴とするブーム式作業車のブーム制御装置である。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面によりクレーン車における実施の形態を説明する。
【0012】
まず、図2によりクレーン車の全体概略を説明すると、1はクレーン車を示し、2は車体である。
【0013】
車体2は自走可能であって車体2の前後両側にアウトリガ装置3を有するとともに、この車体2上には旋回台4が旋回輪4aを介して旋回可能に装着されている。
【0014】
旋回台4は伸縮ブーム5とウインチ6とを有し、伸縮ブーム5は枢軸部5aによって旋回台4に対して枢支され、旋回台4が垂直軸まわりに旋回駆動されることにより旋回変位が可能であって、起伏用油圧シリンダの伸縮により適宜の起伏角度となるように駆動される。
【0015】
また、伸縮ブーム5はその内部に内蔵された不図示の伸縮用油圧シリンダの伸縮により伸縮駆動され、そのブーム長さを適宜の長さにすることができる。
【0016】
旋回台4のウインチ6から延在されたワイヤロープ7は、伸縮ブーム5の先端部に設置されたシーブ8を経由して垂下され、そのワイヤロープ7の先端部には吊り荷を吊り下げるフック9が設置され所要のクレーン作業が行えるように構成されている。
【0017】
このようなクレーン車1の伸縮ブーム5は、図3および図4に示す油圧回路により駆動される。
【0018】
この油圧回路において、11は油圧源としての油圧ポンプであって、クレーン車1の走行用エンジン12の動力で駆動されるものである。
【0019】
そして、この油圧ポンプ11の吐出口から供給される圧油は、図3に概略を図示するように、車体2上に設置されたアウトリガ操作用回路13の切換弁14を経由した後、旋回台4上に設置されたブーム操作用回路15に供給されるようになっている。
【0020】
油圧ポンプ11の吐出口から延びる管路11aに設置された切換弁14は、3位置形切換弁からなり、この切換弁14が中立位置にある場合、前記油圧ポンプ11からの圧油は切換弁14を経てブーム操作用回路15側に供給され、各アウトリガ装置3ついてそれぞれ対応して設置された油圧シリンダからなるジャッキシリンダ18a,18b,18c,18dには圧油が供給されない。
【0021】
また、前記切換弁14が左位置あるいは右位置にある場合、前記油圧ポンプ11からの圧油は切換弁14を経て各アウトリガ装置3毎に対応して並列に設置されている不図示の各制御弁を経由して各ジャッキシリンダ18a,18b,18c,18dに供給されるが、逆にブーム操作用回路15側には供給されない。
【0022】
図4に示すブーム操作用回路15において、前記切換弁14からブーム操作用回路15に向けて前記油圧ポンプ11の圧油を供給する管路24には、同一形式の6ポート3位置形の電磁比例制御弁25a,25b,25cが並列に接続されている。
【0023】
これらの各電磁比例制御弁25a,25b,25cは、基本的に6ポート3位置型切換弁であるが、各弁のソレノイド部への印加電圧に応じて流路断面積が変化して流量が調整されるものである。
【0024】
そして、電磁比例制御弁25aは、前記旋回台4を旋回駆動することにより伸縮ブーム5を旋回させる油圧モータ21への油圧を制御するものである。
【0025】
また、電磁比例制御弁25cは伸縮ブーム5を起伏駆動する起伏シリンダ22への油圧を制御するものであり、電磁比例制御弁25bは伸縮ブーム5を伸縮駆動する伸縮シリンダ23への油圧を制御するものである。
【0026】
そして、前記油圧モータ21,起伏シリンダ22および伸縮シリンダ23のそれぞれからの戻り油は、それぞれの各電磁比例制御弁25a,25c,25bを介して共通の戻り管路26を経由してタンク27に戻される。
【0027】
このようなブーム操作用回路15部分において、前記供給管路24の電磁比例制御弁25a,25b,25cの上流側の部位には、戻り管路26との間にアンロード弁28が設置されている。
【0028】
このような油圧回路を備えたクレーン車1においては、過負荷防止装置が設置されており、この過負荷防止装置はクレーンの各作業状態毎に限界ブーム負荷が記憶されており、起伏角度,ブーム長さ等のいかんによってそのブームの位置が限界荷重を越えることとなる場合には伸縮ブーム5をその限界位置で停止させてクレーン車1の転倒や破損を予防するものである。
【0029】
このような過負荷防止装置による,伸縮ブーム5の移動の停止は、前記電磁比例制御弁25a,25b,25cを中立位置に切り換えることにより行なわれるが、前記アンロード弁28を開放することにより行なっても良い。
【0030】
そして、この実施の形態においては、過負荷防止装置を利用してブーム制御装置31が構成されており、この実施の形態におけるブーム制御装置31は、後述するように伸縮ブーム5の作業半径を基準としてその伸縮ブーム5の起伏動作を制御するものである。
【0031】
この実施の形態のブーム制御装置31は、図5に示すように、処理部32と各種の検出器33〜38と前記電磁比例制御弁25cとで構成されている。
【0032】
処理部32はマイクロコンピュータからなり、前記過負荷防止装置の演算部および記憶部としても機能するものである。
【0033】
また、前記の各種の検出器33〜38は、前記過負荷防止装置としての所要の演算に必要な信号を検出するための検出器としての機能をも有するものである。
【0034】
この実施の形態において、前記処理部32に接続される各種の検出器を具体的に説明すると、伸縮ブーム5の起伏角度を検出する起伏角度検出器33と,伸縮ブーム5のブーム長さを検出するブーム長さ検出器34と,旋回台4の旋回変位から伸縮ブーム5の旋回角度を検出する旋回角度検出器35と,伸縮ブーム5に加わるモーメントを検出するモーメント検出器36と,各アウトリガ装置3の接地の有無を検出する下部状態検出器37と,オペレータによる伸縮ブーム5の操作を検出する操作検出器38である。
【0035】
そして、これらの検出器33〜38からの検出信号を利用して、前記処理部32はその演算結果を前記電磁比例弁25cのソレノイド部に電圧として減圧信号を出力するようになっている。
【0036】
このように構成されたブーム制御装置31において、処理部32は、図1に示すフローチャートにしたがって次に述べるように所要の演算処理を行なう。
【0037】
ブーム制御装置31の処理部32での処理がスタートすると、まず、ステップ(以下、S.と記す)1において、前記した各検出器33〜38からの検出信号が入力される。
【0038】
この後、S.2においては、各検出器33〜38からの検出値を用いて所要の数式にしたがって実荷重が算出される。
【0039】
S.3においては、下部状態検出器37の検出信号からクレーン車1が各アウトリガ装置3を接地していない,オンタイヤ状態であるか否かが判断され、YESであればS.5にすすみ、NOであればS.4にすすんで各アウトリガ装置3を設置した場合の性能とS.2で算出した実荷重とから伸縮ブーム5の伏せ動作の起伏停止角を算出する。
【0040】
このように伸縮ブーム5の伏せ動作での起伏停止角を算出するのは、伸縮ブーム5の起伏動作においては伏せ動作の際に伸縮ブーム5が限界位置に達するという事情のためである。
【0041】
S.5においては、旋回角度検出器35の検出信号から、伸縮ブーム5がオンタイヤ状態での前方性能領域Rの範囲に対応する旋回角度内に位置しているか否かが判断され、YESであればS.6にすすみ、NOであればS.7にすすむ。
【0042】
S.6においては、操作検出器38の検出信号からオペレータにより伸縮ブーム5が旋回操作中でないか否かが判断され、NOであればS.7にすすみ、YESであればS.8にすすむ。
【0043】
S.7には、前記S.5でNOと判断されたものが進むので、伸縮ブーム5がたとえ前方性能領域Rの近傍に位置しているとしてもその前方性能領域R内に入らない。また、このS.7には前記S.6でNOと判断されたものが進むので、伸縮ブーム5がたとえ前方性能領域R内に位置していたとしてもその後すぐに前方性能領域Rから逸脱することとなる。
【0044】
そのため、このS.7においては、伸縮ブーム5の伏せ動作の起伏停止角は全周性能領域Qでの限界作業半径r2(本願でいう第2の限界値に該当する)とS.2で算出した実荷重から算出される。
【0045】
S.8においては、クレーン車1はオンタイヤ状態であるが、伸縮ブーム5が前方性能領域Rに対応して前方に位置しており,かつ旋回操作が行なわれていないので、伸縮ブーム5が伏せ動作によって前方性能領域Rから側方に逸脱することはない。そのため、この場合には前方性能領域Rでの限界作業半径r1(本願でいう第1の限界値に該当する)と実荷重から伸縮ブーム5の伏せ動作の起伏停止角が算出される。したがって、この場合には、伸縮ブーム5を大きく傾斜させることが許容され、伸縮ブーム5の操作性が良好である。
【0046】
前記S.4,S.7あるいはS.8の後、S.9においては、起伏角度検出器33が検出した起伏角度から前記各ステップで算出した起伏停止角までの角度差(余裕角度)を算出し、S.10にすすむ。
【0047】
S.10においては、前記処理部32が予め記憶している余裕角度と減圧指令値とのデータ(後述する)からその余裕角度に対応した減圧指令値を求める。
【0048】
この後、S.11において、S.10で求められた減圧指令値に応じた電圧が起伏シリンダ22の電磁比例制御弁25cのソレノイド部に印加される。
【0049】
これによって、起伏シリンダ22の伸縮速度は減圧指令値に応じて減速され、伸縮ブーム5が前方性能領域Rあるいは全周性能領域Qの限界位置に達する場合には伸縮ブーム5は徐々に減速されながら滑らかに停止する(緩停止)。
【0050】
なお、この実施の形態において、余裕角度と減圧指令値とのデータは、例えば、図6に示すものが処理部32に記憶されており、余裕角度がKより大きい場合の減圧指令値は一定である。
【0051】
したがって、余裕角度がKより大きい場合には起伏シリンダ22の移動速度は実質的には減速されず、余裕角度がKより小さい場合にのみその余裕角度の大きさに比例した移動速度に減速されることになる。
【0052】
このように機能するブーム制御装置31を備えたクレーン車1において、その伸縮ブーム5の移動は、例えば図7,図8に示すように行なわれる。
【0053】
これらの図において、横軸は旋回角度を,また縦軸は起伏角度を示す。そして、θaは全周性能領域Qでの限界作業半径r2に相当する起伏角度であり,θbは前方性能領域Rでの限界作業半径r1に相当する起伏角度である。また、φa,φbは前方性能領域Rの左右方向での限界位置を示す。これらの図において実線の矢印は伸縮ブーム5の先端が通常速度で移動することを示し,破線の矢印は減速した速度で移動することを示す。
【0054】
図7の(a)および(b)は、伸縮ブーム5が旋回しつつ動作している場合の移動状況例である。
【0055】
図7(a)において、伸縮ブーム5の先端が、点Aに位置して矢印方向に移動しているとした場合、伸縮ブーム5がS.5でいう前方に位置せず,そのうえ伸縮ブーム5が旋回しているので、S.7により伸縮ブーム5の先端は全周性能領域Qでの限界作業半径に相当するθaの位置で停止する。
【0056】
図7(b)において、伸縮ブーム5の先端が点Bに位置して矢印方向に移動している場合、S.5でYESであるがS.6でNOとなるので、S.7の処理を受けることになる。この場合、点Bは全周性能領域Qでの限界作業半径に相当するθaの位置を既に越えているので、伸縮ブーム5の伏せ移動は禁止され、図示するように旋回移動のみが許容される。伸縮ブーム5の先端が点Cである場合は、前記点Aと同様である。
【0057】
図8の(a)および(b)は、伸縮ブーム5が旋回することなく動作している場合の移動状況例である。
【0058】
図8(a)において、伸縮ブーム5の先端が点Dから移動する場合、S.5でいう前方ではないので、S.7により伸縮ブーム5の先端は全周性能領域Qでの限界作業半径に相当するθaの位置で停止する。
【0059】
図8(b)において、伸縮ブーム5の先端が点Eから移動する場合には、S.5およびS.6の双方でYESと判断されるので、S.8で前方性能領域Rでの限界作業半径に相当するθbの位置で停止する。また、伸縮ブーム5の先端が点Fから移動する場合も、S.8の処理となり、点Eの場合と同様に前方性能領域Rでの限界作業半径に相当するθbの位置で停止する。
【0060】
以上説明した実施の形態は、クレーン車に関するものであるが、本願発明はこれに限らず高所作業車やその他のブーム式作業車においても同様に実施することができることはいうまでもない。
【0061】
また、この実施の形態のブーム制御装置31は、伸縮ブーム5の作業半径を基準として伸縮ブーム5の起伏動作を制御することとしたものであるが、旋回動作や伸縮動作等のその他のブーム関連動作を制御することとしてもよく、伸縮ブーム5に加わるモーメント値や荷重値を基準として起伏動作等のブーム関連動作を制御することとしてもよい。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、この種のブーム式作業車のブーム制御装置において、処理部は、ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にあるとともに、ブームが旋回操作されていない場合には、限界値として前方性能領域に基づく第1の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させ、ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にない場合、あるいは、ブームが旋回操作されている場合には、前記限界値として前記第1の限界値より小さく,全周性能領域に基づく第2の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させるので、前方性能領域での作業性を確保するものでありながら、ブーム操作が煩雑とならず,格別の検出手段の設置を要しない。
【0063】
また、請求項2記載の発明によれば、さらに前記ブーム関連動作に際し、前記処理部は、前記各検出器からの検出値によるそのブームの実際値と前記限界値との差に応じてブームの移動速度を減速させる減速信号を出力するので、前記の他に幅の狭い前方性能領域内においても緩停止させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】ブーム制御装置のフローチャートである。
【図2】クレーン車の全体概略を示す側面図である。
【図3】油圧回路の全体概略図である。
【図4】ブーム駆動用の油圧回路図である。
【図5】ブーム制御装置のブロック図である。
【図6】余裕角度と減圧指令値との関係データを示す図である。
【図7】(a),(b)は、ともに伸縮ブームの先端の移動状況例の説明図である。
【図8】(a),(b)は、ともに伸縮ブームの先端の他の移動状況例の説明図である。
【図9】ブーム式作業車のブームに関する許容作業領域を示す図である。
【符号の説明】
Q 全周性能領域
R 前方性能領域
r1 限界作業半径(第1の限界値)
r2 限界作業半径(第2の限界値)
1 クレーン車(ブーム式作業車)
2 車体
4 旋回台
5 伸縮ブーム(ブーム)
31 ブーム制御装置
32 処理部
33 起伏角度検出器
35 旋回角度検出器
38 操作検出器
Claims (2)
- 車体上に、起伏可能としたブームを備えた旋回台を有するブーム式作業車のブーム作動制御装置であって、
ブームの起伏角度を検出する起伏角度検出器と、
ブームに加わるモーメント値を検出するモーメント検出器と、
ブームの旋回位置を検出する旋回角度検出器と、
これらの検出器の検出信号を受取り、ブーム関連動作が限界値に達するとこのブーム関連動作を停止させる処理部とを有するものにおいて、
オペレータによるブームの旋回操作を検出する操作検出器を設け、この操作検出器の信号を前記処理部に入力し、
前記処理部は、
ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にあることを前記旋回角度検出器が検出するとともに、前記操作検出器によりブームが旋回操作されていないことを検出した場合には、前記限界値として前方性能領域に基づく第1の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させ、
ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にないことを前記旋回角度検出器が検出した場合、あるいは、前記操作検出器によりブームが旋回操作されていることを検出した場合には、前記限界値として前記第1の限界値より小さく、全周性能領域に基づく第2の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させるよう構成したことを特徴とするブーム式作業車のブーム制御装置。 - 請求項1記載のブーム式作業車のブーム制御装置において、
前記ブーム関連動作に際し、前記処理部は、前記各検出器からの検出値によるそのブームの実際値と前記限界値との差に応じてブームの移動速度を減速させる減速信号を出力することを特徴とするブーム式作業車のブーム制御装置。
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