JP5024821B2

JP5024821B2 - クレーンのブーム伸縮装置

Info

Publication number: JP5024821B2
Application number: JP2007119409A
Authority: JP
Inventors: 幸治丸山
Original assignee: 株式会社加藤製作所
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: JP2008273699A

Description

本発明は多段伸縮ブームユニットを備えたクレーンのブーム伸縮装置に関する。

多段伸縮ブームユニットを備えたクレーンはテレスコピッククレーンとも呼ばれ、例えばクレーン車において採用されている（引用文献１）。

この種の多段伸縮ブームは一本のシリンダユニットによってベースブーム以外の移動ブームを順番に繰り出し、引き戻すことにより多段の移動ブームを伸縮させる。一本のシリンダユニットによってブームを伸縮するので各移動ブームに対応して個々にシリンダユニットを設ける必要がないことから多段伸縮ブームの軽量化が図れ、その分、重い荷を吊ることができるようになるメリットがある。
特開２００６−２９０４８０公報

一本のシリンダユニットによって多段の移動ブームを伸縮させるのでそのシリンダチューブは長い。各々の移動ブームの基端部に隣のブームと係止可能なロック装置を設けるため、ブームを収縮させたとき、各ロック装置が重なり合わないように各移動ブームの基端位置をロック装置の設置スペース分、伸縮方向にずらして配置する必要があった。この結果、先端ブームの基端部と最基端の移動ブームの基端部とは最も離れる。このため、個々の移動ブームを移動させる以上に大きいストローク長のシリンダユニットが必要になる。そしてブームの段数が増す程、シリンダユニットのストローク長の長いものを用いる必要があった。

以上の如く、一本のシリンダユニットによって多段の移動ブームを伸縮させる場は長尺なシリンダチューブ及びピストンロッドを用いる必要があった。

しかし、一般に、シリンダチューブを製造する場合、そのシリンダチューブが長尺なものになる程、高い加工技術が求められるようになる。しかも、長尺なシリンダは既存の汎用設備では加工できないので、製造コストが増大し、製品の高騰を招いていた。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その目的とするところはシリンダユニットのシリンダの加工コストを大幅に低減できるクレーンのブーム伸縮装置を提供することにある。

本発明は、基台に基端を支持したベースブームと、このベースブームに対して移動可能な移動ブームとを有した多段伸縮ブームユニットと、
上記移動ブームに装備され、隣接する他のブームに設けられたロック孔に対して突没自在であると共に該ロック孔に差し込むことにより該移動ブームとこの移動ブームに隣接する他のブームとを連結すると共に没入位置に退避することによりその連結状態を解除するロックピンと、
上記多段伸縮ブームユニット内に配置され、基端側シリンダユニット部と先端側シリンダユニット部とをシリンダ長手軸方向において直列に接続し、両シリンダユニット部の伸縮を受けて上記シリンダ長手軸方向に伸縮するとともに上記基端側シリンダユニット部における基端を上記基台または上記ベースブームの基部に連結したブーム伸縮用シリンダユニットと、
上記ブーム伸縮用シリンダユニットの伸縮側の先端の移動に追従して移動可能であるとともに上記移動ブームを選択的に保持して上記ブーム伸縮用シリンダユニットの伸縮により上記保持した移動ブームを上記ブーム伸縮用シリンダユニットの伸縮方向へ移動させるグリップ機構と、
上記ブーム伸縮用シリンダユニットの伸縮側の先端の移動に追従して移動可能であるとともに隣接する他のブームにおけるロック孔に対して上記ロックピンを突没操作するロックピン係脱操作機構と、
を具備し、
上記先端側シリンダユニット部における伸縮する先端の移動に追従して移動する連結部材を有し、該連結部材は先端側シリンダユニット部の位置から上記基端側シリンダユニット部に向けて延長し、該延長した部分に上記グリップ機構と上記ロックピン係脱操作機構とを設け、
更に、上記ブーム伸縮用シリンダユニットは、上記基端側シリンダユニット部のピストンロッドを、上記基台または上記ベースブームの基部に連結し、上記基端側シリンダユニット部のシリンダチューブを、上記先端側シリンダユニット部のピストンロッドに連結し、上記連結部材を上記先端側シリンダユニット部のシリンダチューブに接続すると共に、上記連結部材に上記基端側シリンダユニット部のシリンダチューブ側部材に接して移動自在な支持受け部材を設けたことを特徴とするクレーンのブーム伸縮装置である。

本発明によれば、シリンダユニットにおけるシリンダの加工コストを大幅に低減できる。また、シリンダユニットの座屈強度を高め、かつ推力の最適化を図り得るとともにブーム伸縮速度を高めることができる。

図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１はホイールクレーン等の移動式クレーンＡの全体を概略的に示している。この移動式クレーンＡは走行用車体１に旋回台２を装備し、この旋回台２上には後述する多段式伸縮ブーム（ユニット）１０のベースブーム１１の基端部分を回動自在に取り付ける枢着部３が設けられている。旋回台２は該伸縮ブーム１０を支持する基台となっている。この旋回台２において上記枢着部３よりも後方には巻胴収納室４が設けられている。旋回台２の後端には補助重錘５が装着される。車体１の前方部位には運転室６が設けられている。また、車体１の前方部位と後方部位にはアウトリガ７が設けられる。そして車体１の下部には車輪８が設けられ、クレーンを移動できるようになっている。旋回台２には伸縮ブーム１０を俯仰するためのシリンダユニット９が装備されている。このシリンダユニット９は旋回台２に連結されるシリンダチューブ１７と、伸縮ブーム１０に連結される伸縮ロッド１８を含み、該伸縮ロッド１８はピン１９を介して伸縮ブーム１０のベースブーム１１の中途部位に連結される。

上記伸縮ブーム１０は図２に拡大して示すように外側から順にベースブーム１１と、４本の中間ブーム１２〜１５と、トップブーム１６の、計６段のブーム部材を積層的に嵌挿してなり、各ブームはテレスコープ的に伸縮自在な関係にある。具体的にはベースブーム１１内に中間ブーム１２〜１５を順次嵌め込み、トップブーム１６は最も内側に配置される（図５参照）。ここで、ベースブーム１１は移動することがない固定的なブームであり、他のブーム部材は伸縮移動する移動ブームとなっている。トップブーム１６の先端にはシーブブラケット３４が取り付けられている。ここでは計６段のブーム部材によりブームユニットを構成しているが、ブーム部材の段数についての限定はない。

図３及び図４に示すようにベースブーム１１の基端には連結ブロック２９が設けられ、この連結ブロック２９には連結ピン孔３０が形成されている。連結ピン孔３０に対して上記旋回台２の枢着部３の軸ピン（図示せず）を嵌め込み、上記旋回台２に対してベースブーム１１を俯仰自在に連結する。ベースブーム１１以外の中間ブーム１２〜１５及びトップブーム１６は後述する一台の復動式ブーム伸縮駆動用シリンダユニット２０によって伸長または収縮させられる。シリンダユニット２０は伸縮ブーム１０の最も内側に位置して形成される空間２３内に上記伸縮ブーム１０の長手方向に沿って配置されている。

上記シリンダユニット２０は後述する如く２連のシリンダユニット部から単一のユニットとして構成されており、基端側に位置するシリンダユニット部２０ａと先端側に位置するシリンダユニット部２０ｂとを備える。ここでのシリンダユニットは油圧式シリンダ形式のものである。シリンダユニット２０によって伸長量または収縮量（ストローク）は基端側に位置するシリンダユニット部２０ａと先端側に位置するシリンダユニット部２０ｂの伸長量または収縮量の総和によって決まる。シリンダユニット２０の最も短いときの長さはトップブーム１６まで全てのブーム部材が収縮した状態で伸縮ブーム１０の基端位置から先端付近まで達し得る長さとなっている。

上記シリンダユニット２０について具体的に説明する。図５及び図１０に示すように基端側に位置するシリンダユニット部２０ａのシリンダチューブ２１ａと先端側に位置するシリンダユニット部２０ｂのシリンダチューブ２１ｂとを該シリンダチューブ２１ａ，２１ｂの長手軸方向に沿って一列に並べて単一のユニットとして構成される。シリンダチューブ２１ａ，２１ｂには対応するピストンロッド２２ａ，２２ｂがそれぞれ嵌挿されている。図１０乃至図１２に示すように先端側ピストンロッド２２ｂの基端は基端側シリンダチューブ２１ａの先端に接続されている。基端側シリンダチューブ２１ａと先端側シリンダチューブ２１ｂは同軸上において直列に配置され、かつ該同軸上において相対的に移動できる関係で連結される。つまり基端側シリンダユニット部と先端側シリンダユニット部とをシリンダ長手軸方向において直列に接続し、上記シリンダユニット２０は両シリンダユニット部の伸縮を受けて上記シリンダ長手軸方向に伸縮する。図５に示すように基端側シリンダチューブ２１ａに嵌め込まれる基端側ピストンロッド２２ａの基端部分は基端側シリンダチューブ２１ａの基端から基端側へ突き出して延び、上記ベースブーム１１の基部に連結されている。

ここで先端側シリンダチューブ２１ｂに嵌め込まれる先端側ピストンロッド２２ｂの基端側部分は基端側シリンダチューブ２１ａに対して接続されるので、先端側ピストンロッド２２ｂと基端側シリンダチューブ２１ａとは一体に動く。また、この先端側ピストンロッド２２ｂ及び基端側シリンダチューブ２１ａは基端側ピストンロッド２２ａに対しては長軸方向へ相対的に移動可能である。また、図６に示すように先端側シリンダチューブ２１ｂには第１接続部材２８ａを介して連結ガイド部材（連結部材）２７の一端が接続され、連結ガイド部材２７は先端側シリンダチューブ２１ｂと一緒に移動する。連結ガイド部材２７の他端側は基端側シリンダチューブ２１ａの周囲に沿って基端側へ延び、該延長先端は第２接続部材２８ｂを介して後述するトラニオンブロック４５に連結されてトラニオンブロック４５と一緒に移動する。つまりトラニオンブロック４５は上記シリンダユニット２０全体のシリンダチューブ相当部分の全長における基端部位に配置され、先端側シリンダチューブ２１ｂに追従して移動する。そして連結ガイド部材２７の部分はトラニオンブロック４５がシリンダユニット２０のシリンダ軸方向へ移動する際に支持するガイドを兼ねる。

図６及び図７に示すように上記トラニオンブロック４５には基端側シリンダチューブ２１ａを貫通させる貫通孔３５がシリンダ軸方向へ沿って形成されている。貫通孔３５に対して基端側シリンダチューブ２１ａを嵌挿しており、トラニオンブロック４５は基端側シリンダチューブ２１ａに対してスライド自在に被嵌する形で装着される。つまり基端側シリンダチューブ２１ａとトラニオンブロック４５とは該シリンダ長軸方向へ相対的に移動自在な関係にある。また、貫通孔３５の内面部分には基端側シリンダチューブ２１ａの外周に摺接する支持受け部材としてのスライドパッド３６が設けられている。したがって連結ガイド部材２７における基端側部分はスライドパッド３６を介して基端側シリンダチューブ２１ａの外周に支持される。つまり連結ガイド部材２７は一端が基端側シリンダチューブ２１ａに支持され、他端が先端側シリンダチューブ２１ｂに支持される、両端支持形式になっている。その上で連結部材としての連結ガイド部材２７は上記先端側シリンダユニット部２０ａの部材である基端側シリンダチューブ２１ａに対して移動自在に支持される。ここでは移動自在に支持するために支持受け部材（支持手段）としてスライドパッド３６を使用したが、そのスライドパッドの代わり、またはその手段の一部にローラ等の転動部材を用いてもよい。

図２に示すようにブーム伸縮駆動用シリンダユニット２０のトラニオンブロック４５の下部と、先端側シリンダチューブ２１ｂの先端部における下部それぞれにはカイドローラ３１が設けられている。カイドローラ３１は伸縮ブーム１０の各段ブーム内下面３２上に転接してシリンダユニット２０を下側から支える役割を果たす。シリンダユニット２０には油圧回路の配管が接続されるが、この配管類は連結ガイド部材２７内での残余スペースを利用して配置される。

図４、図６乃至図８に示すように上記トラニオンブロック４５における左右両端部４７の上下壁を平坦面４７ａとして形成する。図８に示すように左右両端部４７はベースブーム１１を除く各段ブームの内壁面に配置された上下一対のスライドプレート４８と、左右のスライドプレート４９により案内され、これらにより上記トラニオンブロック４５の左右及び上下位置が規制される。また、上記トラニオンブロック４５の平坦面４７ａが規制を受けるだけではなく、図９に示す連結ガイド部材２７とレール部材３３もスライドプレート部材４８等の支持受け部材を介してガイドされるようになっている。

図６乃至図８に示すように上記トラニオンブロック４５にはその左右両側壁からそれぞれ側方へ突没自在なグリップ部材としての一対のグリップピン５１と、各グリップピン５１をそれぞれ突没させる一対のグリップピン駆動用油圧シリンダユニット５２を備えるグリップ機構が設けられている。左右のグリップピン５１は両方のグリップピン駆動用油圧シリンダユニット５２を同時に駆動することによって左右方向へ同時に突没する。そしてグリップピン５１は上記トラニオンブロック４５の側面から同時に突き出したり退避したりすることにより後述するようにブーム側のグリップピン受け孔５５に係合したり外れたりして上記移動ブーム１２〜１６のいずれかの部材を保持する動作を選択できる。図８に示すようにグリップピン駆動用油圧シリンダユニット５２はグリップピン５１からなるピストンと、このピストンを左右側方に移動自在に嵌挿したシリンダチューブ５６とから成り、シリンダチューブ５６とグリップピン５１の間に油圧室５８が形成される。グリップピン５１を側方への突き出すように付勢する圧縮コイルばね５７を備える。そして油圧室５８に圧油を供給すると、コイルばね５７の付勢力に抗してグリップピン５１がトラニオンブロック４５側に引き込み後退する。また、油圧室５８への油圧を解放すると、コイルばね５７の付勢力によってピストンとしてのグリップピン５１が側方へ突き出し、そこに他のブームのグリップピン受け孔５５が位置していれば、そのグリップピン受け孔５５に嵌まり込み係合して該ブームを保持する。

図２に示すように上記ベースブーム１１を除く他のブーム１２〜１６の部材には上記トラニオンブロック４５の側面から突き出したグリップピン５１を差し込むためのグリップピン受け孔５５が各々の基端側部分の壁部材それぞれに形成されている（図８参照）。図７及び図８に示すように上記グリップピン５１の位置をブーム１２〜１６のグリップピン受け孔５５と一致させた位置で、該グリップピン５１を突き出すと、そのグリップピン５１は対応するグリップピン受け孔５５に差し込まれ、そのグリップピン受け孔５５を備えるブームを保持することができる。また、図２に示すように伸縮ブーム１２〜１６が収縮した状態では各伸縮ブームの内端位置はその直近外側の伸縮ブームの基端よりも基端側にずれて順次位置しており、各グリップピン受け孔５５も前後方向へ所定の間隔でずれて配置される。つまり伸縮（移動）ブーム１２〜１４におけるグリップピン受け孔５５は前後方向へ所定の間隔でずれて互いに重なり合わずに配置されている。

上記ブーム伸縮駆動用シリンダユニット２０の基端側ピストンロッド２２ａの基端となる突出し端は上記ベースブーム１１の基部または旋回台２に対して連結される。このため、シリンダユニット２０を伸縮したとき、その基端側ピストンロッド２２ａ自体はシリンダ軸方向へ動かず、他のシリンダユニット構成部材が相対的に移動する。この移動に伴って上記トラニオンブロック４５が移動し、グリップピン５１もそれに追従して移動する。そしてグリップピン５１が各ブーム１２〜１６のグリップピン受け孔５５に差し込める位置に位置すると、そのグリップピン５１はグリップピン受け孔５５に差し込まれ、グリップピン受け孔５５に係合する。そしてグリップピン５１が差し込まれたグリップピン受け孔５５を備えたブームの部材と上記トラニオンブロック４５とが連結される。この状態でシリンダユニット２０を伸縮すると、その移動に伴ってグリップピン５１が差し込まれたグリップピン受け孔５５を備えたブームの部材と一緒にトラニオンブロック４５が移動する。このようにグリップ機構はグリップピン５１によって保持した移動ブームを個々に保持し、シリンダユニット２０によって移動ブームを伸縮方向へ移動させることができる。

一方、移動ブーム１２〜１６には他のブームに対してロックするためのロック機構（ブーム連結手段）が設けられている。このロック機構は図２〜８に示すようにベースブーム１１を除く、他のブーム１２〜１６の基端部に設けられ、ロック部材としてのロックピン６１と、このロックピン６１を突没自在に保持するロックピンガイド機構６２を備える。図８に示すように上記ロックピン６１はブームの基端部における壁部材に設けたカバー６３内で形成したガイド孔６４に対してスライド自在に嵌め込まれる。上記ガイド孔６４はブーム１２〜１６の伸縮方向に対して直交する方向に沿って形成されており、ロックピン６１をブーム伸縮方向に直交する方向へガイドする機能を持つ。上記ロックピン６１の内方端にはコネクティングロッド６５が接続されている。コネクティングロッド６５の内方突き出し先端にはハンガー６７が取着されている。ハンガー６７は上記コネクティングロッド６５を介して上記ロックピン６１と一緒に移動する。上記カバー６３より内側にはロックピン６１を外方へ向けて付勢する手段としてのスプリング６８がロックピン６１と部材６６の間に位置して設けられている。ロックピン６１はスプリング６８の弾性力を受けてブーム外方へ突き出す向きに付勢されている。つまりロックピン６１は上記カバー６３の外端からブーム側方へ突き出す向きに付勢されている。そして図８（Ａ）（Ｃ）に示すようにロックピン６１の外方端部はその外側に隣接して位置する移動ブーム１２〜１５の係止受け部としてのロック孔７６に嵌まり込んで該ロック孔７６に係止する係止部６９となる。

上記ロック孔７６は図２に示すようにトップブーム１６を除く他のブーム１１〜１５の各基端側部分と先端側部分と中途部分の壁部にそれぞれ形成される。そしてロックピン６１の係止部６９が、これの外側に位置する隣のブームのロック孔７６に向き合って位置したとき、そのロック孔７６に嵌め込み係止し、ロックピン６１を設けたブームと、この外側に位置する隣のブームの両者を連結する。例えばブーム１１とブーム１２の組、ブーム１２とブーム１３の組、ブーム１３とブーム１４の組、ブーム１４とブーム１５の組またはブーム１５とブーム１６の組をそれぞれ別々に連結できる。ロック孔７６をブーム部材の中間部位にも形成したので中間部位のロック孔７６にロックピン６１を係止することで伸長させるブームの長さを短く済ませる場合等において適切な伸長量を選択できるようになる。

上記ロックピン６１は上記ハンガー６７によって移動操作される。つまり上記ハンガー６７には図８に示すように爪状のフック７１を備え、このフック７１には後述するロックピン係脱操作機構のフランジヘッド８０がブーム伸縮方向から差し込まれて連結され、そのロックピン係脱操作機構によりロックピンの係脱操作が行われる。ロックピン係脱操作機構８１はシリンダユニットの移動部に取り付けられる。ここでは上記トラニオンブロック４５に組み付けられる。

図８に示すようにロックピン係脱操作機構８１はブーム伸縮方向に直交する方向に向けて上記トラニオンブロック４５に配設したシリンダチューブ８２と、このシリンダチューブ８２に挿入されたピストン８３を有したロックピン駆動用シリンダ装置８４を備える。ピストン８３のロッド上端には上記フランジヘッド８０が取着される。シリンダチューブ８２とピストン８３の間には油圧室８５が形成されている。油圧室８５は該油圧室に圧油を加えると、ピストン８３を降下する向きに移動させるように構成される。シリンダチューブ８２内には上記ピストン８３を上記ロックピン６１に向けて付勢するための圧縮コイルばね８６が収納されている。圧縮コイルばね８６によりピストン８３をシリンダチューブ８２の上端から突き出す向きに常に付勢している。したがってピストン８３は油圧室８５に圧油の加わらないフリーな状態では図８（Ａ）（Ｃ）に示すように一定の高さまで上昇した位置に待機する。また、油圧室８５に圧油を供給すると、ピストン８３は図８（Ｂ）に示すようにその油圧で圧縮コイルばね８６の付勢力に抗して降下する。再度、油圧室８５の圧油を解放すると、圧縮コイルばね８６の付勢力によってピストン８３は上昇して図８（Ａ）（Ｃ）に示す元の位置に復帰する。

そして図８（Ａ）（Ｃ）に示すようにピストン８３が上昇待機する位置にあるときに上記駆動用シリンダユニット２０を伸縮し、トラニオンブロック４５を所定の位置に移動させることによりフランジヘッド８０は上記ハンガー６７の爪状のフック７１に差し込まれる。ロックピン駆動用シリンダ装置８４にはその駆動位置検出センサ８８が設けられている。

次に図８に基づいて上記ロックピン６１をインターロックする機構について説明する。上記トラニオンブロック４５には左右端部上面にはインターロックピン１２１を挿通するガイド管１２２を立設する。上述したロックピン係脱操作機構８１はその左右一対のガイド管１２２の間に位置する。ガイド管１２２はブーム伸縮方向に直交する方向に向けて配置されていて、インターロックピン１２１をその方向に移動するように案内する。インターロックピン１２１の中途部には鍔１２５が形成されている。ガイド管１２２の上端にはストッパ１２６が設けられている。インターロックピン１２１は鍔１２５がストッパ１２６に当たる位置まで上昇可能である。ガイド管１２２内には圧縮コイルばね１２７が設けられ、圧縮コイルばね１２７により第１インターロックピン１２１を上記ハンガー６７側へ向けて付勢している。そして図８（Ａ）（Ｃ）に示すように第１インターロックピン１２１が圧縮コイルばね１２７の付勢力によって持ち上げられた位置にあると、鍔１２５がストッパ１２６に当たってその位置に第１インターロックピン１２１を待機させる。このとき、ロックピン６１がロック孔７６に嵌まり込んだロック状態にある。

ここで油圧室８５に圧油を加えると、上記ピストン８３は降下してハンガー６７とロックピン６１を引き込み、ロック状態を解除できる。このとき、インターロックピン１２１の下端部分は上記トラニオンブロック４５の部材内に嵌入し、そのトラニオンブロック４５の内部に形成された室内１２９に突き出す。

一方、上記グリップ機構のグリップピン５１の内方端には第２インターロックピン１２８が固定的に取着されている。この第２インターロックピン１２８は上記第１インターロックピン１２１の下端部分が突没する室内１２９に対して突没するように配置される。そして図８（Ｃ）に示すようにグリップピン５１が引込み側に後退位置すると、第２インターロックピン１２８はそれに追従して室内１２９内に入り込む。そして第２インターロックピン１２８は第１インターロックピン１２１の降下を阻止する位置になる。このため、ロックピン６１はロック孔７６に嵌まり込んでロック状態を維持する。

また、図８（Ａ）（Ｂ）に示すようにグリップピン５１が突き出しているグリップ状態では第２インターロックピン１２８も一緒に突き出すので、第１インターロックピン１２１を降下させるスペースが生まれ、ロックピン係脱操作機構８１はロック状態を解除できる。この後にグリップ状態を解除しようとした場合、第２インターロックピン１２８が第１インターロックピン１２１の下端部に当たりグリップピン５１の後退を阻止する。つまりロックピンによるロック状態とグリップピンによるグリップ状態とは同時に解除できない関係にある。

そして図８（Ａ）はグリップ状態とロック状態にある場合を示しており、図８（Ｂ）はグリップ状態とロック解除状態にある場合を示しており、図８（Ｃ）はグリップ解除状態とロック状態にある場合を示している。以上によりロックピン６１とグリップピン５１は両方とも外れる状態にならないインターロック機能を発揮する。

また、図８（Ａ）に示すようにトラニオンブロック４５には各段のブーム位置を検出する近接センサーユニット１１１が設けられている。近接センサーユニット１１１によって検出した各段のブームに関する位置情報は駆動用シリンダユニット２０の動作を制御する図示しないクレーン制御部に送られる。

次に図１０乃至図１２に基づき、上記駆動用シリンダユニット２０の伸縮動作の種類とその各動作について説明する。シリンダユニットの伸縮動作の種類としては例えば図１０に示す先端シリンダ先伸ばし駆動形式と、図１１に示す基端シリンダ先伸ばし駆動形式と、図１２に示すシリンダユニット部の伸縮順序の制御を行わないフリー駆動形式とが考えられる。図１０に示す先端シリンダ先伸ばし駆動形式と図１１に示す基端シリンダ先伸ばし駆動形式ではシリンダチューブに対する圧油の供給の順番を制御する必要がある。

図１０に示す先端シリンダ先伸ばし駆動形式では両シリンダがいずれも縮小した最縮小状態（１）から先端側シリンダチューブ２１ｂにのみ圧油を供給する。すると、先端側ピストンロッド２２ｂに対して先端側シリンダチューブ２１ｂのみが伸び、シリンダユニット２０は（２）で示す中間伸長状態になる。ついで基端側シリンダチューブ２１ａに圧油を供給する。すると、基端側ピストンロッド２２ａに対して基端側シリンダチューブ２１ａが伸び、シリンダユニット２０は（３）で示す最大に伸長した状態になる。伸長したシリンダユニット２０を縮小する場合は逆の順番で行う。もっとも先端側シリンダチューブ２１ｂから縮小させる制御も可能である。

図１１に示す基端シリンダ先伸ばし駆動形式では両シリンダがいずれも縮小した最縮小状態（１）から基端側シリンダチューブ２１ａにのみに圧油を供給する。すると、基端側ピストンロッド２２ａに対して基端側シリンダチューブ２１ａのみが伸び、シリンダユニット２０は（２）の中間伸長状態になる。ついで先端側シリンダチューブ２１ｂに圧油を供給すると、先端側ピストンロッド２２ｂに対して先端側シリンダチューブ２１ｂが伸び、シリンダユニット２０は（３）に示す最大に伸長した状態になる。シリンダユニットを縮小する場合はその逆の順番で行う。もっとも基端側シリンダチューブ２１ａから縮小させる制御も可能である。

図１２に示す先端側に位置するシリンダユニット部及び基端側に位置するシリンダユニットの伸縮順序の制御を行わない駆動形式ではシリンダユニットに加わる負荷及びシリンダのボア径に応じて先端側シリンダユニット部及び基端側シリンダユニット部がそれぞれ伸縮する。この方式ではシリンダユニットの伸縮する過程が不特定であるが、その全長は所定の伸縮量を呈する。シリンダユニット部の伸縮順序の制御を行わないのでその油圧回路等の構成を簡略化できる。

図１３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）には幾つかの油圧回路とその油圧制御方式とを組み合わせた駆動用シリンダユニット２０の例を示す。
図１３（Ａ）で示す駆動用シリンダユニットの場合は基端側シリンダチューブ２１ａと先端側シリンダチューブ２１ｂの両方に対して同一の供給ラインから同時に圧油を供給する直列油圧回路形式である。圧油供給路１１５の伸び側回路は基端側ピストンロッド２２ａと先端側ピストンロッド２２ｂの両方の部材を貫通して基端側シリンダチューブ２１ａと先端側シリンダチューブ２１ｂ内に通じている。

この場合では基端側シリンダチューブ２１ａと先端側シリンダチューブ２１ｂの伸縮する順番についての制御が行われないので負荷やボア径等に応じて伸縮する状況は変わり得るが、全長の伸縮量は得られるので、使用可能である。また、油圧制御回路が簡略化される利点がある。

図１３（Ｂ）で示す駆動用シリンダユニットの場合は同一の供給ラインから基端側シリンダチューブ２１ａと先端側シリンダチューブ２１ｂの両方に圧油を直列に供給する直列油圧回路形式である。ただし、シーケンス制御回路１１６によって基端側シリンダチューブ２１ａと先端側シリンダチューブ２１ｂに順番に圧油を供給する制御方式を採用する。基端側ロッド２２ａ内に形成された伸長側の流路１１７はメカニカルチェックバルブ１１８とシーケンスバルブ１１９の両方に接続される。メカニカルチェックバルブ１１８側の流路は基端側シリンダチューブ２１ａの先端側内部に接続される。シーケンスバルブ１１９側の流路は先端側ロッド２２ｂ内に形成された流路１２０を経て先端側シリンダチューブ２１ｂの先端側内部に接続される。基端側シリンダチューブ２１ａの基端側内部と先端側シリンダチューブ２１ｂの基端側内部は縮小側の流路１２０に接続される。先端側シリンダチューブ２１ｂにはメカニカルチェックバルブ１１８を操作する操作子１２３が設けられている。また、メカニカルチェックバルブ１１８は基端側シリンダチューブ２１ａ側（先端側ピストンロッドでもよい）に取り付けられ、先端側シリンダチューブ２１ｂが縮小した状態では上記操作子１２３によって連通側に切り替えられる。先端側シリンダチューブ２１ｂが伸長すると、メカニカルチェックバルブ１１８は遮断側に位置するようになる。シーケンスバルブ１１９は伸長回路の圧油が一定以上に高まったときに供給側に切り替わり、それまでは遮断側に位置する。

この形式の駆動用シリンダユニットにおける伸長過程は図１４に示す順序で行われる。最も縮小した同図１４（１）で示す状態で伸長回路から送油を開始する。すると、圧油はメカニカルチェックバルブ１１８を通り、基端側シリンダチューブ２１ａに達し、同図１４（２）で示すように基端側シリンダチューブ２１ａが伸長する。基端側シリンダチューブ２１ａの伸長が完了すると、伸長回路内の圧力が上昇し、シーケンスバルブ１１９の設定圧力になったところで該シーケンスバルブ１１９が開き、先端側シリンダチューブ２１ｂに送油が開始され、同図１４（３）で示すように先端側シリンダチューブ２１ｂが伸長し始める。同図１４（４）で示すように先端側シリンダが少し伸長すると、メカニカルチェックバルブ１１８が切り替わり、基端側シリンダへの給油を遮断（圧油の排出も阻止）するので先端側シリンダチューブ２１ｂへのみ給油し、先端側シリンダチューブを伸長させる。

また、駆動用シリンダユニットにおける縮小過程は図１５に示す順序で行われる。最も伸長した同図１５（１）で示す状態で縮小回路から送油を開始する。すると、その圧油は両シリンダのロッド側に流入するが、基端側シリンダチューブ２１ａにおけるボトム側の圧油の排出が阻止されたままであるので、基端側シリンダチューブ２１ａは縮小できず、先端側シリンダチューブ２１ｂから縮小を開始する。そして同図１５（２）で示すように先端側シリンダチューブ２１ｂが最縮小になる直前にメカニカルチェックバルブ１１８が操作されて切り替わり、基端側シリンダチューブ２１ａにおけるボトム側の圧油の排出が可能になる。同図１５（３）で示すように基端側シリンダチューブ２１ａの縮小が可能になり、基端側シリンダチューブ２１ａは縮小する。

図１３（Ｃ）で示す駆動用シリンダユニットの場合は基端側シリンダチューブ２１ａと先端側シリンダチューブ２１ｂの両方に対して別々の供給ラインから個別的に圧油を供給する並列油圧回路形式である。基端側シリンダチューブ２１ａと先端側シリンダチューブ２１ｂの両方に対して別々の供給ラインから個別的に圧油を供給することができるので、基端側シリンダチューブ２１ａと先端側シリンダチューブ２１ｂを個別的に伸縮させる制御が可能である。

上述したシリンダユニットの例にあっては基端側シリンダチューブ２１ａに先端側ピストンロッド２２ｂを連結し、その両者が一体に動くようにした構造であったが、図１６に示すように基端側ピストンロッド２２ａと先端側ピストンロッド２２ｂとを連結するようにした構造でもよい。この場合、基端側シリンダチューブ２１ａの基端をベースブーム１１側に固定するようにする。この場合、連結ガイド部材の基端側部分と両ピストンロッド結合部にスライドパッド若しくはローラなどの支持受け機構１１０を設けることが好ましい。両シリンダチューブ２１ａ，２１ｂについての伸長回路１１２と縮小回路１１３は一体に連結した基端側ピストンロッド２２ａと先端側ピストンロッド２２ｂの部材中に形成する。連結ガイド部材２７はチューブ状の部材で形成し、その一端を先端側シリンダチューブ２１ｂに固定し、他端側部分はピストンロッド２２ａ，２２ｂ及び基端側シリンダチューブ２１ａにわたりそれらを覆うように配置した。

次に、その場合の伸縮過程の一例を図１７に示す。同図１７（１）に示す最縮小の状態から伸長回路を通じて両シリンダチューブ２１ａ，２１ｂ内に圧油を供給すると、同図（２）〜（４）のいずれかのパターンで伸長する。同図（２）で示すパターンでは先端側シリンダチューブ２１ｂが先に伸びた場合である。同図（３）で示すパターンは両シリンダチューブ２１ａ，２１ｂが不等長に伸びた場合である。同図（４）で示すパターンは両シリンダチューブ２１ａ，２１ｂが等長に伸びた場合である。いずれのパターンであっても最後は両シリンダチューブ２１ａ，２１ｂは同図（５）で示す最長の長さになるまで伸びる。一方、縮小する場合はそれらの逆の過程で縮小できる。

ここで両ピストンロッドの部分を連結ガイド部材２７で覆い囲む配置とすることができるので、シリンダユニットの座屈強度を上げることも可能である。特に連結ガイド部材２７の基端側端部に基端側シリンダチューブ２１ａの外周に対して移動自在に支持されるパッドやローラなどの支持受け部材（支持手段）を設け、またはピストンロッド２２ａ，２２ｂの接続部分に支持受け用パッドやローラ等の支持受け機構を設けるようにしたので、一体化が増してシリンダユニットの座屈強度を更に上げることができる。

次に、多段式伸縮ブーム１０を油圧シリンダユニット２０によって伸縮させる動作について説明する。ここでは図１８Ａ〜１８Ｃにわたり示したステップ順で先端ブームより順次伸長または縮小させる。グリップピン５１及びロックピン６１がこれに対応するロック孔７６またはグリップピン受け孔５５に嵌まり込んで係合した状態は黒塗り又はハッチングを付して表示し、非係合または解除の状態は白抜きで表示する。

図１８Ａ（１）に示す最短縮小のブーム形態は移動するブームを含めすべてのブーム１２〜１６がベースブーム１１内に収納され、格納した状態にある。すべてのロックピン６１は直ぐ隣のブーム１１〜１５の最基端側にあるロック孔７６に嵌め込まれ、各ブーム１２〜１６はいずれもロックされた状態にある（図２〜５参照）。グリップピン５１はトップブーム１６のグリップピン受け孔５５に嵌まり込んで係合している。

この格納状態にある伸縮ブーム１０を伸長させる場合、まず、図１８Ａ（２）に示すようにトップブーム１６からロックピン６１を解除する。そして上述したように油圧シリンダユニット２０を伸長し、図１８Ａ（３）に示すようにトップブーム１６を他のブーム１１〜１５から先方へ突き出す。

ついで図１８Ａ（４）に示すように中間ブーム１５の先端側のロック孔７６にロックピン６１を差し込み、トップブーム１６と次の中間ブーム１５を連結する。

この後、図１８Ａ（５）に示すようにトップブーム１６のグリップピン受け孔５５からグリップピン５１を外す。

次に図１８Ａ（６）に示すようにトップブーム１６の次の中間ブーム１５にあるグリップ孔にグリップピン５１が位置するまで油圧シリンダユニット２０を縮小する。

この後、図１８Ａ（７）に示すように中間ブーム１５にあるグリップピン受け孔５５にグリップピン５１を挿入して、中間ブーム１５と油圧シリンダユニット２０を連結する。

ついで、図１８Ａ（８）に示すように該中間ブーム１５と次の中間ブーム１４とを連結しているロックピン６１を外し、この中間ブーム１５と次の中間ブーム１４との結合を解除する。
そして再び油圧シリンダユニット２０を伸長し、図１８Ａ（９）に示すように中間ブーム１５を他のブーム１１〜１４を残して突き出す。

ついで図１８Ａ（１０）に示すように中間ブーム１４の先端側のロック孔７６にロックピン６１を差し込み、この中間ブーム１５と次の中間ブーム１４を連結する。
この後は上記同様にして中間ブーム１５〜１２の順でそれぞれ伸長させることができる。

また、多段式伸縮ブーム１０を縮小させる場合は上記手順の逆の手順で行うことができる。多段式伸縮ブーム１０を伸長または縮小させる場合、最後に伸縮させたブームにあるグリップ孔にグリップピンを挿入してその連結状態を維持する。このようにしておけば、次の伸縮動作に即座に対応できる。ブーム１１〜１５の中間位置に設置したロック孔７６にロックピン６１を係合させれば、上記同様な手順で小さい割合で伸長させることができる。

本実施形態では基端側シリンダユニット部と先端側シリンダユニット部をシリンダ長手軸上において直列に接続してブーム伸縮用シリンダユニットを構築したので、一本のシリンダによって構成する場合に比べ個々のシリンダチューブの長さを短くできると共にシリンダユニット全体の伸長量を大きくすることができる。特に個々のシリンダチューブ及びピストンロッドの長さ（ストローク）を短くできるので、シリンダの製造コストを大幅に低減できる。一般にシリンダを製造する場合、シリンダが長尺になる程、格段に高い加工技術が求められるようになる。また、長尺なシリンダは既存の汎用設備では対応できないので長尺なシリンダの製造コストは極端に増大して製品の高騰を招くが、本実施形態によれば個々のシリンダチューブの長さを短くできるのでトータル的な製造コストを大幅に下げることができる。

一般に多段伸縮ブームを伸長させる場合、最縮小の位置からベースブームに対して先端側ブームを伸長し、ついで該ブームに隣接した中間ブームを伸長するというように順次移動ブームを伸長していくが、後段の移動ブームを伸長させるほど、既に伸長済みの先端側の移動ブーム群を一緒に押し出すのでそれだけ重くなる。そして伸長済みのブーム全体の重量がシリンダユニットに対して加わることになる。特に最後の移動ブームを押し出すとき、最大の重さとなる。この重さがピストンロッド等に加わり、大きな荷重になるので、それに対応できる座屈強度を高めるためにピストンロッド等の断面二次モーメントを大きくしなければならず、その結果、シリンダユニットの重量が増す傾向があった。しかし、本実施形態では基端側シリンダユニット部と先端側シリンダユニット部とに分け、両シリンダユニット部を連結した構成にしたので、座屈区間の断面形状がシリンダチューブとピストンロッドの段付き梁となり、先端側シリンダユニット部の位置から基端側シリンダユニット部に向けて連結部材を延長して設けるとともに基端側シリンダユニット部の部材に対して支持受け部材により連結部材を移動自在に支持する両持形態にすれば該連結部材により座屈強度を高めることができる。従来のピストンロッド断面に比べて座屈強度が向上する。つまり例えば同じ座屈強度で設計した場合、ピストンロッドの薄肉化等によりユニット全体の軽量化が図れる。

また、本実施形態では基端側シリンダユニット部と先端側シリンダユニット部を接続してブーム伸縮用シリンダユニットを構成したので、シリンダチューブのボア径や送油制御等の設定や変更が可能であるため、例えば基端側シリンダユニット部の駆動力を、先端側シリンダユニット部の駆動力に比べて高める等の設計変更が容易である。

ところで、ブーム伸縮用シリンダユニットではブームの伸長始めは小さな推力でも伸長可能である。しかし、伸長後半ではブーム群の重量が増し、それによる反力も大きくなり、その反力に応じて摩擦力も増してより大きな推力を必要とする。本実施形態では例えば先端側シリンダユニット部のボア径を小さく、基端側シリンダユニット部のボア径を大きくし、伸縮順序を制御することによりブームの伸長過程に応じて必要な駆動力の適切な配分が可能である。つまりブームの伸長過程に応じて適切な駆動力が得られる最適化が図れる。ここで従来の一本のシリンダにより全伸長を得る形式の場合について述べると、従来の形式では伸長後半に必要な推力に合せてシリンダのボア径を決めていた。しかし、本実施形態では伸長後半の伸長を担当するシリンダのボア径については従来と同じくしても伸長前半の伸長を担当するシリンダのボア径をそれよりも小さくできる。したがってブーム伸縮用シリンダユニット全体の重要を従来より軽くでき、その分、許容吊り上げ荷重を増加できる。

更に、シリンダの伸縮に必要な作動油流量を少なくすることもできる。すなわち伸縮速度を上げることができる利点がある。また、基端側シリンダユニット部と先端側シリンダユニット部とに大小異径のボアサイズのシリンダチューブを使用する場合、小径のシリンダチューブを基端側に配置することでチューブ外側領域を移動するグリップ機構のコンパクト化が可能である。小径のシリンダチューブを先端側のものに配置する場合はシリンダユニット先端が軽量になり安定性能で有利になる。

また、並列給油の油圧回路を採用した場合は両シリンダのボア径を例えば同サイズにし、両シリンダへ同時送油することで伸縮速度を向上させることができる。また、異なるボア径にした場合では最大推力を必要としない状況（例えば先端ブーム伸長等）では同時送油で素早く伸縮させ、大推力が必要な条件では順次伸縮させるなど、状況に応じて最適な伸縮方法を選択することが可能である。

本実施形態では油圧式シリンダユニットを使用した例であったが、空圧駆動方式のものを利用してもよい。本発明は前述した実施形態のものに限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る移動式クレーン全体を概略的に示した側面図である。上記移動式クレーンにおける伸縮ブームを収縮した状態で縦断して示す概略図である。上記伸縮ブームの収縮した状態での基端部付近の一部を縦断して示す拡大概略図である。上記伸縮ブームの収縮した状態での基端部付近の一部を断面して概略的に示す斜視図である。上記伸縮ブームの概略的な構成の説明図である。上記伸縮ブームに組み込まれる伸縮駆動用シリンダユニットの基端部付近の斜視図である。上記伸縮ブームに組み込まれる伸縮駆動用シリンダユニットの基端部付近の横断面図である。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）グリップピン駆動用シリンダとロックピン操作機構が組み込まれる上記伸縮ブームの収縮した状態での先端部付近の一部を断面した縦断面図である。（Ａ）は伸縮駆動用シリンダユニットの平面図であり、（Ｂ）は伸縮駆動用シリンダユニットの側面図である。上記伸縮駆動用シリンダユニットを伸縮させる過程の一例を示す説明図である。上記伸縮駆動用シリンダユニットを伸縮させる過程の他の例を示す説明図である。上記伸縮駆動用シリンダユニットを伸縮させる過程の更に他の例を示す説明図である。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は伸縮駆動用シリンダユニットの流路と油圧回路との組み合わせの例を示す説明図である。シーケンス制御における伸縮駆動用シリンダユニットの伸長過程の説明図である。シーケンス制御における伸縮駆動用シリンダユニットの縮小過程の説明図である。伸縮駆動用シリンダユニットの別形式の説明図である。上記別形式の伸縮駆動用シリンダユニットを伸縮させる過程の説明図である。上記移動式クレーンの伸縮動作の過程を示す動作説明図である。上記移動式クレーンの伸縮動作の過程を示す動作説明図である。

符号の説明

１１〜１６… ブーム
２０ … ブーム伸縮用シリンダユニット
２１ａ … 基端側シリンダ
２１ｂ … 先端側シリンダ
５１ … グリップピン
５２ … グリップ機構
５５ … グリップピン受け孔
６１ … ロックピン
７６ … ロック孔
８１ … ロックピン係脱操作機構

Claims

基台に基端を支持したベースブームと、このベースブームに対して移動可能な移動ブームとを有した多段伸縮ブームユニットと、
上記移動ブームに装備され、隣接する他のブームに設けられたロック孔に対して突没自在であると共に該ロック孔に差し込むことにより該移動ブームとこの移動ブームに隣接する他のブームとを連結すると共に没入位置に退避することによりその連結状態を解除するロックピンと、
上記多段伸縮ブームユニット内に配置され、基端側シリンダユニット部と先端側シリンダユニット部とをシリンダ長手軸方向において直列に接続し、両シリンダユニット部の伸縮を受けて上記シリンダ長手軸方向に伸縮するとともに上記基端側シリンダユニット部における基端を上記基台または上記ベースブームの基部に連結したブーム伸縮用シリンダユニットと、
上記ブーム伸縮用シリンダユニットの伸縮側の先端の移動に追従して移動可能であるとともに上記移動ブームを選択的に保持して上記ブーム伸縮用シリンダユニットの伸縮により上記保持した移動ブームを上記ブーム伸縮用シリンダユニットの伸縮方向へ移動させるグリップ機構と、
上記ブーム伸縮用シリンダユニットの伸縮側の先端の移動に追従して移動可能であるとともに隣接する他のブームにおけるロック孔に対して上記ロックピンを突没操作するロックピン係脱操作機構と、
を具備し、
上記先端側シリンダユニット部における伸縮する先端の移動に追従して移動する連結部材を有し、該連結部材は先端側シリンダユニット部の位置から上記基端側シリンダユニット部に向けて延長し、該延長した部分に上記グリップ機構と上記ロックピン係脱操作機構とを設け、
更に、上記ブーム伸縮用シリンダユニットは、上記基端側シリンダユニット部のピストンロッドを、上記基台または上記ベースブームの基部に連結し、上記基端側シリンダユニット部のシリンダチューブを、上記先端側シリンダユニット部のピストンロッドに連結し、上記連結部材を上記先端側シリンダユニット部のシリンダチューブに接続すると共に、上記連結部材に上記基端側シリンダユニット部のシリンダチューブ側部材に接して移動自在な支持受け部材を設けたことを特徴とするクレーンのブーム伸縮装置。
上記基端側シリンダユニット部と上記先端側シリンダユニット部において伸長動作を先に行わせるシリンダユニット部におけるシリンダのボア径が、伸長動作を後に行わせるシリンダユニット部のボア径に比べて小さいことを特徴とする請求項１に記載のクレーンのブーム伸縮装置。
上記ロック孔は、上記移動ブームのトップブームには少なくとも一つ設けられ、トップブームを除く他の移動ブーム及びベースブームには上記移動ブームの伸縮する方向に離れて複数設けられ、
更に、上記ブーム伸縮駆動用シリンダユニットに装着され、上記ロックピンによるロック状態を解除するときに上記ロックピンと共に移動させられる第１のインターロック部材と、
上記ブーム伸縮駆動用シリンダユニットに装着され、上記グリップ機構によるグリップ状態を解除するときに上記グリップ機構のグリップ部材により移動させられる第２のインターロック部材と、
上記第１のインターロック部材の移動領域と上記第２のインターロック部材の移動領域とが交差し、この交差する領域には、上記第１のインターロック部材と上記第２のインターロック部材が干渉することで上記交差する領域に上記第１のインターロック部材と上記第２のインターロック部材が同時に入り込むことが阻止され、上記第１のインターロック部材と上記第２のインターロック部材のいずれか一方のみが位置可能であり、上記グリップ部材によるブーム保持と上記ロック部材によるブーム連結が同時に解除しないようにしたインターロック機構と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のクレーンのブーム伸縮装置。