JP6121663B2 - 作業車両 - Google Patents
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Description
ブームを起伏する。ジブまたはブームの長さ、起伏角度、ジブまたはブームに吊下げた荷物の重さによっては過負荷となり、作業車両の安定性が低下する。このため、作業車両では、ジブまたはブームの起伏角度を検出している(特許文献1)。
図1は、本発明の第1実施形態に係るクレーン作業車両1の全体構成図である。
図1のクレーン作業車両1は、車体2の左右両側にアウトリガ3を有する。アウトリガ3は、車体2の左右方向へ伸び、車体2を地面からジャッキアップした状態で固定する。車体2の荷台には、旋回部4が旋回可能に設けられる。旋回部4には、クレーン機構として、たとえば、伸縮ブーム5、起伏シリンダ6、クレーンウィンチ9、ジブウィンチ12、固定シーブ13が設けられる。伸縮ブーム5は、多段のブームが伸縮可能に連結されたブームである。伸縮ブーム5の一端は、旋回部4に起伏可能に設けられる。起伏シリンダ6は、伸縮ブーム5と旋回部4との間に設けられる。起伏シリンダ6は、油圧により伸縮する。起伏シリンダ6が伸びることで、伸縮ブーム5が立つ。図1の伸縮ブーム5は、立ち上がった作業姿勢にある。起伏シリンダ6が縮まることで、伸縮ブーム5は倒れる。伸縮ブーム5を起伏できる。
そして、ジブウィンチ12からジブワイヤ15を送り出し、空中シーブ14をたとえば図1の上方向へ移動させことにより、伸縮ブーム5に対して、ラフィングジブ7を倒すことができる。また、ジブウィンチ12によりジブワイヤ15を巻取り、空中シーブ14をたとえば図1の下方向へ移動させことにより、伸縮ブーム5に対して、ラフィングジブ7を起こすことができる。ラフィングジブ7を起伏できる。
クレーン作業車両1の安定性を向上させるため、クレーン作業車両1では、車体2を作業位置に設置する際にアウトリガ3などを用い、車体2を安定させている。
また、クレーン作業車両1では、伸縮ブーム5およびラフィングジブ7の長さおよび起伏角度を監視し、過負荷にならないように自動停止制御することが望ましい。図1のクレーン作業車両1は、たとえば、伸縮ブーム5の起伏角度を直接に検出するブーム角度検出部21と、ラフィングジブ7の起伏角度を直接に検出するジブ角度検出部22と、を有する。
後述する過負荷防止装置24の制御本体部54は、クレーン作業車両1の動作状態が過負荷状態でないことを繰り返し確認する。この際、ラフィングジブ7の起伏角度を監視し、図2の過負荷予防制御を周期的に繰り返し実行する。
制御本体部54は、ジブ角度検出部22により検出されたラフィングジブ7の起伏角度を取得する(ステップST1)。
次に、制御本体部54は、検出されたラフィングジブ7の起伏角度を用いて、過負荷状態であるか否かを判定する(ステップST2)。たとえば、制御本体部54は、まず、伸縮ブーム5の長さ、起伏角度および旋回角度、並びに、ラフィングジブ7の長さおよび起伏角度を取得し、これらに対応する総合モーメントの定格値を取得する。次に、制御本体部54は、実際のモーメント信号を取得して総合モーメントの定格値と比較し、実際のモーメント信号が総合モーメントの定格値以上である場合に、過負荷状態であると判定する。それ以外の場合には、過負荷状態でないと判定する。
過負荷状態であると判定した場合、制御本体部54は、クレーン作業車両1の動作を自動停止する。たとえば、ジブウィンチ12を停止する。また、後述する警報部26から警報を出力する(ステップST3)。
これにより、ラフィングジブ7の起伏角度は、限界角度にならない所定の角度範囲内で自動制御される。作業者も限界角度での自動停止および警報により過負荷状態に至る動作状態であることを感知できる。ラフィングジブ7の起伏角度が限界角度を超えることによる過負荷状態は、発生し難くなる。
このため、本実施形態では、ジブ角度検出部22の故障および連結コネクタ34のさびを間接的に判定し、これらが生じている可能性がある状況下では、制御を自動停止し、警報を発する。
ラフィングジブ7に設けられるジブ角度検出部22は、図3に例示するように、導電性の回転ウェイト31と、この回転ウェイト31と接する円弧状の抵抗板32と、を有する。回転ウェイト31は、ラフィングジブ7の起伏角度に関わらず鉛直方向の姿勢に安定するため、ラフィングジブ7の起伏角度に応じて、回転ウェイト31と抵抗板32との接触位置が変化する。ジブ角度検出部22は、伸縮ブーム5に対して起伏制御されるラフィングジブ7の角度を機械的に検出する。
図3のジブ角度検出部22により検出されるラフィングジブ7の起伏角度は、たとえば水平方向を基準とした角度θである。この他にも、ジブ角度検出部22は、起伏角度として、鉛直方向を基準とした角度θ’を検出してもよい。また、伸縮ブーム5の長さ方向を基準とした角度を検出してもよい。
ラフィングジブ7が伸縮ブーム5から取外し可能であるため、ジブ角度検出部22は、連結コネクタ34を介して、変換部33に接続される。変換部33は、抵抗板32の一端と、回転ウェイト31とに接続される。ジブ角度検出部22は、抵抗板32の両端に与えられた直流電源35の電圧を、回転ウェイト31の接触位置による抵抗板32の分割割合に応じた電圧を、変換部33へ出力する。直流電源35には、たとえばバッテリがある。
連結コネクタ34により、図3の制御系の変換部33からジブ角度検出部22を切り離した状態では、連結コネクタ34の配線が露出する。配線は、酸化して錆び易い。配線を伝って連結コネクタ34からジブ角度検出部22へ雨水が入り込むことがある。
ジブウィンチ12には、制動部44が設けられる。制動部44は、コントロールバルブ42に接続される。コントロールバルブ42を通じて加圧されたオイルが供給されることで、制動部44のブレーキシューなどが作動し、ジブウィンチ12の回転を停止する。
ジブウィンチ12には、作業工具11に吊り下げた荷物の揚程などを得るために、ワイヤ繰出長検出部23が接続される。ワイヤ繰出長検出部23は、たとえばジブワイヤ15をジブウィンチ12に格納した状態からのジブウィンチ12の回転量を検出する。また、この回転量に基づいてジブウィンチ12から繰出されたジブワイヤ15の長さを検出する。ワイヤ繰出長検出部23は、作業工具11または吊下げた荷物の高さ位置などを検出するために、クレーン作業車両1に一般的に備えられるものである。
入力部25は、たとえば作業者により操作されるレバー、入力パネルなどを有する。入力部25は、旋回部4の操作室に配置される。入力部25は、操作に応じた信号を出力する。
警報部26は、たとえば音を発する警報ブザー、光を発する警報ランプである。
表示パネル27は、クレーン作業車両1の動作状態を表示するパネルである。図3の表示パネル27は、ラフィングジブ7の起伏角度を表示できる。
過負荷防止装置24は、たとえばマイクロコンピュータである。マイクロコンピュータのCPU(Central Processing Unit)は、マイクロコンピュータのメモリに記憶されるプログラムを実行する。これにより、過負荷防止装置24に、検出起伏角度取得部51、補助起伏角度取得部52、誤差判定部53、制御本体部54が実現される。
制御本体部54は、ラフィングジブ7、伸縮ブーム5などのクレーン作業車両1の過負荷状態を判定する。そして、過負荷状態にある場合、過負荷防止制御を実行する。
過負荷防止装置24は、図4の処理を繰り返し実行する。
検出起伏角度取得部51は、変換部33から入力される検出電圧に対応する検出起伏角度をたとえば演算により取得する。検出起伏角度取得部51は、検出電圧と起伏角度を予め対応付けたテーブルにより、検出起伏角度を取得してもよい。テーブルは、マイクロコンピュータのメモリに記憶すればよい
補助起伏角度取得部52は、ジブワイヤ15の繰出し長さから、ラフィングジブ7の起伏角度を取得する。補助起伏角度取得部52は、ワイヤ繰出長検出部23から入力されるジブワイヤ15の繰出し長さに対応する補助起伏角度を、たとえばジブワイヤ15の繰出し長さと起伏角度を予め対応付けたテーブルにより、検出起伏角度を取得する。テーブルは、マイクロコンピュータのメモリに記憶すればよい。補助起伏角度取得部52は、ジブワイヤ15の繰出し長さを変数とする演算式を用いた演算により検出起伏角度を取得してもよい。また、補助起伏角度取得部52は、ジブワイヤ15の繰出し長さに加えて、伸縮ブーム5の長さおよび起伏角度を変数とする演算式を用いることにより、検出起伏角度をより高精度に取得してもよい。
なお、ジブワイヤ15は、金属線をより合わせたものであり、その長さが数百メートルとなることもある。ジブワイヤ15の長さは、温度などの使用環境に応じて変化する。ジブワイヤ15の繰出し長さに基づくラフィングジブ7の起伏角度は、ラフィングジブ7の起伏角度を直接に検出した場合と比べて、検出誤差が大きくなる場合がある。このため、本実施形態では、補助起伏角度取得部52によりジブワイヤ15の繰出し長さから取得されるラフィングジブ7の起伏角度は、通常作業での過負荷防止制御に用いず、ジブ角度検出部22の不具合を検出するために補助的に用いる。この結果、本実施形態では、通常作業での過負荷防止制御に影響を与えることなく、ジブ角度検出部22の不具合を検出できる。
また、補助起伏角度取得部52の補助起伏角度は、通常作業での過負荷防止制御に用いてもよい。ただし、この場合には上述した検出誤差を考慮し、起伏角度に基づいて過負荷状態であると判定する限界を抑えるようにするとよい。そして、過負荷状態であると判定する限界を抑えると、クレーン作業車両1の作業性能も抑えられてしまう可能性がある。
角度差が所定値を超える場合、ジブ角度検出部22、ワイヤ繰出長検出部23などに不具合があると判定し、たとえば故障検出信号を出力する。角度差が所定値以下である場合、ジブ角度検出部22などに不具合がないと判定する。この場合、故障検出信号を出力しない。
たとえば誤差判定部53から故障検出信号が入力されると、制御本体部54は、伸縮ブーム5、ラフィングジブ7などの制御を自動停止するようにコントロールバルブ42へ制御信号を出力する。また、警報部26に警報信号を出力する。
自動停止処理において、コントロールバルブ42は、たとえば、油圧モータ41へのオイル供給を停止する。また、加圧されたオイルを制動部44へ供給する。これにより、ジブウィンチ12が停止する。ラフィングジブ7の起伏動作は停止する。
警報処理において、警報部26は、警報を出力する。これにより、作業者は、ジブ角度検出部22などに不具合がある可能性を知ることができる。ラフィングジブ7などが制御限界状態にない作業中の状況において動作が強制的に停止して警報が報知されることにより、作業者は、この不具合検出の警報と、作業限界での警報とを区別できる。
特に、本実施形態では、伸縮ブーム5の先端に取り外し可能に接続されるラフィングジブ7に、ジブ角度検出部22が配置される。ジブ角度検出部22は、たとえば取り外されたラフィングジブ7とともに、雨ざらしで保管される可能性がある。このように外部に露出する検出部は、たとえば旋回部4に格納される場合より、故障に至る可能性が高い。
本実施形態では、故障に至る可能性が高い検出部についての故障を、新たな検出部を追加することなく、検出できる。
次に、本発明の第2実施形態に係るクレーン作業車両1を説明する。第2実施形態に係るクレーン作業車両1の全体構成図および制御系は、第1実施形態と同様であり、同名の構成要素名および符号を用いて説明を省略する。
ただし、制御本体部54には、検出起伏角度取得部51の検出起伏角度とともに、図1に点線で示すように補助起伏角度取得部52の補助起伏角度が入力される。制御本体部54は、図2に替わる、ラフィングジブ7の起伏角度に基づく過負荷予防制御を実行する。
制御本体部54は、ラフィングジブ7の起伏角度を監視し、図5の自動停止処理を周期的に繰り返し実行する。
制御本体部54は、ジブ角度検出部22の検出角度が、通常の制御に用いられる所定の角度範囲外のたとえば地絡(0V)および天絡(直流電源35の電圧であるたとえば5V)のいずれか一方に対応するものであるか否かを判断する。制御本体部54は、変換部33の入力電圧を直接検出してもよい。
そして、ジブ角度検出部22から、地絡または天絡に対応する角度が検出されている場合、ジブ角度検出部22が故障している可能性が高いため、制御本体部54は、検出起伏角度の替わりに、補助起伏角度取得部52によるラフィングジブ7の補助起伏角度を取得する(ステップST24)。
補助起伏角度取得部52は、ジブワイヤ15の繰出し長さを用いてたとえばテーブルを参照することにより、ジブ角度検出部22の検出値を用いることなく、ラフィングジブ7の起伏角度を取得する。
この他にも、制御本体部54は、ステップST23において、ジブ角度検出部22から、地絡または天絡に対応する角度が検出されていないと判断した場合、ステップST26の停止および警報を出力を実施してもよい。
よって、ジブ角度検出部22が故障している状態でも、その検出値より確からしい起伏角度を用いて、ラフィングジブ7の起伏角度による過負荷状態を判定できる。また、ラフィングジブ7の起伏角度が過負荷状態とならないように、ラフィングジブ7および伸縮ブーム5を制御できる。
その結果、たとえばジブ角度検出部22の故障判定が、伸縮ブーム5およびラフィングジブ7を伸ばしたり起こしたりした作業中になされた場合でも、その後に伸縮ブーム5およびラフィングジブ7を過負荷状態とならないように制御しながら地面まで倒すことができる。地上まで倒したラフィングジブ7において、ジブ角度検出部22を安全に交換できる。
これに対し、たとえば作業中にジブ角度検出部22の故障が判定されて、伸縮ブーム5およびラフィングジブ7をその検出状態で停止したままである場合、ラフィングジブ7に取り付けられたジブ角度検出部22は空中に位置する。この場合、作業者は、ジブ角度検出部22を空中において交換しなければならない。
この他にもたとえば、伸縮ブーム5の起伏角度を検出するブーム角度検出部21について故障を判定し、クレーン作業車両1の制御を自動停止して警報を発してもよい。伸縮ブーム5の替わりに組み立て式のラティスブームを用い、ラティスブームをワイヤにより起伏するクレーン作業車両1では、ラティスブームの起伏角度を検出するブーム角度検出部21が、ラティスブームにおいて外に露出して設けられることがある。
この他にもたとえば、図2のラフィングジブ7の起伏角度に基づく過負荷予防制御において、ジブワイヤ15の繰出し長さに基づくラフィングジブ7の補助起伏角度を用いてもよい。この場合、ジブ角度検出部22を設けなくてもよい。
Claims (4)
- ウィンチに巻き付けたワイヤがジブまたはブームに対して支持するように接続され、前記ワイヤを繰出しまたは巻取ることにより前記ジブまたはブームを起伏する作業車両であって、
前記ジブまたはブームに設けられ、過負荷の判定または防止制御のために、起伏制御される前記ジブまたはブームの角度を検出する角度検出部と、
前記ジブまたはブームに接続され、前記ワイヤに吊り下げられた荷物の高さ位置を得るために前記ワイヤの繰出し長さを検出するワイヤ繰出長検出部と、
前記ワイヤ繰出長検出部に接続され、前記ワイヤ繰出長検出部で検出される前記ワイヤの繰出し長さに基づいて前記ジブまたはブームを起伏させた時の前記ワイヤの繰出し長さを求め、求められた前記ワイヤの繰出し長さから、起伏制御される前記ジブまたはブームの角度を取得する取得部と、
前記角度検出部の検出角度と前記取得部の取得角度との差が所定誤差を超える場合、故障と判定する判定部と、
前記角度検出部の検出角度に基づいて前記ジブまたはブームの過負荷の判定または防止制御を行い、前記判定部により前記角度検出部または前記取得部の故障が判定された場合には前記角度検出部の故障を確認し、前記角度検出部で検出される前記ジブまたはブームの角度が所定の角度範囲外である場合には前記角度検出部の故障と判断して、前記角度検出部の検出角度の替わりに前記取得部の取得角度に基づいて前記ジブまたはブームの過負荷の判定または防止制御を行う制御部と、
を有する、
作業車両。 - 請求項1記載の作業車両であって、
前記制御部は、前記判定部により故障が判定された場合に、警報を発し、または前記ウィンチを停止する、
作業車両。 - 請求項1または2記載の作業車両であって、
前記制御部は、
前記判定部により前記角度検出部の故障が判定された場合に、前記取得部の取得角度に基づいて前記ジブまたはブームの過負荷を防止しつつ倒伏させる、
作業車両。 - 請求項1から3のいずれか一項記載の作業車両であって、
前記角度検出部は、前記ブームに取外し可能に取り付けられるジブに配置され、前記ブームに対して起伏制御される前記ジブの角度を検出する、
作業車両。
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