JP6692730B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械に関し、詳細には、フック格納検知装置を備える建設機械に関する。

特許文献１には、建設機械の一例として、格納可能な吊り荷作業用のフックを備えた油圧ショベルが記載されている。吊り荷作業用のフックは、アームの先端側に回動可能に取り付けられたバケットに格納可能に配置されており、フックが格納状態にあるか否かを検出する検出装置が設けられている。検出装置によってフック格納が検出されない場合は、掘削作業を行わず、クレーン作業を抑止する技術が記載されている。また、特許文献２には、フックが格納状態にあるか否かを検出する検出装置が、フックで格納状態にないと判断したときに、油圧シリンダのうち少なくとも１つの油圧シリンダの負荷保持側油室に作用して負荷保持側油室の負荷を保持する負荷保持手段が記載されている。また、フックが格納状態にあるか否かによってクレーンモード若しくは掘削モードの切り替え制御をするだけでなく、表示設定具からもクレーンモード若しくは掘削モードを切り替え制御できる。

特開２０１１−６４０３２号公報 特開２００１−９００９９号公報

しかし、従来の格納検知装置においては、クレーンモードにするためのシステムに異常が起こった場合には、機械が動作しなくなるという不具合が有る。また、従来の格納検知装置においては、モード切り替えは、フックが格納状態にあるか否かを検知してから行われる。

そこで、本発明はかかる課題に鑑み、フックの格納状態の検知については、掘削モードからクレーンモードへの遷移は状態判定とし、クレーンモードから掘削モードへの遷移は変化判定とすることができるフック格納検知装置を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、本発明は、展開／格納を切り替え可能なフックと、前記フックの展開／格納を検出するセンサと、前記フックの展開／格納を検出してクレーンモード若しくは掘削モードの切り替えを制御する制御装置と、オペレータの操作によりクレーンモード若しくは掘削モードの切り替えを制御する操作・表示装置と、を備える建設機械であって、前記フックの展開／格納を検出する方法は、前記操作・表示装置がクレーンモードを選択しているときに、前記センサの信号の変化で前記フックの展開／格納を検出する変化判定方法と、前記操作・表示装置が掘削モードを選択しているときに、前記センサの信号の有無で前記フックの展開／格納を検出する状態判定方法と、が使い分けられ、前記変化判定方法または前記状態判定方法に基づきクレーン作業に伴う建設機械の異常を検出する異常検知装置を備えるものである。

また、前記センサは、近接センサによって構成し、前記近接センサが停止した場合、前記クレーンモードに遷移させるものである。

また、前記制御装置は、操作手段を備え、前記操作手段により所定の信号が入力された場合、前記制御装置は、前記クレーンモードまたは前記掘削モードの切り換えを停止するものである。

本発明によれば、クレーンモードから掘削モードへの切り替えを変化判定方法で制御することができる。また、各入力手段に異常が発生したときにセンサではなくクレーンモードに移行することに起因するものであることを判定できるので、オペレータに点検を促すまたは掘削モードに戻るように促すことができる。よって、各入力手段に異常が発生したときにクレーン作業を行うことを防止することができる。

また、本発明によれば、近接センサが故障等により停止した場合に、速やかにクレーンモードに遷移することで直感的にオペレータに異常を知らせることができる。故障状態のまま掘削作業されることを抑制して、フックの損傷を防止できる。

また、本発明によれば、近接センサが必要ない場合や存在しない場合に、選択的に近接センサを用いずクレーンモード若しくは掘削もードの切り替えを制御することができる。

建設機械の一実施形態である油圧ショベルの側面図。 （Ａ）フックを示す前方斜視図、（Ｂ）フックを示す側方斜視図。 （Ａ）格納状態のフックを示す側面図、（Ｂ）展開状態のフックを示す側面図。 制御装置の接続構成を示すブロック図。 クレーンモード及び掘削モードの切り換えを示すブロック図。 フック格納時の検出方法を示すブロック図。 フックの展開／格納の変化判定方法と状態判定方法を示すグラフ図。 フックの状態と、作業モードと、報知手段との時間に対する変化を示す図。

次に、発明の実施の形態を説明する。まず、建設機械の一例である油圧ショベルの全体構成について図１及び図２を用いて説明する。

油圧ショベル１は、油圧ショベルおよびクレーンとして使用可能な建設機械である。油圧ショベル１は、自走可能な車体２と、一端に掘削作業用のバケット３１及びクレーン作業用のフック３２を設けたフロント３とを有し、フロント３は、基端部が車体２の上部車体２２に昇降可能に取り付けられたブーム３３と、ブーム３３の先端側に回動可能に取り付けられたアーム３４と、アーム３４の先端側に回動可能に取り付けられたバケット３１と、バケット３１を回動させるバケットシリンダ３５と、を備える。

車体２は、クローラ付の下部車体２１と、下部車体の上方に設けられ、水平方向に旋回可能に設けられた上部車体２２と、を有する。上部車体２２には、作業用のフロント３が設けられている。

フロント３は、掘削作業及びクレーン作業を行う作業部であり、バケット３１と、クレーン作業用のフック３２と、掘削作業用の上下方向に傾斜自在なブーム３３と、ブーム３３の先端が碗に回動可能に取り付けられたアーム３４と、バケット３１を回動させるバケットシリンダ３５とを有する。

バケット３１は、フロント３の前端に設けられた部材であり、掘削作業を行うためのツメを備えた容器状の部材である。バケット３１は、アーム３４の先端に回動可能に取り付けられている。バケット３１は、アーム３４に連結ピン３４Ａを介して回動可能に取り付けられている。さらに、バケット３１は、リンク機構３７を介してバケットシリンダ３５と連結されている。

フック３２は、クレーン作業を行う鉤状の部材であり、リンク機構３７に回動可能に設けられている。ブーム３３は、ブームシリンダ３８によって昇降される。また、アーム３４は、アームシリンダ３９によって回転移動される。フック３２は、リンク機構３７の軸を回動支点として回動可能に支持されており、バケット３１側に格納された格納状態とバケット３１から突出させた展開状態との間で切り換えることが可能である。

次に、油圧ショベル１による掘削作業及びクレーン作業について説明する。掘削作業及びクレーン作業においては、車体２の下部車体２１の移動と、上部車体２２の旋回と、ブーム３３、アーム３４、及びバケット３１の各々の作動とを適宜行い、必要な作業を実行する。

掘削作業を行う場合は、図３（Ａ）に示すように、フック３２を収納し、ブーム３３、アーム３４、及びバケット３１を駆動して掘削作業を行う。また、クレーン作業を行う場合は、図３（Ｂ）に示すように、フック３２をバケット３１から突出させて、フック３２に対象物を吊り下げることにより、クレーン作業を行う。

次に、油圧ショベル１のフック３２の展開状態または格納状態に基づくモード選択制御について説明する。モード選択制御とは、クレーン作業を行う際のクレーンモードと、掘削作業を行う際の掘削モードとを選択する制御である。

制御装置５は、図４に示すように、ブーム３３、アーム３４、及びバケット３１を駆動するブームシリンダ３８、アームシリンダ３９、及びバケットシリンダ３５への作業油の流入量を制御する装置である。制御装置５は、クレーン制御として、ロッド圧センサ５１、ボトム圧センサ５２、ブーム角ポテンショメータ５３、アーム角ポテンショメータ５４、スタータスイッチ５５、走行検出油圧スイッチ５６、近接センサ５７と連結されている。また、制御装置５は、報知手段６１、電磁弁６２、警報装置６３、及び操作・表示装置６４と接続されている。操作・表示装置６４は、オペレータが操作する操作部６４Ａと、出力された情報を表示する表示部６４Ｂとを備える。

近接センサ５７は、フック３２の展開状態または格納状態を検知するためのセンサである。近接センサ５７は、図２に示すように、リンク機構３７に取り付けられており、フック３２が展開状態にあるときは、近接センサ５７がＯＦＦになり、フック３２が格納状態にあるときは、近接センサ５７がＯＮになる。

報知手段６１は、フック３２の状態が変化した場合や、作業モードが変化した場合に、オペレータに知らせるための手段であり、例えば、ブザー等の音声によって報知する部材によって構成される。

操作・表示装置６４は、オペレータが作業モードを変更し、または、報知手段６１などの入り切りを切り換えるための操作を行うための装置であり、かつ、選択された作業モードや警告等をオペレータに知らせるために表示を行うための装置である。操作・表示装置６４は、操作部６４Ａ及び表示部６４Ｂを備える。本実施形態においては、操作部６４Ａは、複数のボタンで構成され、表示部６４Ｂは液晶パネルで構成される。

次に、クレーンモードが選択された場合の制御装置５による制御について図５を用いて説明する。クレーンモードが選択された場合、バケット３１の回動を規制する。また、クレーンモードが選択された場合、ロッド圧センサ５１、ボトム圧センサ５２、ブーム角ポテンショメータ５３、アーム角ポテンショメータ５４等から入力された情報に基づいて、フック３２に吊り下げられた対象物の荷重、作業半径、ブーム角度を算出して出力し、出力された情報からクレーン作業を安定して行えないと判断した場合は、警報装置６３を作動させる。

次に、フック格納検知制御について図５を用いて説明する。フック格納検知制御においては、フック格納状態を近接センサ５７で検出し、フック格納時は掘削モードに、フック展開時はクレーンモードに自動で遷移するものである、

まず、フック３２の状態を確認する。フック３２が格納されているか否かを近接センサ５７で検知し、制御装置５へ情報が送信される。そして、フック３２が格納されているか否かの情報に基づいて、モード遷移を行う。フック３２が展開される場合（ステップＳ１０）、クレーンモードに、フック３２が格納される場合（Ｓ２０）、掘削モードに遷移する。掘削モードからクレーンモードへの遷移時には、所定時間終了後に報知手段６１により報知が行われた後（Ｓ１５）、クレーンモードへの遷移が行われる。また、クレーンモードから掘削モードへの遷移時には、所定時間終了後に報知手段６１により報知が行われた後（Ｓ２５）、掘削モードへの遷移が行われる。

クレーンモード中にエラーが発生すれば（Ｓ３０）、操作・表示装置６４の表示部６４Ｂに、エラー表示を表示する。エラーが解消した場合（Ｓ３５）、表示部６４Ｂに表示されたエラー表示を消去する。また、操作・表示装置６４の操作部６４Ａによって所定の操作を行った場合（Ｓ４０）、掘削モードへ移行する。

掘削モード中に操作部６４Ａによって所定の操作を行った場合（Ｓ６０）、クレーンモードへ移行する。また、Ｓ６０において、クレーンモードへ移行しようとした際に、ブーム角ポテンショメータ５３等からの情報に基づいて、クレーン機能に関するエラーが発生していると判断された場合、操作・表示装置６４の表示部６４Ｂにクレーンモード不可画面を表示し（Ｓ７０）、クレーンモードへの遷移を禁止する。クレーンモードへの遷移を禁止している場合、報知手段６１により報知が行われる（Ｓ７５）。また、操作・表示装置６４の操作部６４Ａによって所定の操作を行った場合（Ｓ７６）、掘削モードへ移行する。また、クレーンモードへの遷移を禁止したときから所定の時間が経過した場合、掘削モードへ移行する（Ｓ７７）。

また、Ｓ１０において、フック３２が展開されたとき、ブーム角ポテンショメータ５３等からの情報に基づいて、クレーン機能に関するエラーが発生していると判断された場合、表示部６４Ｂにクレーンモード不可画面を表示し（Ｓ８０）、クレーンモードへの遷移を禁止する。このとき、表示部６４Ｂにフック３２を格納するように指示する指示表示画面と、クレーンモード不可画面とを交互に表示する。クレーンモードへの遷移を禁止している場合、報知手段６１により報知が行われる（Ｓ８５）。また、操作部６４Ａによって所定の操作を行った場合（Ｓ８６）、掘削モードへ移行する。また、フック３２を格納した場合所定の時間が経過した場合（Ｓ８７）、報知手段６１により報知が行われ（Ｓ８８）、掘削モードへ移行する。

クレーン機能に関するエラーが解消したと判断された場合（Ｓ８９）、表示部６４Ｂに指示表示画面のみ表示する（Ｓ９０）。また、報知手段６１により報知が行われる（Ｓ９５）。また、操作部６４Ａによって所定の操作を行った場合（Ｓ９６）、掘削モードへ移行する。また、フック３２を格納したときから所定の時間が経過した場合（Ｓ９７）、報知手段６１により報知が行われ（Ｓ８８）、掘削モードへ移行する。

クレーンモード中に操作部６４Ａによって所定の操作を行った場合（Ｓ１００）、掘削モードへ移行する。また、Ｓ１００において、掘削モードへ移行しようとした際にフック３２が展開されている場合（Ｓ１１０）、操作・表示装置６４の表示部６４Ｂに掘削モード不可画面を表示し（Ｓ１２０）、掘削モードへの遷移を禁止する。掘削モードへの遷移を禁止している場合、報知手段６１により報知が行われる（Ｓ１２５）。フック３２が、フック３２を格納したときから所定の時間が経過した場合（Ｓ１３０）、報知手段６１により報知が行われ（Ｓ８８）、掘削モードへ移行する。

次に、フックの展開／格納を検出する方法について図６を用いて説明する。操作・表示装置６４の表示部６４Ｂに、掘削画面が表示されている場合、フック３２が展開された場合（Ｓ２１０）、操作・表示装置６４の表示部６４Ｂに、クレーン画面が表示される。ここで、フック３２が格納状態から展開状態へ変更したか否かを検出する方法は状態判定方法を採用する。すなわち、展開／格納情報を格納する数値において、格納状態（近接センサ５７がＯＮである場合）を状態１とし、展開状態（近接センサ５７がＯＦＦである場合）を状態０とする。より詳細には、状態判定においては、近接センサ５７がＯＮからＯＦＦもしくはＯＦＦからＯＮへ変化した場合において、変化した時点から第一の所定の時間が経過した後で、状態を変更する。そして、前記状態が状態０である場合は、クレーン画面を表示する。

また、操作・表示装置６４の表示部６４Ｂにおいて、クレーン画面が選択されている場合、フック３２が格納された場合（Ｓ２２０）、操作・表示装置の表示部６４Ｂに、掘削画面が表示される。ここで、フック３２が展開状態から格納状態へ変更したか否かを検出する方法は変化判定方法を採用する。すなわち、展開／格納情報を格納する数値において、格納状態を１、展開状態を０とした場合、前記数値が０から１へ変化した場合は、変化フラグ０ｘ０２を立てる。また、前記数値が１から０へ変化した場合は、変化フラグ０ｘ０１を立てる。より詳細には、変化判定においては、近接センサ５７がＯＦＦからＯＮもしくはＯＮからＯＦＦへ変化した場合において、変化した時点から第二の所定の時間が経過した後で、変化判定フラグを立てる。第二の所定の時間は、第一の所定の時間よりも短い。そして、図７に示すように、変化判定では、変化フラグ０ｘ０２が立てられた場合に、掘削画面を表示する。

操作・表示装置６４の表示部６４Ｂに、掘削画面が表示されている場合、操作部６４Ａによって所定の操作を行った場合（Ｓ２３０）、操作・表示装置の表示部６４Ｂに、クレーン画面が表示される。また、操作・表示装置６４の表示部６４Ｂに、クレーン画面が表示されている場合、操作部６４Ａによって所定の操作を行った場合（Ｓ２４０）、操作・表示装置の表示部６４Ｂに、掘削画面が表示される。

このように構成することにより、表示部６４Ｂにクレーン画面が表示されているときに、掘削画面への切り換えを操作部６４Ａによって行う場合に、フック３２が展開から格納された状態か否かの判定を状態判定でなく変化判定で行うことで、フック３２が格納されていても、クレーン画面を保持することができる。

次に、近接センサ５７が停止した場合には、クレーンモードへ遷移するように構成したものである。制御装置５は、近接センサ５７からの入力信号が無くなった場合、フック３２を格納状態から展開状態へ変更した後、掘削モードからクレーンモードへ変更する。この際、報知手段６１によって報知が行われる。より詳細には、図８に示すように、フック３２を格納状態から展開状態へ変更した時点で、報知手段６１による報知を行う。この際、報知手段６１による報知は所定時間継続的に行われる。報知手段６１による報知が終了した時点で掘削モードからクレーンモードへ変更する。

また、操作・表示装置６４の操作部６４Ａによる操作が行われ、フック検知制御をＯＦＦにした場合には、フック３２の格納状態又は展開状態の切り換えに関わらず、クレーンモードまたは掘削モードの切り換えを行わないように制御してもよい。このように構成することにより、近接センサ５７が必要ない場合や存在しない場合に、選択的に近接センサ５７を用いずクレーンモード若しくは掘削モードの切り替えを制御することができる。

また、フック３２を格納した場合には、クレーンモードから掘削モードに変更したことを報知するために、報知手段によって報知する構成としてもよい。

図８に示すように、フック３２を格納状態から展開状態へ変更させたとき、まず所定の時間報知手段６１によって報知を行う。さらに、報知手段６１による報知が終了した後、掘削モードからクレーンモードへ変更する。これにより、オペレータ等にクレーンモードから掘削モードに変更したことを確実に報知することができる。

また、図８に示すように、フック３２を展開状態から格納状態へ変更させたとき、まず所定の時間報知手段６１によって報知を行う。さらに、報知手段６１による報知が終了した後、クレーンモードから掘削モードへ変更する。これにより、オペレータ等に掘削モードからクレーンモードに変更したことを確実に報知することができる。

以上のように、展開／格納を切り替え可能なフック３２と、フック３２の展開／格納を検出する近接センサ５７と、フック３２の展開／格納を検出してクレーンモード若しくは掘削モードの切り替えを制御する制御装置５と、を備える油圧ショベル１であって、フック３２の展開／格納を検出する方法は、変化判定方法と状態判定方法とを使い分けるものである。このように構成することにより、フック３２の展開／格納を状態判定方法とは異なる変化判定方法でもクレーンモード若しくは掘削モードの切り替えを制御することができる。また、各入力手段に異常が発生したときに近接センサ５７ではなくクレーンモードに移行することに起因するものであることを判定できるので、オペレータに点検を促すまたは掘削モードに戻るように促すことができる。よって、ロッド圧センサ５１、ボトム圧センサ５２、ブーム角ポテンショメータ５３、アーム角ポテンショメータ５４、スタータスイッチ５５、走行検出油圧スイッチ５６等に異常が発生したときにクレーン作業を行うことを防止することができる。

また、近接センサ５７が停止した場合、クレーンモードに遷移させるものであってもよい。このように構成することにより、近接センサ５７が故障等により停止した場合に、速やかにクレーンモードに遷移することで直感的にオペレータに異常を知らせることができる。故障状態のまま掘削作業されることを抑制して、フックの損傷を防止できる。

また、制御装置５は、操作手段４６Ｂを備え、操作手段４６Ｂにより所定の信号が入力された場合、制御装置５は、クレーンモードまたは掘削モードの切り換えを停止するものであってもよい。このように構成することにより、近接センサ５７が必要ない場合や存在しない場合に、選択的に近接センサ５７を用いずクレーンモード若しくは掘削モードの切り替えを制御することができる。

なお、本実施形態においては、フック３２の展開／格納を検出するセンサを近接センサ５７として構成しているが、これに限定するものではなく、例えばポテンショメータなどの位置センサや、接触式のセンサであってもよい。

なお、本実施形態においては、フック３２の展開／格納を行うフック駆動装置を設けていないがこれに限定するものではなく、例えばモータ等の駆動装置を設けることも可能である。

なお、本実施形態においては、操作・表示装置６４は、複数のボタンから構成される操作部６４Ａと、液晶パネルから構成される表示部４６Ｂを設ける構成としているが、これに限定するものではなく、例えば、操作部及び表示部を液晶タッチパネルにて一体に構成することも可能である。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 車体
２１ 下部車体
２２ 上部車体
３ フロント
３１ バケット
３２ フック
３３ ブーム
３４ アーム
３４Ａ 連結ピン
３５ バケットシリンダ
３６
３７ リンク機構
３８ ブームシリンダ
３９ アームシリンダ
５ 制御装置
５１ ロッド圧センサ
５２ ボトム圧センサ
５３ ブーム角ポテンショメータ
５４ アーム角ポテンショメータ
５７ 近接センサ（センサ）
６１ 報知手段
６２ 電磁弁
６３ 警報装置
６４ 操作・表示装置
６４Ａ 操作部（操作手段）
６４Ｂ 表示部

Claims (3)

1. 展開／格納を切り替え可能なフックと、前記フックの展開／格納を検出するセンサと、前記フックの展開／格納を検出してクレーンモード若しくは掘削モードの切り替えを制御する制御装置と、オペレータの操作によりクレーンモード若しくは掘削モードの切り替えを制御する操作・表示装置と、を備える建設機械であって、
   前記フックの展開／格納を検出する方法は、前記操作・表示装置がクレーンモードを選択しているときに、前記センサの信号の変化で前記フックの展開／格納を検出する変化判定方法と、前記操作・表示装置が掘削モードを選択しているときに、前記センサの信号の有無で前記フックの展開／格納を検出する状態判定方法と、が使い分けられ、
   前記変化判定方法または前記状態判定方法に基づきクレーン作業に伴う建設機械の異常を検出する異常検知装置を備える
   ことを特徴とする建設機械。
2. 前記センサは、近接センサによって構成し、
   前記近接センサが停止した場合、前記クレーンモードに遷移させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
3. 前記制御装置は、操作手段を備え、
   前記操作手段により所定の信号が入力された場合、前記制御装置は、前記クレーンモードまたは前記掘削モードの切り換えを停止する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械。

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