JP7635671B2

JP7635671B2 - 積載形トラッククレーン

Info

Publication number: JP7635671B2
Application number: JP2021132557A
Authority: JP
Inventors: 末和郷東; 克彰遠藤
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2025-02-26
Anticipated expiration: 2041-08-17
Also published as: JP2023027459A

Description

本発明は、積載形トラッククレーンに関する。さらに詳しくは、運転室と荷台との間のクレーン装置およびアウトリガ装置が設けられている積載形トラッククレーンに関する。

積載形トラッククレーンは、荷台を備えたトラックにクレーン装置を搭載した車両である。クレーン装置は、運転室と荷台との間に搭載されている。クレーン装置は、走行用の原動機から動力を取り出して動作させられる。積載形トラッククレーンでは、クレーン作業時にクレーン装置の基礎部分を中心として、クレーン装置のブームを旋回させるとともに、ブームを伸縮させる。この動作により貨物を吊り上げ、この貨物を運搬する。

積載形トラッククレーンでは、クレーン作業時の車体の安定性を確保するために車体にアウトリガ装置が設けられる。このアウトリガ装置は、多くの場合クレーン装置の近傍に１つ設けられる。アウトリガ装置の左右外側端部にそれぞれ油圧ジャッキが設けられている。そして、クレーン作業を行う際は、積載形トラッククレーンの使用者はこの油圧ジャッキを、車体から張り出した状態として作業を行う。

積載形トラッククレーンの定格荷重は、荷台に積載物がない状態で、かつ、側方領域内で最も安定度が悪い旋回位置での能力（安定性能）と、クレーンの構造物の強度から決定される能力（クレーン強度性能）から算出される。特許文献１の図３のグラフは、このように算出された定格荷重の一例であり、特許文献１には、この定格荷重に対する吊上荷重の割合により警報が発せられたり、作動が停止させられたりする構成が開示されている。

また、特許文献２には、安定性能（特許文献２における安定定格吊上荷重）を用いた場合の定格荷重の算出方法が開示されている。特許文献２では、左右いずれかの転倒基線を基準として、安定側モーメントと転倒側モーメントが算出され、これに基づいて安定性能を用いた場合の定格荷重が算出される。特許文献２の転倒基線は、左右いずれかのアウトリガジャッキの接地点と、同方向に位置する後輪の接地点とを結んだ線と定義されている。

特開平９－８６８７３号公報特開２００７－２９７１６９号公報

安定性能による定格荷重の算出時には、特許文献２で開示があるように、左右いずれかのアウトリガジャッキの接地点と、同方向に位置する後輪の接地点とを結んだ転倒基線に基づいて求める方法がある。
また安定性能による定格荷重の算出は、以下に定義される転倒ラインに基づいて行われる場合がある。すなわち図６に示す平面視において、左右の外側の制限位置まで張り出されたアウトリガ装置３３の各ジャッキの中心（例えば右ジャッキ３８ａの中心）と、左右の後輪２３間に亘って設けられた後軸の左右中心Ｏ_Ｔと、を結んだ直線を右転倒ラインＬ_ＲＴ（上記の転倒基線と同義）と定義する。
ここからは特許文献２と同じである。すなわち平面視において、この右転倒ラインＬ_ＲＴからブーム３２の回転中心Ｏ_Ｃに向けて垂線を引く（以下本稿において、この垂線と、積載形トラッククレーンのブームの車両前方のイニシャルポジションと、からなる角度を「従来旋回角度θ_ＲＴ」ということがある）。この垂線の長さは、右転倒ラインＬ_ＲＴ上の各点からブームの回転中心Ｏ_Ｃまでの長さの中で一番短く、この垂線上にブームがある状態が最も安定度が悪くなると理論上考えられるので、この状態を考慮して、定義された転倒ラインＬ_ＲＴ、Ｌ_ＬＴが用いられて、転倒モーメントが算出され、安定性能による側方領域における定格荷重が決定されていた。すなわち、この転倒ラインを基礎として、転倒モーメントに関する計算の多くが行われていた。

しかるに、積載形トラッククレーンに用いられる車両の形態は非常に多く、ホイルベースの長さまたは後軸数も多岐にわたるため、車両の形態によっては、構造のみから定義される転倒ラインは、実際の転倒ラインと必ずしも一致していないという問題がある。すなわち実際の転倒ラインと一致していない場合、算出される転倒モーメントの数値が、実際の数値と一致せず、安定性能による側方領域における定格荷重を正確に求めることができないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑み、安定性能による側方領域における定格荷重の算出を正確に行うことが可能な積載形トラッククレーンを提供することを目的とする。

第１発明の積載形トラッククレーンは、運転室の荷台との間に、クレーン装置およびアウトリガ装置が備えられた積載形トラッククレーンであって、該積載形トラッククレーンには、前記アウトリガ装置の左右外側端部にそれぞれ設けられたジャッキと、該ジャッキの接地反力信号を受ける制御装置と、が設けられ、該制御装置は、前記クレーン装置を構成するブームの旋回位置が側方領域にある場合に、左右いずれか一方の側方領域においてブームを旋回させた際に、左右いずれか他方のジャッキの接地反力信号が最も低い値を示したときの旋回角を、第１旋回角とし、平面視において、前記左右いずれか一方の側方領域に位置するジャッキの中心を通り、前記第１旋回角と９０°の角度を有する直線を転倒ラインとし、該転倒ラインを用いて転倒モーメントを算出することを特徴とする。
第２発明の積載形トラッククレーンは、第１発明において、前記制御装置は、前記転倒ラインから実質的後軸中心を算出することを特徴とする。

第１発明によれば、転倒モーメントを算出するために用いられる転倒ラインを、ジャッキの接地反力から求めることにより、安定性能による側方領域における定格荷重の算出を、より高精度に行うことができる。
第２発明によれば、ジャッキ反力から求めた転倒ラインを用いて実質的後軸中心を算出することにより、アウトリガ装置の張出幅が変更されても高精度に転倒ラインを求めることができる。

本発明の第１実施形態に係る積載形トラッククレーンの転倒ラインの説明図である。図１の積載形トラッククレーンの側面図である。図１の積載形トラッククレーンの油圧回路図である。図１の積載形トラッククレーンの制御回路図である。図１の積載形トラッククレーンの作業領域の説明図である。従来の積載形トラッククレーンの転倒ラインの説明図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための積載形トラッククレーンを例示するものであって、本発明は積載形トラッククレーンを以下のものに特定しない。なお、各図面が示す部材の大きさまたは位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。加えて本明細書においては、前後左右の記載は、車体の運転室に積載形トラッククレーンの使用者が搭乗した状態での使用者を基準として前後左右とする。

＜第１実施形態＞
（積載形トラッククレーン１０）
図２には本発明の第１実施形態に係る積載形トラッククレーン１０の側面図を示す。図２に示すように、積載形トラッククレーン１０は、汎用トラック２０の運転室２７と荷台２８との間の車両フレーム２９にクレーン装置２１が搭載されたものである。汎用トラック２０には、左右対称に前輪２２が設けられている。さらに汎用トラック２０には、左右対称に後輪２３が設けられている。

図２に示すように、クレーン装置２１は、車両フレーム２９上に固定されたベース３０と、ベース３０に対して旋回可能に設けられたポスト３１と、ポスト３１の上端部に起伏可能に設けられたブーム３２と、を含んで構成されている。加えて、積載形トラッククレーン１０は、アウトリガ装置３３を備えている。このアウトリガ装置３３は、ベース３０に設けられ、ベース３０から左右外側へ張出す。すなわちクレーン装置２１およびアウトリガ装置３３は、側面方向から見て運転室２７と荷台２８との間に位置している。アウトリガ装置３３の左右先端には、油圧のジャッキ３８ａ、３８ｂがそれぞれ設けられている（図５参照）。

ポスト３１にはウインチが内蔵されている。このウインチからワイヤロープをブーム３２の先端部に導いて、ブーム３２先端部の滑車を介してフック３４に掛け回すことにより、フック３４をブーム３２の先端部から吊り下げている。

クレーン装置２１は油圧回路４０により油圧駆動される（図３参照）。この油圧回路４０を操作するためのレバー群３５がベース３０の左右両側に設けられている。また、油圧回路４０を電気的に制御し、作業車両を制御する制御装置１２がベース３０に設けられている。

（油圧回路４０）
図３には、本実施形態に係る積載形トラッククレーン１０の油圧回路図を示す。図３に示すように、クレーン装置２１の油圧回路４０は、主に、油圧バルブユニット４１と、油圧バルブユニット４１にタンク４２内の作動油を供給する油圧ポンプ４３と、油圧ポンプ４３と油圧バルブユニット４１とを接続する主油路４４と、油圧バルブユニット４１とタンク４２とを接続する戻油路４５と、ブーム３２の伸縮動作、またはウインチの巻上げ巻下げ、ブーム３２の起伏動作、ブーム３２の旋回動作などを行うための、複数のクレーン装置用アクチュエータ４６ａ～４６ｄ、２つのジャッキ３８ａ、３８ｂ、およびアウトリガ装置３３の左右の張出アクチュエータ３８ｃ、３８ｄを含んで構成されている。クレーン装置用アクチュエータ４６ａ～４６ｄ、ジャッキ３８ａ、３８ｂ、右張出アクチュエータ３８ｃ、および左張出アクチュエータ３８ｄは、油圧バルブユニット４１に接続している。

油圧ポンプ４３はＰＴＯ（パワーテイクオフ）装置を介して汎用トラック２０のエンジン３６に接続されており、エンジン３６により駆動される。

油圧バルブユニット４１には、ブーム伸縮用制御弁４７ａ、ウインチ用制御弁４７ｂ、ブーム起伏用制御弁４７ｃ、ブーム旋回用制御弁４７ｄ、右側ジャッキ制御弁４８ａ、左側ジャッキ制御弁４８ｂ、右張出制御弁４８ｃ、および左張出制御弁４８ｄが設けられている。ブーム伸縮用制御弁４７ａはブーム伸縮用アクチュエータ４６ａに、ウインチ用制御弁４７ｂはウインチ用油圧モータ４６ｂに、ブーム起伏用制御弁４７ｃはブーム起伏用アクチュエータ４６ｃに、ブーム旋回用制御弁４７ｄはブーム旋回用アクチュエータ４６ｄにそれぞれ接続されている。また、右側ジャッキ制御弁４８ａは右側に位置する右ジャッキ３８ａに、左側ジャッキ制御弁４８ｂは左側に位置する左ジャッキ３８ｂに、右張出制御弁４８ｃは右張出アクチュエータ３８ｃに、左張出制御弁４８ｄは左張出アクチュエータ３８ｄにそれぞれ接続されている。

これらの切換制御弁には、それぞれレバーが取り付けられており、そのレバーを手動操作することにより、油圧ポンプ４３から供給される作動油の方向および流量を切り換えることができるようになっている。

また、制御装置１２は、エンジン３６のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）にも接続されており、少なくともエンジン３６の回転数を制御できるよう構成されている。制御装置１２は、エンジン３６の回転数を制御することで油圧ポンプ４３の回転数を制御でき、油圧ポンプ４３の吐出量を調整できる。

（制御回路）
図４には、本実施形態に係る積載形トラッククレーン１０の制御回路図を示す。制御装置１２の入力側には、ブーム長検出器１５ａと、ブーム旋回角度検出器１５ｂと、ブーム起伏角度検出器１５ｃと、起伏支持力検出器１５ｄと、右反力情報検出器１６ａと、左反力情報検出器１６ｂと、右張出情報検出器１７ａと、左張出情報検出器１７ｂと、が電気的に接続されている。また、制御装置１２の出力側には警報器１４と、ブーム伸縮用制御弁４７ａ、ウインチ用制御弁４７ｂ、ブーム起伏用制御弁４７ｃ、ブーム旋回用制御弁４７ｄ、右側ジャッキ制御弁４８ａ、左側ジャッキ制御弁４８ｂ、右張出制御弁４８ｃ、左張出制御弁４８ｄが電気的に接続されている。

ブーム長検出器１５ａは、ブーム３２の長さを検出するためのものであり、例えばコード繰出長さ検出器である。コード繰出長さ検出器は測長用コードの繰り出し長さをコード巻取器の回転変位量を検出することで検出する。

ブーム旋回角度検出器１５ｂは、ブーム３２の旋回角度を検出するためのものであり、ポスト３１の根元側に配置されている。例えばブーム旋回角度検出器１５ｂはポテンショメータである。このポテンショメータの代わりにロータリエンコーダが用いられることもある。

ブーム起伏角度検出器１５ｃは、ブーム３２の起伏角度を検出するためのものであり、ブーム３２の根元側に配置されている。例えばブーム起伏角度検出器１５ｃはポテンショメータである。このポテンショメータの代わりにロータリエンコーダが用いられることもある。

起伏支持力検出器１５ｄは、フック３４に吊られた荷重を検出するために設けられている。本実施形態では、起伏支持力検出器１５ｄはブーム起伏用のシリンダに設けられた差圧計である。起伏支持力検出器１５ｄで検出された差圧は、制御装置１２へ出力される。

右反力情報検出器１６ａは、アウトリガ装置３３の右外側端部に設けられた右ジャッキ３８ａに作用する反力を検出するために設けられている。右反力情報検出器１６ａは、例えばひずみゲージを用いたロードセルであったり、ジャッキ内の圧力を検出できる圧力計であったりするが特にこれらに限定されない。左反力情報検出器１６ｂも、右反力情報検出器１６ａと同様の構成である。

右張出情報検出器１７ａは、アウトリガ装置３３の右ジャッキ３８ａが所定の張出位置にあることを検出するために設けられている。右張出情報検出器１７ａは、例えば近接スイッチを用いることができるが、これに限定されない。また。右張出情報検出器１７ａは、例えばコード繰出長さ検出器としても問題ない。左張出情報検出器１７ｂも、右張出情報検出器１７ａと同様の構成である。

警報器１４は、例えば定格荷重を超えた吊り荷重となった場合など、あらかじめ定められた状態になった場合に、積載形トラッククレーン１０の使用者にその状態を覚知させるためのものである。本実施形態では、警報器１４は、運転室２７の外側に設けられている。

（作業領域）
図５は、本実施形態に係る積載形トラッククレーン１０の作業領域の説明図である。図５では、積載形トラッククレーン１０を平面視で示している。本実施形態では、積載形トラッククレーン１０には、アウトリガ装置３３がクレーン装置２１近傍、すなわち運転室２７と荷台２８との間に備えられている。積載形トラッククレーン１０の使用者は、このアウトリガ装置３３を外側に十分張出した状態で積荷の上げ下ろしの作業を行う。

積載形トラッククレーン１０は、構造上クレーン装置２１を構成するブーム３２の水平面内の角度、すなわち旋回角度により、安全に積みおろしできる吊荷の重量が異なる。一般的に積載形トラッククレーン１０の定格荷重は、以下の後方領域、側方領域および前方領域の３つの領域ごとに設定されている。後方領域は、平面図においてブーム３２の回転中心Ｏｃと、左右に二つずつある後輪２３のそれぞれの左右中心（以下「右後輪中心ＣＲ」および「左後輪中心ＣＬ」と称することがある。）と、を結んだ線分の間の領域（２本の線分から構成される角度が小さい側）である。

側方領域は、ブーム３２の回転中心Ｏｃと右後輪中心ＣＲとを結んだ線分、およびブーム３２の回転中心Ｏｃと右ジャッキ３８ａとを結んだ線分の間の領域（２本の線分から構成される角度が小さい側）、またはブーム３２の回転中心Ｏｃと左後輪中心ＣＬとを結んだ線分、およびブーム３２の回転中心Ｏｃと左ジャッキ３８ｂとを結んだ線分の間の領域（２本の線分から構成される角度が小さい側）である。

前方領域は、ブーム３２の回転中心Ｏｃと左右のジャッキ３８ａ、３８ｂとを結んだ線分の間の領域（２本の線分から構成される角度が小さい側）である。なお本実施形態では３つの領域は上記のように定義されているが、この領域の定義は積載形トラッククレーン１０の構成により異なることがある。例えば、本実施形態では、作業領域は前方領域、側方領域、後方領域の３つに分けられたが、前方領域、側方領域の２つに分けられる場合がある。また、それぞれの領域の境界はブーム旋回角度検出器１５ｂからの信号により判断するため、上記定義による位置と、厳密には異なっている場合がある。また、前方領域を、２本の線分から構成される角度が小さい側としたが、これに限定されない。例えばブーム３２の回転中心Ｏｃが左右のジャッキ３８ａ、３８ｂと、を結んだ線分よりも、車両前方側にある場合は２本の線分から構成される角度が大きい側となる。

（転倒ラインＬ_ＲＳ、Ｌ_ＬＳ決定方法）
図１には、本発明の第１実施形態に係る積載形トラッククレーン１０の転倒ラインＬ_ＲＳ、Ｌ_ＬＳの説明図を示す。この転倒ラインＬ_ＲＳ、Ｌ_ＬＳは、少なくとも積載形トラッククレーン１０の側方領域における転倒モーメントを算出するのに用いられる。右転倒ラインＬ_ＲＳおよび左転倒ラインＬ_ＬＳの求め方は、左右が違う以外は同じであるので、右転倒ラインＬ_ＲＳの決定方法について説明する。

なお「転倒モーメント」とは、積載形トラッククレーン１０を用いて作業者が作業を行う際に、ブーム３２の長さ、吊荷の荷重などから計算されるものである。ブーム３２の長さ等から計算されるものであるから、作業状況により逐次変化するものである。

右転倒ラインＬ_ＲＳは、汎用トラック２０にクレーン装置２１とアウトリガ装置３３とが架装された状態で決定される。右転倒ラインＬ_ＲＳは、クレーン装置２１とアウトリガ装置３３とが一度架装されると、その後変更されることはない。

クレーン装置２１とアウトリガ装置３３とが架装された状態で、積載形トラッククレーン１０の製造者は、アウトリガ装置３３を最も外側に張り出させる。次にその製造者は、アウトリガ装置３３の左右外側端部にそれぞれ設けられている右ジャッキ３８ａおよび左ジャッキ３８ｂを、積載形トラッククレーン１０の左右の前輪２２が浮き上がるように下側に突き出す。前輪２２が浮き上がった状態でその製造者は、クレーン装置２１を構成するブーム３２を、ブーム３２の旋回中心Ｏ_Ｃを中心に旋回させる。具体的には、ブーム３２のイニシャルポジションは図１において旋回中心Ｏ_Ｃから上側に伸びる位置となるが、そのイニシャルポジションから時計回りに１８０度回転させる。この回転の際に、その製造者は、制御装置１２により、左ジャッキ３８ｂにかかる接地反力を検出し、その検出値を制御装置１２に記憶させる。そして、制御装置１２は、最も接地反力が低い値を示した時の旋回角θを、右第１旋回角θ_ＲＳとして記憶する。

そして、制御装置１２は、旋回中心Ｏ_Ｃを通り、右第１旋回角θ_ＲＳを有する直線に対し、９０度の角度を有し、右ジャッキ３８ａの中心を通る直線を右転倒ラインＬ_ＲＳと決定する。制御装置１２は、この右転倒ラインＬ_ＲＳを用いて、少なくとも積載形トラッククレーン１０の側方領域における転倒モーメントを算出する。

このような構成によれば、転倒モーメントを算出するために用いられる転倒ラインＬ_ＲＳ、Ｌ_ＬＳを、ジャッキ３８ａ、３８ｂの接地反力から求めることにより、安定性能による側方領域における定格荷重を、より高精度に求めることができる。また、側方領域の旋回運動において、左右反対側のジャッキ３８ａ、３８ｂの接地反力が最も小さい第１旋回角の角度が判明するので、旋回運動をする際に、第１旋回角の角度に近づく方向に旋回する際に、制御装置１２は、警報器１４を鳴らしたり、旋回運動の速度を緩めたりすることが可能となる。

次に制御装置１２は、右転倒ラインＬ_ＲＳと、積載形トラッククレーン１０の左右対称軸との交点を実質的後軸中心Ｏ_Ｓと決定する。

このように右転倒ラインＬ_ＲＳおよび実質的後軸中心Ｏ_Ｓは定められたが、左第１旋回角θ_ＬＳおよび左転倒ラインＬ_ＬＳの決定方法も左右であるとの相違点以外は同じである。なお、右転倒ラインＬ_ＲＳから決定された実質的後軸中心Ｏ_Ｓは、左転倒ラインＬ_ＬＳから決定された実質的後軸中心Ｏ_Ｓと理論上は同じ位置になる。

ジャッキ３８ａ、３８ｂの接地反力から求めた転倒ラインＬ_ＲＳ，Ｌ_ＬＳを用いて実質的後軸中心Ｏ_Ｓを決定することにより、アウトリガ装置３３の張出幅が変更されても高精度に転倒ラインＬ_ＲＳ、Ｌ_ＬＳを求めることができる。

１０積載形トラッククレーン
１２制御装置
２１クレーン装置
２７運転室
２８荷台
３２ブーム
３３アウトリガ装置
３８ａ右ジャッキ
３８ｂ左ジャッキ
Ｌ_ＲＳ右転倒ライン
Ｌ_ＬＳ左転倒ライン
Ｏ_Ｓ実質的後軸中心
θ_ＲＳ右第１旋回角
θ_ＬＳ左第１旋回角

Claims

運転室の荷台との間に、クレーン装置およびアウトリガ装置が備えられた積載形トラッククレーンであって、
該積載形トラッククレーンには、
前記アウトリガ装置の左右外側端部にそれぞれ設けられたジャッキと、
該ジャッキの接地反力信号を受ける制御装置と、が設けられ、
該制御装置は、
前記クレーン装置を構成するブームの旋回位置が側方領域にある場合に、
左右いずれか一方の側方領域においてブームを旋回させた際に、
左右いずれか他方のジャッキの接地反力信号が最も低い値を示したときの旋回角を、第１旋回角とし、
平面視において、前記左右いずれか一方の側方領域に位置するジャッキの中心を通り、前記第１旋回角と９０°の角度を有する直線を転倒ラインとし、
該転倒ラインを用いて転倒モーメントを算出する、
ことを特徴とする積載形トラッククレーン。
前記制御装置は、
前記転倒ラインから実質的後軸中心を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の積載形トラッククレーン。