JPH0741759Y2

JPH0741759Y2 - 把持式作業装置の過負荷防止装置

Info

Publication number: JPH0741759Y2
Application number: JP14991589U
Authority: JP
Inventors: 彰彦大平
Original assignee: Aichi Corp
Current assignee: Aichi Corp
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1995-09-27
Anticipated expiration: 2004-12-26
Also published as: JPH0389098U

Description

【考案の詳細な説明】イ．考案の目的（産業上の利用分野）本考案は、電柱等の対象物を把持する把持装置を備えた
把持式作業装置に関し、さらには、この把持式作業装置
に取り付けられる過負荷防止装置に関する。

（従来の技術）高所作業車、クレーン車等ブームを備えた作業装置には
過負荷防止装置が取り付けられている。この過負荷防止
装置は、ブームの自重およびブームの先端荷重等により
作業装置を転倒させる方向に作用する転倒側モーメント
が定格モーメント（作業装置を転倒に至らしめるモーメ
ントを所定の安全率で除したもの等）に達すると、それ
以上転倒側モーメントを増大させる方向へのブーム作動
を規制して安全を確保するように構成されている。なお
転倒側モーメントを増大させるブーム作動とは、起伏下
げ作動や伸長作動等である。

ところで、上記のような作業装置には、ブームの先端に
首振、回転等自在な把持装置を備え、この把持装置によ
って対象物を把持して持ち上げることができるように構
成された把持式作業装置がある。この把持式作業装置の
把持装置により対象物を把持するときは、まず、把持装
置をその対象物に接近させるようブームを起伏下げ作動
させ、把持装置がその対象物を把持した後にブームを起
伏上げ作動させてその対象物を持ち上げる。なお、地面
等に載置された対象物が、把持装置により把持されてか
らその地面等から離れるまでの一連の作動を地切り作動
と称する。

（考案が解決しようとする課題）このような地切り作動中においては以下のような問題が
ある。

前述のように従来の過負荷防止装置では、転倒側モーメ
ントが定格モーメントを超えた場合に、転倒側モーメン
トを増大させる方向、即ち、作業半径を大きくする方向
へのブーム作動のうちの一つである起伏下げ作動は規制
するが、作業半径を小さくする方向へのブーム作動であ
る起伏上げ作動は自由に行えるようになっている。した
がって、過大な重量を有する対象物を把持した場合にお
いて、地切り作動中に、転倒側モーメントが定格モーメ
ントを超えても、持ち上げ作動、即ち、起伏上げ作動は
続行され、転倒側モーメントが定格モーメントを超えた
まま対象物が地面から離れて持ち上がることになり、作
業装置が転倒する可能性が増加してしまうという問題が
起こる。なお、上記のような把持式作業装置は、リモー
トコントロールによって操作されることが多い。したが
って、操作者は、把持装置側にばかり気を取られ、作業
装置が転倒しそうなことに気付かないことが多いのであ
る。

以上の問題に鑑み、本考案では、特に地切り作動時にお
ける過負荷作動を防止するようにした過負荷防止装置を
提供することを目的としている。

ロ．考案の構成（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本考案の過負荷防止装置で
は、作業半径算出手段によりブームの起伏角等に基づい
て作業装置の作業半径を算出し、また、負荷荷重算出手
段によりブームに対して転倒方向に作用する負荷荷重を
算出し、コントローラにより、この負荷荷重が作業半径
に対して許容し得る定格荷重を超えた場合に、作業半径
の変化率に対する負荷荷重の変化率の比率が予め設定さ
れた所定値より大きいときは、ブームの起伏上げ作動を
規制する信号を出力する。なお、作業半径とは、ブーム
の基端部から把持装置までの水平距離をいい、また、負
荷荷重とは、ブーム、把持装置の自重および対象物を把
持した場合にその対象物の重量によりブームに作用する
荷重の総和をいう。

（作用）このような過負荷防止装置では、負荷荷重を、ブームを
起伏作動させる起伏シリンダに作用する軸力等に基づい
て算出する一方、作業半径算出手段によた算出された作
業半径に対応する定格荷重を選択または算出して上記負
荷荷重と比較する。負荷荷重が定格荷重を超えている場
合には、その負荷荷重に達するまでの荷重の変化率とそ
の作業半径に達するまでの半径の変化率との比率を算出
し、その変化率比が予め設定された所定値よりも大きい
ときは、地切り作動中であると判断してブームの起伏上
げ作動を規制する。

（実施例）以下本考案の好ましい実施例にいて図面を参照しながら
説明する。

まず、本考案に係る過負荷防止装置を備えた把持式作業
車について第２図を用いて説明する。

把持式作業車１の車体２の前後左右の４箇所にはアウト
リガ３が取り付けられている。作業を行うときは、これ
らアウトリガ３を車体２の側方および下方に伸長させて
図のように車体２を支持させる。また、車体２には、旋
回台４が車体２に対して旋回自在に取り付けられてい
る。さらに、旋回台４の上部にはブーム５の基端部が枢
着されている。このブーム５は、基端側部材5aと先端側
部材5bとからなる２段伸縮式ブームである。また、この
ブーム５は、起伏シリンダ６の伸縮作動により起伏自在
となっている。

ブーム５の先端部には把持装置７が取り付けられてい
る。この把持装置７は、グリッパ８とフレーム９とから
構成されている。グリッパ８は、その先端部に取り付け
られたハンド部材11の開閉作動により電柱12等の長尺物
（対象物）を把持したり、放したりする。なお、グリッ
パ８は、支持ドラム10により回動自在に支持されてい
る。また、このドラム10は、フレーム９に枢着され、横
首振シリンダ13の伸縮作動によって横方向（図面に対し
て垂直方向）に揺動自在である。フレーム９は、ブーム
５の先端部に枢着され、縦首振シリンダ14の伸縮作動に
よって縦方向（図の上下方向）に揺動自在である。この
ように、グリッパ８は、ブーム５に対して、回転、横首
振および縦首振作動ができる。

次に、上記過負荷防止装置の構成について第１図を用い
て説明する。

本装置20は、作業半径算出部21、負荷荷重算出部22およ
びコントローラ23から構成されている。

作業半径算出部21は、起伏センサ24、伸長センサ25およ
び半径算出器26から構成されている。起伏センサ24およ
び伸長センサ25はそれぞれブーム５の起伏角および伸長
量を検出する。半径算出器26は、上記各センサ24、25か
らの信号に基づいて作業半径を算出する。

負荷荷重算出部22は、軸力センサ27および荷重算出器28
から構成されている。軸力センサ27は、ブーム５、把持
装置７の自重および把持装置７により把持される電柱12
の重量により起伏シリンダ６に作用する軸力を検出す
る。荷重算出器28は、軸力センサ27からの信号に基づい
てブーム５の負荷荷重を算出する。

コントローラ23は、微分器29および演算器30から構成さ
れている。微分器29には上記半径算出器26および荷重算
出器28が繋がり、微分器29は、これら算出器26、28によ
り算出された作業半径、負荷荷重の変化率を算出する。
さらに、この微分器29は演算器30に繋がっている。以
下、演算器30による処理手順について第３図の制御フロ
ーに従って説明する。

この演算器30は、ステップS1において、ブーム５の作動
状態判断の基準となるよう予め設定された第１所定値δ
_１（請求の範囲にいう「所定値」）および第２所定値δ
_２を読み込む。なお、これら所定値δ_１、δ_２について
は後述する。また、半径算出器26により算出された作業
半径Ｒおよび荷重算出器28により算出された負荷荷重Ｗ
を読み込む。

ステップS2においては、微分器29により算出された作業
半径変化率dRおよび負荷荷重変化率dWとを読み込むとと
もに、これら変化率dR、dWの比率である変化率比（dW/d
R）を算出する。

ステップS3においては、ステップS1で読み込んだ作業半
径Ｒに対する定格荷重W_Lを選択する。なお、各作業半径
Ｒに対する定格荷重W_Lは予め演算器30内に記憶されてい
る。

ステップS4においては、ステップS1で読み込んだ負荷荷
重Ｗと上記定格荷重W_Lとを比較し、Ｗ≧W_Lと判断したと
きはブーム５の作動を規制すべくステップS5に進み、Ｗ
＜W_Lと判断したときはブーム５の作動規制は不要である
としてステップS6に進む。

ステップS5においては、上記変化率比（dW/dR）の絶対
値である|dW/dR|（以下、これを変化率比という）と第
１所定値δ_１とを比較する。この第１所定値δ_１は、例
えば、グリッパ８に電柱12を把持した状態でブーム５を
起伏下げ作動させた場合に生じ得る変化率比の最大値よ
りも大きな値をもって設定され、この値を超えるような
大きな変化率比を示す場合は地切り作動状態であると断
定し得る値である。なお、|dW/dR|＞δ_１と判断したと
きはステップS7に進む。ステップS7においては、ブーム
５の起伏上げ作動を規制する信号を出力する。

ステップS5において、|dW/dR|≦δ_１と判断したときは
ステップS8に進む。このステップS8では、変化率比|dW/
dR|と、第２所定値δ_２を比較する。この第２所定値δ
_２は、上記のようにブーム５を起伏下げ作動させた場合
に生じ得る変化率比の最大値と同等な値（ブーム５を地
切り作動させた場合に生じ得る変化率比の最小値よりは
小さい値）をもって設定され、この値よりも小さな変化
率比を示した場合は起伏下げ作動状態であると断定し得
る値である。ここで、|dW/dR|＜δ_２（＜δ_１）と判断
したときはステップS9に進む。ステップS9においては、
ブーム５の起伏下げ作動を規制する信号を出力する。ま
た、|dW/dR|≧δ_２と判断したときはステップS10に進
む。このステップS10においては、ステップS7、S9のよ
うに規制すべきブーム５の作動方向を特定することがで
きないため、直前まで行っていたブーム５の規制を続行
させるプログラムを実効するとか、警報音を鳴らして作
業者にブーム５の作動を停止させる等して、ブーム５の
作動に応じた規制が行われるようにする。

次に本装置20の作動について第４図を用いて説明する。

地切り作動前において、電柱12の重量が完全に地面Ｇに
支えられている間は負荷荷重Ｗは小さな荷重W₀である。
しかし、電柱12の持ち上げ開始から電柱12が地面Ｇから
完全に離れるまでの間に、負荷荷重Ｗは荷重W₀から急激
に増加する。この増加後の荷重W₁が定格荷重W_L以上にな
ったときは、ステップS4においてＷ≧W_Lと判断され、ス
テップS5に進む。なお、この段階では、地切り作動によ
ってＷ≧W_Lとなったのか、起伏下げ作動によってＷ≧W_L
となったのかは不明である。ここで、このときの荷重Ｗ
の増加の様子を示したのが、第4B図における矢印(dW/d
R)_Aであり、このときの変化率比はこの矢印の傾きによ
って表される。なお、同様に各所定値δ_１、δ_２の値
は、第4B図における矢印δ_１、δ_２の傾きによって表さ
れる。

この図から分かるように、上記地切り時の変化率比は第
１所定値δ_１よりも大きい（|dW/dR|＞δ_１）。このた
め、地切り作動によってＷ≧W_Lとなったのが明らかとな
り、ステップS7に進んでブーム５の起伏上げ作動を規制
する。こうして、グリッパ８に把持した電柱12が重すぎ
たり、ブーム５を伸長させすぎたりした状態での地切り
作動が阻止され、車体２の安定が損なわれるのが防止さ
れる。

一方、電柱12を把持して起伏上げ作動させた後、ブーム
５を負荷荷重Ｗが定格荷重W_Lよりも小さくなる範囲内で
伸長作動させ、その後にブーム５を起伏下げ作動させた
場合において、この起伏下げ作動時の荷重Ｗの増加の様
子を示したのが矢印(dW/dR)_Bである。なお、このときの
変化率比も、この矢印の傾きによって表される。そし
て、負荷荷重Ｗが定格荷重W_L以上になったときは、ステ
ップS4からステップS5に進む。この段階では、上記と同
様に地切り作動によってＷ≧W_Lとなったのか、起伏下げ
作動によってＷ≧W_Lとなったのかは不明であるが、ステ
ップS5において|dW/dR|≦δ_１と判断され、さらにステ
ップS8において|dW/dR|＜δ_２と判断されることによ
り、起伏下げ作動によってＷ≧W_Lとなったのが明らかと
なる。このため、ステップS9に進み、ブーム５の起伏下
げ作動を規制する。こうして、ブーム５の起伏下げ作動
時においても、車体２の安定が損なわれるのが防止され
る。なお、ステップS5において|dW/dR|≦δ_１と判断し
たときに即ブーム５の起伏下げ作動を規制せず、ステッ
プS8において|dW/dR|＜δ_２と判断したときにのみ起伏
下げ作動を規制するようにすることにより、ブーム５等
の振動によって変化率比が第１所定値δ_１近傍で変動し
て、起伏上げ規制と起伏下げ規制とが頻繁に切り換わる
ような不安定な制御が行われるのを防止することができ
る。

なお、本例では、パラメータとして作業半径Ｒを用いた
が、作業高さ（地面Ｇから把持された電柱12までの高
さ）でも良い。

ハ．考案の効果以上のように、本考案に係る過負荷防止装置を用いれ
ば、地面等に載置された対象物を把持装置により把持し
てから完全に持ち上げるまでの間に、ブームの負荷荷重
が定格荷重を超え、かつ作業半径の変化率（減少率）に
対する負荷荷重の変化率（増加率）の比率が所定値より
大きいときは、その起伏上げ作動を規制する。したがっ
て、従来のような作業半径を大きくする方向へのブーム
作動だけでなく、上記の地切り時のような作業半径を小
さくする方向へのブーム作動をも規制でき、作業装置の
転倒を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る過負荷防止装置のブロック図、第２図は、上記過負荷防止装置を備えた把持式建柱作業
車の側面図、第３図は、上記過負荷防止装置の作動を示した制御フロ
ー第4A、4B図は、上記把持式作業車のブームの作動および
負荷荷重と作業半径との変化を示した概念図である。５……ブーム、７……把持装置 21……作業半径算出部、22……負荷荷重算出部 23……コントローラ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】起伏等自在なブームの先端に対象物を把持
する把持装置を備えた作業装置の過負荷作動を防止すべ
く前記ブームの作動を規制する把持式作業装置の過負荷
防止装置において、前記ブームの起伏角および伸長量に基づいて前記作業装
置の作業半径を算出する作業半径算出手段と、前記ブームに対し、転倒方向に作用する負荷荷重を算出
する負荷荷重算出手段と、前記負荷荷重が前記作業半径に対して許容し得る定格荷
重を超えた場合に、前記作業半径の変化率に対する前記
負荷荷重の変化率の比率が予め設定された所定値より大
きいときに、前記ブームの起伏上げ作動を規制する信号
を出力するコントローラとからなることを特徴とする把
持式作業装置の過負荷防止装置。