JPH09216786A - 油圧クレーンのブーム伸縮停止保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブーム伸縮シリンダの負荷保持側圧力をセン
サによって検出する必要をなくし、しかも、負荷保持側
圧力を正確に求めてブームの伸縮停止状態での縮み現象
の発生を確実に防止する。 【解決手段】 クレーンに標準装備された過負荷防止装
置のセンサ情報を用いてブーム伸縮シリンダ２の負荷保
持側圧力を演算し、この演算値に基づいてコントローラ
から停止保持回路１４の電磁比例減圧弁１７に二次圧指
令を出力するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧クレーンの伸縮
ブームを伸縮停止状態に保持するためのブーム伸縮停止
保持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧クレーンの伸縮ブームには油圧シリ
ンダ（ブーム伸縮シリンダ）が内蔵され、このブーム伸
縮シリンダによってブームが伸縮駆動される。

【０００３】また、ブーム伸縮シリンダの油圧駆動回路
には、同シリンダの縮小作動に対して油圧ブレーキ力を
与えるカウンタバランス弁が設けられ、このカウンタバ
ランス弁により、ブームの伸縮停止状態におけるブーム
伸縮シリンダの負荷保持側（伸長側）油室内の油の逃
げ、すなわち同シリンダ（ブーム）の縮みが防止され
る。

【０００４】ところが、連続作業後、ブームの伸縮動作
を長時間停止させると、油温の低下によって油の体積が
減少し、ブーム伸縮シリンダの負荷保持側油室の圧力
（負荷保持側圧力）が低下するため、同シリンダが縮小
し、ブームが縮んでしまう現象が生じていた。

【０００５】このブームの縮み現象が生じると、その
分、吊荷が降下するため、とくに吊荷を吊ったままで溶
接や組立作業等を行なう場合に危険となっていた。

【０００６】そこで従来、この点の対策として、特公平
１−３２３６２号公報に示されているように、ブーム伸
縮シリンダの負荷保持側回路と油圧源との間に、電磁比
例減圧弁を備えた停止保持回路を接続するとともに、ブ
ーム伸縮シリンダの負荷保持側圧力を検出する圧力セン
サを設け、ブーム伸縮停止後に、上記電磁比例減圧弁の
二次圧を、停止直後の負荷保持側圧力に対応する値に設
定してシリンダ伸長側油室に加えるようにしたものが提
案された。

【０００７】なお、伸縮ブームにおいては、各段ブーム
の摺動部分に抵抗を少なくするためのスライディングパ
ッドが設けられ、伸縮停止時に、負荷保持側圧力と、こ
のスライディングパッドによる摩擦力とによってブーム
伸縮シリンダが停止状態に保持される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ブーム伸縮シ
リンダは、一般的な多段ブームにあっては隣り合う各段
ブーム間に設けられているため、上記のように各ブーム
伸縮シリンダの負荷保持側圧力を圧力センサによって検
出し、この検出値に基づいて電磁比例減圧弁の二次圧を
設定する公知の構成によると、各センサの検出信号を、
クレーン本体に搭載されたコントローラに伝送すること
が技術的に困難となり、可能としてもセンサごとにリー
ル配線しなければならない等、装置構成が複雑となり、
コスト高となる。

【０００９】そこで本発明は、ブーム伸縮シリンダの負
荷保持側圧力を直接検出する必要がなく、そのための専
用センサも、同センサからコントローラへの信号伝送の
必要もなく、しかも、負荷保持側圧力を正確に求めてブ
ームの縮み現象の発生を確実に防止することができる油
圧クレーンのブーム伸縮停止保持装置を提供するもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、伸縮
ブームと、この伸縮ブームを伸縮作動させるブーム伸縮
シリンダを含む作業用各アクチュエータと、過負荷防止
装置とを具備し、この過負荷防止装置は、ブーム長さ等
のブーム姿勢を含むクレーン作業状態を検出する複数の
センサと、この各センサからの検出信号に基づいて上記
作業用各アクチュエータの作動を過負荷防止方向に制御
するコントローラとによって構成されたクレーンにおい
て、上記ブーム伸縮シリンダの負荷保持側油室に圧油を
供給する負荷保持側回路に、油圧源を備えた停止保持回
路が接続され、この停止保持回路には上記過負荷防止装
置のコントローラからの指令信号によって二次圧が変化
する電磁比例減圧弁が設けられ、上記コントローラは、
上記複数のセンサからの検出信号に基づいてブーム伸縮
停止時における上記ブーム伸縮シリンダの負荷保持側圧
力を演算し、この演算された負荷保持側圧力に応じて上
記電磁比例減圧弁に対する二次圧指令を出力するように
構成されたものである。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、クレーン作業状態を検出するセンサとして、伸縮ブ
ームの起伏角を検出するブーム起伏角センサと、ブーム
長さを検出するブーム長さセンサと、伸縮ブームを起伏
させるブーム起伏シリンダの両側圧力を検出するブーム
起伏シリンダ圧力センサとが設けられ、コントローラ
は、 上記各センサからの検出信号に基づいて吊荷重量を
求め、 この吊荷重量から吊荷巻上・巻下用の巻上ロープの
張力を演算し、 このロープ張力からブーム伸縮シリンダの停止保持
のために必要なシリンダ推力を演算し、 このシリンダ推力を得るための負荷保持側圧力を演
算する ように構成されたものである。

【００１２】上記構成によると、クレーンに標準装備さ
れた過負荷防止装置のセンサ情報（請求項２の発明では
ブーム起伏角とブーム長さとブーム起伏シリンダの圧
力）を用いてブーム伸縮シリンダの負荷保持側圧力を演
算し、この演算値に基づいて停止保持回路の電磁比例減
圧弁に二次圧指令を出力するため、負荷保持側圧力をセ
ンサによって検出する必要がない。

【００１３】すなわち、負荷保持側圧力検出専用のセン
サも、同センサからコントローラへの信号伝送の必要も
ない。

【００１４】しかも、過負荷防止用のセンサ情報に基づ
いて負荷保持側圧力を演算するため、同圧力を直接圧力
センサで検出する場合と変わらない正確な演算値が得ら
れ、ブームの縮み現象の発生を確実に防止することがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図によって説
明する。

【００１６】この実施形態では、説明をわかり易くする
ために、伸縮ブーム１を基本ブーム１ａと１段の可動ブ
ーム１ｂのみによって構成した場合を例示している。

【００１７】伸縮ブーム（以下、単にブームという）１
は、基本ブーム１ａと可動ブーム１ｂとの間に設けられ
たブーム伸縮シリンダ（以下、単に伸縮シリンダとい
う）２によって伸縮作動するとともに、基本ブーム１ａ
と上部旋回体フレーム３との間に設けられたブーム起伏
シリンダ（以下、単に起伏シリンダという）４によって
起伏作動する。

【００１８】５…は基本、可動両ブーム１ａ，１ｂの摺
動部分に設けられたスライディングパッドである。

【００１９】ブームヘッド（可動ブーム１ｂの先端部）
１ｃにはアイドラ、メイン両シーブ６，７が設けられ、
図示しないウィンチから引き出されてこれら両シーブ
６，７に通された巻上ロープ８によって吊荷Ｗが巻上／
巻下駆動される。

【００２０】伸縮シリンダ２の伸長側（負荷保持側）油
室２ａには伸長側回路９、縮小側油室２ｂには縮小側回
路１０がそれぞれ接続され、これら両回路９，１０が、
ブーム伸縮用コントロールバルブ１１を介して伸縮シリ
ンダ用油圧源としての主油圧ポンプ１２に接続されてい
る。

【００２１】コントロールバルブ１１は、伸長、中立、
縮小の三位置イ，ロ，ハ間で切換えられ、伸縮シリンダ
２がこのコントロールバルブ１の伸長位置イで伸長作動
し、縮小位置ハで縮小作動する。

【００２２】また、中立位置ロで、主油圧ポンプ１２の
吐出油がタンクＴにアンロードされる一方、縮小側回路
１０がタンクＴに連通し、伸長側回路９がブロックされ
る。

【００２３】さらに、伸長側回路１０にはカウンタバラ
ンス弁１３が設けられ、このカウンタバランス弁１３に
よって伸縮シリンダ２の縮小作動時に油圧ブレーキ力が
加えられるとともに、伸縮停止状態で伸長側回路１０の
油がブロックされる。

【００２４】一方、伸長側回路９に停止保持回路１４が
接続され、この停止保持回路１４が、主油圧ポンプ１２
とは別の補助油圧ポンプ１５に接続されている。

【００２５】停止保持回路１４には、伸長側回路９から
の油の逆流を阻止するチェック弁１６と、電磁比例減圧
弁（以下、比例弁という）１７とが設けられ、後述する
ようにブーム１（伸縮シリンダ２）の伸縮作動停止時
に、この比例弁１７の二次圧が伸長側回路９を介して伸
縮シリンダ２の伸長側油室２ａに加えられる。

【００２６】１８は停止保持回路１４の最高圧を設定す
るリリーフ弁である。

【００２７】このクレーンには標準装備として過負荷防
止装置が設けられている。

【００２８】この過負荷防止装置は、クレーン作業状態
を検出する複数のセンサ、すなわち、起伏シリンダ４の
ヘッド側圧力Ｐｈを検出する第１圧力センサ１９、同ロ
ッド側圧力Ｐｒを検出する第２圧力センサ２０、ブーム
長さＬｂを検出するブーム長さ計２１、ブーム起伏角Ａ
ｂを検出するブーム起伏角センサ２２、それに上部旋回
体の旋回角度を検出する図示しない旋回角度センサ等を
備え、このセンサ群からの検出信号が図２に示すコント
ローラ２３に入力される。

【００２９】コントローラ２３は、上記各センサ信号に
基づいて作業用各アクチュエータ、すなわち、伸縮、起
伏両シリンダ２，４、図示しない旋回モータおよび巻上
モータの作動を過負荷防止方向に制御する。

【００３０】このブーム伸縮停止保持装置においては、
この過負荷防止装置のセンサ群からの検出信号とコント
ローラ２３とを利用してブーム伸縮停止時のブーム１の
縮み現象を防止する構成をとっている。

【００３１】すなわち、コントローラ２３に、手動操作
されるスイッチ２４を備えた停止保持指令回路２５が接
続され、ブーム伸縮停止直後にスイッチ２４がオン操作
されることにより、図３に示すフローに従ってブーム伸
縮停止保持のための演算が開始される。

【００３２】まず、起伏シリンダ４のヘッド側およびロ
ッド側圧力Ｐｈ，Ｐｒ、ブーム長さＬｂ、ブーム起伏角
Ａｂについての検出値の読み込みが行なわれる（ステッ
プＳ１）。

【００３３】次に、これら各検出値に基づき、三種類の
演算、すなわち、 起伏シリンダ圧力Ｐｈ，Ｐｒに基づく起伏シリンダ
４の保持力の演算（ステップＳ２）、 ブーム長さＬｂに基づくブーム重心位置の演算（ス
テップＳ３）、 ブーム起伏角Ａｂに基づくブーム１と起伏シリンダ
４のなす角度の計算（リンク計算。ステップＳ４）が行
なわれ、この三種類の演算値を用いて吊荷重量が演算さ
れる（ステップＳ５）。この吊荷重量の計算モデルを図
４に示す。

【００３４】ステップＳ６では、この吊荷重量と巻上ロ
ープ８の掛け数とから、巻上ロープ８に作用する張力
（巻上ラインプル）を計算する。この巻上ラインプルの
計算モデルを図５に示す。

【００３５】次いで、ステップＳ７において、巻上ライ
ンプルから伸縮シリンダ２の推力が演算され、このシリ
ンダ推力から、ブーム伸縮停止直後の伸縮シリンダ２の
負荷保持側圧力（伸長側油室２ａの圧力）Ｐiが求めら
れる（ステップＳ８）。

【００３６】そして、ステップＳ９において、この負荷
保持側圧力Ｐiを得るために必要な比例弁１７の二次圧
に対応する二次圧指令電流Ｉiが演算され、この二次圧
指令電流Ｉiが比例弁１７に向けて出力される。

【００３７】こうして、比例弁二次圧が伸縮シリンダ２
の伸長側油室２ａに加えられることによって負荷保持側
圧力がブーム伸縮停止直後の圧力Ｐiに保たれる。

【００３８】これにより、ブーム停止後に、伸長側油室
２ａ内の油の温度低下による伸縮シリンダ２の縮小作
動、すなわちブーム１の縮み現象の発生が防止される。

【００３９】なお、伸縮シリンダ２を停止状態から伸長
させるのに必要な負荷保持側圧力をＰv、スライディン
グパッド５…によるブーム間摩擦力を圧力に換算した値
をＰfとすると、

【００４０】

【数１】Ｐv＝Ｐi＋Ｐf となる。

【００４１】逆に、伸縮シリンダ２が停止保持できなく
て縮み作動する負荷保持側圧力をＰdとすると、

【００４２】

【数２】Ｐd＝Ｐi−Ｐf となる。

【００４３】つまり、伸縮シリンダ２（ブーム１）を伸
長も縮小もしない停止状態に保持するために必要な負荷
保持側圧力Ｐiは、Ｐd＜Ｐi＜Ｐvであればよく、Ｐv−
Ｐd＝２Ｐfの幅を持っている。

【００４４】従って、負荷保持側圧力Ｐiの設定値に誤
差があっても、この２Ｐfの幅内で許容される。

【００４５】また、次にブーム１を伸長または縮小作動
させるときは、停止保持指令回路２５のスイッチ２４を
オフ操作すればよい。こうすれば、図３の演算フローが
停止し、コントローラ２３から比例弁１７への出力が停
止するため、比例弁１７の二次圧が０となる。

【００４６】ところで、本発明は、基本ブームと複数段
の可動ブームとによって構成される一般的な伸縮ブーム
にも勿論適用することができる。この場合、隣り合うブ
ーム間に設けられた各伸縮シリンダごとに上記実施形態
の構成を採用すればよい。

【００４７】また、上記実施形態では、停止保持用の油
圧源として主油圧ポンプ１２とは別の補助油圧ポンプ１
５を用いたが、主油圧ポンプ１２に停止保持回路１４と
アキュムレータを接続し、このアキュムレータを停止保
持用の油圧源としてもよい。

【００４８】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、クレ
ーンに標準装備された過負荷防止装置のセンサ情報を用
いてブーム伸縮シリンダの負荷保持側圧力を演算し、こ
の演算値に基づいて停止保持回路の電磁比例減圧弁に二
次圧指令を出力するため、負荷保持側圧力をセンサによ
って検出する必要がない。

【００４９】すなわち、負荷保持側圧力検出専用のセン
サも、同センサからコントローラへの信号伝送の必要も
ない。

【００５０】このため、ブーム伸縮停止保持装置全体の
構成が簡単となり、コストが安くてすむ。

【００５１】しかも、過負荷防止用のセンサ情報に基づ
いて負荷保持側圧力を演算するため、同圧力を直接圧力
センサで検出する場合と変わらない正確な演算値が得ら
れ、ブームの縮み現象の発生を確実に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかるブーム伸縮停止保持
装置の構成を示す図である。

【図２】同装置における過負荷防止用コントローラに対
する入出力状況を説明するための図である。

【図３】同コントローラによる演算フローを示す図であ
る。

【図４】同フローにおける吊荷重量演算ステップの計算
モデル図である。

【図５】同フローにおけるシリンダ推力演算ステップの
計算モデル図である。

【符号の説明】

１ ブーム ２ ブーム伸縮シリンダ ２ａ 同シリンダの伸長側（負荷保持側）油室 ２ｂ 同縮小側油室 ４ ブーム起伏シリンダ ９ ブーム伸縮シリンダの伸長側（負荷保持側）回路 １０ 同縮小側回路 １２ 伸縮シリンダ用主油圧ポンプ １４ 伸縮停止保持回路 １５ 停止保持用の補助油圧ポンプ １７ 電磁比例減圧弁 １９，２０ 過負荷防止装置のセンサとしてのブーム起
伏シリンダ用圧力センサ ２１ 同ブーム長さ計 ２２ 同ブーム起伏角センサ ２３ コントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伸縮ブームと、この伸縮ブームを伸縮作
   動させるブーム伸縮シリンダを含む作業用各アクチュエ
   ータと、過負荷防止装置とを具備し、この過負荷防止装
   置は、ブーム長さ等のブーム姿勢を含むクレーン作業状
   態を検出する複数のセンサと、この各センサからの検出
   信号に基づいて上記作業用各アクチュエータの作動を過
   負荷防止方向に制御するコントローラとによって構成さ
   れたクレーンにおいて、上記ブーム伸縮シリンダの負荷
   保持側油室に圧油を供給する負荷保持側回路に、油圧源
   を備えた停止保持回路が接続され、この停止保持回路に
   は上記過負荷防止装置のコントローラからの指令信号に
   よって二次圧が変化する電磁比例減圧弁が設けられ、上
   記コントローラは、上記複数のセンサからの検出信号に
   基づいてブーム伸縮停止時における上記ブーム伸縮シリ
   ンダの負荷保持側圧力を演算し、この演算された負荷保
   持側圧力に応じて上記電磁比例減圧弁に対する二次圧指
   令を出力するように構成されたことを特徴とする油圧ク
   レーンのブーム伸縮停止保持装置。
2. 【請求項２】 クレーン作業状態を検出するセンサとし
   て、伸縮ブームの起伏角を検出するブーム起伏角センサ
   と、ブーム長さを検出するブーム長さセンサと、伸縮ブ
   ームを起伏させるブーム起伏シリンダの両側圧力を検出
   するブーム起伏シリンダ圧力センサとが設けられ、コン
   トローラは、 上記各センサからの検出信号に基づいて吊荷重量を
   求め、 この吊荷重量から吊荷巻上・巻下用の巻上ロープの
   張力を演算し、 このロープ張力からブーム伸縮シリンダの停止保持
   のために必要なシリンダ推力を演算し、 このシリンダ推力を得るための負荷保持側圧力を演
   算する ように構成されたことを特徴とする請求項１記載の油圧
   クレーンのブーム伸縮停止保持装置。