(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体上に、起伏可能としたブームを備えた旋回台を有するブーム式作業車のブーム作動制御装置であって、
ブームの起伏角度を検出する起伏角度検出器と、
ブームに加わるモーメント値を検出するモーメント検出器と、
ブームの旋回位置を検出する旋回角度検出器と、
これらの検出器の検出信号を受取り、ブーム関連動作が限界値に達するとこのブーム関連動作を停止させる処理部とを有するものにおいて、
オペレータによるブームの旋回操作を検出する操作検出器を設け、この操作検出器の信号を前記処理部に入力し、
前記処理部は、
ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にあることを前記旋回角度検出器が検出するとともに、前記操作検出器によりブームが旋回操作されていないことを検出した場合には、前記限界値として前方性能領域に基づく第１の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させ、
ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にないことを前記旋回角度検出器が検出した場合、あるいは、前記操作検出器によりブームが旋回操作されていることを検出した場合には、前記限界値として前記第１の限界値より小さく、全周性能領域に基づく第２の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させるよう構成したことを特徴とするブーム式作業車のブーム制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のブーム式作業車のブーム制御装置において、
前記ブーム関連動作に際し、前記処理部は、前記各検出器からの検出値によるそのブームの実際値と前記限界値との差に応じてブームの移動速度を減速させる減速信号を出力することを特徴とするブーム式作業車のブーム制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、起伏および旋回可能なブームを備えたブーム式作業車のブーム制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
起伏および旋回可能なブームを備えたブーム式作業車としては、クレーン車や高所作業車がある。
【０００３】
例えば、図９に示すように、クレーン車において、吊上げ荷重を一定とした場合のクレーンによる許容作業領域Ｐは、ブームの旋回中心Ｏを中心とした円形の全周性能領域Ｑと，クレーン車の前方側の一定領域に設定された前方性能領域Ｒとからなり、ブームの先端はこれらの範囲内に位置するように起伏，旋回等の移動が許容され、ブームの先端がこれらの範囲を逸脱する場合には、ブームを限界位置で停止することとしている。
【０００４】
このようなブーム式作業車において、前記前方性能領域Ｒはアウトリガ装置を用いない（オンタイヤ）状態では、その前方性能領域Ｒの幅がきわめて狭いものとなる。
【０００５】
そのため、このような幅狭の前方性能領域Ｒで全周性能領域Ｑと同様にブームの移動を許容すると、前方性能領域Ｒの限界位置でのブームの停止が多発し、十分な作業性を確保することが困難である。
【０００６】
このような事情に対する従来の技術としては、旋回ロックピンを固定してブームの旋回を禁止し、これを前提として前方性能領域Ｒでのブームによる作業性を確保するものがある（実公平８−５９９６）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記のような従来の技術では、オペレータがブーム操作の際に旋回ロックピンの挿抜操作をも行なわなければならず、ブーム操作が煩雑となるうえ、旋回ロックピンの挿抜の検出手段を新たに設置することも必要である。
【０００８】
この発明は、このような事情に基づいてなされたもので、この種のブーム式作業車において、その前方性能領域での作業性を確保するものでありながら、ブーム操作が煩雑とならず，格別の検出手段の設置を要しないものを提供することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１記載の発明は、車体上に、起伏可能としたブームを備えた旋回台を有するブーム式作業車であって、ブームの起伏角度を検出する起伏角度検出器と、ブームに加わるモーメント値を検出するモーメント検出器と、ブームの旋回位置を検出する旋回角度検出器と、これらの検出信号を受け取り、ブーム関連動作が限界値に達するとこのブーム関連動作を停止させる処理部とを有するものにおいて、オペレータによるブームの旋回操作を検出する操作検出器を設け、この操作検出器の信号を前処理部に入力し、前処理部は、
ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にあることを前記旋回角度検出器が検出するとともに、前記操作検出器によりブームが旋回操作されていないことを検出した場合には、前記限界値として前方性能領域に基づく第１の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させ、
ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にないことを前記旋回角度検出器が検出した場合、あるいは、前記操作検出器によりブームが旋回操作されていることを検出した場合には、前記限界値として前記第１の限界値より小さく，全周性能領域に基づく第２の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させるよう構成したことを特徴とするブーム式作業車のブーム制御装置である。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、前記請求項１記載のブーム式作業車のブーム制御装置において、前記ブーム関連動作に際し、前記処理部は、前記各検出器からの検出値によるそのブームの実際値と前記限界値との差に応じてブームの移動速度を減速させる減速信号を出力することを特徴とするブーム式作業車のブーム制御装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面によりクレーン車における実施の形態を説明する。
【００１２】
まず、図２によりクレーン車の全体概略を説明すると、１はクレーン車を示し、２は車体である。
【００１３】
車体２は自走可能であって車体２の前後両側にアウトリガ装置３を有するとともに、この車体２上には旋回台４が旋回輪４ａを介して旋回可能に装着されている。
【００１４】
旋回台４は伸縮ブーム５とウインチ６とを有し、伸縮ブーム５は枢軸部５ａによって旋回台４に対して枢支され、旋回台４が垂直軸まわりに旋回駆動されることにより旋回変位が可能であって、起伏用油圧シリンダの伸縮により適宜の起伏角度となるように駆動される。
【００１５】
また、伸縮ブーム５はその内部に内蔵された不図示の伸縮用油圧シリンダの伸縮により伸縮駆動され、そのブーム長さを適宜の長さにすることができる。
【００１６】
旋回台４のウインチ６から延在されたワイヤロープ７は、伸縮ブーム５の先端部に設置されたシーブ８を経由して垂下され、そのワイヤロープ７の先端部には吊り荷を吊り下げるフック９が設置され所要のクレーン作業が行えるように構成されている。
【００１７】
このようなクレーン車１の伸縮ブーム５は、図３および図４に示す油圧回路により駆動される。
【００１８】
この油圧回路において、１１は油圧源としての油圧ポンプであって、クレーン車１の走行用エンジン１２の動力で駆動されるものである。
【００１９】
そして、この油圧ポンプ１１の吐出口から供給される圧油は、図３に概略を図示するように、車体２上に設置されたアウトリガ操作用回路１３の切換弁１４を経由した後、旋回台４上に設置されたブーム操作用回路１５に供給されるようになっている。
【００２０】
油圧ポンプ１１の吐出口から延びる管路１１ａに設置された切換弁１４は、３位置形切換弁からなり、この切換弁１４が中立位置にある場合、前記油圧ポンプ１１からの圧油は切換弁１４を経てブーム操作用回路１５側に供給され、各アウトリガ装置３ついてそれぞれ対応して設置された油圧シリンダからなるジャッキシリンダ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄには圧油が供給されない。
【００２１】
また、前記切換弁１４が左位置あるいは右位置にある場合、前記油圧ポンプ１１からの圧油は切換弁１４を経て各アウトリガ装置３毎に対応して並列に設置されている不図示の各制御弁を経由して各ジャッキシリンダ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄに供給されるが、逆にブーム操作用回路１５側には供給されない。
【００２２】
図４に示すブーム操作用回路１５において、前記切換弁１４からブーム操作用回路１５に向けて前記油圧ポンプ１１の圧油を供給する管路２４には、同一形式の６ポート３位置形の電磁比例制御弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃが並列に接続されている。
【００２３】
これらの各電磁比例制御弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、基本的に６ポート３位置型切換弁であるが、各弁のソレノイド部への印加電圧に応じて流路断面積が変化して流量が調整されるものである。
【００２４】
そして、電磁比例制御弁２５ａは、前記旋回台４を旋回駆動することにより伸縮ブーム５を旋回させる油圧モータ２１への油圧を制御するものである。
【００２５】
また、電磁比例制御弁２５ｃは伸縮ブーム５を起伏駆動する起伏シリンダ２２への油圧を制御するものであり、電磁比例制御弁２５ｂは伸縮ブーム５を伸縮駆動する伸縮シリンダ２３への油圧を制御するものである。
【００２６】
そして、前記油圧モータ２１，起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ２３のそれぞれからの戻り油は、それぞれの各電磁比例制御弁２５ａ，２５ｃ，２５ｂを介して共通の戻り管路２６を経由してタンク２７に戻される。
【００２７】
このようなブーム操作用回路１５部分において、前記供給管路２４の電磁比例制御弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃの上流側の部位には、戻り管路２６との間にアンロード弁２８が設置されている。
【００２８】
このような油圧回路を備えたクレーン車１においては、過負荷防止装置が設置されており、この過負荷防止装置はクレーンの各作業状態毎に限界ブーム負荷が記憶されており、起伏角度，ブーム長さ等のいかんによってそのブームの位置が限界荷重を越えることとなる場合には伸縮ブーム５をその限界位置で停止させてクレーン車１の転倒や破損を予防するものである。
【００２９】
このような過負荷防止装置による，伸縮ブーム５の移動の停止は、前記電磁比例制御弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃを中立位置に切り換えることにより行なわれるが、前記アンロード弁２８を開放することにより行なっても良い。
【００３０】
そして、この実施の形態においては、過負荷防止装置を利用してブーム制御装置３１が構成されており、この実施の形態におけるブーム制御装置３１は、後述するように伸縮ブーム５の作業半径を基準としてその伸縮ブーム５の起伏動作を制御するものである。
【００３１】
この実施の形態のブーム制御装置３１は、図５に示すように、処理部３２と各種の検出器３３〜３８と前記電磁比例制御弁２５ｃとで構成されている。
【００３２】
処理部３２はマイクロコンピュータからなり、前記過負荷防止装置の演算部および記憶部としても機能するものである。
【００３３】
また、前記の各種の検出器３３〜３８は、前記過負荷防止装置としての所要の演算に必要な信号を検出するための検出器としての機能をも有するものである。
【００３４】
この実施の形態において、前記処理部３２に接続される各種の検出器を具体的に説明すると、伸縮ブーム５の起伏角度を検出する起伏角度検出器３３と，伸縮ブーム５のブーム長さを検出するブーム長さ検出器３４と，旋回台４の旋回変位から伸縮ブーム５の旋回角度を検出する旋回角度検出器３５と，伸縮ブーム５に加わるモーメントを検出するモーメント検出器３６と，各アウトリガ装置３の接地の有無を検出する下部状態検出器３７と，オペレータによる伸縮ブーム５の操作を検出する操作検出器３８である。
【００３５】
そして、これらの検出器３３〜３８からの検出信号を利用して、前記処理部３２はその演算結果を前記電磁比例弁２５ｃのソレノイド部に電圧として減圧信号を出力するようになっている。
【００３６】
このように構成されたブーム制御装置３１において、処理部３２は、図１に示すフローチャートにしたがって次に述べるように所要の演算処理を行なう。
【００３７】
ブーム制御装置３１の処理部３２での処理がスタートすると、まず、ステップ（以下、Ｓ．と記す）１において、前記した各検出器３３〜３８からの検出信号が入力される。
【００３８】
この後、Ｓ．２においては、各検出器３３〜３８からの検出値を用いて所要の数式にしたがって実荷重が算出される。
【００３９】
Ｓ．３においては、下部状態検出器３７の検出信号からクレーン車１が各アウトリガ装置３を接地していない，オンタイヤ状態であるか否かが判断され、ＹＥＳであればＳ．５にすすみ、ＮＯであればＳ．４にすすんで各アウトリガ装置３を設置した場合の性能とＳ．２で算出した実荷重とから伸縮ブーム５の伏せ動作の起伏停止角を算出する。
【００４０】
このように伸縮ブーム５の伏せ動作での起伏停止角を算出するのは、伸縮ブーム５の起伏動作においては伏せ動作の際に伸縮ブーム５が限界位置に達するという事情のためである。
【００４１】
Ｓ．５においては、旋回角度検出器３５の検出信号から、伸縮ブーム５がオンタイヤ状態での前方性能領域Ｒの範囲に対応する旋回角度内に位置しているか否かが判断され、ＹＥＳであればＳ．６にすすみ、ＮＯであればＳ．７にすすむ。
【００４２】
Ｓ．６においては、操作検出器３８の検出信号からオペレータにより伸縮ブーム５が旋回操作中でないか否かが判断され、ＮＯであればＳ．７にすすみ、ＹＥＳであればＳ．８にすすむ。
【００４３】
Ｓ．７には、前記Ｓ．５でＮＯと判断されたものが進むので、伸縮ブーム５がたとえ前方性能領域Ｒの近傍に位置しているとしてもその前方性能領域Ｒ内に入らない。また、このＳ．７には前記Ｓ．６でＮＯと判断されたものが進むので、伸縮ブーム５がたとえ前方性能領域Ｒ内に位置していたとしてもその後すぐに前方性能領域Ｒから逸脱することとなる。
【００４４】
そのため、このＳ．７においては、伸縮ブーム５の伏せ動作の起伏停止角は全周性能領域Ｑでの限界作業半径ｒ2（本願でいう第２の限界値に該当する）とＳ．２で算出した実荷重から算出される。
【００４５】
Ｓ．８においては、クレーン車１はオンタイヤ状態であるが、伸縮ブーム５が前方性能領域Ｒに対応して前方に位置しており，かつ旋回操作が行なわれていないので、伸縮ブーム５が伏せ動作によって前方性能領域Ｒから側方に逸脱することはない。そのため、この場合には前方性能領域Ｒでの限界作業半径ｒ1（本願でいう第１の限界値に該当する）と実荷重から伸縮ブーム５の伏せ動作の起伏停止角が算出される。したがって、この場合には、伸縮ブーム５を大きく傾斜させることが許容され、伸縮ブーム５の操作性が良好である。
【００４６】
前記Ｓ．４，Ｓ．７あるいはＳ．８の後、Ｓ．９においては、起伏角度検出器３３が検出した起伏角度から前記各ステップで算出した起伏停止角までの角度差（余裕角度）を算出し、Ｓ．１０にすすむ。
【００４７】
Ｓ．１０においては、前記処理部３２が予め記憶している余裕角度と減圧指令値とのデータ（後述する）からその余裕角度に対応した減圧指令値を求める。
【００４８】
この後、Ｓ．１１において、Ｓ．１０で求められた減圧指令値に応じた電圧が起伏シリンダ２２の電磁比例制御弁２５ｃのソレノイド部に印加される。
【００４９】
これによって、起伏シリンダ２２の伸縮速度は減圧指令値に応じて減速され、伸縮ブーム５が前方性能領域Ｒあるいは全周性能領域Ｑの限界位置に達する場合には伸縮ブーム５は徐々に減速されながら滑らかに停止する（緩停止）。
【００５０】
なお、この実施の形態において、余裕角度と減圧指令値とのデータは、例えば、図６に示すものが処理部３２に記憶されており、余裕角度がＫより大きい場合の減圧指令値は一定である。
【００５１】
したがって、余裕角度がＫより大きい場合には起伏シリンダ２２の移動速度は実質的には減速されず、余裕角度がＫより小さい場合にのみその余裕角度の大きさに比例した移動速度に減速されることになる。
【００５２】
このように機能するブーム制御装置３１を備えたクレーン車１において、その伸縮ブーム５の移動は、例えば図７，図８に示すように行なわれる。
【００５３】
これらの図において、横軸は旋回角度を，また縦軸は起伏角度を示す。そして、θaは全周性能領域Ｑでの限界作業半径ｒ2に相当する起伏角度であり，θbは前方性能領域Ｒでの限界作業半径ｒ1に相当する起伏角度である。また、φa，φbは前方性能領域Ｒの左右方向での限界位置を示す。これらの図において実線の矢印は伸縮ブーム５の先端が通常速度で移動することを示し，破線の矢印は減速した速度で移動することを示す。
【００５４】
図７の（ａ）および（ｂ）は、伸縮ブーム５が旋回しつつ動作している場合の移動状況例である。
【００５５】
図７（ａ）において、伸縮ブーム５の先端が、点Ａに位置して矢印方向に移動しているとした場合、伸縮ブーム５がＳ．５でいう前方に位置せず，そのうえ伸縮ブーム５が旋回しているので、Ｓ．７により伸縮ブーム５の先端は全周性能領域Ｑでの限界作業半径に相当するθaの位置で停止する。
【００５６】
図７（ｂ）において、伸縮ブーム５の先端が点Ｂに位置して矢印方向に移動している場合、Ｓ．５でＹＥＳであるがＳ．６でＮＯとなるので、Ｓ．７の処理を受けることになる。この場合、点Ｂは全周性能領域Ｑでの限界作業半径に相当するθaの位置を既に越えているので、伸縮ブーム５の伏せ移動は禁止され、図示するように旋回移動のみが許容される。伸縮ブーム５の先端が点Ｃである場合は、前記点Ａと同様である。
【００５７】
図８の（ａ）および（ｂ）は、伸縮ブーム５が旋回することなく動作している場合の移動状況例である。
【００５８】
図８（ａ）において、伸縮ブーム５の先端が点Ｄから移動する場合、Ｓ．５でいう前方ではないので、Ｓ．７により伸縮ブーム５の先端は全周性能領域Ｑでの限界作業半径に相当するθaの位置で停止する。
【００５９】
図８（ｂ）において、伸縮ブーム５の先端が点Ｅから移動する場合には、Ｓ．５およびＳ．６の双方でＹＥＳと判断されるので、Ｓ．８で前方性能領域Ｒでの限界作業半径に相当するθbの位置で停止する。また、伸縮ブーム５の先端が点Ｆから移動する場合も、Ｓ．８の処理となり、点Ｅの場合と同様に前方性能領域Ｒでの限界作業半径に相当するθbの位置で停止する。
【００６０】
以上説明した実施の形態は、クレーン車に関するものであるが、本願発明はこれに限らず高所作業車やその他のブーム式作業車においても同様に実施することができることはいうまでもない。
【００６１】
また、この実施の形態のブーム制御装置３１は、伸縮ブーム５の作業半径を基準として伸縮ブーム５の起伏動作を制御することとしたものであるが、旋回動作や伸縮動作等のその他のブーム関連動作を制御することとしてもよく、伸縮ブーム５に加わるモーメント値や荷重値を基準として起伏動作等のブーム関連動作を制御することとしてもよい。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、この種のブーム式作業車のブーム制御装置において、処理部は、ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にあるとともに、ブームが旋回操作されていない場合には、限界値として前方性能領域に基づく第１の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させ、ブームが前方性能領域に対応する旋回角度範囲内にない場合、あるいは、ブームが旋回操作されている場合には、前記限界値として前記第１の限界値より小さく，全周性能領域に基づく第２の限界値を基準としてブーム関連動作を停止させるので、前方性能領域での作業性を確保するものでありながら、ブーム操作が煩雑とならず，格別の検出手段の設置を要しない。
【００６３】
また、請求項２記載の発明によれば、さらに前記ブーム関連動作に際し、前記処理部は、前記各検出器からの検出値によるそのブームの実際値と前記限界値との差に応じてブームの移動速度を減速させる減速信号を出力するので、前記の他に幅の狭い前方性能領域内においても緩停止させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブーム制御装置のフローチャートである。
【図２】クレーン車の全体概略を示す側面図である。
【図３】油圧回路の全体概略図である。
【図４】ブーム駆動用の油圧回路図である。
【図５】ブーム制御装置のブロック図である。
【図６】余裕角度と減圧指令値との関係データを示す図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、ともに伸縮ブームの先端の移動状況例の説明図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、ともに伸縮ブームの先端の他の移動状況例の説明図である。
【図９】ブーム式作業車のブームに関する許容作業領域を示す図である。
【符号の説明】
Ｑ  全周性能領域
Ｒ  前方性能領域
ｒ1  限界作業半径（第１の限界値）
ｒ2  限界作業半径（第２の限界値）
１  クレーン車（ブーム式作業車）
２  車体
４  旋回台
５  伸縮ブーム（ブーム）
３１  ブーム制御装置
３２  処理部
３３  起伏角度検出器
３５  旋回角度検出器
３８  操作検出器
【図１】
0003718284.tif 000002
【図２】
0003718284.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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