(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、該下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、基端側が該上部旋回体に回動自在に連結され、先端側にバケット及び吊り具を有する作業腕装置とを備え、
該上部旋回体には、吊り作業モードを起動及び停止させるための吊り作業モードスイッチと、運転員に警告を発する警告手段と、該吊り作業モードスイッチ及び該警告手段に接続されたコントローラとが配設されており、
該コントローラは、該吊り具の位置を経時的に算出する位置算出部と、該吊り具に作用する荷重を経時的に算出する荷重算出部とを含み、
該コントローラは、吊り作業モード停止状態において、該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具が停止状態から上昇を開始したと判定し、且つ該荷重算出部によって経時的に算出された荷重に基いて、該吊り具に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加したと判定した場合に該警告手段を作動させる、吊り具付き油圧ショベル。
【請求項２】
該コントローラは、吊り作業モード停止状態において、該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具が停止状態から上昇を開始したと判定し、且つ該荷重算出部によって経時的に算出された荷重に基いて、該吊り具に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加したと判定し、且つ該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具の上昇速度が所定値以上に達したと判定した場合に該警告手段を作動させる、請求項１記載の吊り具付き油圧ショベル。
【請求項３】
該コントローラは、吊り作業モード停止状態において、該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具が停止状態から上昇を開始したと判定し、且つ該荷重算出部によって経時的に算出された荷重に基いて、該吊り具に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加したと判定し、且つ該荷重算出部によって算出された、該吊り具の上昇開始時における荷重が所定値以下であると判定した場合に該警告手段を作動させる、請求項１記載の吊り具付き油圧ショベル。
【請求項４】
該コントローラは、吊り作業モード停止状態において、該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具が停止状態から上昇を開始したと判定し、且つ該荷重算出部によって経時的に算出された荷重に基いて、該吊り具に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加したと判定し、且つ該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具の上昇開始時における位置からの該吊り具の水平方向移動量が所定値以内であると判定した場合に該警告手段を作動させる、請求項１記載の吊り具付き油圧ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吊り具付き油圧ショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の代表例である油圧ショベルに吊り具が付加された吊り具付き油圧ショベルが広く実用に供されている。吊り具付き油圧ショベルは、下部走行体と、下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、基端側が上部旋回体に回動自在に連結され、先端側にバケット及び吊り具を有する作業腕装置とを備える。上部旋回体には、吊り作業モードを起動及び停止させるための吊り作業モードスイッチと、運転員に警告を発する警告手段と、吊り作業モードスイッチ及び警告手段に接続されたコントローラとが配設されている。そして、吊り具付き油圧ショベルにおいては、バケットにより地面を掘削する掘削作業のほか、吊り具により物品を吊り上げる吊り作業が行われる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１９８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、吊り具付き油圧ショベルにおいて吊り作業が行われる際は、運転員によって吊り作業モードスイッチが操作されることにより、吊り作業モードが起動される。そうすると、コントローラは、作業腕装置の回動速度の上限を低減させると共に、吊り具に作用する荷重が所定値を超えた時に警告手段を作動させる。これによって、吊り作業の際に吊り具付き油圧ショベルが転倒することが防止される。しかしながら、運転員は吊り作業モードを起動させずに吊り作業を行ってしまう場合があり、この場合には吊り具付き油圧ショベルが転倒してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、吊り作業モード停止状態であるにも拘わらず吊り作業が行われている可能性が高い場合には、吊り作業モードを起動させることを運転員に促すことができる吊り具付き油圧ショベルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、上記技術的課題を解決する吊り具付き油圧ショベルとして、下部走行体と、該下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、基端側が該上部旋回体に回動自在に連結され、先端側にバケット及び吊り具を有する作業腕装置とを備え、該上部旋回体には、吊り作業モードを起動及び停止させるための吊り作業モードスイッチと、運転員に警告を発する警告手段と、該吊り作業モードスイッチ及び該警告手段に接続されたコントローラとが配設されており、該コントローラは、該吊り具の位置を経時的に算出する位置算出部と、該吊り具に作用する荷重を経時的に算出する荷重算出部とを含み、該コントローラは、吊り作業モード停止状態において、該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具が停止状態から上昇を開始したと判定し、且つ該荷重算出部によって経時的に算出された荷重に基いて、該吊り具に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加したと判定した場合に該警告手段を作動させる、吊り具付き油圧ショベルが提供される。
【０００７】
好ましくは、該コントローラは、吊り作業モード停止状態において、該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具が停止状態から上昇を開始したと判定し、且つ該荷重算出部によって経時的に算出された荷重に基いて、該吊り具に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加したと判定し、且つ該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具の上昇速度が所定値以上に達したと判定した場合に該警告手段を作動させる。該コントローラは、吊り作業モード停止状態において、該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具が停止状態から上昇を開始したと判定し、且つ該荷重算出部によって経時的に算出された荷重に基いて、該吊り具に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加したと判定し、且つ該荷重算出部によって算出された、該吊り具の上昇開始時における荷重が所定値以下であると判定した場合に該警告手段を作動させるのが好都合である。該コントローラは、吊り作業モード停止状態において、該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具が停止状態から上昇を開始したと判定し、且つ該荷重算出部によって経時的に算出された荷重に基いて、該吊り具に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加したと判定し、且つ該位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、該吊り具の上昇開始時における位置からの該吊り具の水平方向移動量が所定値以内であると判定した場合に該警告手段を作動させるのが好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コントローラは、吊り作業モード停止状態において、位置算出部によって経時的に算出された位置に基いて、吊り具が停止状態から上昇を開始したと判定し、且つ荷重算出部によって経時的に算出された荷重に基いて、吊り具に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加したと判定した場合に警告手段を作動させることから、吊り作業モード停止状態であるにも拘わらず吊り作業が行われている可能性が高い場合に吊り作業モードを起動させることを運転員に促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に従って構成された吊り具付き油圧ショベルの側面図。
【図２】図１に示すキャブの内部斜視図。
【図３】図１に示す吊り具付き油圧ショベルの電気的構成の一部を示すブロック図。
【図４】図１に示す吊り具付き油圧ショベルによって実行される処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成された吊り具付き油圧ショベルの実施形態について説明する。
【００１１】
図１を参照して説明する。全体を符号２で示す吊り具付き油圧ショベルは、自走可能な下部走行体４と、下部走行体４に旋回自在に搭載された上部旋回体６と、上部旋回体６の外縁側に回動自在に連結された作業腕装置８とを備える。
【００１２】
作業腕装置８は、ブーム１０と、アーム１２と、第１リンク１４と、第２リンク１６と、バケット１８と、吊り具２０と、ブーム１０を回動させるブームシリンダ２２と、アーム１２を回動させるアームシリンダ２４と、第１リンク１４及び第２リンク１６を介してバケット１８を回動させるバケットシリンダ２６とを有する。図１を参照することによって理解されるとおり、ブーム１０の基端側は、上部旋回体６の外縁側にブーム基端ピン２８を介して回動自在に連結されている。アーム１２の基端側は、ブーム１０の先端側にブーム先端ピン３０を介して回動自在に連結されている。第１リンク１４の基端側は、アーム１２の先端側に第１リンクピン３２を介して回動自在に連結されている。第２リンク１６の基端側は、第１リンク１４の先端側に第２リンクピン３４を介して回動自在に連結されている。バケット１８は、第１リンク１４の基端側よりも更にアーム１２の先端側において、第１バケットピン３６を介してアーム１２に回動自在に連結され、且つ第２リンク１６の先端側に第２バケットピン３８を介して回動自在に連結されている。吊り具２０は、バケット１８と共に第２リンク１６の先端側に第２バケットピン３８を介して回動自在に連結されている。
【００１３】
ブームシリンダ２２は、円筒状のチューブ４０と、チューブ４０の先端側からチューブ４０内に摺動自在に挿入された円柱状のロッド４２とを有する。チューブ４０内は、ロッド４２の軸方向基端部に付設されたピストン（図示されていない。）によって、ヘッド側油室とロッド側油室とに区画されている。ブームシリンダ２２には、ヘッド側油室内の圧力Ｐ１を検出するヘッド圧センサ４４と、ロッド側油室内の圧力Ｐ２を検出するロッド圧センサ４６とが配設されている。ブームシリンダ２２の基端側（ヘッド側）は、ブーム基端ピン２８よりも更に上部旋回体６の外縁側において、上部旋回体６に回動自在に連結されている。一方、ブームシリンダ２２の先端側（ロッド側）は、ブーム１０の中間部に回動自在に連結されている。
【００１４】
アームシリンダ２４も、ブームシリンダ２２と同様に、円筒状のチューブ４８と、チューブ４８の先端側からチューブ４８内に摺動自在に挿入されたロッド５０とを有する。アームシリンダ２４の基端側（ヘッド側）は、ブーム１０の中間部に回動自在に連結されている。一方、アームシリンダ２４の先端側（ロッド側）は、アーム１２の基端側に回動自在に連結されている。バケットシリンダ２６も、ブームシリンダ２２及びアームシリンダ２４と同様に、円筒状のチューブ５２と、チューブ５２の先端側からチューブ５２内に摺動自在に挿入されたロッド５４とを有する。バケットシリンダ２６の基端側（ヘッド側）は、アーム１２の基端側に回動自在に連結されている。一方、バケットシリンダ２６の先端側（ロッド側）は、第２リンク１６の基端側と共に第１リンク１４の先端側に回動自在に連結されている。
【００１５】
図示された実施形態においては、図１に示すとおり、ブーム基端ピン２８の径方向中心を原点Ｏとして、図１において左右方向に延びる軸をｘ軸とし、図１において上下方向に延びる軸をｚ軸とする。又、ブーム基端ピン２８の径方向中心とブーム先端ピン３０の径方向中心とを結ぶ線分をＬ１とし、ブーム先端ピン３０の径方向中心と第１バケットピン３６の径方向中心とを結ぶ線分をＬ２とし、第１バケットピン３６の径方向中心と第２バケットピン３８の径方向中心とを結ぶ線分をＬ３とし、ｘ軸と線分Ｌ１とのなす角度をθ１とし、線分Ｌ１と線分Ｌ２とのなす角度をθ２とし、線分Ｌ２と線分Ｌ３とのなす角度をθ３とする。そして、ブーム基端ピン２８の軸方向外方には角度θ１を検出する第１角度センサ５６（図３参照。）が配設され、ブーム先端ピン３０の軸方向外方には角度θ２を検出する第２角度センサ５８（図３参照。）が配設されている。
【００１６】
図１と共に図２及び図３を参照して説明する。上部旋回体６の骨組み構造体をなす旋回フレーム６０には、キャブ６２及びコントローラ６４（図３参照。）等が搭載されている。図２に示すとおり、キャブ６２内には、運転員が着座する座席６６と、座席６６の左右両側に配設された左右一対のジョイスティック６８と、座席６６の前方に配設された左右一対の走行レバー７０と、座席６６の右前方に配設されたモニタ７２と、座席６６の右側に複数個のスイッチが配設されたスイッチパネル７４等が設けられている。モニタ７２には、燃料残量等の機械情報画像や警告画像等が表示される。スイッチパネル７４には、吊り作業モードを起動及び停止させるための吊り作業モードスイッチ７６が配設されている。
【００１７】
図３に示すとおり、吊り作業モードスイッチ７６、第１角度センサ５６、第２角度センサ５８、ヘッド圧センサ４４、ロッド圧センサ４６及びモニタ７２等に電気的に接続されたコントローラ６４は、記憶部７８と、位置算出部８０と、荷重算出部８２とを含む。記憶部７８には、作業腕装置８の寸法及び重量の如き吊り具付き油圧ショベル２に関する情報が予め記憶されていると共に、吊り具付き油圧ショベル２の稼働情報等が記憶される。
【００１８】
位置算出部８０は、吊り具２０の位置を経時的に算出する。位置算出部８０が算出する吊り具２０の位置は、例えば、第２バケットピン３８の径方向中心の座標（ｘ，ｚ）とすることができる。第２バケットピン３８の径方向中心の座標（ｘ，ｚ）は、線分Ｌ１、Ｌ２及びＬ３の長さ並びに角度θ１、θ２及びθ３に基いて算出され得る。線分Ｌ１、Ｌ２及びＬ３の長さは、既知であるため予め記憶部７８に記憶させておくことができる。したがって、吊り具２０の位置を算出するために、吊り具付き油圧ショベル２の稼働中に検出が必要な値は角度θ１、θ２及びθ３である。ここで、吊り作業が行われる際は、通常、バケットシリンダ２６が最伸長され、バケット１８が巻き込まれた姿勢に固定されるため、この姿勢における角度θ３を予め記憶部７８に記憶させておくことで、検出が必要な値を角度θ１及びθ２とすることができる。そして、図示された実施形態においては、角度θ１及びθ２は第１角度センサ５６及び第２角度センサ５８によって検出され、コントローラ６４に入力される。
【００１９】
荷重算出部８２は、吊り具２０に作用する荷重を経時的に算出する。吊り具２０に作用する荷重は、ブーム基端ピン２８の径方向中心を支点として作業腕装置８に作用するモーメントに基いて算出され得る。具体的には、図１において時計回りに作業腕装置８に作用するモーメントのｚ軸方向成分から、図１において反時計回りに作業腕装置８に作用するモーメントのｚ軸方向成分を減算し、その減算結果をブーム基端ピン２８の径方向中心から吊り具２０、例えば第２バケットピン３８の径方向中心の座標（ｘ，ｚ）、までの距離で除算することによって、吊り具２０に作用する荷重が算出され得る。
【００２０】
図１において時計回りに作業腕装置８に作用するモーメントは、ブームシリンダ２２によって作業腕装置８を支持するためのブームシリンダ２２の支持力に係るモーメントである。このモーメントは、ブームシリンダ２２のヘッド側油室内の圧力Ｐ１及びロッド側油室内の圧力Ｐ２、並びにピストンのヘッド側受圧面積及びロッド側受圧面積に基いて算出され得る。ピストンのヘッド側及びロッド側の各受圧面積は、既知であるため予め記憶部７８に記憶させておくことができる。したがって、ブームシリンダ２２の支持力に係るモーメントを算出するために、吊り具付き油圧ショベル２の稼働中に検出が必要な値は圧力Ｐ１及びＰ２である。そして、圧力Ｐ１及びＰ２は、ヘッド圧センサ４４及びロッド圧センサ４６によって検出され、コントローラ６４に入力される。
【００２１】
一方、図１において反時計回りに作業腕装置８に作用するモーメントは、ブーム１０、アーム１２、第１リンク１４、第２リンク１６、バケット１８、吊り具２０、ブームシリンダ２２のロッド４２、アームシリンダ２４のチューブ４８及びロッド５０並びにバケットシリンダ２６のチューブ５２及びロッド５４の重量に係るモーメントである。ここで、上述したとおり吊り作業が行われる際は、通常、バケットシリンダ２６が最伸長され、バケット１８が巻き込まれた姿勢に固定されることから、アーム１２、バケット１８、第１リンク１４、第２リンク１６、吊り具２０並びにバケットシリンダ２６のチューブ５２及びロッド５４については、上記姿勢で固定された一部材（以下「アーム部材」という。）がブーム１０の先端側に回動自在に連結されているものとみなすことができる。これによって、図１において反時計回りに作業腕装置８に作用するモーメントは、ブーム１０、ブームシリンダ２２のロッド４２、アームシリンダ２４のチューブ４８及びロッド５０、並びにアーム部材の重量に係るモーメントであるとみなすことができる。そして、上記各部材の重量に係るモーメントは、上記各部材の重量及び上記各部材の重心のｘ座標に基いて算出され得る。上記各部材の重量は、既知であるため予め記憶部７８に記憶させておくことができる。したがって、上記各部材の重量に係るモーメントを算出するために、吊り具付き油圧ショベル２の稼働中に検出が必要な値は、上記各部材の重心のｘ座標である。上記各部材の重心のｘ座標は、予め記憶部７８に記憶させておくことができる上記各部材の寸法と、第１角度センサ５６及び第２角度センサ５８によって検出される角度θ１及びθ２とに基いて算出され得る。尚、上記各部材を連結するための各連結ピン等の重量は上記各部材に含まれる。
【００２２】
図４を参照して、コントローラ６４によって実行されるステップＳ１からステップＳ９までの処理について説明する。先ずステップＳ１においては吊り作業モードが停止されているか否か判定される。ステップＳ１において肯定判定、即ち吊り作業モードが停止状態であるとの判定、がなされた場合、処理はステップＳ２に進行する。ステップＳ２においては、位置算出部８０によって経時的に算出された吊り具２０の位置に基いて、吊り具２０が停止状態から上昇を開始したか否か判定される。ステップＳ２において肯定判定、即ち吊り具２０が停止状態から上昇を開始したとの判定、がなされた場合、処理はステップＳ３に進行する。
【００２３】
ステップＳ３においては、位置算出部８０によって経時的に算出された吊り具２０の位置に基いて、吊り具２０の上昇速度が所定値以上に達したか否か判定される。ステップＳ３において肯定判定、即ち吊り具２０の上昇速度が所定値以上に達したとの判定、がなされた場合、処理はステップＳ４に進行する。ステップＳ４においては、荷重算出部８２によって算出された、吊り具２０の上昇開始時における荷重が所定値以下であるか否か判定される。ステップＳ４において肯定判定、即ち吊り具２０の上昇開始時における荷重が所定値以下であるとの判定、がなされた場合、処理はステップＳ５に進行する。ステップＳ５においては記憶部７８によって吊り具２０の上昇開始時における位置が記憶され、次いでステップＳ６において記憶部７８によって吊り具２０の上昇開始時における荷重が記憶される。
【００２４】
ステップＳ６に続くステップＳ７においては、位置算出部８０によって経時的に算出された吊り具２０の位置に基いて、吊り具２０の水平方向移動量（ｘ軸方向移動量）が所定値以内であるか否か判定される。ステップＳ７において肯定判定、即ちステップＳ５において記憶部７８に記憶された吊り具２０の上昇開始時における位置を基準として、その位置からの水平方向移動量が所定値以内であるとの判定、がなされた場合、処理はステップＳ８に進行する。ステップＳ８においては、荷重算出部８２によって経時的に算出された荷重が吊り具２０の上昇開始時から所定値以上増加したか否か判定される。ステップＳ８において肯定判定、即ちステップＳ６において記憶された荷重を基準として、その荷重から所定値以上増加したとの判定、がなされた場合、処理はステップＳ９に進行する。そして、ステップＳ９においては、コントローラ６４はモニタ７２に警告を表示させるための信号をモニタ７２に送信し、モニタ７２に吊り作業モードの起動を運転員に促すための警告画像が表示され、処理は終了する。一方、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ７及びＳ８において否定判定がなされた場合、処理は終了する。
【００２５】
吊り具付き油圧ショベル２において吊り作業が行われる際、ワイヤーロープ等を介して吊り具２０に物品を係止させるため、作業腕装置８の回動が停止され、吊り具２０も停止される。そして、物品が吊り具２０に係止された後、作業腕装置８が回動されることによって吊り具２０が上昇される。ここで、吊り具２０の上昇開始時においては、ワイヤーロープが弛緩状態であるため、吊り具２０には物品の荷重がほとんど作用しない。更に吊り具２０が上昇され、ワイヤーロープが緊張状態となったときに吊り具２０に物品の荷重が作用することとなる。このため、吊り具２０が停止状態から上昇を開始し、且つ吊り具２０に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加した場合は、吊り作業が行われている可能性が高いといえる。
【００２６】
したがって、本発明に従って構成された吊り具付き油圧ショベル２においては、コントローラ６４は、吊り作業モード停止状態において、位置算出部８０によって経時的に算出された位置に基いて、吊り具２０が停止状態から上昇を開始したと判定し、且つ荷重算出部８２によって経時的に算出された荷重に基いて、吊り具２０に作用する荷重が上昇開始時における荷重から所定値以上増加したと判定した場合にモニタ７２に警告画像を表示させる、即ちステップＳ１、Ｓ２、Ｓ８及びＳ９の処理が行われる、のが重要である。これによって、本発明に係る吊り具付き油圧ショベル２においては、吊り作業モード停止状態であるにも拘わらず吊り作業が行われている可能性が高い場合に吊り作業モードを起動させることを運転員に促すことができる。
【００２７】
一般に吊り作業が行われる際は、吊り具２０の上昇速度が所定値以上となるため、ステップＳ３の処理が行われるのが好ましい。又、上述したとおり吊り具２０の上昇開始時においては吊り具２０に物品の荷重がほとんど作用しないため、ステップＳ４の処理が行われるのが好都合である。更に、吊り作業の際、吊り具２０は上方へ強制され、水平方向への強制は少ないため、ステップＳ７の処理が行われるのが好適である。ステップＳ３、Ｓ４及びＳ７の処理が行われることによって、吊り作業が行われているか否かの判定の確度が高まり、吊り作業が行われていないにも拘わらず、吊り作業モードの起動を促すための警告がなされることが抑制される。
【００２８】
記憶部７８には、位置算出部８０によって算出された吊り具２０の位置と、荷重算出部８２によって算出された吊り具２０に作用する荷重とを経時的に記憶させるようにしてもよいが、上昇開始時における、吊り具２０の位置及び吊り具２０に作用する荷重だけを記憶させるようにしてもよい。これによって処理に必要な記憶部７８の記憶容量が低減される。したがって、ステップＳ５及びＳ６の処理が行われるのが好ましい。
【００２９】
尚、図示された実施形態においては、警告手段を作動させることについては、モニタ７２に警告画面を表示させる例について説明を行ったが、ブザーにより警音を発するようにしてもよく、又は警告ランプを点灯若しくは点滅させるようにしてもよい。又、図示された実施形態においては、ステップＳ９の処理については、警告手段を作動させる例について説明を行ったが、警告手段の作動に代えて、或いは警告手段の作動と共に、吊り具付き油圧ショベル２の作動、例えば作業腕装置８の回動、を制限させるようにしてもよく、又は吊り作業モードを起動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
２：吊り具付き油圧ショベル
４：下部走行体
６：上部旋回体
８：作業腕装置
１８：バケット
２０：吊り具
６４：コントローラ
７２：モニタ（警告手段）
７６：吊り作業モードスイッチ
８０：位置算出部
８２：荷重算出部
【図１】
0006557103.tif 000002
【図２】
0006557103.tif 000003
【図３】
0006557103.tif 000004
【図４】
0006557103.tif 000005