(57)【要約】【課題】自動ブレーキモードで作業中もブレーキバンドのライニングの摩耗を簡単な機構で確実に検知し、ブレーキバンドの長さ調整や交換を促してブレーキ力の低下を未然に回避することができる作業機械のブレーキ安全装置を提供する。【解決手段】ブレーキドラム１１に巻回したブレーキバンド１２をブレーキ作動バネ（圧縮バネ１７）の弾発力で締め付けてブレーキを作動状態にするとともに、油圧回路３３から供給される圧油で作動するブレーキ解除シリンダ１８により前記ブレーキバンド１２を緩解してブレーキを非作動状態にする自動ブレーキ機構１６を備えた作業機械のブレーキ安全装置であって、圧縮バネ１７の変形量があらかじめ設定された設定値を超えたことを検出するリミットスイッチ３７ａを所定位置に設け、リミットスイッチ３７ａの作動によってオペレータにブレーキバンドの長さ調整や交換を促すための警報を発生する警報発生手段を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキドラムに巻回したブレーキバンドをブレーキ作動バネの弾発力で締め付けてブレーキを作動状態にするとともに、油圧回路から供給される圧油で作動するブレーキ解除シリンダにより前記ブレーキバンドを緩解してブレーキを非作動状態にする自動ブレーキ機構を備えた作業機械のブレーキ安全装置において、前記ブレーキ作動バネの変形量があらかじめ設定された設定値を超えたときに警報を発生する警報発生手段を設けたことを特徴とする作業機械のブレーキ安全装置。
【請求項２】
前記警報発生手段は、前記ブレーキ作動バネの変形量が設定値を超えたことを検出する検出手段と、作業機械の運転席に設けられ、前記検出手段が作動したときに作動する警告音及び警告灯の少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１記載の作業機械のブレーキ安全装置。
【請求項３】
前記警報発生手段は、前記ブレーキ作動バネの変形量が設定値を超えたときに、作業機械の運転を停止させる機能を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の作業機械のブレーキ安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械のブレーキ安全装置に関し、詳しくは、自動ブレーキ機構を備えたブレーキバンド式ウインチドラムを備えた作業機械のブレーキ安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブレーキバンド式ウインチドラムは、ウインチドラムと同軸上にブレーキドラムを設けるとともに、該ブレーキドラムの外周面に摺接するブレーキバンドを設けたものであって、ブレーキペダルを踏み込むとブレーキバンドがブレーキドラムに巻き付いて制動状態となり、ブレーキペダルを緩めるとリターンスプリングの作用でブレーキドラムからブレーキバンドが離れて緩解状態となる。
【０００３】
前記ブレーキバンドには、該ブレーキバンド全体の周長を調整することにより、ブレーキバンドの内周に設けられたライニングとブレーキドラムとの間の隙間を調整するための長さ調整機構が設けられており、ライニングの摩耗の程度に応じて前記長さ調整機構を操作し、前記隙間を所定範囲内に調整することによって安定した制動作用を得るようにしている。例えば、ライニングが１ｍｍ摩耗すると、ブレーキバンドの内周径が２ｍｍ増加して内周長は６．２８ｍｍ長くなるので、長さ調整機構によって内周長増加分の６．２８ｍｍに対応した長さだけブレーキバンド全体の長さが短くなるように調整し、ライニングとブレーキドラムとの間の隙間が所定範囲内に入るようにしている。
【０００４】
一方、杭打機やクレーン等の作業機械に設けられたブレーキ装置には、前記ブレーキペダルによるフリーモードの他に、スイッチで切り換えられる自動ブレーキモードに対応した自動ブレーキ機構が設けられている。この自動ブレーキ機構は、ブレーキバンドを制動方向に付勢するブレーキ作動バネと、このブレーキ作動バネの付勢力に対してブレーキバンドを緩解方向に付勢するブレーキ解除シリンダとを備えている。
【０００５】
スイッチを自動ブレーキモードに切り換えた状態でウインチ操作レバーを巻き上げ、あるいは、巻下げ方向に操作すると、油圧回路の圧油が前記ブレーキ解除シリンダに供給され、ブレーキ解除シリンダが作動することによってブレーキバンドが緩解状態となり、ウインチが回転可能な状態となる。また、ウインチ操作レバーを中立位置にすると、ブレーキ解除シリンダへの圧油の供給が断たれることから、ブレーキ作動バネの復元力によってブレーキバンドが制動状態となり、ブレーキペダルに関係なくウインチの回転が抑えられる。
【０００６】
また、スイッチをフリーモードに切り換えると、前記ブレーキ解除シリンダに圧油が常時供給され、自動ブレーキ機構は非作動状態となり、ブレーキペダルの踏み込みによって制動状態となる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１０４７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記ライニングの摩耗が徐々に進行すると、フリーモードを使用するオペレータは、ブレーキペダルを踏み込んだときの踏み込み代が次第に大きくなるため、ブレーキペダルを踏むことによってライニングの摩耗をある程度判断できるので、日常的に長さ調整を行うことも少なくない。
【０００８】
しかし、近年は、自動ブレーキモードでの使用が多くなってきており、自動ブレーキモードでしか作業を行わないオペレータも増えてきている。このため、ブレーキペダルを踏むことがなくなり、ブレーキペダルの踏み込み代の変化によってライニングの摩耗状態を判断することもなくなってきている。
【０００９】
ブレーキバンドの長さは定期点検等で調整され、日常点検や自主検査によってライニングの摩耗を発見し、長さ調整を行うこともあるが、自動ブレーキモードが正常に作動しているときには、ライニングの摩耗を見逃しやすくなる。
【００１０】
自動ブレーキモードでは、ブレーキ作動バネの弾発力によってブレーキバンドに連結されたブレーキレバーを動かすことにより、ブレーキバンドを締め付けて制動力を得る構造であるから、ライニングの摩耗によってブレーキバンドの内周長が増加すると、その増加分に応じてブレーキレバーを大きく動かす必要がある。このとき、ブレーキ作動バネとして圧縮バネを使用している場合には、圧縮バネが大きく伸びた状態になる。圧縮バネの弾発力は、ある程度の余裕をもって設定されてはいるものの、所定以上に圧縮バネが伸びると弾発力が次第に低下し、ブレーキレバーを動かす力が不足してしまう。さらに、ブレーキ解除シリンダも、そのピストンストロークにある程度余裕はあるものの、そのストローク量以上はピストンが移動しないため、例えば、ブレーキ解除シリンダのピストンがシリンダ底壁に当接すると、これ以上は圧縮バネを伸張させることができなくなるので、ライニングが大きく摩耗したブレーキバンドをブレーキドラムに十分に締め付けることが困難となり、本来のブレーキ力を確保することができなくなるおそれがある。
【００１１】
そこで本発明は、自動ブレーキモードで作業中もブレーキバンドのライニングの摩耗を簡単な機構で確実に検知し、ブレーキバンドの長さ調整や交換を促してブレーキ力の低下を未然に回避することができる作業機械のブレーキ安全装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の作業機械のブレーキ安全装置は、ブレーキドラムに巻回したブレーキバンドをブレーキ作動バネの弾発力で締め付けてブレーキを作動状態にするとともに、油圧回路から供給される圧油で作動するブレーキ解除シリンダにより前記ブレーキバンドを緩解してブレーキを非作動状態にする自動ブレーキ機構を備えた作業機械のブレーキ安全装置において、前記ブレーキ作動バネの変形量があらかじめ設定された設定値を超えたときに警報を発生する警報発生手段を設けたことを特徴としている。
【００１３】
さらに、本発明の作業機械のブレーキ安全装置は、前記警報発生手段が、前記ブレーキ作動バネの変形量が設定値を超えたことを検出する検出手段と、作業機械の運転席に設けられ、前記検出手段が作動したときに作動する警告音及び警告灯の少なくともいずれか一方であること、また、前記警報発生手段は、前記ブレーキ作動バネの変形量が設定値を超えたときに、作業機械の運転を停止させる機能を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の作業機械のブレーキ安全装置によれば、ブレーキ作動バネの変形量が大きくなったときに警報を発生し、ライニングが所定量以上に摩耗した状態になったことをオペレータに通知するので、ブレーキ作動バネの弾発力が低下してブレーキバンドをブレーキドラムに十分に締め付けることが困難になる前に、ブレーキバンドの長さ調整を行うことができ、ブレーキの調整不良によって保持力が不足し、吊荷が落下することを未然に防止できる。さらに、警報の発生と同時に作業機械の運転を停止することにより、すなわち、エンジンを停止してウインチをロックした状態とすることにより、危険な状態での運転継続を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１及び図２は作業機械に設けたブレーキ装置の全体構成を示すもので、図１はブレーキドラムの軸線方向から見た正面図、図２は平面図、図３はブレーキ解除シリンダが作動した状態を示す要部断面図、図４はブレーキ作動バネの変形量が設定値を超えたときの状態を示す要部断面図である。
【００１６】
まず、自動ブレーキモードとフリーモードとを切換可能に形成した作業機械のブレーキ装置は、ウインチと同軸に設けられたブレーキドラム１１と、該ブレーキドラム１１の外周に配設されたブレーキバンド１２と、該ブレーキバンド１２をブレーキドラム１１にリンク機構１３を介して締め付けるためのブレーキペダル１４と、ブレーキバンド１２を緩解するためのリターンスプリング１５とを備えるとともに、自動ブレーキ機構１６として、ブレーキ作動バネとしての圧縮バネ１７と、該圧縮バネ１７を短縮方向に押動するブレーキ解除シリンダ１８とを備えている。
【００１７】
ブレーキバンド１２は、半円形の一対のバンド部材１２ａ，１２ｂを長さ調整機構２１及び巻締めリンク部２２で連結したものであって、長さ調整機構２１には長さ調整用ボルト２３が設けられており、この長さ調整用ボルト２３に螺着したナット２４の位置調整によってブレーキバンド全体の長さを調整できるように形成されている。巻締めリンク部２２は、一方のバンド部材１２ａの先端を固定する固定部材２５と、他方のバンド部材１２ｂの先端を移動させるためのブレーキレバー２６及び連結部材２７とで形成されており、ブレーキレバー２６は、前記リターンスプリング１５によってブレーキ緩解方向に付勢されている。
【００１８】
ブレーキペダル１４は、回動基部１４ａを中心にして回動可能に設けられており、復帰スプリング３１によってペダルが上昇した非作動位置に保持されている。このブレーキペダル１４に連結される第１ロッド３２のペダル側には、ペダル部材に固定された連結ピン１４ｂを移動可能に保持する長孔３２ａが設けられており、自動ブレーキ機構１６によるブレーキ動作がブレーキペダル１４に伝達されないようにしている。
【００１９】
自動ブレーキ機構１６は、前記圧縮バネ１７とブレーキ解除シリンダ１８とを直列に配置し、油圧回路３３からの圧油によって移動するピストン３４に作動軸３５の先端を圧縮バネ１７の弾発力によって当接させ、作動軸３５の一端に設けた長孔３５ａに第１ロッド３２に設けた連結ピン３２ｂを移動可能に係合させ、該作動軸３５に設けた筒状部材３６のフランジ３６ａに圧縮バネ１７の自由端を圧接させている。
【００２０】
また、圧縮バネ１７の伸張方向の所定位置には、圧縮バネ１７の伸張量（変形量）が設定値を超えたときに警報を発生する警報発生手段３７の検出部としてのリミットスイッチ３７ａが設けられており、圧縮バネ１７があらかじめ設定された設定値を超えて伸張したときに、このリミットスイッチ３７ａが作動して運転室（図示せず）に設けた警報発生手段３７の警報通知部３７ｂ（図３，図４参照）で警告音を発生させたり、警告灯を点灯させたりするように形成されている。
【００２１】
運転室に設けたスイッチをフリーモードにすると、前記ブレーキ解除シリンダ１８に油圧回路３３から圧油が供給され、ブレーキ解除シリンダ１８のピストン３４がシリンダ開口側に移動し、該ピストン３４に当接した状態の作動軸３５が筒状部材３６と共に図１において左方向に移動することにより、筒状部材３６のフランジ３６ａが圧縮バネ１７を短縮させる。この作動軸３５の左方向への移動に伴い、前記リターンスプリング１５の作用でリンク機構１３を介して長孔３５ａの左端に押し付けられた状態となっている連結ピン３２ｂが長孔３５ａの移動に伴って左方向に移動するとともに、ブレーキレバー２６が緩解方向に回動してブレーキバンド１２が緩解状態になる。このように、油圧回路３３からの圧油によってブレーキ解除シリンダ１８が作動すると、自動ブレーキが解除されてブレーキが緩解状態になり、同時に連結ピン３２ｂが長孔３５ａの左端に位置した状態になる。また、第１ロッド３２のペダル側では、連結ピン１４ｂが長孔３２ａの右端に位置した状態となる。
【００２２】
この状態でブレーキペダル１４を踏み込むと、連結ピン１４ｂに押されて第１ロッド３２が右方向に移動し、連結ピン３２ｂの移動により連結軸４１が反時計方向に回動して第２ロッド４２が左方向に移動する。この第２ロッド４２の移動によって連動部材４３が反時計方向に回動し、連動部材４３のフォーク４３ａに係合した押動部材４４を左方向に移動させる。この押動部材４４の移動により、前記ブレーキレバー２６が時計方向に回動し、連結部材２７を右方向に押し付けるとともに固定部材２５を引き付けてブレーキバンド１２を締め付けることにより、ブレーキバンド１２の内周面に設けられたライニングがブレーキドラム１１の外周面に押し付けられてウインチにブレーキが作動する。このとき、連結ピン３２ｂは長孔３５ａ内を右方向に移動するため、作動軸３５は移動しない。
【００２３】
ブレーキペダル１４から足を離すと、復帰スプリング３１によってブレーキペダル１４が非作動位置に戻り、ブレーキペダル１４による第１ロッド３２の右方向への押し付け力が解除される。一方、前記ブレーキレバー２６がリターンスプリング１５に引き付けられて反時計方向に回動し、ブレーキバンド１２の締め付けが解除されるとともに、ブレーキレバー２６と第１ロッド３２との間に連結された前記各部材が逆方向に移動又は回動してブレーキ非作動位置に復帰する。
【００２４】
このようなフリーモードにおいて、ブレーキバンド１２のライニングが摩耗してブレーキバンドの内周長が増大すると、ブレーキバンド１２を締め付けるためのブレーキレバー２６の回動量が増加することになり、ブレーキレバー２６に連結した前記各部材の移動量又は回動量が大きくなって最終的にブレーキペダル１４の踏み込み代が増大する。したがって、フリーモードで作業を行っているオペレータは、ブレーキペダル１４の踏み込み代の増大によってライニングの摩耗を感じ取ることができ、長さ調整機構２１によってブレーキバンド１２の長さ調整を行うことができる。
【００２５】
一方、スイッチを自動ブレーキモードに切り換えると、ウインチ操作レバー（図示せず）が中立位置では、油圧回路３３からの圧油の供給がなくなり、圧縮バネ１７を短縮させていたピストン３４の押圧力がなくなるため、圧縮バネ１７の弾発力によって圧縮バネ１７が筒状部材３６をシリンダ方向に移動させながら伸張し、ブレーキ解除シリンダ１８のピストン３４及び作動軸３５を右方向に移動させる。また、連結ピン３２ｂがリターンスプリング１５の作用で長孔３５ａの左端に位置していることから、作動軸３５の移動によって連結ピン３２ｂも右方向に移動することにより連結軸４１が反時計方向に回動し、前記同様にリンク機構１３を介してブレーキレバー２６を時計方向に回動させ、ブレーキバンド１２をブレーキドラム１１に締め付けて自動ブレーキを作動させる。このとき、連結ピン３２ｂの移動に伴って第１ロッド３２も右方向に移動するが、長孔３２ａが移動するのみで連結ピン１４ｂは移動せず、ブレーキペダル１４は、復帰スプリング３１の作用で非作動位置に保持された状態となっている。
【００２６】
この自動ブレーキモードでウインチ操作レバーを巻き上げ、あるいは、巻下げ方向に操作すると、ウインチに供給される圧油の一部が前記油圧回路３３からブレーキ解除シリンダ１８に供給され、ブレーキ解除シリンダ１８のピストン３４が左方向に移動することにより、前記同様に、圧縮バネ１７を短縮させながら作動軸３５が左方向に移動し、連結ピン３２ｂが左方向に移動可能な状態になることから、リターンスプリング１５の作用によってブレーキレバー２６が反時計方向に回動し、ブレーキドラム１１からブレーキバンド１２が離れて自動ブレーキが非作動状態となり、ウインチが回転可能な状態となる。このときも、第１ロッド３２の右方向への移動により長孔３２ａも移動するが、連結ピン１４ｂは移動しないので、ブレーキペダル１４は復帰スプリング３１により非作動位置に保持されたままの状態となっている。
【００２７】
このような自動ブレーキモードにおいて、ブレーキバンド１２のライニングが摩耗してブレーキバンドの内周長が増大してくると、ブレーキバンド１２を締め付けるブレーキレバー２６の回動量が増加してブレーキレバー２６に連結した前記各部材の移動量又は回動量が大きくなり、これに伴って第１ロッド３２、作動軸３５及び筒状部材３６の移動量も増大するので、自動ブレーキを作動させるための圧縮バネ１７の伸張量も次第に大きくなってくる。
【００２８】
このとき、自動ブレーキモードでは、オペレータがブレーキペダル１４を踏み込むことがなく、ブレーキペダル１４も動かないので、ライニングの摩耗によるブレーキバンド１２の内周長の変化に気付くことはなく、自動ブレーキが正常に作動している間は、そのまま作業を続けることになる。しかし、ライニングの摩耗が進んで圧縮バネ１７の伸張量が増大するのに伴って弾発力も小さくなり、ブレーキバンド１２の締め付け力が次第に低下してブレーキバンド１２をブレーキドラム１１に十分に締め付けられなくなる。
【００２９】
さらに、ブレーキ解除シリンダ１８におけるピストン３４の先端がシリンダ底壁に当接すると、圧縮バネ１７の弾発力に十分な余裕があったとしても、ピストン３４に抑えられて作動軸３５が右方向に移動しなくなるため、それ以上はブレーキバンド１２を締め付けることができなくなる。
【００３０】
このような場合に、自動ブレーキ機構１６の所定位置に前記リミットスイッチ３７ａを設けておくことにより、圧縮バネ１７が設定値を超えて伸張したときにリミットスイッチ３７ａが作動し、運転室内に設けた警報通知部３７ｂから警告音を発生させたり、警告灯を点灯させたりして長さ調整機構２１によるブレーキバンド１２の長さ調整（交換を含む）を促すことができる。
【００３１】
圧縮バネ１７の伸張量の設定値は、圧縮バネ１７の弾発力の低下を基準に設定してもよいが、通常は、ブレーキ解除シリンダ１８におけるピストン３４の位置を基準として設定することができる。例えば、ピストン３４の先端とシリンダ底壁との間隔が数ｍｍ程度になったときを基準とし、自動ブレーキ解除状態である圧縮バネ１７の全縮状態から圧縮バネ１７が弾発力で伸張してピストン３４をシリンダ底壁との間隔が数ｍｍ程度になるまでシリンダ内に押し込んだときの伸張量を設定値とすればよい。
【００３２】
このようにして設定値を定めることにより、リミットスイッチ３７ａが作動したときには、ピストン３４がシリンダ底壁に向かって数ｍｍ程度移動可能な状態であるから、圧縮バネ１７の伸張量も数ｍｍ程度の余裕がある状態となる。したがって、圧縮バネ１７の弾発力に十分な余裕があり、かつ、ピストン３４がシリンダ底壁に向かって移動可能な状態でリミットスイッチ３７ａを作動させることにより、ある程度の余裕をもった状態でオペレータにブレーキバンド１２の長さ調整を促す警告を発することができ、ブレーキバンド１２をブレーキドラム１１に十分に締め付けられなくなる前に、ブレーキバンド１２の長さ調整を行うことができ、吊荷の落下等の事故を未然に防止することができる。
【００３３】
また、リミットスイッチ３７ａのような検出部を２段階に設置し、１段階目と２段階目とで警告音や警告灯を変化させたり、例えば、警告音は断続音から連続音へ、警告灯は黄色から赤色へといった異なる通知を行うように設定することもできる。さらに、２段階目では、作業機械のエンジンを強制的に停止させてウインチをロックする機能を警報通知部３７ｂに設定しておき、ブレーキバンド１２の長さ調整を行わない限り、作業を続けられないように設定することもできる。
【００３４】
なお、警報発生手段の検出部としては、前記リミットスイッチ３７ａの他、近接スイッチや長さセンサ等の各種検出手段を使用することが可能であり、設置位置も、圧縮バネ１７の伸張量を直接的あるいは間接的に検出できる位置ならばよく、自動ブレーキ機構１６の部分でなくてもよい。但し、ブレーキバンド１２の長さ調整や交換を行う際に取り外したり、調整したりする部材の移動量又は回動量を検出する部部では、検出部の再調整が必要になるので避けるべきである。また、ブレーキペダル１４は、自動ブレーキモードでは作動しないので、ブレーキペダル１４の作動状態、例えば踏み込み代を検出することは無意味である。さらに、ブレーキ作動バネとして弾発力が伸張方向に作用する圧縮バネ１７を例示したが、弾発力が短縮方向に作用する引っ張りバネを使用することも可能であり、ブレーキ作動バネとブレーキ解除シリンダ１８との位置関係も、前記機能を満足すれば任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】作業機械に設けたブレーキ装置の全体構成を示すもので、ブレーキドラムの軸線方向から見た正面図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】ブレーキ解除シリンダが作動した状態を示す要部断面図である。
【図４】ブレーキ作動バネの変形量が設定値を超えたときの状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１…ブレーキドラム、１２…ブレーキバンド、１２ａ，１２ｂ…バンド部材、１３…リンク機構、１４…ブレーキペダル、１４ａ…回動基部、１４ｂ…連結ピン、１５…リターンスプリング、１６…自動ブレーキ機構、１７…圧縮バネ、１８…ブレーキ解除シリンダ、２１…長さ調整機構、２２…巻締めリンク部、２３…長さ調整用ボルト、２４…ナット、２５…固定部材、２６…ブレーキレバー、２７…連結部材、３１…復帰スプリング、３２…第１ロッド、３２ａ…長孔、３２ｂ…連結ピン、３３…油圧回路、３４…ピストン、３５…作動軸、３５ａ…長孔、３６…筒状部材、３６ａ…フランジ、３７…警報発生手段、３７ａ…リミットスイッチ、３７ｂ…警報通知部、４１…連結軸、４２…第２ロッド、４３…連動部材、４３ａ…フォーク、４４…押動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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