(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーンのブーム伸縮シリンダの負荷保持状態を伸縮コントロール弁と負荷保持弁とによってコントロールする油圧制御系において、
前記伸縮コントロール弁と負荷保持弁との間の油圧回路に配設され、前記ブーム伸縮シリンダの負荷保持側油室の保持圧力を検出する圧力センサと、
前記伸縮コントロール弁と負荷保持弁との間の油圧回路に連通して接続された圧油供給回路と、
前記圧力センサの検出圧力をブーム伸縮停止時の当初保持圧力に維持するように前記圧油供給回路から圧油を供給制御して前記ブーム伸縮シリンダを静止保持する制御手段と、
絞り又はヒューズ弁の何れか一方を有し前記負荷保持弁と並列に接続されて油圧力を伝達可能な圧力伝達経路とを含んで構成されることを特徴とするブーム伸縮シリンダの保持装置。
【請求項２】
前記圧油供給回路の供給源が、ブーム伸縮シリンダを伸縮駆動するための油圧ポンプに比して小容量の油圧ポンプである請求項１に記載のブーム伸縮シリンダの保持装置。
【請求項３】
前記圧油供給回路が、その供給圧を制御する圧力制御手段を有する請求項１又は２に記載のブーム伸縮シリンダの保持装置。
【請求項４】
クレーンのブームが、複数のブーム伸縮シリンダを直列関係に備える３段以上の多段ブームである請求項１、２又は３に記載のブーム伸縮シリンダの保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧シリンダによってブームを伸縮する移動式クレーン等のクレーンにおけるブーム伸縮用シリンダの保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧クレーンの伸縮ブーム（以下、ブームと略称する）には油圧シリンダからなるブーム伸縮シリンダが内蔵されており、このブーム伸縮シリンダによってブームを伸縮駆動する。
【０００３】
また、ブーム伸縮シリンダの油圧駆動回路には、該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で実現される負荷保持弁が設けられ、このカウンタバランス弁は通常ブーム伸縮シリンダに組付けられるものであって、これによりブーム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ようになっている。
【０００４】
ところが、連続作業の後、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、ブームが縮む現象が生じていた。このブームの縮み現象が生じるとこれに応じて吊り荷状態の場合にはこの吊り荷が降下するために、吊り荷を吊り下げたままで溶接や組立作業を行なう際に危険を伴うのが問題であった。
【０００５】
このような問題に対処するための装置として、特開昭59− 73602号公報により開示されてなる典型的な先行技術があるが、これは蓄圧器を負荷保持側油室とカウンタバランス弁との間の油通路に連通するように設けて、伸縮駆動中の負荷保持側油室の圧力を蓄圧し、作動油の油温低下による体積減少時に圧油を負荷保持側油室に供給することにより、シリンダの保持圧力を維持して縮み動作を防止するように構成したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この種のクレーンにおける伸縮ブームは２段に限らなく３段以上の多段形のものも多く、上記先行技術のように蓄圧器を負荷保持側油室とカウンタバランス弁との間の油通路に連通するように設けたとすると、その連通回路のための伸縮に対応することができるホースリールが必要になることに加えて、連通回路が何らかのトラブルで破損すると油圧シリンダか急激に縮小して非常に危険である。また、蓄圧器の容量に限界があり、蓄圧された作動油が全て放出されてそれ以上負荷保持側油室に補給されなくなることがあって、シリンダの保持圧力を維持する機能を失するおそれもある。
【０００７】
一方、特開平 9−216786号公報により提案されてなる先行技術があるが、これは、ブーム伸縮用大容量ポンプとは別に伸縮シリンダ保持用の小容量ポンプを設け、ブーム長さ、ブーム角、起伏シリンダヘッド圧、ロッド圧、吊り荷重量等の状態をセンサにて検出し、それらの情報より伸縮シリンダ停止時の負荷保持圧を演算装置によって算出し、停止保持回路の電磁比例減圧弁にて二次圧指令を出力し、伸縮シリンダを保持するようにしたものである。
【０００８】
しかしながら上記先行技術では伸縮シリンダの負荷側保持圧を検出しておらなく、これを他の作業姿勢等に関する情報から演算によって求めたのでは、その値が実際値と異なることが避けられなく、制御精度が出難くて伸縮シリンダを確実に静止保持し得ないおそれが考えられる。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点の解消を図るために成されたものであり、本発明の目的は、ブーム伸縮シリンダに対する保持圧力維持機能を安定的に発揮し得るようにすることにより、不測のトラブルに際しても急激な縮み動作を確実に防いで、同シリンダの保持装置に対する安全性及び信頼性の高揚を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため以下に述べる構成としたものである。即ち、本発明における請求項１の発明は、クレーンのブーム伸縮シリンダの負荷保持状態を伸縮コントロール弁と負荷保持弁とによってコントロールする油圧制御系において、前記伸縮コントロール弁と負荷保持弁との間の油圧回路に配設され、前記ブーム伸縮シリンダの負荷保持側油室の保持圧力を検出する圧力センサと、前記伸縮コントロール弁と負荷保持弁との間の油圧回路に連通して接続された圧油供給回路と、前記圧力センサの検出圧力をブーム伸縮停止時の当初保持圧力に維持するように前記圧油供給回路から圧油を供給制御して前記ブーム伸縮シリンダを静止保持する制御手段と、絞り又はヒューズ弁の何れか一方を有し前記負荷保持弁と並列に接続されて油圧力を伝達可能な圧力伝達経路とを含んで構成されることを特徴とするブーム伸縮シリンダの保持装置である。
【００１２】
また、本発明における請求項２の発明は、上記請求項１の発明に関して、前記圧油供給回路の供給源が、ブーム伸縮シリンダを伸縮駆動するための油圧ポンプに比して小容量の油圧ポンプである構成としたものである。
【００１３】
また、本発明における請求項３の発明は、上記請求項１又は２の発明に関して、前記圧油供給回路が、その供給圧を制御する圧力制御手段を有する構成としたものである。
【００１４】
また、本発明における請求項４の発明は、上記請求項１、２又は３の発明に関して、クレーンのブームが、複数のブーム伸縮シリンダを直列関係に備える３段以上の多段ブームである構成としたものである。
【００１５】
このような本発明によれば、ブーム伸縮シリンダに対する負荷保持圧を常時検出することにより、ブーム伸縮停止時の負荷保持圧が検出でき、かつ、油温低下に伴う体積収縮による負荷保持圧低下が常に監視でき、負荷保持に必要な圧力を常時安定して供給可能である。また、ブーム伸縮シリンダの駆動には、本来、大容量ポンプが必要であって、このポンプをブーム保持用等に用いると動力ロスが大きいが、小容量のポンプを別圧源として負荷保持圧確保の目的で用いることによって、ロスが少なく、かつ、効果的なシリンダ保持を行なうことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態の好ましい例について添付図面を参照して説明する。図１には、本発明の第１の実施の形態に係る移動式クレーンのブーム伸縮シリンダの油圧制御回路図が示される。また、図２には図１図示の制御手段１１における制御フローチャートが示される。
【００１７】
図１において、Ｂは、移動式クレーンのブームであり、基本ブームＢ1 と２段ブームＢ2 とを備えて、ブーム内部にはブーム伸縮シリンダ８が収設され、このピストンロッドの先端部を基本ブームＢ1 に、シリンダ本体を２段ブームＢ2 にそれぞれ固定させることによって、２段伸縮式のブームに形成される。
【００１８】
上記ブーム伸縮シリンダ８の負荷保持側（伸長動作側）油室８A 及び縮小動作側油室８B に対する圧油の給排並びに給排停止を制御する油圧制御回路が、伸縮駆動用の圧油供給源としての大容量ポンプ１と、タンクＴと、伸縮コントロール弁３と、カウンターバランス弁（圧力調整リリーフ弁の一種）で実現される負荷保持弁６とを要素部材とした可逆循環油圧回路からなる負荷保持側給排回路により形成される。なお、伸縮コントロール弁３には、オペレータが制御するためスプールに関連して設けられた操作レバーの中立位置を検出するレバー中立検出センサ１０が付設されている。なお、負荷保持弁６は、ブーム伸縮シリンダ８の本体部に直接組付けられる例が多い。
【００１９】
さらに上記負荷保持側給排回路に対して、ブーム伸縮シリンダ８保持用の圧油供給回路と負荷保持側油室８A の圧力を検出する圧力センサ９とが接続されていて、これによって第１の実施の形態に係る油圧制御装置が構成される。ブーム伸縮シリンダ８保持用の圧油供給回路は、前記大容量ポンプ１に比して小型で小容量の圧油供給源としての小容量ポンプ２と、リリーフ弁４と、小容量ポンプ２から吐出する圧油の供給圧を制御する電磁比例減圧弁５と、チェック弁７とを要素部材に備えていて、伸縮コントロール弁３と負荷保持弁６との間の油圧回路に連通して接続される。一方、圧力センサ９は、負荷保持弁６と負荷保持側油室８A とを接続する給排管路に分岐接続した分岐配管に取り付けられて負荷保持側油室８A の圧力を検出するためとして設けられる。
【００２０】
このような構成になる油圧制御装置に対して、ブーム伸縮シリンダ８を静止保持するために作動する制御手段１１が設けられる。この制御手段１１は、圧力センサ９及びレバー中立検出センサ１０からの検出信号が入力信号要素としてインプットされ、電磁比例減圧弁５の電磁ソレノイドに出力要素として制御電圧が出力されるコントローラと称される制御器により形成される。
【００２１】
次いで、この第１の実施の形態における動作の態様について図１及び図２を併せ参照しながら説明する。伸縮コントロール弁３を伸長側位置３a あるいは縮小側位置３b に操作してブームを伸縮しつつ重量物Ｗのリフティングを行なっていて、伸縮コントロール弁３を中立位置３c に戻すと、ブーム伸縮シリンダ８は停止して保持されるが、このときの保持圧は圧力センサ９に伝達され、レバー中立検出センサ１０からの検出信号が入力される（図２のstepＳ1 参照、以下に同じ）のに応じて、静止時の当初保持圧力がコントローラ１１に記憶される（stepＳ2 ）。
【００２２】
この状態において通常はブーム伸縮シリンダ８は停止して動くことはないが、長時間停止したままでいると、該シリンダ８の負荷保持側油室８A 内の作動油の温度が低下することにより、作動油の体積収縮が生じたとすると負荷保持側油室８A 内の圧力が減少する。負荷保持側油室８A 内の保持圧は圧力センサ９にによって常時検出されているため、コントローラ１１において記憶されている前記当初保持圧力とを比較してその差を計算し、それに対応した出力値（電圧）を電磁比例減圧弁５の電磁ソレノイドに出力し（stepＳ3 ）、これに応じて小容量ポンプ２からの圧油をブーム伸縮シリンダ８の負荷保持側油室８A 側に供給することにより、負荷保持圧力を維持する（stepＳ4,Ｓ3 の繰り返し）。
【００２３】
また、この実施形態では、ブーム伸縮作動に対しては大動力が必要なことから大容量ポンプ１により対応させ、一方、ブーム静止保持圧確保のためとしては別圧源の小容量ポンプ２を用いるようにしているので、動力ロスが極めて少なくなり、一層効果的である。なお、図示しないが、大容量ポンプ１の吐出口に接続される圧源配管から分岐管を岐出してこれを電磁比例減圧弁５の圧源ポートに接続し、ブーム伸縮シリンダ８に対する負荷保持のときだけに電磁比例減圧弁５を作動させるようにして、小容量ポンプ２を省略するようにした構造のものでも良く、図１の実施形態と同等の負荷保持機能を発揮させることが可能である。
【００２４】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。なお、各実施形態に関して、前記第１の実施形態のものに類似し対応する各部材については図面中に同一の参照符号を付すとともに、個々の詳細説明は重複を避け省略することとする。
【００２５】
図３には、本発明の第２の実施の形態に係る移動式クレーンのブーム伸縮シリンダの油圧制御回路図が示される。この実施形態は、ブームＢが基本ブームＢ1 と２段ブームＢ2 と３段ブームＢ3 とを備える３段伸縮式の多段ブームであって、ブーム内部に２基のブーム伸縮シリンダ８-1，８-2が直列関係に収設されてなる点、このブーム構造に対応した油圧制御回路が形成されてなる点に構成上の特徴がある。
【００２６】
すなわち油圧制御回路に関しては、ブーム伸縮シリンダ８-1に対しカウンターバランス弁で実現される負荷保持弁６-1、電磁比例減圧弁５-1、チェック弁７-1及び圧力センサ９-1が設けられ、ブーム伸縮シリンダ８-2に対しカウンターバランス弁で実現される負荷保持弁６-2、電磁比例減圧弁５-2、チェック弁７-2及び圧力センサ９-2が設けられており、また、ブーム伸縮シリンダ８-1，８-2を切替えて伸縮作動させる際に操作する伸縮 2,3段切替弁１２と、ブーム伸縮シリンダ８-2用のホースリール１４とが付設されている点に構造上の特徴がある。
【００２７】
上記油圧制御回路において、伸縮コントロール弁３を伸長側位置３a あるいは縮小側位置３b に操作し、かつ、伸縮 2,3段切替弁１２を２段側位置１２a あるいは３段側位置１２b に操作することによって、ブーム伸縮シリンダ８-1，８-2を切替えて伸縮作動させることができる。なお、図３中、１３は制御圧力により開かせることができるパイロットチェック弁であって、該弁よりも圧源側に作動油がリークするのを防止するために設けられる。
【００２８】
このような多段ブームにおいては圧油給排回路に伸縮吸収用のホースリール１４が必要である関係上、図１図示実施形態の場合と同様に負荷保持側油室と負荷保持弁との間に圧力センサを取付けたとすると、前記ホースリール１４に対応して圧力センサ用のコードリールが必要となる。従って、図３の負荷保持弁６-2に示されるように、絞りからなる圧力伝達経路１５を並列に接続させる回路構成とすることによって、ブーム伸縮シリンダ８-2の負荷保持側油室８-2A の圧力をホースリール１４に対し圧源側の位置の回路で検出でき、従ってコードリールが不要となる。なお、圧力伝達経路１５としては、作動油の流動を抑制しながら油圧力を伝達可能とする構造のものであれば絞りに限らなく、これと同効を奏し得る他の構造のものも当然適用することができる。
【００２９】
図４には、本発明の第３の実施の形態に係る移動式クレーンのブーム伸縮シリンダの油圧制御回路図が示される。また、図５には、図４図示の制御手段１１における制御フローチャートが示される。この実施形態は、図１に示される第１の実施の形態の変形例に相当するものであって、小容量ポンプ２に替えて蓄圧器１６を、電磁比例減圧弁５に替えて電磁弁（例えば電磁逆止弁）１７をそれぞれ設けるとともに、大容量ポンプ１の吐出口と蓄圧器１６の出入口とをチェック弁１８が介設された管路で接続した回路構成に特徴点を有する。
【００３０】
この第３の実施形態は、伸縮コントロール弁３を例えば伸長側位置３a に操作してブームを伸長させると、これに応じて蓄圧器１６にブーム伸縮シリンダ８の負荷保持圧と同等の油圧力が蓄圧される。伸縮コントロール弁３のレバーを中立位置３c に戻したことがチェックされると（図５のstepＳ11参照、以下に同じ）、その時点でのシリンダ８の負荷保持側油室８A の当初保持圧力Ｐ0 が圧力センサ９で検出されてコントローラ１１によって記憶され（stepＳ12）、以降、コントローラ１１により電磁弁１７が開閉制御される。
【００３１】
すなわち、圧力センサ９で検出した現在の負荷保持側油室８A の圧力Ｐが読み込まれ（stepＳ13）、当初保持圧力Ｐ0 と現圧力Ｐとを比較して（stepＳ14）、伸縮コントロール弁３のレバーを中立位置３c にあることに基づき（stepＳ16）、前記比較による差がある値（ΔＰ）以上であることによって電磁弁１７に開弁作動信号を出力する（stepＳ17）。このようにして、負荷保持側油室８A の圧力をブーム伸縮シリンダ８に対する負荷が保持できる範囲で制御することが可能である。なお、上記値（ΔＰ）とは、ブームＢ各段間の摩擦及びブーム伸縮シリンダ８の摩擦等により決定される圧力値である。
【００３２】
図６には、図３図示の第２の実施形態についての変形例の要部である弁の構造が示される。この変形例は、第２の実施形態における負荷保持弁６-2に並列に設けた絞りからなる圧力伝達経路１５に替えて、ヒューズ弁と称される緊急遮断弁１９を用いてなる点の他は第２の実施形態と同じ構成である。
【００３３】
この変形例の場合、ヒューズ弁１９を流量調整側に作動させることによって、ブーム伸縮シリンダ８に対する静止保持動作の態様は第２の実施形態のものと同様であるが、負荷保持弁６-2よりも伸縮コントロール弁３側で油圧ホース破損等のトラブルが発生した場合、ヒューズ弁１９を閉弁させることによって作動油の漏洩を防ぎながらブーム伸縮シリンダ８を静止保持することが可能であって、より安全性に富む装置である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。すなわち本発明によれば、油温低下の際における作動油の収縮及び漏れによるブーム伸縮シリンダの縮み動作を抑制して確実な静止保持が可能となる。また、伸縮コントロール弁と負荷保持弁との間の油圧回路に連通して圧油供給回路を接続することにより、この圧油供給回路が破損したときのブーム伸縮シリンダの急激な縮み動作を防止できて安全性が高い。更に、上記伸縮シリンダの負荷保持側油室の保持圧力を検出する圧力センサに対する配線を短縮することができ、装置のコストダウンが図れる。
【００３６】
また、請求項２のように、圧油供給回路の供給源を大容量ポンプとは別体の小容量ポンプにより形成することで、ロスが軽減されるとともに、ポンプが駆動している限り供給量に制限がない。
【００３７】
また、請求項３の構成により、上記伸縮シリンダの負荷保持側油室のいかなる保持圧力にも対応した適正な値の圧油を供給できる。
【００３８】
また、請求項４の構成により、先行技術において必要となる圧力センサからの情報伝達用のコードリール等の機器及び圧油供給系統のホースリール等の油圧機器が省略できて、ブーム内の配線、配管を簡素化し得る効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る移動式クレーンのブーム伸縮シリンダの油圧制御回路図である。
【図２】図１図示の制御手段における制御フローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る移動式クレーンのブーム伸縮シリンダの油圧制御回路図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る移動式クレーンのブーム伸縮シリンダの油圧制御回路図である。
【図５】図４図示の制御手段における制御フローチャートである。
【図６】図３図示の第２の実施の形態についての変形例の要部を示す弁シンボル図である。
【符号の説明】
１…大容量ポンプ                    ２…小容量ポンプ
３…伸縮コントロール弁              ４…リリーフ弁
５，５-1，５-2…電磁比例減圧弁        ６，６-1，６-2…負荷保持弁
７，７-1，７-2…チェック弁            ８，８-1，８-2…ブーム伸縮シリンダ
８A,８-1A,８-2A …負荷保持側油室      ８B,８-1B,８-2B …縮小動作側油室
９，９-1，９-2…圧力センサ          １０…レバー中立検出センサ
１１…制御手段                      １２…伸縮 2,3段切替弁
１３…パイロットチェック弁          １４…ホースリール
１５…圧力伝達経路                  １６…蓄圧器
１７…電磁弁                        １８…チェック弁
１９…電磁流量調整弁                  Ｂ…ブーム
Ｂ1 …基本ブーム                    Ｂ2 …２段ブーム
Ｂ3 …３段ブーム                      Ｔ…タンク
Ｗ…重量物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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