(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段伸縮式作業機の伸縮アームにおける伸縮駆動手段のワイヤロープの端末部にスプリングによる緊張力を付勢し、そのスプリングの撓み量が初期設定値を外れたことが異常検知手段により検知されると、警報手段によりオペレータに異常の状況に対応する警報を発するようにした多段伸縮式作業機の安全装置であって、
前記異常検知手段は、伸ばし側ワイヤロープまたは縮み側ワイヤロープの一方の端末部にロッドが接続され、そのロッド端に設けられたスプリング調節手段により撓み量設定可能なスプリングをロープ装着支持フレーム側との間に保持させて配置され、前記ワイヤロープ端末部の装着支持フレーム側に非接触センサを配設して、その非接触センサにより前記スプリングに取付荷重を加えるスプリング調節手段の押え部材の移動で前記スプリングの撓み量を検知するように構成されることを特徴とする多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項２】
前記異常検知手段は、伸ばし側ワイヤロープまたは縮み側ワイヤロープに作用する負荷で前記スプリングを圧縮する方向に作動するのを検知する過剰動作検知用の非接触センサと、スプリングが設定値以下の撓みに変位したのを検知するワイヤロープの緩み検知用の非接触センサとよりなる請求項１に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項３】
前記異常検知手段の非接触センサは、異なる異常検知に対応するものが、前記スプリングに取付荷重を加えるスプリング調節手段の押え部材に対して、異なる位置に配置されている請求項２に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項４】
前記異常検知手段は、平行して架設される二本の伸ばし側ワイヤロープの端末部に各々設けられ、それら異常検知手段の一方が過負荷異常の検知用とされ、他方がワイヤロープの緩み検知用とされる請求項３に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項５】
前記警報手段は、前記異常検知手段における過負荷異常の検知用センサと結ぶ電気回路中に、トランジスタとリレーを配置して、前記過負荷異常の検知用センサに常時電圧を付加した状態で前記リレーがオンに設定された構成とされる請求項４に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項６】
前記警報手段は、過負荷異常の検知用センサもしくは緩み検知用センサと結ぶ制御電気回路により操作される複数のブザーおよびランプを備える請求項５に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項７】
縮み側ワイヤロープの端末部にワイヤロープ異常の検知手段を設け、この検知手段のセンサを前記警報手段に接続して縮み側ワイヤロープの異常をオペレータに報知させるようにする請求項１に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項８】
前記縮み側ワイヤロープの異常を検知する検知手段のセンサによる信号を受けて作動する前記警報手段には、検知用センサと警報ブザーを結ぶ電気回路中に、ダイオードとリレーを配置して、伸ばし側ワイヤロープと縮み側ワイヤロープとの異常警報ブザーを共用できる構成とされる請求項７に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【請求項９】
前記警報手段における報知用の各ランプ，ブザーおよび警報解除スイッチを纏めたパネルもしくは警報ボックスが、運転席の前方位置に配設される請求項１に記載の多段伸縮式作業機の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段伸縮アームを備える建設機械の作業機に関するものであって、詳しくは多段伸縮アームの先端に付設されるバケットによる掘削作業を安全に行わせる機能を備えた多段伸縮式作業機の安全装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、伸縮可能な多段の作業アームを持つ油圧ショベルにおいて、その作業アームを伸縮操作するのに油圧シリンダとワイヤロープとの組合せからなる伸縮手段によって、多段に形成された伸縮式の作業アームを伸ばして先端に付設されるクラムシェルバケットによって深堀作業を行っている。この作業に際して、オペレータが作業アーム先端のクラムシェルが接地したことを気付かずに、その作業アームを伸ばしたり、また他動作を行うと、効率の悪い無駄作業を行うことになり、また、作業アームあるいはその取付け支持部などに過負荷を与え損傷することなる。
【０００３】
このような不都合を防止する方策として、例えば実用新案登録第２５６７６１１号公報によって、伸縮アーム下端に取付くクラムシェルが接地すると作動するリミットスイッチを設け、リモコンバルブを作動させて行うアーム抱え込み操作時に、パイロット回路に接続された圧力スイッチが作動し，同時にアーム作動用リレーが作動して、電磁油圧切換弁を切り換えリリーフバルブを作動させてブーム先端部に設けられるアームシリンダに加わる力を減殺するようにされたものが記載されている。また、特許第２７２８３０９号公報にも同様にクラムシェルの接地を検出してアームシリンダの保持圧を一時的に下降させるようにする構成が記載されている。そして、クラムシェルの接地を検知するリミットスイッチは伸縮アームを作動させる油圧シリンダと関連して伸縮操作に携わるワイヤロープの変位によって操作されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの先行技術では、いずれもブーム先端部に付設されたアームシリンダにおける保持圧を低減させて伸縮する作業アームへの横荷重を下げる手段によって安全を保てるようにされている。一般に、この伸縮式の作業アームは、油圧シリンダによる伸縮動作を、併設されるワイヤロープの掛けまわしによって、多段に組合された伸縮アームの各アーム部材に伝達して相対的に伸縮動作できる構造である。したがって、そのワイヤロープは全般に緊張状態に保たれるようにされている。
【０００５】
そのために、長期使用によってワイヤロープが伸び、そのワイヤロープの伸びが大きくなると破断事故に到る危険がある。また、この種ワイヤロープは、前述のような伸縮アームに過負荷が及ぶ事態を起こすとバランスを崩し、損傷することになる。そのために整備や点検を十分に行えるようにすることが重要である。しかしながら、前記先行技術やその他現状では、未だワイヤロープの伸びなどに対する状態を把握することについて満足できる状況にはない、という問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、多段伸縮式の作業アームを伸縮操作するワイヤロープの変化を検知して、作業アーム先端部の着地の報知やワイヤロープの設定値以上の伸びを警告するとともに、検知部の点検も容易にして、安全を確保できるようにすることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による多段伸縮式作業機の安全装置は、
多段伸縮式作業機の伸縮アームにおける伸縮駆動手段のワイヤロープの端末部にスプリングによる緊張力を付勢し、そのスプリングの撓み量が初期設定値を外れたことが異常検知手段により検知されると、警報手段によりオペレータに異常の状況に対応する警報を発するようにした多段伸縮式作業機の安全装置であって、
前記異常検知手段は、伸ばし側ワイヤロープまたは縮み側ワイヤロープの一方の端末部にロッドが接続され、そのロッド端に設けられたスプリング調節手段により撓み量設定可能なスプリングをロープ装着支持フレーム側との間に保持させて配置され、前記ワイヤロープ端末部の装着支持フレーム側に非接触センサを配設して、その非接触センサにより前記スプリングに取付荷重を加えるスプリング調節手段の押え部材の移動で前記スプリングの撓み量を検知するように構成されることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明は、このようにされることにより、作業時に伸縮アームに設定値以上の負荷が作用すると、伸縮駆動手段のワイヤロープの端末部に緊張力を付勢しているスプリングの撓みが大きくなり、またスプリングの撓み量が設定値以下になると、緊張状態で巻掛け架設されているワイヤロープに緩みが生じていることになるので、そのスプリングの撓みを異常検知手段によって検知させて、それぞれの異常に対応する状況をオペレータに警報で知らせて作業の異常を認識させることができ、その異常に対応させて危険を未然に防止することができる。したがって、過度な負荷が作用している場合、例えば伸縮アームの先端が着地している状態では、オペレータに、その状況を警報で報知して直ちに伸ばし操作を停止して次の操作に移行することを喚起する。また、ワイヤロープに緩みが生じている警報を発した状態では、オペレータに正常な過負荷検知ができなくなる旨を警報によって報知して作業を中止させ、検知部での再セットを促すことを喚起し、正常に戻すことで安全性を確保できるようにすることができる。
【０００９】
また、本発明では、伸ばし側または縮み側ワイヤロープに接続するロッドを介してスプリング調節手段によってスプリングを撓ませて所要の張力を付与させるようにし、その撓み量を初期値設定しておいて、ワイヤロープに作用する負荷で接続されるロッドが移動するのに伴ない、スプリングに当接する押え部材がスプリングの変位とともに設定位置から移動するのを、装着支持フレーム側に配設されている非接触センサによって検知して、予め設定されている条件から外れた状態、言い換えると伸縮アームの動作に異常が発生したことをその検知信号で制御電気回路に発信して、設定されている機器を動作させてオペレータに異常を報知することができる。
【００１０】
前記異常検知手段は、伸ばし側ワイヤロープまたは縮み側ワイヤロープに作用する負荷で前記スプリングを圧縮する方向に作動するのを検知する過剰動作検知用の非接触センサと、スプリングが設定値以下の撓みに変位したのを検知するワイヤロープの緩み検知用の非接触センサとよりなるのがよい。こうすると、各異常検知をそれぞれに対応するセンサによって確実に検知させ、所定の機器を作動させて異常の伝達が行えるという利点がある。
【００１１】
前記異常検知手段の非接触センサは、異なる異常検知に対応するものを、前記スプリングに取付荷重を加えるスプリング調節手段の押え部材に対して、異なる位置に配置されているのがよい。こうすると、１本のワイヤロープに作用する異なる条件の異常を分担して検知させることができ、合理的に処置することができる。また、前記異常検知手段は、平行して架設される二本の伸ばし側ワイヤロープの端末部に各々設けられ、それら異常検知手段の一方が過負荷異常の検知用とされ、他方がワイヤロープの緩み検知用とされるのがよい。こうすると、両方のワイヤロープ端末部を有効に活用して設置にゆとりのある検知手段とすることができる。
【００１２】
また、本発明において、前記警報手段は、前記異常検知手段における過負荷異常の検知用センサと結ぶ電気回路中に、トランジスタとリレーを配置して、前記過負荷異常の検知用センサに常時電圧を付加した状態で前記リレーがオンに設定された構成とされるのがよい。こうしておくと、過負荷異常が検知されると警報が発せられる安全対策の他に、電気回路の断線などの異常に対しても警報が発せられ、回路異常などを検知して対応可能となり、安全対策をより確実にすることができる。なお、回路異常の場合は作業中に発生したとしても、その作業状況でオペレータは区別可能であるからその状況に応じて対処することができる。
【００１３】
前記警報手段は、過負荷異常の検知用センサもしくは緩み検知用センサと結ぶ制御電気回路により操作される複数のブザーおよびランプを備えるのがよい。こうすると、過負荷異常あるいはワイヤロープの緩み異常が検知されると、それら異常に応じたブザーの吹鳴やランプの点灯でオペレータに、どの異常が発生しているかを区別して報知することができる。
【００１４】
本発明では、縮み側ワイヤロープの端末部にワイヤロープの異常の検知手段を設け、この検知手段のセンサを前記警報手段に接続して縮み側ワイヤロープの異常をオペレータに報知させるようにするのがよい。こうすると、前記伸ばし側ワイヤロープにおける緩み異常の場合と同様に、縮み側でも緩みを調整することで、そのワイヤロープの伸びによる影響を排除して安全運転できることになる。
【００１５】
また、前記縮み側ワイヤロープの異常を検知する検知手段のセンサによる信号を受けて作動する前記警報手段には、検知用センサと警報ブザーを結ぶ電気回路中に、ダイオードとリレーを配置して、伸ばし側ワイヤロープと縮み側ワイヤロープとの異常警報ブザーを共用できる構成とされるのがよい。こうしておくと、ワイヤロープの緩み異常を伸ばし側と縮み側とでダイオードの働きで選択させ、報知する警報ブザーを共用することができ、器具を省略できでコストダウンを図ることができる利点がある。
【００１６】
さらに、前記警報手段における報知用の各ランプ，ブザーおよび警報解除スイッチを纏めたパネルもしくは警報ボックスが、運転席の前方位置に配設されるのがよい。こうすると、それら異常発生部位の識別が明瞭となり、オペレータの対応を容易にすることができるという利点がある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による多段伸縮式作業機の安全装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１に本実施例の多段伸縮式作業機を付設された建設機械の斜視図が示されている。図２に多段伸縮式作業機の伸縮アームにおける伸縮駆動機構の概要図が示され、図３に安全装置の配置を表わす平面図が、図４に伸ばし側ワイヤロープに付された安全装置の詳細図が、それぞれ示されている。
【００１９】
本実施例の多段伸縮式作業機１０は、履帯走行式のベースマシン１（この例では油圧ショベル）のブーム２先端に伸縮するアーム（以下、伸縮アーム１１という）のベースアーム１２背後部をピン連結されて装着され、そのブーム２上部に取付けられたアームシリンダ３のロッド先端が前記ベースアーム１２の上端背後部で連結されてブーム２の先端にて起伏回動できるようにされている。なお、下端にはクラムシェルバケット１５が付設されて深堀作業に用いられるものである。ブーム２はブームシリンダ４によって起伏され、上部旋回体５上に搭載の運転室６内で運転操作される。
【００２０】
多段伸縮式作業機１０の伸縮アーム１１は、図２に示されるように、前記ベースマシン１のブーム２に支持されるベースアーム１２と、このベースアーム１２内にて多段に組み合わせされて伸縮するトップアーム１３とセカンドアーム１４および内部に組み込まれている伸縮駆動機構１６（本発明の伸縮駆動手段に相当）とで構成されている。そして、伸縮駆動機構１６の駆動器である油圧シリンダ１７およびクラムシェルバケット１５（図1参照）を作動させる油圧作動機構が組み込まれ、それら油圧機器にはベースマシン１側から周知の手段で油圧配管されている。また、伸縮アーム１１の各部位は周知の手段で摺動自在に支持されている。なお、伸縮アーム１１の各部位の支持構造ならびに油圧配管については、本実施例で直接対象としないので図示並びに説明を省略している。
【００２１】
前記伸縮駆動機構１６は、トップアーム１３に後端並びに先端部を支持固定されて取付けられた所要作動ストロークを有する油圧シリンダ（駆動シリンダ）１７と、その油圧シリンダ１７の伸縮動作に連動して全体を伸縮させる伸ばし側ワイヤロープ１８と縮み側ワイヤロープ１９とで構成されている。
【００２２】
前記油圧シリンダ１７のピストンロッド１７ａは、先端をセカンドアーム１４の後端部（先端後端の表現は、伸縮アーム１１を起立させた状態での方向性を表わしている。）に接続されている。そして、伸ばし側ワイヤロープ１８は、一端をベースアーム１２の背後面における先端部寄り位置Ａに支持されて、他端をセカンドアーム１４の後端付設のシーブ２１を巡らせてトップアーム１３の後端位置Ｂに固着されている。また、縮み側ワイヤロープ１９は、一端をベースアーム１２の背後面における先端部寄りに前記伸ばし側ワイヤロープ１８の端部支持位置Ａから離れた支持位置Ｃに取付けられ、他端をセカンドアーム１４先端に付設のシーブ２２を巡らせてトップアーム１３の後端部位置Ｄに固着されている。なお、この実施例では伸ばし側および縮み側両ワイヤロープ１８，１９を二本ずつ巻掛け配設されている。
【００２３】
このように構成される伸縮アーム１１の伸縮駆動機構１６には、その伸縮アーム１１の伸縮動作に伴なう事故の発生を防止するための安全装置３０が設けられている。この安全装置３０としては、伸縮アーム１１が過負荷になるのを予防するための過負荷異常の検知手段３１と、ワイヤロープの緩みの発生によって前記過負荷異常の検知が不正確になるのを防止するワイヤロープの緩み検知手段３２とが設けられている。
【００２４】
前記安全装置３０は、ベースアーム１２の伸ばし側ワイヤロープ端部支持位置Ａに設けられ、二本巻掛け架設されている伸ばし側ワイヤロープ１８，１８の一方の装着部に過負荷異常の検知手段３１が、他方の装着部に緩み検知手段３２がそれぞれ配設されている。
【００２５】
前記過負荷異常の検知手段３１は、伸ばし側ワイヤロープ１８（以下、断りがない限り単にワイヤロープ１８という）の端部をソケット３３ｂに嵌め込んでカシメられ一体に直結される所要長さのロッド３３と、このロッド３３の支持構造部３４と、ロッド３３を介してワイヤロープ１８に緊張力（取付荷重）を付勢するスプリング３６と、そのスプリング３６に取付荷重を設定するスプリング調節手段３７および非接触センサ４１とを含んで構成されている。
【００２６】
前記ロッド３３は、ワイヤロープ接続側と反対側にネジ部３３ａが形成され、支持構造部３４として、ベースアーム１２の背後側の外面に直交して設けられた所要高さの支持リブ３４ａ（本発明の装着支持フレームに相当する）の後方側面（ロッド挿入側）に固着突設されるボス３４ｂの中心を貫通する支持穴３４ｃに基部３５ａを前部から挿入貫通されたリテーナ３５の軸支持穴３５ｂで、その中間部を軸方向に摺動自在に支持されている。そして、このロッド３３の前半部にはネジ３３ａが刻設され、前記スプリング調節手段３７がそのネジ３３ａ部によって前後移動調節できるように付されている。そのスプリング調節手段３７は、後述するスプリング３６の前端面に押し当てる適宜厚みの鍔部３７ａ′を備える押え片３７ａ（本発明の押え部材に相当）と前記ロッド３３のネジ３３ａ部に螺合するナット３７ｂ，３７ｂからなる。
【００２７】
前記スプリング調節手段３７の押え片３７ａと前記支持リブ３４ａの前側面との間には、ロッド３３を軸支持穴３５ｂで摺動自在に支持して前記ボス３４ｂに基部３５ａを保持されるリテーナ３５を介しスプリング３６が配置される。このスプリング３６は前記スプリング調節手段３７のナット３７ｂ，３７ｂによって押え片３７ａを移動させて所定の取付荷重になるよう撓み量を設定され、その取付荷重がスプリング調節手段３７からロッド３３を介してワイヤロープ１８に付加されるようになっている。なお、前記リテーナ３５の軸支持穴３５ｂには、ボス３４ｂの外部からグリースを供給されてロッド３３の摺動を容易にするようにグリスニップル３４ｄと給油路３４ｅが設けられている。
【００２８】
前記のようなロッド３３の配置部の側方位置には、前記ボス３４ｂに基部３５ａを保持されたリテーナ３５で支持されるロッド３３の軸線に平行するように前記支持リブ３４ａと直交してベースアーム１２の背後側外面に固着されたリブ３８に、取付具３９を介して過負荷異常検知の非接触センサ４１が前記ロッド３３の軸線に交差する向きで設置されている。そして、その非接触センサ４１による過負荷異常の検知は、図４に示されるように、スプリング調節手段３７の押え片３７ａの鍔部３７ａ′側面に対向するようにされて、センサ４１の検知領域（図4に符号Ｋで表わす）から前記押え片３７ａの鍔部３７ａ′が離れる方向に移動すると異常を検知するように、そのセンサ４１の取付位置が設定されている。なお、このセンサ取付部では軸線方向に位置調節ができるように設けるのが好ましい。
【００２９】
このようにされる過負荷異常検知手段３１に対して緩み検知手段３２は、その構成について前記過負荷異常検知手段３１と同様の構成とされる。したがって、緩み検知手段３２における同一構造部分については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。そして、センサ４２の取付位置は、図４に示されるように、スプリング３６の取付荷重設定位置でスプリング調節手段３７の押え片鍔部３７ａ′がセンサ４２の検知領域（図4に符号Ｋ′で表わす）から所定寸法離れた位置になるように関係付けて配置されている。また、このセンサ４２の取付部でも軸線方向に位置調節ができるように設けるのが好ましい。
【００３０】
また、縮み側ワイヤロープ１９の取付端部においても、図３に示されるように、二本のワイヤロープ１９，１９端が固着されて平衡するようにベースアーム１２に中心を枢支されて付設されるイコライザバー４５の一方の端部に対向して非接触型の緩みを検知するセンサ４３が、イコライザバー４５の側部位置にブラケット４６に支持されて設けられ、そのイコライザバー４５の端部に付される検知片４５ａの移動をセンサ４３が検知して信号を発するようにされている。
【００３１】
これら伸ばし側ワイヤロープ１８，１８に対する過負荷異常検知手段３１のセンサ４１および緩み検知手段３２のセンサ４２と、縮み側ワイヤロープ１９，１９の緩み検知のセンサ４３とは、図５に警報手段を操作する電気回路図で示されるように、ベースマシン１の運転室６内に設けられる警報の報知部に電気的に繋がれている。各センサ４１，４２，４３と警報ランプ５１，５２，５３および警報ブザー５４，５４′を結ぶ回路中には、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，およびリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が設けられ、縮み側ワイヤロープの緩み検知のセンサ４３の信号回路中には、ダイオードＤ，Ｄ′を介在させて緩み検知の警報ブザー５４′を伸ばし側ワイヤロープのものと共用できるようにされている。図中符号５５は電源、５６はブザーの作動をオン・オフできる切換スイッチである。
【００３２】
警報手段５０としては、前記のように伸ばし側ワイヤロープ１８における過負荷異常，緩み異常と縮み側ワイヤロープ１９における緩み異常がそれぞれ検知されると点灯する警報ランプ５１，５２，５３および、過負荷異常，緩み異常を報知する警報ブザー５４，５４′とがそれぞれ設けられる。これら警報ランプ５１，５２，５３および警報ブザー５４，５４′は、例えば図６にランプによるモニタの正面図（ａ）およびブザーボックスの正面図（ｂ）によって示されるように、モニタボックス５７に纏められて運転室６内のフロント部で運転者が認識し易い位置に配置される。そして、それら警報ランプは、例えば過負荷異常の警報ランプ５１を黄色に、各緩み異常（ワイヤーロープ異常）の警報ランプ５２，５３をいずれも赤色にして識別容易にされている。また、警報ブザー５４，５４′は、ブザーボックス５８に纏められて、それぞれの異常に対応してブザー音が異なるようにされ、判別できるようにされている。なお、ブザーボックス５８にはブザーの作動をオン・オフできる切換スイッチ５６が設けられ、異常確認後はブザー音を止めることができるようにされている。
【００３３】
以上のように構成される安全装置３０の作用について説明する。
まず、伸縮アーム１１の動作から説明すると、伸縮駆動機構１６が運転室６でオペレータによって伸長操作の指示を与えられると、油圧シリンダ１７のボトム側に圧油が送られてピストンロッド１７ａが作動する。すると、セカンドアーム１４とピストンロッド１７ａ先端との連結部Ｅを基点にして油圧シリンダ１７の取付くトップアーム１３がセカンドアーム１４内を前方へ移動される。この際、前記安全装置３０を設けられてベースアーム１２に端部を支持された伸ばし側ワイヤロープ１８は、その途中をセカンドアーム１４の端部付設のシーブ２１に巻掛けられているから、トップアーム１３の前進によってそのワイヤロープ１８が引かれ、トップアーム１３の前進に応じてワイヤロープ１８によってセカンドアーム１４がベースアーム１２内を前進し、伸縮アーム１１は伸長する。
【００３４】
こうして伸縮アーム１１が伸長されるので、例えば図１に示されるように、その先端にクラムシェルバケット１５を装着して深掘り作業を行う場合、通常は運転室６でオペレータがその伸縮アーム１１を伸長させる際にクラムシェルバケット１５が着地するのを目測して、あるいは感覚的に伸長量を知って伸長動作を停止させて次の掘削動作に移行させるのである。しかしながら、オペレータが誤って、あるいは着地を見過ごして伸縮アーム１１を過剰に伸長させると、先端のクラムシェルバケット１５が着地後さらに強く押し付けられることになって、伸縮アーム１１に過剰な負荷が作用する。こうして過剰な負荷が伸縮アーム１１に推力として作用すると、ベースアーム１２を介してブーム２の先端部あるいはアームシリンダ３に変則的な外力が作用し、伸縮アームが損傷を起こすことになる。
【００３５】
しかしながら、本実施例では、このような事態となる前に、伸縮アーム１１の先端（クラムシェルバケット１５）が着地して、掘削に要する押し力以上に伸長する力が生じると、トップアーム１３が押し戻される働きをして、このトップアーム１３とボトム側に油圧力が作用する状態の油圧シリンダ１７で繋がるセカンドアーム１４がトップアームとともに押し戻されるように作動する。したがって、伸ばし側ワイヤロープ１８は、トップアーム１３と相対位置関係を保たれたまま押上げられる方向に作用するセカンドアーム１４端のシーブ２１位置と端末部が装着されているベースアーム１２に対する支持位置との距離が正常時に比べて長くなるので、端末部に繋がるロッド３３が後退方向（上方）へ引かれる。すると、ベースアーム１２上で支持される安全装置３０が作用して警報手段５０が作動してオペレータに着地異常（過負荷異常）を起こしていることが報知される。
【００３６】
次に、安全装置３０の作動について説明する。
【００３７】
上述のようにしてワイヤロープ１８にかかる張力が変化すると、ベースアーム１２に支持構造部３４によって取付支持されているワイヤロープ１８の端末部直結のロッド３３は、図４において矢印Ｐの方向に引かれてスプリング調節手段３７を介して取付荷重を付勢しているスプリング３６をさらに圧縮することになる。このスプリング調節手段３７の移動によって押え片鍔部３７ａ′が過負荷異常検知のセンサ４１の検知領域（図４に符号Ｋで示す）外に移動すると、そのセンサ４１が検知信号を発する。
【００３８】
過負荷異常検知のセンサ４１が検知信号を発すると、図７に示される電気回路において電源オンでの作動状態（ａ）でリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３がいずれもオンであったのが、トランジスタＴ１の作動でリレーＲ１がオフになり、警報ランプ５１が点灯し、警報ブザー５４が吹鳴する（図７（ｂ）の過負荷異常検知時の状態）。このとき黄色の警報ランプ５１でオペレータに報知する。また、警報ブザー５４は例えば“ピッピッピィ”というような音を発する。したがって、オペレータは、その警報によって伸縮アーム１１の伸長動作を停止させれば、過剰な負荷が伸縮アーム１１に作用するのを未然に防止できて損傷を回避できるのである。
【００３９】
また、長期あるいは頻繁な運転によってワイヤロープが伸び、ワイヤロープ１８に一定以上の緩みが生じると、その端末部に連結されるロッド３３に作用している取付荷重が初期設定値以下になってスプリング３６の撓み量が減少し、ロッド３３が戻されることになる。すると、前記安全装置３０におけるスプリング３６端に当接のスプリング調節手段３７が押し戻されて、その押え片３７ａの鍔部３７ａ′が緩み検知のセンサ４２の検知領域（図４に符号Ｋ′で表わしている）に進入して、そのセンサ４２が検知信号を発する。
【００４０】
ワイヤロープ緩み検知のセンサ４２が検知信号を発すると、図７に示される電気回路において電源オンでの作動状態（ａ）でリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３がいずれもオンであったのが、前記過負荷異常の検知時と同様に、トランジスタＴ２の作動でリレーＲ２がオフになり、警報ランプ５２が点灯し、警報ブザー５４′が吹鳴する。このときの赤色の警報ランプ５２でオペレータに報知する。また、警報ブザー５４′は例えば“ピィー”というような連続音を発する。したがって、オペレータは、その警報によってワイヤロープに過剰な緩みが生じていることを知ることになる。
【００４１】
このような状態で作業を継続していると、前述の過負荷異常が発生していても、ワイヤロープに所定の取付荷重が付勢されていないので、正常にその過負荷異常を検知できず、事故を起こす危険がある。したがって、緩み発生の警報を受ければ、運転を停止して前記安全装置３０におけるスプリング調節手段３７のナット３７ｂ，３７ｂを締める方向に操作して初期設定値に再セットして安全に作業ができるのである。
【００４２】
また、前記過負荷異常を検知して警報を発する回路ａ（センサ４１回路やリレーＲ１回路）が断線した場合にも、前記過負荷異常時と同様になる。その場合、過負荷異常による警報か、断線によるものであるかは、作業状況から区別することができる。すなわち、特定の作業（掘削作業時の着地）での警報か、それ以外での警報かによって区別できる。
【００４３】
次に、前記安全装置におけるスプリング３６の作用について説明すると、図８にスプリングの荷重線図で示されるように、スプリング３６は、初期設定時に予めそのセット荷重を定めてスプリング調節手段３７によりその設定荷重（取付荷重）をＦ０まで撓ませてセットしておく。そして、セット時の取付荷重を超えてさらに圧縮（撓み量が増加）されＦ１まで撓む（ワイヤロープにこのスプリング圧縮荷重が作用する）とセンサ４１で検知させて警報手段５０を作動させる。
【００４４】
また、スプリング３６によりワイヤロープ１８にプリテンションＦ０が与えられるので、ワイヤロープ１８が１０ｍｍ伸びた場合でも、ワイヤロープにＦ０／２の張力が残っているので、ワイヤロープ１８が踊る（左右に振り出す現象）ようなことがない。（従来は、ワイヤロープが１〜２ｍｍ伸びるとワイヤロープに掛けていた張力が一気に消滅して緩み、ワイヤロープが踊るので、頻繁にワイヤロープの締め付け調整を行う必要があった。）したがって、本実施例によれば、ワイヤロープの張力調整は、前述のように、スプリング３６によるバネ力がＦ０／２になった時点で、ワイヤロープの伸び（緩み）検知を行い、張力調整することで、バネ力Ｆ０に再セットすれば、常時バネ力Ｆ０を確保でき、ワイヤロープの踊りに伴なう損傷を防止できて安全である。なお、前記荷重線図で表わすＦ２の状態までスプリングが圧縮（撓む）と破損するので、図示省略するがストッパを設けて過剰に撓むのを阻止するようにされる。
【００４５】
以上は伸び側ワイヤロープ１８に関連する安全装置について説明したが、縮み側ワイヤロープ１９は、二本のワイヤロープの端部をベースアーム１２に取り付くイコライザバー４５に接続して張架され、そのイコライザバー４５の可動端に取付く検知片４５ａに対向する位置の緩み検知用の非接触センサ４３によって、緩みを検知できるようにする。
【００４６】
こうすると、二本の縮み側ワイヤロープ１９，１９の張力均衡が崩れると、イコライザバー４５の端部位置が正常位置から前後にずれることになり、そのずれによる変位をセンサ４３によって検知して警報手段５０を作動させ、オペレータに異常を報知することができる。そのセンサ４３による異常検知は、センサ４３が前述の電気回路（図５参照）によって示されるように、警報手段５０に繋がれて、前記伸び側ワイヤロープ１８における緩み検知時と同様にトランジスタＴ３を作動させると、リレーＲ３がオフになってこのセンサ４３と警報手段５０を繋ぐ回路中に設けられたダイオードＤ，Ｄ′の作動で、前記警報ランプ５２と警報ブザー５４′が作動して伸ばし側ワイヤロープ１８の緩み警報と同様の警報を発することができる。
【００４７】
なお、伸縮アーム１１が収縮する場合は、油圧シリンダ１７のピストンロッド１７ａ側に圧油の供給が切換えられて、そのピストンロッド１７ａが引き込まれると、油圧シリンダ１７が取付くトップアーム１３がそのピストンロッド１７ａ先端と連結されるセカンドアーム１４の後端側に移動される。このとき、ベースアーム１２に一端を支持されて他端をトップアーム１３の後端に繋がれた縮み側ワイヤロープ１９は、セカンドアーム１４の先端に取付くシーブ２２を介してそのセカンドアーム１４を積極的に後退させ、伸縮アーム１１は収縮されてトップアーム１３先端のクラムシェルバケット１５が引上げられる。その後は、クラムシェルバケット１５を地上に引上げて掘削された土砂を排出するにはブーム２を起すとともにアームシリンダ３を作動させて伸縮アーム１１の姿勢を変えて処理される。
【００４８】
次に、図９に安全装置の他の実施例図が示されている。この実施例における安全装置３０Ａは、伸縮アームの伸縮駆動機構において１本の伸ばし側ワイヤロープを用いられる場合であって、その構成は基本的に前記実施例と同様である。したがって、前記実施例と同一もしくは同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
この安全装置３０では、ワイヤロープ１８Ａ端に直結されるロッド３３を、ベースアームもしくは他の可動アームに設けられた支持構造部３４のボス３４の支持穴３４ｃに基部３５ａを嵌合支持されるリテーナ３５の軸穴３５ｂに摺動自在に挿通して支持され、そのロッド３３の前半部に設けられたネジ３３ａ部に付されたスプリング調節手段３７と前記支持構造部３４で支持されるリテーナ３５の鍔部３５ｃ前面との間にスプリング３６を介在させて、前記スプリング調節手段３７を介してロッド３３にスプリング３６による取付荷重が作用するようにされている。そして、スプリング調節手段３７の押え片３７ａにおける鍔部３７ａ′に対向するようにして、そのスプリング調節手段３７によるスプリング３６の取付荷重設定位置で検知領域Ｋ内に位置するようにして過負荷異常検知のセンサ４１が、またその位置から所要寸法Ｓ離れた位置にワイヤロープの緩み検知のセンサ４２を配置して、前述のようにワイヤロープ１８Ａに作用する張力が大きくなってセンサ４１の検知領域Ｋから押え片３７ａの鍔部３７ａ′が外れると過負荷異常が検知される。また、押え片３７ａの鍔部３７ａ′がセンサ４２の検知領域Ｋ′に移行するとワイヤロープの緩み異常が検知されるようにされている。それぞれの異常検知によるオペレータへ警報する作動については、前記実施例と同一であるので省略する。
【００５０】
このように、この実施例では一本のワイヤロープの変位を二種類のセンサで検知させて、過負荷異常とワイヤロープの緩みをオペレータに警告することができるのである。
【００５１】
図１０に、さらに安全装置の他の実施例図が示されている。この実施例における安全装置３０Ｂは、伸縮アームの伸縮駆動機構において１本の伸ばし側ワイヤロープを用いられる場合の他の実施例であって、その構成は基本的に前記実施例と同様である。したがって、前記実施例と同一もしくは同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５２】
この安全装置３０Ｂは、ワイヤロープ１８Ａの端部にソケット３３ａでカシメて直結されるロッド３３が、ベースアームもしくは可動アームの支持構造部３４でボス３４ｂに基部３５ａを嵌合して保持されるリテーナ３５Ａの軸穴３５ｂに挿通して前後摺動自在に支持されており、このロッド３３の前半部にネジ３３ｂ部が形成されていて、このネジ３３ｂ部にナット３７ｂ，３７ｂを介して付されたスプリング調節手段３７が設けられていることは前記実施例と同様である。
【００５３】
この安全装置３０Ｂの構成で異なる部分は、前記リテーナ３５Ａにはスプリング３６を内部に収納できるシリンダ状のケース３８が一体に設けられ、またスプリング調節手段３７の押え片３７ｃが前記スプリングのケース３８の開口部に嵌り合うような形状にされて、スプリング３６とその撓み量が設定される部分を囲う構造とされている。このような構造とされることにより、調節要部での錆の発生や異物の噛み込みなどが発生しなくなり、信頼性を高めることができる。
【００５４】
この安全装置３０Ｂにおいての検知手段は、図によって示されるように、ロッド３３の軸線を挟んで両側に過負荷異常検知のセンサ４１と、ワイヤロープの緩み検知のセンサ４２が、前記スプリング調節手段３７における押え片３７ｃの周縁部３７ｃ′の移動によってそれぞれ前記要領で検知されるように交差対向して設けられる。
【００５５】
本実施例の安全装置を多段伸縮式作業機に付設されることにより、先に説明された伸縮アーム１１の先端にクラムシェルバケット１５を備えた作業機の場合、深堀作業を行って掘削された土砂をそのままダンプトラックに積み込む作業を行うのに、従来に較べてより安全で無駄な操作を行わずに効果的に積み込み作業を実施できるようになる。
【００５６】
すなわち、図１１に多段伸縮式作業機におけるバケットの排土態様を表わす図によって示されるように、伸縮アーム１１を引上げて収縮させた後、ベースマシン１においてブーム２を起立させるとともに、アームシリンダ３のロッドを収縮させて伸縮アーム１１先端のクラムシェルバケット１５を掘削部の開口穴から地上部に引上げ、待機しているダンプトラック６０の荷台上に移動させて排土（積み込む）する。
【００５７】
このような掘削排土のダンプ積込み時、伸縮アーム１１の水平線に対する傾斜角度βがある設定値以下になると、積荷の掘削土の放出高さが高くなり、ダンプトラック６０の積込みショックが大きくなり、ダンプトラック６０の寿命を短くしたり、ダンプトラック６０の運転者に与えるショックによる影響が大になるなどの問題がある。また、必要以上に積荷を上げることになり、積込み作業上効率が悪くなる。
【００５８】
そして、伸縮アーム１１の掘削土のダンプ積込み時における傾斜角度βがある一定角度以下になると、伸縮アーム１１を伸縮させるときの摩擦抵抗により伸ばし負荷が大きくなり、伸ばし側ワイヤロープ１８の負荷が大となる。そこで、本実施例の安全装置３０（３０Ａ，３０Ｂ）を備えていると、ワイヤロープ１８（１８Ａ）端部に関連させているスプリング３６が撓み量を増し、非接触センサ（４１）がその過負荷を検知して警報手段５０の警報ランプ５１や警報ブザー５４によってオペレータに異常（過負荷）を知らせることになるので、オペレータはこのような無駄で不安全な作業を防止することができるのである。要するに、ダンプ積込み作業時の作業性の向上を図ることができる。
【００５９】
以上の説明では、伸ばし側ワイヤロープの過負荷検出のセンサを一つで代表させるために、着地時の負荷と積込み時の伸ばし負荷を同一荷重でセットしてもよいし、また異なる荷重にセットしてもよい。ただし、異なる荷重にセットする場合は、負荷検知センサをもう一つ追加すればよい。
【００６０】
上述の伸縮アームに付設される安全装置は、伸ばし側ワイヤロープ端の支持部に設ける実施例について説明したが、必要に応じて縮み側ワイヤロープ端の支持部においても同様の構成で設けることができる。また、前記の実施例では伸縮に際して定置状態にあるベースアーム上に設ける例を記載しているが、場合によってはセカンドアームのように可動部アームとなる部分に設けることも可能である。ただしこの場合は、ワイヤロープの巻掛け手段において一部を変更することにより実施可能である。また、作業機としては、深堀作業用のみならず他の作業に使用される伸縮アームであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施例の多段伸縮式作業機を付設された建設機械の斜視図である。
【図２】図２は、多段伸縮式作業機の伸縮アームにおける伸縮駆動機構の概要図である。
【図３】図３は、安全装置の配置を表わす平面図である。
【図４】図４は、伸ばし側ワイヤロープに付された安全装置の詳細図である。
【図５】図５は、警報手段の作動電気回路図である。
【図６】図６は、ランプによるモニタの正面図（ａ），ブザーボックスの正面図（ｂ）である。
【図７】図７は、警報手段の作動電気回路における作動態様を示す図で、（ａ）は電源オンでの作動状態を示し、（ｂ）は過負荷異常検知時の作動状態を示している。
【図８】図８は、スプリングの荷重線図である。
【図９】図９は、安全装置の他の実施例図である。
【図１０】図１０は、安全装置の他の実施例図である。
【図１１】図１１は、多段伸縮式作業機におけるバケットの排土態様を表わす図である。
【符号の説明】
１                    ベースマシン
２                    ブーム
３                    アームシリンダ
６                    運転室
１０                  多段伸縮式作業機
１１                  伸縮アーム
１２                  ベースアーム
１３                  トップアーム
１４                  セカンドアーム
１５                  クラムシェルバケット
１６                  伸縮駆動機構（伸縮駆動手段）
１７                  油圧シリンダ
１７ａ                ピストンロッド
１８，１８Ａ          伸ばし側ワイヤロープ
１９                  縮み側ワイヤロープ
２１，２２            シーブ
３０，３０Ａ，３０Ｂ      安全装置
３１                  過負荷異常の検知手段
３２                  ワイヤロープの緩み検知手段
３３                  ロッド
３４                  支持構造部
３４ａ                支持リブ
３４ｂ                ボス
３５                  リテーナ
３６                  スプリング
３７                  スプリング調節手段
３７ａ                押え片
３８                  ケース
４１                  過負荷異常検知のセンサ
４２                  ワイヤロープの緩み検知のセンサ
４３                  縮み側ワイヤロープ端での異常検知のセンサ
４５                  イコライザバー
５０                  警報手段
５１，５２，５３      警報ランプ
５４，５４′          警報ブザー
６０                  ダンプトラック
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３        トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３      リレー
Ｄ，Ｄ′              ダイオード
【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】
0004043160.tif 000007
【図７】
0004043160.tif 000008
【図８】
0004043160.tif 000009
【図９】
0004043160.tif 000010
【図１０】
0004043160.tif 000011
【図１１】
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