(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブームの頂点の高さを求める高さ演算部と、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量を求める高さ変位量演算部と、予め設定される高さ制限値を記憶する高さ制限値記憶部と、ブームの頂点の上昇作動の停止を開始すべき停止出力高さを求める停止出力高さ演算部と、前記高さ演算部で求めた頂点の高さと前記停止出力高さ演算部で求めた停止出力高さとを比較し、ブームの頂点の高さが前記停止出力高さに達すると、ブームの作動停止手段にブームの頂点の上昇作動を停止させる作動停止信号を送る高さ制限判定部とを備える作業機のブーム高さ制限装置であって、
前記停止出力高さ演算部には、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量に対応する、ブームの上昇作動停止時の慣性や、電気的、機械的な応答遅れ時間を考慮して、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量が増加するにつれて停止出力高さを低く設定するように予め設定された一次関数である演算用データが予め入力されており、
さらに、前記停止出力高さ演算部は、前記高さ変位量演算部で求めた所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量、前記高さ制限値記憶部に予め設定される障害物よりも低い高さとして記憶された高さ制限値、および前記演算用データに基づいて、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量が大きいほど、求める停止出力高さを前記高さ制限値に対して低くし、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量が小さいほど、求める停止出力高さを前記高さ制限値に近づけるように、前記演算用データとして予め設定された一次関数の係数に、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量を乗算し、その乗算によって得られた値を、予め設定される障害物よりも低い高さ制限値から除算して得られた値を求める停止出力高さとして設定することを特徴とする作業機のブーム高さ制限装置。
【請求項２】
前記高さ変位量演算部が、ブームの頂点の上昇速度を求めるブーム上昇速度演算部であることを特徴とする請求項１に記載の作業機のブーム高さ制限装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機のブーム高さ制限装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
作業用のブームを有する作業機では、作業時にブームが上方に位置する障害物と干渉するのを防ぐため、ブームの頂点の高さを制限するブーム高さ制限装置を備えているものがある。
例えば、図１２に示す車両搭載型のクレーン６１は、車両６２の運転室６３と荷台６４との間のシャーシフレーム６５上に搭載されており、旋回するコラム６６に枢支された伸縮起伏自在なブーム６７を有している。そして、このクレーン６１は、図１３に示すようなブーム高さ制限装置７０を備えている。
【０００３】
このブーム高さ制限装置７０は、ブーム角度検出器７１とブーム長さ検出器７２の検出値に基づいてブーム６７の頂点の高さＨ6 を求める高さ演算部７３と、予め設定される障害物９より低い高さ制限値Ｈ7 を記憶する高さ制限値記憶部７５と、高さ演算部７３で求めた頂点の高さＨ6 と高さ制限値Ｈ7 とを比較し、作動するブーム６７の頂点の高さＨ6 が高さ制限値Ｈ7 に達すると、ブーム６７の作動停止手段７７に作動停止信号を送って、ブーム６７の頂点の上昇作動、即ちブーム６７の起立作動及び伸長作動を停止させる高さ制限判定部７８を備えている。
【０００４】
このブーム高さ制限装置７０は、ブーム６７の頂点の高さＨ6 が高さ制限値Ｈ7 に達すると、ブーム６７の頂点の上昇作動を停止させる作動停止信号を送出するようになっているが、実際にはブームの上昇作動停止時の慣性や、電気的、機械的な応答遅れが存在するため常にオーバーランが生じ、ブーム６７の頂点の上昇作動が停止するのは、ブーム６７の頂点の高さＨ6 が高さ制限値Ｈ7 より高くなってからである。
【０００５】
従って、ブーム６７の作動速度が速く、オーバーランによる上昇距離Ｈ8 が大きくなるような場合には、ブーム６７の頂点が障害物９に衝突するおそれがある。
そこで、ブーム長さまたはブーム作業半径と、入力したブーム高さ制限値とに基づいて、ブームの伸長作動速度またはブームの起立作動速度の減速開始点を演算し、高さ制限値に達する手前で予めブームの伸長作動または起立作動の減速を開始し、停止時のオーバーランを防ぐ高さ制限装置が提案されている（特開２０００−２０３７９２参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような一定の減速領域を設ける高さ制限装置を用いた場合、減速領域内ではブームは高速作動ができないため作業能率が悪くなる。また、このような減速手段は、制御機構が複雑で装置が高価である。
本発明は、作業機のブーム高さ制限装置における上記問題を解決するものであって、高速でブームの上昇作動を行うことができ、且つブームの頂点の高さの制限を的確に行って、作業上の安全性、信頼性を確保することのできる作業機のブーム高さ制限装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の作業機のブーム高さ制限装置は、ブームの頂点の高さを求める高さ演算部と、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量を求める高さ変位量演算部と、予め設定される高さ制限値を記憶する高さ制限値記憶部と、ブームの頂点の上昇作動の停止を開始すべき停止出力高さを求める停止出力高さ演算部と、前記高さ演算部で求めた頂点の高さと前記停止出力高さ演算部で求めた停止出力高さとを比較し、ブームの頂点の高さが前記停止出力高さに達すると、ブームの作動停止手段にブームの頂点の上昇作動を停止させる作動停止信号を送る高さ制限判定部とを備え、前記停止出力高さ演算部には、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量に対応する、ブームの上昇作動停止時の慣性や、電気的、機械的な応答遅れ時間を考慮して、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量が増加するにつれて停止出力高さを低く設定するように予め設定された一次関数である演算用データが予め入力されており、さらに、前記停止出力高さ演算部は、前記高さ変位量演算部で求めた所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量、前記高さ制限値記憶部に予め設定される障害物よりも低い高さとして記憶された高さ制限値、および前記演算用データに基づいて、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量が大きいほど、求める停止出力高さを高さ制限値に対して低くし、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量が小さいほど、求める停止出力高さを高さ制限値に近づけるように、前記演算用データとして予め設定された一次関数の係数に、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量を乗算し、その乗算によって得られた値を、予め設定される障害物よりも低い高さ制限値から除算して得られた値を求める停止出力高さとして設定することにより、上記課題を解決している。
【０００８】
このブーム高さ制限装置は、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量に対応するブームの上昇作動停止時の慣性や、電気的、機械的な応答遅れ時間を考慮して設定された一次関数である演算用データを予め停止出力高さ演算部に入力しておき、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量が大きいほど、求める停止出力高さを前記高さ制限値に対して低くし、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量が小さいほど、求める停止出力高さを前記高さ制限値に近づけるように、前記演算用データとして予め設定された一次関数の係数に、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量を乗算し、その乗算によって得られた値を、予め設定される障害物よりも低い高さ制限値から除算して得られた値を求める停止出力高さとして設定することで、適切な停止出力高さを求め、ブームの頂点の高さの制限を的確に行う。即ち、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量が大きければ大きいほど、停止出力高さを低くして、早期に作動停止信号をブームの作動停止手段に送出し、ブームの頂点が確実に高さ制限値以下となるように制限することができる。また、所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量が小さいときには、停止出力高さを高くして、作動停止信号の送出を遅らせ、高さ制限値以下でブームの作動範囲をできるだけ大きく確保できるようにすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態であるブーム高さ制限装置を備えた車両搭載型のクレーンの側面図、図２はブーム高さ制限装置の構成を示すブロック図、図３は所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量と対応する停止出力高さとの関係を示す図、図４はブーム高さ制限装置の制御の流れ図である。
図１に示すクレーン１は、車両２の運転室３と荷台４との間のシャーシフレーム５上に搭載されており、旋回するコラム６に枢支された伸縮起伏自在なブーム７を有している。
【００１０】
このクレーン１は、図２に示すブーム高さ制限装置１０を備えている。
このブーム高さ制限装置１０は、高さ演算部１１と、高さ変位量演算部１２と、高さ制限値記憶部１３と、停止出力高さ演算部１４と、高さ制限判定部１５とを備えている。
高さ演算部１１はブーム角度検出器２１とブーム長さ検出器２２とで検出されたブーム角度θとブーム長さＬの検出値に基づいてブーム７の頂点の高さＨを求める。
【００１１】
高さ変位量演算部１２は高さ演算部１１から送られるブーム７の頂点の高さＨの値の経時的な変化に基づいて、所定時間当たりのブーム７の頂点の高さの変位量ΔＨを求める。
高さ制限値記憶部１３は予め設定される障害物９より低い高さ制限値Ｈl を記憶している。
停止出力高さ演算部１４には、図３に示すような、所定時間当たりのブーム７の頂点の高さの変位量ΔＨに対応する停止出力高さＨ2 を求める演算用データが予め入力されており、高さ変位量演算部１２から送られる所定時間当たりのブーム７の頂点の高さの変位量ΔＨと高さ制限値記憶部１３に記憶された高さ制限値Ｈl とに基づいて停止出力高さＨ2 を次式により求める。
Ｈ2 ＝Ｈl −ａΔＨ
（ａ：図３の関数により与えられるブームの上昇作動停止時の慣性や、電気的、機械的な応答遅れ時間を考慮した係数）
【００１２】
高さ制限判定部１５は高さ演算部１１で求めたブーム７の頂点の高さＨと停止出力高さ演算部１４で求めた停止出力高さＨ2 とを比較し、ブーム７の頂点の高さＨが停止出力高さＨ2 に達すると、ブーム７の作動停止手段２３にブーム７の頂点の上昇作動を停止させる作動停止信号を送る。
【００１３】
クレーン１で作業を行う場合の、このブーム高さ制限装置１０の制御の流れを図４によって説明する。
(1) まず、高さ制限値記憶部１３に高さ制限値Ｈl を入力して記憶させる。
(2) ブーム角度検出器２１がブーム角度θを検出し、高さ演算部１１に検出値をリニアに出力する。
(3) ブーム長さ検出器２２がブーム長さＬを検出し、高さ演算部１１に検出値をリニアに出力する。
(4) 高さ演算部１１がブーム角度θとブーム長さＬの検出値に基づいてブーム７の頂点の高さＨを求める。
(5) 高さ変位量演算部１２が高さ演算部１１から送られるブーム７の頂点の高さＨの値の経時的な変化に基づいて、所定時間当たりのブーム７の頂点の高さの変位量ΔＨを求める。
(6) 停止出力高さ演算部１４が高さ変位量演算部１２から送られる所定時間当たりのブーム７の頂点の高さの変位量ΔＨと高さ制限値記憶部１３に記憶された高さ制限値Ｈl とに基づいて停止出力高さＨ2 を求める。
(7) 高さ制限判定部１５が高さ演算部１１で求めたブーム７の頂点の高さＨと停止出力高さ演算部１４で求めた停止出力高さＨ2 とを比較し、ブーム７の頂点の高さＨが停止出力高さＨ2 に達すると、ブーム７の作動停止手段２３（例えばアンロード弁等）に作動停止信号を送る。
(8) 作動停止手段２３がブーム７の起立作動、伸長作動を停止させる。
【００１４】
ブーム高さ制限装置１０は、ブーム７の上昇作動停止時の慣性や、電気的、機械的な応答遅れ時間を考慮し、図３に示すように、所定時間当たりのブーム７の頂点の高さの変位量ΔＨが増加するにつれて停止出力高さＨ2 を低く設定する演算用データを停止出力高さ演算部１４に入力しておくことで、適切な停止出力高さＨ2 を求め、ブーム７の頂点の高さＨが限りなく高さ制限値Ｈl に近づき、ブーム７と障害物９との干渉が起きないよう的確に制限を行うことができる。
【００１５】
図５は本発明の他の実施の形態であるブーム高さ制限装置の構成を示すブロック図、図６はこのブーム高さ制限装置の制御の流れ図である。
図５のブーム高さ制限装置３０は、ブーム角度検出器２１の検出値θの経時的変化に基づいて所定時間当たりのブーム角度変位量Δθを求めるブーム角度変位量演算部３１と、ブーム長さ検出器２２の検出値Ｌの経時的変化に基づいて所定時間当たりのブーム長さ変位量ΔＬを求めるブーム長さ変位量演算部３２とを備えている。
【００１６】
高さ変位量演算部１２は、ブーム角度変位量演算部３１とブーム長さ変位量演算部３２とから送られる所定時間当たりのブーム角度変位量Δθ、所定時間当たりのブーム長さ変位量ΔＬとに基づいて所定時間当たりのブーム７の頂点の高さの変位量ΔＨを求める。
その他の構成は、図２のものと同様である。
このブーム高さ制限装置３０の制御の流れを図６によって説明する。
(1) まず、高さ制限値記憶部１３に高さ制限値Ｈl を入力して記憶させる。
(2) ブーム角度検出器２１がブーム角度θを検出し、高さ演算部１１とブーム角度変位量演算部３１とに検出値をリニアに出力する。
(3) ブーム長さ検出器２２がブーム長さＬを検出し、高さ演算部１１とブーム長さ変位量演算部３２とに検出値をリニアに出力する。
(4) 高さ演算部１１がブーム７の角度と長さの検出値θ、Ｌに基づいてブーム７の頂点の高さＨを求める。
(5) ブーム角度変位量演算部３１がブーム角度検出器２１の検出値θの経時的変化に基づいて所定時間当たりのブーム角度変位量Δθを求める。
(6) ブーム長さ変位量演算部３２がブーム長さ検出器２２の検出値Ｌの経時的変化に基づいて所定時間当たりのブーム長さ変位量ΔＬを求める。
(7) 高さ変位量演算部１２がブーム角度変位量演算部３１とブーム長さ変位量演算部３２とから送られる所定時間当たりのブーム角度変位量Δθ、所定時間当たりのブーム長さ変位量ΔＬとに基づいて所定時間当たりのブーム７の頂点の高さの変位量ΔＨを求める。
(8) 停止出力高さ演算部１４が、高さ変位量演算部１２から送られる所定時間当たりのブーム７の頂点の高さの変位量ΔＨと高さ制限値記憶部１３に記憶された高さ制限値Ｈl とに基づいて停止出力高さＨ2 を求める。このときの演算式は図２のものと同じである。
(9) 高さ制限判定部１５が高さ演算部１１で求めたブーム７の頂点の高さＨと停止出力高さ演算部１４で求めた停止出力高さＨ2 とを比較し、ブーム７の頂点の高さＨが停止出力高さＨ2 に達すると、ブーム７の作動停止手段２３に作動停止信号を送る。
(10)作動停止手段２３がブーム７の起立作動、伸長作動を停止させる。
【００１７】
このブーム高さ制限装置３０も、ブーム７の上昇作動停止時の慣性や、電気的、機械的な応答遅れ時間を考慮し、図３に示すように、所定時間当たりのブーム７の頂点の高さの変位量ΔＨが増加するにつれて停止出力高さＨ2 を低く設定する演算用データを停止出力高さ演算部１４に入力しておくことで、適切な停止出力高さＨ2 を求め、ブーム７の頂点の高さＨが限りなく高さ制限値Ｈl に近づき、ブーム７と障害物９との干渉が起きないよう的確に制限を行うことができる。
【００１８】
図７は本発明のさらに他の実施の形態であるブーム高さ制限装置の構成を示すブロック図、図８はこのブーム高さ制限装置の制御の流れ図、図９はブームの頂点の上昇速度と対応する停止出力高さとの関係を示す図である。
図７のブーム高さ制限装置４０では、高さ変位量演算部が高さ演算部１１から送られるブーム７の頂点の高さＨの値の経時的な変化に基づいて、ブーム７の頂点の上昇速度Ｖを求めるブーム上昇速度演算部４２となっている。
【００１９】
その他の構成は、図２のものと同様である。
このブーム高さ制限装置４０の制御の流れを図８によって説明する。
(1) まず、高さ制限値記憶部１３に高さ制限値Ｈl を入力して記憶させる。
(2) ブーム角度検出器２１がブーム角度θを検出し、高さ演算部１１に検出値をリニアに出力する。
(3) ブーム長さ検出器２２がブーム長さＬを検出し、高さ演算部１１に検出値をリニアに出力する。
(4) 高さ演算部１１がブーム角度θとブーム長さＬの検出値に基づいてブーム７の頂点の高さＨを求める。
(5) ブーム上昇速度演算部４２が高さ演算部１１から送られるブーム７の頂点の高さＨの値の経時的な変化に基づいて、ブーム７の頂点の上昇速度Ｖを求める。
(6) 停止出力高さ演算部１４がブーム上昇速度演算部４２から送られるブーム７の頂点の上昇速度Ｖと高さ制限値記憶部１３に記憶された高さ制限値Ｈl とに基づいて停止出力高さＨ2 を次式により求める。
Ｈ2 ＝Ｈl −ｂＶ
（ｂ：図９の関数により与えられるブームの上昇作動停止時の慣性や、電気的、機械的な応答遅れ時間を考慮した係数）
【００２０】
(7) 高さ制限判定部１５が高さ演算部１１で求めたブーム７の頂点の高さＨと停止出力高さ演算部１４で求めた停止出力高さＨ2 とを比較し、ブーム７の頂点の高さＨが停止出力高さＨ2 に達すると、ブーム７の作動停止手段２３に作動停止信号を送る。
(8) 作動停止手段２３がブーム７の起立作動、伸長作動を停止させる。
【００２１】
ブーム高さ制限装置４０は、ブーム７の上昇作動停止時の慣性や、電気的、機械的な応答遅れ時間を考慮し、図９に示すように、ブーム７の頂点の上昇速度Ｖが増加するにつれて停止出力高さＨ2 を低く設定する演算用データを停止出力高さ演算部１４に入力しておくことで、適切な停止出力高さＨ2 を求め、ブーム７の頂点の高さＨが限りなく高さ制限値Ｈl に近づき、ブーム７と障害物９との干渉が起きないよう的確に制限を行うことができる。
【００２２】
図１０は本発明のまたさらに他の実施の形態であるブーム高さ制限装置の構成を示すブロック図、図１１はこのブーム高さ制限装置の制御の流れ図である。
図１０のブーム高さ制限装置５０では、高さ変位量演算部がブーム角度検出器２１とブーム長さ検出器２２とから送られるブーム角度θとブーム長さＬとの値の経時的な変化に基づいて、ブーム７の頂点の上昇速度Ｖを求めるブーム上昇速度演算部５２となっている。
【００２３】
その他の構成は、図７のものと同様である。
このブーム高さ制限装置５０の制御の流れを図１１によって説明する。
(1) まず、高さ制限値記憶部１３に高さ制限値Ｈl を入力して記憶させる。
(2) ブーム角度検出器２１がブーム角度θを検出し、高さ演算部１１とブーム上昇速度演算部５２とに検出値をリニアに出力する。
(3) ブーム長さ検出器２２がブーム長さＬを検出し、高さ演算部１１とブーム上昇速度演算部５２とに検出値をリニアに出力する。
(4) ブーム上昇速度演算部５２がブーム角度検出器２１とブーム長さ検出器２２とから送られるブーム角度θとブーム長さＬとの値の経時的な変化に基づいて、ブーム７の頂点の上昇速度Ｖを求める。
(5) 高さ演算部１１がブーム角度θとブーム長さＬの検出値に基づいてブーム７の頂点の高さＨを求める。
(6) 停止出力高さ演算部１４がブーム上昇速度演算部５２から送られるブーム７の頂点の上昇速度Ｖと高さ制限値記憶部１３に記憶された高さ制限値Ｈl とに基づいて停止出力高さＨ2 を求める。このときの演算式は図７のものと同じである。
(7) 高さ制限判定部１５が高さ演算部１１で求めたブーム７の頂点の高さＨと停止出力高さ演算部１４で求めた停止出力高さＨ2 とを比較し、ブーム７の頂点の高さＨが停止出力高さＨ2 に達すると、ブーム７の作動停止手段２３に作動停止信号を送る。
(8) 作動停止手段２３がブーム７の起立作動、伸長作動を停止させる。
【００２４】
ブーム高さ制限装置５０も、ブーム７の上昇作動停止時の慣性や、電気的、機械的な応答遅れ時間を考慮し、図９に示すように、ブーム７の頂点の上昇速度Ｖが増加するにつれて停止出力高さＨ2 を低く設定する演算用データを停止出力高さ演算部１４に入力しておくことで、適切な停止出力高さＨ2 を求め、ブーム７の頂点の高さＨが限りなく高さ制限値Ｈl に近づき、ブーム７と障害物９との干渉が起きないよう的確に制限を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の作業機のブーム高さ制限装置は、ブーム角度、ブーム長さが違っても、またブームの作動速度に違いがあっても、その状態に対応した最適の停止出力高さを求め、これに基づいてブームの作動を制御するため、ブームの頂点の高さを予め設定した高さ制限値にほぼ等しい高さで停止させることができ、また、停止出力高さに余裕をもたせることで、確実にブームと障害物の干渉を防止することができる。従って、作業上の安全性、信頼性が確保される。
また、広い作業領域において高速でブームの上昇作動を行うことができ作業能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるブーム高さ制限装置を備えた車両搭載型のクレーンの側面図である。
【図２】ブーム高さ制限装置の構成を示すブロック図である。
【図３】所定時間当たりのブームの頂点の高さの変位量と対応する停止出力高さとの関係を示す図である。
【図４】ブーム高さ制限装置の制御の流れ図である。
【図５】本発明の他の実施の形態であるブーム高さ制限装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５のブーム高さ制限装置の制御の流れ図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態であるブーム高さ制限装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７のブーム高さ制限装置の制御の流れ図である。
【図９】ブームの頂点の上昇速度と対応する停止出力高さとの関係を示す図である。
【図１０】本発明のまたさらに他の実施の形態であるブーム高さ制限装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０のブーム高さ制限装置の制御の流れ図である。
【図１２】従来のブーム高さ制限装置を備えた車両搭載型のクレーンの側面図である。
【図１３】従来のブーム高さ制限装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１      クレーン
２      車両
３      運転室
４      荷台
５      シャーシフレーム
６      コラム
７      ブーム
９      障害物
１０    ブーム高さ制限装置
１１    高さ演算部
１２    高さ変位量演算部
１３    高さ制限値記憶部
１４    停止出力高さ演算部
１５    高さ制限判定部
２１    ブーム角度検出器
２２    ブーム長さ検出器
２３    作動停止手段
３０    ブーム高さ制限装置
３１    ブーム角度変位量演算部
３２    ブーム長さ変位量演算部
４０    ブーム高さ制限装置
４２    ブーム上昇速度演算部
５０    ブーム高さ制限装置
５２    ブーム上昇速度演算部
Ｈ      ブームの頂点の高さ
Ｈl     高さ制限値
Ｈ2     停止出力高さ
Ｌ      ブーム長さ
θ      ブーム角度
【図１】
0004243930.tif 000002
【図２】
0004243930.tif 000003
【図３】
0004243930.tif 000004
【図４】
0004243930.tif 000005
【図５】
0004243930.tif 000006
【図６】
0004243930.tif 000007
【図７】
0004243930.tif 000008
【図８】
0004243930.tif 000009
【図９】
0004243930.tif 000010
【図１０】
0004243930.tif 000011
【図１１】
0004243930.tif 000012
【図１２】
0004243930.tif 000013
【図１３】
0004243930.tif 000014