(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回台に取付けられて伸縮制御弁からの制御油により作動する伸縮シリンダでもって伸縮動作し、起伏制御弁からの制御油により作動する起伏シリンダでもって起伏動作するブーム、旋回台に取付けられてウインチ制御弁からの制御油により正逆回転動作するウインチモータでもって巻上巻下動作するウインチ、および、ウインチから引き出されたワイヤロープを介してブーム先端部から吊下したフックとを具備してなり、前記伸縮制御弁、起伏制御弁およびウインチ制御弁が、共通の油圧ポンプから圧油の供給を受けるよう構成してなるクレーンに用いられるフック水平移動制御装置であって、
・ブーム起伏軌跡面内でのフックの水平な移動方向と速度を指示する操作信号を出力する操作指令手段、
・ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段、
・ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角度検出手段、
・ウインチからのワイヤロープの繰出し長さを検出するワイヤ繰出長さ検出手段、
・操作指令手段からの操作信号、ブーム長さ検出手段からの検出ブーム長さ、ブーム起伏角度検出手段からの検出ブーム起伏角度、および、ワイヤ繰出長さ検出手段からの検出ワイヤ長さを受取り、操作信号が指示する移動方向と速度で前記フックをブーム起伏軌跡面内で水平に移動させるのに必要な、伸縮制御弁の操作方向と制御量およびウインチ制御弁の操作方向と制御量を演算算出すると共に、伸縮制御弁およびウインチ制御弁を演算算出に係る操作方向と制御量に切換えるための伸縮制御弁制御信号およびウインチ制御弁制御信号を生成して、これら生成した伸縮制御弁制御信号およびウインチ制御弁制御信号を、伸縮制御弁およびウインチ制御弁にそれぞれ出力するよう構成したコントローラ、とで構成し、
前記コントローラが、伸縮制御弁およびウインチ制御弁のうち一方の制御弁の制御量の演算算出過程において、検出ブーム長さ、検出ブーム起伏角度、および、検出ワイヤ長さの関数として求められるフックの算出地上高さの初期値からの偏差を時々刻々算出すると共にこの偏差を解消するためのフィードバック制御を実行するよう構成されているものにおいて、
前記コントローラは、前記算出地上高さの初期値からの偏差であって当該偏差が他方の制御弁の制御量を減少させることにより解消可能な所定値以上になると他方の制御弁の制御量の算出過程に介入し、当該他方の制御弁の制御量を減少させるよう構成したことを特徴とするクレーンのフック水平移動制御装置。
【請求項２】
前記一方の制御弁がウインチ制御弁であり、他方の制御弁が伸縮制御弁であることを特徴とする請求項１記載のクレーンのフック水平移動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮ブームの伸縮駆動とウインチ装置の巻上げ巻下げ駆動を連動させてフックを地面等に沿って水平方向に移動させるようにしたクレーンのフック水平移動制御装置に関するものである。
【従来の技術】
トラック搭載型クレーンは、図２に示す如く基台１上に旋回自在に取付けた旋回ポスト２と、当該旋回ポスト２に起伏自在に取付けられ基端側ブームセクション３ａ内に順次先端側ブームセクション３ｂ、３ｃ、３ｄを伸縮自在に嵌挿した伸縮ブーム３と、当該伸縮ブーム３の基端側ブームセクション３ａと先端側ブームセクション３ｂ間および先端側ブームセクション３ｂ、３ｃ間に夫々介装され伸縮制御弁４からの制御油で伸縮駆動して伸縮ブーム３を伸縮させる伸縮シリンダ５と、ウインチ制御弁７からの制御油で正逆回転駆動するウインチモータ８により巻上げ巻下げ駆動するウインチ装置９と、当該ウインチ装置９から繰出されたワイヤロープ１０により伸縮ブーム先端部から巻上げ巻下げ自在に吊下げられたフック１１とで構成されている。また、前記伸縮制御弁４、起伏制御弁およびウインチ制御弁７とが共通の油圧ポンプ６からの圧油の供給を受けるよう構成されている。このように構成したトラック搭載型クレーンは、伸縮ブーム３の先端部から吊下したフック１１に荷物を吊持して、伸縮ブーム３を伸縮並びに起伏駆動すると共に、ウインチ装置９を巻上げ巻下げ駆動して荷物を任意な位置に移動させ、クレーン作業を行うようになっている。ところで、この種のクレーンを用いた荷物移動作業の１つに、伸縮ブーム３の伸縮動および起伏動を用いてフック１１に吊持した荷物を半径方向に移動させる荷物移動作業があるが、この荷物移動作業を行う場合荷物の吊下げ高さＨをあまり変動させないで移動させるのが安全上望ましい。しかしながら、従来のクレーンは伸縮ブーム３を伸長させればフック１１が上昇し、逆に伸縮ブーム３を縮小させればフック１１が下降して荷物の吊下げ高さＨが大きく変動するものであった。このため、ブーム起伏面内でのフックの水平な移動方向と速度を指示する操作指令手段からの操作信号により前記伸縮制御弁４およびウインチ制御弁７を同時に連動して操作してフックが地面等に沿って水平方向に移動する、いわゆるフック水平移動装置が開発されていた。フック水平移動装置は、フックを半径を増大する方向に移動させる際には、前記伸縮制御弁４を伸縮ブーム３が伸長するよう操作するとともに前記ウインチ操作弁７をフック巻下げ操作し、荷物を半径を減少する方向に移動させる際には、前記伸縮制御弁４を伸縮ブーム３が縮小するよう操作するとともに前記ウインチ操作弁７をフック巻上げ操作するよう構成されている。図３に従来のフック水平移動制御装置の説明図を示す。図３において、１５はフック水平移動制御装置であり、当該フック水平移動制御装置１５は、ブーム起伏軌跡面内でのフックの水平な移動方向と速度を指示する操作信号ｃを出力する操作指令手段１６と、伸縮ブーム３の実際のブーム長さＬを検出してブーム長さ検出信号Ｌａを出力するブーム長さ検出手段１７、伸縮ブーム３の実際のブーム起伏角度Θを検出して起伏角検出信号Θａを出力するブーム起伏角度検出手段１８、ワイヤロープ１０の実際の繰出長さＳを検出して繰出長さ検出信号Ｓａを出力するワイヤ繰出長さ検出手段１９、及びこれら各手段１６、１７、１８、１９からの操作信号ｃ、ブーム長さ検出信号Ｌａ、起伏角検出信号Θａ、及び繰出長さ検出信号Ｓａを受取り前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７を切換制御するための弁制御信号を出力するコントローラ２０とで構成されている。前記ブーム長さ検出手段１７は、基端側ブームセクション３ａに対する最先端側ブームセクション３ｄの離隔距離を連続的に検出するものであり、例えば基端側ブームセクション３ａにコード巻取器の本体を取付け、当該巻取器から繰出したコードの先端部を最先端側ブームセクション３ｄの先端部に止着して、伸縮ブーム３の伸縮動に連動して繰出されるコードの繰出量をポテンショメータ等を用いて電気的に検出する従来公知の繰出量検出機能付きコード巻取器で構成している。また、前記ブーム起伏角度検出手段１８は、前記伸縮ブーム３の対地起伏角を連続的に検出するもので、例えば自由垂下状態の重錘に対する伸縮ブーム３の対地起伏角をポテンショメータ等を用いて電気的に検出する従来公知の角度検出器で構成している。また、前記ワイヤ繰出長さ検出手段１９は、ウインチ装置９から繰出されるワイヤロープ１０の繰出長さを連続的に検出するもので、例えばワイヤロープ１０を巻き取ったウインチ装置９のドラム回転数をロータリエンコーダ等を用いて電気的に検出する回転検出手段で構成している。また、前記コントローラ２０は、操作指令手段１６からの操作信号ｃ、ブーム長さ検出手段１７からのブーム長さ検出信号Ｌａ、ブーム起伏角度検出手段１８からの起伏角検出信号Θａ、及びワイヤ繰出長さ検出手段１９からの繰出長さ検出信号Ｓａの各信号を受取って、次の如く演算処理を行うようになっている。すなわち、３２はコントローラ２０に内蔵された伸縮操作信号出力部であり、前記操作指令手段１６からの操作信号ｃに基き、伸縮制御弁４の弁切換方向と弁切換量を指示する伸縮操作信号ａを出力するものである。また、２１は伸縮制御弁制御信号出力部であり、当該伸縮制御弁制御信号出力部２１は前記伸縮操作信号出力部３２からの伸縮操作信号ａに基き、前記伸縮制御弁４を伸縮操作信号ａが指示する弁切換方向と弁切換量に切換えるための伸縮制御弁制御信号２０ａを生成し、この信号２０ａを伸縮制御弁４の弁切換手段４ａに出力するようになっている。これにより、伸縮制御弁４は、伸縮操作信号ａに対応した弁切換方向と弁切換量で切換制御され、伸縮制御弁４からの制御油が伸縮シリンダ５に供給されて伸縮ブーム３が伸縮駆動するのである。２２は、基準弁切換量出力部であり、当該基準弁切換量出力部２２は前記伸縮操作信号出力部３２からの伸縮操作信号ａ及びブーム起伏角度検出手段１８からの起伏角検出信号Θａに基き、現在のブーム起伏角度Θにおける伸縮ブーム３が、前記伸縮制御弁制御信号２０ａで切換制御された伸縮制御弁４からの制御油により伸縮駆動した際に前記フック１１の吊下げ高さＨを変動させないために必要なウインチ制御弁７の弁切換方向と基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）を算出するようになっている。具体的には、弁切換方向は、伸縮操作信号ａの弁切換方向がブーム伸長側であればウインチ巻下げ側の信号を出力し、反対にブーム縮小側であればウインチ巻上げ側の信号を出力するようになっている。２３は、前記ブーム長さ検出手段１７からのブーム長さ検出信号Ｌａと前記ブーム起伏角度検出手段１８からの起伏角検���信号Θａに基き、伸縮ブーム３の長さ変動に関わらず、フック１１の高さを一定に維持させるに必要なワイヤロープ１１の繰出し長さＳｗを算出する必要ワイヤ繰出長さ算出部である。２４は前記操作指令信号ｃが入力された時点における前記ワイヤ長さ算出部２３が算出した必要ワイヤ繰出長さＳｗ０を記憶する演算初期ワイヤ繰出長さ記憶部であり、２５は前記操作指令信号ｃが入力された時点におけるワイヤ繰出長さ検出手段１９が検出した繰出長さＳ０を記憶する検出初期ワイヤ繰出長さ記憶部である。また、２６は前記演算初期ワイヤ繰出長さ記憶部２４に記憶した初期ワイヤ長さＳｗ０と必要ワイヤ繰出長さ算出部２３が現在算出しているワイヤ長さＳｗとの差Ｓｗ−Ｓｗ０を算出する演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部であり、２７は前記検出初期ワイヤ繰出長さ記憶部２５に記憶した初期ワイヤ繰出長さＳ０とワイヤ繰出長さ検出手段１９が現在検出しているワイヤ繰出長さＳとの差Ｓ−Ｓ０を算出する検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部である。また、２８は前記演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部２６で求めたワイヤ長さ変動量Ｓｗ−Ｓｗ０と、前記検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部２７で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓ−Ｓ０を一致させるために必要なウインチ制御弁７の補正弁切換量δＳを求める補正弁切換量算出部である。また、２９は前記基準弁切換量出力部２２が算出した基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）を前記補正弁切換量算出部２８で求めた補正弁切換量δＳで補正して、修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳを求める修正弁切換量算出部である。また、３０は前記修正弁切換量算出部２９が算出した修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳを受取り、ウインチ制御弁７をこの受取りに係る修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳで切換制御するためのウインチ制御弁制御信号２０ｂを出力するウインチ制御弁制御信号出力部である。そして、当該ウインチ制御弁制御信号出力部３０が出力したウインチ制御弁制御信号２０ｂは、ウインチ制御弁７の弁切換駆動手段７ａに出力されて当該ウインチ制御弁７をウインチ制御弁制御信号２０ｂが指示する弁切換方向と修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳに切換えるのである。そして、当該ウインチ制御弁制御信号２０ｂで切換制御されたウインチ制御弁７からの制御油は、ウインチモータ８に供給されてウインチ装置９を巻上げ巻下げ駆動するのである。この際、当該ワイヤ駆動目標量（ワイヤ長さ変動量Ｓｗ−Ｓｗ０）とワイヤ繰出し長さ検出手段１９で検出した実際のワイヤ繰出し長さの変動量Ｓ−Ｓ０を一致させる如きウインチ制御弁７の補正弁切換量δＳを求め、当該補正弁切換量δＳで基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）を補正して得られた修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳでウインチ制御弁７を切換制御してウインチ装置９を巻上げ巻下げ駆動すれば、いわゆるフィードフォワード制御とフィードバック制御の併用制御により極めて正確にフック１１を水平移動制御できるのである。
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したフック水平移動制御装置においてはフィードバック制御が行われない側の制御弁すなわち伸縮制御弁４は伸縮操作信号ａのみに関連して制御量が決定される。このため、前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に共通の油圧ポンプ６から並列的に作動油が供給されるようになっていると、油圧ポンプ６からの供給油量が前記伸縮制御弁４およびウインチ制御弁７が必要とするトータル必要油量以下となると各弁を通過する油量が当該弁の操作制御量と比例せず、所定の制御が行われないという問題があった。また、前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に圧力補償弁をもたない場合には伸縮シリンダ５とウインチモータ８の負荷格差が大きいときには、所定の制御ができなくなるという問題があった。そこで本願発明は、フィードバック制御が行われない側の制御弁を所定の条件で、制御弁絞込み側にのみフィードバック制御することにより、伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に共通の油圧ポンプ６から並列的に作動油が供給されるようになっているもの、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものに上述したフック水平移動装置を装備した場合であっても所定の制御が可能となるフック水平移動制御装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に記載されたフック水平移動制御装置は、旋回台に取付けられて伸縮制御弁からの制御油により作動する伸縮シリンダでもって伸縮動作し、起伏制御弁からの制御油により作動する起伏シリンダでもって起伏動作するブーム、旋回台に取付けられてウインチ制御弁からの制御油により正逆回転動作するウインチモータでもって巻上巻下動作するウインチ、および、ウインチから引き出されたワイヤロープを介してブーム先端部から吊下したフックとを具備してなり、前記伸縮制御弁、起伏制御弁およびウインチ制御弁が、共通の油圧ポンプから圧油の供給を受けるよう構成してなるクレーンに用いられるフック水平移動制御装置であって、
・ブーム起伏軌跡面内でのフックの水平な移動方向と速度を指示する操作信号を出力する操作指令手段、
・ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段、
・ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角度検出手段、
・ウインチからのワイヤロープの繰出し長さを検出するワイヤ繰出長さ検出手段、
・操作指令手段からの操作信号、ブーム長さ検出手段からの検出ブーム長さ、ブーム起伏角度検出手段からの検出ブーム起伏角度、および、ワイヤ繰出長さ検出手段からの検出ワイヤ長さを受取り、操作信号が指示する移動方向と速度で前記フックをブーム起伏軌跡面内で水平に移動させるのに必要な、伸縮制御弁の操作方向と制御量およびウインチ制御弁の操作方向と制御量を演算算出すると共に、伸縮制御弁およびウインチ制御弁を演算算出に係る操作方向と制御量に切換えるための伸縮制御弁制御信号およびウインチ制御弁制御信号を生成して、これら生成した伸縮制御弁制御信号およびウインチ制御弁制御信号を、伸縮制御弁およびウインチ制御弁にそれぞれ出力するよう構成したコントローラ、とで構成し、前記コントローラが、伸縮制御弁およびウインチ制御弁のうち一方の制御弁の制御量の演算算出過程において、検出ブーム長さ、検出ブーム起伏角度、および、検出ワイヤ長さの関数として求められるフックの算出地上高さの初期値からの偏差を時々刻々算出すると共にこの偏差を解消するためのフィードバック制御を実行するよう構成されているものにおいて、前記コントローラは、前記算出地上高さの初期値からの偏差であって当該偏差が他方の制御弁の制御量を変化させることにより解消可能な所定値以上になると他方の制御弁の制御量の算出過程に介入し、当該他方の制御弁の制御量を減少させるよう構成したことを特徴としている。また、本願の請求項２に記載されたフック水平移動制御装置は、請求項１に記載された一方の制御弁がウインチ制御弁であり、他方の制御弁が伸縮制御弁であることを特徴としている。
【発明の実施の形態】
以下、図１に基き本発明の具体的な構成について説明する。なお、本発明のフック水平移動制御装置は、従来技術として説明したフック水平移動制御装置を有する伸縮ブーム及びウインチ装置の駆動油圧回路に適応したものであり、以下の説明ではクレーンの全体構成及び駆動油圧回路の共通部分の各符号等は同義のものとして詳細な説明を省略するものとする。図１の４０は偏差監視部であり、当該偏差監視部４０は前記補正弁切換量算出部２８が算出した算出地上高さの初期値からの偏差が所定値ｅ以上になると伸縮制御弁制御信号出力部２１に当該偏差に応じた制御量減少信号ｄを出力するものである。前記偏差監視部４０が記憶する所定値ｅは、前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に共通の油圧ポンプ６から並列的に作動油が供給されるようになっているため、ウインチ制御弁７への供給油量が不足することとなり、所定の制御が行われなくなるときの偏差が設定される。あるいは、前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に圧力補償弁をもたず伸縮シリンダ５とウインチモータ８の負荷格差が大きい場合に、所定の制御ができなくなるときの偏差が設定される。上述した構成を追加したフック水平移動制御装置４５のコントローラ５０の作用は以下のとおりである。前記偏差監視部４０には前記補正弁切換量算出部２８が算出した算出地上高さの初期値からの偏差が出力される。当該偏差が偏差監視部４０が記憶している所定値ｅよりも小さい間は、偏差監視部４０から前記伸縮制御弁制御信号出力部２１へは制御量減少信号ｄは出力されない。したがって、従来技術で説明したのと同様のフック水平移動制御が行われ、フック水平移動制御装置４５においてはフィードバック制御が行われない側の制御弁すなわち伸縮制御弁４は伸縮操作信号ａのみに関連して制御量が決定される。一方、前記補正弁切換量算出部２８が算出した算出地上高さの初期値からの偏差が偏差監視部４０が記憶している所定値ｅよりも大きくなると、偏差監視部４０は、伸縮制御弁制御信号出力部２１へ制御量減少信号ｄを出力する。したがって、フック水平移動制御装置４５においては伸縮制御弁４は伸縮操作信号ａおよび制御量減少信号ｄに関連して制御量が決定される。すなわち、通常はフィードバック制御が行われない側の制御弁である、伸縮制御弁４を所定の条件で、制御弁絞込み側にのみフィードバック制御することにより、伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に共通の油圧ポンプ６から並列的に作動油が供給されるようになっているもの、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものにフック水平移動装置を装備した場合であっても所定の制御が可能となるのである。
【発明の効果】
本願発明のフック水平移動制御装置のコントローラは、フィードバック制御が行われない側の制御弁を所定の条件で、制御弁絞込み側にのみフィードバック制御するようにしたので、すなわち、前記算出地上高さの初期値からの偏差であって当該偏差が他方の制御弁の制御量を変化させることにより解消可能な所定値以上になると他方の制御弁の制御量の算出過程に介入し、当該他方の制御弁の制御量を減少させるよう構成したので、伸縮制御弁とウインチ制御弁に共通の油圧ポンプから並列的に作動油が供給されるようになっているもの、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものであっても、上述したフック水平移動制御が可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態におけるフック水平移動制御装置の説明図である。
【図２】本発明のフック水平移動制御装置を取付けるクレーンの説明図である。
【図３】従来のフック水平移動制御装置の説明図である。
【符号の説明】
１；基台
２；旋回ポスト
３；伸縮ブーム
４；伸縮制御弁
５；伸縮シリンダ
６；油圧ポンプ
７；ウインチ制御弁
８；ウインチモータ
９；ウインチ装置
１０；ワイヤロープ
１１；フック
１５、４５；フック水平移動制御装置
１６；操作指令手段
１７；ブーム長さ検出手段
１８；ブーム起伏角度検出手段
１９；ワイヤ繰出長さ検出手段
２０、５０；コントローラ
２１；伸縮制御弁制御信号出力部
２２；基準弁切換量出力部
２３；必要ワイヤ繰出長さ算出部
２４；演算初期ワイヤ繰出長さ記憶部
２５；検出初期ワイヤ繰出長さ記憶部
２６；演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部
２７；検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部
２８；補正弁切換量算出部
２９；修正弁切換量算出部
３０；ウインチ制御弁制御信号出力部
３２；伸縮操作信号出力部
４０；偏差監視部
２０ａ、４０ａ；伸縮制御弁制御信号
２０ｂ、４０ｂ；ウインチ制御弁制御信号
ａ；伸縮操作信号
ｃ；操作信号
ｄ；制御量減少信号
ｅ；所定値
Ｌａ；ブーム長さ検出信号
Θａ；起伏角検出信号
Ｓａ；ワイヤ繰出長さ検出信号
Ｓｗ；必要ワイヤ繰出長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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