JPH0262475B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はブームの水平面旋回位置によつて段階
的に負荷限界値を変動する建設機械例えばクレー
ン、高所作業車等において用いられる過負荷防止
装置に関し、特に負荷限界値が高い旋回領域から
低い旋回領域への旋回動により負荷が限界に達し
た場合の旋回作動の停止制御を確実に行えるよう
にした負荷防止装置に関するものである。 ブームを有する建設機械の作業能力は、機械的
強度並びに安定度によつて規定されるので、ブー
ムの稼働状態（ブームの起伏状態及び伸縮状態）
の他ブームの旋回状態によつても変動する。一般
にこの種建設機械にあつてはブームの全旋回範囲
にわたつて同一の安定度を有しているのではな
く、高い安定度を有する領域すなわち負荷限界値
の高い領域とこれに隣接する低い安定度を有する
領域すなわち負荷限界値の低い領域を有してい
る。このことは、負荷限界値の高い領域で荷重を
吊上げた後、負荷限界値の低い領域方向に旋回動
させた場合、負荷限界値の低い領域への入域によ
りブームに許容される負荷（限界値）が減少し、
実際の負荷が限界値を超え転倒する危険が存在す
ることを示すものであつた。 このため、この種建設機械では、ブームの稼働
状態（ブームの起伏状態及び伸縮状態）の他ブー
ムの旋回状態によつても変動する負荷限界値を超
えて作業しないようにするため、ブームの稼働状
態と旋回状態に基づいて規定される負荷限界値を
ブームの各旋回領域毎に記憶しておき、ブームの
旋回方向に基づき実際にブームが位置する旋回領
域に対応した限界値を読出し、この限界値とブー
ムに作用する負荷現状値とを比較して、後者の値
が前者の値に達した時に警報信号あるいはブーム
の関連動作を停止する停止信号を発生するよう構
成した過負荷防止装置が備えられていた。 しかしながら、このような従来の過負荷防止装
置は、ブームの旋回方向に基づき実際にブームが
位置する旋回領域に対応した負荷限界値を読みだ
すようになつているため、負荷限界値の高い旋回
領域から低い旋回領域にブームを旋回動する場
合、負荷限界値の低い旋回領域に突入した時点で
初めて突入した旋回領域の負荷限界値が読みださ
れ、この負荷限界値と負荷現状値との比較結果に
基づきブームの旋回動を停止すべく警報信号ある
いは停止信号が出力されるので、慣性質量の大き
い建設機械においては慣性により旋回動が流れ実
際に旋回動が停止するのは負荷限界値の低い旋回
領域内に深く突入した状態となり、過負荷状態を
未然に防止するという過負荷防止装置の所期の目
的を果たすことができないという問題があつた。 本発明は、上記問題点を解決すべく成したもの
であり、ブームの旋回動により負荷限界値の高い
旋回領域から低い旋回領域に旋回する場合、負荷
限界値の低い旋回領域に突入する前に次に突入す
るであろう負荷限界値の低い旋回領域において作
業を安全に継続して行えるか否かを判断しその判
断結果により旋回動の停止制御を行うようにした
建設機械の過負荷防止装置を提供することを目的
とするものである。 本発明の建設機械の過負荷防止装置は、上述し
た目的を達成するために次の如く構成する。すな
わち、従来の過負荷防止装置の機能に付加して、
負荷限界値の高い旋回領域と低い旋回領域の間に
境界領域を設け、ブームの旋回動により負荷限界
値の高い旋回領域から境界領域へ入つたときはそ
の入域時点で負荷限界値の低い旋回領域の負荷限
界値と負荷現状値とを比較し、後者の値が前者の
値に対し所定の関係になつたとき従来の警報信号
とは警告方法および警告パターンの異なる旋回警
報信号を発するよう構成したものである。 また、第２の発明においては、負荷限界値の高
い旋回領域と低い旋回領域の間に境界領域を設
け、ブームの旋回動により負荷限界の高い旋回領
域から境界領域へ入つたときはその入域時点で負
荷限界値の低い旋回領域の負荷限界値と負荷現状
値とを比較し、後者の値が前者の値に対し所定の
関係になつたときブームの旋回動を緩やかに停止
する緩停止信号を発するよう構成したものであ
る。これにより、ブームを負荷限界値の高い旋回
領域から低い旋回領域に向けて旋回動させた場
合、ブームが負荷限界値の高い旋回領域と低い旋
回領域の間に設けた境界領域に入域した時点、す
なわちブームが負荷限界値の高い旋回領域に位置
している間に前もつて次に旋回するであろう負荷
限界値の低い旋回領域での負荷限界値を読出しこ
の負荷限界値と負荷現状値とを比較することがで
きるので、ブームが実際に負荷限界値の低い旋回
領域に突入する前に、負荷限界値の低い旋回領域
で安全に作業を継続することができるか否かを判
断し、もし負荷限界値の低い旋回領域に旋回した
とき過負荷となりブームの旋回動を停止する必要
があると判断された場合でも余裕を持つて負荷限
界値の低い旋回領域に入域する前に旋回動を停止
させることができるのである。 また、第１の発明においては、負荷限界値の低
い旋回領域の負荷限界値と負荷現状値とを比較し
その比較結果により従来の警報信号とは警告方法
および警告パターンの異なる旋回警報信号として
出力するよう構成しているので、この旋回警報信
号をオペレータが従来の警報信号（ブームに作用
する現状値が限界値を超えブームの作動を緊急停
止させる必要があることを警報する警報信号）と
混同することなく適切な危険回避操作（ブーム旋
回動の停止操作）を行うことができるのである。 また、第２の発明においては、負荷限界値の低
い旋回領域の負荷限界値と負荷現状値とを比較し
その比較結果によりブームの旋回動作を緩やかに
停止する緩停止信号として出力するよう構成した
ので、この緩停止信号を受けてブームの旋回動を
ゆつくりと停止させることができるので旋回停止
時のシヨツクを軽減することができるのである。 以下本発明を実施例に基づき説明する。第１図
は本発明の構成を説明するための概念図で、CA
はクレーン車あるいは高所作業車の車体、ORは
アウトリガ装置、ＯはブームBMの旋回中心であ
る。 また、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは旋回中心Ｏを中心に各
アウトリガ装置ORの接地点を結んだ線分によつ
て囲まれる各旋回領域を示しており、それぞれ前
方旋回領域Ａ、右側方旋回領域Ｂ、後方旋回領域
Ｃ、左側方旋回領域Ｄである。なおこの実施例に
おいては設計仕様に基づき前方旋回領域Ａおよび
後方旋回領域Ｃの負荷限界値が高く、左右両側方
旋回領域Ｂ，Ｄの負荷限界値は低く設定されてい
る。ａ，ｂ，ｃ，ｄは前方領域Ａと後方旋回領域
Ｃの両端部すなわち各旋回領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの
境界部に設けられた境界領域であり、その角度は
定格速度で旋回しているブームを安全に停止させ
るに必要な角度より幾分大きくなるよう設定され
ている。 第２図は、本発明の実施例を構成する過負荷防
止装置のブロツクダイヤグラムである。モーメン
ト検出器１はブームBMに作用する負荷現状値を
検出するもので従来周知のロードセル等で構成さ
れており、その検出値は後述する情報処理装置２
３内で負荷限界値と演算比較されるようになつて
いる。なおこの検出値はアナログ値であるためア
ンプ６で増幅した後Ａ／Ｄ変換器１０でデジタル
値に変換されCPU１９を介して一旦RAM２０に
記憶されるようになつている。 ブームBMの伸縮量を検出するブーム長検出器
器２、ブームBPの起伏角を検出する起伏角検出
器３およびアウトリガ装置ORの張出状態、ジブ
の装着状態を検出する作業状態検出器４はそれぞ
れ現状の作業状態における負荷限界値をデータ
ROM２２から読み出すためのインデツクス信号
を得るためのものであり、従来周知のポテンシヨ
メータ、リミツトスイツチ等で構成されている。
ブーム長検出器２と起伏角検出器３の検出値はア
ナログ値であるためアンプ７，８で増幅された後
Ａ／Ｄ変換器１０でデジタル値に変換されCPU
１９を介して一旦RAM２０に記憶されるように
なつている。また、作業状態検出器４の検出信号
もCPU１９を介して一旦RAM２０に記憶される
ようになつている。 CPU１９は、RAM２０に記憶されたブーム長
検出器２、起伏角検出器３および作業状態検出器
４の検出器をインデツクス信号としてデータ
ROM２２からブームの現在の稼働状態に対応し
た負荷限界値を読出し、この値とRAM２０に記
憶されている最新の負荷現状値とを比較し、後者
の値が前者の値に対し所定の関係になつた時、す
なわち負荷現状値の値が負荷限界値に対して90％
あるいは100％に達した時、後述する警報信号あ
るいはブームの関連動作を停止する停止信号を出
力するようになつている。 旋回位置検出器５は、ブームBMの旋回位置を
検出しこの検出値をRAM２０に記憶させるべく
出力するもので、RAM２０は現状の旋回位置情
報と直前にいた隣接した旋回位置情報とを継続的
に更新しながら記憶するようになつている。旋回
位置検出器５は、この実施例では３個のカムとリ
ミツトスイツチで構成されており、各旋回領域お
よび境界領域に対応する真理値は下表の如く定め
ている。

【表】 上記真理値表に基づき、カムｘ、カムｙ、カム
ｚを第３図に示す如く形成する。カムｘは凸状周
辺の形成域を前方旋回領域Ａ、境界領域ａ、右側
方旋回領域Ｂおよび境界領域ｂを合わせた領域角
度に合わせ、カムｙは凸状周辺の形成域を境界領
域ａ、前方旋回領域Ａ、境界領域ｄおよび左側方
旋回領域Ｄを合わせた領域角度に合わせ、カムｚ
は凸状周辺の形成域を前方旋回領域Ａ、境界領域
ｄを合わせた領域角度と後方旋回領域Ｃ、境界領
域ｂを合わせた領域角度の２箇所設けてあり、こ
れら３箇のカムｘ，ｙ，ｚは同軸に重合して取付
けられており、ブームBMに連動して回動するよ
うになつている。そして各カムｘ，ｙ，ｚの凸状
周辺にはリミツトスイツチが取付けられており、
凸状部に接触してON信号が出力され既述の如
く、RAM２０に取り込まれるようになつてい
る。CPU１６はこのようにして取り込まれた信
号の組合せ（すなわち真理値表の組合せ）に基づ
きブームBMの旋回領域を判定するようになつて
いる。情報処理装置は既述のCPU１９、RAM２
０の他、プログラムROM２１およびデータ
ROM２２を内蔵しており、データROM２２に
はブーム長、起伏角およびアウトリガ装置の張出
状態、ジブの装置状態等をパラメータとする一連
の負荷限界値が記憶されている。なお、この負荷
限界値は旋回領域によつて高い値と低い値とに差
がつけられていること既述のとおりである。プロ
グラムROM２１はCPU１９の行う比較演算処理
のプログラムを記憶しており、CPU１９はこの
プログラム指令に従つて負荷限界値の読出、負荷
限界値と負荷現状値との比較、警報信号あるいは
ブーム関連動作停止信号の出力等の処理を行うよ
うになつている。インタフエース１５は前述の出
力信号（警報信号および停止信号）を受けて警音
器あるいはブーム関連動作停止用ソレノイド弁に
給電し、警音あるいはブーム駆動用の作動油をア
ンロードさせるようになつている。表示器１７は
ブームに作用する荷重値、負荷率等を表示するも
のである。 次に、このような構成の本発明の過負荷防止装
置において、プログラムROM２１に格納された
プログラムに従つてブーム旋回動の停止制御を行
う方法について説明する。なお、本発明の過負荷
防止装置はブームBMの伸長、倒伏、荷物の吊上
げにより過負荷となつたとき警報信号あるいはブ
ームの関連動作を停止する停止信号を発するよう
機能する点は従来用いられていた過負荷防止装置
と同様である。このような従来の過負荷防止装置
の持つ機能に付加された新規な機能は、負荷限界
値の高い旋回領域から低い旋回領域へブームを旋
回動する場合の旋回動の停止制御で、その作動を
負荷限界値の高い前方旋回領域Ａから負荷限界値
の低い右側方旋回領域Ｂへブームを旋回動する場
合を一例として第４図に基づき説明する。 前方旋回領域Ａにおいて、ブームBMに荷物
（前方旋回領域で許容される負荷より軽い荷物）
を吊下げ右側方旋回領域Ｂの方向に旋回動してい
たと、する。（図中点）。右側方旋回領域Ｂの手
前で境界領域ａに入域する（図中点）が、この
入域時点で情報処理装置２３は旋回位置検出器５
からの検出信号に基づき境界領域ａへの入域を認
識すると同時に、直前にブームBMが位置してい
た旋回領域が前方旋回領域Ａであつたことを
RAM２０の記憶情報から読出し、両領域情報か
ら現在のブーム旋回動が負荷限界値の高い前方旋
回領域Ａから負荷限界値の低い右側方旋回領域Ｂ
方向への旋回駆動であることを認識する。そして
当該入域時点でデータROM２２から読み出す負
荷限界値を前方旋回領域Ａの負荷限界値（LM−
Ａ）から負荷限界値の低い旋回領域である右側方
旋回領域Ｂの負荷限界値（LM−Ｂ）に切換え、
当該右側方旋回領域Ｂの負荷限界値（LM−Ｂ）
とブームに作用する負荷現状値とを比較し、負荷
現状値が負荷限界値（LM−Ｂ）を超えている場
合は旋回警報信号を出力すべく指令信号をインタ
ーフエイス１５に出力する。この結果インターフ
エイス１５に接続された警音器が鳴動し警報が発
せられるが、この警報はブームの関連動作（ブー
ムの伸縮動作あるいは起伏動作）により過負荷と
なつた場合の警報とは音の強さ、高さ、音色、断
続の有無、断続間隔等を変えたものとなつてお
り、運転者に旋回動を継続すれば過負荷となる負
荷状態であることを誤まりなく認識させることが
できるようになつている。よつて運転者は旋回警
報信号を覚知することにより旋回動を継続させれ
ば過負荷となることを前もつて認識することがで
きるので事前に旋回停止等の適切な過負荷回避操
作を行うことができ、負荷限界値の低い旋回領域
に深く突入して旋回動が停止するという問題を可
及的に少なくすることができるのである。なお、
境界領域ａは負荷限界値の高い前方旋回領域Ａ中
に設定されているので、前述した如く旋回警報信
号が出力された場合でも、実際の負荷限界値は前
方旋回領域Ａの負荷限界値（LM−Ａ）であるた
め右側方旋回領域Ｂの負荷限界値（LM−Ｂ）を
超えていても転倒等の生ずる危険はないものであ
る。 前述した旋回警報信号に代替してまたこれと併
用してブームの旋回動を緩やかに停止する緩停止
信号を発するようにすることもできる。この場合
はブームの旋回動を駆動制御する旋回制御弁を遅
延回路を備えた比例制御弁で構成し、前記緩停止
信号に基づくラツチ出力のある間比例制御弁は
徐々にタンク帰還油量を増やしながら最終的には
旋回駆動アクチユエータへの駆動油供給を停止さ
せブームの旋回動を自動的にゆつくりと停止させ
るように制御すればよい。なお、この場合境界領
域ａ内で停止が完了するようその減速速度を設定
しておけば旋回停止時のシヨツクを大幅に軽減す
ることができ、しかも負荷限界値の低い旋回領域
に突入する前に自動的に旋回動を停止することが
できるので負荷限界値の低い旋回領域に深く突入
して旋回動が停止するという従来の過負荷防止装
置が持つ問題を可及的に防止することができるの
である。 さらに、本発明では、上述の如くブームの旋回
動を安全に停止させた後のブームの復帰旋回動を
次の構成により可能にしている。すなわち旋回操
作レバーの操作により作動するリミツトスイツチ
２７，２８により旋回操作の方向を右旋回と左旋
回に弁別して検出し、この検出信号を一旦RAM
２０に記憶する。この旋回操作方向に対応した情
報と先に記憶している境界領域入域前の旋回領域
に対応する位置情報とを照合し、両者が一致すれ
ば安全側への復帰旋回動であると判断して、ブー
ム旋回動を停止させる停止信号を消滅させるべく
インタフエース１５に指令信号を出力するように
構成している。この作動を先の例示の場合におい
て詳述すると、前方旋回領域Ａから右側方旋回領
域Ｂへ旋回中に境界領域ａにおいて旋回動が停止
し、左旋回すべく操作レバーを操作した場合、リ
ミツトイスイツチ２８により操作レバーが左旋回
に操作されていることが検出され、この検出信号
は一旦RAM２０に記憶される。次にCPU１９は
RAM２０に記憶されている境界領域入域前の旋
回領域（前方旋回領域Ａ）に対応する位置情報を
読出し、当該旋回操作方向に対応する情報と照合
する。境界領域入域前の旋回領域に対応する位置
情報が前方旋回領域Ａであるため、照合結果は現
在の旋回操作方向が復帰旋回動であると判別され
る。これによりCPU１９はインターフエース１
５に対し旋回停止信号の解除指令信号を出力し停
止信号を消滅させるので運転者は前記レバー操作
によりブームBMを前方旋回領域Ａ方向へ復帰旋
回させることができるのである。 なお、境界領域ａを超えて右側方旋回領域Ｂに
突入した時点で旋回動が停止した場合において
も、前方旋回領域Ａ方向へは安全側への復帰旋回
動として旋回動を行うことができるように構成し
ておくのがよい。 次に、負荷限界値の低い旋回領域から負荷限界
値の高い旋回領域へ旋回動させる場合について説
明する。例えば第４図において右側方旋回領域Ｂ
から前方旋回領域Ａ方向へブームBMを旋回動さ
せる場合、ブームBMが境界領域ａに入域すると
情報処理装置２３は旋回位置検出器５からの検出
信号に基づき境界領域ａへの入域を認識すると同
時に、直前にブームBMが位置していた旋回領域
が右側方旋回領域ＢであつたことをRAM２０の
記憶情報から読み出、両領域情報から現在のブー
ム旋回動が負荷限界値の低い右側方旋回領域Ｂか
ら負荷限界値の高い前方旋回領域Ａ方向への旋回
動であることを認識する。そして前記境界領域ａ
入域時点でデータROM２２から読み出す負荷限
界値を前方旋回領域Ａの負荷限界値（LM−Ａ）
に切換え、当該前方旋回領域Ａの負荷限界値
（LM−Ａ）とブームに作用する負荷現状値とを
比較するようにする。このように構成することに
よつてより安全な側への旋回作動の制御にあつて
は負荷現状値が高い負荷限界値と比較されるので
ブームの旋回動が不必要に規制されることがない
ものである。 本発明の建設機械の過負荷防止装置は、ブーム
が負荷限界値の高い旋回領域に位置している時
に、前もつて負荷限界値の低い旋回領域に旋回し
たとき安全に作業を継続することができるかどう
かを判断し旋回動の制御を行うことができるので
段階的に負荷限界値の変動する建設機械における
過負荷防止装置として有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はブームBMの水平面旋回位置によつて
段階的に負荷限界値の変動する建設機械における
各旋回領域と境界領域を示す概念図、第２図は本
発明装置の構成を示すブロツクダイアグラム、第
３図は本発明装置で用いられる旋回位置検出器の
構成説明図、第４図は本発明装置の制御内容説明
図である。 BM……ブーム、Ａ，Ｃ……負荷限界値の高い
旋回領域、Ｂ，Ｄ……負荷限界値の低い旋回領
域、ａ，ｂ，ｃ，ｄ……境界領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブームの水平面旋回位置によつて段階的に負
   荷限界値の変動する建設機械においてブームの旋
   回動に基づいて変動する負荷限界値と負荷現状値
   とを比較し負荷現状値が負荷限界値に対し所定の
   関係になつたとき警報信号あるいはブームの関連
   動作を停止する停止信号を発するよう構成した建
   設機械の過負荷防止装置において、負荷限界値の
   高い旋回領域と低い旋回領域の間に境界領域を設
   け、ブームの旋回動により負荷限界値の高い旋回
   領域から当該境界領域へ入つたときはその入域時
   点で負荷限界値の低い旋回領域の負荷限界値と負
   荷現状値とを比較し、後者の値が前者の値に対し
   所定の関係になつたとき前記警報信号とは警告方
   法および警告パターンの異なる旋回警報信号を発
   するよう構成したことを特徴とする建設機械の過
   負荷防止装置。 ２ ブームの水平面旋回位置によつて段階的に負
   荷限界値の変動する建設機械においてブームの旋
   回動に基づいて変動する負荷限界値と負荷現状値
   とを比較し負荷現状値が負荷限界値に対し所定の
   関係になつたときブーム関連動作を停止する停止
   信号を発するよう構成した建設機械の過負荷防止
   装置において、負荷限界値の高い旋回領域と低い
   旋回領域の間に境界領域を設け、ブームの旋回動
   により負荷限界値の高い旋回領域から当該境界領
   域へ入つたときはその入域時点で負荷限界値の低
   い旋回領域の負荷限界値と負荷現状値とを比較
   し、後者の値が前者の値に対し所定の関係になつ
   たときブームの旋回動作を緩やかに停止する緩停
   止信号を発するよう構成したことを特徴とする建
   設機械の過負荷防止装置。