JPS62111894A - 過負荷防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、油圧ショベル等の関節式クレーンの過負荷防
止装置に関するものである。

（発明の背景） 第６図に、関節式クレーンを代表してリフティングマグ
ネットを装備した油圧ショベルの一例を示す。図におい
て、１０は下部走行体、１１は旋回輪１２を介して下部
走行体１０と旋回可能に連結された上部旋回体であり、
下部走行体１０と」一部旋回体１１とにより油圧ショベ
ル本体１が構成される。ｌ一部旋回体１１には、ブーム
２１が取付けられ、ブームシリンダ２２によりピン支点
を中心に回転ｎ１能とされている。ブーム先端にはアー
ム２３が取イζ■げられ、？−ムシリング２４によりピ
ン支点を中心に回転可能とされている。また、アーム２
３の先端にはリフティングでグネ・ント（以下、リフマ
グと略す）２５の・力の支持部２５０が連結され、アー
Ｊ、２３の他端にζ」−リフティングマグネッＩ・シリ
ンダ（以ド、リフマグシリンダと略す）２６が取付けら
れていて、そのピストン２６０の先端には、リンク２７
および２８が連結され、一方のリンク２７１；ｌアーノ
−１２３の先端に、他方のリンク２８はリフマグ２５の
他方の支持部２５１に律ム１１され、これによりリフマ
グ２５がリフマグシリンダ２６に駆動される。

ここで、油圧ショベル本体１を１′１業機本体Ｂ、ブー
ム７１．アーム２３およびそれらの駆動用シｌＪｙダ２
２，２４を作業用アタッチメント本体Ｃ、リフマグ２５
．リフマグシリンダ２６およびリンク２７．２８を作業
機構１）と呼び、作業用アタッチメント木杯Ｃおよび１
′１業機構りに、Ｖり作業用アタッチメントＥが構成さ
れる。

周知の如く、リフマグ２５１；ｌ磁力により対象物とし
てのスクラップＡ・を県名するが、スクランプは弱磁性
体のものや強磁性体のもの等種々の性質を右し、回し容
ｈ１のリフマグ２５でも、取り扱うスクラップにより吸
着されて保持されるスクラップ、Ｉ′Ｉ、　、）ｉｌ、
　（以ド、吊りＩ−げ荷ｔとも称する）が異なり、また
そのスクラップの嵩や密度等によっても吊り上げ荷重が
異なり、強磁性体や密度の大きいスクラップを取り扱う
場合には過荷重になりがちである。

また、油圧ショベルのＦ部走行体の横方向における転倒
支点は、１１ｆ１方向（走行力向）における転倒支点よ
りも旋回中心にかなり近づいているため、前方でスクラ
ップを吊り」−げ、９０度旋回して側方に向いた場合に
転倒するおそれがある。

ところで、従来からフラーラフレーンやトラフック１／
−ン等ではワイヤロープによりリフマグを支持している
が、そこではいわゆるモーメントリミンタと称する過負
荷防止装置が既に用いられている。この種の過負荷防止
装置では、リフマグとフックとの間に介装されたロード
セルにより吊り上げ荷重を検出したり、あるいはワイヤ
ロープの張力により吊り上げ荷重を検出し、ブーム角度
から求めた作業５ｌｌＰおよび検１１１された吊りトげ
荷重を予め設定した定格前１Ｒ曲線と比較して過負荷を
判定している。

しかしながら、前述したように油圧ショベル等の関節式
り１／−ンでは、リフマグ２５がアー１、やリンクに２
ケ所で凍結されており、上述した一輔方向の吊り上げ荷
重を検出する一個のロードセルによる過負荷防１１−装
置Ｎをそのより：では使用できなかった。

（発明の目的） 本発明の目的は、このような問題点を解消し、関節式ク
レーンの作業用アタッチメント本体と２箇所以上の連結
点で連結された作業機構の吊り−１−げ荷重およびその
東心位鎖を１［確に検出して過負荷を防止するようにし
た過負荷防止装置を提供することにある。

（発明の概要） 本発明は、作業用アタッチメント本体と作業機構とを連
結する２点にそれぞれ設けられた２輔荷重検出手段と、
作業機構の対地傾斜角を検出する角度検出手段と、連結
点までの作業半径を検出する作業半径検出手段と、を備
えるとともに、演算手段および判定手段を具備し、演算
手段では３つの検出手段からの検出値けに基づいて対象
物の荷重を算出するとともにその対象物の重心位置まで
の作業半径を算出し、判定手段では算出された荷重と作
業′″ｉ径とを、予め設定されて記憶させた定格荷重曲
線と比較して過負荷を判定することを特徴とする。

（実施例） 第１図および第２図は本発明をリフティングマグネット
を備えた油圧ショベルに適用した場合の−・実施例を示
し、第６図と同様の箇所には同一の符号を付して説明す
る。

第２図はリフティングマグネット取付は部の詳細を示し
、リフマグ２５は支持ブラケット２５２．２５３を有し
、一方の支持ブラケット２５２はアーム２３の先端にピ
ン型ロードセル３１を介して回動０■能に連結され、他
方の支持ブラケット２５３がリフマグシリンダ２６のビ
ストン２６０にピン結合されたリンク２８にピン型ロー
］・セル３２を育して回ｆ＃　＋１能に連結されている
。リフマグシリンダ２ＧのビスＩ・ン２６０はアート２
３どもリンク２７により連結されている。３３はリフマ
グ２５の本体２５４に取（＝Ｉ　Ｌ−１られた対地傾刺
角セン号である。なお第２図において、待壮１００は吸
ｒ１されたスクラップを示す。

第１図はこの実施例におＩＩる制４２１１系を小し、図
において、ｆ１業”ｌ’　ｆｆ検出「没を構成するブー
１、角センサ３４およびアーノ、角十ンリ３５１；ｌ、
ノ、（、準位置からのブーム２１および／−）、２３の
回転角をそれぞれ検出するセンサであり、例えば回＋：
式ポテンショメータを用いることかでき、各センサ３４
および３５は、プーム２１およびアーム２３の回転角に
応じた重重０１，１）よびθ２をそれぞれ出力する。２
輔荷重検出ｒ段を構成場るロードセル３１および３２は
、例えば出ｈｔｒ人が先に特開昭５９−２０７３９．１
号公報に量水した構成の２輛方向の荷重を検出できるピ
ン型ロードセルを用いることができ、各ロードセルはそ
れぞれロードセルを構成するピンに作用するＸ軸および
Ｘ軸方向（第２図参照）の荷重に応じた電圧信号ＷＡＹ
。

ＷＡＲ，ＷＢＶおよびＷ日Ｈを出力する。

角度検出手段を構成する傾斜角センサ３３も地面に対す
るリフマグ本体２５４の傾斜角に応じた電圧信号θ３を
出力する。この傾斜角センサ３３として、例えば無接触
形傾斜角センサを用いることができる。

これら各センサは演算手段を構成する演算部３６に接続
され、演算部３６は後述するようにして、リフマグ２５
が吸着した対象物であるスクラップの荷重とその重心位
置とを演算して求めるとともに、その重心位置までの作
業半径を求める。演算部３６には判定ｆ段を構成する判
定部３７が後続し、予め設定されて記憶されている定格
荷重曲線に基づいて、演算部３６から入力される荷重お
よび作業半径から後述する実モーメントＭへと定格荷重
曲線から定まる定格モーメントＭＲとの大小判別がなさ
れる。

次に、リフマグ２５が吸ｒ１するスクラップの型部であ
る吊り−１，げ荷ｔ（（Ｗおよびその小心位置ＧＬの演
算例について、■）、明する。

（Ｉ）　　リフマグ２５の対Ｊｌｌ！　ｅ／ｉ　旧角が
零の場合ｆ５３図を参照して説明するに、図中の待−月
λ次の通りである。

Ｗニスクラップの重ｌ１１（吊り１−げ荷重）ＷＯ：リ
フティングマグネット２５の重！、ＩＷＡＹ：ロー１８
セル３１のＸ軸方向の検出荷重ＷＨＹ：ロードセル３２
のＸ軸方向の検出荷重ＧＬ＝スクラップの重心位置 Ｇｏ＝リフティングマグネット２５の重心位置ＬＩ　ニ
スクラップの重心位置Ｇ　＋−どロードセル３１との水
平距障 Ｌ２　：旋回中心からロードセル３１までの水平距瑚 Ｒ：作業半径 Ｌｏ　：リフティングマグネット２５の重心位置Ｇｏと
ロードセル３Ｉどの水ＩＴｉ距鵡Ｈニスクラップの重心
位置ＧＬとロードセル３１との前向距離 Ｈｏ　：リフティングマグネット２５の重心位置Ｇｏと
ロードセル３１との垂直距離 文：ロードセル３１と３２との水平距離ここで、スクラ
ップを吸着した場合のロードセル３１および３２のＸ軸
方向の検出荷重ＷＡＹ。

ＷＨＶについて、 Ｗ　Ａ　Ｖ　＝ＷＯ＋Ｗ−Ｗ　Ｂｖ　　　　　−・−−
−−（１）ＷＢ　ｖ＝　（Ｗｏ＠Ｌｏ→−Ｗ−Ｌ＋　）
　／ｕ・・・・・・（２） が成り立つ。ここで、Ｗｏ　、　ｎ　、およびＬｏは既
知であり、従って、各ロードセル３１および３２のＸ軸
方向の検出荷重ＷＡＶ、Ｗ　Ｂｖを検出すればスクラッ
プ重量Ｗおよびロードセル３１からスクラップ重心ＧＬ
までの水平圧＃Ｌ１が、（１）式および（２）式から算
出できる。

（ＩＩ　）リフマグ２５が地面に対して傾斜している場
合 リフマグ２５が第４図のように地面に対して傾斜角０３
だけ傾いている場合には、ロードセル３１および３２は
それぞれＸ軸方向およびＸ軸方向の荷重成分を検出Ｉ７
て出力する。

第５図を参照して説明するに、図中各行−）は次の通り
である。

Ｌｏ八へリすティングマグネット２５の１π心位置ＧＯ
どロードセル３１との水１ｉ距翔ＷＡ）（：ロードセル
３１のＸ軸方向の検出荷重ＷＢＨ：ロードセル３２のＸ
軸方向の検出荷重ここで、ロードセル３１回りの士−メ
ントについて着目すれば、 ＷＦＩ　ｖ＝　（Ｗｏ　＠　Ｌｏ　へ十Ｗ−Ｌ＋　）／
１・・・・・・（３） が成り立ち、重置方向の荷重に°ついて着１１すれば（
Ｗ　Ａ　Ｖ　ｉ−Ｗ　Ｆｌ　Ｖ）　　ｃｏｓＯＩ＋　　
（ＷＡ　Ｈ＋Ｗｎ　ｏ）　　５ｉｎＯ，＝Ｗ＋Ｗ。

・・・・・・（４） が成すケつ。（４）式において、Ｗ　Ａ　Ｖ　。

ＷＢ　ｖ　、０３　、ＷｎｏおよびＷｎｏはロードセル
３１．３２および傾斜角セン乃３３からの出力により検
出され、Ｗｏは既知であり、ＬＯＡは、既知のＴ、　ｏ
　、　Ｈｏおよび対地傾斜角センサ３３の出力０，１を
用いて、 Ｔ、０Ａ＝ＬＯｃａｓｅ３＋Ｈｏ　５ｉｎ０３と表わせ
る。

従って、（４）式からスクラップ荷重Ｗが求まり、　（
３）式によりロードセル３１からスクラップの重心位置
までの水平圧１１１１　Ｌ　１が求まる。

次に、演算部３６は、ブーム角度ＯＩおよびアーム角度
０２に基づいて、旋回中心からアーム２３とリフマグ２
５との連結点、すなわち旋回中心からロードセル３１の
中心までの距離Ｌ２を周知の演算式により算出し、その
距＃Ｌ２に上で求めたスクラップ重心とロードセル３１
との水乎距翔Ｔ−１を加ηして作業半径Ｒを算出し、こ
の作業半径Ｒとスクラップ重５％、Ｗとを判定部３７に
供給する。判定部３７は入力された作業半径Ｒとスクラ
ップ型部Ｗとから、 Ｍ　Ａ　＝　Ｗ　Ｘ　Ｒ で表わされる実モーメントを演算Ｉ７、予め記憶させで
ある定格荷重曲線から、入力された作業半径Ｈにおける
定格荷重によるモーメント（以下、定格モーメントと呼
ぶ）Ｍｎを演η１７て、その）ｉ！格モーメンｌ−Ｍｎ
と実モーメンｌ−Ｍ八どの大小を比較判定する。例えば
実子−メン１．Ｍへが定格モーメントＭＲの９０％を越
えたら判定部３７から、警報ブザーを鳴動さ１Ｊるべく
？Ｖ報信号を出力する。また、実モー・メントＭへが定
格モーメントＭＲの９５％を越えたら、１′１業゛１雪
Ｙが大きくなる方向にブーＪ、２１．アーム２３．リノ
マグ２５が動かないようにする渋１１−信号を出力する
。

以上の説明では、リフマグ部に対地傾斜角を検出するセ
ンサを用いた１↓１合を述へたが、リフマグ２５とアー
ム２３間にリフマグ２５の基準位置からの回転角を検出
するセンリーを設け、前述したブーム角センサ３４およ
びアーノＮ角センサ３５からの出力とを演算し、リフマ
グ２５の対地傾斜角を求めてもよい。

また、以上の説明では、アー１１２３どリフマグ２５と
の連結点およびリンク２８とリフマグ２５との連結点に
ピン型ロードセル３１および３２を配設したが、第７図
に示すように、アーム２３およびリンク２８にいったん
ブラケット３８を連結し、そのブラケット３８とリフマ
グ２５とをロードセル３１および３２で接続するように
してもよい。

また、以−１−では作業機構としてリフマグを例に説明
したが、第８図に示すポリツブパケット３９やログホー
ク等の掴み具やその他種々のものにも本発明を適用でき
る。なお、第８図において、第２図と同様の箇所には同
一の右号を伺してあり、４０および４１は開閉用シリン
ダ、４２はポリツブパケット３９をアーム２３およびリ
ンク２８に接続するブラケットであり、ビン型ロードセ
ル３１および３２を介してパケット３９がアーム２３お
よびリンク２８に接続されている。

更に、作業機本体としては油圧ショベル以外にタイヤ式
作業機械がある。

（発明の効果） 本発明によれば、油圧ショベル等の作業機に少】　４ なくとも２つの連結点を介］７て支１１＋される作業機
構で保持される対象物の重１．１およびその改心位置ま
での作業ｌ′；径が演算でき、ｆめ１１＜）定した定格
荷重曲線とそれらの東Ｉｌｌおよび１′１業゛１′１γ
とを比較１゜て過荷重が判断されるＪ：うにしたので、
この挿作業機構を用いた作業における作業機の転倒を未
然に防止でき、安全性が向上するとともに、油圧ショベ
ルのブームやアート笠の作業用アタッチメント本体に作
用する過負荷も防１１でき、それら各部材の耐久性も向
」−する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御系の一実施例を示すブロック図、
第２図は、本発明をリフティングマグネットを装備した
油圧ショベルに適用した場合のリフティングマグネット
の接続部の一例を示す図、第３図は第２図の場合の各部
に作用する荷重と各部の寸法を示す図、第４図はリフテ
ィングマグネットが傾斜した場合を小才図、第５図は第
４図の場合の各部に作用する（：ｊ　ｉｒ＜と各部の・
１）人を示す図、ｆｆ５６図はリフティングマグネッＩ
・を偵１えた油圧ショベルの一例を示す側面図、第７図
はリフティングマグネッＩ・とアームとの接続構造の他
の例を示す図、第８図は本発明をポリツブパケットに適
用した場合を示す図である。 １：油圧ショベル本体　１０：下部走行体１１：上部旋
回体　　　１２：旋回輪 ２１：ブーム　　　　　２３：アーム ２２ニブ−ムシリンダ　２４ニア−ムシリンダ２５：リ
フティングマグネット ２６：リフテイングマグネツトシリンダ２７．２８：リ
ンク ３１．３２：ビン型ロードセル ３３：対地傾刺角センサ ３４：ブーム角センサ　３５：アーム角センサ３６：演
算部　　　　　３７：判定部 Ｂ：作業機本体 Ｃ：作業用アタッチメント本体 り二作業機構　　　Ｅ：作業用アタッチメント１１４回
昏ｐ 第３図 Ｗ 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 作業機本体に取付けられた作業用アタッチメント本体お
   よびその作業用アタッチメント本体に取付けられた作業
   機構とから成る作業用アタッチメントで保持される対象
   物の過負荷を防止する過負荷防止装置において、 前記作業用アタッチメント本体と作業機構とを連結する
   ２点にそれぞれ設けられた２軸荷重検出手段と、 前記作業機構の対地傾斜角を検出する角度検出手段と、 前記連結点までの作業半径を検出する作業半径検出手段
   と、 前記３つの検出手段からの検出信号に基づいて前記対象
   物の荷重を算出するとともにその対象物の重心位置まで
   の作業半径を算出する演算手段と、 前記算出された荷重と作業半径とを、予め設定されて記
   憶させた定格荷重曲線と比較して過負荷を判定する判定
   手段と、を具備したことを特徴とする過負荷防止装置。