JP2000229786A - 走行式建設機械の転倒防止装置とそれに用いる安全装置ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの振動による影響をさほど受けず
に、クローラクレーン等の走行式建設機械の移動中およ
び作業中の傾斜状況をリアルタイムで正確に把握するこ
とが可能で、地盤耐力不足や傾斜地盤等に起因する転倒
事故の発生を防止できるようにする。 【解決手段】 走行装置２を備えたロアフレーム３の上
に、作業装置５を備えたアッパーフレーム４を連設し、
アッパーフレーム４に搭載されたエンジン６の動力で走
行装置２と作業装置５を駆動する走行式建設機械におい
て、ロアーフレーム３に、互いに直角なＸ，Ｙ二方向と
その合成方向での傾きを検出する姿勢監視装置７を装着
し、姿勢監視装置７による検出結果に基づいて第１段階
で警報を発し、第２段階で作業装置５と走行装置２への
動力を遮断するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、クローラ
クレーンや杭打ち機のような走行式建設機械の転倒防止
対策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クローラクレーンやトラッククレーン等
の移動式クレーンにおいては、転倒防止対策として、ア
ウトリガーの張出し長さ、ジブの角度（旋回領域制限）
等に基づいて予め姿勢別に算出してある許容荷重（定格
総荷重）と、実測した吊荷重量（モーメント）とを比較
して、安全／危険を判別し、警報・停止を行う過負荷防
止装置が設けられている。また、杭打ち機においては、
リーダーの傾斜角を表示し、補正する装置や、作業時に
杭打ち機本体の水平度を確認する水準器が装備されてい
る。

【０００３】しかしながら、これらの転倒防止対策は、
いずれも走行式建設機械本体を、水平な堅土上に設置す
ることを前提に設計製作されていることから、軟弱地盤
や傾斜地での作業時や、移動時には、適正な機能は望め
ない。そのため、実際には、しばしば、走行式建設機械
の転倒事故が発生しており、ひとたび発生すると、その
被害が当事者だけでなく、近隣にまで重大な影響を及ぼ
すところから、早急かつ有効な転倒防止対策が望まれて
いる。

【０００４】その一例として、例えば、移動式クレーン
のクレーン本体に傾斜計を設置してクレーン本体の傾斜
角度を検出し、この傾斜角度と、クレーン作業中の荷重
とブームの角度とから算出されるクレーン本体の傾斜限
界角度とを比較し、両者の差によって警報・運転停止を
行うようにした移動式クレーンの転倒防止装置が、特開
平４−６６４９７号公報によって提案されている。

【０００５】また、アウトリガーの接地反力を荷重セン
サにより検出し、その検出結果から求めた総合重心位置
とアウトリガーの各接地点を両端とする辺（転倒限界
線）との距離を算出し、その数値が予め設定した値（警
報閾値）を下回る場合に警報を発するようにした移動式
クレーンの転倒防止装置の研究開発も進められている。

【０００６】しかしながら、前者の移動式クレーンの転
倒防止装置では、クレーン本体のアッパーフレームに傾
斜計を設置しているため、アッパーフレームに搭載され
ているエンジンの振動による影響が大きく、且つ、ロア
フレームとアッパーフレームの接続箇所のガタによる傾
斜誤差が回避できず、傾斜角度を正確に検出することが
できないという問題点があった。

【０００７】後者の移動式クレーンの転倒防止装置で
は、アウトリガーの接地反力情報に基づく転倒防止対策
であるため、移動中に傾斜を感知することが原理的に不
可能であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の現状に鑑み、本
発明は、エンジンの振動による影響をさほど受けずに、
クローラクレーン等の走行式建設機械の移動中および作
業中の傾斜状況をリアルタイムで正確に把握することが
可能で、地盤耐力不足や傾斜地盤等に起因する転倒事故
の発生を防止できるようにすることを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明が講じた技術的手段は、次のとおりであ
る。即ち、請求項１に記載の発明による走行式建設機械
の転倒防止装置は、走行装置を備えたロアフレームの上
に、作業装置を備えたアッパーフレームを連設し、アッ
パーフレームに搭載されたエンジンの動力で走行装置と
作業装置を駆動する走行式建設機械において、ロアーフ
レームに、互いに直角なＸ，Ｙ二方向とその合成方向で
の傾きを検出する姿勢監視装置を装着し、姿勢監視装置
による検出結果に基づいて第１段階で警報を発し、第２
段階で作業装置と走行装置への動力を遮断するように構
成してあることを特徴としている。

【００１０】上記の構成によれば、走行装置や作業装置
を駆動するためのエンジンが搭載されているアッパーフ
レームではなく、エンジンが搭載されておらず且つ地面
の傾斜が直接反映されるロアーフレームに、互いに直角
なＸ，Ｙ二方向とその合成方向での傾きを検出する姿勢
監視装置を装着したので、エンジンの振動による影響が
最小限に抑えられ、且つ、ロアフレームとアッパーフレ
ームの接続箇所のガタによる傾斜誤差も発生せず、走行
式建設機械の移動中や作業中の傾斜状況をリアルタイム
で正確に把握することができる。そして、傾斜角度が一
定以上になると警報を発し、傾斜角度が設定値に達する
と、危険領域に達する前に、作業装置と走行装置への動
力が遮断されることになる。

【００１１】尚、上記の発明による走行式建設機械の転
倒防止装置には、請求項２に記載の発明のように、互い
に直角なＸ，Ｙ二方向とその合成方向での傾きを検出す
る手段と、検出した傾斜角度信号を発する無線発信手段
とを備えた姿勢監視装置と、姿勢監視装置からの信号を
受信して検出結果を表示する手段と警報を発する手段と
動力遮断信号を発する手段とを備えたインジケータと、
インジケータからの動力遮断信号を受信してエンジンを
停止させる緊急停止装置とからなる安全装置ユニットを
用いることが望ましい。

【００１２】この安全装置ユニットでは、姿勢監視装置
からインジケータへの信号が無線で行われるため、姿勢
監視装置をロアフレームに設置し、インジケータと緊急
停止装置をアッパーフレームに設けられている運転席に
設置して、上記の転倒防止装置を実現することが可能で
あり、ロアフレームに対してアッパーフレームが旋回す
る構造の走行式建設機械についても、走行式建設機械へ
の加工を極力少なくすることができ、既存の走行式建設
機械への適用が容易であるからである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図面は、本発明にかかる走行式建
設機械の転倒防止装置を示し、１は、走行式建設機械の
一例として示すクローラクレーンであり、クローラ式の
走行装置２を備えたロアフレーム３の上に、アッパーフ
レーム４が縦軸芯周りで旋回可能な状態に連設されてい
る。アッパーフレーム４には、着脱交換可能なフロント
アタッチメントとして、作業装置の一例であるクレーン
装置５が装備されている。そして、アッパーフレーム４
に搭載したエンジン（ディーゼルエンジン又はガソリン
エンジン）６の出力により、アッパーフレーム４を旋回
駆動すると共に、油圧を介して、走行装置２とクレーン
装置５を駆動するように構成されている。

【００１４】この実施の形態では、上記のクローラクレ
ーン１において、ロアーフレーム３に、互いに直角な
Ｘ，Ｙ二方向、つまり、ロアーフレーム３の左右方向
（Ｘ方向）とロアーフレーム３の前後方向（Ｙ方向）、
ならびに、その合成方向での傾きを検出する姿勢監視装
置７を装着し、姿勢監視装置７による検出結果に基づい
て第１段階で警報を発し、第２段階でクレーン装置５と
走行装置２への動力を遮断するように構成して、クロー
ラクレーン１の転倒防止装置を構成してある。

【００１５】より詳細に説明すると、互いに直角なＸ，
Ｙ二方向とその合成方向での傾きを検出する手段８と、
検出した傾斜角度信号を発する無線発信手段９とを備え
た姿勢監視装置７と、姿勢監視装置７からの信号を受信
して検出結果を表示する手段１０と、警報を発する手段
（この例ではブザーである。）１１と、動力遮断信号を
発する手段とを備えたインジケータ１２と、インジケー
タ１２からの動力遮断信号を受信してエンジン６を停止
させる緊急停止装置１３とからなる安全装置ユニット１
４を構成し、姿勢監視装置７をロアーフレーム３に装着
し、インジケータ１２と緊急停止装置１３とをアッパー
フレーム４上の運転室に装着して、上記の転倒防止装置
を構成してある。１５は、ロアーフレーム３に固定した
支持台であり、姿勢監視装置７を搭載して、ボルト締め
により固定するように構成されている。

【００１６】傾きを検出する手段８は、姿勢監視装置７
のハウジング内部に、水平軸周りでの傾斜を検知する二
組の傾斜計１６ａ，１６ｂ、電源用の電池１８、Ａ／Ｄ
コンバータ，記憶装置，ＣＰＵ等からなる演算装置１７
等を設けて構成されている。二組の傾斜計１６ａ，１６
ｂは、互いに直角に、つまり、一方の水平軸をＸ方向に
向け、他方の水平軸をＹ方向に向けて取り付けられてお
り、各軸周りでの傾斜を計測すると共に、両軸周りでの
計測値を合成して斜め方向（合成方向）の傾斜を演算す
るように構成されている。具体的には、１０マイクロ秒
周期で計測し、２５回の計測の平均値を採用することに
より、計測誤差が少なくなるように配慮してある。

【００１７】また、姿勢監視装置７内部の演算装置１７
には、作業終了後に危険の程度を把握して後々の参考資
料とするために、作業中の計測データを記憶するように
構成されているが、作業が記憶容量を越えるような長時
間にわたる場合には、姿勢監視装置７にノートパソコン
Ｐを接続して、長時間にわたる計測データを記憶させる
ことができるようになっている。１９はパソコン接続用
コネクタ、２０は緊急停止装置接続用コネクタである。

【００１８】緊急停止装置１３は、ディーゼルエンジン
の場合には、エンジン６への燃料供給を遮断し、ガソリ
ンエンジンの場合には、エンジン６への通電を遮断する
ことによりエンジン６を停止するように構成される。

【００１９】インジケータ１２には、電源用スイッチ２
１や、警報設定角度用スイッチ（何度まで傾いたときに
警報信号を発するかを設定するための発報角度調節用ス
イッチ）２２が設けられており、さらに、検出結果を表
示する手段１０として、傾斜角度をデジタル表示する表
示部２３と、その四周に配置された４個のＬＥＤ２４
ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄとが設けられている。４個
のＬＥＤ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄのうち、左右
に並ぶＬＥＤ２４ａ，２４ｂは、上述したＸ方向に対応
しており、上下に並ぶＬＥＤ２４ｃ，２４ｄは、上述し
たＹ方向に対応している。即ち、左右のＬＥＤ２４ａ，
２４ｂと、上下のＬＥＤ２４ｃ，２４ｄは、ロアーフレ
ーム３の左右方向（Ｘ方向）と、前後方向（Ｙ方向）を
示すものであり、旋回可能なアッパーフレーム４上の運
転室に搭乗したオペレータの向きとは無関係である。

【００２０】そして、４個のＬＥＤ２４ａ，２４ｂ，２
４ｃ，２４ｄは、ロアーフレーム３が、左右方向、前後
方向、斜め方向のいずれかに設定角度まで傾くことによ
り、ロアーフレーム３の下がった方向のＬＥＤが点灯す
るようになっている。例えば、水平面に対してロアーフ
レーム３の右側が下がったときには、右のＬＥＤ２４ｂ
が点灯し、ロアーフレーム３の前側が下がったときに
は、上のＬＥＤ２４ｃが点灯し、ロアーフレーム３の右
側と前側が下がったときには、右のＬＥＤ２４ｂと上の
ＬＥＤ２４ｃとが点灯するようになっている。

【００２１】インジケータ１２に付設された警報手段
（ブザー）１１は、姿勢監視装置７に設けた傾きの検出
手段８による計測角度が発報角度設定用スイッチ２２に
よって設定した警報設定角度以下であるときには発報
（鳴動）せず、警報設定角度に達したとき、断続音を鳴
らして警報し、計測角度がさらに上昇して遮断設定角度
に達したときは、連続音を鳴らして警報するようになっ
ている。そして、この時、インジケータ１２から緊急停
止装置１３へと動力遮断信号が伝えられて、緊急停止装
置１３が作動し、エンジン６を停止させるように構成さ
れている。

【００２２】具体的には、図４に示すように、重機（ク
ローラクレーン１）が転倒するときの傾斜角度に対応す
るロアーフレーム３の姿勢変化を１２５％とし、２５％
の安全率をとって、ロアーフレーム３の姿勢変化が１０
０％以上を危険領域として設定し、８０％で警報手段
（ブザー）１１が断続音を鳴らして警報し、９０％で警
報手段（ブザー）１１が連続音を鳴らして警報すると同
時にインジケータ１２が動力遮断信号を出力するように
構成してある。

【００２３】上記の構成によれば、図５に示すように、
重機（クローラクレーン１）を起動し（Ｓ₁ ）、インジ
ケータ１２に設けられている安全装置ユニットの電源ス
イッチ２１をＯＮした後（Ｓ₂ ）、重機を現地に乗り入
れ、作業を開始する。これにより、重機の移動中および
作業中、Ｘ，Ｙ二方向とその合成方向での重機のロアー
フレーム３の傾きが計測され、計測結果がインジケータ
１２に表示されることになる（Ｓ₃ ）。

【００２４】インジケータ１２では、姿勢監視装置７に
よる計測結果が第１の設置値（発報角度）に達したか否
かを判別し、設置値以下であれば、警報は発せられず、
作業が続行されるが（Ｓ₄ ）、設置値に達した場合に
は、警報手段（ブザー）１１が断続音による警報を発し
（Ｓ₅ ）、オペレータに危険な状態に近づいていること
を知らせ、重機の姿勢や位置の修正を促す。

【００２５】ロアーフレーム３の傾きが大きくなり、姿
勢監視装置７による計測結果が第２の設置値（遮断設定
角度）に達すると、警報手段（ブザー）１１が連続音に
よる警報を発すると同時に、インジケータ１２から緊急
停止装置１３に動力遮断信号が出力されるので、緊急停
止装置１３が作動してエンジン６を停止させ、クレーン
装置５と走行装置２への動力が遮断される（Ｓ₆ ）。従
って、オペレータは、重機を再起動して（Ｓ₇ ）、重機
の姿勢や位置の修正を行ない（Ｓ₈ ）、警報が発せられ
なくなったら、作業を再開することになる。作業が終了
したらインジケータ１２に設けられている安全装置ユニ
ットの電源スイッチ２１をＯＦＦした後、重機を停止す
ることになる（Ｓ₉ ）。

【００２６】上記の構成では、走行装置２やクレーン装
置５を駆動するためのエンジン６が搭載されているアッ
パーフレーム４ではなく、エンジン６が搭載されておら
ず且つ地面の傾斜が直接反映されるロアーフレーム３に
姿勢監視装置７を装着したので、エンジン６の振動によ
る影響が最小限に抑えられ、且つ、ロアフレーム３とア
ッパーフレーム４の接続箇所のガタによる傾斜誤差も発
生せず、重機の移動中や作業中の傾斜状況をリアルタイ
ムで正確に把握することができる。

【００２７】尚、上述した実施の形態では、走行式建設
機械の一例としてクローラクレーンを示したが、本発明
は、走行装置を備えたロアフレームの上に、作業装置を
備えたアッパーフレームを連設し、アッパーフレームに
搭載されたエンジンの動力で走行装置と作業装置を駆動
する走行式建設機械であれば、トラッククレーンや杭打
ち機等、他の走行式建設機械についても同様に実施でき
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、上述した構成よりなるから、
エンジンの振動による影響をさほど受けずに、クローラ
クレーン等の走行式建設機械の移動中および作業中の傾
斜状況をリアルタイムで正確に把握することが可能で、
地盤耐力不足や傾斜地盤等に起因する転倒事故の発生を
防止できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】走行式建設機械の転倒防止装置の構成を説明す
る図である。

【図２】安全装置ユニットの構成を説明する図である。

【図３】姿勢監視装置の構成を説明する断面図である。

【図４】傾斜角度の計測と警報出力および遮断出力との
関係を説明する図である。

【図５】転倒防止装置の作用を説明するフローチャート
である。

【符号の説明】

１…走行式建設機械（クローラクレーン）、２…走行装
置、３…ロアフレーム、４…アッパーフレーム、５…作
業装置（クレーン装置）、６…エンジン、７…姿勢監視
装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝田 伸一 大阪市中央区本町４丁目１番13号 株式会 社竹中工務店大阪本店内 (72)発明者 櫻井 豊樹 大阪市中央区本町４丁目１番13号 株式会 社竹中工務店大阪本店内 Ｆターム(参考） 2D015 GA03 GB03 3F205 AA07 CA01 HB06 HC01 HC04 KA10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行装置を備えたロアフレームの上に、
   作業装置を備えたアッパーフレームを連設し、アッパー
   フレームに搭載されたエンジンの動力で走行装置と作業
   装置を駆動する走行式建設機械において、ロアーフレー
   ムに、互いに直角なＸ，Ｙ二方向とその合成方向での傾
   きを検出する姿勢監視装置を装着し、姿勢監視装置によ
   る検出結果に基づいて第１段階で警報を発し、第２段階
   で作業装置と走行装置への動力を遮断するように構成し
   てあることを特徴とする走行式建設機械の転倒防止装
   置。
2. 【請求項２】 互いに直角なＸ，Ｙ二方向とその合成方
   向での傾きを検出する手段と、検出した傾斜角度信号を
   発する無線発信手段とを備えた姿勢監視装置と、姿勢監
   視装置からの信号を受信して検出結果を表示する手段と
   警報を発する手段と動力遮断信号を発する手段とを備え
   たインジケータと、インジケータからの動力遮断信号を
   受信してエンジンを停止させる緊急停止装置とからなる
   安全装置ユニット。