JP2005104625A - 作業車両の転倒防止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業機先端部にかかる過大荷重による車両本体の転倒を、確実に防止できる作業車両の転倒防止制御装置を提供する。
【解決手段】 作業機(5)を上下駆動する油圧シリンダ(9)の保持圧を受けるシリンダ室(9b)に接続され、外部からの指令を受けて、油圧シリンダ(9)の通常作業時のリリーフ圧よりも低い圧でシリンダ室(9b)の油をリリーフさせるリリーフ手段(35)と、車体の所定方向傾斜角度を検出する車体傾斜角検出器(42)と、この検出した車体傾斜角度が所定値以上になったとき、リリーフ手段(35)にリリーフ指令を出力する制御器(42)とを備える。リリーフ手段(35)が、シリンダ室(9b)に接続され、かつ前記通常作業時のリリーフ圧よりも低く設定されたリリーフ弁(36)と、該リリーフ弁(36)とタンク(40)との間に設けられ、制御器(42)のリリーフ指令を受けて開閉する電磁式開閉弁(37)とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業車両の作業機に過大荷重がかかったときに該過大荷重による転倒を確実に防止できる作業車両の転倒防止制御装置に関する。

従来から、架線集材機としては、例えば特許文献１に記載されるような油圧ショベル等の作業車両を用いたものが知られている。図１０は、特許文献１に記載された架線集材機の構成を示している。図１０において、油圧ショベル本体７１は下部走行体７２の上部に上部旋回体７３を旋回自在に設け、上部旋回体７３に作業機７４を垂直面内で揺動自在に取り付けている。作業機７４は、ブーム７６と、アーム７８と、材木把持用のグラップル８０とが順次連結されていて、これらの作業機はそれぞれ、ブームシリンダ７５により上下方向に、アームシリンダ７７により前後方向に、またバケットシリンダ７９によりバケットの代わりに揺動される。

上部旋回体７３の側面には、ウインチ取付ベース８１に２台のウインチ８２HAL，８２HBLがダブルウインチとして搭載されている。一方のウインチ８２HALから巻出された一方の索条体としてのワイヤロープ８８HAL
は、前記作業機７４のアーム７８の先端部に取り付けた下側の滑車８９ａを経て引き出されている。また、他方のウインチ８２HBL から巻出された他方の索条体としてのワイヤロープ８８HBL
は、アーム７８の先端部に取り付けた上側の滑車８９ｂを経て引き出されている。

このワイヤロープ８８HBL は、遠隔地に位置する定置物としての立木９１にワイヤロープ９２により括り付けられた滑車９３に巻掛けられ、この滑車９３を経て折り返された先端部はキャリッジ９４に接続されている。

キャリッジ９４は、上部に２つの滑車９５，９５が、また下部に１つの滑車９６がそれぞれ回動自在に取り付けられており、上部の滑車９５，９５は、上側に張られたワイヤロープ８８HBL 上に移動自在に係合されている。また、下側のワイヤロープ８８HAL は、キャリッジ９４の下部の滑車９６に巻き掛けて下方へ垂下させ、その先端に取り付けられたフック９７により荷としての材木９８を吊上げる。フック９７は、材木９８の台付けワイヤ９９に引掛ける。

このフック９７により材木９８を吊り下げた状態で、前記２台のウインチ８２HAL，８２HBLの一方をワイヤ巻込み側に、他方をワイヤ巻出し側に互いに同期して駆動することにより、材木９８を所定位置まで運搬して集材する。

ところで、上記のような集材機は平坦地で使われるだけでなく、例えば図１１に示すような山間地の谷間において使用されることが多く、材木を運搬する際には、材木の一端側（木口）を吊上げ、かつ他端側を地面に滑らせて（通常、はな上げと呼ばれる。）材木の全重量がワイヤロープ８８HAL，８８HBLに掛からないようにしている。ところが、運搬中に材木９８の下端側が急勾配の傾斜地で滑落する場合があり、このため前記ワイヤロープ８８HAL，８８HBLに急激に過大荷重が掛かることがある。このとき、油圧ショベル本体７１のブーム７６及びアーム７８が上向きの高い姿勢をとっていると、ワイヤロープ８８HAL，８８HBLに掛かる過大荷重による張力が油圧ショベルを谷側へ転倒させる方向のモーメントを発生させ、万一、前記ワイヤ張力による転倒モーメントが、油圧ショベル本体７１を静止させる方向の安定モーメントを超えた場合には、油圧ショベルはそのまま転倒することになる。

上記のような、油圧ショベル等の作業車両が山間部の傾斜地で作業する際の油圧ショベルの転倒を防止するための転倒防止装置として、例えば特許文献２に記載された建設機械の転倒警報装置が知られている。この転倒警報装置は、油圧ショベルの下部走行体に該下部走行体の所定方向の傾斜角度を検出する傾斜角検出装置を設け、この傾斜角検出装置により検出された検出角度と予め定められた設定角度とを比較して、前記検出角度が前記設定角度以上であると判断したときにブザー等の警報装置を作動して、オペレータに警報するようにしている。

しかしながら、前述のような集材機として使用する油圧ショベル等の作業車両に前記転倒防止装置を装着したとしても、車体が設定角度以上傾斜したときに警報装置で警報を出してもオペレータの操作タイミングが遅れることが多いので、確実に転倒を防止できない恐れがある。また、警報が鳴った後にオペレータがレバー操作により油圧回路を介して作業機（ブーム及びアーム等）を下降させても、通常のレバー操作時の作業機駆動による作業機の下降速度が遅いので、作業機の下げに伴って、転倒モーメントが小さくなる速度よりも、車体を元の安定姿勢に戻そうとする安定モーメントが大きくなる速度が遅いため、転倒を防止できない恐れがある。

特開２００１−６３９６７号公報（第４頁、第２図） 特開昭６０−１９９１３０号公報（第３−４頁、第６−１０図）

本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、作業機先端部にかかる過大荷重による車両本体の転倒を、確実に防止できる作業車両の転倒防止制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、第１発明は、
車体の上部に、油圧シリンダの伸縮によって上下動する作業機を設け、該作業機の先端部に荷重をかけて作業をする作業車両において、
前記作業機駆動用の油圧シリンダの保持圧を受けるシリンダ室に接続され、外部からの指令を受けて、前記油圧シリンダの通常の作業時のリリーフ圧よりも低いリリーフ圧で前記シリンダ室の油をリリーフさせるリリーフ手段と、
車体の所定方向の傾斜角度を検出する車体傾斜角検出器と、
該車体傾斜角検出器で検出した車体傾斜角度が所定値以上になったとき、前記リリーフ手段に指令を出力して、前記油圧シリンダの保持圧を低下させる制御器とを備えた構成としている。

第２発明は、この場合において、前記リリーフ手段が、
前記油圧シリンダの保持圧を受けるシリンダ室に接続され、かつ、前記油圧シリンダの通常の作業時のリリーフ圧よりも低いリリーフ圧に設定されたリリーフ弁と、
該リリーフ弁とタンクとの間に設けられ、前記制御器からの指令を受けて開閉する電磁式開閉弁とを備えた方が好ましい。

また、第３発明は、この場合において、前記リリーフ手段が、
前記油圧シリンダの保持圧を受けるシリンダ室とタンクとの間に設けられ、かつ、前記油圧シリンダの通常の作業時のリリーフ圧よりも低いリリーフ圧及び高いリリーフ圧が外部からの指令を受けて切換可能に設定された２段リリーフ弁と、
前記制御器からの指令を受けて、前記２段リリーフ弁に、低い設定リリーフ圧に切り換える指令を出力するリリーフ圧切換手段とを備えた方が好ましい。

第４発明は、第１、第２又は第３発明において、前記作業車両が、
前記上下動自在な作業機の基部近傍の車体に、２台のウインチを搭載し、
前記作業機の先端部に、複数の滑車を設け、
前記２台のウインチにそれぞれ巻き回された２本のワイヤロープのうち、一方のワイヤロープを、前記作業機先端部の複数の滑車のいずれか１つと、該車両の遠方に位置する立木等の支柱に取り付けられた滑車とを経由して、第１の治具に接続し、
他方のワイヤロープを、前記作業機先端部の複数の滑車の他の少なくとも１つの滑車と、前記第１の治具に連結された滑車とを経由して、運搬すべき材木を吊上げる第２の治具に接続し、
前記２台のウインチのそれぞれのワイヤ巻込み及び巻出しの速度を互いに同期をとって制御して、前記材木を運搬する集材機であることを特徴としている。

さらに第５発明は、車体の上部に上下動自在に設けた作業機を、油圧シリンダの伸縮によって上下駆動し、
作業機の先端部に荷重をかけて作業をし、
過大荷重がかかったときに、車体の転倒を防止する作業車両の転倒防止方法において、
車体の所定方向の傾斜角度を検出し、
この検出した傾斜角度が所定値以上になったとき、前記油圧シリンダの保持圧を受けるシリンダ室の油をリリーフさせて、保持圧を低下させ、
前記荷重により作業機を下降させる方法としている。

第１又は第５発明によると、作業機に過大荷重がかかって転倒し始めたとき、作業機駆動用の油圧シリンダの保持圧を自動的に強制的にリリーフさせて低下させるので、前記荷重によって作業機は下降し、これに伴い、転倒モーメントが小さくなると共に、車体の安定モーメントが大きくなる。このとき、作業機保持圧のリリーフ時の油の流量を大きくして、作業機下降速度を速くすることにより、車体転倒限界角度まで至る前に、安定モーメントの方が転倒モーメントよりも大きくなるので、確実に転倒を防止できる。また、オペレータの操作を介さずに、自動的に作業機を下降させるので、操作遅れが無く、転倒し始めの早い段階で、作業機下げを開始でき、車体転倒を確実に防止できる。

また、第２又は第３発明によると、簡単な油圧回路構成によって、油圧シリンダの保持圧を確実にリリーフすることができる。

また、第４発明によると、架線集材機に適用することにより、集材中の材木の滑落等に起因する急激な過大荷重によるワイヤロープの張力の増大が作業車両の転倒モーメントを発生させた場合でも、確実に車体転倒を防止できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、第１実施形態の集材機の説明図である。図１において、集材機は、油圧ショベル等の作業車両１に２台のウインチ１３，１４と、２個の滑車１５，１６とを備えている。作業車両１は、クローラ式走行装置、又はアウトリガ付き車輪式走行装置を有する下部走行体２（図示ではクローラ式である。）と、該下部走行体２の上部に旋回自在に搭載された上部旋回体３とを備え、該上部旋回体３の上部には、前部の左右一側（図示では左側）に運転室４と、該運転室４の側方（図示では右側）に垂直面内で揺動自在に作業機５とを設けている。作業機５は、ブーム６とアーム７とバケット８とが順次上下方向、前後方向に揺動自在に連結され、それぞれブームシリンダ９、アームシリンダ１０及びバケットシリンダ１１の伸縮によって駆動される。

上部旋回体３の前部の左右他側（図示ではブーム６の右側）には、下側に前記第１のウインチ１３が、上側に前記第２のウインチ１４が設けられ、それぞれ図示しない油圧モータによって駆動されるようになっている。運転室４の内部には、図示しないが、前記各シリンダ９，１０，１１及び各ウインチ１３，１４を操作するための操作レバーが設けられている。

また、アーム７の先端下部には、前記２個の滑車１５，１６が取り付けられており、第１、第２ウインチ１３，１４からそれぞれ巻き出される２本のワイヤロープ１７ａ，１７ｂは、それぞれ前記滑車１５，１６を経由して外部に接続されている。

さらに、作業車両１から遠方の位置にある立木（先柱と呼ばれる）等からなる支柱１８には、スリンガ１９を介して滑車２０が接続されている。前記第２のウインチ１４から巻き出されたワイヤロープ１７ｂは、前記滑車１６及び上記滑車２０を経由して、滑車２４が連結されたシャックル２１に接続される。該シャックル２１には、滑車１６と滑車２０の間のワイヤロープ１７ｂ上に転動自在に設けた滑車２２が連結されている。また、前記第１のウインチ１３から巻き出されたワイヤロープ１７ａは、前記滑車１５及び上記滑車２４を経由して、ラッチ２７が取り付けられたシャックル２６に接続される。なお、滑車２４とシャックル２６の間のワイヤロープ１７ａには、リング状のストッパ２５が挿入されている。前記ラッチ２７には、材木２８に巻き付けて結んだワイヤを吊り下げる。

材木２８を谷間等の材木切出現場から集材機１が位置する集積場まで運搬する際には、第１ウインチ１３でワイヤロープ１７ａを少し巻き込んで、材木２８の一側のみを持ち上げ、かつ他側を地面に接触させたはな上げ状態にし、この状態を保持しつつ、第１ウインチ１３によるワイヤロープ１７ａの巻込み、及び第２ウインチ１４によるワイヤロープ１７ｂの巻出しの速度を互いに同期をとって駆動するように、第１、第２ウインチ１３，１４の回転速度を制御する。あるいは、谷間上で運搬するときには、ワイヤロープ１７ａ，１７ｂのそれぞれの巻込み量及び巻出し量を調整して、材木２８を空中に浮かした状態に吊り下げ、この状態を保持しつつ、第１ウインチ１３によるワイヤロープ１７ａの巻込み、及び第２ウインチ１４によるワイヤロープ１７ｂの巻出しの速度を互いに同期をとって駆動する場合もある。これにより、ワイヤロープ１７ｂの張力を張り過ぎない程度に所定の大きさに調整しつつ、滑車２２をワイヤロープ１７ｂ上に転動させると共に、滑車２４は材木２８を吊り下げた状態で作業車両１の方へ引き寄せられる。

図２は、第１実施形態の制御装置の回路図である。図２において、油圧ポンプ３０から吐出される圧油は、切換弁３１及び管路３８，３９を介してブームシリンダ９に供給されている。切換弁３１をＡ位置（ブーム上げ側）に切り換えると、圧油は管路３８を経由してブームシリンダ９のボトム室９ｂに流入し、ヘッド室９ａから流出した油は管路３９及び切換弁３１を経由してタンク４０にドレンする。また、切換弁３１をＢ位置（ブーム下げ側）に切り換えると、圧油は管路３９を経由してブームシリンダ９のヘッド室９ａに流入し、ボトム室９ｂから流出した油は管路３８及び切換弁３１を経由してタンク４０にドレンする。

油圧ポンプ３０と切換弁３１を接続する管路は、リリーフ弁３２を経由してタンク４０に接続されている。なお、管路３９には、タンク４０からヘッド室９ａ側に油の流入可能なチェック弁４１が接続されており、上記ブーム下げの時に、ブーム６自重により囲う速度が速いので、このチェック弁４１を経由してヘッド室９ａに補助的に油を流入させるようにしている。

ボトム室９ｂに接続された管路３８は、所定圧に設定されたリリーフ弁３３とチェック弁３４との並列回路を経由して、タンク４０に接続されている。また、該管路３８は、リリーフ弁３６及び電磁式開閉弁３７の直列回路からなるリリーフ手段３５を経由してタンク４０に接続されている。第１のリリーフ弁３３は、ブームシリンダ９に過大荷重がかかってボトム室９ｂに過大圧が発生したときに、これらの油圧機器を保護するためのリリーフ圧に設定されている。また第２のリリーフ弁３６は、ブームシリンダ９での通常作業時のリリーフ圧（＜第１のリリーフ弁３３のリリーフ圧）よりも低いリリーフ圧に設定されている。

また、作業車両１には、所定方向（通常、集材作業を行う際の作業機５の揺動方向である車両前後方向）の傾斜角度を検出する車体傾斜角検出器４２が取り付けられている。本実施形態では、この車体傾斜角検出器４２は、予め設定された設定角度以上の傾斜角になったとき、出力接点信号をオンにする傾斜スイッチで構成されている。この車体傾斜角検出器４２の出力接点を介して、前記電磁式開閉弁３７のソレノイド部３７ａに操作電流が通電されるようになっている。

なお、上記の車体傾斜角検出器４２は傾斜スイッチに限定するものではない。すなわち、車体傾斜角検出器４２として車体傾斜角度を計測するものを用い、図示しない制御器がこの計測した車体傾斜角度と所定の設定角度とを比較し、比較結果に基づき前記電磁式開閉弁３７のソレノイド部３７ａに操作電流指令を出力するようにしても構わない。つまり、本実施形態では、車体傾斜角検出器４２の傾斜スイッチ自体が制御器としての機能も有している。

次に、上記構成による作動を図３を参照して説明する。図３は、本発明の作動の説明図である。
集材機で集材作業をするときには、まずブーム６、アーム７及びバケット８をそれぞれ上昇端近傍まで上昇させるため、ブームシリンダ９を伸長させ、アームシリンダ１０及びバケットシリンダ１１を縮小させる。次に、材木２８を吊り下げた状態で、第１ウインチ１３及び第２ウインチ１４を所定量だけ駆動して、ワイヤロープ１７ａ，１７ｂの垂下角αを所定値に（図３に示す例では、α１である。）調整し、これによりワイヤロープ１７ａ，１７ｂの張力が所定値以下になるように調整する。なお、上記垂下角とは、図３に示すように、作業車両側の滑車１５，１６及び立木１８側の滑車２０間を結ぶ線と、ワイヤロープ１７ａ，１７ｂとの成す角度を指す。

次に、第１ウインチ１３の巻込み、第２ウインチ１４の巻出しの回転速度を同期をとって制御することにより、材木２８を作業車両１側に運搬する。このとき、ワイヤロープ１７ａ，１７ｂの張力は、所定値以下に維持されたままである。

ところが、前述のように材木２８の滑落等によって過大な荷重がワイヤロープ１７ａ，１７ｂにかかったとき、ワイヤロープ１７ａ，１７ｂに急激に所定の許容値以上の過大張力が発生する。この過大張力によるモーメントが作業車両１の転倒側に作用する。このとき、車体の安定モーメントとの釣り合いより、最初ブームが高い位置にある時は転倒支点からの距離Ｌ１が大きいので、転倒に対する許容荷重（以下、転倒許容荷重と言う。）は小さい。すなわち、前記過大張力による転倒モーメントの方が車体安定モーメント（作業車両１を安定姿勢に戻そうとするモーメント）よりも大きいときには、作業車両１が傾斜し始める。この車体傾斜角が所定値以上になったとき、車体傾斜角検出器４２の出力接点がオンになり、電磁式開閉弁３７のソレノイド部３７ａに操作電流が通電されるので、電磁式開閉弁３７が開位置（図示のＡ位置）に切り換わる。

このとき、ブームシリンダ９のボトム室９ｂの保持圧はリリーフ弁３６の設定リリーフ圧よりも大きいので、ボトム室９ｂの油がリリーフ手段３５のリリーフ弁３６及び電磁式開閉弁３７を経由してタンク４０にリリーフする。すると、図３に示すように、ブーム６が過大張力によって引っ張られて所定速度で下方に引き下げられるので、このときのワイヤロープ１７ａ，１７ｂの垂下角α２は徐々に大きくなり、それに伴って張力Ｐ２が小さくなる。また、ブーム６が下降すると、転倒支点からの距離Ｌ２は小さくなるので、前記転倒許容荷重は大きくなる。これにより、ワイヤ張力（荷重）よりも転倒許容荷重の方が大きくなる。すなわち、ワイヤ張力による転倒モーメントよりも作業車両１の安定モーメントの方が大きくなり、作業車両１の傾斜は止まり、元の安定姿勢（設置位置）まで戻るため、転倒が防止される。

図４は、リリーフ弁３６をリリーフさせたときの作業機５の動きを表している。出願人の確認試験によると、ブーム６の上昇端でリリーフ弁３６をリリーフさせると、約１秒後には、作業機５が水平レベル位置まで下がった。このとき、ブーム上昇端でワイヤロープ１７ａ，１７ｂの張力が約８０ＫＮ（８ton ）あったものが、１秒後には約５０ＫＮ（５ton ）程度に減少することが確認された。

比較のために、図５には、従来の場合（ブームシリンダ９のボトム室圧の強制リリーフが無い場合）の、車両転倒時の作業機の動きを表している。図５によると、図４で示した確認試験の作業車両と同クラスの車両で試験した結果、ブーム６が上昇端にある位置で過大張力による転倒モーメントが発生した場合、転倒開始から約３．２秒後に車体が車体転倒限界の約３５度まで傾斜することが分かった。ワイヤロープ１７ａ，１７ｂにかかる張力は、傾斜開始時に約７８ＫＮ（７．８ton ）あったものが、１秒後には約６４ＫＮ（６．４ton ）、２秒後には約４２ＫＮ（４．２ton ）、３秒後には約２７ＫＮ（２．７ton
）と、ブーム６の下降に伴って減少する。しかし、車体を元の水平姿勢（安定姿勢）に戻そうとする車体保持力は、ワイヤロープの張力換算で傾斜開始時に約３４．５ＫＮ（３・４５ton
）あったものが、１秒後には約３３．５ＫＮ（３．３５ton ）、２秒後には約２８．９ＫＮ（２．８９ton ）、３秒後には約１５．２ＫＮ（１．５２ton ）であった。この結果で分かるように、従来の場合は、車体が傾斜し始めると、ワイヤ張力は減少するが、車体保持力よりも常に大きくなっているため、遂に車両転倒に至ることが分かる。

図４、図５のデータを比較すると、材木が滑落したため発生した急激な過大張力によって転倒モーメントが増大し、これにより車体が傾斜開始しても、最初の３秒間程度は車体の傾斜する速度は遅い（転倒限界角度まで約３．２秒かかる）が、本発明に係るブームシリンダ９のボトム室９ｂの油圧をリリーフ弁３６を経由してリリーフさせた場合に、ワイヤ張力によってブーム６が下降する速度は、上記車体傾斜速度よりも速いことが分かる。従って、車体の傾斜の初期の段階に、例えば傾斜開始後約２秒以内、及び／又は傾き角度略１０度以下のときに、ブーム６の下げ方向のアクションをとれば、十分に傾斜に追随できることが分かった。このとき、ブーム下げによってワイヤロープ１７ａ，１７ｂの垂下角が大きくなって、ワイヤ張力が減少し、転倒モーメントが小さくなる。さらに、車体の安定モーメントとの釣り合いより、最初ブームが高い位置にある時は転倒支点からの距離Ｌ１が大きいので、転倒限界角度に至る前に、安定モーメントが前記転倒モーメントよりも大きくなるようにブーム下げ速度、即ちリリーフ弁３６を経由してドレンする流量を設定すればよい。

この様子をグラフで表したものが図６である。図６の横軸はブーム上昇端角度を０度としたときの下げ方向のブーム角度を表しており、縦軸はワイヤ張力を表している。また、実線のカーブは、転倒モーメントに寄与するワイヤ張力を表し、一点鎖線のカーブは、本発明に係る車体安定モーメントをワイヤ張力に換算したものを表し、破線のカーブは、従来の場合の車体安定モーメントをワイヤ張力に換算したものを表している。図６によると、ブームシリンダ９のボトム室９ｂの油圧をリリーフさせることによってブーム６を下降させると、ブーム角度が大きくなり、車体転倒限界角度よりも小さい角度で、車体安定モーメントの方がワイヤ張力による転倒モーメントを超えるので、車体転倒に至る前に元の安定姿勢に戻すことができる。

次に、図７に基づき、第２実施形態の制御装置の回路を説明する。尚、前出の第１実施形態の図２における構成と略同じ機能を有する構成には同一符号を付して、以下での説明を省き、以後も同様とする。本実施形態では、前記リリーフ弁３６及び電磁式開閉弁３７の代わりに、ブームシリンダ９のボトム室９ｂに接続された管路３８に、パイロット式２段リリーフ弁４４を介してタンク４０に接続し、この２段リリーフ弁４４のパイロット操作部４４ａには、パイロット用油圧ポンプ４６から吐出されるパイロット油を電磁切換弁４５を経由して供給する。ここに、２段リリーフ弁４４、電磁切換弁４５及びパイロット用油圧ポンプ４６で、リリーフ手段３５を構成している。前記電磁切換弁４５のソレノイド操作部４５ａには、車体傾斜角検出器４２の出力接点を介して操作電流が入力されるようになっている。

２段リリーフ弁４４は、パイロット圧がパイロット操作部４４ａにかかっていないときにそのリリーフ圧が回路圧よりも少し高めに設定され、パイロット圧がパイロット操作部４４ａにかかると、そのリリーフ圧がブームシリンダ９で通常作業機５を保持している保持圧よりも低いリリーフ圧に設定される。

第２実施形態の構成による作動を説明する。なお、ここでは、第１実施形態と異なる構成による作動について説明する。
前述のように、材木２８の滑落等によってワイヤロープ１７ａ，１７ｂに急激に所定の許容値以上の過大張力が発生し、この過大張力による転倒モーメントが作業車両１の安定モーメントよりも大きいときには、作業車両１が傾斜し始める。そして、この傾斜角が所定値以上になったとき、車体傾斜角検出器４２の出力接点がオンになり、電磁切換弁４５のソレノイド操作部４５ａに操作電流が通電されるので、電磁切換弁４５が図示のＡ位置に切り換わり、これによってパイロット用油圧ポンプ４６からのパイロット油を２段リリーフ弁４４のパイロット操作部４４ａに供給する。

すると、２段リリーフ弁４４はブームシリンダ９の通常の保持圧よりも低いリリーフ圧に設定されるため、ブームシリンダ９のボトム室９ｂ内の油がこの２段リリーフ弁４４を経由してタンク４０にドレンされ、ボトム室９ｂの圧力が下がる。このため、ワイヤロープ１７ａ，１７ｂの張力によって作業機５は引き下げられ、所定速度で下降し始める。これによって、第１実施形態と同様に、ワイヤロープ１７ａ，１７ｂの張力が減少して転倒モーメントが小さくなると共に、車体安定モーメントが大きくなるので、車体の転倒が防止される。

次に、図８に基づき第３実施形態の制御装置の回路を説明する。本実施形態では、図７のリリーフ弁３３と２段リリーフ弁４４を兼用して、１個の２段リリーフ弁４８を設けている。ここに、２段リリーフ弁４８、電磁切換弁４５及びパイロット用油圧ポンプ４６で、リリーフ手段３５を構成している。２段リリーフ弁４８と並列に、チェック弁３４を設けている。この２段リリーフ弁４８は、電磁切換弁４５からのパイロット圧がパイロット操作部４８ａにかかっていないときに、そのリリーフ圧が前記リリーフ弁３３と同様に油圧機器を過大圧力から保護するためのリリーフ圧に設定され、パイロット圧がパイロット操作部４８ａにかかると、そのリリーフ圧がブームシリンダ９で通常作業機５を保持している保持圧よりも低いリリーフ圧に設定される。

本実施形態の構成による作動は、第２実施形態における２段リリーフ弁４４を２段リリーフ弁４８に読み替えることによって第２実施形態と略同じであるから、ここでの説明は割愛する。

尚、上記実施形態では、作業車両の例として集材機を挙げ、図１に示したように第１ワイヤロープ１７ａの先端部に取り付けたラッチ２７を介して材木を吊り下げる方式の集材機の例で説明したが、本発明の適用範囲はこの方式に限定されない。例えば図９に示すように、第１ワイヤロープ５２ａの両端をエンドレス状に、ラッチ２７を設けたシャックル２６に接続し、この第１ワイヤロープ５２ａを作業車両に搭載した第１ウインチ５１にエンドレスで巻き回したものにおいても適用できることは勿論である。

ここで、図９に示す集材機を詳細に説明すると、油圧ショベル等の作業車両１の上部旋回体３の前部に、下側にエンドレスドラムを有する第１ウインチ５１、及び上側に第２ウインチ１４を搭載し、作業機５のアーム７の先端下部に滑車１５ａ，１５ｂ，１６を取り付けている。第２ウインチ１４から巻き出されたワイヤロープ５２ｂは、前記滑車１６、及び立木１８側の滑車２０を経由して、滑車５５が連結されたシャックル２１に接続される。該滑車５５にはウエイト５６が吊り下げられており、滑車５５に巻き回されたエンドレスのワイヤロープ５２ａが捩れないようにしている。また、前記第１のウインチ５１にエンドレス状に巻き回されたワイヤロープ５２ａは、その一端部５３が前記滑車１５ａを経由して、ラッチ２７が取り付けられたシャックル２６の一側に接続され、その他端部５４が前記滑車１５ｂ及び前記滑車５５を経由して、前記シャックル２６の他側に接続されている。なお、前記シャックル２６には、前記滑車１６と滑車２０の間のワイヤロープ５２ｂ上を転動する滑車５７、及び前記滑車１５ｂと滑車５５の間のワイヤロープ５２ａ上を転動する滑車５８が連結されている。

この構成の集材機により材木を運搬するときには、第２ウインチ１４でワイヤロープ５２ｂの張力を調整しつつ、第１ウインチ５１でワイヤロープ５２ａをエンドレスで駆動して材木の運搬方向及びその速度を制御している。

また、本発明は、油圧ショベルの作業機の先端部に荷吊り上げ用のフックを備えた、荷吊り作業にも兼用可能な作業車両（いわゆる、アームクレーン）にも適用できる。この場合、一般的には、小型の油圧ショベルを用いたアームクレーンにおいては、車体転倒が発生しないための吊荷の許容荷重と転倒限界荷重との差値、つまり転倒までの余裕度が小さいが、本発明による転倒防止制御装置を適用するとその余裕度を大きくとることができ、確実に転倒防止ができる。

本発明に係る第１実施形態の集材機の説明図である。 第１実施形態の制御装置の回路図である。 本発明の作動の説明図である。 本発明のリリーフ弁をリリーフさせたときの作業機の動きの説明図である。 従来の場合（ブームシリンダのボトム室圧の強制リリーフが無い場合）の作業機の動きの説明図である。 本発明の効果を説明するグラフである。 第２実施形態の制御装置の回路図である。 第３実施形態の制御装置の回路図である。 本発明を適用する集材機の他構成例を示す図である。 従来の集材機の構成を示す図である。 従来の集材機の転倒の説明図である。

符号の説明

１…作業車両、２…下部走行体、３…上部旋回体、５…作業機、６…ブーム、７…アーム、９…ブームシリンダ、９ａ…ヘッド室、９ｂ…ボトム室、１０…アームシリンダ、１３，１４…ウインチ、１５，１５ａ，１５ｂ，１６…滑車、１７ａ，１７ｂ…ワイヤロープ、１８…立木（支柱）、２０…滑車、２１…シャックル、２２，２４…滑車、２６…シャックル、２７…ラッチ、２８…材木、３０…油圧ポンプ、３１…切換弁、３３…リリーフ弁、３５…リリーフ手段、３６…リリーフ弁、３７…電磁式開閉弁、３８，３９…管路、４０…タンク、４２…車体傾斜角検出器、４４…２段リリーフ弁、４５…電磁切換弁、４６…パイロット用油圧ポンプ、４８…２段リリーフ弁、５１…ウインチ、５２ａ，５２ｂ…ワイヤロープ、７１…油圧ショベル本体、７２…下部走行体、７３…上部旋回体、７４…作業機、７５…ブームシリンダ、７６…ブーム、８２HAL，８２HBL…ウインチ、８８HAL，８８HBL…ワイヤロープ、８９ａ，８９ｂ…滑車、９１…立木、９２…ワイヤロープ、９７…フック、９８…材木。

Claims (5)

1. 車体の上部に、油圧シリンダ(9)の伸縮によって上下動する作業機(5)を設け、該作業機(5)の先端部に荷重をかけて作業をする作業車両において、
   前記作業機駆動用の油圧シリンダ(9)の保持圧を受けるシリンダ室(9b)に接続され、外部からの指令を受けて、前記油圧シリンダ(9)の通常の作業時のリリーフ圧よりも低いリリーフ圧で前記シリンダ室(9b)の油をリリーフさせるリリーフ手段(35)と、
   車体の所定方向の傾斜角度を検出する車体傾斜角検出器(42)と、
   該車体傾斜角検出器(42)で検出した車体傾斜角度が所定値以上になったとき、前記リリーフ手段(35)に指令を出力して、前記油圧シリンダ(9)の保持圧を低下させる制御器(42)と
   を備えたことを特徴とする作業車両の転倒防止制御装置。
2. 前記リリーフ手段(35)が、
   前記油圧シリンダ(9)の保持圧を受けるシリンダ室(9b)に接続され、かつ、前記油圧シリンダ(9)の通常の作業時のリリーフ圧よりも低いリリーフ圧に設定されたリリーフ弁(36)と、
   該リリーフ弁(36)とタンク(40)との間に設けられ、前記制御器(42)からの指令を受けて開閉する電磁式開閉弁(37)とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の作業車両の転倒防止制御装置。
3. 前記リリーフ手段(35)が、
   前記油圧シリンダ(9)の保持圧を受けるシリンダ室(9b)とタンク(40)との間に設けられ、かつ、前記油圧シリンダ(9)の通常の作業時のリリーフ圧よりも低いリリーフ圧及び高いリリーフ圧が外部からの指令を受けて切換可能に設定された２段リリーフ弁(44)と、
   前記制御器(42)からの指令を受けて、前記２段リリーフ弁(44)に、低い設定リリーフ圧に切り換える指令を出力するリリーフ圧切換手段(45)とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の作業車両の転倒防止制御装置。
4. 請求項１、２又は３記載の作業車両の転倒防止制御装置において、前記作業車両(1)が、
   前記上下動自在な作業機(5)の基部近傍の車体に、２台のウインチ(13,14)を搭載し、
   前記作業機(5)の先端部に、複数の滑車(15,16)を設け、
   前記２台のウインチ(13,14)にそれぞれ巻き回された２本のワイヤロープ(17a,17b)のうち、一方のワイヤロープ(17b)を、前記作業機先端部の複数の滑車のいずれか１つ(16)と、該車両の遠方に位置する立木(18)等の支柱に取り付けられた滑車(20)とを経由して、第１の治具(21)に接続し、
   他方のワイヤロープ(17a)を、前記作業機先端部の複数の滑車の他の少なくとも１つの滑車(15)と、前記第１の治具(21)に連結された滑車(24)とを経由して、運搬すべき材木(28)を吊上げる第２の治具(26)に接続し、
   前記２台のウインチ(13,14)のそれぞれのワイヤ巻込み及び巻出しの速度を互いに同期をとって制御して、前記材木(28)を運搬する集材機である
   ことを特徴とする作業車両の転倒防止制御装置。
5. 車体の上部に上下動自在に設けた作業機(5)を、油圧シリンダ(9)の伸縮によって上下駆動し、
   作業機(5)の先端部に荷重をかけて作業をし、
   過大荷重がかかったときに、車体の転倒を防止する作業車両の転倒防止方法において、
   車体の所定方向の傾斜角度を検出し、
   この検出した傾斜角度が所定値以上になったとき、前記油圧シリンダ(9)の保持圧を受けるシリンダ室(9b)の油をリリーフさせて、保持圧を低下させ、
   前記荷重により作業機(5)を下降させる
   ことを特徴とする作業車両の転倒防止方法。