JP2010228866A

JP2010228866A - クレーン

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Publication number: JP2010228866A
Application number: JP2009078061A
Authority: JP
Inventors: Motoo Yoda; 基雄與田; Hirotake Kajikawa; 洋岳梶川
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JP5438347B2

Abstract

【課題】ジブの後方転倒を防止しつつ荷振れを低減できるクレーンを提供する。
【解決手段】ブーム２と、ブーム２の先端に起伏可能に取付けられるジブ３と、前方に傾斜したジブ３を後方に引き起こすようにして保持する保持ワイヤ４１と、ブーム２とジブ３に架け渡されてジブ３を前方に駆動する転倒防止シリンダ５と、を有するクレーン１である。
そして、保持ワイヤ４１の張力Ｔが減少して所定の許容張力Ｔ１になった場合に、転倒防止シリンダ５の加圧時に倒伏させる側となる油圧室５２を加圧して保持ワイヤ４１の張力Ｔを所定の安定張力ＴＡにしたうえで、転倒防止シリンダ５の油圧室５２からの排油経路が封止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ジブを有するクレーンに関するものである。

従来、クレーンのブームの先端に、さらにラフィングジブを取付けて構成されるクレーンが知られている。

このラフィングジブを有するクレーンは、ブームの先端にラフィングジブを起伏可能に取り付け、このラフィングジブの先端からフックブロックを吊り下げることで、高揚程、大作業半径の吊り下げ作業を可能としている。

そして、このラフィングジブを有するクレーンでは、ラフィングジブを立てる方向に起伏角度を大きくしていくと、ラフィングジブを支えるマストやワイヤの重量による後方への回転モーメントが大きくなり、ラフィングジブが後方に転倒するおそれがある。

このため、例えば特許文献１では、ブームとラフィングジブの間に転倒防止シリンダを架け渡すとともに、カウンタバランス弁によって転倒防止シリンダのキャップ側とヘッド側を連通する構成が開示されている。

この構成によれば、後方への回転モーメントが大きくなった場合に、転倒防止シリンダの圧力を低圧から高圧に切り替えてラフィングジブを前方に押し返すことで転倒を防止できる。加えて、起伏動作の際に圧力上昇による抵抗を防止することや、倒伏動作の際に圧油の量を低減してポンプ容量を小さくすることができる。

特開平１１−２６３５８９号公報

しかしながら、前記した従来のクレーンでは、後方への回転モーメントが小さくなって転倒防止シリンダの圧力を高圧から低圧に切り替えたときに、保持ワイヤの張力が急激に開放されてブームが撓むため、荷振れが生じる場合があった。

そこで、本発明は、ジブの後方転倒を防止しつつ荷振れを低減できるクレーンを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のクレーンは、ブームと、前記ブームの先端に起伏可能に取付けられるジブと、前方に傾斜した前記ジブを後方に引き起こすようにして保持する保持ワイヤと、前記ブームと前記ジブに架け渡されて前記ジブを前方に駆動する転倒防止シリンダと、を有するクレーンであって、前記保持ワイヤの張力が減少して所定の許容張力になった場合に、前記転倒防止シリンダの加圧時に倒伏させる側となる油圧室を加圧して前記保持ワイヤの張力を所定の安定張力にしたうえで、前記転倒防止シリンダの前記油圧室からの排油経路が封止されることを特徴とする。

このように、本発明のクレーンは、保持ワイヤの張力が減少して所定の許容張力になった場合に、転倒防止シリンダの加圧時に倒伏させる側となる油圧室を加圧して保持ワイヤの張力を所定の安定張力にしたうえで、転倒防止シリンダの加圧時に倒伏させる側となる油圧室からの排油経路が封止される。

このように、保持ワイヤの張力を調整するとともに、転倒防止シリンダの加圧時に倒伏させる側となる油圧室からの排油を制限して積極的には排油させないことで、転倒防止シリンダの加圧時に倒伏させる側となる油圧室の急激な圧力変化を抑制できる。このため、保持ワイヤの張力が急激に開放されることがないため、ブームが撓むこともなくなり、荷触れすることもない。

本発明のクレーンの構成を説明する説明図である。クレーンの全体構成を説明する説明図である。クレーンの油圧回路図である。チルト角の変化を示した説明図である。転倒防止シリンダの制御手順を説明するフローチャートである。各ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを説明する表である。保持ワイヤの張力と転倒防止シリンダの圧力の関係を示したグラフである。チルト角と保持ワイヤの張力の関係を示したグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、図２を用いて本発明のクレーン１の全体構成を説明する。

本発明のクレーン１は、オールテレーンクレーンであり、図２に示すように、走行機能を有する車体１０と、車体１０の上に水平旋回可能に取付けられる旋回台１１と、旋回台１１に起伏可能に取付けられるブーム２と、ブーム２の先端に起伏可能に取付けられるジブとしてのラフィングジブ３と、を備えている。

なお、本実施例ではクレーン１としてオールテレーンクレーンに適用する場合について説明するが、ジブを有するクレーンであって転倒防止用のシリンダを有するものであればどのようなクレーンにも適用できる。

車体１０の内部には、クレーン１が転倒しないように総合重心位置や転倒モーメントを監視する安全装置７０（図２参照）が配置されており、後述するバックストッパシリンダ５の動作を制御する。安全装置７０は、中央演算処理装置、主記憶装置、補助記憶装置などを有する汎用のマイクロコンピュータなどによって構成することができる。

このブーム２は、鋼製の筒体を入れ子状に重ねて伸縮自在に形成されるもので、本体２０の付け根部分が旋回台１１の回動軸に取付けられて、起伏シリンダ２１を伸縮させることで起仰・倒伏する。

また、ジブとしてのラフィングジブ３は、作業半径を大きくするために用いられるもので、鋼材をトラス状に組んだラチスジブとして形成されており、ブーム２の先端の回動軸に起伏自在に取付けられている。

さらに、このラフィングジブ３の先端に取付けたシーブ３１には、吊上ワイヤ４０が掛けられており、この吊上ワイヤ４０の一方の先端にはフックが取付けられ、他方の末端は旋回台１１に配置された吊上用ウインチ６６に巻回されている。

そして、このラフィングジブ３の背面側には、マスト６１，６２が立設されて、先端側のマスト６１とラフィングジブ３の間、先端側のマスト６１と後端側のマスト６２の間にそれぞれリンク６３，６４が架けられている。

加えて、この一体となったラフィングジブ３の背面側には、ラフィングジブ３やマスト６１，６２やリンク６３，６４などを引き起こすように保持する保持ワイヤ４１が掛けられている。この保持ワイヤ４１の一端はラフィングジブ３の先端に取付けられ、他端は旋回台１１に配置された保持用ウインチ６７に巻回されている。

また、本実施例の保持ワイヤ４１には、後端側のマスト６２と保持用ウインチ６７の間に、この保持ワイヤ４１に作用する張力を計測する張力計測器６５が設置されている。

例えば、このラフィングジブ３をチルト角θが小さくなるように起仰する場合は、保持用ウインチ６７によって保持ワイヤ４１を巻き取り、チルト角θが大きくなるように倒伏する場合は、保持用ウインチ６７によって保持ワイヤ４１を送り出す。

そして、本実施例のブーム２の先端とラフィングジブ３の付根の間には、ラフィングジブ３の後方転倒を防止するために、背面側（上面側）に転倒防止シリンダとしてのバックストッパシリンダ５が架け渡されている。キャップ側５２はラフィングジブ３に取り付けられ、ヘッド側５３はブーム２に取付けられている。

このバックストッパシリンダ５は、ラフィングジブ３がチルト角θを小さくするように起仰して、ラフィングジブ３全体の総合重心位置（後述）がラフィングジブ３の回動軸より後方に位置するようになると、ラフィングジブ３を前方（チルト角θを大きくする方向）に駆動して押し返す。

ここにおいて、ラフィングジブ３全体の総合重心位置とは、ラフィングジブ３とマスト６１，６２とリンク６３，６４と保持ワイヤ４１のそれぞれの重力の合力の作用点をいう。

また、チルト角θとは、ブーム２の軸とラフィングジブ３の軸とがなす上側の角のことをいうものとする。さらに、ブーム２やラフィングジブ３について前方とは、フックや荷が位置する側を指すものとし、後方とはフックや荷が位置する方向とは逆側を指すものとする。

次に、本実施例のクレーン１のバックストッパシリンダ５を制御するための油圧回路について、図３を用いて説明する。

このバックストッパシリンダ５の内部は、ロッド５１が配置されるヘッド側５３と、ピストンを挟んで反対側のキャップ側５２と、に区分され、それぞれがポンプ８８やタンク８９に繋がっており、全体として差動回路を構成している。

加圧時にラフィングジブ３を倒伏させる側となる油圧室であるキャップ側５２の回路には、リリーフ弁８１と、キャップ側排油弁８２と、カウンタバランス弁８３と、が接続されている。

リリーフ弁８１は、キャップ側５２の圧力を後述する転倒防止圧Ｈに維持するためのもので、スプリングによってピストンを押圧して弁を閉じる常時閉の弁であり、キャップ側５２とタンク８９の間に配置されている。そして、キャップ側５２の回路内の油圧が設定圧である転倒防止圧Ｈに達すると、スプリング反力に抗してピストンを押し込むことで、弁が開いて作動油が流れて自動的に圧力を維持する。

また、キャップ側排油弁８２は、キャップ側５２の作動油を積極的にタンク８９側に排出するために用いられるもので、制御手段としての安全装置７０から指示を与えた場合にのみソレノイドが移動して弁を開く常時閉の弁であり、キャップ側５２とタンク８９の間に配置されている。

さらに、カウンタバランス弁８３は、制御速度を調整するために設けられるもので、ヘッド側５３の圧力を検知して開閉することによって、キャップ側５２の作動油をヘッド側５３に導入するように構成されている。

同様に、加圧時にラフィングジブ３を起仰させる側となる油圧室であるヘッド側５３の回路には、リリーフ弁８６と、ヘッド側排油弁８５と、カウンタバランス弁８４と、が接続されている。

リリーフ弁８６は、ヘッド側５３の圧力を維持するためのもので、スプリングによってピストンを押圧して弁を閉じる常時閉の弁であり、ヘッド側５３とタンク８９の間に配置されている。

また、ヘッド側排油弁８５は、ヘッド側５３の作動油を積極的にタンク８９側に排出するために用いられるもので、制御手段としての安全装置７０から指示を与えた場合にのみソレノイドが移動して弁を開く常時閉の弁であり、ヘッド側５３とタンク８９の間に配置されている。

さらに、カウンタバランス弁８４は、制御速度を調整するために設けられるもので、キャップ側５２の圧力を検知して開閉することによって、ヘッド側５３の作動油をキャップ側５２に導入するように構成されている。

そして、本実施例の油圧回路には、上記した差動回路とは別経路として、ポンプ８８と差動回路の間と、タンク８９と差動回路の間と、をバイパスさせる経路として、循環弁８７を有する循環回路が設けられている。

この循環回路は、定容量型のポンプ８８を稼動させ、差動回路を経由させずにエネルギーロスなく作動油をタンク８９に戻すための回路である。そして、循環弁８７に制御手段としての安全装置７０から指示を与えるとこの循環回路に作動油が流れ、指示を与えないと循環回路は遮断される。

次に、本実施例のクレーン１の作用について、図４，５を用いて説明する。本実施例では、ブーム２は所定の保持長さ以上となっていて排油経路を封止する場合（図６の所定の長さ超え）について説明する。なお、ここで説明する油圧維持制御は、主として制御手段としての安全装置７０において実行される。

まず、ラフィングジブ３を起仰させてチルト角θを小さくしていき（図４のθｂ１からθｃ）、張力計測器６５で計測された保持ワイヤ４１の張力Ｔが許容張力Ｔ１に達すると（ステップＳ１〜Ｓ３）、ラフィングジブ３の起仰を止めるとともに、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２を所定の転倒防止圧Ｈになるように加圧する（ステップＳ４）。

この場合、油圧回路では、図６の表に示すように（バックテンション張力＝なし、ＢＳＣ動作状態＝停止・伸長）、キャップ側送油弁９０がＯＮ、キャップ側排油弁８２がＯＦＦ、ヘッド側排油弁８５がＯＦＦ、循環弁８７がＯＦＦされる。

したがって、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２に作動油が送油されて、所定の転倒防止圧Ｈに達するまで徐々に油圧が上昇していき（図７のｃからｄ）、転倒防止圧Ｈに達するとリリーフ弁８１が開かれて排油経路（ベント回路）を通じてタンク８９に作動油が戻る。

つづいて、ラフィングジブ３を倒伏させてチルト角θを大きくしていき（図４のθｄからθａ）、張力計測器６５で計測された保持ワイヤ４１の張力Ｔが増加して安定張力としての余裕張力ＴＡに達すると（ステップＳ５〜Ｓ７）、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２の排油経路が封止されるとともに、循環回路が接続される（ステップＳ８，Ｓ９）。

この場合、油圧回路では、図６の表に示すように（バックテンション張力＝あり、ＢＳＣ動作状態＝伸長）、キャップ側送油弁９０がＯＮ、キャップ側排油弁８２がＯＦＦ、ヘッド側排油弁８５がＯＮ、循環弁８７がＯＮされる。

したがって、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２に作動油が送油されて、所定の転倒防止圧Ｈを維持しつつ張力Ｔが増加し（図７のｄからａ）、安定張力としての余裕張力ＴＡに達すると（図７のａ）、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２の排油経路が封止された状態のままで、循環回路が接続される。

そして、さらに保持ワイヤ４１を緩めてラフィングジブ３を倒伏させてチルト角θを大きくしていくと（図４のθａからθｂ１）、バックストッパシリンダ５の圧力は徐々に低下して低圧Ｌとなり、保持ワイヤ４１の張力Ｔも時間をかけてゆっくりと減少して弛緩張力Ｔ３に達する（図７のａからｂ１、ステップＳ１０）。この場合、油圧回路は同じ状態を保ったままである。

引き続いて、保持ワイヤ４１を緩めてラフィングジブ３を倒伏させてチルト角θを大きくしていくと（図４のθｂ１からθｅ）、姿勢変化によって前方へのモーメントが大きくなるため、バックストッパシリンダ５は低圧Ｌのままで保持ワイヤ４１の張力Ｔは徐々に増加していく（ステップＳ１１）。

また、上記の油圧維持制御では、図７の「保持ワイヤ４１の張力Ｔ−バックストッパシリンダ（ＢＳＣ）出力」の関係においてヒステリシスを持たせる場合、すなわちθｄからθａまで転倒防止圧Ｈを維持する場合について説明したが、転倒防止圧Ｈは必ずしも維持しなくてもよい。

つまり、転倒防止圧Ｈによる押圧で保持ワイヤ４１の張力Ｔが、安定張力としての保持張力ＴＡ‘になった時点で、上記したステップＳ５〜Ｓ７を省略して、ステップＳ８〜Ｓ１１の制御を実行してもよい。

次に、本発明のクレーン１の効果について説明する。

（１）このように、本実施例のクレーン１は、保持ワイヤ４１の張力Ｔが減少して所定の許容張力Ｔ１になった場合に、バックストッパシリンダ５の加圧時に倒伏させる側となる油圧室であるキャップ側５２を加圧してラフィングジブ３を駆動して押し返すことで、保持ワイヤ４１の張力Ｔを所定の安定張力（余裕張力ＴＡや保持張力ＴＡ‘）にしたうえで、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２からの排油経路が封止される。

このように、保持ワイヤ４１の張力Ｔが安定張力にされることで、ラフィングジブ３は前方に押されることになるため、ラフィングジブ３の後方転倒を防止することができる。

そして、保持ワイヤ４１の張力Ｔを安定張力に調整するとともに、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２からの排油を制限して積極的には排油させないことで、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２の急激な圧力変化を抑制できる。

このため、保持ワイヤ４１の張力Ｔが安定張力から弛緩張力Ｔ２（Ｔ３）に急激に開放されることがなく、ブーム２が急激に撓むこともなくなり、荷触れがすることもない。

すなわち、図７に示すように、従来は、バックストッパシリンダ５の圧力を転倒防止圧Ｈから低圧Ｌに切り替える際に、保持ワイヤ４１の張力Ｔが短時間（瞬間的）に余裕張力ＴＡから弛緩張力Ｔ２まで低下することで、ブーム２が急激に撓むため、荷の位置が急激に変化して荷振れが生じていた。

これに対して、本実施例でも、転倒防止圧Ｈから低圧Ｌに切り替える際に張力Ｔは余裕張力ＴＡや保持張力ＴＡ‘から弛緩張力Ｔ３まで低下するが、この張力変化は長い時間をかけてゆっくりと生じるものであるため、大きく荷振れが生じることはない。

なお、上記の場合には、バックストッパシリンダ５に転倒防止圧Ｈをかけてラフィングジブ３を前方に駆動して押し返すため、吊上性能の一部を犠牲にすることになるが、チルト角θを大きくした状態ではバックストッパシリンダ５は低圧となるためほとんど問題はない。

（２）また、保持ワイヤ４１の張力Ｔが減少して所定の許容張力Ｔ１になった場合に、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２を所定の転倒防止圧Ｈで加圧したうえで、バックストッパシリンダ５の加圧時にラフィングジブ３を倒伏させる側となる油圧室であるキャップ側５２からの排油経路が封止される。

このように、バックストッパシリンダ５の圧力を調整するとともに、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２からの排油を制限して積極的には排油させないことで、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２の急激な圧力変化を抑制できる。このため、保持ワイヤ４１の張力Ｔが急激に開放されることがないため、ブーム２が急激に撓むこともなくなり、荷触れがすることもない。

（３）さらに、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２を所定の転倒防止圧Ｈで加圧して、保持ワイヤ４１の張力Ｔが増加して所定の安定張力としての余裕張力ＴＡになった場合に、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２からの排油経路が封止されることで、張力Ｔを計測して転倒の危険度を直接的に察知できるため、より安全性の高いクレーン１となる。

加えて、バックストッパシリンダ５を転倒防止圧Ｈにしたまま、張力Ｔが余裕張力ＴＡに達するまで維持してヒステリシスを持たせることで、制御が短時間でループしてしまうことを防止できる。

（４）そして、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２からの排油経路は所定位置に配置されたキャップ側排油弁８２で封止されるとともに、キャップ側５２への送油経路は、循環弁８７を有する循環回路を経由して、キャップ側５２からの排油経路のキャップ側排油弁８２より下流側に接続される。

したがって、排油経路がキャップ側排油弁８２によって封止されても、循環回路を経由させることで作動油を循環させることができるようになるため、バックストッパシリンダ５の応答遅れを防止できる。

すなわち、通常、作動油を送油するポンプ８８は、車体１０の内部に配置されているため、ポンプ８８からバックストッパシリンダ５までの距離が長くなっている。

そうすると、動作の度にポンプ８８のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて作動油を送油するように構成すると、送油に要する時間だけバックストッパシリンダ５の動作が遅れてしまうこととなる。

他方、ポンプ８８をＯＮのままにして、リリーフ弁８１を介して作動油を高圧の状態で循環させると、作動油の温度が上昇してエネルギーロスが大きくなってしまう。

そこで、ポンプ８８はＯＮのままにしつつ、より抵抗の少ない循環回路を設け、これを経由させて作動油を循環させておけば、このような動作遅れやエネルギーロスが生じることがなくなる。

（５）また、ブーム２の長さが所定の保持長さ以上になった場合に、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２からの排油経路が封止されるようにすれば、ブーム２が短い場合には積極的に排油させることができるため、バックストッパシリンダ５でラフィングジブ３を押し続けることによる吊上性能の低下を防止することができる。

つまり、ラフィングジブ３をバックストッパシリンダ５で押すということは、ラフィングジブ３に下向きに負荷をかけていることであるから、その分だけラフィングジブ３の吊上性能が低下することになる。

そこで、ブーム２が短くて撓みが問題とならない程度に小さい場合には、バックストッパシリンダ５で押し続けることを止めれば、その分だけラフィングジブ３の吊上性能は向上することとなる。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、バックストッパシリンダ５のキャップ側５２からの排油経路を封止しつつ、循環回路を設けて作動油の抵抗を少なくしてタンク８９に戻す制御について説明したが、これに限定されるものではなく、循環回路を設けずにリリーフ弁８１を経由させてバックストッパシリンダ５を転倒防止圧Ｈに保持したままの状態としてもよい。

また、前記実施例では、転倒防止シリンダとしてのバックストッパシリンダ５がブーム２とラフィングジブ３の上側に架け渡されてキャップ側５２を加圧して所定の安定張力にする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、転倒防止シリンダが下側に架け渡される場合にはヘッド側を加圧して所定の安定張力にしてもよい。

１クレーン
２ブーム
３ラフィングジブ（ジブ）
４１保持ワイヤ
５バックストッパシリンダ（転倒防止シリンダ）
５２キャップ側
６５張力計測器
８１，８６リリーフ弁
８２キャップ側排油弁
８５ヘッド側排油弁
８７循環弁
９０キャップ側送油弁
Ｌ低圧
Ｈ転倒防止圧
Ｔ張力
Ｔ１許容張力
Ｔ２，Ｔ３弛緩張力
ＴＡ余裕張力（安定張力）
ＴＡ‘ 保持張力（安定張力）
θ チルト角

Claims

ブームと、前記ブームの先端に起伏可能に取付けられるジブと、前方に傾斜した前記ジブを後方に引き起こすようにして保持する保持ワイヤと、前記ブームと前記ジブに架け渡されて前記ジブを前方に駆動する転倒防止シリンダと、を有するクレーンであって、
前記保持ワイヤの張力が減少して所定の許容張力になった場合に、前記転倒防止シリンダの加圧時に倒伏させる側となる油圧室を加圧して前記保持ワイヤの張力を所定の安定張力にしたうえで、前記転倒防止シリンダの前記油圧室からの排油経路が封止されることを特徴とするクレーン。
ブームと、前記ブームの先端に起伏可能に取付けられるジブと、前方に傾斜した前記ジブを後方に引き起こすようにして保持する保持ワイヤと、前記ブームと前記ジブに架け渡されて前記ジブを前方に駆動する転倒防止シリンダと、を有するクレーンであって、
前記保持ワイヤの張力が減少して所定の許容張力になった場合に、前記転倒防止シリンダの加圧時に倒伏させる側となる油圧室を所定の転倒防止圧で加圧したうえで、前記転倒防止シリンダの前記油圧室からの排油経路が封止されることを特徴とするクレーン。
前記転倒防止シリンダの前記油圧室を所定の転倒防止圧で加圧して、前記保持ワイヤの張力が増加して所定の安定張力になった場合に、前記転倒防止シリンダの前記油圧室からの排油経路が封止されることを特徴とする請求項２に記載のクレーン。
前記転倒防止シリンダの前記油圧室からの排油経路は所定位置で封止されるとともに、前記転倒防止シリンダの前記油圧室への送油経路は、循環回路を経由して、前記転倒防止シリンダの前記油圧室からの排油経路の前記所定位置より下流側に接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のクレーン。
前記ブームの長さが所定の保持長さ以上になった場合に、前記転倒防止シリンダの前記油圧室からの排油経路が封止されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のクレーン。