JP4467694B2 - クレーン機能付油圧ショベル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クレーン機能付油圧ショベルの改良、特に、吊り具に作用する吊り荷重を演算または測定して表示する表示手段の誤作動防止を達成するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アームとバケットとの枢着部の近傍に立設されたクレーンジブに吊り具を装着して簡単なクレーン作業を行えるようにしたクレーン機能付油圧ショベルが既に公知であり、下水道工事や管埋設工事等を始め、掘削作業とクレーン作業とが同時に要求されるような様々な場面で利用されている。
【０００３】
この種のクレーン機能付油圧ショベルは、本来、自走式の油圧ショベルをベースとして設計されたものであるため、クレーン作業時の安全性を確保する必要上、油圧ショベルの旋回中心から吊り具までの作業半径等に応じて許容可能な吊り荷重の限界値が予め決められており、その限界値を超えないようにしてクレーン作業を行うようにしている。
【０００４】
また、吊り荷重が限界値を超えないようにクレーン作業を行うための実際的な手段として、吊り具に作用する吊り荷重を演算または測定して求め、その値を表示するようにした表示手段がクレーン機能付油圧ショベルに実装されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
吊り具に作用する吊り荷重を求めるための方法としては、図６（ａ）に示されるように、クレーンジブ１００に装着する吊り具１０１、つまり、チェーン１０２とフック１０３とで構成される吊り具１０１のうちチェーン１０２の部分にロードセル１０４を介装し、吊り荷重をロードセル１０４によって直に測定するものが提案されている。
【０００６】
また、別の方法としては、ブームおよびアーム等の姿勢とブーム駆動用油圧シリンダに作用する圧力とに基づいて演算処理を行い、吊り具１０１に作用する吊り荷重を間接的に演算して求めるようにしたものも提案されている。
【０００７】
このように、演算処理を利用して間接的に吊り荷重を求める場合には、図１に示すように、上部旋回体２とブーム３との枢着部、および、ブーム３とアーム４との枢着部に各々ポテンショメータ等によって構成される相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２を配備し、更に、ブーム３を揺動するブーム駆動用油圧シリンダ５に内圧センサ等の圧力検出手段Ｐｒ１，Ｐｒ１’を設けて、ブーム３やアーム４のスパン等のデータと相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２によって検出される相対角度のデータおよび圧力検出手段Ｐｒ１，Ｐｒ１’によって検出されるブーム駆動用油圧シリンダ５の内圧のデータに基づいてマイクロプロセッサ等による演算処理を実施することにより、吊り具１０１に作用する吊り荷重を求めることになる。
【０００８】
この演算処理自体に関しては特開平５−３２１３０５号等で既に公知であり、また、本願の要旨とするところでもないので、ここでは説明を省略する。
【０００９】
図１に示される通り、クレーンジブ１００はバケット６とアーム４との枢着部の近傍に立設して配備されているが、厳密に言えば、その基部はバケット６を揺動させるためのリンク機構７とバケット６とに跨って枢着されており、この結果、アーム４に対するバケット６の姿勢が変化するとアーム４に対するクレーンジブ１００の姿勢も様々に変化することになる。
【００１０】
従って、前述したアーム４のスパンとしてはブーム３とアーム４との枢着位置からクレーンジブ１００の先端までの距離をリアルタイムで測定するのが正しいが、バケット６およびクレーンジブ１００の周辺部は掘削作業やクレーン作業に際して直接的に酷使される部分であり、汚れや衝撃等の問題もあるため、これらの部分にポテンショメータ等の電気的な検出手段を配備してクレーンジブ１００の姿勢変化を検出したり、この姿勢変化を考慮してアーム４のスパンのデータにリアルタイムの補正処理を加えたりするのは余り現実的ではない。
【００１１】
このため、クレーンジブ１００の姿勢変化を敢えて検出することはせず、図１に示すように、バケット６を下方の揺動限界位置に退避させてアーム４の下面側に保持したクラウドの状態をクレーン作業の基準とし、アーム４のスパンを表すデータとしては、ブーム３とアーム４との枢着位置からクレーンジブ１００と吊り具１０１との枢着位置までの距離を利用して演算処理を実施するのが普通である。
【００１２】
従って、実際のクレーン作業を行う場合には、吊り具１０１とバケット６との干渉を避ける必要上、図５（ａ）に示すようにしてバケット６を必ずクラウド位置に格納する必要があるが、往々にして、オペレータがこの段取り作業を忘れてクレーン作業に取り掛かってしまう場合がある。
【００１３】
このときバケット６が適切なクラウド位置に格納されていないと、例えば、図５（ｂ）に示されるようにしてバケット６の底部が吊り具１０１のチェーン１０２またはフック１０３と干渉してしまう。この場合、ブーム３とアーム４との枢着位置からバケット６と吊り具１０１におけるチェーン１０２またはフック１０３との干渉ポイントまでが、アーム４のスパンに相当するため、スパンが増大するようなかたちで被懸吊物１０５が作業半径の外側に押し出されてしまうことになる。
【００１４】
相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２と圧力検出手段Ｐｒ１，Ｐｒ１’を利用した演算処理の場合、アーム４のスパン、つまり、ブーム３とアーム４との枢着位置からクレーンジブ１００と吊り具１０１との枢着位置までの距離が増大すると、このスパンの増長に伴ってブーム３の基部に作用するモーメントが増大し、ブーム駆動用油圧シリンダ５の内圧を検出する圧力検出手段Ｐｒ１，Ｐｒ１’の検出値も大きくなって、演算の結果として得られる吊り荷重の値も被懸吊物１０５の実際の重量より大きく表示されてしまうといった問題が生じる。
【００１５】
ここで、演算処理で求められる吊り荷重の値が被懸吊物１０５の実際の重量よりも大きく表示されてしまうと、バケット６がクラウド位置に格納された状態であれば問題ない吊り荷重で作業を行っているにも関わらず吊り荷重が過大であるといった誤った判定が下され、クレーン作業が継続できなくなるといった重大な問題が発生する。
【００１６】
一方、吊り荷重を求める方法としてロードセル１０４を使用した場合には、アーム４の実質的なスパンの変化それ自体によって被懸吊物１０５の重量測定に誤差を生じるといった問題は発生しないが、オペレータがバケット６の格納を忘れてクレーン作業に取り掛かってしまうと、図６（ｂ）に示されるように、バケット６の底部が吊り具１０１のチェーン１０２やロードセル１０４に干渉してしまい、ロードセル１０４自体の測定結果が信頼できなくなるといった問題が発生する。
【００１７】
この場合、図６（ｂ）に示されるように、チェーン１０２の途中がバケット６の底部によって支えられたり、また、ロードセル１０４が正しく鉛直方向に引かれなくなってしまうので、演算処理を利用した場合と同様、被懸吊物１０５の測定値と実際の重量との間に誤差が生じてしまう。しかも、演算処理によって生じる誤差の場合とは相違し、測定値が実際の重量よりも低めに表示されることが多いため、安全対策上、危険となる可能性もある。
【００１８】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、吊り具に作用する吊り荷重を表示する表示手段を常に適切な状態で作動させ、正確な吊り荷重を表示することのできるクレーン機能付油圧ショベルを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、油圧ショベルを自走させるための下部走行体の上に旋回可能に装備された上部旋回体と、該上部旋回体に対し上下方向揺動可能に枢着されたブームと、このブームの先端に上下方向揺動可能に枢着されたアームと、該アームの先端に上下方向揺動可能に枢着されたバケットと、前記バケットの枢着部の近傍に装備された吊り具を有し、前記吊り具に作用する吊り荷重を表示する表示手段を備えたクレーン機能付油圧ショベルであり、前記目的を達成するため、特に、前記アームに対する前記バケットの揺動角度がクラウド位置にあるか否かを判定するためのバケット位置判定手段と、該バケット位置判定手段によって前記バケットがクラウド位置にあると判定された場合にのみ前記表示手段の作動を許可する誤作動防止手段とを設けたことを特徴とする構成を有する。
【００２０】
この構成によれば、吊り具に作用する吊り荷重を表示する表示手段の作動が許容されるのはバケットがクラウド位置に格納された場合にのみ制限される。従って、アームの実質的なスパンに変動が生じることもなくなる。このように、アームの実質的なスパンの変動が解消される結果として、アームのスパンをデータとして含む演算処理によって求められる吊り荷重の演算結果が常に実際の吊り荷重と一致するようになり、また、吊り具とバケットとの干渉が防止される結果、吊り具に取り付けたロードセルを利用して直接的に吊り荷重を測定する場合の測定値も実際の吊り荷重と一致するようになる。
【００２１】
ここで、バケットの揺動角度がクラウド位置にあるか否かを判定するためのバケット位置判定手段は、バケットを揺動するバケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動すべく供給される作動油の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段により検出された圧力と予め設定された基準圧とを比較して前記検出圧力が前記基準圧に達したときにクラウド位置検出信号を出力する信号出力手段とによって構成することができる。
【００２２】
このような構成を適用した場合、バケットを揺動するバケット駆動用油圧シリンダのピストンがバケットのクラウド位置に対応する位置に移動を完了した段階で、バケット駆動用油圧シリンダ内の作動油の圧力、および、バケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動するための作動油を流す管路内の圧力が上昇する。
バケット位置判定手段の一部を構成する圧力検出手段は、バケット駆動用油圧シリンダ内の作動油の圧力、または、これと同等の圧力を有する前記管路内の作動油の圧力の上昇を見張る。そして、その検出圧力が予め設定された基準圧、即ち、バケット駆動用油圧シリンダのピストンがフルストロークしてバケットがクラウド位置に到達したことを示す圧力に達したことを検出すると、バケット位置判定手段の一部である信号出力手段を作動してクラウド位置検出信号を出力する。
そして、信号出力手段からのクラウド位置検出信号を受けた誤作動防止手段が、表示手段の作動を許可する。
この構成においては、バケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動すべく供給される作動油の圧力、つまり、バケット駆動用油圧シリンダ内の作動油の圧力やバケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動するための作動油を流す管路内の圧力の上昇を検出してバケットがクラウド位置にあるか否かを判定するようにしているため、掘削作業やクレーン作業に際して直接的に酷使されるバケットの周辺に格別の検出手段、特に、電気的な位置検出手段を配備する必要がなく、装置の耐久性が確保されるといったメリットがある。
【００２３】
バケット位置判定手段は、更に、バケットを揺動するバケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動すべく供給される作動油の圧力を検出する第一の圧力検出手段と、該第一の圧力検出手段により検出された圧力と予め設定された第一の基準圧とを比較して前記第一の圧力検出手段による検出圧力が前記第一の基準圧に達したときにクラウド位置予備検出信号を出力する第一の予備信号出力手段と、前記バケット駆動用油圧シリンダに対応して設けられた方向切替弁に対し前記バケット駆動用油圧シリンダが前記バケットをクラウド位置に向けて駆動する方向に前記方向切替弁を切り替えるべく供給される作動油の圧力を検出する第二の圧力検出手段と、該第二の圧力検出手段により検出された圧力と予め設定された第二の基準圧とを比較して前記第二の圧力検出手段による検出圧力が前記第二の基準圧に達したときにクラウド位置予備検出信号を出力する第二の予備信号出力手段と、前記第一および第二の予備信号出力手段からのクラウド位置予備検出信号が同時に検出されたときにクラウド位置検出信号を出力する最終的な信号出力手段とによって構成することも可能である。
【００２４】
このような構成によれば、バケットをクラウド位置に移動させるバケット駆動用油圧シリンダまたはその管路の圧力、および、該バケット駆動用油圧シリンダの動作方向をクラウド側に切り替える方向切替弁における切替圧力導入部またはその管路の圧力が共に基準圧に達した場合にのみ表示手段の作動が許可される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の幾つかについて詳細に説明する。図１はクレーン機能付油圧ショベルの一般的な構成例を示した外観図である。
【００２６】
このクレーン機能付油圧ショベル１は、自走手段としてのホイールまたはクローラ等を備えた下部走行体８と、下部走行体８の上に旋回可能に装備された上部旋回体２、および、上部旋回体２に対し上下方向揺動可能に枢着されたブーム３と、ブーム３の先端に上下方向揺動可能に枢着されたアーム４、ならびに、アーム４の先端に上下方向揺動可能に枢着されたバケット６と、このバケット６の枢着部の近傍に立設されたクレーンジブ１００、更に、吊り具１０１を構成するチェーン１０２とフック１０３とで概略を構成される。
【００２７】
また、符号Ｐｃ１は、上部旋回体２に対するブーム３の揺動角度を検出するための相対角度検出手段、符号Ｐｃ２は、ブーム３に対するアーム４の揺動角度を検出するための相対角度検出手段であり、符号Ｐｒ１，Ｐｒ１’は、ブーム駆動用油圧シリンダ５に作用する内圧を検出するための圧力検出手段である。
【００２８】
相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２および圧力検出手段Ｐｒ１等で検出された角度および圧力のデータを利用して吊り具１０１に作用する吊り荷重を求めるための演算処理に関しては既に特開平５−３２１３０５号等で公知であるのでここでは説明を省略する。
【００２９】
図４(ａ)は、演算処理によって求められた吊り荷重を表示するための表示手段の一例を示す概念図である。この表示手段９は、クレーン機能付油圧ショベル１のキャビン内に配備される。表示手段９には、吊り荷重を表示するための吊り荷重表示部９ａと吊り荷重の限界値を表示するための限界値表示部９ｂ、および、吊り荷重が限界値を超えたときに点滅もしくは点灯してオペレータの注意を喚起するための警告表示灯９ｃが設けられている。
【００３０】
なお、ここでいう限界値とは安全確保のためのマージンを考慮した値である。従って、実際の吊り荷重が限界値を或る程度上回った場合であっても、クレーン機能付油圧ショベル１が直ちに危険な状態になるといったようなことはない。
【００３１】
図４（ｂ）は、表示手段の内部構造の概略を示したブロック図である。マイクロプロセッサ１０は、演算処理の一時記憶等に必要とされるＲＡＭ１４を備え、吊り具１０１に作用する吊り荷重を求めるための演算処理を所定周期毎に繰り返し実行し、その都度、入出力回路１１を介して相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２および圧力検出手段Ｐｒ１，Ｐｒ１’の検出値を読み込み、これらの検出値と予めパラメータとして記憶されたブーム３およびアーム４のスパン等のデータを参照し、所定の演算アルゴリズムに基づいて吊り具１０１に作用する吊り荷重を算出する。
【００３２】
そして、その値を入出力回路１１およびドライバ回路１２を介して出力し、表示手段９の吊り荷重表示部９ａに更新して表示する。この際、アーム４のスパンは、ブーム３とアーム４の枢着位置からクレーンジブ１００と吊り具１０１との枢着位置までの距離として規定されており、本実施形態においても、従来と同様、クレーンジブ１００の姿勢変化等に伴う実質的なスパンの寸法変化を補償するような補正処理は行われない。
【００３３】
また、マイクロプロセッサ１０は、相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２の検出値とブーム３およびアーム４のスパン等のデータに基づいて、作業半径、即ち、クレーン機能付油圧ショベル１の旋回中心からクレーンジブ１００の先端までの距離を求め、この作業半径に対応する吊り荷重の限界値をＲＯＭ１３から読み込んで、前記と同様にして限界値表示部９ｂに更新表示する。つまり、作業半径と吊り荷重の限界値との関係は予めＲＯＭ１３に記憶されており、マイクロプロセッサ１０は、求めた作業半径に基づいてこの作業半径に対応する吊り荷重の限界値をＲＯＭ１３から読み込み、その値を限界値表示部９ｂに表示する。
【００３４】
そして、もし、演算によって求められた吊り荷重が限界値を越えていると判定された場合には、マイクロプロセッサ１０が入出力回路１１およびドライバ回路１２を介して警告表示灯９ｃを駆動し、これを点滅もしくは点灯させて、オペレータに吊り荷重が限界値を越えたことを警告する。この種の異常検出に対応する処理は、通常、単純な警告表示にとめられるが、機種によっては、非常停止処理によってクレーン作業を停止させるものもある。
なお、警告のための手段としては、ランプ表示の他、ブザー等による警告表示を適用することができる。この警告表示は、直接的に吊り荷重の大きさを数値表示するものではないが、広い意味では吊り荷重の大きさを示す表示の一種であり、従って、特許請求の範囲中に記載される表示手段の概念の中には、過剰な吊り荷重を知らせる警告表示灯やブザーのみで構成されるようなものも含まれる。
【００３５】
前述したマイクロプロセッサ１０の処理動作や表示部９ａ，９ｂに対する表示処理、および、警告表示灯９ｃの駆動が許容されるのは、後述する誤作動防止手段によって表示手段９自体の作動が許可されている場合だけである。
【００３６】
図２は、バケット６を揺動するバケット駆動用油圧シリンダ１５に関連する油圧回路を示したブロック図である。符号１７ａ，１７ｂ，１７ｃの各々は、クレーン機能付油圧ショベル１のエンジンによって駆動される油圧ポンプであり、このうちパイロット圧力供給用の油圧ポンプ１７ｃに関しては、シリンダ駆動用の油圧ポンプ１７ａ，１７ｂに比べて相対的に小型化されている。
【００３７】
そして、符号１６ａ〜１６ｃは、油圧ポンプ１７ｂから供給される作動油の行き先を切り替えるための方向切替弁、また、符号１６ｄ〜１６ｆは、油圧ポンプ１７ａから管路２５を介して供給される作動油の行き先を切り替えるための方向切替弁であり、このうち、バケット駆動用油圧シリンダ１５の切替制御に直接的に関連するのは、方向切替弁１６ｆの部分である。
【００３８】
他の方向切替弁１６ａ〜１６ｅは、アーム駆動用油圧シリンダ１９や前述したブーム駆動用油圧シリンダ５の切替制御、および、上部旋回体２のスイヴェル動作の切り替え等に関連したものであり、本発明の要旨と直接の関わりはない。
【００３９】
また、符号２０は、バケット駆動用油圧シリンダ１５に対応して設けられた方向切替弁１６ｆを遠隔操作するためにクレーン機能付油圧ショベル１のキャビン内に設けられたパイロット操作弁であり、油圧ポンプ１７ｃから供給される作動油を管路２１ａ，２１ｂに振り分ける機能を有する。
【００４０】
このうち、管路２１ａと管路２１ｂの各々は夫々バケット駆動用油圧シリンダ１５の方向切替弁１６ｆの両側のポートに接続し、方向切替弁１６ｆにパイロット圧力を与えて方向切替弁１６ｆのスプール位置を切り替える機能を備える。
【００４１】
パイロット操作弁２０の操作部（図３（ａ）に示すジョイスティック２０’）を操作すると、２次圧力設定用スプリングのセット長が変化する。そして、当該セット長に応じた２次圧力が管路２１ａまたは管路２１ｂに発生し、方向切替弁１６ｆの切替圧力導入部に前記パイロット操作弁２０の２次圧力、即ち、パイロット圧力が作用する。
【００４２】
また、パイロット操作弁２０の操作部（図３（ａ）に示すジョイスティック２０’）を操作しない場合、即ち、パイロット操作弁２０が中立位置にある場合には、油圧ポンプ１７ｃから管路２１ａおよび２１ｂへの通路は遮断され、更に管路２１ａおよび２１ｂは管路２１ｃを介してタンク１８へ接続されるため、管路２１ａ，２１ｂの内部圧力は低下する。
【００４３】
次に、バケット６の揺動角度がクラウド位置にあるか否かを判定するためのバケット位置判定手段の構造について説明する。
【００４４】
前述した通り、バケット６がクラウド位置に格納する操作を行うと、バケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室に作動油を送る管路２３ａと方向切替弁１６ｆに接続した管路２１ｂ内の作動油の圧力が必ず上昇する。また、この時、管路２５と管路２３ａは方向切替弁１６ｆを介して接続しているため、管路２５内の作動油の圧力も上昇することになる。
【００４５】
従って、作動油の圧力を検出することによってバケット６の揺動角度がクラウド位置にあるか否かを判定するバケット位置判定手段を適用する場合、その一部を構成する圧力検出手段は、管路２３ａ上か管路２１ｂ上の何れかの位置に設けることが可能であり、また、管路２５上に設けることも可能である。
【００４６】
ここで、バケット駆動用油圧シリンダ１５に対してバケット６をクラウド位置に向けて駆動する方向の作動油を供給する管路２３ａ上に設けた圧力検出手段の一例をＰｒ２、方向切替弁１６ｆに対してバケット駆動用油圧シリンダ１５をクラウド位置に向けて駆動する方向の作動油を供給する管路２１ｂ上に設けた圧力検出手段の一例をＰｒ３、また、管路２５上に設けた圧力検出手段の一例をＰｒ２’として図２および図３（ａ）に示す。
【００４７】
無論、圧力検出器によって構成される圧力検出手段Ｐｒ２やＰｒ３をバケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室内や方向切替弁１６ｆの油室内に配備することも可能であるが、管路２３ａや管路２１ｂ上に配備する方が技術的に容易である。
【００４８】
まず、管路２３ａ上に圧力検出手段Ｐｒ２のみを設けてバケット６がクラウド位置にあるか否かを判定するようにした場合、バケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室の作動油の圧力、つまり、ピストンロッド１５ａの先端に作用する反力を直接的に検出することができるので、ピストン１５ｂが突出側でフルストロークしているか否か、即ち、バケット６がクラウド位置にあるか否かを直接的に判定することができるといったメリットがある。
この場合、圧力検出手段Ｐｒ２は、その検出圧力が図２に示されるリリーフ弁２４ａのリリーフ圧力に達したとき、もしくは、リリーフ圧力に近づいたときにクラウド位置検出信号Ｐｒ２Ｓを出力するような構成とする。つまり、この場合の信号出力手段は圧力検出手段Ｐｒ２自体の一部によって構成されることになる。
これに対応して誤作動防止手段を構成する最も簡単な方法は、表示手段９の内部に電源用の常開式リレー接点を１つ直列して挿入し、このリレー接点を圧力検出手段Ｐｒ２からのクラウド位置検出信号Ｐｒ２ＳによってＯＦＦからＯＮに切り替えることである。これにより、管路２３ａの圧力が基準圧以上の場合、即ち、バケット６がクラウド位置にある場合にのみ表示手段９の電源をＯＮにするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されるようになる。
【００４９】
但し、この構成を適用した場合、バケット駆動用油圧シリンダ１５のピストンロッド１５ａの先端に極端な荷重が作用した場合、例えば、バケット６に車体の重量が作用し、その作用方向がバケット駆動用油圧シリンダ１５を縮める方向である場合に、バケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室の作動油の圧力が上昇し、これを圧力検出手段Ｐｒ２が検出して表示手段９の電源をＯＮにするスイッチＳＷ０が有効となる可能性が残る。
【００５０】
一方、管路２１ｂ上に圧力検出手段Ｐｒ３のみを設けた場合では、方向切替弁１６ｆがバケット駆動用油圧シリンダ１５をクラウド側に移動させる向きに切り替えられているか否かが圧力検出手段Ｐｒ３によって単純に検出されることになる。
この場合、圧力検出手段Ｐｒ３は、その検出圧力が予め設定された基準圧に達したときにクラウド位置検出信号Ｐｒ３Ｓを出力するような構成とする。つまり、この場合の信号出力手段は圧力検出手段Ｐｒ３自体の一部によって構成されることになる。
これに対応して誤作動防止手段を構成する最も簡単な方法は、前記と同様、表示手段９の内部に電源用の常開式リレー接点を１つ直列して挿入し、このリレー接点を圧力検出手段Ｐｒ３からのクラウド位置検出信号Ｐｒ３ＳによってＯＦＦからＯＮに切り替えることである。これにより、管路２１ｂが基準圧以上の場合、即ち、バケット６がクラウド位置にある場合にのみ表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されるようになる。なお、方向切替弁１６ｆをジョイスティック２０’によって操作される電磁式方向切替弁によって構成した場合には、管路２３ａに作動油を供給する方向に方向切替弁１６ｆを切り替える信号をジョイスティック２０’から検出し、この信号をクラウド位置検出信号Ｐｒ３Ｓとして利用すればよい。
【００５１】
このような構成を適用した場合、バケット駆動用油圧シリンダ１５のピストンロッド１５ａに作用する圧力が検出結果に影響を与えることはないので、たとえ、ピストンロッド１５ａの先端に荷重が作用してシリンダボトム側油室や管路２３ａ内の作動油の圧力が増大したとしても、オペレータが積極的にジョイスティック２０’を操作してパイロット操作弁２０から方向切替弁１６ｆに対してクラウド位置への切替信号を入力していない限り、表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されることはない。
しかし、管路２１ｂ内の作動油の内圧上昇により方向切替弁１６ｆが管路２３ａに作動油を供給する方向に切り替わっていることが確認されたとしても、この時点で既にピストンロッド１５ａの突出動作が完了しているといった保証はない。従って、このような構成では、バケット６のクラウド位置への格納が完了する前の時点、つまり、方向切替弁１６ｆのスプールはフルストロークしているがピストンロッド１５ａの突出動作は完了していないといった段階で、早めに表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されてしまうといった可能性が残る。
【００５２】
以上、簡単な構成を適用した２つの実施形態について述べたが、何れのものにも、シリンダロッド１５ａの先端に強い荷重が作用したときに表示手段９の作動が許容される可能性があるとか（Ｐｒ２のみを利用した場合）、バケット６が完全にクラウド位置に格納される前に表示手段９の作動が許容される可能性がある（Ｐｒ３のみを利用した場合）といったような多少の不具合が残る。
【００５３】
そこで、次に、これらの不具合を解消した最適実施形態について説明する。この実施形態においては、バケット位置判定手段を構成する圧力検出手段と信号出力手段とを油圧回路の複数箇所に併設して設け、各信号出力手段からのクラウド位置予備検出信号の論理積をとって表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０を有効にするか否かを決める構成を適用しており、前述した各実施形態との相違も、主に、この点にある。
【００５４】
まず、バケット位置判定手段の一部を構成する圧力検出手段としては、バケット駆動用油圧シリンダ１５に対しバケット６をクラウド位置に向けて駆動する方向の作動油を供給する管路２３ａ上に設けた第一の圧力検出手段Ｐｒ２と、バケット駆動用油圧シリンダ１５をクラウド位置に向けて駆動する方向に方向切替弁１６ｆを操作する作動油を供給する管路２１ｂ上に設けた第二の圧力検出手段Ｐｒ３とを使用する。
【００５５】
圧力検出手段Ｐｒ２，Ｐｒ３の機能に関しては前述した各実施形態の場合と同様である。また、第一の圧力検出手段となる圧力検出手段Ｐｒ２が第一の予備信号出力手段を構成し、第二の圧力検出手段となる圧力検出手段Ｐｒ３は、第二の予備信号出力手段を構成している。
【００５６】
つまり、第一の圧力検出手段Ｐｒ２がリリーフ弁２４ａのリリーフ圧（第一のリリーフ圧）に匹敵する第一の基準圧力を検出した場合にのみ、第一の予備信号出力手段を兼ねる第一の圧力検出手段Ｐｒ２からクラウド位置予備検出信号Ｐｒ２Ｓが出力され、また、第二の圧力検出手段Ｐｒ３が予め設定された第二の基準圧力を検出した場合にのみ、第二の予備信号出力手段を兼ねる第二の圧力検出手段Ｐｒ３からクラウド位置予備検出信号Ｐｒ３Ｓが出力されるということである。
【００５７】
そして、この実施形態における誤作動防止手段２８は、図４（ａ）に示されるようにして表示手段９と電源２７との間に直列して挿入された２つの常開式リレー接点ＳＷ１とＳＷ２とによって構成され、常開式リレー接点ＳＷ１とＳＷ２の各々は、第一および第二の圧力検出手段Ｐｒ２，Ｐｒ３からのクラウド位置予備検出信号Ｐｒ２Ｓ，Ｐｒ３Ｓを受けた場合にのみＯＦＦからＯＮへと切り替えられるようになっている。
【００５８】
従って、表示手段９に電源が供給されるのは、常開式リレー接点ＳＷ１とＳＷ２が共にＯＮとなり、かつスイッチＳＷ０が閉じた場合、つまり、管路２３ａ内の作動油の圧力と管路２１ｂ内の作動油の圧力が共に基準圧に達し、かつ、オペレータがスイッチＳＷ０をＯＮにした場合のみである。
【００５９】
このように、直列的に接続された常開式リレー接点ＳＷ１とＳＷ２は、第一および第二の予備信号出力手段Ｐｒ２，Ｐｒ３からのクラウド位置予備検出信号Ｐｒ２Ｓ，Ｐｒ３Ｓが同時に検出されているか否かを判定するための機能を備える。従って、常開式リレー接点ＳＷ１とＳＷ２は、誤作動防止手段それ自体であると共に、クラウド位置予備検出信号の論理積をとって誤作動防止手段２８を制御する最終的なクラウド位置検出信号を出力するための信号出力手段でもある。
【００６０】
このような構成によれば、管路２３ａ内の作動油の圧力と管路２１ｂ内の作動油の圧力が共に基準圧に達した場合にのみ表示手段９の作動が許可されるようになるので、前述した圧力検出手段Ｐｒ２または圧力検出手段Ｐｒ３のみを利用した実施形態で生じる不具合は完全に解消される。
【００６１】
例えば、バケット６に車体の質量が作用し、その作用方向がバケット駆動用油圧シリンダ１５を縮める方向であるような場合にバケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室の作動油の圧力が上昇し、これを第一の圧力検出手段Ｐｒ２が検出してクラウド位置予備検出信号Ｐｒ２Ｓを出力したとする。しかし、そのような場合であっても、オペレータが率先してジョイスティック２０’を操作してパイロット操作弁２０から方向切替弁１６ｆにバケット６をクラウド位置に格納するための信号を送出していない場合には、第二の圧力検出手段Ｐｒ３が基準圧を検出することはなく、第二の圧力検出手段Ｐｒ３からクラウド位置予備検出信号Ｐｒ３Ｓが出力されることもない。従って、バケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室の作動油の圧力が上昇したとしても、少なくとも、誤作動防止手段２８の一部を構成する常開式リレー接点ＳＷ２の側はＯＦＦ状態のままに保持され、表示手段９への電源の投入は禁止される。これにより、クレーン作業姿勢、即ち、バケットクラウド姿勢ではないにも関わらず表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されるといった問題が解消される。
【００６２】
また、ピストンロッド１５ａの突出動作が完全に終了してピストン１５ｂが突出側にフルストロークするまでの間は管路２３ａの圧力は上昇せず、その間、常開式リレー接点ＳＷ１はＯＦＦの状態に保持される。従って、たとえ、方向切替弁１６ｆが管路２３ａに作動油を供給する方向に切り替えが完了して第二の圧力検出手段Ｐｒ３からクラウド位置予備検出信号Ｐｒ３Ｓが出力され、常開式リレー接点ＳＷ２がＯＮに切り替えられたとしても、バケット６がクラウド位置に格納されるまでの間は、常開式リレー接点ＳＷ１の機能によって誤作動防止手段２８が確実にＯＦＦの状態に保持される。これにより、バケット６がクラウド位置に格納される前の段階、つまり、方向切替弁１６ｆの切り替えが終わった段階で、必要以上に早く表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されるといった問題も解消される。
【００６３】
なお、図４（ａ）に示される符号ＳＷ０は従来と同様の電源スイッチであり、オペレータ自身の意図によって手動操作されるようになっている。
【００６４】
以上、油圧回路を利用してバケット６の位置を検出するようにした４つの実施形態について説明したが、汚れや衝撃等の影響が問題とならないような状況下においては、例えば、図３（ｂ）に示すように、ポテンショメータやエンコーダ等の電気的な相対角度検出手段Ｐｃ３をアーム４とバケット６との枢着部に装着し、信号線２９を介して表示手段９の図４(ｂ)に示す入出力回路１１に相対角度の検出値を送るようにしてバケット位置判定手段を構成することも可能である。
【００６５】
この場合、表示手段９のＯＮ／ＯＦＦ動作は従来と同様に電源スイッチＳＷ０のみの操作によって実施できるようにしておき、前述したマイクロプロセッサ１０によって所定周期毎に実施される演算処理の最初の段階で入出力回路１１および信号線２９を介して相対角度検出手段Ｐｃ３による相対角度の検出値を読み込み、その値がバケット６のクラウド位置に相当する予め設定された基準範囲に入っているか否かを判別するようにする。
【００６６】
そして、バケット６の姿勢がクラウド位置に相当する予め設定された基準範囲に入っており、かつ、電源スイッチＳＷ０がＯＮにされている場合に限って前述した吊り荷重の演算や限界値の特定とその表示処理および警告表示等のための処理を実施する一方、検出値が予め設定された基準範囲を外れており、かつ、スイッチＳＷ０がＯＮにされている場合には、これらの処理を全て非実行として、検出値が基準範囲外である旨を表示するようなマイクロプロセッサ１０の動作プログラムを設定すればよい。
【００６７】
このような構成によれば、バケット６の位置に応じて演算や表示等に関わる演算処理の実行が制限されるので、前述した各実施形態と同様、実質的に、バケット６がクラウド位置にある場合にのみ表示手段９を作動させられるようになる。このような構成を適用した場合、バケット６の姿勢を直接的に検出することになるので、ピストンロッド１５ａに作用する反力によって誤って表示手段９の作動を許容する問題や、ピストンロッド１５ａの突出前に誤って表示手段９の作動を許容する問題はない。
【００６８】
そして、前述した４つの各実施形態の各々によれば、バケット６がクラウド位置にある場合にのみ表示手段９の作動、または、その実質的な処理動作の実施が許容されるようになるので、例えば、図５（ｂ）や図６（ｂ）に示されるようにチェーン１０２やフック１０３がバケット６の底部で押されて作業半径の外側に押し出されているにも関わらず、表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効であり、表示手段９の作動が許容されるといった問題が解消される。
【００６９】
この結果、アーム４の実質的なスパンの変動、つまり、ブーム３とアーム４との枢着位置から被懸吊物１０５の実質的な懸吊位置までの離間距離の変動がなくなり、アーム４のスパンを固定的なデータとして含む演算処理によって求められる吊り荷重の演算結果が常に実際の吊り荷重と一致するようになる。
【００７０】
従って、演算処理によって求められた吊り荷重が被懸吊物１０５の実際の重量よりも大きめに表示されたり、または、これを原因として警告表示灯９ｃが誤作動し、限界値の範囲内の重量物を扱っているクレーン作業が不用意に停止されるといった問題も解消される。
【００７１】
また、チェーン１０２に取り付けたロードセル１０４を利用して直接的に吊り荷重を測定するような構成においては、チェーン１０２やフック１０３とバケット６との干渉が防止される結果として、チェーン１０２の下部がバケット６で支えられたり、ロードセル１０４の姿勢が鉛直方向とずれたりする問題が解消される。
【００７２】
この結果、ロードセル１０４による吊り荷重の測定値が被懸吊物１０５の実際の重さよりも低く表示されるようなこともなくなり、許容される荷重の限界値の範囲内で、安全なクレーン作業を実施することができるようになる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明のクレーン機能付油圧ショベルは、バケットがクラウド位置に格納された場合に限って吊り具に作用する吊り荷重を表示する表示手段の作動を許容するように構成したので、クレーン用の吊り具がバケットと干渉している状態では表示手段を起動できない。従って、オペレータは、バケットをクラウド位置に格納せずにクレーン作業に取り掛かることはできなくなる。
これにより、アームのスパンをデータとして利用する演算処理を実施して求められた吊り荷重を表示する表示手段を備えたクレーン機能付油圧ショベルの場合においては、表示手段に表示される吊り荷重が実際の吊り荷重を上回って表示されるといった従来技術の欠点が克服され、常に正しい実荷重を表示できるようになる。
その結果、バケットを格納していれば問題ない吊り荷重で作業を行っているにも関わらず吊り荷重が過大であるといった誤った判定が下されることもなくなり、クレーン機能付油圧ショベルの能力の限界に応じた効率的なクレーン作業を継続して行うことができるようになる。
一方、吊り具にロードセルを取り付けて被懸吊物の重量を直接的に測定し、その測定値を表示手段に表示するようにしたクレーン機能付油圧ショベルの場合においては、ロードセルに作用すべき荷重の一部がバケットによって支えられるといった不具合がなくなり、表示手段に表示される吊り荷重が実際の吊り荷重を下回って表示されるといった従来技術の欠点が克服され、常に正しい実荷重を表示できるようになる。従って、実際の吊り荷重がクレーン機能付油圧ショベルの能力の限界を越えることはなくなり、極めて安全なクレーン作業が実施できるようになる。
【００７４】
また、バケットがクラウド位置にあるか否かを判定するためのバケット位置判定手段は、バケットを揺動するための油圧回路を利用して配備するようにしているので、掘削作業やクレーン作業に際して直接的に酷使されるバケットの周辺に格別の検出手段を配備する必要がなく、装置全体の耐久性を確保することができる。この場合、油圧回路を利用したバケット位置検出手段は、バケットを移動させるバケット駆動用油圧シリンダやその管路上、または、バケット駆動用油圧シリンダの動作方向を切り替えるための方向切替弁やその管路上に設けることが可能である。
【００７５】
特に、バケットをクラウド位置に揺動させるバケット駆動用油圧シリンダの圧力とバケット駆動用油圧シリンダの動作方向をクラウド側に切り替える方向切替弁の圧力が共に予め設定された基準圧に達した場合にだけバケットがクラウド位置にあるものと判定するようにバケット位置判定手段を構成することにより、車体の質量が作用する等によりバケット駆動用油圧シリンダの作動油の圧力が増大して吊り荷重用の表示手段の作動が許容されたり、バケットが完全な格納位置に揺動される前に表示手段の作動が許容されるといった不都合を未然に防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クレーン機能付油圧ショベルの一般的な構成例を示した外観図である。
【図２】バケット駆動用油圧シリンダの油圧回路を示したブロック図である。
【図３】図３（ａ）はバケットの動作に関連する油圧ポンプと方向切替弁および油圧シリンダを取り出して方向切替弁の構造を詳しく示した概念図、図３（ｂ）は他の実施形態を示した概念図である。
【図４】図４(ａ)は吊り荷重を表示するための表示手段の一例を示す概念図、図４（ｂ）はその構造を簡略化して示すブロック図である。
【図５】図５（ａ）は演算処理を利用して吊り荷重を測定する場合の構成を示した概念図、図５（ｂ）はその問題点を示した概念図である。
【図６】図６（ａ）はロードセルを利用して吊り荷重を測定する場合の構成を示した概念図、図６（ｂ）はその問題点を示した概念図である。
【符号の説明】
１ クレーン機能付油圧ショベル
２ 上部旋回体
３ ブーム
４ アーム
５ ブーム駆動用油圧シリンダ
６ バケット
７ リンク機構
８ 下部走行体
９ 表示手段
９ａ 吊り荷重表示部
９ｂ 限界値表示部
９ｃ 警告表示灯
１０ マイクロプロセッサ
１１ 入出力回路
１２ ドライバ回路
１３ ＲＯＭ
１４ ＲＡＭ
１５ バケット駆動用油圧シリンダ
１５ａ ピストンロッド
１５ｂ ピストン
１６ａ〜１６ｆ 方向切替弁
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 油圧ポンプ
１８ タンク
１９ アーム駆動用油圧シリンダ
２０ パイロット操作弁
２０’ ジョイスティック
２１ａ，２１ｃ 管路
２１ｂ 管路（方向切替弁に対しバケット駆動用油圧シリンダがクラウド位置に向けて駆動する方向に作動油を供給する管路）
２３ａ 管路（バケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動する作動油を供給する管路）
２３ｂ，２３ｃ 管路
２４ａ，２４ｂ リリーフ弁
２５ 管路
２６ リリーフ弁
２７ 電源
２８ 誤作動防止手段
２９ 信号線
１００ クレーンジブ
１０１ 吊り具
１０２ チェーン
１０３ フック
１０４ ロードセル
１０５ 被懸吊物
Ｐｃ１，Ｐｃ２ 相対角度検出手段
Ｐｃ３ 相対角度検出手段（バケット位置判定手段の一部）
Ｐｒ１ 圧力検出手段
Ｐｒ１’ 圧力検出手段
Ｐｒ２ 圧力検出手段（信号出力手段を含むバケット位置判定手段），第一の圧力検出手段（第一の予備信号出力手段を含むバケット位置判定手段の一部）
Ｐｒ２’ 圧力検出手段（信号出力手段を含むバケット位置判定手段）
Ｐｒ３ 圧力検出手段（信号出力手段を含むバケット位置判定手段），第二の圧力検出手段（第二の予備信号出力手段を含むバケット位置判定手段の一部）
Ｐｒ２Ｓ クラウド位置検出信号，クラウド位置予備検出信号
Ｐｒ２’Ｓ クラウド位置検出信号
Ｐｒ３Ｓ クラウド位置検出信号，クラウド位置予備検出信号
ＳＷ０ 電源スイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２ 常開式リレー接点（誤作動防止手段の一部，最終的な信号出力手段）
Ｒｙ１ 自己保持リレー
【発明の属する技術分野】
本発明は、クレーン機能付油圧ショベルの改良、特に、吊り具に作用する吊り荷重を演算または測定して表示する表示手段の誤作動防止を達成するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アームとバケットとの枢着部の近傍に立設されたクレーンジブに吊り具を装着して簡単なクレーン作業を行えるようにしたクレーン機能付油圧ショベルが既に公知であり、下水道工事や管埋設工事等を始め、掘削作業とクレーン作業とが同時に要求されるような様々な場面で利用されている。
【０００３】
この種のクレーン機能付油圧ショベルは、本来、自走式の油圧ショベルをベースとして設計されたものであるため、クレーン作業時の安全性を確保する必要上、油圧ショベルの旋回中心から吊り具までの作業半径等に応じて許容可能な吊り荷重の限界値が予め決められており、その限界値を超えないようにしてクレーン作業を行うようにしている。
【０００４】
また、吊り荷重が限界値を超えないようにクレーン作業を行うための実際的な手段として、吊り具に作用する吊り荷重を演算または測定して求め、その値を表示するようにした表示手段がクレーン機能付油圧ショベルに実装されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
吊り具に作用する吊り荷重を求めるための方法としては、図６（ａ）に示されるように、クレーンジブ１００に装着する吊り具１０１、つまり、チェーン１０２とフック１０３とで構成される吊り具１０１のうちチェーン１０２の部分にロードセル１０４を介装し、吊り荷重をロードセル１０４によって直に測定するものが提案されている。
【０００６】
また、別の方法としては、ブームおよびアーム等の姿勢とブーム駆動用油圧シリンダに作用する圧力とに基づいて演算処理を行い、吊り具１０１に作用する吊り荷重を間接的に演算して求めるようにしたものも提案されている。
【０００７】
このように、演算処理を利用して間接的に吊り荷重を求める場合には、図１に示すように、上部旋回体２とブーム３との枢着部、および、ブーム３とアーム４との枢着部に各々ポテンショメータ等によって構成される相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２を配備し、更に、ブーム３を揺動するブーム駆動用油圧シリンダ５に内圧センサ等の圧力検出手段Ｐｒ１，Ｐｒ１’を設けて、ブーム３やアーム４のスパン等のデータと相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２によって検出される相対角度のデータおよび圧力検出手段Ｐｒ１，Ｐｒ１’によって検出されるブーム駆動用油圧シリンダ５の内圧のデータに基づいてマイクロプロセッサ等による演算処理を実施することにより、吊り具１０１に作用する吊り荷重を求めることになる。
【０００８】
この演算処理自体に関しては特開平５−３２１３０５号等で既に公知であり、また、本願の要旨とするところでもないので、ここでは説明を省略する。
【０００９】
図１に示される通り、クレーンジブ１００はバケット６とアーム４との枢着部の近傍に立設して配備されているが、厳密に言えば、その基部はバケット６を揺動させるためのリンク機構７とバケット６とに跨って枢着されており、この結果、アーム４に対するバケット６の姿勢が変化するとアーム４に対するクレーンジブ１００の姿勢も様々に変化することになる。
【００１０】
従って、前述したアーム４のスパンとしてはブーム３とアーム４との枢着位置からクレーンジブ１００の先端までの距離をリアルタイムで測定するのが正しいが、バケット６およびクレーンジブ１００の周辺部は掘削作業やクレーン作業に際して直接的に酷使される部分であり、汚れや衝撃等の問題もあるため、これらの部分にポテンショメータ等の電気的な検出手段を配備してクレーンジブ１００の姿勢変化を検出したり、この姿勢変化を考慮してアーム４のスパンのデータにリアルタイムの補正処理を加えたりするのは余り現実的ではない。
【００１１】
このため、クレーンジブ１００の姿勢変化を敢えて検出することはせず、図１に示すように、バケット６を下方の揺動限界位置に退避させてアーム４の下面側に保持したクラウドの状態をクレーン作業の基準とし、アーム４のスパンを表すデータとしては、ブーム３とアーム４との枢着位置からクレーンジブ１００と吊り具１０１との枢着位置までの距離を利用して演算処理を実施するのが普通である。
【００１２】
従って、実際のクレーン作業を行う場合には、吊り具１０１とバケット６との干渉を避ける必要上、図５（ａ）に示すようにしてバケット６を必ずクラウド位置に格納する必要があるが、往々にして、オペレータがこの段取り作業を忘れてクレーン作業に取り掛かってしまう場合がある。
【００１３】
このときバケット６が適切なクラウド位置に格納されていないと、例えば、図５（ｂ）に示されるようにしてバケット６の底部が吊り具１０１のチェーン１０２またはフック１０３と干渉してしまう。この場合、ブーム３とアーム４との枢着位置からバケット６と吊り具１０１におけるチェーン１０２またはフック１０３との干渉ポイントまでが、アーム４のスパンに相当するため、スパンが増大するようなかたちで被懸吊物１０５が作業半径の外側に押し出されてしまうことになる。
【００１４】
相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２と圧力検出手段Ｐｒ１，Ｐｒ１’を利用した演算処理の場合、アーム４のスパン、つまり、ブーム３とアーム４との枢着位置からクレーンジブ１００と吊り具１０１との枢着位置までの距離が増大すると、このスパンの増長に伴ってブーム３の基部に作用するモーメントが増大し、ブーム駆動用油圧シリンダ５の内圧を検出する圧力検出手段Ｐｒ１，Ｐｒ１’の検出値も大きくなって、演算の結果として得られる吊り荷重の値も被懸吊物１０５の実際の重量より大きく表示されてしまうといった問題が生じる。
【００１５】
ここで、演算処理で求められる吊り荷重の値が被懸吊物１０５の実際の重量よりも大きく表示されてしまうと、バケット６がクラウド位置に格納された状態であれば問題ない吊り荷重で作業を行っているにも関わらず吊り荷重が過大であるといった誤った判定が下され、クレーン作業が継続できなくなるといった重大な問題が発生する。
【００１６】
一方、吊り荷重を求める方法としてロードセル１０４を使用した場合には、アーム４の実質的なスパンの変化それ自体によって被懸吊物１０５の重量測定に誤差を生じるといった問題は発生しないが、オペレータがバケット６の格納を忘れてクレーン作業に取り掛かってしまうと、図６（ｂ）に示されるように、バケット６の底部が吊り具１０１のチェーン１０２やロードセル１０４に干渉してしまい、ロードセル１０４自体の測定結果が信頼できなくなるといった問題が発生する。
【００１７】
この場合、図６（ｂ）に示されるように、チェーン１０２の途中がバケット６の底部によって支えられたり、また、ロードセル１０４が正しく鉛直方向に引かれなくなってしまうので、演算処理を利用した場合と同様、被懸吊物１０５の測定値と実際の重量との間に誤差が生じてしまう。しかも、演算処理によって生じる誤差の場合とは相違し、測定値が実際の重量よりも低めに表示されることが多いため、安全対策上、危険となる可能性もある。
【００１８】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、吊り具に作用する吊り荷重を表示する表示手段を常に適切な状態で作動させ、正確な吊り荷重を表示することのできるクレーン機能付油圧ショベルを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、油圧ショベルを自走させるための下部走行体の上に旋回可能に装備された上部旋回体と、該上部旋回体に対し上下方向揺動可能に枢着されたブームと、このブームの先端に上下方向揺動可能に枢着されたアームと、該アームの先端に上下方向揺動可能に枢着されたバケットと、前記バケットの枢着部の近傍に装備された吊り具を有し、前記吊り具に作用する吊り荷重を表示する表示手段を備えたクレーン機能付油圧ショベルであり、前記目的を達成するため、特に、前記アームに対する前記バケットの揺動角度がクラウド位置にあるか否かを判定するためのバケット位置判定手段と、該バケット位置判定手段によって前記バケットがクラウド位置にあると判定された場合にのみ前記表示手段の作動を許可する誤作動防止手段とを設けたことを特徴とする構成を有する。
【００２０】
この構成によれば、吊り具に作用する吊り荷重を表示する表示手段の作動が許容されるのはバケットがクラウド位置に格納された場合にのみ制限される。従って、アームの実質的なスパンに変動が生じることもなくなる。このように、アームの実質的なスパンの変動が解消される結果として、アームのスパンをデータとして含む演算処理によって求められる吊り荷重の演算結果が常に実際の吊り荷重と一致するようになり、また、吊り具とバケットとの干渉が防止される結果、吊り具に取り付けたロードセルを利用して直接的に吊り荷重を測定する場合の測定値も実際の吊り荷重と一致するようになる。
【００２１】
ここで、バケットの揺動角度がクラウド位置にあるか否かを判定するためのバケット位置判定手段は、バケットを揺動するバケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動すべく供給される作動油の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段により検出された圧力と予め設定された基準圧とを比較して前記検出圧力が前記基準圧に達したときにクラウド位置検出信号を出力する信号出力手段とによって構成することができる。
【００２２】
このような構成を適用した場合、バケットを揺動するバケット駆動用油圧シリンダのピストンがバケットのクラウド位置に対応する位置に移動を完了した段階で、バケット駆動用油圧シリンダ内の作動油の圧力、および、バケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動するための作動油を流す管路内の圧力が上昇する。
バケット位置判定手段の一部を構成する圧力検出手段は、バケット駆動用油圧シリンダ内の作動油の圧力、または、これと同等の圧力を有する前記管路内の作動油の圧力の上昇を見張る。そして、その検出圧力が予め設定された基準圧、即ち、バケット駆動用油圧シリンダのピストンがフルストロークしてバケットがクラウド位置に到達したことを示す圧力に達したことを検出すると、バケット位置判定手段の一部である信号出力手段を作動してクラウド位置検出信号を出力する。
そして、信号出力手段からのクラウド位置検出信号を受けた誤作動防止手段が、表示手段の作動を許可する。
この構成においては、バケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動すべく供給される作動油の圧力、つまり、バケット駆動用油圧シリンダ内の作動油の圧力やバケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動するための作動油を流す管路内の圧力の上昇を検出してバケットがクラウド位置にあるか否かを判定するようにしているため、掘削作業やクレーン作業に際して直接的に酷使されるバケットの周辺に格別の検出手段、特に、電気的な位置検出手段を配備する必要がなく、装置の耐久性が確保されるといったメリットがある。
【００２３】
バケット位置判定手段は、更に、バケットを揺動するバケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動すべく供給される作動油の圧力を検出する第一の圧力検出手段と、該第一の圧力検出手段により検出された圧力と予め設定された第一の基準圧とを比較して前記第一の圧力検出手段による検出圧力が前記第一の基準圧に達したときにクラウド位置予備検出信号を出力する第一の予備信号出力手段と、前記バケット駆動用油圧シリンダに対応して設けられた方向切替弁に対し前記バケット駆動用油圧シリンダが前記バケットをクラウド位置に向けて駆動する方向に前記方向切替弁を切り替えるべく供給される作動油の圧力を検出する第二の圧力検出手段と、該第二の圧力検出手段により検出された圧力と予め設定された第二の基準圧とを比較して前記第二の圧力検出手段による検出圧力が前記第二の基準圧に達したときにクラウド位置予備検出信号を出力する第二の予備信号出力手段と、前記第一および第二の予備信号出力手段からのクラウド位置予備検出信号が同時に検出されたときにクラウド位置検出信号を出力する最終的な信号出力手段とによって構成することも可能である。
【００２４】
このような構成によれば、バケットをクラウド位置に移動させるバケット駆動用油圧シリンダまたはその管路の圧力、および、該バケット駆動用油圧シリンダの動作方向をクラウド側に切り替える方向切替弁における切替圧力導入部またはその管路の圧力が共に基準圧に達した場合にのみ表示手段の作動が許可される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の幾つかについて詳細に説明する。図１はクレーン機能付油圧ショベルの一般的な構成例を示した外観図である。
【００２６】
このクレーン機能付油圧ショベル１は、自走手段としてのホイールまたはクローラ等を備えた下部走行体８と、下部走行体８の上に旋回可能に装備された上部旋回体２、および、上部旋回体２に対し上下方向揺動可能に枢着されたブーム３と、ブーム３の先端に上下方向揺動可能に枢着されたアーム４、ならびに、アーム４の先端に上下方向揺動可能に枢着されたバケット６と、このバケット６の枢着部の近傍に立設されたクレーンジブ１００、更に、吊り具１０１を構成するチェーン１０２とフック１０３とで概略を構成される。
【００２７】
また、符号Ｐｃ１は、上部旋回体２に対するブーム３の揺動角度を検出するための相対角度検出手段、符号Ｐｃ２は、ブーム３に対するアーム４の揺動角度を検出するための相対角度検出手段であり、符号Ｐｒ１，Ｐｒ１’は、ブーム駆動用油圧シリンダ５に作用する内圧を検出するための圧力検出手段である。
【００２８】
相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２および圧力検出手段Ｐｒ１等で検出された角度および圧力のデータを利用して吊り具１０１に作用する吊り荷重を求めるための演算処理に関しては既に特開平５−３２１３０５号等で公知であるのでここでは説明を省略する。
【００２９】
図４(ａ)は、演算処理によって求められた吊り荷重を表示するための表示手段の一例を示す概念図である。この表示手段９は、クレーン機能付油圧ショベル１のキャビン内に配備される。表示手段９には、吊り荷重を表示するための吊り荷重表示部９ａと吊り荷重の限界値を表示するための限界値表示部９ｂ、および、吊り荷重が限界値を超えたときに点滅もしくは点灯してオペレータの注意を喚起するための警告表示灯９ｃが設けられている。
【００３０】
なお、ここでいう限界値とは安全確保のためのマージンを考慮した値である。従って、実際の吊り荷重が限界値を或る程度上回った場合であっても、クレーン機能付油圧ショベル１が直ちに危険な状態になるといったようなことはない。
【００３１】
図４（ｂ）は、表示手段の内部構造の概略を示したブロック図である。マイクロプロセッサ１０は、演算処理の一時記憶等に必要とされるＲＡＭ１４を備え、吊り具１０１に作用する吊り荷重を求めるための演算処理を所定周期毎に繰り返し実行し、その都度、入出力回路１１を介して相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２および圧力検出手段Ｐｒ１，Ｐｒ１’の検出値を読み込み、これらの検出値と予めパラメータとして記憶されたブーム３およびアーム４のスパン等のデータを参照し、所定の演算アルゴリズムに基づいて吊り具１０１に作用する吊り荷重を算出する。
【００３２】
そして、その値を入出力回路１１およびドライバ回路１２を介して出力し、表示手段９の吊り荷重表示部９ａに更新して表示する。この際、アーム４のスパンは、ブーム３とアーム４の枢着位置からクレーンジブ１００と吊り具１０１との枢着位置までの距離として規定されており、本実施形態においても、従来と同様、クレーンジブ１００の姿勢変化等に伴う実質的なスパンの寸法変化を補償するような補正処理は行われない。
【００３３】
また、マイクロプロセッサ１０は、相対角度検出手段Ｐｃ１，Ｐｃ２の検出値とブーム３およびアーム４のスパン等のデータに基づいて、作業半径、即ち、クレーン機能付油圧ショベル１の旋回中心からクレーンジブ１００の先端までの距離を求め、この作業半径に対応する吊り荷重の限界値をＲＯＭ１３から読み込んで、前記と同様にして限界値表示部９ｂに更新表示する。つまり、作業半径と吊り荷重の限界値との関係は予めＲＯＭ１３に記憶されており、マイクロプロセッサ１０は、求めた作業半径に基づいてこの作業半径に対応する吊り荷重の限界値をＲＯＭ１３から読み込み、その値を限界値表示部９ｂに表示する。
【００３４】
そして、もし、演算によって求められた吊り荷重が限界値を越えていると判定された場合には、マイクロプロセッサ１０が入出力回路１１およびドライバ回路１２を介して警告表示灯９ｃを駆動し、これを点滅もしくは点灯させて、オペレータに吊り荷重が限界値を越えたことを警告する。この種の異常検出に対応する処理は、通常、単純な警告表示にとめられるが、機種によっては、非常停止処理によってクレーン作業を停止させるものもある。
なお、警告のための手段としては、ランプ表示の他、ブザー等による警告表示を適用することができる。この警告表示は、直接的に吊り荷重の大きさを数値表示するものではないが、広い意味では吊り荷重の大きさを示す表示の一種であり、従って、特許請求の範囲中に記載される表示手段の概念の中には、過剰な吊り荷重を知らせる警告表示灯やブザーのみで構成されるようなものも含まれる。
【００３５】
前述したマイクロプロセッサ１０の処理動作や表示部９ａ，９ｂに対する表示処理、および、警告表示灯９ｃの駆動が許容されるのは、後述する誤作動防止手段によって表示手段９自体の作動が許可されている場合だけである。
【００３６】
図２は、バケット６を揺動するバケット駆動用油圧シリンダ１５に関連する油圧回路を示したブロック図である。符号１７ａ，１７ｂ，１７ｃの各々は、クレーン機能付油圧ショベル１のエンジンによって駆動される油圧ポンプであり、このうちパイロット圧力供給用の油圧ポンプ１７ｃに関しては、シリンダ駆動用の油圧ポンプ１７ａ，１７ｂに比べて相対的に小型化されている。
【００３７】
そして、符号１６ａ〜１６ｃは、油圧ポンプ１７ｂから供給される作動油の行き先を切り替えるための方向切替弁、また、符号１６ｄ〜１６ｆは、油圧ポンプ１７ａから管路２５を介して供給される作動油の行き先を切り替えるための方向切替弁であり、このうち、バケット駆動用油圧シリンダ１５の切替制御に直接的に関連するのは、方向切替弁１６ｆの部分である。
【００３８】
他の方向切替弁１６ａ〜１６ｅは、アーム駆動用油圧シリンダ１９や前述したブーム駆動用油圧シリンダ５の切替制御、および、上部旋回体２のスイヴェル動作の切り替え等に関連したものであり、本発明の要旨と直接の関わりはない。
【００３９】
また、符号２０は、バケット駆動用油圧シリンダ１５に対応して設けられた方向切替弁１６ｆを遠隔操作するためにクレーン機能付油圧ショベル１のキャビン内に設けられたパイロット操作弁であり、油圧ポンプ１７ｃから供給される作動油を管路２１ａ，２１ｂに振り分ける機能を有する。
【００４０】
このうち、管路２１ａと管路２１ｂの各々は夫々バケット駆動用油圧シリンダ１５の方向切替弁１６ｆの両側のポートに接続し、方向切替弁１６ｆにパイロット圧力を与えて方向切替弁１６ｆのスプール位置を切り替える機能を備える。
【００４１】
パイロット操作弁２０の操作部（図３（ａ）に示すジョイスティック２０’）を操作すると、２次圧力設定用スプリングのセット長が変化する。そして、当該セット長に応じた２次圧力が管路２１ａまたは管路２１ｂに発生し、方向切替弁１６ｆの切替圧力導入部に前記パイロット操作弁２０の２次圧力、即ち、パイロット圧力が作用する。
【００４２】
また、パイロット操作弁２０の操作部（図３（ａ）に示すジョイスティック２０’）を操作しない場合、即ち、パイロット操作弁２０が中立位置にある場合には、油圧ポンプ１７ｃから管路２１ａおよび２１ｂへの通路は遮断され、更に管路２１ａおよび２１ｂは管路２１ｃを介してタンク１８へ接続されるため、管路２１ａ，２１ｂの内部圧力は低下する。
【００４３】
次に、バケット６の揺動角度がクラウド位置にあるか否かを判定するためのバケット位置判定手段の構造について説明する。
【００４４】
前述した通り、バケット６がクラウド位置に格納する操作を行うと、バケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室に作動油を送る管路２３ａと方向切替弁１６ｆに接続した管路２１ｂ内の作動油の圧力が必ず上昇する。また、この時、管路２５と管路２３ａは方向切替弁１６ｆを介して接続しているため、管路２５内の作動油の圧力も上昇することになる。
【００４５】
従って、作動油の圧力を検出することによってバケット６の揺動角度がクラウド位置にあるか否かを判定するバケット位置判定手段を適用する場合、その一部を構成する圧力検出手段は、管路２３ａ上か管路２１ｂ上の何れかの位置に設けることが可能であり、また、管路２５上に設けることも可能である。
【００４６】
ここで、バケット駆動用油圧シリンダ１５に対してバケット６をクラウド位置に向けて駆動する方向の作動油を供給する管路２３ａ上に設けた圧力検出手段の一例をＰｒ２、方向切替弁１６ｆに対してバケット駆動用油圧シリンダ１５をクラウド位置に向けて駆動する方向の作動油を供給する管路２１ｂ上に設けた圧力検出手段の一例をＰｒ３、また、管路２５上に設けた圧力検出手段の一例をＰｒ２’として図２および図３（ａ）に示す。
【００４７】
無論、圧力検出器によって構成される圧力検出手段Ｐｒ２やＰｒ３をバケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室内や方向切替弁１６ｆの油室内に配備することも可能であるが、管路２３ａや管路２１ｂ上に配備する方が技術的に容易である。
【００４８】
まず、管路２３ａ上に圧力検出手段Ｐｒ２のみを設けてバケット６がクラウド位置にあるか否かを判定するようにした場合、バケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室の作動油の圧力、つまり、ピストンロッド１５ａの先端に作用する反力を直接的に検出することができるので、ピストン１５ｂが突出側でフルストロークしているか否か、即ち、バケット６がクラウド位置にあるか否かを直接的に判定することができるといったメリットがある。
この場合、圧力検出手段Ｐｒ２は、その検出圧力が図２に示されるリリーフ弁２４ａのリリーフ圧力に達したとき、もしくは、リリーフ圧力に近づいたときにクラウド位置検出信号Ｐｒ２Ｓを出力するような構成とする。つまり、この場合の信号出力手段は圧力検出手段Ｐｒ２自体の一部によって構成されることになる。
これに対応して誤作動防止手段を構成する最も簡単な方法は、表示手段９の内部に電源用の常開式リレー接点を１つ直列して挿入し、このリレー接点を圧力検出手段Ｐｒ２からのクラウド位置検出信号Ｐｒ２ＳによってＯＦＦからＯＮに切り替えることである。これにより、管路２３ａの圧力が基準圧以上の場合、即ち、バケット６がクラウド位置にある場合にのみ表示手段９の電源をＯＮにするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されるようになる。
【００４９】
但し、この構成を適用した場合、バケット駆動用油圧シリンダ１５のピストンロッド１５ａの先端に極端な荷重が作用した場合、例えば、バケット６に車体の重量が作用し、その作用方向がバケット駆動用油圧シリンダ１５を縮める方向である場合に、バケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室の作動油の圧力が上昇し、これを圧力検出手段Ｐｒ２が検出して表示手段９の電源をＯＮにするスイッチＳＷ０が有効となる可能性が残る。
【００５０】
一方、管路２１ｂ上に圧力検出手段Ｐｒ３のみを設けた場合では、方向切替弁１６ｆがバケット駆動用油圧シリンダ１５をクラウド側に移動させる向きに切り替えられているか否かが圧力検出手段Ｐｒ３によって単純に検出されることになる。
この場合、圧力検出手段Ｐｒ３は、その検出圧力が予め設定された基準圧に達したときにクラウド位置検出信号Ｐｒ３Ｓを出力するような構成とする。つまり、この場合の信号出力手段は圧力検出手段Ｐｒ３自体の一部によって構成されることになる。
これに対応して誤作動防止手段を構成する最も簡単な方法は、前記と同様、表示手段９の内部に電源用の常開式リレー接点を１つ直列して挿入し、このリレー接点を圧力検出手段Ｐｒ３からのクラウド位置検出信号Ｐｒ３ＳによってＯＦＦからＯＮに切り替えることである。これにより、管路２１ｂが基準圧以上の場合、即ち、バケット６がクラウド位置にある場合にのみ表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されるようになる。なお、方向切替弁１６ｆをジョイスティック２０’によって操作される電磁式方向切替弁によって構成した場合には、管路２３ａに作動油を供給する方向に方向切替弁１６ｆを切り替える信号をジョイスティック２０’から検出し、この信号をクラウド位置検出信号Ｐｒ３Ｓとして利用すればよい。
【００５１】
このような構成を適用した場合、バケット駆動用油圧シリンダ１５のピストンロッド１５ａに作用する圧力が検出結果に影響を与えることはないので、たとえ、ピストンロッド１５ａの先端に荷重が作用してシリンダボトム側油室や管路２３ａ内の作動油の圧力が増大したとしても、オペレータが積極的にジョイスティック２０’を操作してパイロット操作弁２０から方向切替弁１６ｆに対してクラウド位置への切替信号を入力していない限り、表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されることはない。
しかし、管路２１ｂ内の作動油の内圧上昇により方向切替弁１６ｆが管路２３ａに作動油を供給する方向に切り替わっていることが確認されたとしても、この時点で既にピストンロッド１５ａの突出動作が完了しているといった保証はない。従って、このような構成では、バケット６のクラウド位置への格納が完了する前の時点、つまり、方向切替弁１６ｆのスプールはフルストロークしているがピストンロッド１５ａの突出動作は完了していないといった段階で、早めに表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されてしまうといった可能性が残る。
【００５２】
以上、簡単な構成を適用した２つの実施形態について述べたが、何れのものにも、シリンダロッド１５ａの先端に強い荷重が作用したときに表示手段９の作動が許容される可能性があるとか（Ｐｒ２のみを利用した場合）、バケット６が完全にクラウド位置に格納される前に表示手段９の作動が許容される可能性がある（Ｐｒ３のみを利用した場合）といったような多少の不具合が残る。
【００５３】
そこで、次に、これらの不具合を解消した最適実施形態について説明する。この実施形態においては、バケット位置判定手段を構成する圧力検出手段と信号出力手段とを油圧回路の複数箇所に併設して設け、各信号出力手段からのクラウド位置予備検出信号の論理積をとって表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０を有効にするか否かを決める構成を適用しており、前述した各実施形態との相違も、主に、この点にある。
【００５４】
まず、バケット位置判定手段の一部を構成する圧力検出手段としては、バケット駆動用油圧シリンダ１５に対しバケット６をクラウド位置に向けて駆動する方向の作動油を供給する管路２３ａ上に設けた第一の圧力検出手段Ｐｒ２と、バケット駆動用油圧シリンダ１５をクラウド位置に向けて駆動する方向に方向切替弁１６ｆを操作する作動油を供給する管路２１ｂ上に設けた第二の圧力検出手段Ｐｒ３とを使用する。
【００５５】
圧力検出手段Ｐｒ２，Ｐｒ３の機能に関しては前述した各実施形態の場合と同様である。また、第一の圧力検出手段となる圧力検出手段Ｐｒ２が第一の予備信号出力手段を構成し、第二の圧力検出手段となる圧力検出手段Ｐｒ３は、第二の予備信号出力手段を構成している。
【００５６】
つまり、第一の圧力検出手段Ｐｒ２がリリーフ弁２４ａのリリーフ圧（第一のリリーフ圧）に匹敵する第一の基準圧力を検出した場合にのみ、第一の予備信号出力手段を兼ねる第一の圧力検出手段Ｐｒ２からクラウド位置予備検出信号Ｐｒ２Ｓが出力され、また、第二の圧力検出手段Ｐｒ３が予め設定された第二の基準圧力を検出した場合にのみ、第二の予備信号出力手段を兼ねる第二の圧力検出手段Ｐｒ３からクラウド位置予備検出信号Ｐｒ３Ｓが出力されるということである。
【００５７】
そして、この実施形態における誤作動防止手段２８は、図４（ａ）に示されるようにして表示手段９と電源２７との間に直列して挿入された２つの常開式リレー接点ＳＷ１とＳＷ２とによって構成され、常開式リレー接点ＳＷ１とＳＷ２の各々は、第一および第二の圧力検出手段Ｐｒ２，Ｐｒ３からのクラウド位置予備検出信号Ｐｒ２Ｓ，Ｐｒ３Ｓを受けた場合にのみＯＦＦからＯＮへと切り替えられるようになっている。
【００５８】
従って、表示手段９に電源が供給されるのは、常開式リレー接点ＳＷ１とＳＷ２が共にＯＮとなり、かつスイッチＳＷ０が閉じた場合、つまり、管路２３ａ内の作動油の圧力と管路２１ｂ内の作動油の圧力が共に基準圧に達し、かつ、オペレータがスイッチＳＷ０をＯＮにした場合のみである。
【００５９】
このように、直列的に接続された常開式リレー接点ＳＷ１とＳＷ２は、第一および第二の予備信号出力手段Ｐｒ２，Ｐｒ３からのクラウド位置予備検出信号Ｐｒ２Ｓ，Ｐｒ３Ｓが同時に検出されているか否かを判定するための機能を備える。従って、常開式リレー接点ＳＷ１とＳＷ２は、誤作動防止手段それ自体であると共に、クラウド位置予備検出信号の論理積をとって誤作動防止手段２８を制御する最終的なクラウド位置検出信号を出力するための信号出力手段でもある。
【００６０】
このような構成によれば、管路２３ａ内の作動油の圧力と管路２１ｂ内の作動油の圧力が共に基準圧に達した場合にのみ表示手段９の作動が許可されるようになるので、前述した圧力検出手段Ｐｒ２または圧力検出手段Ｐｒ３のみを利用した実施形態で生じる不具合は完全に解消される。
【００６１】
例えば、バケット６に車体の質量が作用し、その作用方向がバケット駆動用油圧シリンダ１５を縮める方向であるような場合にバケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室の作動油の圧力が上昇し、これを第一の圧力検出手段Ｐｒ２が検出してクラウド位置予備検出信号Ｐｒ２Ｓを出力したとする。しかし、そのような場合であっても、オペレータが率先してジョイスティック２０’を操作してパイロット操作弁２０から方向切替弁１６ｆにバケット６をクラウド位置に格納するための信号を送出していない場合には、第二の圧力検出手段Ｐｒ３が基準圧を検出することはなく、第二の圧力検出手段Ｐｒ３からクラウド位置予備検出信号Ｐｒ３Ｓが出力されることもない。従って、バケット駆動用油圧シリンダ１５のシリンダボトム側油室の作動油の圧力が上昇したとしても、少なくとも、誤作動防止手段２８の一部を構成する常開式リレー接点ＳＷ２の側はＯＦＦ状態のままに保持され、表示手段９への電源の投入は禁止される。これにより、クレーン作業姿勢、即ち、バケットクラウド姿勢ではないにも関わらず表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されるといった問題が解消される。
【００６２】
また、ピストンロッド１５ａの突出動作が完全に終了してピストン１５ｂが突出側にフルストロークするまでの間は管路２３ａの圧力は上昇せず、その間、常開式リレー接点ＳＷ１はＯＦＦの状態に保持される。従って、たとえ、方向切替弁１６ｆが管路２３ａに作動油を供給する方向に切り替えが完了して第二の圧力検出手段Ｐｒ３からクラウド位置予備検出信号Ｐｒ３Ｓが出力され、常開式リレー接点ＳＷ２がＯＮに切り替えられたとしても、バケット６がクラウド位置に格納されるまでの間は、常開式リレー接点ＳＷ１の機能によって誤作動防止手段２８が確実にＯＦＦの状態に保持される。これにより、バケット６がクラウド位置に格納される前の段階、つまり、方向切替弁１６ｆの切り替えが終わった段階で、必要以上に早く表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効となり、表示手段９の作動が許容されるといった問題も解消される。
【００６３】
なお、図４（ａ）に示される符号ＳＷ０は従来と同様の電源スイッチであり、オペレータ自身の意図によって手動操作されるようになっている。
【００６４】
以上、油圧回路を利用してバケット６の位置を検出するようにした４つの実施形態について説明したが、汚れや衝撃等の影響が問題とならないような状況下においては、例えば、図３（ｂ）に示すように、ポテンショメータやエンコーダ等の電気的な相対角度検出手段Ｐｃ３をアーム４とバケット６との枢着部に装着し、信号線２９を介して表示手段９の図４(ｂ)に示す入出力回路１１に相対角度の検出値を送るようにしてバケット位置判定手段を構成することも可能である。
【００６５】
この場合、表示手段９のＯＮ／ＯＦＦ動作は従来と同様に電源スイッチＳＷ０のみの操作によって実施できるようにしておき、前述したマイクロプロセッサ１０によって所定周期毎に実施される演算処理の最初の段階で入出力回路１１および信号線２９を介して相対角度検出手段Ｐｃ３による相対角度の検出値を読み込み、その値がバケット６のクラウド位置に相当する予め設定された基準範囲に入っているか否かを判別するようにする。
【００６６】
そして、バケット６の姿勢がクラウド位置に相当する予め設定された基準範囲に入っており、かつ、電源スイッチＳＷ０がＯＮにされている場合に限って前述した吊り荷重の演算や限界値の特定とその表示処理および警告表示等のための処理を実施する一方、検出値が予め設定された基準範囲を外れており、かつ、スイッチＳＷ０がＯＮにされている場合には、これらの処理を全て非実行として、検出値が基準範囲外である旨を表示するようなマイクロプロセッサ１０の動作プログラムを設定すればよい。
【００６７】
このような構成によれば、バケット６の位置に応じて演算や表示等に関わる演算処理の実行が制限されるので、前述した各実施形態と同様、実質的に、バケット６がクラウド位置にある場合にのみ表示手段９を作動させられるようになる。このような構成を適用した場合、バケット６の姿勢を直接的に検出することになるので、ピストンロッド１５ａに作用する反力によって誤って表示手段９の作動を許容する問題や、ピストンロッド１５ａの突出前に誤って表示手段９の作動を許容する問題はない。
【００６８】
そして、前述した４つの各実施形態の各々によれば、バケット６がクラウド位置にある場合にのみ表示手段９の作動、または、その実質的な処理動作の実施が許容されるようになるので、例えば、図５（ｂ）や図６（ｂ）に示されるようにチェーン１０２やフック１０３がバケット６の底部で押されて作業半径の外側に押し出されているにも関わらず、表示手段９の電源をＯＮするスイッチＳＷ０が有効であり、表示手段９の作動が許容されるといった問題が解消される。
【００６９】
この結果、アーム４の実質的なスパンの変動、つまり、ブーム３とアーム４との枢着位置から被懸吊物１０５の実質的な懸吊位置までの離間距離の変動がなくなり、アーム４のスパンを固定的なデータとして含む演算処理によって求められる吊り荷重の演算結果が常に実際の吊り荷重と一致するようになる。
【００７０】
従って、演算処理によって求められた吊り荷重が被懸吊物１０５の実際の重量よりも大きめに表示されたり、または、これを原因として警告表示灯９ｃが誤作動し、限界値の範囲内の重量物を扱っているクレーン作業が不用意に停止されるといった問題も解消される。
【００７１】
また、チェーン１０２に取り付けたロードセル１０４を利用して直接的に吊り荷重を測定するような構成においては、チェーン１０２やフック１０３とバケット６との干渉が防止される結果として、チェーン１０２の下部がバケット６で支えられたり、ロードセル１０４の姿勢が鉛直方向とずれたりする問題が解消される。
【００７２】
この結果、ロードセル１０４による吊り荷重の測定値が被懸吊物１０５の実際の重さよりも低く表示されるようなこともなくなり、許容される荷重の限界値の範囲内で、安全なクレーン作業を実施することができるようになる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明のクレーン機能付油圧ショベルは、バケットがクラウド位置に格納された場合に限って吊り具に作用する吊り荷重を表示する表示手段の作動を許容するように構成したので、クレーン用の吊り具がバケットと干渉している状態では表示手段を起動できない。従って、オペレータは、バケットをクラウド位置に格納せずにクレーン作業に取り掛かることはできなくなる。
これにより、アームのスパンをデータとして利用する演算処理を実施して求められた吊り荷重を表示する表示手段を備えたクレーン機能付油圧ショベルの場合においては、表示手段に表示される吊り荷重が実際の吊り荷重を上回って表示されるといった従来技術の欠点が克服され、常に正しい実荷重を表示できるようになる。
その結果、バケットを格納していれば問題ない吊り荷重で作業を行っているにも関わらず吊り荷重が過大であるといった誤った判定が下されることもなくなり、クレーン機能付油圧ショベルの能力の限界に応じた効率的なクレーン作業を継続して行うことができるようになる。
一方、吊り具にロードセルを取り付けて被懸吊物の重量を直接的に測定し、その測定値を表示手段に表示するようにしたクレーン機能付油圧ショベルの場合においては、ロードセルに作用すべき荷重の一部がバケットによって支えられるといった不具合がなくなり、表示手段に表示される吊り荷重が実際の吊り荷重を下回って表示されるといった従来技術の欠点が克服され、常に正しい実荷重を表示できるようになる。従って、実際の吊り荷重がクレーン機能付油圧ショベルの能力の限界を越えることはなくなり、極めて安全なクレーン作業が実施できるようになる。
【００７４】
また、バケットがクラウド位置にあるか否かを判定するためのバケット位置判定手段は、バケットを揺動するための油圧回路を利用して配備するようにしているので、掘削作業やクレーン作業に際して直接的に酷使されるバケットの周辺に格別の検出手段を配備する必要がなく、装置全体の耐久性を確保することができる。この場合、油圧回路を利用したバケット位置検出手段は、バケットを移動させるバケット駆動用油圧シリンダやその管路上、または、バケット駆動用油圧シリンダの動作方向を切り替えるための方向切替弁やその管路上に設けることが可能である。
【００７５】
特に、バケットをクラウド位置に揺動させるバケット駆動用油圧シリンダの圧力とバケット駆動用油圧シリンダの動作方向をクラウド側に切り替える方向切替弁の圧力が共に予め設定された基準圧に達した場合にだけバケットがクラウド位置にあるものと判定するようにバケット位置判定手段を構成することにより、車体の質量が作用する等によりバケット駆動用油圧シリンダの作動油の圧力が増大して吊り荷重用の表示手段の作動が許容されたり、バケットが完全な格納位置に揺動される前に表示手段の作動が許容されるといった不都合を未然に防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クレーン機能付油圧ショベルの一般的な構成例を示した外観図である。
【図２】バケット駆動用油圧シリンダの油圧回路を示したブロック図である。
【図３】図３（ａ）はバケットの動作に関連する油圧ポンプと方向切替弁および油圧シリンダを取り出して方向切替弁の構造を詳しく示した概念図、図３（ｂ）は他の実施形態を示した概念図である。
【図４】図４(ａ)は吊り荷重を表示するための表示手段の一例を示す概念図、図４（ｂ）はその構造を簡略化して示すブロック図である。
【図５】図５（ａ）は演算処理を利用して吊り荷重を測定する場合の構成を示した概念図、図５（ｂ）はその問題点を示した概念図である。
【図６】図６（ａ）はロードセルを利用して吊り荷重を測定する場合の構成を示した概念図、図６（ｂ）はその問題点を示した概念図である。
【符号の説明】
１ クレーン機能付油圧ショベル
２ 上部旋回体
３ ブーム
４ アーム
５ ブーム駆動用油圧シリンダ
６ バケット
７ リンク機構
８ 下部走行体
９ 表示手段
９ａ 吊り荷重表示部
９ｂ 限界値表示部
９ｃ 警告表示灯
１０ マイクロプロセッサ
１１ 入出力回路
１２ ドライバ回路
１３ ＲＯＭ
１４ ＲＡＭ
１５ バケット駆動用油圧シリンダ
１５ａ ピストンロッド
１５ｂ ピストン
１６ａ〜１６ｆ 方向切替弁
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 油圧ポンプ
１８ タンク
１９ アーム駆動用油圧シリンダ
２０ パイロット操作弁
２０’ ジョイスティック
２１ａ，２１ｃ 管路
２１ｂ 管路（方向切替弁に対しバケット駆動用油圧シリンダがクラウド位置に向けて駆動する方向に作動油を供給する管路）
２３ａ 管路（バケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動する作動油を供給する管路）
２３ｂ，２３ｃ 管路
２４ａ，２４ｂ リリーフ弁
２５ 管路
２６ リリーフ弁
２７ 電源
２８ 誤作動防止手段
２９ 信号線
１００ クレーンジブ
１０１ 吊り具
１０２ チェーン
１０３ フック
１０４ ロードセル
１０５ 被懸吊物
Ｐｃ１，Ｐｃ２ 相対角度検出手段
Ｐｃ３ 相対角度検出手段（バケット位置判定手段の一部）
Ｐｒ１ 圧力検出手段
Ｐｒ１’ 圧力検出手段
Ｐｒ２ 圧力検出手段（信号出力手段を含むバケット位置判定手段），第一の圧力検出手段（第一の予備信号出力手段を含むバケット位置判定手段の一部）
Ｐｒ２’ 圧力検出手段（信号出力手段を含むバケット位置判定手段）
Ｐｒ３ 圧力検出手段（信号出力手段を含むバケット位置判定手段），第二の圧力検出手段（第二の予備信号出力手段を含むバケット位置判定手段の一部）
Ｐｒ２Ｓ クラウド位置検出信号，クラウド位置予備検出信号
Ｐｒ２’Ｓ クラウド位置検出信号
Ｐｒ３Ｓ クラウド位置検出信号，クラウド位置予備検出信号
ＳＷ０ 電源スイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２ 常開式リレー接点（誤作動防止手段の一部，最終的な信号出力手段）
Ｒｙ１ 自己保持リレー
Claims (3)
- 油圧ショベルを自走させるための下部走行体の上に旋回可能に装備された上部旋回体と、該上部旋回体に対し上下方向揺動可能に枢着されたブームと、このブームの先端に上下方向揺動可能に枢着されたアームと、該アームの先端に上下方向揺動可能に枢着されたバケットと、前記バケットの枢着部の近傍に装備された吊り具を有し、前記吊り具に作用する吊り荷重を表示する表示手段を備えたクレーン機能付油圧ショベルであって、
前記アームに対する前記バケットの揺動角度がクラウド位置にあるか否かを判定するためのバケット位置判定手段と、該バケット位置判定手段によって前記バケットがクラウド位置にあると判定された場合にのみ前記表示手段の作動を許可する誤作動防止手段とを設けたことを特徴とするクレーン機能付油圧ショベル。 - 前記バケット位置判定手段は、前記バケットを揺動するバケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動すべく供給される作動油の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段により検出された圧力と予め設定された基準圧とを比較して前記検出圧力が前記基準圧に達したときにクラウド位置検出信号を出力する信号出力手段とによって構成されていることを特徴とする請求項１記載のクレーン機能付油圧ショベル。
- 前記バケット位置判定手段は、前記バケットを揺動するバケット駆動用油圧シリンダをクラウド位置に向けて駆動すべく供給される作動油の圧力を検出する第一の圧力検出手段と、該第一の圧力検出手段により検出された圧力と予め設定された第一の基準圧とを比較して前記第一の圧力検出手段による検出圧力が前記第一の基準圧に達したときにクラウド位置予備検出信号を出力する第一の予備信号出力手段と、前記バケット駆動用油圧シリンダに対応して設けられた方向切替弁に対し、前記バケット駆動用油圧シリンダが前記バケットをクラウド位置に向けて駆動する方向に前記方向切替弁を切り替えるべく供給される作動油の圧力を検出する第二の圧力検出手段と、該第二の圧力検出手段により検出された圧力と予め設定された第二の基準圧とを比較して前記第二の圧力検出手段による検出圧力が前記第二の基準圧に達したときにクラウド位置予備検出信号を出力する第二の予備信号出力手段と、前記第一および第二の予備信号出力手段からのクラウド位置予備検出信号が同時に検出されたときにクラウド位置検出信号を出力する最終的な信号出力手段とによって構成されていることを特徴とする請求項１記載のクレーン機能付油圧ショベル。
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| JP37230099A JP4467694B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | クレーン機能付油圧ショベル |
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| JP37230099A JP4467694B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | クレーン機能付油圧ショベル |
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Family Applications (1)
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-
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- 1999-12-28 JP JP37230099A patent/JP4467694B2/ja not_active Expired - Lifetime
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