【実施例】
【0011】
(機械系の構成)
本実施例の積載型トラッククレーン1は、
図1に示すように、走行機能を有する車両の本体部分となる車体10と、車体10の前側左右に設けられたアウトリガ11、11と、車体10に水平旋回可能に取り付けられた旋回台12と、旋回台12に立設されたコラム13と、コラム13に起伏自在に取り付けられた作業機としてのブーム14と、を備えている。
【0012】
アウトリガ11は、積載型トラッククレーン1の転倒を防止するものであり、車体10のフロント側の左右に設けられ、油圧アクチュエータとしてのジャッキ35を張出すことで接地する。そして、後述するように、ジャッキ35には、ジャッキ35が接地されたことを検出する接地検出器48が取り付けられている。
【0013】
旋回台12は、油圧アクチュエータとしての旋回モータ34の動力を伝達されるピニオンギヤを有しており、このピニオンギヤが車体10に設けた円形状のギヤに噛み合うことで旋回軸を中心に回動(旋回)する。
【0014】
ブーム14は、基端ブーム141と、複数の中間ブーム142〜145と、先端ブーム146とによって入れ子式に構成されており、油圧アクチュエータとしての伸縮シリンダ33によって伸縮できるようになっている。そして、本実施例のブーム14では、4段目144、5段目145、及び、先端ブーム146が、同時に伸縮する同時伸縮機構を備えている。ブーム14の同時伸縮機構については公知であるから説明は省略する。
【0015】
基端ブーム141は、基端部がコラム13に水平に設置された支持軸に回動自在に取り付けられており、上下に起伏できるようになっている。すなわち、コラム13と基端ブーム141の先端近傍との間には、油圧アクチュエータとしての起伏シリンダ32が架け渡されており、この起伏シリンダ32を伸縮することでブーム14全体を起伏することができる。
【0016】
さらに、先端ブーム146の先端には回転自在のシーブ(不図示)が取付けられており、このシーブには先端にフック17が取付けられたワイヤ16が掛けられている。一方、ワイヤ16の末端はウインチ31に巻き回されており、ウインチ31を回転させることでワイヤ16及びフック17を巻上げ又は巻下げることができる。
【0017】
このように、積載型トラッククレーン1は、ウインチ31、起伏シリンダ32、伸縮シリンダ33、旋回モータ34を備えている。これらは車体10に配置されたウインチ操作レバー、起伏操作レバー、伸縮操作レバー、旋回レバーを操作することで操作レバーの操作量(ストローク)に応じた速度で動作する。
【0018】
(油圧駆動系・制御系の構成)
次に、
図2のブロック図を用いて、本実施例のアクチュエータの制御装置Sの油圧系・制御系の構成について説明する。アクチュエータの制御装置Sは、油圧駆動系の構成として、走行用のエンジン41と、トランスミッション42と、トランスミッション42を介してエンジン41の動力を取り出すためのPTO43と、PTO43によって回転される油圧ポンプ44と、作動油を貯める作動油タンク45と、作動油(圧油)によって駆動される油圧アクチュエータとしてウインチ31と、起伏シリンダ32と、伸縮シリンダ33と、旋回モータ34と、ジャッキ35と、を備えている。
【0019】
そして、アクチュエータの制御装置Sは、制御系の構成として、ウインチ31を制御するウインチ制御弁51と、起伏シリンダ32を制御する起伏シリンダ制御弁52と、伸縮シリンダ33を制御する伸縮シリンダ制御弁53と、旋回モータ34を制御する旋回モータ制御弁54と、ジャッキ35を制御するジャッキ制御弁55と、エンジン41のスロットルバルブ開度を変更することで動力を調整する動力調整手段47と、ジャッキ35の接地を検出する接地検出器48と、動力調整手段47及び制御弁51〜55を制御するコントローラ50と、ジャッキ35が接地されていない状態で油圧アクチュエータ32〜34の作動を規制する規制装置60と、を備えている。
【0020】
作動油タンク45は、作動油を貯めておくと同時に、油圧回路を循環して戻ってきた作動油を受け取るための寸胴容器である。作動油タンク45の頂面には、外気を取り込むためのエアブリーザが取り付けられている。また、図示しないが、戻り管にはリターンフィルタが配置される他、タンク内には油温計も配置される。作動油タンク45は、必ずしも寸胴容器でなくてもよい。
【0021】
油量検出器46は、作動油タンク45内の油量を検出するためにタンク内に配置される検出器である。油量検出器46としては、フロートを用いて油面の高さを直接に計測するフロート型検出器や、圧力ヘッドを用いて圧力を検出することで油量を間接的に計測する圧力検出器などを用いることができる。
【0022】
動力調整手段47は、コントローラ50から操作信号を受けて、エンジン41のスロットルバルブ開度を変更する。後述するように、油量が閾値油量以下となった場合には、コントローラ50からの指令を受けて、動力調整手段47がエンジン41のアクセル開度を減少させる。
【0023】
コントローラ50は、入力ポート、出力ポート、演算装置などを有する汎用のマイクロコンピュータであり、制御弁51〜55と、動力調整手段47と、を制御する。後述するように、コントローラ50は油量検出器46によって検出された油量が閾値油量以下となった場合には、動力調整手段47を制御してアクセル開度を減少させ、かつ/又は、制御弁としての起伏シリンダ制御弁52、伸縮シリンダ制御弁53、及び/又は、旋回モータ制御弁54を制御して油圧アクチュエータとしての起伏シリンダ32、伸縮シリンダ33、及び/又は、旋回モータ34の動作速度を減速する。一方で、コントローラ50は油量が閾値油量以下となった場合でも、ウインチ制御弁51については動作速度を減速しない。
【0024】
コントローラ50には、アクセル開度を減少させたり、油圧アクチュエータ52〜54の動作速度を遅くさせたりする際の油量の閾値として、あらかじめ閾値油量が設定される。閾値油量は、ブーム14が同時伸縮する段数に相当する長さとなった時点、かつ、起伏角度が所定角度(例えば、使用頻度の高い角度)となった状態で、想定される油量として設定することができる。例えば、
図5に示す場合では、起伏角度が40(度)で、ブーム長さが4段目に相当する10.2(m)のときの油量21.6(リットル)を閾値油量として設定することができる。
【0025】
ここにおいて、閾値油量としては、
図5に示す「油量(単位:リットル)」の他にも、さまざまな設定量が考えられる。例えば、
図4に示すように、「変化油量(単位:リットル)」(すなわち、初期値からの減少量)として設定することができるし、
図6に示すように、「油面変化(単位:cm)」(すなわち、初期値からの減少高さ)として設定することもできる。これらは、同一の対象を異なる側面から捉えたものであり、相互に変換可能である。したがって、本明細書においては、これらを総称して「油量」及び「閾値油量」と記載する。
【0026】
減速された結果となる動作速度は、コントローラ50にあらかじめ記憶されたテーブルに基づいて設定することもできるし、検出された油量に基づいて演算することもできる。そして、コントローラ50は、テーブルに基づいて、又は、演算された速度に基づいて、制御弁52〜54のスプール移動量、及び/又は、動力調整手段47によるアクセル開度を制御する。なお、制御弁52〜54は、それぞれ別の動作を制御するものであるから、スプール移動量についても制御弁52〜54ごとに個別に設定される。動作速度は、油量に応じて、2段階に減速することもできる。
【0027】
規制装置60は、入力ポート、出力ポート、演算装置などを有する汎用のマイクロコンピュータを含み、接地検出器48からの信号に基づいて、ジャッキ35が接地されていない場合に油圧アクチュエータ32〜34の作動を規制する。そして、規制装置60は、ジャッキ35が接地されている状態になると、コントローラ50に規制解除を知らせる信号を発する。なお、規制装置60は、コントローラ50の一部として構成することもでき、その場合には、コントローラ50は接地検出器48からの信号に基づいて規制解除を検出する。
【0028】
(作用)
次に、
図3のフローチャートを用いて、本実施例のアクチュエータの制御装置Sのコントローラ50における制御の流れについて説明する。以下の制御の流れの説明では、閾値油量が変化量として−9(リットル)に設定されていると仮定する。
【0029】
(ステップS1)
まず、コントローラ50は、規制装置60としてのブーム・インターロックから、接地検出器48による接地が検出され規制が解除されたか否かを判断する。規制が解除されていなければ、判断を繰り返す。規制が解除されていれば、クレーン作業が開始されたとみなして、作動油タンク45内の油量を較正(すなわちゼロセット)したうえで、ステップS2へすすむ。
【0030】
(ステップS2)
次に、油量検出器46によって作動油タンク45内の油量を検出(計測)する。ステップS3へすすむ。
【0031】
(ステップS3)
次に、検出された油量を較正された油量からの変化量に変換したうえで、変化量が閾値油量である−9(リットル)以上となるか否かを判断する。変化量が−9(リットル)未満であれば、判断を繰り返す。変化量が−9(リットル)以上であれば、動作速度を減速するためにステップS4へすすむ。
【0032】
(ステップS4)
最後に、コントローラ50は、動力調整手段47、並びに/又は、起伏シリンダ制御弁42、伸縮シリンダ制御弁43、及び/若しくは、旋回モータ制御弁44を、あらかじめ設定されたテーブルに基づいて制御するか、演算された動作速度となるように制御する。すなわち、エンジン41のアクセル開度を減少させたり、油圧アクチュエータ32〜34の速度を遅くしたりする。
【0033】
次に、別の具体例をあてはめて説明する。まず、
図5に示す油量(絶対油量)に基づいて制御する場合について説明する。あらかじめ、閾値油量を20(リットル)に設定しているものとする。起伏角度を60度に維持しつつブーム長さを5(m)から13(m)に伸ばす場合について考える。そうすると、ブーム長さが5.87(m)で油量は24.4(リットル)であり減速されないが、ブーム長さが12(m)程度で油量は20(リットル)以下となるため、減速される。この場合、起伏・伸縮・旋回のすべてを減速してもよいが、伸縮シリンダ33のみが駆動しているため、結果として伸縮のみが途中で減速されることとなる。
【0034】
次に、
図6に示す油面変化に基づいて制御する場合について説明する。あらかじめ、閾値油量を21(cm)に設定しているものとする。ブーム長さを12.4(m)に維持しつつ起伏角度を10度から70度に起こす場合について考える。そうすると、起伏角度が10度で油面は22.4(cm)であり減速されないが、起伏角度が40度程度を超えると油面は21(cm)以下となるため、減速される。この場合、起伏・伸縮・旋回のすべてを減速してもよいが、起伏シリンダ32のみが駆動しているため、結果として起伏のみが途中で減速されることとなる。
【0035】
(効果)
次に、本実施例のアクチュエータの制御装置Sの奏する効果を列挙して説明する。
【0036】
(1)上述してきたように、本実施例のアクチュエータの制御装置Sは、移動式クレーン1に搭載されるアクチュエータの制御装置Sである。エンジン41から取り出した動力によって回転される油圧ポンプ44と、油圧ポンプ44から送られる作動油によって駆動される複数の油圧アクチュエータ31〜34と、油圧アクチュエータ31〜34の動作を制御する複数の制御弁51〜54と、エンジン41の動力を調整する動力調整手段47と、作動油を貯める作動油タンク45と、作動油タンク45内の油量を検出する油量検出器46と、動力調整手段47及び制御弁51〜54を制御するコントローラ50と、を備えている。コントローラ50は、油量検出器46によって検出された油量に基づいて動力調整手段47及び/又は制御弁51〜54を制御するようにされている。このため、簡易な手法によって姿勢を推定し、推定された姿勢に基づいて油圧アクチュエータを制御することができる。すなわち、従来のようにブーム長さ検出器や角度検出器などを必要とすることなく、油量に基づいて姿勢を推定することができる。本実施例のアクチュエータの制御装置Sでは、姿勢検出器が不要になることに加えて、作動油タンク45は車体10側(スイベルよりも下)に配置されるため、信号伝達のための多極スイベルやトランスミッタも不要となり、構成する部品点数を著しく減らすことができる。そして、このように減速制御を導入することで、常に絞った状態で作動させずに済むため、油温上昇を抑制できる。
【0037】
(2)また、油圧アクチュエータとして、旋回、起伏、及び、伸縮可能なブーム14を含み、コントローラ50は、検出された油量が所定の閾値油量以下になると、ブーム14の旋回、起伏、及び/又は伸縮の動作速度を減速するように、動力調整手段47及び/又は制御弁52〜54を制御するようにされている。このように、ウインチ31は減速する必要がないため減速せずに、ブーム14の動作速度のみを減速することで、安全かつ効率よく作業することができる。そして、減速制御を導入することで、常に絞った状態で作動させずに済むため、油温上昇を抑制できる。特に、ブーム14が長い状態では、作動油タンク45内の油量が少なく、油温上昇しやすいために効果が大きい。
【0038】
(3)さらに、ブーム14は、4段目以降が同時伸縮するように構成され、コントローラ50は、検出された油量が4段目以降に相当する閾値油量以下になると、ブーム14の旋回、起伏、及び/又は伸縮の動作速度を減速するようにされている。すなわち、ブーム14が同時伸縮する段以降では伸縮速度が約3倍速くなるため、旋回・起伏においても気をつかう長さとなるところ、同時伸縮する段以降に相当する閾値油量以下で減速すれば、急激な速度増加を抑制できる。
【0039】
(4)また、油圧アクチュエータとして、旋回、起伏、及び、伸縮可能なブーム14を含み、コントローラ50は、ブーム14の起伏角度が所定角度以上となる姿勢での油量に基づいて、所定の閾値油量を設定されている。このため、実際に吊荷を吊った状態に近い起伏角度範囲において、主としてブーム長さの影響に基づいて減速制御できる。例えば、起伏角度を60度以上で検討すると、ブーム長さが10.2mで減速しようとすると、起伏角度は70度でも78度でも変化油量は−10(リットル)であるから、これを閾値油量として採用することができる。
【0040】
(5)さらに、油圧アクチュエータとして、旋回、起伏、及び、伸縮可能なブーム14と、移動式クレーン1の車体10を支持する伸縮可能なジャッキ35と、を含み、ジャッキ35が接地されていない状態でブーム14の作動を規制する、規制装置60をさらに備え、コントローラ50は、規制装置60によるブーム14の作動規制が解除されると、作動油タンク45内の油量を較正するようにされている。このように構成することで、ジャッキ35に要する分の油量を考慮できるため、より正確な制御が可能である。すなわち、ジャッキ35は、ストロークによって要する油量がことなるところ、クレーン作業を開始する時点で油量をゼロセットすることで、作動油タンク45内の油量を正確に計測できる。
【0041】
(6)そして、本実施例の移動式クレーン1は、上述したいずれかのアクチュエータの制御装置Sを備えている。このため、簡易な手法によって姿勢を推定し、推定された姿勢に基づいて油圧アクチュエータを制御することができる。すなわち、従来のようにブーム長さ検出器や角度検出器などを必要とすることなく、油量に基づいて姿勢を推定することができる。すなわち、姿勢検出器が不要になるうえ、多極スイベルやトランスミッタも不要とる。そして、減速制御を導入することで、常に絞った状態で作動させずに済むため、油温上昇を抑制できる。
【0042】
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。
【0043】
例えば、実施例では、アクセル開度及びスプール量の両方を制御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い。動力調整手段47によってアクセル開度のみを減少させることもできる。さらに、制御弁52〜54のスプール量のみを操作して、油圧アクチュエータ32〜34への油量を制限することもできる。