特許 6846541 移動式クレーンのブーム旋回角度検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6846541

(24)【登録日】2021年3月3日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】移動式クレーンのブーム旋回角度検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/22 20060101AFI20210315BHJP

   B66C 23/94 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   G01B21/22

   B66C23/94 D

【請求項の数】1

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2019-558816(P2019-558816)

(86)(22)【出願日】2017年12月14日

(86)【国際出願番号】JP2017044994

(87)【国際公開番号】WO2019116522

(87)【国際公開日】20190620

【審査請求日】2020年5月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000148380

【氏名又は名称】株式会社前田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100090170

【弁理士】

【氏名又は名称】横沢 志郎

(72)【発明者】

【氏名】徳留 慎哉

(72)【発明者】

【氏名】和田 光章

(72)【発明者】

【氏名】唐澤 孝久

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１７６６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２３５４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−７５３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−７４７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１４２７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２７９３９９２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ２１／００ − ２１／３２

Ｂ６６Ｃ １３／００ − １５／０６

Ｂ６６Ｃ １９／００ − ２３／９４

Ｅ０２Ｄ ２９／０４５ − ２９／０７７

Ｅ０２Ｆ ９／００ − ９／１８

Ｅ０２Ｆ ９／２４ − ９／２８

Ｅ２１Ｄ １１／００ − １１／４０

Ｅ２１Ｄ １３／００ − １９／０６

Ｅ２１Ｄ ２３／００ − ２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クレーンブームの旋回格納位置からの旋回角度を検出する移動式クレーンのブーム旋回角度検出装置において、
前記クレーンブームの側に取り付けたリングギヤに旋回力を伝達する下部走行体の側の旋回減速機の出力要素であるピニオンギヤの軸端に、一体回転するように同軸に取り付けた旋回角度検出用ギヤと、
前記旋回角度検出用ギヤの回転量を検出する旋回角度検出用近接センサと、
前記クレーンブームの前記旋回格納位置を検出する旋回格納位置センサと、
前記旋回角度検出用近接センサによって検出される前記回転量に基づき前記クレーンブームの旋回量を演算する旋回量演算部、この旋回量に基づき前記旋回角度を演算する旋回角度演算部、および、前記旋回格納位置センサによって前記旋回格納位置が検出されると前記旋回角度を０度にリセットする旋回角度０点調整部を備えたコントローラと、
を有しており、
前記旋回角度検出用近接センサおよび前記旋回格納位置センサは、前記リングギヤの外周側において、前記旋回角度検出用ギヤを挟み、前記リングギヤの外周面に沿った方向に隣接配置されており、
前記旋回角度検出用ギヤ、前記旋回角度検出用近接センサおよび前記旋回格納位置センサは、前記下部走行体に取り付けた防塵カバーによって覆われている移動式クレーンのブーム旋回角度検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クローラクレーン等の移動式クレーンに関し、特に、クレーンブームの旋回角度を検出するブーム旋回角度検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

クローラクレーン等の移動式クレーンには安全装置が備わっている。安全装置は、クレーン作業状態が安全作業領域を超えた場合に強制的にクレーンを自動停止して、転倒等を未然に防止する。クレーンの安定性は、クレーンブームの旋回角度により異なり、能力を十分に発揮させるためには、クレーンブームの旋回角度を検出する必要がある。

【0003】

クレーンにおけるブーム旋回角度検出装置は、例えば特許文献１〜３に記載されている。これらの特許文献に記載のブーム旋回角度検出装置では、クレーンブームが搭載されているブーム旋回台と下部走行体との間に配置されている旋回ベアリングに設けたリングギヤの回転量を検出するために、リングギヤにセンサギヤをかみ合わせている。あるいは、リングギヤに近接センサを対向配置している。これらのセンサによって検出されるリングギヤの回転量に基づき、上部旋回体の旋回角度を演算している。また、特許文献１においては、基準突起と、これを検出するための基準位置センサを配置して、基準位置からの旋回角度を得るようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６−７４７５１号公報

【特許文献2】特開平９−１４２７８９号公報

【特許文献3】特開２００７−１７６６５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のブーム旋回角度検出装置には次のような解決すべき課題がある。まず、ブーム旋回台に旋回力を伝達する伝達部品であるリングギヤあるいは、これに直接かみ合わせたセンサギヤには、旋回力伝達機構に加わる振動、撓み等が直接に作用し、このような振動、撓み等に起因して、検出精度が低下するおそれがある。また、リングギヤ等にかみ合いながら回転するセンサギヤに摩耗が生じ、これに起因して検出精度が低下するおそれがある。

【0006】

また、リングギヤにかみ合うセンサギヤを配置する場合には、センサギヤを支持するための軸受機構等を配置する必要があり、部品点数が増加し、検出機構が複雑になり、設置場所を確保できないおそれもある。

【0007】

さらに、リングギヤ、あるいは、これにかみ合うピニオンギヤ等の回転量を、近接センサによって検出する場合には、リングギヤに塗布されているグリース、リングギヤに生じる振動・摩耗等に起因して、検出精度が低下するおそれがある。

【0008】

本発明の目的は、このような点に鑑みて、少ない部品点数で構成でき、設置スペースを多く必要とすることなく、精度良くブーム旋回角度を検出可能な移動式クレーンのブーム旋回角度検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明は、クレーンブームの旋回格納位置からの旋回角度を検出する移動式クレーンのブーム旋回角度検出装置において、
前記クレーンブームの側に取り付けたリングギヤに旋回力を伝達する下部走行体の側の旋回減速機の出力要素であるピニオンギヤの軸端に、一体回転するように同軸に取り付けた旋回角度検出用ギヤと、
旋回角度検出用ギヤの回転量を検出する旋回角度検出用近接センサと、
クレーンブームの旋回格納位置を検出する旋回格納位置センサと、
旋回角度検出用近接センサによって検出される回転量に基づきクレーンブームの旋回量を演算する旋回量演算部、この旋回量に基づき旋回角度を演算する旋回角度演算部、および、旋回格納位置センサによって旋回格納位置が検出されると旋回角度を０度にリセットする旋回角度０点調整部を備えたコントローラと
を有していることを特徴とする。

【0010】

本発明では、クレーンブームの側のリングギヤにかみ合う下部走行体の側のピニオンギヤの一端に旋回角度検出用ギヤが取り付けられ、ピニオンギヤと一体となって回転する旋回用検出ギヤの回転量が旋回角度検出用近接センサによって検出される。旋回角度検出用ギヤは、旋回力伝達機構を構成する部品であるリングギヤ、ピニオンギヤにはかみ合っていない。よって、旋回角度検出用ギヤに、リングギヤ、ピニオンギヤの側からグリース、摩耗粉等の異物が付着しない。また、旋回力伝達系に生じる振動、撓み等が直接に作用することもない。さらには、旋回角度検出用ギヤの検出用の外歯の部分に、かみ合いによって摩耗が生じることもない。

【0011】

したがって、旋回角度検出用近接センサの検出位置を通過する旋回角度検出用ギヤに設けた多数の細かな外歯の間にグリース、異物が付着して、センサ位置を通過する外歯の個数の検出精度が低下する等の弊害を回避できる。また、旋回角度検出用ギヤと、旋回角度検出用近接センサとの間隔を一定に保持できるので、旋回角度検出用ギヤの回転量を精度良く検出できる。さらに、旋回角度検出用ギヤは、旋回力伝達機構の構成部品ではないので、そこに設ける検出用の外歯の数を自由に設定でき、旋回体の旋回角度を所望の分解能で検出することが容易である。これに加えて、角度検出用ギヤは、旋回力伝達機構の構成部品であるピニオンギヤの一端に取り付けてある。旋回角度検出用ギヤを軸受機構等によって独立した位置に設置する場合に比べて、設置スペースを多く必要とせず、また、部品点数も少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明を適用可能な小型の移動式クレーンの正面図である。

【図2】図１の移動式クレーンの作業中の状態の一例の説明図である。

【図3】図１の移動式クレーンに組み込まれているブーム旋回角度検出装置を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、図面を参照して、本発明を適用した移動式クレーンのブーム旋回角度検出装置の一例を説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の一例を示すものであり、本発明は、実施の形態の構成に限定されるものではない。

【0014】

（移動式クレーンの例）
図１は本発明を適用可能な小型の移動式クレーンの一例を示す正面図であり、図２はそのクレーン作業中の状態の一例を示す説明図である。移動式クレーン１はクローラからなる下部走行体２を備えている。下部走行体２には、旋回ベアリング３を介して、上部旋回体４が旋回可能な状態で搭載されている。上部旋回体４は、旋回ベアリング３によって下部走行体２に対して旋回可能に支持されたブーム旋回台５と、ブーム旋回台５に搭載されたナックルブーム式のクレーンブーム６とを備えている。

【0015】

クレーンブーム６は、ストレートブーム等、ナックルブーム式以外のものであってもよいことは勿論である。下部走行体２の四隅には４基のアウトリガー７が取り付けられている。下部走行体２の一方の端部には、当該下部走行体２の走行操作レバー８が配置され、下部走行体２の他方の端部には制御盤９およびクレーン操作レバー１０が搭載されている。また、移動式クレーン１は、ラジコン操作レバー（図示せず）を用いて遠隔操作することが可能となっている。

【0016】

クレーンブーム６は第１ブーム１１および第２ブーム１２を備えている。旋回ベアリング３に支持されたブーム旋回台５の旋回中心回りに、第１ブーム１１が左右方向に旋回する。ブーム旋回台５と第１ブーム１１の間には一対の起伏シリンダ１３が架け渡されており、起伏シリンダ１３の伸縮によって第１ブーム１１の起伏動作が行われる。第１ブーム１１の先端部と第２ブーム１２の後端部の間は、ナックルブームジョイント機構１４によって連結されている。ナックルブームジョイント機構１４のシリンダ１５を伸縮すると、第１ブーム１１に対して第２ブーム１２を起伏させることができる。第２ブーム１２は多段ブームであり、その軸線方向に伸縮動作を行うことが可能である。

【0017】

図１に示す格納状態からアウトリガー７を、外向きとなるように旋回して張り出して、下部走行体２を接地面から浮き上がらせる。図２に示すように、移動式クレーン１が安定した状態に固定される。この状態で、クレーンブーム６を初期位置である旋回格納位置から左右に旋回させ、クレーンブーム６の起伏、伸長を行って、クレーン作業が行われる。

【0018】

（ブーム旋回角度検出装置）
図３は、上記構成の移動式クレーン１に組み込まれているクレーンブーム６の旋回力伝達機構の構成部品およびブーム旋回角度検出装置の一例を示す説明図である。

【0019】

クレーンブーム６の側に旋回力を伝達する旋回力伝達機構は、下部走行体２に搭載された不図示の油圧モータ、および、油圧モータの回転力を減速して、クレーンブーム６を支持しているブーム旋回台５の側に伝達する不図示の旋回減速機を備えている。図３には、下部走行体２の上端部２ａに垂直に配置されている旋回減速機の出力要素であるピニオンギヤ２１を示してある。また、旋回力伝達機構は、旋回ベアリング３におけるブーム旋回台５を支持している旋回側部品の円形外周面に一体形成したリングギヤ２２を備えている（図３においては外歯形状を一部分のみ示し、それ以外は省略してある。）。リングギヤ２２にはピニオンギヤ２１がかみ合っており、これらを介して旋回力が伝達される。

【0020】

クレーンブーム６の旋回角度を検出するためのブーム旋回角度検出装置３０は、旋回角度検出用ギヤ３１と、旋回角度検出用近接センサ３２と、旋回格納位置センサであるリミットスイッチ３３と、制御盤９（図１参照）に搭載されているコントローラ３４を備えている。図３においてはコントローラ３４および信号伝達経路（有線あるいは無線）を一点鎖線で示してある。また、下部走行体２の上端部２ａに取り付けた防塵カバー３５によって、旋回角度検出用ギヤ３１、旋回角度検出用近接センサ３２およびリミットスイッチ３３は覆われている。図３においては、防塵カバー３５を二点鎖線で示してある。

【0021】

旋回角度検出用ギヤ３１は、旋回力伝達機構のピニオンギヤ２１の一方の軸端である上側の軸端に、一体回転するように同軸に固定されている。旋回角度検出用ギヤ３１の外周面には一定の間隔で検出用外歯３１ａが形成されている。

【0022】

旋回角度検出用近接センサ３２は、旋回角度検出用ギヤ３１に対して、リングギヤ２２の外周に沿った方向の隣接位置に配置されている。下部走行体２の上端部に固定したＬ形の取付け用ブラケット３６の上端部に、旋回角度検出用近接センサ３２が旋回角度検出用ギヤ３１の回転中心に向けて水平に取り付けられている。その先端面３２ａは、旋回角度検出用ギヤ３１の検出用外歯３１ａに対して微小な間隔を開けて対峙している。旋回角度検出用近接センサ３２は、例えば、光学センサであり、その検出位置を横切る検出用外歯３１ａを検出する。

【0023】

旋回格納位置センサであるリミットスイッチ３３は、リングギヤ２２の円周方向に沿って、旋回角度検出用ギヤ３１に対して、旋回角度検出用近接センサ３２とは反対側に隣接配置されている。リミットスイッチ３３はクレーンブーム６の旋回格納位置を検出する。旋回格納位置は、クレーンブーム６（ブーム旋回台５）の旋回角度が０度の位置であり、走行状態などにおいて、クレーンブーム６は、旋回格納位置に戻されて格納される。

【0024】

ブーム旋回台５におけるリングギヤ２２の上側には、検出用リング３７が同軸に取り付けられている。検出用リング３７の円形外周面３７ａに対して、その中心に向かう方向から所定の弾性力を伴って、リミットスイッチ３３の作動ロッド３３ａの先端ローラが押し付けられている。検出用リング３７の円形外周面３７ａには、ブーム旋回台５が旋回格納位置に旋回した状態で、作動ロッド３３ａの先端ローラが半径方向の内方に嵌り込むＶ溝３７ｂが形成されている。Ｖ溝３７ｂに嵌り込むことで、リミットスイッチ３３の作動ロッド３３ａが作動して、旋回格納位置を表す検出信号が出力される。リミットスイッチ３３の検出部として、Ｖ溝３７ｂの代わりに突起等を配置してもよいことは勿論である。

【0025】

防塵カバー３５は、ブーム旋回台５における検出用リング３７の円形外周面３７ａの上端縁に沿って配置された水平な天板部分３５ａと、天板部分３５ａにおける検出用リング３７の側に内周縁部を除く、両側および外周側の縁部から直角に下方に延びる側板部分３５ｂとを備えている。下部走行体２の上端部２ａの上面に取り付けた防塵カバー３５によって、旋回角度検出用ギヤ３１、旋回角度検出用近接センサ３２、リミットスイッチ３３が、ブーム旋回台５の側を向く内周側部分を除き覆い隠されている。

【0026】

次に、コントローラ３４は、旋回量演算部４１、旋回角度演算部４２、および旋回角度０点調整部４３として機能する。旋回量演算部４１は、旋回角度検出用近接センサ３２によって検出される旋回角度検出用ギヤ３１の回転量、すなわち、検出された検出用外歯３１ａの数に基づき、クレーンブーム６の旋回量を演算する。旋回角度演算部４２は、演算された旋回量に基づき、クレーンブーム６の旋回角度を演算する。旋回角度は、クレーンブーム６の旋回を開始する時点の旋回格納位置からの旋回角度である。

【0027】

クレーンブーム６を繰り返し旋回させて作業を行う毎に、クレーンブーム６の旋回角度が算出される。演算される旋回角度に誤差が含まれていると、クレーンブーム６の繰り返しの旋回により、誤差が蓄積され、安全上において無視し得ない大きさの検出誤差が生じるおそれがある。本例では、クレーンブーム６が旋回格納位置に戻ると、旋回格納位置センサであるリミットスイッチ３３から、旋回角度が０度の旋回格納位置を表す検出信号が出力される。

【0028】

コントローラ３４の旋回角度０点調整部４３は、この検出信号を受け取ると、それまでに演算によって算出されている旋回角度を０度にリセットする旋回角度の０点調整を行う。このように旋回角度をリセットすることで、誤差を除去して精度よくクレーンブーム６の旋回角度の検出動作を行うことができる。

【図1】

【図2】

【図3】