(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台に枢着され、前記基台に対して少なくとも起伏動自在に構成されたブームと、
前記ブームの先端部に前記ブームの起伏角度によらず常に垂直に保持されて取り付けられた垂直ポストと、
前記垂直ポストに取り付けられた作業台と、
前記垂直ポストまたは前記作業台に取り付けられた吊り上げ装置と、
前記基台に対するブームの先端部の位置を検出するブーム位置検出手段と、
前記基台に枢着された枢着軸廻りに前記ブーム側から前記基台側に作用するブームモーメントを検出する第１モーメント検出手段と、
前記吊り上げ装置によって吊り上げられた荷重を求める吊り上げ荷重計測手段と、
前記ブーム位置検出手段によって検出されるブーム先端部の位置と前記第１モーメント検出手段によって検出されるブームモーメントと前記吊り上げ荷重計測手段によって求められる吊り上げ荷重とから前記作業台に積載された作業台積載荷重を算出する荷重演算手段と
を備えることを特徴とするブーム装置。
【請求項２】
前記作業台と前記吊り上げ装置側から前記垂直ポスト側に作用する作業装置モーメントのうちの、前記ブームの軸線を含む起伏角度面と同一または平行な面内における作業装置モーメント成分を検出する第２モーメント検出手段を備え、
前記荷重演算手段は、前記ブーム位置検出手段によって検出されるブーム先端部の位置、前記第１モーメント検出手段によって検出されるブームモーメント、前記第２モーメント検出手段によって検出される作業装置モーメント成分及び前記吊り上げ荷重計測手段によって求められる吊り上げ荷重から前記作業台に積載された作業台積載荷重を算出することを特徴とする請求項１に記載のブーム装置。
【請求項３】
前記吊り上げ装置は、前記垂直ポストにおいて前記ブームに対して旋回動自在に取り付けられたウィンチアームと、前記ウィンチアームの先端部に巻き掛けられたウィンチロープの巻き取り及び繰り出し作動が自在に構成されたウィンチ機構とを有し、
前記吊り上げ荷重計測手段は、前記垂直ポストに対する前記ウィンチアームの先端部の位置を検出するアーム位置検出手段と、前記吊り上げ装置により荷が吊り上げられたときに前記ウィンチアーム側から前記垂直ポスト側に作用する吊り上げモーメントを検出する第３モーメント検出手段と、ウィンチ演算手段とを有し、前記アーム位置検出手段によって検出されるウィンチアーム先端部の位置と前記第３モーメント検出手段によって検出される吊り上げモーメントとから、前記ウィンチ演算手段により前記吊り上げ荷重を算出して求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブーム装置。
【請求項４】
基台に枢着され、前記基台に対して少なくとも起伏動自在に構成されたブームと、
前記ブームの先端部に前記ブームの起伏角度によらず常に垂直に保持されて取り付けられた垂直ポストと、
前記垂直ポストに取り付けられた作業台と、
前記垂直ポストまたは前記作業台に配設された吊り上げ装置と、
前記基台に対するブームの先端部の位置を検出するブーム位置検出手段と、
前記基台に枢着された枢着軸廻りに前記ブーム側から前記基台側に作用するブームモーメントを検出する第１モーメント検出手段と、
前記作業台に積載された積載荷重を検出する積載荷重検出手段と、
前記ブーム位置検出手段によって検出されるブーム先端部の位置と前記第１モーメント検出手段によって検出されるブームモーメントと前記積載荷重検出手段によって検出される積載荷重とから前記吊り上げ装置が吊り上げた荷重を算出する荷重演算手段と
を備えることを特徴とするブーム装置。
【請求項５】
前記作業台と前記吊り上げ装置側から前記垂直ポスト側に作用する作業装置モーメントのうちの、前記ブームの軸線を含む起伏角度面内における作業装置モーメント成分を検出する第２モーメント検出手段を備え、
前記荷重演算手段は、前記ブーム位置検出手段によって検出されるブーム先端部の位置、前記第１モーメント検出手段によって検出されるブームモーメント、前記第２モーメント検出手段によって検出される作業装置モーメント成分及び前記積載荷重計測手段によって求められる積載荷重から前記吊り上げ装置が吊り上げた荷重を算出することを特徴とする請求項４に記載のブーム装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基台に少なくとも起伏動自在に枢着されたブームと、このブームの先端部に配設された作業台と、ブーム先端部または作業台に配設された吊り上げ装置とを備えるブーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなブーム装置は、例えば、高所作業車のブーム装置として広く用いられている。高所作業車は走行自在に構成された車体上に、起伏動・旋回動・伸縮動などが自在に構成されたブームと、このブームの先端部に取り付けられた作業台とを備え、作業台に搭乗する作業者が作業台に配設されたブーム操作装置を操作することにより、ブームを車体に対して起伏動・旋回動・伸縮動等作動させて所望の高所に移動できるように構成されている。また、高所作業車には高所に柱上トランス等の重量物を吊り上げたり、高所から地上へ吊り下ろすなどの作業を容易に行うことができるように、作業台近傍にウィンチ装置を備えるものがある。
【０００３】
このような高所作業車では、ブームを起伏動・旋回動・伸縮動等作動させて作業台を移動させたときに、車体に対する作業台の水平方向位置（作業半径という）に応じてブーム側から車体側に作用するブームモーメントが変化する。またブームモーメントは作業台に搭載する工具等の積載荷重やウィンチ装置で吊り上げる吊り上げ荷重の増減によっても変化する。このブームモーメントは車両を転倒させようとする作用を有するため転倒モーメントとも称されており、転倒モーメントが一定値以上に増加すると車体の安定性が悪化して危険となる。このため、高所作業車では作業台やウィンチ等の作業装置が取り付けられたブーム先端部の位置を検出するとともに、ブーム基端部側から車体上の基台側に作用するブームモーメントを検出し、当該ブーム先端位置におけるブームモーメントが予め設定された所定モーメントを超えたときに警報作動を行う転倒防止装置が備えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように作業台とウィンチとの両方を有する高所作業車の転倒防止装置では、ブーム基端部で検出されるブームモーメントはブーム先端部に作用する作業台積載荷重とウィンチ吊り上げ荷重との２つの荷重をあわせた総合的なモーメントとなる。このため、例えば作業台への積載荷重が許容される最大積載荷重を超えていても、ウィンチの吊り上げ荷重が小さい場合には、検出されるブームモーメントが予め設定された所定モーメントの範囲内となり、車体の転倒安全性は確保されるが作業台の強度上好ましくないという問題があった。
【０００５】
また、逆にウィンチの吊り上げ荷重が許容される最大吊り上げ荷重を超えていても、作業台への積載荷重が小さい場合においても同様であり、車体の転倒安全性は保たれるがウィンチの強度上及び吊り上げ作業の安全確保の面で好ましくないという問題があった。ところが、従来ではこれらを分離して個々に表示し規制するブーム装置がなく、過負荷を防止する装置として完全であるとはいえないという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みて成されたものであり、簡便な構成で作業台への積載荷重とウィンチの吊り上げ荷重とを分離して求めることができるブーム装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明に係る第１のブーム装置では、図１に示すように、基台Ａに枢着されて基台に対して少なくとも起伏動自在に構成されたブームＢと、このブームの先端部にブームの起伏角度によらず常に垂直に保持されて取り付けられた垂直ポストＣと、この垂直ポストに取り付けられた作業台Ｄと、垂直ポストまたは作業台に取り付けられた吊り上げ装置Ｅとから構成される装置に用いられるもので、基台に対するブームの先端部の位置を検出するブーム位置検出手段と、基台に枢着された枢着軸廻りにブームＢ側から基台Ａ側に作用するブームモーメント（Ｍ１）を検出する第１モーメント検出手段（例えば実施形態に於けるブーム負荷検出器３１）と、吊り上げ装置によって吊り上げられた荷重（Ｗ３）を求める吊り上げ荷重計測手段と、上記ブーム位置検出手段によって検出されるブーム先端部の位置と第１モーメント検出手段によって検出されるブームモーメント（Ｍ１）と吊り上げ荷重計測手段によって求められる吊り上げ荷重（Ｗ３）とから作業台Ｄに積載された作業台積載荷重（Ｗ２）を算出する荷重演算手段（例えば実施形態に於けるコントローラ７０）とを備えてブーム装置を構成する。
【０００８】
図１に示すブーム装置において、ブームＢ、垂直ポストＣ、作業台Ｄ及び吊り上げ装置Ｅ等の重量は既知かつ変化せず、ブームＢを起伏動・伸縮動等させた場合であってもブームモーメントＭ１の変化はブーム位置に対応して既知である。そこで、説明を簡明化してわかり易くするため、予めこれら既知の重量を差し引いてゼロと仮定し、可変荷重である作業台積載荷重Ｗ２と吊り上げ荷重Ｗ３のみについて考えると、ブーム基端部からブーム先端部に配設された垂直ポストまでの水平距離（作業半径）をＲとしたときに、ブームモーメントＭ１は、
【０００９】
【数１】
Ｍ１＝（Ｗ２＋Ｗ３）×Ｒ  ・・・・・・・・・・（１）
【００１０】
ここで、ブームモーメントＭ１は第１モーメント検出手段により検出され、また作業半径Ｒは、ブーム位置検出手段（例えば、実施形態において図５に示すブーム位置検出装置２０）により検出されるブーム長さＬ１及び起伏角度θ１から演算式Ｒ＝Ｌ１cosθ１により算出され、吊り上げ荷重Ｗ３は吊り上げ荷重計測手段によって求められる。そこで、荷重演算手段は（１）式を変形した次式に、これらの各検出値を代入することにより作業台積載荷重Ｗ２を求める。
【００１１】
【数２】
Ｗ２＝Ｍ１／Ｌ１cosθ１−Ｗ３  ・・・・・・・・・・（２）
【００１２】
従って、従来から用いられている転倒防止装置に加え、吊り上げ荷重計測手段と荷重演算手段とを設けることにより、簡便な構成で作業台積載荷重を求めることができるブーム装置を提供することができる。
【００１３】
なお、上記（２）式で算出される作業台積載荷重Ｗ２は、作業半径Ｒに対して垂直ポストＣと積載貨物との距離、及び垂直ポストＣと吊り上げ貨物との距離がともに充分小さい場合（例えば、小型の作業台が垂直ポストＣの直上に配設されている場合等）に一定の精度を有して算出される。しかしながら、これら２つの距離が作業半径Ｒに対して有意な大きさを有する場合や、垂直ポストＣを旋回中心として旋回動（「首振り動」という）することによりその変化量が有意な変化を伴う場合等では、ブーム先端部において垂直ポストＣに作用するそれぞれのモーメントを考慮して算出することが好ましい。
【００１４】
そこで、本発明に係る第２のブーム装置では、図２に示すように、上記第１のブーム装置に加えて作業台Ｄ側から垂直ポストＣ側に作用する作業台モーメント（Ｍ２）と吊り上げ装置Ｅ側から垂直ポストＣ側に作用する吊り上げモーメント（Ｍ３）とを合わせた作業装置モーメント（Ｍ２＋Ｍ３）のうち、ブームの軸線を含む起伏角度面と同一または平行な面内における作業装置モーメント成分（すなわち、ブームモーメントＭ１と同一または平行面のモーメント成分、Ｍ２’＋Ｍ３’）を検出する第２モーメント検出手段（例えば実施形態に於ける作業装置負荷検出器３２）を備えて装置を構成し、荷重演算手段は、ブーム位置検出手段によって検出されるブーム先端部の位置、第１モーメント検出手段によって検出されるブームモーメント（Ｍ１）、第２モーメント検出手段によって検出される作業装置モーメント成分（Ｍ２’＋Ｍ３’）及び吊り上げ荷重計測手段によって求められる吊り上げ荷重（Ｗ３）から作業台に積載された作業台積載荷重を算出する。このとき、上記同様にモーメントの釣り合いを考えると、
【００１５】
【数３】
0003671341.tif 000002
故に
Ｗ２＝（Ｍ１−（Ｍ２’＋Ｍ３’））／Ｌ１cosθ１−Ｗ３・・・・・（４）
【００１６】
（４）式におけるブームモーメントＭ１、ブーム長Ｌ１、ブームの起伏角度θ１、吊り上げ荷重Ｗ３は上述したように各検出手段によって検出される値であり、さらに、この装置において作業装置モーメント成分（Ｍ２’＋Ｍ３’）も第２モーメント検出手段によって検出される値である。従って、荷重演算手段は上記各検出値を上記（４）式に代入することにより、作業台に積載された積載荷重Ｗ２を算出することができる。
【００１７】
なお、垂直ポストＣに対して作業台Ｄが首振り動したときや吊り上げ装置Ｅが首振り動したとき、作業台Ｄ上で積載貨物の位置が変化したときやウィンチアームの起伏角が変化することにより垂直ポストＣと吊り上げ貨物との距離が変化したとき、などにおいてはブームＢに作用するブームモーメントＭ１が変化する。しかしながら、このとき同時に垂直ポストＣに作用する作業装置モーメント成分Ｍ２’＋Ｍ３’もこれに伴って同時に変化し、その変化量は同一となる。
【００１８】
例えば、作業台Ｄが旋回して垂直ポストＣよりも遠方となったときには、垂直ポストＣに作用する作業台モーメント成分Ｍ２’が増大し、これに伴ってその増分だけブームモーメントＭ１が増大する。逆に、作業台Ｄが旋回して垂直ポストＣよりも基台側になったときには、垂直ポストＣに作用する作業台モーメント成分Ｍ２’は減少し（負の値となり）、これに伴ってその減少分だけブームモーメントＭ１が減少する。この関係は吊り上げ装置についても同様である。
【００１９】
このため、このような装置によれば作業台Ｃの首振り角度位置や作業台上における積載貨物の位置、ウィンチアームの首振り角度位置や起伏角度などがどの様に変化しようと上記（４）式により積載貨物の荷重Ｗ２を正確に算出することができる。従って、上述した第１のブーム装置に加え、第２モーメント検出手段を設けることにより、簡便な構成でありながら高精度に作業台積載荷重を求めることができるブーム装置を提供することができる。
【００２０】
なお、第２モーメント検出手段は、作業台モーメントＭ２と吊り上げモーメントＭ３とを個別に検出して作業台位置等から作業台モーメント成分Ｍ２’と吊り上げモーメント成分Ｍ３’とを算出し、これらを加算することにより作業装置モーメント成分を求めるもの、作業台モーメント成分Ｍ２’と吊り上げモーメント成分Ｍ３’とを個別に検出して加算することにより作業装置モーメント成分を求めるもの、作業台モーメント成分Ｍ２’と吊り上げモーメント成分Ｍ３’の合成モーメントを直接検出して作業装置モーメント成分を求めるもの、いずれであっても良い。
【００２１】
また、吊り上げ装置は、垂直ポストにおいてブームに対して旋回動自在に取り付けられたウィンチアームと、ウィンチアームの先端部に巻き掛けられたウィンチロープの巻き取り及び繰り出し作動が自在に構成されたウィンチ機構とを有して構成し、吊り上げ荷重計測手段は、垂直ポストに対するウィンチアームの先端部の位置を検出するアーム位置検出手段と、吊り上げ装置により荷が吊り上げられたときにウィンチアーム側から垂直ポスト側に作用する吊り上げモーメント（Ｍ３）を検出する第３モーメント検出手段（例えば実施形態に於けるアーム負荷検出器３３）と、ウィンチ演算手段（例えば実施形態に於けるコントローラ７０）とを有し、アーム位置検出手段によって検出されるウィンチアーム先端部の位置と第３モーメント検出手段によって検出される吊り上げモーメントとから、ウィンチ演算手段により吊り上げ荷重（Ｗ３）を算出して求めるように構成してもよい。
【００２２】
吊り上げ装置による吊り上げ荷重Ｗ３は、例えばウィンチアーム先端部に配設されてウィンチロープが巻き掛けられるシーブ（滑車）の支持軸に作用する荷重やウィンチロープに作用する張力などを検出することにより直接的に変換して求めることができるが、ブームモーメント（Ｍ１）を求めると同様の手法により上記のように算出することも可能である。すなわち、アーム位置検出手段により検出されるウィンチアームの長さをＬ２、ウィンチアームの起伏角度をθ２、荷が吊り上げられたときに第３モーメント検出手段によって検出される吊り上げモーメントをＭ３としたときに、吊り上げ荷重Ｗ３は、
【００２３】
【数５】
Ｍ３＝Ｗ３×Ｌ２cosθ２  より、
Ｗ３＝Ｍ３／Ｌ２cosθ２  ・・・・・・・・・・（５）
【００２４】
従って、ブームモーメントＭ１を求めると同様の検出手段及び演算手段を設けることにより吊り上げ荷重Ｗ３を容易に求めることができるほか、ウィンチアームの首振り角度を検出することにより上述の吊り上げモーメント成分Ｍ３’を個別に求める装置を構成することができる。
【００２５】
次に、本発明に係る第３のブーム装置では、図１に示したと同様に、基台Ａに枢着されて基台に対して少なくとも起伏動自在に構成されたブームＢと、このブームの先端部にブームの起伏角度によらず常に垂直に保持されて取り付けられた垂直ポストＣと、この垂直ポストに取り付けられた作業台Ｄと、垂直ポストまたは作業台に取り付けられた吊り上げ装置Ｅとから構成される装置に用いられるもので、ブームＢの先端部の位置を検出するブーム位置検出手段と、基台Ａに枢着された枢着軸廻りにブームＢ側から基台Ａ側に作用するブームモーメント（Ｍ１）を検出する第１モーメント検出手段と、作業台Ｄに積載された積載荷重（Ｗ２）を検出する積載荷重検出手段と、ブーム位置検出手段によって検出されるブーム先端部の位置と第１モーメント検出手段によって検出されるブームモーメント（Ｍ１）と積載荷重検出手段によって検出される積載荷重（Ｗ２）とから吊り上げ装置が吊り上げた荷重（Ｗ３）を算出する荷重演算手段（例えば実施形態に於けるコントローラ７５）とを備えてブーム装置を構成する。
【００２６】
上記のようなブーム装置においては、（１）式の説明で示したようにブームモーメントＭ１が、Ｍ１＝（Ｗ２＋Ｗ３）×Ｒで求められ、式中の作業半径Ｒはブーム長さをＬ１、ブームの起伏角度をθ１としたときに演算式Ｒ＝Ｌ１cosθ１により求められる。従って、吊り上げ装置が吊り上げた荷重Ｗ３は（１）式を変形して、
【００２７】
【数６】
Ｗ３＝Ｍ１／Ｌ１cosθ１−Ｗ２  ・・・・・・・・・・（６）
【００２８】
（６）式におけるブームモーメントＭ１は第１モーメント検出手段により検出され、ブーム長Ｌ１及び起伏角度θ１はブーム位置検出手段（例えば、実施形態において図６に示すブーム位置検出装置２０）により検出され、作業台積載荷重Ｗ２は積載荷重検出手段によって求められる。従って、荷重演算手段はこれらの各検出値を上記（６）式に代入することにより吊り上げ荷重Ｗ３を求めることができる。
【００２９】
従って、従来から用いられている転倒防止装置に、積載荷重検出手段と荷重演算手段とを設けることにより、簡便な構成で吊り上げ荷重を求めることができるブーム装置を提供することができる。
【００３０】
なお、上記のような第３のブーム装置では、前述した第１のブーム装置と同様に、作業半径Ｒに対して垂直ポストＣと積載貨物との距離、及び垂直ポストＣと吊り上げ貨物との距離がともに充分小さい場合等において一定の精度を有している。しかしながら、これらの距離が作業半径Ｒに対して有意な大きさを有する場合や、作業台等が首振り動することにより変化量が有意な変化を伴う場合などにおいては、垂直ポストＣに作用するそれぞれのモーメントを考慮して算出することが好ましい。
【００３１】
そこで、本発明に係る第４のブーム装置では、図２に示したと同様に、上記第３のブーム装置に加えて作業台Ｄから垂直ポストＣ側に作用する作業台モーメント（Ｍ２）と吊り上げ装置Ｅから垂直ポストＣ側に作用する吊り上げモーメント（Ｍ３）とを合わせた作業装置モーメント（Ｍ２＋Ｍ３）のうち、ブームの軸線を含む起伏角度面と同一または平行な面内における作業装置モーメント成分（Ｍ２’＋Ｍ３’）を検出する第２モーメント検出手段を備えて装置を構成し、荷重演算手段は、ブーム位置検出手段によって検出されるブーム先端部の位置、第１モーメント検出手段によって検出されるブームモーメント（Ｍ１）、第２モーメント検出手段によって検出される作業装置モーメント成分（Ｍ２’＋Ｍ３’）及び積載荷重検出手段によって検出される作業台積載荷重（Ｗ２）から吊り上げ装置が吊り上げた貨物の荷重（Ｗ３）を算出する。このとき、モーメントの釣り合いは（３）式と同一であり、これを変形して、
【００３２】
【数７】
Ｗ３＝（Ｍ１−（Ｍ２’＋Ｍ３’））／Ｌ１cosθ１−Ｗ２・・・・・（７）
【００３３】
ここに（７）式におけるブームモーメントＭ１、ブーム長Ｌ１、ブームの起伏角度θ１、作業台積載荷重Ｗ２、及び作業装置モーメント成分（Ｍ２’＋Ｍ３’）はそれぞれの検出手段によって検出される値であり、荷重演算手段は上記各検出値を上記（７）式に代入することにより、吊り上げ装置が吊り上げた荷重Ｗ３を算出することができる。
【００３４】
そして、このような装置によれば作業台Ｃの首振り角度位置や作業台上における積載貨物の位置、ウィンチアームの首振り角度位置や起伏角度などがどの様に変化しようと上記（７）式により吊り上げ荷重Ｗ３を正確に算出することができる。従って、上述した第３のブーム装置に加え、第２モーメント検出手段を設けることにより、簡便な構成でありながら高精度に吊り上げ荷重を求めることができるブーム装置を提供することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以降、本発明の好ましい実施の形態について説明する。まず、図３には本発明に係るブーム装置を備える高所作業車を示しており、この高所作業車の構成から説明する。高所作業車１は車両前方に運転キャビン２を有し、走行可能に構成された車体３上に、旋回モータ１１の作動により車体３に対して水平方向に旋回動自在に構成された旋回台４（解決手段における基台Ａに相当する）が配設されており、この旋回台４の上端部には、起伏シリンダ１２の伸縮作動により車体２に対して起伏動自在に構成されたブーム５が枢着されている。
【００３６】
ブーム５は旋回台４の上端部にフートピン４ａにより枢着された基端ブーム５ａ、中間ブーム５ｂ及び先端ブーム５ｃとからなり、それぞれテレスコープ状に嵌挿されるとともに、ブーム５内部に配設された伸縮シリンダ１３の作動により基端ブーム５ａに対して伸縮動自在に構成されている。先端ブーム５ｃの先端部には、図４に示すように、起伏シリンダ１２と同一の起伏角度面に配設されたレベリングシリンダ１４の作動によりブーム５の起伏角度によらず常時垂直を維持する垂直ポスト６が配設され、さらに、この垂直ポストに配設された首振りモータの作動により垂直ポスト６を中心軸として旋回動（首振り動）自在に構成されたアーム７を介して作業台８が取り付けられている。
【００３７】
作業台８にはブーム５の作動操作を行うためのブーム操作装置１０が配設されており、作業台８に搭乗する作業者はブーム操作装置１０の操作レバーを操作することによってブーム５を自由に旋回動、起伏動、伸縮動等させ、作業台８を任意の高所に移動させることができるように構成されている。垂直ポスト６には高所での重量物吊り上げ等を容易化するためウィンチ装置４０（解決手段における吊り上げ装置Ｅに相当する）が配設されている。また、ブーム５を旋回動や伸長動等作動させたとき、あるいはウィンチ装置４０により重量物を吊り上げたときに、高所作業車１に作用して車体３を転倒させようとする転倒モーメントに抗して車体３を安定支持させるため、車体３の前後左右にはアウトリガジャッキ１７，１７…が配設されている。
【００３８】
高所作業車１には、ブーム装置の姿勢を検出するブーム位置検出装置(２０)が取り付けられている。この装置は、車体３に取り付けられて車体３に対する旋回台４の旋回角度位置を検出する旋回角度検出器２１、基端ブーム５ａに取り付けられてブーム５の起伏角度を検出する起伏角度検出器２２及び基端ブーム５ａに対する先端ブーム５ｃの伸長量を検出する伸長量検出器２３、垂直ポスト６に取り付けられてブーム先端部に対する作業台８の首振り角度位置を検出する首振り角度検出器２４などから構成されている。そして、これら各検出器によって検出されるブームの旋回角度、起伏角度、伸長量、及び作業台の首振り角度から車体３に対する垂直ポスト６の存在位置を算出し、またブームに対する作業台８の首振り状態を検知する。
【００３９】
起伏シリンダ１２のチューブ側端部において起伏シリンダ１２を旋回台４に揺動自在に接続する接続ピンには、この起伏シリンダ１２の伸縮軸方向に作用する軸負荷を検出するブーム負荷検出器３１が取り付けられている。この検出器３１が検出する軸負荷は、旋回台４の上端部にフートピン４ａにより揺動自在に枢着されたブーム５から、フートピン廻りに起伏シリンダ１２に作用するブーム５の全モーメントであり、ブーム姿勢とブーム先端部に作用する荷重によって変化する変動値である。しかしまた逆に、ブーム５の起伏角度や伸長量、作業台８の首振り角度等がわかれば、作業台８やウィンチ装置４０に荷重をかけていない無負荷状態での初期ブームモーメントはブーム姿勢に対応して幾何学的に算出することができる。そこで、逐次ブーム負荷検出器３１で検出される全ブームモーメントから無負荷状態での初期ブームモーメントを差し引いた実効モーメントをブームモーメントＭ１と規定する。
【００４０】
起伏シリンダ１２と同一の起伏角度面において先端ブーム５ｃと垂直ポスト６との間に配設され、ブーム５の起伏角度によらず垂直ポスト６を常時水平に維持するレベリングシリンダ１４(図４）の接続ピンについても、上記起伏シリンダにおけるブーム負荷検出器３１と同様の構成を有する作業装置負荷検出器３２が配設されている。この検出器３２が検出する軸負荷は、垂直ポスト６が受ける作業装置モーメントのうち、垂直ポスト６の揺動軸廻りに作用するモーメント成分である。そして、このモーメント成分は、換言すれば、垂直ポスト６に取り付けられた作業台８から受ける作業台モーメントと、ウィンチ装置４０から受ける吊り上げ装置モーメントとの２つの作用モーメントのうち、ブーム５の起伏角度面内に作用する合成モーメント成分である。
【００４１】
いま、上記ブームモーメントＭ１と同様に作業台積載荷重及び吊り上げ荷重が作用していない無負荷状態での初期モーメントを差し引き、作業台８に積載された積載荷重Ｗ２に基づいて発生する作業台モーメント（実効モーメント）をＭ２、ウィンチ装置４０が吊り上げた吊り上げ荷重Ｗ３に基づいて発生する吊り上げモーメント（実効モーメント）をＭ３とし、これらモーメントのうち起伏角度面内のモーメント成分をそれぞれＭ２’、Ｍ３’とすれば、作業装置負荷検出器３２で検出されるモーメントは、それぞれのモーメント成分の合成値Ｍ２’＋Ｍ３’である。
【００４２】
ウィンチ装置４０は、垂直ポスト６の上端部に垂直ポストに対して水平旋回自在に取り付けられた旋回ベース４１、この旋回ベース４１上に揺動自在に枢着されてアームシリンダ４７の作用により起伏動自在に取り付けられたウィンチボディ４２、ウィンチボディ４２に対して伸縮動自在に配設されたウィンチアーム４３、ウィンチアーム４３の先端部に回転動自在に取り付けられたシーブ４５、ウィンチボディ４２に取り付けられシーブ４５に巻き掛けられたウィンチロープ４６を巻き上げまたは繰り出し自在に構成されたウィンチ機構４４などから構成されている。
【００４３】
また、ウィンチ装置４０には垂直ポスト６に対するウィンチアーム４３の先端位置（ウィンチ姿勢）を検出するアーム位置検出装置５０が配設されている。この装置は旋回ベース４１の首振り角度位置を検出する首振り角度検出器５１、ウィンチアーム４３の起伏角度を検出する起伏角度検出器５２、ウィンチアーム４３のウィンチボディ４２に対する伸長量を検出する伸長量検出器５３などから構成されている。そして、これら各検出器によって検出されるウィンチアームの首振り角度、起伏角度、伸長量から垂直ポスト６（ブーム５基端部）に対するウィンチアーム先端部の位置を算出して検知する。
【００４４】
旋回ベース４１とウィンチボディ４２との間に配設されてウィンチアーム４３を起伏作動させるアームシリンダ４７の接続ピンには、前述したブーム負荷検出器３１や作業装置負荷検出器３２と同様のアーム負荷検出器３３が配設されており、上記説明したと同様の方法により吊り上げ荷重Ｗ３によって垂直ポスト６に作用する吊り上げモーメントＭ３（アーム位置に応じた初期モーメントを差し引いた実効モーメント）を検出する。
【００４５】
次に、以上のようにして構成される高所作業車１において、作業台積載荷重Ｗ２または吊り上げ荷重Ｗ３を求める荷重検出装置の構成について説明する。まず、図５には第１の好ましい荷重検出装置の構成実施例（解決手段における第２のブーム装置に該当する）を示しており、この装置はブーム各部に作用するモーメントと吊り上げ荷重Ｗ３を検出することにより、作業台８に積載された作業台積載荷重Ｗ２を算出して表示し、作業台積載荷重Ｗ２または吊り上げ荷重が許容荷重を超えたときに、必要な警報作動を行う荷重検出装置である。
【００４６】
この荷重検出装置１００は、図５に示すように、ブーム５の姿勢を検出するブーム位置検出装置２０、ブーム５から旋回台４に作用するブームモーメントＭ１を検出するブーム負荷検出器３１、作業台８及びウィンチ装置１８から垂直ポスト６を介してブーム先端部に作用する作業装置モーメント成分Ｍ２’＋Ｍ３’を検出する作動装置負荷検出器３２、ウィンチ装置１８から垂直ポスト６に作用する吊り上げモーメントＭ３を検出するアーム負荷検出器３３、ウィンチアームの姿勢を検出するアーム位置検出装置５０、これ等各検出値に基づいて吊り上げ荷重Ｗ３や作業台積載荷重Ｗ２等を算出するとともに、警報作動を行わせるコントローラ７０、作業台積載荷重Ｗ２を表示する積載荷重表示器８１、吊り上げ荷重Ｗ３を表示する吊り上げ荷重表示器８２、及び警報表示を行う警報表示器８５などから構成されている。
【００４７】
コントローラ７０には、アーム姿勢検出器５０における起伏角度検出器５２によって検出されるウィンチアーム起伏角度θ２、伸長量検出器５３によって検出されるアーム伸長量Ｌ２、アーム負荷検出器３３によって検出される吊り上げモーメントＭ３の各検出値が入力されており、コントローラ７０はこれら検出値から、前述した（５）式に基づいてウィンチ装置１８が吊り上げた吊り上げ荷重Ｗ３を算出する。
【００４８】
また、コントローラ７０には、ブーム負荷検出器３１によって検出されるブームモーメントＭ１、作動装置負荷検出器３２によって検出される作業装置モーメント成分Ｍ２’＋Ｍ３’、ブーム位置検出装置２０における伸長量検出器２３によって検出されるブーム伸長量Ｌ１、ブーム位置検出装置２０における起伏角度検出器２２によって検出されるブーム起伏角度θ１の各検出値が入力されており、コントローラ７０は、これら検出値と上記算出された吊り上げ荷重Ｗ３とから、前述した（４）式に基づいて作業台積載荷重Ｗ２を算出する。
【００４９】
そして、以上のようにして算出された作業台積載荷重Ｗ２と吊り上げ荷重Ｗ３とをそれぞれ積載荷重表示器８１、吊り上げ荷重表示器８２に表示する。また、これらの表示と同時に、算出された作業台積載荷重Ｗ２と予め設定記憶された許容積載荷重Ｗ２MAXとを比較し、作業台積載荷重Ｗ２が許容積載荷重Ｗ２MAXを超えていると判断されたときには、警報表示器８５によりその旨をアラーム表示（ランプ、LED等の光学表示や音声表示）するとともに、例えばブーム５の作動を停止させる警報作動を行う。同様に、算出された吊り上げ荷重Ｗ３と予め設定記憶された許容吊り上げ荷重Ｗ３MAXとを比較し、吊り上げ荷重Ｗ３が許容吊り上げ荷重Ｗ３MAXを超えていると判断されたときには、警報表示器８５によりその旨をアラーム表示するとともに、例えばウィンチ装置１８の巻き上げ作動やブーム５の作動を停止させる警報作動を行う。
【００５０】
従って、以上のように構成されたブーム装置によれば、従来から転倒防止装置として用いられているブーム位置検出装置２０やブーム負荷検出器３１等に、作業装置負荷検出器３２、吊り上げ荷重検出装置（本実施例におけるアーム負荷検出器３３及びアーム位置検出装置５０）を加えることにより、作業台８の首振り角度位置や作業台上における積載物の配設位置（作業車の搭乗位置）、ウィンチ装置４０の首振り角度位置などによらず高精度に作業台積載荷重Ｗ２を検出するブーム装置を提供することができる。そして、このようなブーム装置を用いることにより、従来では区別することができなかった作業台積載荷重Ｗ２と吊り上げ荷重Ｗ３とを分離して求めることができ、従って作業台８とウィンチ装置４０のそれぞれについて個別に過負荷を防止することができる。
【００５１】
なお、上記実施例では吊り上げ荷重Ｗ３を求める吊り上げ荷重検出手段として、アーム負荷検出器３３とアーム位置検出装置５０とを用い、吊り上げモーメントＭ３とウィンチアーム４３のアーム姿勢とから（５）式に基づいて吊り上げ荷重Ｗ３を算出する方法を説明したが、本発明は係る手段に限定されるものではなく、吊り上げ荷重Ｗ３を求めることができる手段であればよい。例えば、前述したように、ウィンチ装置４０におけるシーブ４５の支持軸に作用する荷重やウィンチロープに作用する張力などを検出し、これを変換して求める荷重検出手段や、旋回ベース４１作用する荷重や支持部材の撓みを検出し、これを変換して求める荷重検出手段であっても良い。
【００５２】
次に、本発明に係るブーム装置における荷重検出装置の他の好ましい実施例について説明する。図６には第２の好ましい荷重検出装置の構成例（解決手段における第４のブーム装置に該当する）を示しており、この装置はブーム各部に作用するモーメントと作業台積載荷重Ｗ２を検出することにより、ウィンチ装置４０が吊り上げた吊り上げ荷重Ｗ３を算出して表示し、作業台積載荷重Ｗ２または吊り上げ荷重Ｗ３が許容荷重を超えたときに、必要な警報作動を行う荷重検出装置である。
【００５３】
この荷重検出装置１１０は、図６に示すように、ブーム５の姿勢を検出するブーム位置検出装置２０、ブーム５から旋回台４に作用するブームモーメントＭ１を検出するブーム負荷検出器３１、作業台８及びウィンチ装置１８から垂直ポスト６を介してブーム先端部に作用する作業装置モーメント成分Ｍ２’＋Ｍ３’を検出する作動装置負荷検出器３２、作業台に積載された積載荷重Ｗ２を検出する積載荷重検出器３５、これ等各検出値に基づいて吊り上げ荷重Ｗ３を算出するとともに警報作動を行わせるコントローラ７５、積載荷重表示器８１、吊り上げ荷重表示器８２、及び警報表示器８５などから構成されている。
【００５４】
コントローラ７５には、ブーム負荷検出器３１によって検出されるブームモーメントＭ１、作動装置負荷検出器３２によって検出される作業装置モーメント成分Ｍ２’＋Ｍ３’、積載荷重検出器３５によって検出される作業台積載荷重Ｗ２、ブーム位置検出装置２０における伸長量検出器２３によって検出されるブーム伸長量Ｌ１、ブーム位置検出装置２０における起伏角度検出器２２によって検出されるブーム起伏角度θ１の各検出値が入力されており、コントローラ７５は、これら検出値から、前述した（７）式に基づいて吊り上げ荷重Ｗ３を算出する。
【００５５】
そして、以上のようにして検出された作業台積載荷重Ｗ２と算出された吊り上げ荷重Ｗ３とをそれぞれ積載荷重表示器８１、吊り上げ荷重表示器８２に表示する。また、これらの表示と同時に、算出された作業台積載荷重Ｗ２と予め設定記憶された許容積載荷重Ｗ２MAXとを比較し、作業台積載荷重Ｗ２が許容積載荷重Ｗ２MAXを超えていると判断されたときには、警報表示器８５によりその旨をアラーム表示するとともに、例えばブーム５の作動を停止させる警報作動を行う。同様に、算出された吊り上げ荷重Ｗ３と予め設定記憶された許容吊り上げ荷重Ｗ３MAXとを比較し、吊り上げ荷重Ｗ３が許容吊り上げ荷重Ｗ３MAXを超えていると判断されたときには、警報表示器８５によりその旨をアラーム表示するとともに、例えばウィンチ装置１８の巻き上げ作動やブーム５の作動を停止させる警報作動を行う。
【００５６】
従って、以上のように構成されたブーム装置によれば、従来から転倒防止装置として用いられているブーム位置検出装置２０やブーム負荷検出器３１等に、作業装置負荷検出器３２、積載荷重検出器３５を加えることにより、作業台８の首振り角度位置や作業台上における積載物の配設位置（作業車の搭乗位置）、ウィンチ装置４０の首振り角度位置などによらず高精度に吊り上げ荷重Ｗ３を検出するブーム装置を提供することができる。そして、このようなブーム装置を用いることにより、従来では区別することができなかった作業台積載荷重Ｗ２と吊り上げ荷重Ｗ３とを分離して求めることができ、従って作業台８とウィンチ装置４０のそれぞれについて個別に過負荷を防止することができる。
【００５７】
なお、作業台８に積載された荷重を検出する積載荷重検出手段３５は、作業台８に積載された荷重を検出可能な手段であれば良く、例えば作業台８の床面に配設されてこの床面に作用する重量を検出する荷重検出手段や、作業台８から首振りアーム７に作用する鉛直方向荷重を検出する荷重検出手段、首振りアーム７の撓みを検出して検出値を荷重に変換算出する荷重検出手段など、いずれの手段であっても良い。また、首振りアーム７の撓みを検出する場合には作業台８から垂直ポスト６に作用する作業台モーメント（Ｍ２）を個別に検出する装置を構成することも可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る第１のブーム装置は、基台に枢着されて少なくとも起伏動自在に構成されたブームの先端部に、常時垂直を維持して配設された垂直ポストを介して作業台が取り付けられるとともに、垂直ポストまたは作業台に吊り上げ装置を備えてなるブーム装置において、基台に対するブーム先端部の位置を検出するブーム位置検出手段と、基台の枢着軸廻りに作用するブームモーメントを検出する第１モーメント検出手段と、吊り上げられた荷重を求める吊り上げ荷重計測手段と、荷重演算手段とを備え、荷重演算手段はブーム先端部の位置とブームモーメントと吊り上げ荷重とから作業台に積載された作業台積載荷重を算出するようにブーム装置を構成する。従って、従来から用いられている転倒防止装置に加え、吊り上げ荷重計測手段と荷重演算手段とを設けることにより、簡便な構成で作業台積載荷重を求めることができ、これにより吊り上げ荷重と作業台積載荷重とを個別に規制することができるブーム装置を提供することができる。
【００５９】
本発明に係る第２のブーム装置は、上記第１のブーム装置に加えて、作業台と吊り上げ装置から垂直ポストに作用する作業装置モーメントのうち、ブームの起伏角度面と同一または平行な面内における作業装置モーメント成分を検出する第２モーメント検出手段を備えて装置を構成し、荷重演算手段は、ブーム先端部の位置、ブームモーメント、第２モーメント検出手段によって検出される作業装置モーメント成分、及び吊り上げ荷重から、作業台に積載された作業台積載荷重を算出する。このような装置によれば作業台の首振り角度位置や作業台上における積載貨物の位置、ウィンチアームの首振り角度位置や起伏角度などがどの様に変化しても積載貨物の荷重Ｗ２を正確に算出することができる。従って、簡便な構成でありながら吊り上げ荷重と作業台積載荷重とを高精度に求め、個別に規制することができるブーム装置を提供することができる。
【００６０】
なお、吊り上げ装置を垂直ポストに取り付けられたウィンチアームと、このアーム先端部に巻き掛けられたウィンチロープの巻き取り作動等を行うウィンチ機構とを有する構成とし、吊り上げ荷重計測手段は、ウィンチアーム先端部の位置と、荷が吊り上げられたときに垂直ポスト側に作用する吊り上げモーメントとから吊り上げ荷重を算出して求めるように構成してもよい。このような構成によれば、ブームモーメントを求めると同様の検出手段及び演算手段により吊り上げ荷重を容易に求めることができる。
【００６１】
本発明に係る第３のブーム装置は、上記第１のブーム装置と同様のブームと垂直ポストと作業台と吊り上げ装置とを備えてなるブーム装置において、ブーム先端部の位置を検出するブーム位置検出手段と、基台の枢着軸廻りにブーム側から作用するブームモーメントを検出する第１モーメント検出手段と、作業台に積載された積載荷重を検出する積載荷重検出手段と、荷重演算手段とを備え、これら検出されるブーム先端部の位置とブームモーメントと積載荷重とから吊り上げ装置が吊り上げた吊り上げ荷重を算出するようにブーム装置を構成する。従って、従来から用いられている転倒防止装置に、積載荷重検出手段と荷重演算手段とを設けることにより、簡便な構成で吊り上げ荷重を求めることができ、これにより吊り上げ荷重と作業台積載荷重とを個別に規制することができるブーム装置を提供することができる。
【００６２】
本発明に係る第４のブーム装置は、上記第３のブーム装置に加えて、作業台と吊り上げ装置とから垂直ポストに作用する作業装置モーメントのうち、ブームの軸線を含む起伏角度面と同一または平行な面内における作業装置モーメント成分を検出する第２モーメント検出手段を備えて装置を構成し、荷重演算手段は、ブーム先端部の位置、ブームモーメント、第２モーメント検出手段によって検出される作業装置モーメント成分、及び作業台積載荷重から、吊り上げ装置が吊り上げた貨物の荷重を算出する。このような装置によれば、作業台の首振り角度位置や作業台上における積載貨物の位置、ウィンチアームの首振り角度位置や起伏角度などによらず吊り上げ荷重を正確に算出することができる。従って、吊り上げ荷重と作業台積載荷重とを高精度に求め、個別に規制することができるブーム装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブーム装置の構成及び作用を説明するための説明図である。
【図２】本発明に係る他のブーム装置の構成及び作用を説明するための説明図である。
【図３】本発明のブーム装置を備える高所作業車の構成を説明する斜視図である。
【図４】上記高所作業車のブーム先端部を示す部分拡大図である。
【図５】本発明に係るブーム装置における荷重検出装置の第１の実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明に係るブーム装置における荷重検出装置の第２の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ａ  基台
Ｂ  ブーム
Ｃ  垂直ポスト
Ｄ  作業台
Ｅ  吊り上げ装置
４  旋回台（基台）
４ａ  フートピン（枢着軸）
５  ブーム（５ａ  基端ブーム、５ｂ  中間ブーム、５ｃ  先端ブーム）
６  垂直ポスト
８  作業台
２０  ブーム位置検出装置（ブーム位置検出手段）
３１  ブーム負荷検出器（第１モーメント検出手段）
３２  作業装置負荷検出器（第２モーメント検出手段）
３３  アーム負荷検出器（第３モーメント検出手段）
３５  積載荷重検出器（積載荷重検出手段）
４０  ウィンチ装置（吊り上げ装置）
４３  ウィンチアーム
４４  ウィンチ機構
４６  ウィンチロープ
５０  アーム位置検出装置（アーム位置検出手段）
７０  コントローラ（荷重演算手段、ウィンチ演算手段）
７５  コントローラ（荷重演算手段）
【図１】
0003671341.tif 000003
【図２】
0003671341.tif 000004
【図３】
0003671341.tif 000005
【図４】
0003671341.tif 000006
【図５】
0003671341.tif 000007
【図６】
0003671341.tif 000008