(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転はしご、ブーム（ｂｏｏｍ）、あるいは類似のものに用いられるレベリング装置（ｌｅｖｅｌｌｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）（１０）において、複数の部分から構成される回転フレームを備え、その一つの部分は、下部構造（ｕｎｄｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に付随するロータリードライブ（ｒｏｔａｒｙ  ｄｒｉｖｅ）（２６）により直立軸の周りに回転することができる第一ターンテーブル（２０）によって、下部構造に取り付けられた基部（１４）から形成されており、更なる部分は、はしごや類似のものを支え、前記直立軸に対して傾いた連結軸の周りに回転することができるように前記基部（１４）に連結した上部構造（ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）（１２）によって形成されており、前記上部構造（１２）がピボットドライブ（ｐｉｖｏｔ  ｄｒｉｖｅ）によって前記基部（１４）に対して回転できるレベリング装置（１０）であって、前記基部（１４）は、略くさび形の断面を持ち、前記上部構造（１２）は、第二ターンテーブル（３２）によって、前記基部（１４）に取り付けられており、前記第二ターンテーブル（３２）は、前記第一ターンテーブル（２０）に対して傾いている平面（Ｅ１）内に存在し、
前記第一ターンテーブル（２０）は前記基部（１４）に固定されており、前記第一ターンテーブル（２０）の上面と下面とは平行であり、前記第一ターンテーブルの回転軸と前記第二ターンテーブルの回転軸との間の角度は一定値を保つことを特徴とするレベリング装置。
【請求項２】
ピボットドライブ（３８）が、少なくとも一つの伸縮自在な可変長のプッシュロッド（４０）を備え、前記プッシュロッド（４０）は、前記基部（１４）の第一接触点（６２）と前記上部構造（１２）の第二接触点（６６）の間で伸長することを特徴とする、請求項１に記載のレベリング装置。
【請求項３】
第二の伸縮自在な可変長のプッシュロッド（４２）を備え、前記第二の伸縮自在な可変長のプッシュロッド（４２）は、第一のプッシュロッド（４０）の第一接触点（６２）に隣接する、あるいは、前記第一接触点（６２）と一致する前記基部（１４）の第三接触点（６０）と、前記上部構造（１２）の第四接触点（６４）の間で伸長することを特徴とする請求項１に記載のレベリング装置。
【請求項４】
プッシュロッド（４０、４２）が、液体駆動式の（ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ  ｄｒｉｖｅｎ）伸縮自在なシリンダーとして考案されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレベリング装置。
【請求項５】
鉛直方向に対する前記上部構造の直立面の側方傾斜（ｌａｔｅｒａｌ  ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ）を測定するためのセンサーと、前記上部構造（１２）を前記下部構造に対して回転させる際に、前記直立面の側方傾斜をゼロにするために備えられた、ピボットドライブ（３８）とロータリードライブ（２６）を制御する制御ユニットとを備えることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレベリング装置。
【請求項６】
ピボットドライブ（３８）の変化可能な回転速度とロータリードライブ（２６）の変化可能な回転速度を重複させる（ｏｖｅｒｌａｐ）ことにより、前記下部構造に対する上部構造の特定の回転速度を生み出すために、前記制御ユニットが備えられたことを特徴とする、請求項５に記載のレベリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、請求項１の序言に従った回転可能な上部構造のためのレベリング装置（ｌｅｖｅｌｌｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）に関連する。
【背景技術】
【０００２】
この種のレベリング装置は、例えば、回転はしごが装着された車両で用いられる。そのおかげで、たとえその車両が坂道に停車していたとしても、はしごが回転軸の周りに直立する直立面は、全ての動作モードにおいて、鉛直を保つ。
【０００３】
そのような装置は、例えば特許文献１に開示されている。その装置が備えるのは、基部と、基部に回転可能に連結された上部構造（ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）から成る、二部分からなる回転フレームであって、それは、回転はしごを支える。基部は、下部構造（ｕｎｄｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に付随するロータリードライブ（ｒｏｔａｒｙ  ｄｒｉｖｅ）によって下部構造に垂直な直立軸の周りに回転することのできる、ターンテーブルによって、車両の下部構造に取り付けられている。上部構造とトレーラー（ｔｒａｉｌｅｒ）との間の回転軸となる連結部は、水平な接続軸によって、成し遂げられる。調整ユニット（ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ  ｕｎｉｔ）によってコントロールされるピボットドライブ（ｐｉｖｏｔ  ｄｒｉｖｅ）は、基部が下部構造から見て回転する際に、直立面が鉛直に保たれ、それによって、坂道による車両のいかなる傾斜も補正することを、確実にする。
【０００４】
この装置は、吸収される大きな力と望ましくない力の伝達の関係を原因として、重量が大きくて伸縮するはしごには適していない。例えば特許文献２には、また別のレベリング装置が開示されているが、この装置が備えるのは、二部分からなる基部を持つ回転フレームであって、それぞれの基部の部分は、だいたいくさび形に形成されており、ターンテーブルによって、もう一方の部分から見て回転することができる。はしごの上部構造は、上部のターンテーブルによってこの基部に取り付けられているが、下部構造を基部に取り付けるために用いられる下部のターンテーブルから見た、上部のターンテーブルの傾斜は、基部の要素をお互いに対して回転させることにより、修正することが可能である。合計で、三つの独立した、作動する駆動連結部（ｏｐｅｒａｔｅｄ  ｄｒｉｖｅ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）が必要となる。いったん完全に水平になると（ｌｅｖｅｌｌｉｎｇ  ｏｕｔ  ｉｓ  ｃｏｍｐｌｅｔｅ）、最上のロータリードライブとターンテーブルのみが用いられる。従って、直立面だけではなく、はしごを適切な位置に位置付ける間に直立面が回転する軸も、鉛直に位置づけられる。これは、必要とされる自由度に比較して、複雑で高コストな構造である。更に、このシステムの重量は重く、案内される回転はしごの重量とともに増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国実用新案  ＤＥ２１３５３４１Ｕ１
【特許文献２】独国実用新案  ＤＥ３５４０６６６Ｃ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本願発明の課題は、前述のタイプのレベリング装置であって、比較的軽量で、高い安定性を持ち、比較的コストが低いことと両立するような、大きくて重い上部構造のための水平補正（ｌｅｖｅｌ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）を成し遂げるのに適しているレベリング装置を創作することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１の特徴を持つレベリング装置による発明によって解決される。本願発明に従えば、基部それ自身は、およそくさび形の断面を持つ。下部構造の上で基部を回転させるための第一ターンテーブルから見て、傾いている平面上にある第二ターンテーブルによって、上部構造は基部に取り付けられている。このことが意味するのは、基部は単一のくさび形の要素によって形成することができる、ということである。
【０００８】
第二ターンテーブルを駆動させるために、例えば、プッシュロッドシステム（ｐｕｓｈ  ｒｏｄ  ｓｙｓｔｅｍ）の形態をとる簡易化されたピボットドライブが備わっていてもよい。このことが意味するのは、上部構造はピボットドライブによって、上部のターンテーブルの回転軸の周りに回転することができ、前記回転軸は、下部のターンテーブルの回転軸から見て傾いている、ということである。はしごが下部構造から見て回転する際、ピボットドライブは、直立面を鉛直に保つために、継続的な補正をしなくてはならない。回転はしごを動かすための円滑な回転は、ロータリードライブによって、ピボットドライブの動きを補正することにより成し遂げることができる。
【０００９】
特許文献１に記載の構造と比較して、有利な点は、上部構造が基部に直接支えられている、ということである。その結果、比較的大きな力でさえ吸収することができる。基部に対する上部構造の回転軸と、第一ターンテーブルが回転する直立軸は鉛直ではないが、お互いに比較的小さな角度を形成する。しかしその角度は、補正される傾きよりも大きくなくてはならない。これは、本願発明の機能にとって十分であることが立証されている。更に、構造の単純性と確実な力の伝達の関係に由来する明白な便益が存在する。特許文献２で述べられているような重くて高コストのドライブ構造の必要はない。
【００１０】
本願発明の好適実施例において、レベリング装置は第二プッシュロッドを備え、第二プッシュロッドは、基部の第三接点と上部構造の第四接点の間に伸長するが、この第三接点は、第一プッシュロッドの第一接点に直接隣り合って位置するか、あるいは、一致する。
【００１１】
これら二つのプッシュロッドは、上部構造と基部の間の第二ターンテーブルの中心軸の周りに、対称に配置される。もし二つのプッシュロッドのうち片方が伸長するなら、もう片方のプッシュロッドは、自動的に縮む。概して、この結果、だいたいＶ字型に配置され、回転運動の間、Ｖ字の一方の辺が縮むと、もう一方が伸長する。
【００１２】
プッシュロッドは、液体駆動式（ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ  ｄｒｉｖｅｎ）の伸縮自在のシリンダーであることが望ましい。
【００１３】
本願発明によるレベリング装置は、上部構造の直立面の、鉛直方向に対する側方傾斜（ｌａｔｅｒａｌ  ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ）を測定するセンサー、及び、上部構造が下部構造に対して回転する間、直立面の側方傾斜がゼロとなることを確実にするような、ピボットドライブとロータリードライブを制御する制御ユニットを備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
前記センサーの測定信号を用いることで、制御ユニットは、オペレータによって指定された、対象となる回転運動を、ピボットドライブとロータリードライブによって実行される複雑な動きに変換することができ、結局のところ、常に直立面を鉛直に保持しながら、所望のはしごの動きを遂行することができる。
【００１５】
一つの好適実施例において、制御ユニットは、ピボットドライブとロータリードライブの二種類の変化する回転速度を重複させる（ｏｖｅｒｌａｐ）ことにより、下部構造に対する上部構造の特定の回転速度を、生み出すことができる。そして、その回転速度は、ピボットの速度を相殺する。
【００１６】
本願発明の好適実施例は、本願に含まれる図面を用いて、以下でより詳細に述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願発明に従うレベリング装置の一つの態様の側面図である。
【図２】図１のレベリング装置を下から見た図である。
【図３】図１及び２のレベリング装置の複数の部分の角度位置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（発明の詳細な説明）
図１に記載のレベリング装置１０は、回転はしご、ブーム（ｂｏｏｍ）、伸縮自在のマスト、あるいは類似の物を、鉛直に位置づける働きをする。この具体的事例において、あまり詳しくは示されていないが、車両に固定された下部構造に回転可能に取り付けられているのは、消防車用のはしごのセットである。
【００１９】
レベリング装置１０は、原則的に二つの部分から成る回転フレーム１１を備えるが、それは、車両の下部構造に回転可能に取り付けられた下の部分である基部１４、及び、はしごのセットを支え、同様に基部１４に支えられた上の部分である上部構造１２から形成されている。上部構造１２は、基部１４に回転可能に取り付けられているが、そのことは以下で詳しく説明する。基部１４は、くさび形の輪として考案されている、すなわち、横方向の横断面がくさび形になっている。そして、基部１４の上端部１６は、基部１４の輪の形をした下端部１８の平面Ｅ２に対して傾いている平面Ｅ１の中にある。
【００２０】
基部１４は、下部のターンテーブル２０によって、下部構造に取り付けられている。これは、基部１４の下端部１８に固定されており、下部構造に取り付けられた輪の形状をしたベアリング２４の中に回転可能に取り付けられた環状ギア２２によるものである。環状ギア２２は駆動することができ、これもまた下部構造に取り付けられた底部のロータリードライブ２６によって回転させることができる。このロータリードライブ２６は、出力軸（ｏｕｔｐｕｔ  ｓｈａｆｔ）にピニオン３０が取り付けられたモーター２８を備えるが、内部で環状リング２２と噛み合う。従って、ピニオン３０の回転によって、ベアリング２４の中で環状ギア２２が回転する。そのようにして、基部１４は、それに取り付けられた環状リング２２と共に回転する。
【００２１】
上部構造１２は、第二ターンテーブル３２によって基部１４に取り付けられている。これは、外部リング３４を備えるが、それは上部構造１２に取り付けられ、かつ、基部１４に接合された内部リング３６の周りに同軸上に取り付けられている。上部のターンテーブル３２は、平面Ｅ２の中にある下部のターンテーブル２０に対して傾いている平面Ｅ１の中に存在する。
【００２２】
上部のターンテーブル３２は、ピボットドライブ３８によって、基部１４に対して回転するように駆動される。ピボットドライブ３８は、二つの液体駆動式の伸縮自在のシリンダー４０（「シリンダー４０」のことを「プッシュロッド４０」ともいう。同様に、「シリンダー４２」のことを「プッシュロッド４２」ともいう。）を備えるが、その片方のみ、図１に見ることができる。通常そうであるように、伸縮自在のシリンダー４０は、ピストンスリーブ４６の中に伸長可能な形態で実装された内部ロッド４４を備える。内部ロッド４４の端部は、基部１４の壁面が最も高い側部で、ヒンジ４８によって、基部１４の内壁に結合している。同様に、ピストンスリーブ４６の端部は、もう一つのヒンジ５０によって、上部のターンテーブル３２に結合している、すなわち、上部構造１２の外部リング３４に取り付けられている。
【００２３】
ヒンジ４８は、原則的に、内部ロッドの端部で、ループ５２から形成されているが、ループ５２は、図１では詳細に示されていないボルトに貫かれており、基部１４の内壁から突き出ており両側からループ５２を包み込むような二つの平行なフランジ５４の端部に、保持されている。そのため、伸縮自在のシリンダー４０はボルトの周りに回転することができる。同様に、ピストンスリーブ４６の端部におけるループ５６は、同様に考案されており、上部のターンテーブル３２の外部リング３６に結合した別のボルト５８に貫かれている。
【００２４】
図２を見れば、二つの伸縮自在のシリンダー４０、４２がＶ字型に配置されていることが、はっきりと分かる。それによって内部ロッド４４が基部１４に接合されるヒンジ４８によって形成された、伸縮自在のシリンダー４０、４２の二つの基部側部の接触点６０、６２は、接近しており、その一方で、ピストンスリーブ４６を上部のターンテーブル３２の外部リング３４に結合するためのヒンジ５０によって形成された、残りの接触点６４、６６は、比較的離れている。ここに示された状況において、上部構造１２は、基部１４に対する二つの最外の回転位置の真ん中の位置を占めている。
【００２５】
この位置から、例えば、図２に示された上の伸縮自在のシリンダー４２が伸びるなら、二つの接触点６０、６４は、お互いに離れていき、上部のターンテーブル３２の外部リング３４は、内部リング３６に対して回転する。同時に、下の伸縮自在のシリンダー４４の二つの接触点６２、６６は、お互いに近接していき、後者の内部ロッド４４は、ピストンスリーブ４６に押し込まれる。この伸長と引き込みは、液体駆動によって容易に成し遂げられる。概して、この二つの伸長自在なシリンダー４０、４２の配置が意味するのは、上部構造１２は、基部１４に対しておよそ６０°回転することが可能である、ということである。
【００２６】
ピボットドライブ３８によって、基部１４に対して上部構造１２を回転させることにより、起立軸Ｓ（図１）が垂直となるような回転はしごの直立面の側方傾斜は、変化させることができるし、必要に応じて修正することもできる。仮に、例えば車両が、水平面に対して傾いているような地面に停車しているとするなら、この結果、下部のターンテーブル２０の平面Ｅ２は傾き、はしごの直立面は鉛直面に対して傾く。この傾きを補正するため、伸縮自在のロッド４０、又は４２の一方が、わずかに伸長され（すなわち、ピボットドライブ３８が駆動され）、同時に、下部構造に取り付けられたロータリードライブ２６は、反対の意味で駆動される。このようなことが起こると、下部構造に対するはしごの位置づけは、実際上、一定であり続けるが、傾いている面は、鉛直面に対して左、又は右に傾く。従って、ピボットドライブ３８と下部のロータリードライブ２６を適切に制御することにより、直立面を完全に鉛直に位置づけることができる。この動作の間、くさび形をした基部１４は、言わば、下部構造と上部構造の間で回転する。
【００２７】
補正を必要とする直立面の傾きは、たとえばセンサーによって検知することができる。このセンサーの測定結果は、上記の方法でピボットドライブ３８とロータリードライブ２６を制御する、付随する制御ユニットに送り込むことができる。仮に車両が斜面に停車しており、はしごの下部構造に対する回転運動が必要なのであれば、直立面の位置づけを鉛直に保持したまま、この運動を完了することが可能である。ピボットドライブ３８とロータリードライブ２６の二種類の変化する回転速度を重複させることにより、ある方向における下部構造に対する上部構造１２の目標となる回転速度を、制御ユニットは示すので、このことが成し遂げられる。図３において、下部のターンテーブル２０のγｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇのねじれ角と、上部のターンテーブル３２のγｌｅｖｅｌｌｉｎｇの角度が秒刻みの時間軸に沿って示されている。この例において、上部構造１２とはしごのセットは、６０秒の間に完全に３６０°回転することが達成された。しかし、この回転は、二つの異なる回転運動、すなわち、上部のターンテーブル３２と下部のターンテーブル２０の回転を重複させることによって説明される。図３のグラフにおいて、下部のターンテーブル２０の連続的な回転、すなわち、下部構造の上の基部１４の連続的な回転の間、ピボットドライブ３８は、６０度の幅で、基部１４と上部構造１２の間の振り子のような運動を成し遂げることが分かる。この行ったり来たりする運動が成し遂げるのは、上部構造１２の直立面の側方傾斜を補正することである。下部のターンテーブル２０のそれぞれの位置取りにおいて、直立面を鉛直に保つために、上部のターンテーブル３２、すなわち上部構造１２が、基部１４に対してどのような位置を取らなくてはいけないか、計算することが可能である。従って、ピボット関数Ｓを、くさび形１４の構造と、斜面に対する下部構造の傾斜角の関数として計算することが可能である。もし、γｌｅｖｅｌｌｉｎｇが上部のターンテーブル３２の角度位置であり、γｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇが、下部のターンテーブル２０の位置であるなら、γｌｅｖｅｌｌｉｎｇは、
【００２８】
0005660732.tif 000002
（１）
として、表すことができる。
【００２９】
位置取りの角度（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ａｎｇｌｅ）によるピボット関数Ｓの微分は、プレコントロール（ｐｒｅ−ｃｏｎｔｒｏｌ）関数Ｖを定義し、それは、位置取り（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）の回転速度と回転角度の間の関係を示す。
【００３０】
0005660732.tif 000003
（２）
合計回転速度ωｓｐｄは、二つのターンテーブルωｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇとωｌｅｖｅｌｌｉｎｇの回転速度の合計であるという概算を用いると、下部と上部のターンテーブルの回転速度は、合計回転速度と回転位置の関数として計算することが可能である。
【００３１】
0005660732.tif 000004
（３）
【００３２】
0005660732.tif 000005
（４）
これにより、
【００３３】
0005660732.tif 000006
（５）
【００３４】
0005660732.tif 000007
（６）
となる。
【００３５】
このようにして、位置取りと速度の調整（ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｐｅｅｄ  ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）に基づく制御手法を算出することができるが、それは、オペレータによって特定された、目標となる回転速度ωｓｐｄの関数として、双方のターンテーブルを制御する。
【００３６】
最大必要ピボット角（ｍａｘｉｍｕｍ  ｒｅｑｕｉｒｅｄ  ｐｉｖｏｔ  ａｎｇｌｅ）γｍａｘ．ｌｅｖｅｌｌｉｎｇは、以下の数式（７）を用いて概算することができる。
【００３７】
0005660732.tif 000008
（７）
この数式において、αｓｌｏｐｅは、下部のターンテーブル２０の平面Ｅ２の、したがって車両の傾斜角であり、αｗｅｄｇｅは、平面Ｅ１と平面Ｅ２の間の基部１４のくさび形の角度である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  レベリング装置
１１  回転フレーム
１２  上部構造
１４  基部
１６  上端部
１８  下端部
２０  下部のターンテーブル
２２  環状ギア
２４  ベアリング
２６  ロータリードライブ
２８  モーター
３０  ピニオン
３２  上部のターンテーブル
３４  外部リング
３６  内部リング
３８  ピボットドライブ
４０  シリンダー
４２  シリンダー
４４  内部ロッド
４６  ピストンスリーブ
４８  ヒンジ
５０  ヒンジ
５２  ループ
５４  フランジ
５６  ループ
５８  ボルト
６０  接触点
６２  接触点
６４  接触点
６６  接触点
【図３】
0005660732.tif 000009
【図１】
0005660732.tif 000010
【図２】
0005660732.tif 000011