(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端部が基台上に取り付けられて油圧アクチュエータの作動により先端部が前記基台に対して昇降移動自在に構成された昇降装置と、前記昇降装置の先端部に取り付けられた作業台と、前記作業台に取り付けられて前記昇降装置の作動を操作する操作装置と、オイルタンクに貯留された作動油を吸入して前記油圧アクチュエータを作動させるための油圧を発生させる油圧ポンプと、前記油圧ポンプおよび前記オイルタンクと前記油圧アクチュエータとの間を繋ぐ供給油路および戻り油路に介在された電磁弁と、前記操作装置から入力された操作信号に基づいて前記電磁弁に指令信号を出力し前記油圧ポンプから吐出され前記油圧アクチュエータに供給される作動油の供給方向および流量を制御して前記昇降装置の作動を制御する作動制御装置とを有する高所作業装置において、
前記基台に対する前記作業台の位置を検出する位置検出手段と、
前記指令信号に応じた開閉方向及びバルブ開度で前記電磁弁が作動され前記油圧アクチュエータに作動油が供給された場合の前記昇降装置の作動に基づいて前記作業台の移動状態を予測する移動予測手段と、
前記位置検出手段により検出された前記作業台の位置の変化に基づいて前記作業台の移動状態を検出する移動検出手段と、
前記移動予測手段により予測された前記作業台の移動状態と前記移動検出手段により検出された前記作業台の移動状態とが異なるときに前記油圧アクチュエータの作動を規制する作動規制手段とを備えることを特徴とする高所作業装置の安全装置。
【請求項２】
前記高所作業装置には前記電磁弁と前記油圧アクチュエータとの間の前記供給油路および前記戻り油路に介在されて前記電磁弁と前記油圧アクチュエータとの連絡を遮断する油路遮断手段を有し、
前記作動規制手段は、前記移動予測手段により予測された前記作業台の移動状態と前記移動検出手段により検出された前記作業台の移動状態とが異なるときに、前記電磁弁の作動を規制するとともに前記油路遮断手段を作動させて前記電磁弁と前記油圧アクチュエータとの連絡を遮断させることを特徴とする請求項１に記載の高所作業装置の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基台上に取り付けられて油圧アクチュエータの作動により先端部が基台に対して昇降移動自在に構成された昇降装置と、この昇降装置の先端部に取り付けられた作業台及び作業台に取り付けられた操作装置と、操作装置からの操作信号に基づいて電磁弁に指令信号を出力して油圧アクチュエータに供給する油圧を制御し、昇降装置の作動を制御する作動制御装置とを有する高所作業装置の安全装置に関し、さらに詳細には昇降装置に異常が発生したときに昇降装置の作動を停止させて安全を確保することができる高所作業装置の安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような高所作業装置として、例えば、車体上に高所作業装置を有する高所作業車がある。高所作業車は、走行可能なトラック等の車体上に旋回、起伏、伸縮等が自在なブームからなるブーム式昇降装置と、このブームの先端に作業者が搭乗する作業台とを備えて構成されている。作業台には昇降装置の作動操作を行う操作装置が取り付けられており、作業者が操作装置を操作することにより旋回モータ、起伏シリンダ、伸縮シリンダ等の各油圧アクチュエータに油圧を供給させてブームを旋回動、起伏動、伸縮動等作動させ、作業台を所望の高所に移動させて高所作業を行うことができるように構成されている。
【０００３】
操作装置には、いわゆる機械式操作装置と電気式操作装置とがある。機械式操作装置は、操作レバーが各油圧アクチュエータの油圧回路中にある油圧制御バルブに接続されており、操作レバーを操作することにより各油圧アクチュエータの油圧制御バルブを直接機械的に操作する操作装置である。電気式操作装置は、操作レバーの操作方向及び操作量を一端対応する電気信号（操作信号）に変換して出力する操作装置であり、車体側には操作信号に基づいて各油圧アクチュエータの油圧回路中にある電磁比例弁（油圧制御バルブ）に指令信号を出力して電気的にバルブ開度を制御する作動制御装置が設けられて構成されている。近年では、いわゆる水平・垂直移動制御や作業範囲規制など移動制御の多様化から、電気式操作装置と作動制御装置を用いた油圧制御（以下便宜的に電気式油圧制御という）が広く用いられている。
【０００４】
電気式油圧制御では、操作装置と油圧制御バルブとの間に複雑な電気回路が介在するため、レバー操作と現実のブームの移動状態とが機械式操作装置のように完全な対応関係にならない場合が生じる。例えば、油圧を制御する電磁比例弁に異物が混入してバルブスプールの移動が妨げられるスプールロック等が生じたときには、操作レバーを操作していないにも拘わらずブームが作動するいわゆる暴走状態が発生する。このため、電気式油圧制御の高所作業装置には、このような異常が発生したときにブームの作動を規制する安全装置を備えるものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の安全装置は、操作装置においてブーム操作が成されていない（操作信号が出力されていない）ときに、ブーム先端部の位置を検出するブーム位置検出器からの検出信号を監視し、この検出値が変化するとき、すなわちブーム操作が成されていないにも拘わらず作業台が移動しているときに作動制御装置に異常があると判断してブームの作動規制を行う構成であった。このため、ブーム操作が行われていない状態では暴走等の異常を検出することができるが、ブーム操作中に異常が発生したときにはこれを検出することができないという課題があった。
【０００６】
例えば、ブーム操作中に意に反する方向に作業台が移動しはじめたことを感知した作業者は、反射的に暴走方向と反対方向に操作レバーを傾倒操作することが多く、このような場合に従来の安全装置では異常を検出することができないという課題があった。そしてこのような場合には、緊急停止スイッチ（作動停止スイッチまたは非常停止スイッチとも称される）が押されてブームの作動が規制されるまで意に反して作業台が移動するおそれがあるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、作業者がブーム操作を行っているか否かに拘わらず、作動制御装置の異常を検出して昇降装置の作動を規制することができる高所作業装置の安全装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明は、基端部が基台上に取り付けられて油圧アクチュエータの作動により先端部が基台に対して昇降移動自在に構成された昇降装置（例えば実施形態におけるブーム式昇降装置）と、この昇降装置の先端部に取り付けられた作業台と、作業台に取り付けられて昇降装置の作動を操作する操作装置と、オイルタンクに貯留された作動油を吸入して油圧アクチュエータを作動させるための油圧を発生させる油圧ポンプと、油圧ポンプおよびオイルタンクと油圧アクチュエータとの間を繋ぐ供給油路および戻り油路に介在された電磁弁と、操作装置から入力された操作信号に基づいて電磁弁に指令信号を出力し油圧ポンプから吐出され油圧アクチュエータに供給される作動油の供給方向および流量を制御して昇降装置の作動を制御する作動制御装置（例えば実施形態におけるコントロールユニット３０）とを有する高所作業装置において、基台に対する作業台の位置を検出する位置検出手段と（例えば実施形態におけるブーム位置検出器２０）、指令信号に応じた開閉方向及びバルブ開度で電磁弁が作動され油圧アクチュエータに作動油が供給された場合の昇降装置の作動に基づいて作業台の移動状態を予測する移動予測手段（例えば実施形態における移動状態予測回路３１）と、位置検出手段により検出された作業台の位置の変化に基づいて作業台の移動状態を検出する移動検出手段（例えば実施形態における移動状態検出回路３２）と、移動予測手段により予測された作業台の移動状態と移動検出手段により検出された作業台の移動状態とが異なるときに油圧アクチュエータの作動を規制する作動規制手段とを備えて高所作業装置の安全装置を構成する。
【０００９】
昇降装置は油圧アクチュエータの作動により昇降移動自在に構成され、この油圧アクチュエータは油圧ポンプから吐出され電磁弁を介して供給される油圧によって作動が制御されている。電磁弁には操作装置から入力された操作信号に基づいた指令信号が出力され、この指令信号により供給・戻り油路の接続とバルブ開度が制御されて油圧アクチュエータに供給する作動油の供給方向および流量が制御されている。すなわち、昇降装置の作動は指令信号に基づいて電磁弁が駆動されることにより行われる。ここで、指令信号と昇降装置の作動（作業台の移動）との間には、電磁弁のバルブ開度や方向等の物理量を介し、昇降装置の幾何学的構成に基づいて規定される所定の関係が成立する。そして、指令信号と作業台の移動との関係が上記所定関係を外れたときには、電磁弁や油圧アクチュエータを含む油圧回路に何らかの異常が発生したときである。
【００１０】
本発明の構成によれば、安全装置には、上記所定の関係に基づいて指令信号に応じた開閉方向及びバルブ開度で電磁弁が作動され油圧アクチュエータに作動油が供給された場合の作業台の移動状態（例えば、移動方向及び移動速度）を予測する移動予測手段と、基台に対する作業台の位置を検出する位置検出手段により検出された作業台の位置の変化に基づいて現実の作業台の移動状態（同上）を検出する移動検出手段とが配設されるとともに、予測された作業台の移動状態と現実の作業台の移動状態とが異なると判断されるときに油圧アクチュエータの作動を規制する作動規制手段が設けられている。このため、作業者がブーム操作を行っているか否かに拘わらず、作動制御装置の異常を検出して昇降装置の作動を規制することができ、これにより安全性を高めた高所作業装置の安全装置を提供することができる。
【００１１】
なお、高所作業装置には電磁弁と油圧アクチュエータとの間の供給油路および戻り油路に介在されて電磁弁と油圧アクチュエータとの連絡を遮断する油路遮断手段（例えば実施形態における遮断弁５０）を有し、作動規制手段は、移動予測手段により予測された作業台の移動状態と移動検出手段により検出された作業台の移動状態とが異なるときに電磁弁の作動を規制するとともに油路遮断手段を作動させて電磁弁と油圧アクチュエータとの連絡を遮断させるように安全装置を構成することが望ましい。このような構成によれば、例えば電磁弁に異物が混入してスプールロックし、電磁弁の作動規制のみでは作業台の移動が止まらないような場合であっても、例えば、電磁弁側の供給・戻り油路、及び油圧アクチュエータ側の供給・戻り油路をともに遮断するシャットオフバルブや、油圧アクチュエータ側の供給・戻り油路を遮断し、電磁弁側の供給油路と戻り油路とを連通させるアンロード弁等の油路遮断手段を作動させて電磁弁と油圧アクチュエータとの連絡を遮断する構成により油圧アクチュエータの作動を規制し作業台の移動を停止させることができる。従って安全性をさらに向上させた高所作業装置の安全装置を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係る安全装置を備えた高所作業装置の一例として、図３に高所作業車を示している。この高所作業車１はトラックシャーシをベースとして構成されており、運転キャビンを有して走行自在に構成された車両の車体２に、旋回モータ６１の作動により車体２に対して水平旋回自在に構成された旋回台３が配設されており、この旋回台３の上端部には、起伏シリンダ６２の伸縮作動により車体２に対して垂直面内に起伏動自在にブーム４が枢着されている。
【００１３】
ブーム４は旋回台３の上端部に枢着された基端ブーム４ａと、基端ブーム内に摺動自在に順次テレスコープ状に嵌挿された中間ブーム４ｂ、先端ブーム４ｃからなり、ブーム４の内部に配設された伸縮シリンダ６３を伸縮作動させることにより伸縮動自在に取り付けられている。先端ブーム４ｃの先端部には図示しないレベリングシリンダの作動によりブーム４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６に内蔵された首振りモータ６４の作動により垂直ポスト６廻りに水平旋回（首振りという）自在な首振りアーム７を介して作業台８が取り付けられている。
【００１４】
垂直ポスト６の上端部には高所作業時に重量物を吊り上げたり、吊り下ろしたりする作業を容易化するウィンチ装置１８が取り付けられている。また、車体２の前後左右には、ブーム４を起伏、伸長等させたとき、あるいはウィンチ装置１８で重量物を吊り上げたときなどに車体２に作用して車両を転倒させようとする転倒モーメントに抗して車体２を安定支持するため、作業者のジャッキ操作に基づいて張り出され車体２を持ち上げ支持するジャッキ１７，１７…が配設されている。
【００１５】
作業台８には上部ブーム操作装置１１が取り付けられ、車体２の後部には下部ブーム操作装置１２が取り付けられている。これ等のブーム操作装置１０(１１，１２)にはブーム操作を行う操作レバーが設けられており、作業台８に搭乗する作業者が上部ブーム操作装置１１を操作して旋回台３の旋回作動、ブーム４の起伏、伸縮作動、作業台８の首振り作動等の作動操作を行うことができ、地上の作業者が下部ブーム操作装置１２を操作して同様な作動操作を行うことができるようになっている。なお、作業台８には上記ブーム操作装置の他ウィンチ装置１８の旋回作動、起伏作動、巻き上げ・繰り出し作動等の作動操作を行うウィンチ操作装置が設けられ、車体２にはジャッキ１７，１７…の作動操作を行うジャッキ操作装置１３が設けられている。
【００１６】
ブーム操作装置１０（１１，１２）においてブームの作動操作が成されると、ブーム操作装置１０は操作内容に応じた操作信号を作動制御装置に出力する。例えば、ブーム操作装置１０においてブームの起伏操作が成されたときには、起仰または倒伏操作の操作方向並びに操作量(起伏速度)に対応した操作信号を作動制御装置に出力する。下部操作装置１２に隣接して安全装置を含む作動制御装置が設けられており、この作動制御装置の概要構成を図１を参照して説明する。作動制御装置は上部ブーム操作装置１１、下部ブーム操作装置１２から操作信号を受けるコントロールユニット３０を有して構成されている。なお、図１では電気的または光学的信号回路を実線で示し、油圧回路を点線で表示している。
【００１７】
コントロールユニット３０は、操作信号を受けると操作信号に対応したバルブ開度となるような指令信号を油圧ユニット内の対応する電磁比例弁４０に出力して当該バルブを制御し、この電磁比例弁４０が配設された油圧回路の油圧アクチュエータ６０の作動を制御する。例えば、操作装置１０からコントロールユニット３０にブームの起伏操作信号が入力されると、コントロールユニット３０は起伏シリンダの電磁比例弁４２に操作信号に対応して予め規定された駆動電流の指令信号を出力し、起伏シリンダの電磁比例弁４２のバルブ開度を制御して油圧ポンプＰから起伏シリンダ６２への油圧供給を制御し、起伏シリンダ６２によるブーム４の起伏作動を制御する。
【００１８】
このため、作業者は上部操作装置１１や下部操作装置１２を操作することにより、旋回モータ６１による旋回台３の旋回作動、起伏シリンダ６２によるブーム４の起伏作動、伸縮シリンダ６３によるブーム４の伸縮作動、首振りモータ６４による作業台８の首振り作動などを行わせることができる。
【００１９】
コントロールユニット３０には、車体に対する作業台の位置(ブーム姿勢)を検出するブーム位置検出器２０からの検出信号も入力されている。ブーム位置検出器２０は、車体２に取り付けられて車体２に対する旋回台３の旋回角度を検出する旋回角度検出器２１、ブーム４に取り付けられてブーム４の起伏角度を検出する起伏角度検出器２２、ブーム４に取り付けられてブーム４の伸縮長さを検出する伸長量検出器２３、垂直ポストに取り付けられてブーム４に対する作業台８の首振り角度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。
【００２０】
コントロールユニット３０は、これ等の検出器から入力される旋回台３の旋回角度、ブーム４の起伏角度及び伸長量、作業台８の首振り角度、などから車体２に対するブーム先端部（垂直ポスト６）の位置、及び垂直ポストに対する作業台８の位置を演算処理して求める。
【００２１】
コントロールユニット３０には、指令信号から作業台８が移動すべき移動状態（移動方向及び移動速度(単位時間当たりの移動量)）を演算処理して求める移動状態予測回路３１と、検出される作業台位置の変化状況から現実の作業台の移動状態（同上）を演算処理して求める移動状態検出回路３２とが設けられている。
【００２２】
移動状態予測回路３１は、コントロールユニット３０が各電磁比例弁４０に出力する各指令信号から、その指令信号に基づいて各電磁比例弁が比例制御されたときに、本来的に作業台８が移動すべき移動方向及び移動速度を演算処理して求める。例えば、起仰方向への指令信号が単独で出力されているときには、当該指令信号に基づいた起仰方向と当該指令信号の大きさに基づいた起仰速度とが算出される。
【００２３】
移動状態検出回路３２は、ブーム位置検出器２０において検出されコントロールユニット３０が算出した刻一刻の作業台の位置から、逐次その時間的位置変化を算出し、現実の作業台の移動方向及び移動速度を演算処理して求める。例えば、制御上の検出インターバルごとの作業台位置の変化から作業台の移動方向がどの方向に向かい、その移動速度がどの程度であるかを演算処理して求める。
【００２４】
コントロールユニット３０は、上記のようにして移動状態予測回路３１において予測された作業台の移動状態と、移動状態検出回路３２において検出された現実の作業台の移動状態とを比較する。そして、予測された移動状態と現実に検出される移動状態とが所定範囲を越えて異なると判断されるときに、ブームの作動を規制する。
【００２５】
図２は、図１における一つの油圧制御回路（起伏シリンダの油圧回路）を採り上げて、油圧回路構成をより詳細に示しており、ブームの作動規制についてこの図を参照して説明する。なお、図２では電気的または光学的信号回路を点線で、油圧回路を実線で表示している。
【００２６】
例えば、ブーム操作装置１０において起仰操作が成されると、コントロールユニット３０はその操作信号に基づいた指令信号を電磁比例弁４２に出力する。具体的には操作信号が起仰操作であるから、コントロールユニット３０は電磁比例弁４２の図における左側のコイル４２ａに、操作レバーの傾倒角度に応じた大きさの駆動電流(指令信号)を出力する。このとき電磁比例弁４２のスプール４２ｃは駆動電流の大きさに比例して図における右側に移動し、バルブ開度に応じた油圧がポンプＰから起伏シリンダ６２のボトム側油室６２ａに供給される。従って、起伏シリンダのロッド６２ｃは伸長して、バルブ開度に応じた起仰速度でブーム４が起仰作動する。
【００２７】
いま、作業者がブーム操作装置１０において、起仰操作から倒伏操作にレバー操作を切り替えると、コントロールユニット３０からはこの操作信号に対応して電磁比例弁４２の左側のコイル４２ａへの駆動電流をオフとし、右側のコイル４２ｂに対して操作レバーの傾倒角に対応する駆動電流(指令信号)を出力する。このとき、スプール４２ｃはスプリング力及びコイル４２ｂの電磁力により図における左方に移動しようとする。
【００２８】
ここで、移動しようとするスプールのランド部とスプールハウジングのポート部との間に、例えば金属片等の異物が噛み込んで、戻りスプリング力とコイルの電磁力とではスプールを移動させることができない状態（スプールロック）が発生すると、倒伏作動の指令信号が出力されているにも拘わらず、ブーム４は異物が噛み込んでできた隙間(バルブ開度)に対応する速度で、わずかずつ起仰作動する。
【００２９】
このときコントロールユニット３０内では、移動状態予測回路３１において指令信号に対応した移動速度で作業台８がブームの倒伏方向に移動すると予測されているにも拘わらず、移動状態検出回路３２においてわずかずつ作業台がブームの起仰方向に移動していることが検出される。コントロールユニット３０は予測された移動状態と現実に検出される移動状態とが異なり、油圧制御回路に異常があると判断して以下に示すブームの規制作動を行う。
【００３０】
まず、正常な油圧供給を行っていない起伏シリンダの電磁比例弁４２への指令信号をオフにするとともに、電磁比例弁４２と起伏シリンダ６２との間の油路に配設された遮断弁５２をオフにして電磁弁側及び起伏シリンダ側の油路をともに遮断(閉鎖)して起伏シリンダ６２の作動を規制する。このとき他の電磁比例弁４０及び遮断弁５０もオフにして油圧制御回路を遮断し油圧アクチュエータ６０の作動を規制する。これにより作業台を移動させる油圧アクチュエータの作動が規制され作業台の移動がロックされる。
【００３１】
コントロールユニット３０は、上記のような作動規制とあわせて、アラーム７０により音声警報（異常内容を音声で知らせたり、警報ブザーを鳴動させたりする警報）を行わせたり、表示警報（ディスプレイ上に異常内容を表示させたり、警報ランプを点灯させたりする警報）を行わせたりする。なお、例えば表示警報で異常発生の油圧制御回路を特定して表示させたり異常内容をアラーム履歴としてコントロールユニット３０に記憶させることにより、メインテナンス性を向上させることができる。
【００３２】
なお、上記実施例では電磁比例弁４０と油圧アクチュエータ５０との間の油路に設ける油路遮断手段として、電磁弁側の油路及び油圧アクチュエータ側の油路をともに遮断する遮断弁（シャットオフバルブ）５０を設けた例を開示したが、油路遮断手段は少なくとも油圧アクチュエータ側の油路を遮断するものであれば良く、例えば、油圧アクチュエータ側の油路を遮断し、電磁弁側の油路を連通させるアンロード弁であっても良い。また、作動規制手段はこれ等の油路遮断手段の作動とともに、あるいは油路遮断手段に代えて、油圧ポンプＰを回転駆動するエンジンや電動モータ等のポンプ駆動源の作動を停止させるように構成することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、油圧アクチュエータの作動により昇降移動自在に構成された昇降装置の先端部に作業台を有し、作業台に取り付けられた操作装置から入力された操作信号に基づいて電磁弁に指令信号を出力して油圧アクチュエータに供給される作動油の供給方向および流量を制御し、昇降装置の作動を制御する作動制御装置とを有する高所作業装置において、基台に対する作業台の位置を検出する位置検出手段と、指令信号応じた開閉方向及びバルブ開度で電磁弁が作動され油圧アクチュエータに作動油が供給された場合の昇降装置の作動にに基づいて作業台の移動状態を予測する移動予測手段と、位置検出手段により検出された作業台の位置の変化に基づいて基台に対する作業台の移動状態を検出する移動検出手段と、移動予測手段により予測された作業台の移動状態と移動検出手段により検出された作業台の移動状態とが異なるときに油圧アクチュエータの作動を規制する作動規制手段とを備えて高所作業装置の安全装置を構成する。このような構成によれば、指令信号に基づいて予測される作業台の移動状態と現実の作業台の移動状態と比較して異常判断を行うため、作業者がブーム操作を行っているか否かに拘わらず作動制御装置の異常を検出して昇降装置の作動を規制することができる。従って、規制作動の確実性と安全性を向上させた高所作業装置の安全装置を提供することができる。
【００３４】
また、高所作業装置における電磁弁と油圧アクチュエータとの間の供給油路および戻り油路に介在されて電磁弁と油圧アクチュエータとの連絡を遮断する油路遮断手段を設け、作動規制手段は、移動予測手段により予測された作業台の移動状態と移動検出手段により検出された作業台の移動状態とが異なるときに、電磁弁の作動を規制するとともに油路遮断手段を作動させて電磁弁と油圧アクチュエータとの連絡を遮断するように安全装置を構成する。このような構成によれば、例えばスプールロックのように電磁弁の作動規制のみでは作業台の移動が止まらないような場合であっても、油圧アクチュエータの作動を規制して作業台の移動を停止させることができる。従って規制作動の確実性と安全性をさらに向上させた高所作業装置の安全装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る安全装置を含む作動制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】上記作動制御装置における油圧制御回路を詳細に示すブロック図である。
【図３】本発明に係る安全装置を備えた高所作業車の斜視図である。
【符号の説明】
１  高所作業車
２  車体（基台）
３〜７  ブーム式昇降装置（昇降装置）
８  作業台
１０  ブーム操作装置（操作装置）
２０  ブーム位置検出器（移動検出手段）
３０  コントロールユニット（作動制御装置、作動規制手段）
３１  移動状態予測回路（移動予測手段）
３２  移動状態検出回路（移動検出手段）
４０  電磁比例弁（電磁弁）
５０  遮断弁（油路遮断手段）
６０  油圧アクチュエータ
【図１】
0003787056.tif 000002
【図２】
0003787056.tif 000003
【図３】
0003787056.tif 000004