(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体上にブームが旋回、起伏及び伸長自在に搭載されるとともに、車体の前後左右に少なくとも４基のアウトリガーが設けられ、これらアウトリガーにより車体を支持するように構成されたブームを備えた作業車において、
前記ブームの旋回角度を検出する旋回角検出手段、ブームの伸長長さを検出するブーム長検出手段、ブームの起伏角度を検出する起伏角検出手段、前記アウトリガーの張出長さを検出する張出長検出手段、作業台に作用する荷重を検出する荷重検出手段を備え、
前記隣接するアウトリガーの支持点を結ぶ少なくとも４本の転倒支線を算出するとともに、前記ブームの旋回中心を中心として区画された４つの旋回領域のどの領域にブームが位置するかを前記旋回角検出手段の検出結果に基づいて算出し、これらの算出結果に基づいてブームが位置する領域で交差する２本の転倒支線を選択するとともに、その選択された転倒支線と車体側重心及びブーム側重心にそれぞれ作用する重量とに基づいて、それぞれの転倒支線に関する安定側モーメントと転倒側モーメントとを演算し、転倒の危険性のある方向へのブームの作動を規制するように構成されたことを特徴とするブームを備えた作業車における作業範囲規制装置。
【請求項２】
前記作業範囲は、ブームの強度を考慮しないで算出した範囲からブームの強度を考慮して当該範囲の四隅をカットした部分となるように設定された請求項１記載のブームを備えた作業車における作業範囲規制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブームを備えた作業車において、ブームの作業範囲を規制する作業範囲規制装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブームを備えた作業車における作業範囲規制装置としては、特開平９−２０５００号公報記載のものに見られるように、車体を支持するアウトリガーの張り出し長さに基づいてブームの作業領域及び各作業領域毎のブームの作業範囲を設定し、ブームの旋回、起伏及び伸長長さを検出する各検出手段の検出信号に基づいてブームの作業範囲を規制して当該作業範囲を適正範囲に制御するように構成した高所作業車等のブーム搭載車が提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のブーム搭載車による作業範囲の規制は、ブームの旋回中心とアウトリガーの接地点とを結ぶ線によって区分される前方領域、左右の側方領域及び後方領域の４つの領域に区分し、現在、ブームが区分したどの領域にあるかを判別してこの作業領域に応じた作業範囲を設定している。このため、ブームが位置する一の作業領域においては、同じ作業範囲が一義的に設定されることになる。
【０００４】
つまり、同じ作業領域においては、安全上、ブームの転倒の危険が高い旋回位置を基準にして設定するため、同じ作業領域でもブームの旋回位置によっては、設定された作業範囲よりも広い作業範囲で作業が可能な場合も生じるものの、この範囲も規制の対象となり、十分に広い作業範囲を得ることができないという問題があった。
【０００５】
また、アウトリガーが車輌の前後で張り出し量が異なる場合には、張り出し量の短い方のアウトリガーを基準にして作業領域及びその作業領域に応じた作業範囲を設定しているため、上述と同様に十分に広い作業範囲を得ることができないという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のブームを備えた作業車における作業範囲規制装置は、車体上にブームが旋回、起伏及び伸長自在に搭載されるとともに、車体の前後左右に少なくとも４基のアウトリガーが設けられ、これらアウトリガーにより車体を支持するように構成されたブームを備えた作業車において、前記ブームの旋回角度を検出する旋回角検出手段、ブームの伸長長さを検出するブーム長検出手段、ブームの起伏角度を検出する起伏角検出手段、前記アウトリガーの張出長さを検出する張出長検出手段、作業台に作用する荷重を検出する荷重検出手段を備え、前記隣接するアウトリガーの支持点を結ぶ少なくとも４本の転倒支線を算出するとともに、前記ブームの旋回中心を中心として区画された４つの旋回領域のどの領域にブームが位置するかを前記旋回角検出手段の検出結果に基づいて算出し、これらの算出結果に基づいてブームが位置する領域で交差する２本の転倒支線を選択するとともに、その選択された転倒支線と車体側重心及びブーム側重心にそれぞれ作用する重量とに基づいて、それぞれの転倒支線に関する安定側モーメントと転倒側モーメントとを演算し、転倒の危険性のある方向へのブームの作動を規制するように構成されたものである。
【０００７】
請求項２に係る発明のブームを備えた作業車における作業範囲規制装置は、前記作業範囲が、ブームの強度を考慮しないで算出した範囲からブームの強度を考慮して当該範囲の四隅をカットした部分となるように設定されたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、高所作業車の概略の構成を示している。
図において、１は車体２上に搭載された旋回ポストで、この旋回ポスト１は図示しない旋回モータによって水平旋回自在に構成されている。
【００１４】
旋回ポスト１の上端部には、ブーム３の基端部が枢支されている。ブーム３は、多段伸縮式であって、内蔵された図示しない伸縮シリンダによって伸縮自在に構成されている。
【００１５】
ブーム３の基端部側と旋回ポスト１との間には起伏シリンダ３１が連結され、起伏シリンダ３１の伸縮動作によりブーム３が起伏自在に構成されている。
【００１６】
ブーム３の先端部には、作業台４が設けられている。作業台４は、前述したブーム３の旋回、起伏及び伸縮動作によってこの作業台４に搭乗した作業者を所望の高所に移送するものである。この作業台４とブーム３の先端部との間には図示しない水平保持シリンダが介装されており、水平保持シリンダによりブームの起伏動作に係わらず作業台４を水平に保持するように構成されている。
【００１７】
また、車体２の左右前後には、アウトリガー５がそれぞれ設けられている。
各アウトリガー５は、図示しない張り出しシリンダにより車体２の側方に張り出し自在に構成されており、各先端に設けられたジャッキ６が下方に伸長することで、車体２を安定的に支持するように構成されている。
【００１８】
このように構成された高所作業車は、高所作業にあたって、まず前後左右のアウトリガー５をそれぞれ側方に張り出させてジャッキ６を接地させ、車体２を安定的に支持する。この状態で、ブーム３を旋回、起伏及び伸縮させて作業台４を所望の高所に配置し、当該高所作業を行う。
【００１９】
高所作業時において、ブーム３の作動による作業台４の移動は、作業範囲規制装置によって、高所作業車が転倒しないようにその作業範囲が制御されている。
作業範囲規制装置は、隣接するアウトリガー５が車体を支持する支持点、つまりアウトリガー５のジャッキ６の中心点を結ぶ４本の転倒支線を基準にした際の車体側重心及びブーム側重心に作用する各重量に基づいて、ブーム３の任意の旋回位置における作業範囲を規制するように構成されたものである。
【００２０】
以下、この作業範囲規制装置について詳細に説明する。高所作業車には、ブーム３の旋回角度を検出する旋回角検出手段と、ブーム３の伸長長さを検出するブーム長検出手段と、ブーム３の起伏角度を検出する起伏角検出手段と、各アウトリガー５の張出長さを検出する張出長検出手段と、作業台４に搭載される積荷等によりこの作業台４に作用する荷重を検出する荷重検出手段とが設けられている。
【００２１】
具体的には、旋回角検出手段、ブーム長検出手段及び起伏角検出手段としては、エンコーダ、ポテンショメータやリミットスイッチ等の適宜なものが使用されている。
【００２２】
張出長検出手段としては、アウトリガー５の張り出し長さを連続的に検出するポテンショメータや、アウトリガー５の張り出し長さを段階的に検出する複数のリミットスイッチなどが使用される。
【００２３】
荷重検出手段としては、ロードセルや、ブーム３の起伏シリンダ３１に作用する負荷を検出する負荷検出器などが使用される。
【００２４】
そして、上記各張出長検出手段で検出された各アウトリガー５の張り出し長さは、図示しない制御部に入力され、当該制御部によって転倒支線が算出される。つまり、各アウトリガー５の張り出し長さから隣合うアウトリガー５のジャッキ６の中心点を結んだラインを算出する。従って、本実施の形態のようにアウトリガー５が前後左右に４基設けられたものでは、図３に示すように４本の転倒支線▲１▼〜▲４▼を算出することになる。
【００２５】
また、制御部には、前記各張出長検出手段からの検出信号の他に、前述した旋回角検出手段、ブーム長検出手段、起伏角検出手段及び荷重検出手段からの各検出信号が入力されており、これら各検出信号に基づいて後述する高所作業時の安定度を計算する。
【００２６】
この安定度の計算は、図２に示すように、安定側と転倒側との重量重心位置に作用する重量を求めるとともに、これら重量重心位置から転倒支線までの最小距離を求め、これに基づいて以下のように行う。
【００２７】
前記安定側の重量重心位置は車体２の重量重心位置であり、転倒側の重量重心位置は作業台４を含むブーム３側の重量重心位置である。
【００２８】
そして、車体２の重量重心位置に作用する重量をｍ１、ブーム３側の重量重心位置にかかる重量をｍ２、車体２の重量重心位置と転倒支線との最小距離をｌ１、ブーム３側の重量重心位置と転倒支線との最小距離をｌ２とすると、安定側モーメントＭ１及び転倒側モーメントＭ２は以下のようになる。
Ｍ１＝ｍ１・ｌ１
Ｍ２＝ｍ２・ｌ２
そして、Ｍ２≦Ｍ１／Ｓとなるように、ｌ２やｍ２を規制する。ｌ２やｍ２の規制は、ブーム３の起伏角度、ブーム３の伸長長さ、作業台４の積載荷重などを規制することで行われる。なお、Ｓは安全率であり、例えば１．３程度に設定される。
【００２９】
以上の安定度計算を、４本ある転倒支線▲１▼〜▲４▼を基準としてそれぞれ行い、その内のどれか一つの計算結果が危険であれば、ブームの動作を規制する。
【００３０】
この様に、安定度の計算は４本の全ての転倒支線を基準にして行っても良いが、４本全ての転倒支線について計算するには計算量が多くなり効率的でないことから、図３に示すようにブーム３の旋回中心を中心としてＡ〜Ｄの４つに区画し、ブーム３がこれら４つの区画Ａ〜Ｄのどの区画に位置するかに基づいて転倒にかかわる２本の転倒支線を選択する。
【００３１】
つまり、ブーム３が区画Ａに位置する場合には転倒支線▲１▼、▲４▼が、ブーム３が区画Ｂに位置する場合には転倒支線▲１▼、▲２▼が、ブーム３が区画Ｃに位置する場合には転倒支線▲２▼、▲３▼が、ブーム３が区画Ｄに位置する場合には転倒支線▲３▼、▲４▼が基準となるように選択されている。
【００３２】
そして、このように選択した２本の転倒支線を基準にして安定度を計算し、これら２つの計算結果のうち危険な方を対象にしてブームの作動を規制する。
【００３３】
例えば、ブーム３の旋回位置が図３に示すように区画Ａにあり、４基のアウトリガー５のうち図３において後方右側のアウトリガー５が他のアウトリガー５よりも長く張り出している場合には、転倒支線▲１▼と▲４▼とを基準として上述した２つの安定度を計算し、危険な方を対象にしてブームの作動を規制する。
【００３４】
また、ブーム３の旋回位置が図４に示すように区画Ｄにあり、４基のアウトリガー５のうち図３において前方左側と後方右側のアウトリガー５が短く、前方右側と後方左側のアウトリガー５が長く張り出している場合には、転倒支線▲３▼と▲４▼とを基準として上述した２つの安定度を計算し、危険な方を対象にしてブームの作動を規制する。
【００３５】
図５は、上述した作業範囲規制装置による制御の手順を示すフローチャートである。
【００３６】
高所作業を行うにあたり、まずアウトリガー５を側方に張り出し配置してジャッキ６を接地させ、車体２を安定的に支持する。この際、各アウトリガー５の張り出し量が張出長検出手段によって検出され（ステップＳ１）、この状態での転倒支線が算出される（ステップＳ２）。
【００３７】
ステップＳ３では、上述のようにして算出された各転倒支線を基準とする安定側モーメントをそれぞれ演算する。
【００３８】
次に、ブーム３を旋回、起伏及び伸縮させて作業台４を高所に移動させる高所作業が始まると、各検出手段から各検出信号が制御部に入力される（ステップＳ４）。
【００３９】
制御部では、旋回角検出手段から入力されるブーム３の旋回角検出信号に基づいて前述した基準となる２本の転倒支線を選択し、これら２本の転倒支線のうちまず一方の転倒支線を基準にして前述した転倒側モーメントを演算する（ステップＳ６）。例えば、図３の場合では、まず、転倒支線▲４▼を基準にして転倒側モーメントを演算する。
【００４０】
そして、ステップＳ７で上記転倒側モーメントとステップＳ２で演算された上記一方の転倒支線を基準とする安定側モーメントとから安定度を計算し、安全か否かを判断する。
【００４１】
この結果、転倒の危険があればステップＳ１０に進みブーム３の作動を停止する。
【００４２】
また、転倒の危険がなく安全であればステップＳ８に進んで選択した２本の転倒支線のうち他方の転倒支線を基準にして転倒側モーメントを同様に演算し（例えば、図３の場合では転倒支線▲１▼を基準にして転倒側モーメントを演算する。）、ステップＳ９においてステップＳ７と同様に安全か否かを判断し、転倒の危険があればステップＳ１０に進みブーム３の作動を停止し、安全であればステップＳ４に戻って作業を継続する。
【００４３】
この際、ブーム３の旋回角度が変化すれば、この旋回角度に応じた２本の転倒支線がステップＳ５で選択されることになり、基準になる２本の転倒支線がブーム３の旋回角度の変化に応じて随時変更される。
【００４４】
このように本発明の主要部をなす作業範囲規制装置では、各検出手段からの検出信号によりリアルタイムに作業範囲を規制し、従来のように一義的に作業範囲を規制するのではなく、ブーム３の作動状況に応じて細かく作業範囲を適正範囲に制御しているため、最大の作業範囲を確保することができ、しかも安全性を損なうことがない。
【００４５】
この結果、図６に太い実線で示すような作業範囲を得ることができる。図６は、４基のアウトリガー５が共に最大まで張り出した際の作業範囲を示している。なお、図６に破線で示す範囲は従来の作業範囲規制装置による作業範囲を示し、これによって本発明による作業範囲規制装置では従来のものからさらに斜線で示す部分の作業範囲を広く確保できる。
【００４６】
また、各アウトリガー５の張り出し量に応じて転倒支線が算出され、この算出された転倒支線に基づいてブーム３の作業範囲が規制されるため、各アウトリガー５の張り出し量が異なる場合においても、その実際のアウトリガー５の張り出し状態における最も広い作業範囲を確保することができる。
【００４７】
なお、このようにして算出される作業範囲は、現実には二点鎖線で示すように上記の作業範囲よりも広いのであるが、この算出される作業範囲はブーム３の強度的な面を考慮しないで算出されたもので、実際にはブーム３の強度を考慮して作業範囲の四隅（一点鎖線参照）をカットした部分が作業範囲となる。即ち、カットされた部分はブーム３の強度を無視すれば安全範囲であり、ブーム３の強度的な面が解決されれば、このカットした部分も作業範囲とすることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、隣接するアウトリガーの支持点を結ぶ少なくとも４本の転倒支線のうち、ブームの旋回領域に基づいて選択された２本の転倒支線を基準にして、ブームの任意の旋回位置における作業範囲を規制することで、従来のように一義的に作業範囲を規制するのではなく、ブームの作動状況に応じて細かく作業範囲を適正範囲に制御でき、これにより安全性を損なうことなく最大の作業範囲を確保することができる。しかも、各アウトリガーの張り出し量が異なる場合においても、その実際のアウトリガーの張り出し状態における最も広い作業範囲を確保することができるとともに、安定度の計算の簡略化を図ることができ、作業範囲を迅速に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブームを備えた作業車としての高所作業車の概略の全体構成を示す側面図である。
【図２】作業範囲規制装置による制御内容を説明するための図である。
【図３】作業範囲規制装置による制御内容を説明するための図である。
【図４】作業範囲規制装置による制御内容を説明するための図である。
【図５】作業範囲規制装置による制御の手順を示すフローチャート図である。
【図６】作業範囲を示す図である。
【符号の説明】
１  旋回ポスト
２  車体
３  ブーム
４  作業台
５  アウトリガー
６  ジャッキ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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