JPH0721509Y2 - ブーム作業車の負荷検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ．考案の目的 （産業上の利用分野） 本考案は少なくとも起伏自在なブームの先端に上下に揺
動自在に作業台を取り付けて成る高所作業車に関し、さ
らに詳しくは、この高所作業車において、ブームに作用
する負荷を検出する負荷検出装置に関する。

（従来の技術） 上記高所作業車においては、作業台を常に水平に保持す
るレベルング装置が用いられる。このレベリング装置を
備えた高所作業車の１例を第４図に示す。この高所作業
車は、車体１上に旋回自在な旋回台２を有し、この旋回
台２に起伏自在に伸縮ブーム３が取り付けられている。
伸縮ブーム３は、枢着ピン2aにより旋回台２に枢支され
た基端ブーム3aと、この基端ブーム3aに対して伸縮自在
な先端ブーム3bとから構成され、先端ブーム3bの先端に
ピン5aにより上下に揺動自在に作業台５が取り付けられ
ている。なお、車体１の前後左右４箇所には作業時に伸
長して車体１を支持するアウトリガ８が配設されてい
る。

車体１と基端ブーム3aとの間には起伏シリンダ４が配設
され、この起伏シリンダ４の伸縮により伸縮ブーム３の
起伏作動がなされる。また、伸縮ブーム３の内部には伸
縮シリンダ（図示せず）が配設され、この伸縮シリンダ
の伸縮により先端ブーム3bの伸縮作動がなされる。先端
ブーム3bと作業台５との間には図示のように上レベリン
グシリンダ６が配設されており、この上レベリングシリ
ンダ６の伸縮に応じて作業台５の上下方向の揺動制御が
なされる。

この揺動制御は作業台５の姿勢を常に水平に保持するよ
うになされるものであり、車体１と基端ブーム3aとの間
に下レベリングシリンダ７が配設され、上レベリングシ
リンダ６のボトム側油室と下レベリングシリンダ７のボ
トム側油室とが連通されるとともに、下レベリングシリ
ンダ７のロッド側油室と上レベリングシリンダ６のロッ
ド側油室とが連通されている。このため、伸縮ブーム３
が起伏作動されて、下レベリングシリンダ７が伸縮され
ると、上レベリングシリンダ６は下レベリングシリンダ
７と逆方向に伸縮され、これにより、作業台５の姿勢が
常に水平に保持されるようになっている。

一方、このような高所作業車の伸縮ブーム３には、伸縮
ブーム３の自重や作業台５の重量、作業台５上の作業者
および機材の重量により転倒方向に負荷が加わる。この
負荷は、上記重量の大きさ、伸縮ブーム３の起伏角、伸
長量、アウトリガ８の張り幅等に応じて異なり、この負
荷が大きくなると車体安定性が低下するという問題があ
る。このため、この負荷が伸縮ブーム３の起伏角、伸長
量、アウトリガ８の張り幅等に応じて設定された許容値
に達したときには、警報を発したり、これ以上負荷を増
加させるような伸縮ブーム３の作動を規制する安全装置
が用いられる。

従来におけるこの負荷の検出は、起伏シリンダ４に作用
する軸力を検出して行われていた。具体的には、例え
ば、起伏シリンダ４の旋回台２への枢支を行うピン4aに
ロードセルを組み込み、このロードセルに加わる曲げ荷
重から上記軸力を検出し、この検出値を伸縮ブーム３に
作用する枢着点回りのモーメントに換算することにより
負荷の大きさを推定していた。

しかしながら、上記のような構成のレベリング装置が用
いられている場合には、下レベリングシリンダ７によっ
ても伸縮ブーム３が支えられており、起伏シリンダ４の
軸力だけではブーム３の枢基点まわりのモーメントの検
出が不正確になるという問題がある。

このようなことから、実公平１−14640号公報には、起
伏シリンダ７とは別に下レベリングシリンダ７の軸力を
検出して、ブーム３の枢着軸回りのモーメント、即ち、
伸縮ブーム３の負荷を検出することが開示されている。

（考案が解決しようとする課題） このように下レベリングシリンダ７に作用する軸力と起
伏シリンダ４に作用する軸力とを検出して上記負荷を求
めれば、正確な負荷の検出を行うことができるのである
が、軸力を検出するためのロードセルが起伏シリンダ４
用とレベリングシリンダ７用の２個必要であり、負荷検
出装置として、構造の複雑化、高価格化に繋がるという
問題がある。さらに、検出した２つの軸力を加算して負
荷の算出を行う必要があり、その負荷算出過程が複雑化
し易いという問題がある。

本考案はこのような問題に鑑みたもので、１つの負荷検
出器（ロードセル）のみで、下レベリングシリンダの負
荷も合わせた負荷の検出ができ、正確な負荷の算出を行
うことができるようなブーム作業車の負荷検出装置を提
供することを目的とする。

ロ．考案の構成 （課題を解決するための手段） このような目的達成のため、本考案の負荷検出装置で
は、起伏シリンダの車体への枢着点および下レベリング
シリンダの車体への枢着点を同一位置に位置せしめ、且
つ、この位置において１本のピン部材により起伏シリン
ダおよび下レベリングシリンダの双方を車体に枢支し、
さらに、このピン部材に負荷検出器を設け、この負荷検
出器によりブームに作用する負荷を検出するように構成
している。

（作用） 上記構成のモーメント検出装置の場合には、起伏シリン
ダに作用する軸力および下レベリングシリンダに作用す
る軸力は、上記ピン部材により受けられる。このため、
ピン部材に設けた負荷検出器（ロードセル）だけで、上
記両軸力の合力を検出することができる。

（実施例） 以下、図面に基づいて本考案の好ましい実施例について
説明する。

第１図に本考案に係るモーメント検出装置を備えた高所
作業車を示す。なお、この高所作業車は第４図に示した
従来の高所作業車に類似するため、これと同一部分には
同一番号を付してその説明を簡単に行う。

車体１上には旋回台２が設けられ、この旋回台２には基
端ブーム3aと先端ブーム3bとからなる伸縮ブーム３が起
伏自在に枢着され、先端ブーム3bの先端には上下に揺動
自在に作業台５が取り付けられている。作業台５と先端
ブーム3bとの間には上レベリングシリンダ６が配設され
ている。また、車体１の前後左右にはアウトリガ８が配
設されている。以上の構造については、第４図に示した
高所作業車と同一である。

伸縮ブーム３の起伏を行わせる起伏シリンダ14は、その
ピストンロッドの先端部がピン14aにより基端ブーム3a
の下面に接合された起伏ブラケット13に枢支されるとと
もに、シリンダチューブの下端部が旋回台２に取付られ
たシリンダ支持部材21にピン部材11により枢支され、旋
回台３と基端ブーム3a間に配設されている。

また、下レベリングシリンダ17は、ピストンロッドの先
端部が基端ブーム3aの下面における上記起伏ブラケット
13の基端側に接合されたレベリングブラケット16に枢支
され、シリンダチューブは、このシリンダチューブから
軸方向下端側に延設された脚部材18を介して上記シリン
ダ支持部材21に、起伏シリンダ14のシリンダチューブ下
端部の枢着点と同一位置においてピン部材11により枢支
され、旋回台２と基端ブーム3aとの間に配設されてい
る。

ここでピン部材11による枢支構造を第２図に詳細に示し
ている。

旋回台２に取り付られたシリンダ支持部材21は、一対の
支持部21a、21aを有してなり、この支持部21a、21aには
挿入孔21b、21bが形成されている。

起伏シリンダ14のシリンダチューブ下端には枢支部14b
が設けられ、この枢支部14bには上記挿入孔21bに対応す
る挿入孔（図示せず）が形成されている。また、下レベ
リングシリンダ17のシリンダチューブの側部には、軸方
向下端側に延びる１対の脚部材18、18が取り付けられて
いる。各脚部材18、18の中間部分は、これら脚部材18、
18間の間隔が起伏シリンダ14のシリンダチューブの直径
よりも幅広となるように形成され、これにより、脚部材
18、18は起伏シリンダ14のシリンダチューブを挟んだ状
態に位置することができるようになっている。さらに、
脚部材18、18の基端部には起伏シリンダ14の枢支部14b
を挟むべく間隔が狭められるとともに、上記シリンダ支
持部材21の支持部21a間に挿入可能に形成されている。
なお、脚部材18、18の基端部にも挿入孔18a、18a（手順
側の脚部材18の挿入孔18aのみ図示）が形成されてい
る。

このため、図示のように、下レベリングシリンダ17の脚
部材18、18の基端部間に起伏シリンダ14の枢支部14bを
挿入した状態で、これらをシリンダ支持部材21の支持部
21a、21a間に挿入し、各挿入孔（18a、21b等）を貫通さ
せた状態でピン部材11を挿入することにより、起伏シリ
ンダ14および下レベリングシリンダ17を同一位置におい
てシリンダ支持部材21に枢支することができる。

ここで、上記下レベリングシリンダ17と上レベリングシ
リンダ６とは２本の油路を介して接続されており、これ
により、作業台５を常に水平状態に保持するレベリング
装置が構成されている。具体的には、上記２本の油路の
うちの１本により、下レベリングシリンダ17のボトム側
油室と上レベリングシリンダ６のボトム側油室とが連通
され、残りの１本により、上レベリングシリンダ６のロ
ッド側油室と下レベリングシリンダ17のロッド側油室と
が連通されている。このため、例えば、伸縮ブーム３が
起伏上げ作動されると、下レベリングシリンダ17は伸長
されるのであるが、この伸長に応じて上レベリングシリ
ンダ６は縮小され、作業台５が水平状態のまま保持され
る。

以上の構成の高所作業車は、さらに、車体に作用する転
倒方向モーメントを検出するモーメント検出装置を備え
ている。このモーメント検出のため、起伏シリンダ14お
よび下レベリングシリンダ17を連結しつつシリンダ支持
部材21に枢支するピン部材11にロードセルが配設されて
おり、このロードセルにより起伏シリンダ14および下レ
ベリングシリンダ17に作用する軸力の合力を検出する。

このロードセルにより検出した軸力の合力を用いて伸縮
ブーム３に作用する転倒方向モーメントを算出するので
あるが、この場合、起伏シリンダ14に作用する軸力の方
向と、下レベリングシリンダ17に作用する軸力の方向と
は、両シリンダ14,17の軸方向が異なるため、異なる。
具体的には、第３図に示すように、ピン部材11の位置を
点ｐで示すと、ピン部材11に作用する起伏シリンダ14の
軸力はベクトルＡで示され、下レベリングシリンダ17の
軸力はベクトルＢで示される。このため、ピン11に配設
されたロードセルが検出する軸力は、両ベクトルA,Bの
合ベクトルＣ（点ｐから点ｑに向かうベクトル）で示さ
れる力である。

但し、ロードセルが検出するのは、ベクトルＣの値のみ
であり、その方向は検出できない。このため、車体１に
作用する転倒方向モーメントの算出のためには、このベ
クトルＣの方向を予め設定しておく必要がある。ところ
が、起伏シリンダ14に作用する軸力（ベクトルＡ）およ
び下レベリングシリンダ17に作用する軸力（ベクトル
Ｂ）は、作業台５の搭載重量や、ブーム起伏角、ブーム
伸長量等に応じて変化するため、上記ベクトルＣの方向
も変化するという問題があり、この問題を考慮しておく
必要がある。

まず、起伏角の変化に対しては、起伏角変化に対する起
伏シリンダ14および下レベリングシリンダ17の軸線方向
の変化は計算できるので、起伏角毎に上記両ベクトルA,
Bの方向を算出すればベクトルＣの方向を算出できる。

次に、作業台５の搭載重量の変化の場合には、この変化
に対応して起伏シリンダ14に作用する軸力（ベクトル
Ａ）および下レベリングシリンダ17に作用する軸力（ベ
クトルＢ）は同時に比例的に変化するため、その合力
（ベクトルＣ）の大きさは変化してもその方向はほとん
ど変化しない。このため、この場合にも、予めベクトル
Ｃの方向を算出しておけば、問題はない。

ブーム３の伸長量が変化する場合について考える。この
場合には、作業台５の荷重に変化はないため下レベリン
グシリンダ17の軸力は変化せず、起伏シリンダ14の軸力
のみが変化する。例えば、ブーム３を伸長させると、起
伏シリンダ14の軸力が増加し、第３図において、ベクト
ルＡがベクトルＤに変化する。このため、ピン部材11が
受ける力は、ベクトルＤとベクトルＢとを合成したベク
トルＥ（点ｐから点ｒに向かうベクトル）となり、それ
までのベクトルＣとはその大きさのみならず方向も変化
する。

しかしながら、起伏シリンダ14の軸線と下レベリングシ
リンダ17の軸線とのなす角はかなり鋭角であり、且つ、
起伏シリンダ14に作用する軸力は下レベリングシリンダ
17に作用する軸力に比べてかなり大きいため、第３図か
らも良く分かるように、起伏シリンダ14に作用する軸力
が多少変化しても、合力を示すベクトル（ベクトルＣも
しくはＥ）の方向はあまり変化しない。このため、合力
ベクトルの方向を代表的なブーム３の伸長量に対して設
定しておき、この方向に基づいてモーメントの算出を行
っても誤差は僅かであり、実用上は問題がない。なお、
ブーム３の伸長量を検出し、この検出値に基づいて上記
ベクトルＣの方向の誤差補正を行っても良く、このよう
にすれば、検出精度をさらに向上させることができる。

以上のようにして、若干の誤差の可能性はあるが、ブー
ム３の起伏角、伸長量に対応して車体１に作用するほぼ
正確な転倒方向モーメントの検出を行うことができる。

一方、アウトリガ８の張り幅、ブーム３の起伏角、伸長
量等に対応して、車体１の安定性の見地から、モーメン
トの限界値が設定されている。そして、上記のようにし
て検出されたモーメントがこの限界値に達すると、モー
メントをさらに増大させるようなブーム３の作動を規制
して、安定性を維持するようになっている。

ハ．考案の効果 以上説明したように、本考案によれば、起伏シリンダの
車体への枢支および下レベリングシリンダの車体への枢
支を同一位置において１本のピン部材により行い、この
ピン部材に設けた負荷検出器（ロードセル）により、ブ
ームに作用する負荷を算出するための要素となる起伏シ
リンダに作用する軸力と下レベリングシリンダに作用す
る軸力との合力を検出できるよう構成されている。この
ため、ブームに作用する負荷の検出を行う負荷検出装置
にあっては、必要な検出器を上記負荷検出器１つのみと
することができ、装置の構造を簡単にするとともにコス
トダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るモーメント検出装置を備えた高所
作業車を示す正面図、 第２図はこの高所作業車における起伏シリンダおよび下
レベリングシリンダとシリンダ支持部材との連結、枢支
部を示す斜視図、 第３図はこの連結部に作用する力を示すベクトル図、 第４図は従来の高所作業車を示す正面図である。 １…車体、３…伸縮ブーム 4,14…起伏シリンダ ５…作業台 6,7,17…レベリングシリンダ 11…ピン部材、21…シリンダ支持部材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車体上に少なくとも起伏自在に取り付けら
   れたブームと、 このブームと前記車体との間に配設され前記ブームを起
   伏させる起伏シリンダと、 前記ブームの先端に少なくとも上下に揺動自在に取り付
   けられた作業台と、 この作業台と前記ブームとの間に配設された上レベリン
   グシリンダ、前記ブームと前記車体との間に配設された
   下レベリングシリンダおよびこれら両レベリングシリン
   ダの油室を接続する油路を有し、前記起伏ブームの起伏
   による前記下レベリングシリンダの伸縮に応じて前記上
   レベリングシリンダを伸縮させて前記作業台を常に水平
   に保持させるレベリング装置とを備えてなるブーム作業
   車において、前記ブームに作用する負荷を検出する装置
   であって、 前記起伏シリンダの前記車体への枢着点および前記下レ
   ベリングシリンダの前記車体への枢着点を同一位置に配
   するとともにこの位置において１本のピン部材により前
   記起伏シリンダおよび前記下レベリングシリンダの双方
   を前記車体に枢支し、このピン部材に負荷検出器を設け
   たことを特徴とするブーム作業車の負荷検出装置。