JPH11171476A

JPH11171476A - 転倒防止用検出装置及びアウトリガを有する車両

Info

Publication number: JPH11171476A
Application number: JP33907797A
Authority: JP
Inventors: Kazuteru Sato; 一輝佐藤; Kuniaki Kato; 邦昭加藤; Nakayasu Hirono; 仲保広野; Akio Mito; 昭夫水戸
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1999-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】高所作業車またはクレーン車等のアウトリガ
を有する車両に用いられ、車両の作業範囲を広くさせる
ことができる転倒防止用検出装置を提供する。【解決手段】アウトリガにかかる垂直方向荷重を検出
する垂直荷重検出計４４を有し、垂直荷重検出計４４か
ら出力される垂直方向荷重の値またはその変化により、
車両の転倒を前もって予知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高所作業車または
クレーン車等のアウトリガを有する車両に用いられる転
倒防止用検出装置、及びアウトリガを有する車両に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、高所作業車またはクレーン車等の
車両においては、作業時の車両の転倒を防止する目的
で、車両の車輪により車体を支持するのではなく、車輪
とは別の複数のアウトリガにより車両を支持する機構が
設けられている。かかるアウトリガを有する車両は、作
業場所まで移動させた後、以下の手順で作業者が作業を
行っている。

【０００３】(1) 車両を停止させ、パーキングブレー
キをかける。 (2) 各アウトリガのアームを車幅方向外方に伸ばす。 (3) 各アウトリガの鉛直方向の長さを制御する４本の
油圧レバーをそれぞれ操作し、車体を持ち上げて車両の
支持を車輪からアウトリガに変え、略々車両の水平を出
す。

【０００４】これらの一連の操作は、作業車が路面状況
及び車体状況を観察しながら行う手作業により行ってい
る。そして、従来、作業中の車両の転倒を防止するため
の装置としてはモーメントリミッタが設けられており、
ブームの周辺に多数のセンサを取り付け、ブームの起
伏、伸縮及び旋回、アウトリガの長さ、並びにブームに
掛かる荷重をそれぞれ検出し、各センサの安全率と計算
結果の安全率を掛け合わせて作業範囲を設定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
モーメントリミッタでは、センサが多数必要であり、ま
た、上記安全率を掛け合わせて作業範囲を設定するた
め、設定された作業範囲が本当に作業可能な範囲に比べ
て、狭くなるという課題がある。また、手作業によるア
ウトリガの設置では、アウトリガが接地されることが条
件になっているのにもかかわらず一部のアウトリガが接
地していなかったり、アウトリガの設置状況が悪く全ア
ウトリガがほぼ均等に荷重を受けていなかったり、また
は作業重量をオーバーしたりする場合を検出することが
できず、そのため、車両が不安定になり、アウトリガ設
置状況によっては車両転倒の危険性がある。

【０００６】本発明はかかる課題に鑑みなされたもの
で、請求項１ないし５記載の発明は、車両の作業範囲を
広くさせることができる転倒防止用検出装置を提供する
ことをその目的とする。また、請求項３及び４記載の発
明は、上記目的に加えて、容易に且つ安全にアウトリガ
設置を行わせることができる転倒防止用検出装置を提供
することをその目的とする。

【０００７】また、請求項６記載の発明は、車両の作業
範囲を広くとることができるアウトリガを有する車両を
提供することをその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、アウトリガを有する車両に
用いられて車両の転倒を予知する転倒防止用検出装置で
あって、アウトリガにかかる垂直方向荷重を検出する垂
直荷重検出計を有し、垂直荷重検出計から出力される垂
直方向荷重の値またはその変化により、車両の転倒を前
もって予知する。

【０００９】車両が転倒するときには、必ず、アウトリ
ガにかかる垂直方向荷重の値が急激に減少している。従
って、その垂直方向荷重の値またはその変化を捉えるこ
とにより、車両の転倒を前もって予知することができ
る。また、請求項２記載の転倒防止用検出装置は、請求
項１記載のものにおいて、さらに、車両の転倒が前もっ
て予知されたときに警報信号を発生する。

【００１０】また、請求項３記載の転倒防止用検出装置
は、請求項１または２記載のものにおいて、さらに、車
両に設置され車両のロール傾斜角とピッチ傾斜角を検出
する２軸傾斜計と、該２軸傾斜計からの傾斜角信号を取
り込み、傾斜角が略０゜となるようにアウトリガの制御
信号を送出する制御部と、該制御部からの制御信号によ
ってアウトリガの高さ調整を行うアクチュエータと、を
有し、車両の水平を自動的に形成する。

【００１１】また、請求項４記載の転倒防止用検出装置
は、請求項３記載のものにおいて、さらに、アウトリガ
が最大鉛直高さになったことを検出するリミットスイッ
チを有する。また、請求項５記載のものは、請求項１な
いし４のいずれかに記載のものにおいて、さらに、前記
垂直荷重計の出力から過積載を検出できるようにする。

【００１２】また、請求項６記載のものは、複数のアウ
トリガを有し、作業中にこれらのアウトリガによって支
持される車両において、各アウトリガに、該アウトリガ
にかかる垂直方向荷重を検出する垂直荷重検出計を備え
ることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図４を用いて本
発明の実施の形態を説明する。図１は、高所作業車また
はクレーン車等のアウトリガを有する車両のブーム及び
バケットまたはクレーン等の作業機構部を除く斜視図で
あり、作業時の状態を示している。

【００１４】車両１は、その移動のため、前輪２、２’
及び後輪３、３’を有している。いま、車両１の進行方
向にＸ−Ｘ’軸、車幅方向にＹ−Ｙ’軸、垂直方向にＺ
−Ｚ’軸をとるものとする。作業中の車両１を支持する
ために、前部アウトリガ４、５及び後部アウトリガ６、
７の計４つのアウトリガが車両１に設けられており、前
部アウトリガ４、５は、それぞれ車両の前輪２、２’と
後輪３、３’との間に左右各１箇所ずつ配置され、後部
アウトリガ６、７は、車両の後輪３、３’よりも後方に
左右各１箇所ずつ配置される。各アウトリガ４、５、
６、７は、おおまかに、Ｙ−Ｙ’方向に伸縮可能に伸び
るＹ−Ｙ’方向アーム４ａ、５ａ、６ａ、７ａと、Ｚ−
Ｚ’方向に伸縮可能に伸びるＺ−Ｚ’方向アーム４ｂ、
５ｂ、６ｂ、７ｂとからなっている。

【００１５】１つのＺ−Ｚ’方向アーム４ｂの詳細図を
図２に示す。尚、他のＺ−Ｚ’方向アーム５ｂ、６ｂ、
７ｂも同じ構造をなしている。Ｚ−Ｚ’方向アーム４ｂ
は、可動ロッド４１を有するアクチュエータである油圧
シリンダ４０と、地面に接する接地台４２と、可動ロッ
ド４１の一端と接地台４２との間に介挿されて、接地台
４２に対して可動ロッド４１を傾動自在に支承する球４
３と、から成っている。接地台４２と可動ロッド４１を
球４３によって傾動自在に支承した理由は、傾斜地に車
両を接地した場合でも、可動ロッド４１に横荷重が作用
しないようにするためである。油圧シリンダ４０には配
管４５、４５’が接続されている。これら油圧シリンダ
４０、配管４５、４５’は、電磁切換バルブ２７（図
３）と共に油圧回路３５を構成しており、油圧ポンプ３
６（図３）から電磁切換バルブ２７を介して配管４５ま
たは配管４５’を通り油圧シリンダ４０に油が供給さ
れ、または、油圧シリンダ４０から電磁切換バルブ２７
を介して配管４５または配管４５’を通って油が油タン
クに戻るようになっており、電磁切換バルブ２７の切換
により、油圧シリンダ４０の作動方向が変わり、可動ロ
ッド４１の伸縮が切り換えられる。

【００１６】配管４５には、垂直荷重検出計である半導
体圧力計４４が設けられる。この半導体圧力計４４は、
内蔵するダイヤフラムの面に作用する圧力により生ずる
ダイヤフラムの変形を抵抗値変化として検出するもので
あり、内部にブリッジ回路を有し、配管４５内の圧力を
電圧に変換して検出するものである。可動ロッド４１に
作用するＺ−Ｚ’方向荷重と油圧力とがつり合っている
ので、この半導体圧力計４４によって可動ロッド４１に
作用する垂直（Ｚ−Ｚ’方向）荷重を検出することがで
きる。尚、本実施の形態では、垂直荷重検出計として半
導体圧力計を用いたが、これに限るものではなく、例え
ば、ロードセルを油圧シリンダ４０のＺ−Ｚ’方向に設
置し、一端を油圧シリンダ４０、他端をアウトリガ４〜
７のＹ−Ｙ方向アーム４ａ〜７ａに取り付けることとし
てもよい。

【００１７】また、各アウトリガ４〜７には、可動ロッ
ド４１が最大限伸張したことを検出し、即ち、アウトリ
ガ４〜７が最大鉛直高さとなったことを検出するための
リミットスイッチ２０が設けられる。図２では、リミッ
トスイッチ２０として、可動ロッド４１に埋め込まれた
磁石（図示せず）と、油圧シリンダ４０に固定したホー
ル素子４６と、波形整形回路４７とから構成されたもの
を使用しており、これは、可動ロッド４１が最大限伸張
した位置で、磁石がホール素子４６によって検出され
て、ホール素子４６からの出力電圧を波形整形回路４７
で矩形波に整形して出力するものである。但し、リミッ
トスイッチは、これに限るものではなく、油圧シリンダ
の両端部に可動ロッドを有する構成とし、リミットスイ
ッチを、可動ロッドの接地台とは反対側の一端に設けた
突起物と、油圧シリンダに固定したスイッチとから構成
し、可動ロッドの接地台側が最大限伸張した位置で突起
物がスイッチを作動するように配置することもできる。
または、リミットスイッチを、ゼンマイとポテンショメ
ータを用いたストロークセンサで構成することもでき
る。

【００１８】また、本実施の形態では、車両１に２軸傾
斜計１０（図３）を設置している。２軸傾斜計１０は、
その１軸が車両のＸ−Ｘ’軸回りの傾斜（ロール傾斜）
を検出するように、また他の１軸が車両のＹ−Ｙ’軸回
りの傾斜（ピッチ傾斜）を検出するように設置される。
傾斜計としては、振子に作用する重力加速度による振子
の変位を検出し、振子に設けたコイル及び傾斜計外筺に
設置した磁石との間でコイルに電流を流すことにより生
ずる電磁気力で振子を元の変位状態に戻すことにより重
力加速度の大きさを検出するサーボ型加速度計を用いる
ことができる。但し、傾斜計は、このような加速度計に
限るものではなく、電解液を用いるもの、偏重心を利用
するもの等、公知の傾斜計を使用することができる。ま
た、検出軸の２軸を一体に検出するものでなくても、１
軸の傾斜を検出する傾斜計を２つ用いて２軸傾斜計を構
成し、各検出軸を前述のように直交するように設置して
もよい。

【００１９】図３は、転倒防止用検出装置の全体システ
ムブロック図である。本転倒防止用検出装置は、おおま
かに、各アウトリガ４〜７に設けられた前記垂直荷重検
出計４４と、車両１に設置された前記２軸傾斜計１０
と、これらのアナログ出力信号をデジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器１６、１１と、各アウトリガ４〜７に設
けられた前記リミットスイッチ２０と、Ａ／Ｄ変換器１
６、１１からのデジタル信号及びリミットスイッチ２０
からの接点信号が送られる制御部２４と、制御部２４に
接続される表示・操作部２５及び油圧ドライバ２６、並
びに油圧ドライバ２６によって作動される油圧回路３５
と、を備えている。

【００２０】制御部２４は、ＣＰＵ及びメモリを内蔵し
ており、メモリには車両１の自重，重心位置のデータ
や、Ａ／Ｄ変換器１６、１１から送られたデジタルデー
タが格納される。そして、制御部２４は、ＣＰＵを用い
て、所定の演算を逐次行い、その結果に応じた制御信号
を油圧ドライバ２６に出力すると共に、転倒が予知され
た場合または危険な状態が検知された場合は、警報信号
を表示・操作部２５へと送るものである。

【００２１】制御部２４に接続された油圧ドライバ２６
は、制御部２４からの制御信号によって、４本のアウト
リガ４〜７を別々に電磁切換バルブ２７で操作し、油圧
シリンダ４０を駆動する。同じく制御部２４に接続され
た操作・表示部２５は、制御部２４を作業者が操作する
ための、または制御部２４からの各種データを作業者に
表示するためのものであり、マン−マシンインターフェ
ースとして機能しており、例えば、制御部２４から警報
信号を受けると、警報表示を行う。

【００２２】以上のように構成される転倒防止用検出装
置の作用を説明する。図４は、車両の側面図であり、車
両に作用する力を表している。図中、Ｑは車両自身の重
心に作用する車両１の自重を表しており、Ｐは、作業機
構部及び荷物荷重等の合成荷重を表している。Ｑは車両
が決まれば一定であるが、Ｐは作業状態により作用点の
座標位置及び大きさが変化する。一方、４本のアウトリ
ガ４〜７に生ずる垂直反力Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4（このう
ち、Ｆ2とＦ4は車両反対面のアウトリガ５、７の反力で
あるため図では見えない）は、上記ＰとＱの荷重とつり
合っている。

【００２３】また、垂直反力Ｆ1〜Ｆ4により生じるモー
メントと、Ｐ及びＱの合力モーメントとが釣り合わない
場合に車両は転倒することになる。即ち、車両が転倒し
ないためには、

【００２４】

【数１】が成立している必要がある。ここに、Ｍ_P及びＭ_Qは任意
の基準位置からの荷重Ｐ及びＱのモーメント、Ｌiは各
アウトリガ４〜７の基準位置からの水平距離である。

【００２５】車両が転倒するときには、車両のＸ−Ｘ’
方向またはＹ−Ｙ’方向のどちらかにおいて、式（２）
の左辺≠右辺となっているはずである。垂直荷重が異常
に減少または増加した時は転倒の前兆と判断できるの
で、垂直荷重検出計４４により各アウトリガ４〜７の垂
直荷重を検出していれば、転倒を前もって予知すること
ができる。

【００２６】以上の原理にもとづき、制御部２４では、
次のような制御・演算を行う。尚、本車両は、後輪サイ
ドブレーキであるとする。 (a) ２軸傾斜計１０からの信号を取り込み、傾斜角が
安全範囲内にあるかどうかを判別し、車両設置現場が作
業をするのに安全かどうかの判断を行う。例えば、１軸
でもその傾斜角が安全を越える角度の場合は、以降の作
業は危険として、警報信号を表示・操作部２５へと出力
し、表示・操作部２５で警報表示を行うようにし、以下
の作業を行わずに終了する。

【００２７】(b) 次に、傾斜角が安全範囲内にあり車
両設置状況の安全が確認されたならば、各アウトリガ４
〜７を車幅方向水平に延ばした後、ロール傾斜角（Ｘ−
Ｘ’軸回りの傾斜角）を一定に保ったまま、前輪側の前
部アウトリガ４、５を制御し、ピッチ傾斜角（Ｙ−Ｙ’
軸回りの傾斜角）が略０°になるように、油圧ドライバ
２６に制御信号を送出する。これにより、各電磁切換バ
ルブ２７が切り換えられて、アウトリガ４、５の油圧シ
リンダ４０が駆動され、アウトリガ４、５の高さ調整が
行われる。

【００２８】この制御を行いながら、制御部２４は、各
垂直荷重検出計４４からの信号を取り込み、検出された
垂直荷重が、各アウトリガに作用する基準荷重よりも極
端に小さくないか、または大きくないかを監視する。例
えば、上記(a)の制御中に、Ｐ＋Ｑの合力荷重が２tonで
あり、重心がアウトリガ４〜７の中心にある場合には、
本来、各アウトリガ４〜７は５００kgの荷重を均等に受
けなければならない。しかるに、１本のアウトリガの垂
直荷重検出計４４からの検出荷重が極端に小さい場合に
は、そのアウトリガが路面に接地していない、または路
面状態が悪く路面にもぐってしまっている等の状況が考
えられる。このような場合、制御部２４は、垂直荷重検
出計４４からの検出荷重が所定範囲外、例えば、５００
kg±５０％外になったことを判別し、警報信号を表示・
操作部２５へと出力し、表示・操作部２５で警報表示を
行ってアウトリガ４〜７の制御を中止させる。

【００２９】次に、異常なくピッチ傾斜角が水平に制御
された後、ロール傾斜角の水平制御を行う。この制御
は、まず後輪側の後部アウトリガ６、７の１台毎につい
て、２軸傾斜計１０がロール傾斜角変化を検出する位置
まで、アウトリガを伸張させ、停止させる。このとき、
制御しているアウトリガの垂直荷重検出計４４の荷重変
化も検出される。後輪側アウトリガ６、７の２台につい
て上記制御が終了した後、全アウトリガ４台を同時に制
御し、車両を路面から離間させる。その後、左右２台ず
つのアウトリガを制御し、ロール傾斜角が略０°になる
ように、油圧ドライバ２６に制御信号を送出し、アウト
リガ４〜７の高さ調整を行い、ロール傾斜角の水平制御
を行う。この制御中も、常時、垂直荷重検出計４４の出
力を検出し、上記と同様、異常がないかを監視する。

【００３０】さらに、上記アウトリガ４〜７の制御を行
いながら、各アウトリガ４〜７に設けられたリミットス
イッチ２０からの接点信号の有無を確認し、常時油圧シ
リンダ４０の可動範囲となっているかどうかを判断して
いる。 (c) (b)のアウトリガ制御により車両の水平出し作業が
終了し、次に、作業機構部を動かして作業が開始する
と、制御部２４は、引き続き、各垂直荷重検出計４４か
らの垂直荷重のデータを取り込み、監視する。

【００３１】車両の自重Ｑは予め既知であるから、(b)
の作業が終了すると全垂直荷重検出計４４からの垂直荷
重を合計することにより、上記式（１）を用いてＰの値
が判る。従って、Ｐの値を逐次求めることにより、過積
載であるかどうかを判別することができ、Ｐが設定され
た作業重量よりも大きいことが判別された場合は、警報
信号を表示・操作部２５へと送る。こうして作業重量オ
ーバーを防止することができる。

【００３２】そして、制御部２４は、各垂直荷重検出計
４４からの検出荷重が異常に減少または増加していない
かどうかを監視する。異常に減少または増加している場
合は、荷重Ｐの異常移動を表し、転倒の危険性があるか
ら、警報信号を表示・操作部２５へと出力し、表示・操
作部２５で警報表示を行って作業を中止させる。こうし
て、アウトリガ４〜７のいずれかの垂直荷重が０になる
前に作業を停止させることで転倒を防止することができ
る。異常に減少または増加しているかどうかの判断は、
垂直荷重検出計４４からの検出荷重の基準値からの変化
で、または検出荷重の変化率が所定値よりも大きくなっ
たかどうかで行うことができる。

【００３３】このように、アウトリガ４〜７の垂直荷重
検出計４４を監視することで転倒の予知が行えるので、
センサはアウトリガの本数だけ設ければよく、多数のセ
ンサを設ける必要がない。そして、転倒予知を直接的に
行うので、作業範囲が広くとれる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、アウトリガの垂直方向荷重を検出する垂直
荷重検出計を有し、垂直荷重検出計から出力される垂直
方向荷重の値またはその変化により、車両の転倒を前も
って予知することにしたので、転倒検出を直接的に行う
ことができ車両の作業範囲を広くさせることができる。
また、垂直荷重検出計はアウトリガの本数だけ設ければ
よいので、多数のセンサを設ける必要がない。また、ア
ウトリガの垂直方向荷重を検出する垂直荷重検出計で転
倒予知を行うので、ブーム等の作業機構部に引っ掛かり
等の外力が作用した場合でも、同様に転倒予知が可能に
なる。

【００３５】また、請求項２記載の発明によれば、警報
信号を発生することにより、作業者に転倒の危険を知ら
せたり、必要によっては、作業機構部の停止を行わせた
りすることができ、安全に作業を行うことができる。ま
た、請求項３記載の発明によれば、２軸傾斜計を用い
て、車両の水平を自動的に形成することとしたので、作
業者の熟練・非熟練に拘らず容易に水平出しを行うこと
ができる。

【００３６】また、請求項４記載の発明によれば、アウ
トリガの制御中にアウトリガの最大鉛直高さになったこ
とをリミットスイッチによって検出することができるの
で、その場合には制御を停止する等、的確な安全措置を
取ることができるようになる。また、請求項５記載の発
明によれば、全アウトリガの垂直方向荷重を合計して全
重量を算出し、この全重量から車両重量を除いた重量を
求めることにより、車両に作用する作業荷重を求めるこ
とができるから、過積載を判別することができ、安全に
作業を実施することができる。

【００３７】また、請求項６記載の発明によれば、各ア
ウトリガに、該アウトリガの垂直方向荷重を検出する垂
直荷重検出計を設けることとしたので、垂直方向荷重の
値またはその変化を監視することにより、車両の転倒を
前もって予知することができる。従って、作業範囲を広
くとることができ、また、垂直荷重検出計はアウトリガ
の本数だけ設ければよいので、多数のセンサを設ける必
要がない。また、ブーム等の作業機構部に引っ掛かり等
の外力が負荷した場合でも、同様に転倒予知が可能にな
る。

【００３８】さらに、アウトリガの設置中に、垂直荷重
検出計からの垂直方向荷重を検出して監視することで、
アウトリガが接地していなかったり、路面からもぐって
しまったりすることを防止することができる。さらに、
全アウトリガの垂直方向荷重を合計して全重量を算出
し、この全重量から車両重量を除いた重量を求めること
により、車両に作用する作業荷重を求めることができる
から、過積載を判別することができ、安全に作業を実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高所作業車またはクレーン車等のアウトリガを
有する車両のブーム及びバケットまたはクレーン等の作
業機構部を除く斜視図である。

【図２】アウトリガのＺ−Ｚ’方向アームの詳細を示す
側面図である。

【図３】転倒防止用検出装置の全体システムブロック図
である。

【図４】本発明の原理を説明するための車両の側面図で
ある。

【符号の説明】

１車両４〜７アウトリガ１０２軸傾斜計２０リミットスイッチ２４制御部４０油圧シリンダ（アクチュエータ）４４半導体圧力計（垂直荷重検出計）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水戸昭夫東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アウトリガを有する車両に用いられて車
両の転倒を予知する転倒防止用検出装置であって、アウトリガにかかる垂直方向荷重を検出する垂直荷重検
出計を有し、垂直荷重検出計から出力される垂直方向荷
重の値またはその変化により、車両の転倒を前もって予
知する転倒防止用検出装置。
【請求項２】さらに、車両の転倒が前もって予知され
たときに警報信号を発生する請求項１記載の転倒防止用
検出装置。
【請求項３】さらに、車両に設置され車両のロール傾
斜角とピッチ傾斜角を検出する２軸傾斜計と、該２軸傾
斜計からの傾斜角信号を取り込み、傾斜角が略０゜とな
るようにアウトリガの制御信号を送出する制御部と、該
制御部からの制御信号によってアウトリガの高さ調整を
行うアクチュエータと、を有し、車両の水平を自動的に
形成する、請求項１または２記載の転倒防止用検出装
置。
【請求項４】さらに、アウトリガが最大鉛直高さにな
ったことを検出するリミットスイッチを有する請求項３
記載の転倒防止用検出装置。
【請求項５】さらに、前記垂直荷重計の出力から過積
載を検出できるようにした請求項１ないし４のいずれか
に記載の転倒防止用検出装置。
【請求項６】複数のアウトリガを有し、作業中にこれ
らのアウトリガによって支持される車両において、各アウトリガに、該アウトリガにかかる垂直方向荷重を
検出する垂直荷重検出計を備えることを特徴とするアウ
トリガを有する車両。