JPH11171477A

JPH11171477A - アウトリガを有する車両に用いられる自動水平形成装置

Info

Publication number: JPH11171477A
Application number: JP33907897A
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】車両を水平に自動的に形成し、安全に作業を
行うことができるようにする自動水平形成装置を提供す
る【解決手段】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１０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２４と、該
制御部２４からの制御信号によってアウトリガの高さ調
整を行う油圧シリンダ４０と、を有し、車両の水平を自
動的に形成する。

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て車
両の水平を自動的に形成する自動水平形成装置に関す
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
油圧バルブをそれぞれ操作し、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、車両上の水準器によ
り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
作業者の手操作によるアウトリガの設置では、以下のよ
うな課題がある。 (1)現場が車両を設置するのには適さないような急な傾
斜地であっても、作業者が気づかずにアウトリガを設置
してしまうおそれがある。

【０００６】(2)アウトリガの設置状況が悪く、全アウ
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おらず、残りのアウ
トリガだけで支持している状態になっていたり、全アウ
トリガがほぼ均等に荷重を受けていなかったりするおそ
れがある。 (3)傾斜地に車両を設置する場合に、後輪サイドブレー
キである車両では、車両を静止させているのが後輪の摩
擦力であるので、後輪が先に浮くような操作を行うと、
車両が動き出す危険がある。

【０００７】(4)従来のモーメントリミッタによる転倒
防止用装置では、センサが多数必要である。 (5)作業者の熟練・非熟練に大きく左右される。本発明は上記課題に鑑みなされたもので、請求項１ない
し請求項４記載の発明は、車両を水平に自動的に形成
し、安全に作業を行うことができるようにする自動水平
形成装置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
に本発明のうち請求項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水平を形成するための自動
水平形成装置であって、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。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のものにおいて、前記制御部は、車両のピッチ傾斜角
の水平制御を行った後、ロール傾斜角の水平制御を行
う。また、請求項３記載の発明は、請求項１または２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。

【００１０】また、請求項４記載の発明は、請求項１な
いし３記載のものにおいて、さらに、各アウトリガにか
かる垂直方向荷重を検出する垂直荷重検出計を有する。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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と共に
油圧回路３５（図３）を構成しており、油圧ポンプ３６
（図３）から電磁切換バルブ２７（図３）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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】車両１には、２軸傾斜計１０が設置され
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。

【００１７】図３は、本発明の自動水平形成装置の全体
システムブロック図である。自動水平形成装置は、おお
まかに、車両１に設置された前記２軸傾斜計１０と、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、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前記油圧回路
３５と、を備えている。

【００１８】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、車両１を水平にするための制御信号を油
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。

【００１９】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。

【００２０】以上のように構成される自動水平形成装置
の制御部２４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。

【００２１】(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。

【００２２】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、車両１の質量が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。

【００２３】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１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、ロール角の水平制御を
行う。

【００２４】上記のように、制御部２４は、車両１のピ
ッチ傾斜角の水平制御を行った後、ロール傾斜角の水平
制御を行うため、傾斜地に設置する場合に、後輪（また
は前輪）が先に浮くようなことなく、車両が動き出すこ
とを防止することができる。尚、この制御中も、常時、
垂直荷重検出計４４の出力を検出し、異常がないかを監
視する。

【００２５】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。こうして、図４に示したように、安全範囲の傾斜
地において、車両１を水平に支持することができる。

【００２６】(c) (b)のアウトリガ制御により車両１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。(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、荷物荷重を含む車両
の全重量が判る。車両の自重は既知であるから全垂直荷
重検出計４４からの垂直荷重の合計から車両の自重を差
し引くことにより、荷物荷重の値を求めることができ、
過積載であるかどうかを判別することができる。設定さ
れた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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】

【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、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、また設置場所が平地に限らず傾斜地であっても、
容易に且つ安全に水平出しを行うことができる。

【００３０】また、アウトリガの設置を行う前に、制御
部が２軸傾斜計からの傾斜角信号を取り込み、安全角度
範囲内かどうかを判別することで、車両を設置するのに
は適さない急な傾斜地かどうかを自動的に判断すること
もできる。請求項２記載の発明によれば、車両のピッチ
傾斜角の水平制御を行った後、ロール傾斜角の水平制御
を行うことで、傾斜地に設置する場合に、パーキングブ
レーキが作用している後輪（または前輪）が先に浮くよ
うなことなく、車両が動き出すことを防止することがで
きる。

【００３１】請求項３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。請求項４記載の発明によれば、
さらに、アウトリガの垂直方向荷重を検出する垂直荷重
検出計を有するので、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。

【００３２】さらに、常時、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、作業中は、作業範囲を広
くとることができ、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。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。

【００３３】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】自動水平形成装置の全体システムブロック図で
ある。

【図４】（ａ）はアウトリガを傾斜地に設置した場合を
示す車両のＹ’方向から見た側面図、（ｂ）はＸ’方向
から見た背面図である。

【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
両の水平を形成するための自動水平形成装置であって、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自動水平形成装
置。
【請求項２】前記制御部は、車両のピッチ傾斜角の水
平制御を行った後、ロール傾斜角の水平制御を行う請求
項１記載の自動水平形成装置。
【請求項３】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１
または２記載の自動水平形成装置。
【請求項４】さらに、各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する請求項１ないし
３のいずれかに記載の自動水平形成装置。