JP2003104699A

JP2003104699A - ブーム作業車

Info

Publication number: JP2003104699A
Application number: JP2001299495A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Takahashi; 典久高橋; Taro Tsukioka; 太郎月岡
Original assignee: Aichi Corp
Current assignee: Aichi Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】油圧アクチュエータの作動制御を行う電磁比
例弁のスティックによるブーム作動装置の異常を回避し
ながらもブーム操作を可能にし、作業者を地上に戻して
避難させたり、ブームを格納することのできるブーム作
業車を提供する。【解決手段】本発明のブーム作業車によれば、ブーム
を作動させる油圧アクチュエータと、油圧アクチュエー
タへの圧油の給排を制御する電磁比例弁との間に補助制
御弁を設け、電磁比例弁がコンタミ等によってスティッ
クした異常事態において、電磁比例弁に替わって油圧ア
クチュエータへの圧油の給排の制御を補助制御弁が行う
ので、スティックによる異常時でも操作可能になるため
作業者を地上に避難させたり、ブームを格納することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車体に旋回動、起
伏動および伸縮動可能に枢結されたブームを有したブー
ム作業車に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブーム作業車には、車体上に架装された
ブーム先端部に作業装置、例えば作業台を配設した高所
作業車などがあり、所望作業位置に作業台を移動するた
めのブームの作動には油圧アクチュエータ（駆動装置）
が用いられている。油圧アクチュエータには、ブームを
起伏動させる起伏シリンダや、ブームを伸縮動させる伸
縮シリンダや、ブームを旋回動させる旋回モータといっ
たものがある。

【０００３】これら油圧アクチュエータには、その作動
を制御するためにパイロット式電磁比例弁（メイン制御
弁）が用いられている。パイロット式電磁比例弁は、ソ
レノイドに供給する電流の大きさを調整して電磁比例弁
内に設けられたパイロットスプールの位置を変化させパ
イロットスプールの位置に応じたパイロット圧をメイン
スプールに与えるパイロット弁と、パイロット圧を受け
てメインスプールを移動させて油圧アクチュエータへの
圧油の給排制御を行なう圧油制御弁とを有して構成され
る。そして、このパイロットスプールは比較的弱い駆動
力で移動し、その上小型でありストロークも短いので、
作動油にコンタミ（コンタミネーション(contaminatio
n)；シール材破片等の混入汚濁物）が混入するとパイロ
ットスプールがスティックして動かなくなる虞がある。
一方、圧油制御弁の方は油圧の比較的大きな駆動力を受
けて作動するのでコンタミの影響は小さい。この結果、
パイロットスプールがスティックして動かなくなった場
合、操作レバーを操作してブームの作動を停止させる
（作動させない）ようにしたにも拘わらず、油圧アクチ
ュエータの圧油供給が継続して行なわれてブームが作動
し続ける虞があった。

【０００４】そこでこれまで、電磁比例弁のコンタミ耐
久試験やコンタミに強いバルブの開発等が行われてき
た。また、パイロット弁のスプールスティックが発生し
た場合に、油圧制御回路システム全体を停止させる方法
が各種検討されている。代表的なものとして、電磁比例
弁への油圧の圧力・流量の供給を上流側から遮断するア
ンロード弁を設けるものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな対処方法では異常時にブームの作動を停止させるこ
とが可能となるだけであり、例えばブーム先端部に作業
台を配設した高所作業車に作業者が搭乗して高所作業を
行っているときに高所での作業中に異常が発生すると、
作業者が高所に取り残されてしまう虞がある。また、ブ
ーム作動を停止したまま作業車を移動しようとするとブ
ームが格納されていないためブーム等が他のものとの干
渉する虞があり危険である。このように、異常時にただ
ブームの作動を停止させるだけでは、高所作業中の作業
者を地上に戻し避難させたり、ブームを格納し作業車を
移動させたりすることができない、という問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、スプールがスティックして電磁比例弁の
制御が困難になっても、操作レバーによるブーム作動制
御を可能にして、作業者を地上に戻し避難させたり、ブ
ームを格納し作業車を移動させたりすることのできるブ
ーム作業車を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明のブーム作業車は、車体上に起伏等の作動が自
在に設けられたブームと、ブームを油圧力によって作動
させる油圧アクチュエータと、ブームを作動させるため
に外部操作される操作レバーと、油圧アクチュエータへ
の圧油の供給を制御するメイン制御弁と、操作レバーか
ら送出される操作信号に基づいて、メイン制御弁の制御
を行うコントローラと、油圧アクチュエータとメイン制
御弁との間に配設された補助制御弁と、操作レバーの
操作を検出するレバー操作検出手段と、ブームの作動を
検出するブーム作動検出手段とを有して構成されてい
る。そして、レバー操作検出手段およびブーム作動検出
手段により、操作レバーが操作されていないにも拘わら
ずブームが作動していることがコントローラによって判
断された場合、コントローラは操作レバーの操作に応じ
て補助制御弁の作動を制御して油圧アクチュエータの作
動を制御する。

【０００８】さらにこの補助制御弁は、レバー操作検出
手段およびブーム作動検出手段により、メイン制御弁が
正常に作動しているとコントローラによって判断された
場合、メイン制御弁からアクチュエータに対する圧油の
給排をそのまま行わせるように構成される。そしてレバ
ー操作検出手段およびブーム作動検出手段により、操作
レバーが操作されていないにも拘わらずブームが作動
し、且つメイン制御弁が中立閉止位置から偏倚している
とコントローラによって判断された場合には、コントロ
ーラは操作レバーに応じて補助制御弁の作動を制御し
て、偏倚開放状態のメイン制御弁からの圧油を油圧アク
チュエータに給排する制御を行うように構成されている
ことが好ましい。

【０００９】このようなブーム作業車ならば、電磁比例
弁がパイロットスプールのスティックによって異常状態
におちいった場合でも補助制御弁を用いて操作レバーに
よるブームの作動制御ができるので、異常時においても
作業者は自らを避難させたり、ブームを格納したりする
事ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。本発明に係る補助制
御弁を備えたブーム作業車の一例としての高所作業車１
を図２に示している。この高所作業車１は、前後輪３
ａ、３ｂを有して走行可能であり、前部に運転キャビン
２ａを有したトラック車両をベースに構成される。この
トラック車両の車体２上に旋回モータ５１（図１参照）
により駆動されて水平旋回可能に構成された旋回台４が
配設されている。この旋回台４に基端部が枢結されてブ
ーム５が取り付けられており、このブーム５は起伏シリ
ンダ６により起伏動されるようになっている。ブーム５
は、基端ブーム５ａ、中間ブーム５ｂおよび先端ブーム
５ｃを入れ子式に組み合わされて、内蔵の伸縮シリンダ
７により伸縮動可能に構成されている。

【００１１】先端ブーム５ｃは先端にブームヘッド５ｄ
を有し、このブームヘッド５ｄに枢結されて支持部材８
が上下に揺動可能に取り付けられている。この支持部材
８は垂直ポスト部（図示せず）を有し、ブームヘッド５
ｄと支持部材８との間に配設されたレベリングシリンダ
（図示せず）により支持部材８の揺動制御が行われ、ブ
ーム５の起伏の如何に拘わらず垂直ポスト部が常に垂直
に延びて位置するように支持部材８が揺動制御される。
このように常時垂直に保持される垂直ポスト部に水平旋
回自在に（首振り自在に）作業台９が取り付けられてお
り、作業台９はブーム５の起伏に拘わらず常に水平に保
持される。

【００１２】なお、支持部材８の上端部に吊り上げ装置
１０が設けられている。また、車体２の前後左右の四カ
所に下方に伸縮自在なアウトリガ１１が設けられてお
り、高所作業を行うときには、図示のようにアウトリガ
１１を下方に張り出して車体２を持ち上げ支持できるよ
うになっている。

【００１３】次に、図１を参照して、ブーム５の作動を
制御するブーム作動制御機構２０について説明する。こ
のブーム作動制御機構２０は、ブーム作動を制御するコ
ントローラ２１と、コントローラ２１へ入力信号を送出
する入力部と、コントローラ２１からの制御信号を受け
て油圧アクチュエータ５０を制御する出力部とに大きく
分けられる。入力部には作業者によって傾動操作される
ことによって操作信号を送出する操作レバー２３と、ブ
ーム５の作動を検出しその検出値を送出するブーム作動
センサとから構成されている。操作レバー２３には、ブ
ーム５を旋回動させる旋回操作レバー２３ａと、ブーム
５を起伏動させる起伏操作レバー２３ｂと、ブーム５を
伸縮動させる伸縮操作レバー２３ｃとがある。（実際に
は、これらを１本もしくは２本のレバーにまとめて構成
されることが多い。）ブーム作動センサ２５には、ブー
ム５の旋回角を検出する旋回角センサ２５ａと、ブーム
５の起伏角を検出する起伏角センサ２５ｂと、ブーム５
の伸長量を検出する伸長量センサ２５ｃとがある。

【００１４】一方出力部は、油圧アクチュエータ５０
と、油圧アクチュエータ５０へ吐出される油圧ポンプ２
７から圧油の給排を制御する（圧力補償型パイロット
式）電磁比例弁３０と、油圧アクチュエータ５０と電磁
比例弁３０との間に配設され電磁比例弁３０がスティッ
クするような異常事態において電磁比例弁３０に替わっ
て油圧アクチュエータ５０の制御を行う補助制御弁４０
とから構成されている。油圧アクチュエータ５０として
は、ブーム５を旋回動させる旋回モータ５１と、起伏動
させる起伏シリンダ６と、伸縮動させる伸縮シリンダ７
とがある。電磁比例弁３０としては、油圧アクチュエー
タ５０のそれぞれに対応する電磁比例弁３１（Ｖ_φ）、
３３（Ｖ_θ）、３５（Ｖ_ｒ）がある。

【００１５】補助制御弁４０も同様に、油圧アクチュエ
ータ５０のそれぞれに対応する補助制御弁４１
（Ｖ_φ′）、４３（Ｖ_θ′）、４５（Ｖ_ｒ′）を有す
る。なお、補助制御弁４０は異常時にのみに用いられる
ものなのでコスト等を考慮して、必要最低限の機能を有
していればよく、小型のものでよいし、流量制御ができ
なくてもよい。

【００１６】図３〜６を用いて上述のように構成された
ブーム作動制御機構２０の作動を説明する。そのため
に、一例としてブーム５を起伏動させる場合を詳しく取
り上げる。そこで簡単にブーム５を起伏動させる起伏シ
リンダ６に係る油圧制御回路構成を図３を参照して説明
する。この油圧制御回路は、起伏操作レバー２３ｂと、
起伏操作レバー２３ｂから操作信号を受け取るコントロ
ーラ２１と、ブーム５を起伏動させる起伏シリンダ６
と、起伏シリンダ６を制御する電磁比例弁３３と、異常
時に起伏シリンダ６を制御する補助制御弁４３と、コン
トローラー２１から延びて電磁比例弁３３に制御電流を
送出する電気回線６１および異常時に補助制御弁４３に
制御電流を送出する電気回線７１と、油タンク２９と、
油圧ポンプ２７とから構成されている。電磁比例弁３３
は、圧力補償型パイロット電磁式３位置４ポートの方向
・流量制御弁であり、起仰方向位置３３ａと、中立位置
３３ｂと、倒伏方向位置３３ｃとの３位置を備え、さら
に油圧ポンプ２７につながるＰポートと、油タンク２９
につながるＴポートと、図に示すようにＡポートおよび
Ｂポートを有している。

【００１７】また、補助制御弁４３は、電磁式３位置４
ポート型の方向切替弁であり、中立位置４３ａと、順方
向位置４３ｂと、逆方向位置４３ｃとの３位置を備え、
さらに図に示すようにＣポートと、Ｄポートと、Ｅポー
トと、Ｆポートとを有している。そして補助制御弁４３
は、正常時には常に順方向位置４３ｂとなるように設定
されている。

【００１８】図３には、正常にブームの作動制御が行わ
れている場合が示されており、ここでは具体例として、
起伏操作レバー２３ｂを起仰動方向に傾動操作して起伏
シリンダ６を伸長させることによってブーム５を起仰動
させる場合を考える。このときコントローラ２１は、起
伏操作レバー２３ｂの起仰動操作信号を受け取り、電気
回線６１ｂを通電して電磁比例弁３３のソレノイドを適
宜励磁してメインスプールを移動させることによって油
路が起仰方向になるように（起仰方向位置３３ａに）す
る。すると、油圧ポンプ２７によってオイルタンク２９
から油を汲み上げられ、加圧された圧油がＰポートから
Ａポートに送られる。そして圧油は図に示すようにＣポ
ートからＥポートへ、Ｅポートから起伏シリンダ６の基
端油室６ａに送られ、油圧シリンダ６のロッドを先端方
向へ押し上げブーム５を起仰動させる。一方起伏シリン
ダ６の端部油室６ｂの余剰油は、Ｆ、Ｄ、Ｂ、Ｔポート
を経て油タンク２９へ排出される。倒伏作動においても
同様であり、起伏操作レバー２３ｂを倒伏動方向に傾動
操作し、電気回線６１ａを通電してメインスプールが倒
伏方向位置３３ｃに移動し、起伏操作レバー２３ｂに対
応してブーム５が倒伏動する。また、作業者によって起
伏操作レバー２３ｂが傾動されないときには電磁比例弁
３３への電気回線６１は通電されず、メインスプールは
中立位置３３ｂに保たれ、起伏シリンダに圧油は給排さ
れずその時点での起伏角を維持する。

【００１９】図４には、電磁比例弁３３のパイロットス
プールがコンタミ等のつまりが原因でスティックしてし
まい、異常が発生した時点での様子が示されている。こ
こでは起伏操作レバー２３ｂが中立位置になっており操
作信号が送られていないにも拘わらず、電磁比例弁３３
のメインスプールが中立位置３３ｂに位置されず起仰方
向位置３３ａに位置され、起伏シリンダ６の基端油室６
ａに油圧が供給され続けて、ブーム５の起仰動が止まら
なくなっている。このように起伏操作レバー２３ｂから
の操作信号が送られていないのも拘わらず、起伏角セン
サ２５ｂ（図１参照）から送られてくる検出値が起伏角
の変化を示している場合、コントローラ２１は、異常状
態が発生したと判断する。

【００２０】異常状態が発生すると、図５に見るように
コントローラ２１は電気回線７１を通電制御し制御モー
ドを異常時モードにする。そして起伏操作レバー２３ｂ
が中立であることを反映して電気回線７１ｂを通電し補
助制御弁４３のソレノイド励磁してスプールを中立位置
４３ａに移動させ電磁比例弁３３からの圧油の油路を遮
断する。油路が遮断されたことによって起伏シリンダ６
への圧油の給排が止まり、ブーム５の起伏動（起仰動）
が停止する。この制御によって、起仰動が止まらなくな
っていたブーム５を停止させることができる。なお、こ
のような異常時モードにおいて、電磁比例弁３３への電
気回線６１は通電していても、切断していてもよい。ま
た、油路の遮断による油圧圧力の上昇を緩和するための
図示しないアンロード弁を配設してもよい。

【００２１】しかし、このようにブーム作動を停止可能
としただけでは、例えば作業台９が高所に移動している
状態の時に異常が発生した場合、作業台９に搭乗してい
る作業者が高所に取り残されてしまう。作業台９に搭乗
している作業者を退避させたり、ブーム５を格納して高
所作業車１を移動させたりするために、ブーム５を倒伏
動させたいという要望がでてくる。そこでブーム作動制
御機構２０（コントローラ２１）は、起伏操作レバー２
３ｂの倒伏動操作の方向への傾動操作にともない、電気
回線７１ａに通電し補助制御弁４３のスプールを逆方向
位置４３ｃとなるように移動させる制御を行う。補助制
御弁４３のスプールを逆方向位置４３ｃにすると図６に
示すように圧油は起伏シリンダ６の端部油室６ｂに供給
され、シリンダロッドを基端方向に押し下げブーム５を
倒伏動させることができる。これに伴う基端部油室６ａ
の余剰油は、Ｅ、Ｄ、Ｂ、Ｔポートを経由して油タンク
２９へ排出される。なお、この補助制御弁４３を用いて
ブームを作動できるのは、その作動が安全性から許容さ
れる作動可能領域内に限られている。

【００２２】また本実施形態のように起伏作動中での異
常モードへの切替がなされた場合に、倒伏動ではなく起
仰動させたいときには起伏操作レバー２３ｂの操作に対
応する制御をコントローラ２１によって、補助制御弁４
３のスプールを正方向位置４３ｂに移動させる。

【００２３】上記の実施形態とは逆に、もし倒伏動作動
中にスティックが発生し異常状態におちいった場合は、
上述の論理を逆にして起伏操作レバー２３ｂの操作に対
応させてブーム５を起仰動させたければ補助制御弁４３
を逆方向位置４３ｃに位置させればよく、倒伏動させた
ければ順方向位置４３ｂに位置させればよい。

【００２４】なお、この補助制御弁４０は、用途が異常
時用であり、作業者を地上に降ろしたり、ブーム５を格
納したりすることができればよいことから大きな作動速
度は必要はなく、小型の容量の小さなものでも十分であ
る。あるいは、用途を異常時の避難・格納に限らず、ブ
ーム５の作動を正常時と同様に行えるように、電磁比例
弁３３と同様な圧力補償型パイロット式電磁比例弁でも
よい。

【００２５】上述の起伏シリンダ６以外の旋回モータ５
１や伸縮シリンダ７といった油圧アクチュエータ５０の
場合でも全く同様に、コントローラ２１によって各油圧
アクチュエータ５０に対して異常を判別し、各補助制御
弁４０を制御することができる。つまり、コントロ−ラ
２１は、操作レバー２３からの操作信号と、ブーム作動
センサ２５からの検出値とからどの電磁比例弁３０に異
常（スティック）が発生したか判別する事ができ、それ
ぞれの異常時モードの制御を各油圧アクチュエータ毎に
独立して行うことができる。

【００２６】このとき、どの電磁比例弁３０に異常（ス
ティック）が発生したかを警告ランプの点灯や警告ブザ
ーの発鳴等によって作業者に知らせる警告手段を有して
もよい。そして、この警告手段の警告に対処して、上述
の説明においてコントローラ２１が行っていた制御モー
ドの異常時モードへの切替を作業者自身が行ように構成
してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のブーム作業
車によれば、ブームを作動させる油圧アクチュエータ
と、油圧アクチュエータへの圧油の給排を制御する電磁
比例弁との間に補助制御弁を設け、電磁比例弁がコンタ
ミ等によってスティックしてしまった異常事態に電磁比
例弁に替わって油圧アクチュエータを補助制御弁が行う
ので、スティックによる異常時でも操作可能になるた
め、作業者を地上に戻し避難させたり、ブームを格納し
て車両を移動することができる。

【００２８】また、補助制御弁は異常時にのみに用いら
れるものなので小型のものでよく、流量制御ができなく
てもよい。このため、本発明はコスト的に安価ですみ、
なおかつ既存のブーム作業車へ応用することも容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るブーム作業車制御機構
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係るブーム作業車（高所作業車）の斜
視図である。

【図３】本発明に係るブーム作動制御機構を備えた油圧
機構の具体例（正常時）を示す油圧回路図である。

【図４】本発明に係るブーム作動制御機構を備えた油圧
機構の具体例（異常発生時）を示す油圧回路図である。

【図５】本発明に係るブーム作動制御機構を備えた油圧
機構の具体例（異常時）を示す油圧回路図である。

【図６】本発明に係るブーム作動制御機構を備えた油圧
機構の具体例（異常時）を示す油圧回路図である。

【符号の説明】

５ブーム６起伏シリンダ（油圧アクチュエータ）７伸縮シリンダ（油圧アクチュエータ）２１コントローラ２３操作レバー（レバー操作検出手段）２５ブーム作動センサ（ブーム作動検出手段）３０パイロット式電磁比例弁（メイン制御弁）４０補助制御弁５０油圧アクチュエータ５１旋回シリンダ（油圧アクチュエータ）

フロントページの続き (72)発明者月岡太郎埼玉県上尾市大字領家字山下1152番地の10 株式会社アイチコーポレーション上尾工場内Ｆターム(参考） 3F333 AA08 AB01 AC01 BA12 BB03 BB08 BB13 BD02 BE02 CA15 CA21 CA24 FA13 FA36 FA38 FE09 FH08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体上に起伏等の作動が自在に設けられ
たブームと、前記ブームを油圧力によって作動させる油圧アクチュエ
ータと、前記ブームを作動させるために外部操作される操作レバ
ーと、前記油圧アクチュエータへの圧油の供給を制御するメイ
ン制御弁と、前記操作レバーから送出される操作信号に基づいて、前
記メイン制御弁の制御を行うコントローラと、前記油圧アクチュエータと前記メイン制御弁との間に配
設された補助制御弁と、前記操作レバーの操作を検出するレバー操作検出手段
と、前記ブームの作動を検出するブーム作動検出手段とを備
え、前記レバー操作検出手段および前記ブーム作動検出手段
により、前記操作レバーが操作されていないにも拘わら
ず前記ブームが作動していることが前記コントローラに
よって判断された場合、前記コントローラは前記操作レ
バーの操作に応じて前記補助制御弁の作動を制御して前
記油圧アクチュエータの作動を制御するように構成され
たことを特徴とするブーム作業車。
【請求項２】前記補助制御弁は、前記レバー操作検出
手段および前記ブーム作動検出手段により、前記メイン
制御弁が正常に作動していると前記コントローラによっ
て判断された場合、前記メイン制御弁から前記アクチュ
エータに対する圧油の給排をそのまま行わせ、前記レバー操作検出手段および前記ブーム作動検出手段
により、前記操作レバーが操作されていないにも拘わら
ず前記ブームが作動し、且つ前記メイン制御弁が中立閉
止位置から偏倚していると前記コントローラによって判
断された場合、前記コントローラは前記操作レバーに応
じて前記補助制御弁の作動を制御して、偏倚開放状態の
前記メイン制御弁からの圧油を前記油圧アクチュエータ
に給排する制御を行うように構成されていることを特徴
とする請求項１に記載のブーム作業車。