JP2008247555A - 高所作業車の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】旋回及び伸縮するブームの先端に作業台を備えた高所作業車で、作業終了後の自動格納において、小さな起伏角で旋回する制御システムを提供する。
【解決手段】旋回許容起伏角をＡＭＣで算出するのに、通常の作業モードとは異なる格納モードを設ける。作業台のブームに対する位置を格納位置とした後に、作業台のブームに対する位置が格納位置にあることを条件とする格納モードで算出される旋回許容起伏角に基づいて自動格納を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、高所作業車の制御システムに関し、特に、作業終了時における作業台の自動格納制御システムに関する。

高所作業車は、旋回、起伏及び伸縮するブームの先端に作業台を備え、作業に適した３次元的位置に作業台を移動させることが可能となっており、作業者が手動でレバー等を操作してこれを行うようになっている。高所作業の容易性を考えて、作業台はブームに対して自由に旋回できる構成となっている。そして、作業が終了した後は、ブーム及び作業台を所定の位置にコンパクトに格納して、安全に走行できる状態とするようになっている。

この格納作業は自動的に行われることが好ましい。自動格納に関しては、特許文献１に詳しく紹介されている。すなわち、図９に示すように、高所作業車１１０は、車体１２０上に旋回自在に搭載される旋回台１３０と、旋回台１３０上で起伏可能に取り付けられる伸縮自在なブーム１４０と、ブーム１４０の先端でブーム１４０に対して旋回可能に設けられる作業台１５０とを備えている。

そして、自動格納する場合は、ブーム１４０の旋回が、制御ボックス１２６、ツールボックス１２７又はキャビン１２８等と干渉しないシステムが形成されている。すなわち、その時点でのブーム１４０の旋回位置（旋回角）に対応して、旋回を許容する起伏角を設定し、起伏角がこの旋回許容起伏角以下である場合には起伏角がこの旋回許容起伏角以上となるようにブーム１４０を起仰した後に、旋回を開始するシステムとなっている。

しかしながら、旋回許容起伏角を決定する要因は、上記の車両設備（制御ボックス１２６、ツールボックス１２７、キャビン１２８等）に限定されるものではない。車体１２０の前部及び後部には、伸縮自在なアウトリガ１７１、１７２が設けられており、これらの張出幅によっても旋回許容起伏角が規定されている。すなわち、アウトリガ１７１、１７２との干渉を回避すると共に、高所作業車の転倒を回避するために、張出幅が小さいほど、旋回許容起伏角を大きく設定するようになっている。

路地での作業や、片側車線を塞がないで作業を行う場合には、アウトリガ１７１、１７２の張出幅を小さくせざるを得ない。このため、起伏角度が大きくなりすぎて電線に接触する等の弊害を生ずる場合がある。そして、自動格納システムを備えているにもかかわらず、このような弊害の恐れが解消される段階までは、手動で操作しなければならないという問題が発生している。
特開２０００−１８５９００号

本発明の目的は、旋回、起伏及び伸縮するブームの先端に作業台を備えた高所作業車において、作業終了後に作業台等を自動格納するための制御システムであって、ブームを旋回する際に、出来る限り小さな起伏角で旋回できる制御システムを提供することにある。そして、電線に接触する等の弊害を生ずることなく、短時間で格納できるシステムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る制御システムは、車体の前部及び後部に設けられるアウトリガと、前記車体上に旋回自在に搭載される旋回台と、前記旋回台上で起伏可能に取り付けられる伸縮自在なブームと、前記ブームの先端で前記ブームに対して旋回可能に設けられる作業台とを備えた高所作業車において、作業終了後に前記作業台等を自動格納するための制御システムであって、前記作業台の前記ブームに対する位置を格納位置とした後に、前記作業台が前記ブームに対して前記格納位置にあることを条件に算出される旋回許容起伏角に基づいて前記自動格納を行う手段を採用している。

また、本発明の請求項２に係る制御システムは、車体の前部及び後部に設けられ前記車体幅方向に張出し自在なアウトリガと、前記車体上に旋回自在に搭載される旋回台と、前記旋回台上で起伏可能に取り付けられる伸縮自在なブームと、前記ブームの先端で前記ブームに対して旋回可能に設けられる作業台とを備えた高所作業車において、作業終了後に前記作業台等を自動格納するための制御システムであって、前記作業台の前記ブームに対する位置を格納位置とした後に、前記アウトリガの張出幅に基づくと共に前記作業台が前記ブームに対して前記格納位置にあることを条件に算出される旋回許容起伏角に基づいて前記自動格納を行う手段を採用している。

また、本発明の請求項３に係る制御システムは、請求項１又は２に記載の制御システムにおいて、前記高所作業車の前記作業台が、アームを介して前記ブームに設けられ、前記アームが前記ブームに対して旋回可能であると共に、前記作業台が前記アームに対して旋回可能となっている高所作業車において、作業終了後に前記自動格納を行う手段を採用している。

また、本発明の請求項４に係る制御システムは、請求項１乃至３の何れかに記載の制御システムにおいて、前記旋回許容起伏角が、前記ブームの旋回角に対応して定められている手段を採用している。

また、本発明の請求項５に係る制御システムは、請求項１乃至４の何れかに記載の制御システムにおいて、前記作業台の前記ブームに対する位置を前記格納位置とした後の格納順序に関して、前記ブームの起伏角が前記旋回許容起伏角以上の角度である場合には、前記ブームの縮小、前記ブームの旋回、前記ブームの倒伏の順で行われ、前記ブームの起伏角が前記旋回許容起伏角未満の角度である場合には、前記ブームの縮小、前記ブームの起仰、前記ブームの旋回、前記ブームの倒伏の順で行われる手段を採用している。

本発明の制御システムは、上記の手段を採用することにより、旋回及び伸縮するブームの先端に作業台を備えた高所作業車において、作業終了後に作業台等を自動格納する際に、従来と比べて小さな起伏角としてブームを旋回させることができる。よって、電線に接触する等の弊害を生ずることなく、短時間で自動格納することができる。

旋回許容起伏角については、アウトリガの張出幅、ブームの旋回角、ブームの長さ等の影響を細かく検討する必要がある。本発明者等は、自動格納システムに関して鋭意検討を重ねた結果、旋回許容起伏角が作業台のブームに対する位置により大きな影響を受けると共に、作業台のブームに対する位置が格納位置である場合に旋回許容起伏角が最小となることを発見し、本発明に到達した。

本発明は、高所作業車において、作業終了後に作業台等を自動格納するための制御システムである。先ず、本発明の対象となる高所作業車の一例を、図を用いて説明する。図１は対象となる高所作業車１０の概略正面図を示し、図２はその概略平面図、図３はその概略側面図を示している。

すなわち、本発明の高所作業車１０は、その車体２０の前部及び後部に設けられるアウトリガ７１、７２を備えており、高所作業において必要な作業姿勢が得られるように、作業開始前に対応できる姿勢を形成する。図に示すようにアウトリガ７１、７２が車体２０の幅方向に張出自在である場合には、適当な張出幅とした後に夫々の脚部を伸ばして作業姿勢とする。また、張出幅検出器７３、７４により夫々の張出幅を検出できるようになっている。アウトリガ７１、７２が車体２０の幅方向に固定されている場合には、夫々の脚部を伸ばして作業姿勢とする。

車体２０の上には、旋回台３０が搭載されており、この旋回台３０は、旋回台旋回制御バルブ３２及び旋回台旋回装置３３を備えており、旋回自在となっている。また、旋回角度検出器３１を備え、旋回台３０の旋回角を検出できるようになっている。
旋回台３０の上には、ブーム４０が搭載され、旋回台３０の旋回により一体に旋回する。したがって、以下の記載において、「ブーム４０の旋回」とは、旋回台旋回装置３３の旋回によるブーム４０の旋回を意味し、「ブーム４０の旋回角」とは、旋回角度検出器３１により検出される旋回角を意味する。

ブーム４０は、ブーム起伏制御バルブ４２及びブーム起伏シリンダ４３を備えており、旋回台３０に対して起伏可能となっている。また、ブーム起伏角検出器４１を備え、水平（又は旋回台３０）に対する起伏角を検出できるようになっている。さらに、ブーム４０は、ブーム伸縮制御バルブ４５及びブーム伸縮シリンダ４６を備えており、伸縮自在となっている。また、ブーム長さ検出器４４を備えて、ブーム長さを検出できるようになっている。

ブーム４０の先端には、ブーム４０に対して旋回可能な作業台５０が設けられる。作業台５０は、図９の従来例で示したように、ブーム４０の先端に直接旋回可能に設けても良い。ここでは、ブーム４０の先端に、旋回可能なアーム６０を介して、旋回可能に設けられる場合を示している。

すなわち、アーム６０は、アーム旋回制御バルブ６２及びアーム旋回装置６３を備えており、ブーム４０に対して旋回可能となっている。また、アーム角度検出器６１を備え、ブーム４０に対する旋回角度を検出できるようになっている。さらに、作業台５０は、作業台旋回制御バルブ５２及び作業台旋回装置５３を備えており、アーム６０に対して旋回可能となっている。また、作業台角度検出器５１を備え、アーム６０に対する旋回角度を検出できるようになっている。

作業台５０には、操作部５４が設けられており、作業者がレバー操作等によりブーム４０の旋回、ブーム４０の伸縮、ブーム４０の起伏、アーム６０の旋回、作業台５０の旋回等の操作を行うことができる。したがって、作業時には作業台５０を３次元的に自由に動かすことが可能となっている。また、自動格納を行うための自動格納スイッチ５５もここに設けられている。

作業台５０等は、格納位置が定められており、全体がコンパクトに格納された状態で道路を走行することになっている。すなわち、ブーム４０は、その長さを最短として、車体２０の軸線に対して少し斜めの状態でブームレスト２１の上に載置されている。また、作業台５０は、ブーム４０に対して寄り添うように折りたたまれ、支持台２２の上に載置されている。格納作業の順序としては、ブーム４０に対する作業台５０の位置やブーム４０の旋回角等を格納位置とし、最後にブーム４０を倒伏して格納作業が完了することになる。

作業台５０等を自動格納するためのシステムの概要を図４に示す。すなわち、制御システムには、作業台角度検出器５１、アーム角度検出器６１、旋回角度検出器３１、ブーム起伏角検出器４１、ブーム長さ検出器４４、前後アウトリガの張出幅検出器７３、７４等の測定値が入力されるようになっている。そして、ＡＭＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｍｏｍｅｎｔ ＆ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）による旋回許容起伏角の算出を行うと共に、プログラムに従って作業台旋回装置５３、アーム旋回装置６３、旋回台旋回装置３３、ブーム起伏シリンダ４３、ブーム伸縮シリンダ４６等の駆動指令を出力するようになっている。

自動格納プログラムの概要を図５に示す。自動格納は、自動格納スイッチ５５をオンとすることにより開始され、自動格納スイッチ５５をオンに保持することによりプログラムが進行し、自動格納スイッチ５５をオフとすることにより終了する。自動格納スイッチ５５の形式は自由であるが、セルフリターン式のトグルスイッチを用いることが好ましい。そして、押圧されている間をオンとし、手を離した状態をオフとすれば、操作性と安全性を向上させることができる。他のスイッチの例としては、押釦式でも良い。

Ｓ１００及びＳ２００は、作業台５０のブーム４０に対する位置を格納位置とするステップである。Ｓ１００とＳ２００とは、順序を逆にしても良く、また、同時でも良い。Ｓ１００は、アーム６０に対する作業台５０の位置を格納位置とするステップであり、Ｓ２００は、ブーム４０に対するアーム６０の位置を格納位置とするステップである。多くの場合、作業台５０及びアーム６０を、一方の側に一杯に旋回させた位置を格納位置としている。また、図９に示した高所作業車１１０の場合には、アームを備えていないのでＳ２００に相当するステップを省略すれば良い。

Ｓ３００は、旋回許容起伏角を算出するＡＭＣのモードを切り替えるステップであり、本発明で最も重要なステップである。すなわち、本発明では、旋回許容起伏角の算出に２つのモード（作業モード及び格納モード）を切り替えて用いることを特徴としている。作業モードは、通常の作業を行うためのモードであり、ブーム４０に対し作業台５０及びアーム６０を自由に旋回することができるモードである。

一方、格納モードは、自動格納においてのみ用いるモードであり、ブーム４０に対し作業台５０が格納位置にあることを条件として定められるモードである。格納モードでは、ブーム４０に掛かるモーメントが小さくなることにより、転倒モーメントが小さくなるので、旋回許容起伏角を作業モードの場合よりも小さくすることができる。この結果、自動格納は小さな起伏角度で行われることになる。

Ｓ４００は、ブーム４０の長さを最短に縮小して、格納位置とするステップである。Ｓ４００は、ブーム４０を旋回する前に行うべきステップであり、前述のＳ３００より前に行っても良い。

Ｓ５００は、格納モードにおける旋回許容起伏角を算出すると共に、この時点におけるブーム４０の起伏角と比較して、起伏角が旋回許容起伏角未満の角度である場合には、ブーム４０を起仰して旋回許容起伏角以上の角度とするステップである。なお、旋回許容起伏角は、前段階までに算出して記憶装置に格納しておき、この段階で記憶値を呼び出すようにしても良い。

制御システムには、張出幅検出器７３、７４で測定されるアウトリガ７１、７２の張出幅、旋回角度検出器３１で測定されるブーム４０の旋回角、ブーム起伏角検出器４１で測定されるブーム４０の起伏角、ブーム長さ検出器４４で測定されるブーム４０の長さ等の測定値が入力され、これらの測定値に基づいて旋回許容起伏角が算出される。

旋回許容起伏角を算出する際の判定事項としては、作業台５０の荷重等によるモーメントによって、高所作業車１０が転倒を起こすことなく旋回できることである。このために、アウトリガの張出幅等を考慮して旋回許容起伏角を算出することである。また、搭載されているツールボックス等と干渉することなく、旋回できることである。このため、旋回許容起伏角は、旋回時に通過する平面上の角度範囲により変化する場合には、ブーム４０の旋回角に対応して定めることである。

Ｓ６００は、ブーム４０を格納位置まで旋回させるステップである。この時点におけるブーム４０の位置（旋回角）に応じて、旋回する向きも決定されることが好ましい。通常は、旋回する角度が最短となる方向に旋回する。
Ｓ７００は、ブーム４０を格納位置まで倒伏させるステップである。
Ｓ８００は、プログラムを終了する前に、旋回許容起伏角の算出に用いた格納モードを通常の運転モードに切り替えるステップである。

自動格納プログラムについて、具体的なフローチャートを図６〜図８に示しているが、記載内容は前述の通りであるため細かい説明は省略する。格納作業は、自動格納スイッチがオフとなった時点で終了し、その際、必ず運転モードに切り替えて終了することにしている（Ｓ１１０、Ｓ２１０等）。なお、格納位置は、必ずしも一ヶ所とは限らず、複数箇所として選択して使用することもできる。

上記の説明では自動格納について説明したが、格納姿勢から作業姿勢への自動張出しにおいても、上記の旋回許容起伏角を用いた制御が可能である。また、高所作業車について説明したが、他のブーム式作業車においても同様な制御が適用可能である。

本発明対象となる高所作業車の一例を示す概略正面図である。 図１に示す高所作業車の概略平面図である。 図１に示す高所作業車の概略側面図である。 本発明の制御システムの概要を示す説明図である。 自動格納プログラムの概要を示す説明図である。 Ｓ１００〜Ｓ３００のステップを示すフローチャートである。 Ｓ４００〜Ｓ５００のステップを示すフローチャートである。 Ｓ６００〜Ｓ８００のステップを示すフローチャートである。 従来例に記載された高所作業車を示す概略図である。

符号の説明

１０、１１０ 高所作業車
２０、１２０ 車体
２１ ブームレスト
２２ 支持台
３０、１３０ 旋回台
３１ 旋回角度検出器
３２ 旋回台旋回制御バルブ
３３ 旋回台旋回装置
４０、１４０ ブーム
４１ ブーム起伏角検出器
４２ ブーム起伏制御バルブ
４３ ブーム起伏シリンダ
４４ ブーム長さ検出器
４５ ブーム伸縮制御バルブ
４６ ブーム伸縮シリンダ
５０、１５０ 作業台
５１ 作業台角度検出器
５２ 作業台旋回制御バルブ
５３ 作業台旋回装置
５４ 操作部
５５ 自動格納スイッチ
６０ アーム
６１ アーム角度検出器
６２ アーム旋回制御バルブ
６３ アーム旋回装置
７１、７２、１７１、１７２ アウトリガ
７３、７４ 張出幅検出器
１２６ 制御ボックス
１２７ ツールボックス
１２８ キャビン

Claims (5)

1. 車体の前部及び後部に設けられるアウトリガと、
   前記車体上に旋回自在に搭載される旋回台と、
   前記旋回台上で起伏可能に取り付けられる伸縮自在なブームと、
   前記ブームの先端で前記ブームに対して旋回可能に設けられる作業台とを備えた高所作業車において、
   作業終了後に前記作業台等を自動格納するための制御システムであって、
   前記作業台の前記ブームに対する位置を格納位置とした後に、
   前記作業台が前記ブームに対して前記格納位置にあることを条件に算出される旋回許容起伏角に基づいて前記自動格納を行うことを特徴とする制御システム。
2. 車体の前部及び後部に設けられ前記車体幅方向に張出し自在なアウトリガと、
   前記車体上に旋回自在に搭載される旋回台と、
   前記旋回台上で起伏可能に取り付けられる伸縮自在なブームと、
   前記ブームの先端で前記ブームに対して旋回可能に設けられる作業台とを備えた高所作業車において、
   作業終了後に前記作業台等を自動格納するための制御システムであって、
   前記作業台の前記ブームに対する位置を格納位置とした後に、
   前記アウトリガの張出幅に基づくと共に前記作業台が前記ブームに対して前記格納位置にあることを条件に算出される旋回許容起伏角に基づいて前記自動格納を行うことを特徴とする制御システム。
3. 前記高所作業車の前記作業台が、アームを介して前記ブームに設けられ、前記アームが前記ブームに対して旋回可能であると共に、前記作業台が前記アームに対して旋回可能となっている高所作業車において、
   作業終了後に前記自動格納を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御システム。
4. 前記旋回許容起伏角が、前記ブームの旋回角に対応して定められていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の制御システム。
5. 前記作業台の前記ブームに対する位置を前記格納位置とした後の格納順序に関して、
   前記ブームの起伏角が前記旋回許容起伏角以上の角度である場合には、前記ブームの縮小、前記ブームの旋回、前記ブームの倒伏の順で行われ、
   前記ブームの起伏角が前記旋回許容起伏角未満の角度である場合には、前記ブームの縮小、前記ブームの起仰、前記ブームの旋回、前記ブームの倒伏の順で行われることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の制御システム。

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