JP2009137736A - 作業車の総合重心位置表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の転倒防止装置あるいは表示装置では、直感的に又は瞬時にその時の安定性の有無を把握するのが困難であった。
【解決手段】 アウトリガ３のジャッキ反力を検出するジャッキ反力検出手段２５と、前記アウトリガ３の張出幅を検出するアウトリガ張出幅検出手段２０と、前記ジャッキ反力信号とアウトリガ張出幅信号とから作業車の平面視における総合重心位置を演算する総合重心位置演算手段４１と、前記アウトリガ張出幅検出手段２０及び前記総合重心位置演算手段４１からの信号によりジャッキ位置に対する総合重心位置５６の画像データを演算する画像データ演算手段４５と、前記画像データ演算手段４５からの信号により画面上にジャッキ位置に対する総合重心位置５６の画像を表示する画像表示装置４６と、を備えた。
【選択図】 図５

Description

本発明は、検出したアウトリガの反力値を利用して作業車の安定状態を視認できる表示装置に関する。

移動式クレーンのアウトリガの反力を検出して、その検出値に基づき転倒予防する移動式クレーンの転倒防止装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、個々のアウトリガの対地反力を検出するとともに、前後左右に隣り合う２基のアウトリガの対地反力の和のうち最小のものと、全アウトリガの対地反力の総和との比を所定の安全基準値と比較することにより、所定の転倒予防手段を実行するものである。

また、アウトリガの反力を検出して、その検出値を運転席の表示装置により数値表示する作業車が知られている。
特開平１０−７２１８７号公報（第２−３頁、第３図）

特許文献１に記載された転倒防止装置では移動式クレーンの転倒予防が可能であるものの、その移動式クレーンの運転者はその時のクレーン作業状態が安定限界に対してどの程度余裕をもっているのか知ることができなかった。

一方、検出したアウトリガ反力値を運転席の表示装置により数値表示するものでは、安定限界に対する余裕度を知ることができるものの、頭のなかで安定限界の数値との対比を行わなくてはならず、直感的に又は瞬時にその時の安定性の有無を把握するのは困難であった。
そこで、本発明は、検出したアウトリガ反力から総合重心位置を演算し、運転席の画像表示装置の表示画面上にアウトリガのジャッキに対する総合重心位置を画面表示することにより、その両者の位置関係から即座に作業車の安定状態を把握することのできる作業車の総合重心位置表示装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、アウトリガを備えた走行車体に旋回台を旋回自在に搭載し、当該旋回台に伸縮自在な伸縮ブームを起伏自在に枢着した作業車の総合重心位置表示装置であって、前記アウトリガのジャッキ反力を検出するジャッキ反力検出手段と、前記アウトリガの張出幅を検出するアウトリガ張出幅検出手段と、前記ジャッキ反力信号とアウトリガ張出幅信号とから作業車の平面視における総合重心位置を演算する総合重心位置演算手段と、前記アウトリガ張出幅検出手段及び前記総合重心位置演算手段からの信号によりジャッキ位置に対する総合重心位置の画像データを演算する画像データ演算手段と、前記画像データ演算手段からの信号により画面上にジャッキ位置に対する総合重心位置の画像を表示する画像表示装置と、を備えたことを特徴とする作業車の総合重心位置表示装置である。

請求項２の発明は、前記伸縮ブームのブーム長さ、ブーム起伏角及びブーム旋回角を検出するブーム姿勢検出手段と、前記アウトリガ張出幅検出手段、定格安定性能記憶手段、各部重量重心位置データ記憶手段及び前記ブーム姿勢検出手段からの信号により定格重心位置範囲を演算する定格重心位置範囲演算手段と、前記アウトリガ張出幅検出手段、前記総合重心位置演算手段及び前記定格重心位置範囲演算手段からの信号により、ジャッキ位置及び定格重心位置範囲に対する総合重心位置の画像データを演算する画像データ演算手段と、前記画像データ演算手段からの信号により画面上にジャッキ位置及び定格重心位置範囲に対する総合重心位置の画像を表示する画像表示装置と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の作業車の総合重心位置表示装置である。

請求項３の発明は、前記画像データ演算手段が、前記画像表示手段の表示画面において常に作業中の伸縮ブーム方向を真上として前記ジャッキ位置を表示するよう回転したジャッキ位置の画像データを演算することを特徴とする請求項１又は２記載の作業車の総合重心位置表示装置である。

請求項１記載の発明によれば、画像表示手段の画面上にジャッキ位置に対する総合重心位置の画像が表示されるので、ジャッキ位置を結ぶ線によって示される転倒支点と総合重心との距離を直感的に又は瞬時に把握することができる。そのため、作業車がその時点でどの程度の安定度を有しているのかを容易に知ることができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて画像表示手段の画面上に定格重心位置範囲に対する総合重心位置の画像が表示されるので、定格重心位置範囲と総合重心位置との距離を直感的に又は瞬時に把握することができる。そのため、作業車がその時点で定格安定性能に対してどの程度の余裕を有しているのかも容易に知ることができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて前記画像表示手段の表示画面において常に作業中の伸縮ブーム方向を真上として前記ジャッキ位置を表示するよう回転したジャッキ位置が表示されるので、旋回台に搭載された運転室で運転中に目の前にある伸縮ブームを基準にジャッキの位置を知ることができる。そのため、直感的かつ正確にジャッキの位置を把握することができる。

図１に本発明の実施の形態に係る総合重心位置表示装置を搭載するのに最適な作業車の例としてラフテレーンクレーン１の側面図を示し、図２にはその平面図を示す。ラフテレーンクレーン１は走行車体２の前後端にアウトリガ３、３を備えている。図２に示すようにアウトリガ３は左右に張出格納可能なスライド４、４と、当該スライド４の先端に上下に伸縮可能なジャッキ５とを備えている。図１と図２に示されたラフテレーンクレーン１はアウトリガ３のスライド４を張り出し、ジャッキ５を伸長したアウトリガ設置状態となっている。

６は前記走行車体２に旋回自在に搭載された旋回台であり、当該旋回台６には運転室７が搭載されている。８は伸縮自在な伸縮ブームであって、前記旋回台６に起伏自在にその基端部が枢着されている。旋回台６には図示しないウインチが搭載されており、当該ウインチから繰出繰入されるワイヤ９が伸縮ブーム８先端シーブを経由してフック１０のシーブに掛け回されている。図１と図２に示されたラフテレーンクレーン１の旋回台６より上の部分は、前記フック１０を走行車体２上に載置したのち、前記伸縮ブーム８を全縮小して前方に向け最大倒伏した走行姿勢のままである。

図２に示した１１は右前ジャッキ５ａの中心と右後ジャッキ５ｂの中心とを結んだ線であって、アウトリガ３を張り出した状態のラフテレーンクレーン１がクレーン作業を行う際に右側方に向かっての安定の支点となる線である。同様に１２は右後ジャッキ５ｂの中心と左後ジャッキ５ｃの中心とを結んだ線であって後方に向かっての安定支線であり、１３は左後ジャッキ５ｃの中心と左前ジャッキ５ｄの中心とを結んだ線であって左側方に向かっての安定支線であり、１４は左前ジャッキ５ｄの中心と右前ジャッキ５ａの中心とを結んだ線であって前方に向かっての安定支線である。この安定支線１１〜１４は、ジャッキ５ａ〜５ｄの張り出し状態によって図２に示されたその位置と傾きが変化するものである。

図３は実施の形態に係る総合重心位置表示装置のブロック図である。２０はアウトリガ張出幅検出手段であって、アウトリガ３の４つのスライド４に対応する右前張出幅検出手段２１、左前張出幅検出手段２２、右後張出幅検出手段２３、左後張出幅検出手段２４により構成されている。具体的には張出幅検出手段２０として、コードリールにポテンショメータを組み合わせ、引き出されたコードの長さをポテンショメータの回転角度で検出する長さ検出器などが使用される。２５はジャッキ反力検出手段であって、アウトリガ３の４つのジャッキ５に対応する右前ジャッキ反力検出手段２６、左前ジャッキ反力検出手段２７、右後ジャッキ反力検出手段２８、左後ジャッキ反力検出手段２９により構成されている。具体的にはジャッキ反力検出手段２５として、ジャッキ５を構成するジャッキシリンダの保持側圧力を検出する圧力検出器などが使用される。

３０はブーム姿勢検出手段であって、伸縮ブーム８のブーム長さを検出するブーム長さ検出手段３１、ブーム起伏角度を検出するブーム起伏角検出手段３２、伸縮ブーム８を含む旋回台６の走行車体２に対する旋回角度を検出するブーム旋回角検出手段３３により構成されている。ブーム姿勢検出手段３０として、ラフテレーンクレーン１の過負荷防止装置に使用されている一般的な検出器をそのまま使用可能である。

４０は総合重心位置表示装置の演算部であって、以下に説明する各手段によって構成されている。４１は総合重心位置演算手段であって、前記アウトリガ張出幅検出手段２０及びジャッキ反力検出手段２５からの信号によりラフテレーンクレーン１の総合重心位置を演算するものである。この総合重心位置演算手段４１は、４つのジャッキの反力及びその位置から総合重心位置を演算するので、クレーン作業中であれば吊り荷重量も含む総合重心位置を演算することができる。

４２は各部重量重心位置データ記憶手段であって、ラフテレーンクレーン１を構成する走行車体２、アウトリガ３、旋回台６、伸縮ブーム８等の全ての構成部分の重量重心データを記憶する手段である。４３は定格安定性能記憶手段であって、ラフテレーンクレーン１の伸縮ブーム８による吊り上げ作業において、安定に対し所定の余裕を持ちながら吊り上げることのできる荷重である定格安定性能をブーム姿勢及びアウトリガ張出幅と関連付けて記憶する手段である。４４は定格重心位置範囲演算手段であって、前記アウトリガ張出幅検出手段２０、定格安定性能記憶手段４３、各部重量重心位置データ記憶手段４２及び前記ブーム姿勢検出手段３０からの信号により定格重心位置範囲を演算するものである。ここで、定格重心位置範囲とは、仮に伸縮ブーム８先端にその時のブーム姿勢によって定まっている安定に関する定格荷重を吊ったとした場合の総合重心位置を全旋回角に渡って演算し表示したときに所定の矩形等として示される範囲である。

４５は画像データ演算手段であって、前記アウトリガ張出幅検出手段２０、総合重心位置演算手段４１及び定格重心位置範囲演算手段からの信号により、ジャッキ位置及び定格重心位置範囲に対する総合重心位置の画像データを演算するものである。

４６は画像表示手段であって、前記画像データ演算手段からの信号により画面上にジャッキ位置及び定格重心位置範囲に対する総合重心位置の画像を表示するものである。具体的には液晶を用いた表示装置等が使用可能である。

以上その構成を説明した総合重心位置表示装置の作用は以下の通りである。図１及び図２に示されたようにラフテレーンクレーン１が旋回台６よりも上部は走行姿勢のままで、アウトリガ３の４つのスライド４が最大張出位置まで張り出され、４つのジャッキ５も完全に伸長された状態とする。このとき、図３に示すアウトリガ張出幅検出手段２０は４つのスライド４が最大張出であるときのアウトリガ張出幅を検出し、演算部４０の総合重心演算手段４１、定格重心位置範囲演算手段４４及び画像データ演算手段４５に信号を送る。ジャッキ反力検出手段２５は４つのジャッキ５の反力を検出し、演算部４０の総合重心演算手段４１に信号を送る。ブーム姿勢検出手段３０は走行姿勢におけるブーム長さ、ブーム起伏角、ブーム旋回角を検出し、演算部４０の定格重心位置範囲演算手段４４に信号を送る。

総合重心位置演算手段４１は、アウトリガ張出幅信号とジャッキ反力信号とからラフテレーンクレーン１の平面視における総合重心位置を演算し、画像データ演算手段４５に演算結果を出力する。定格重心位置範囲演算手段４４は、各部重量重心位置データ記憶手段４２から読み出したラフテレーンクレーン１各部の重量重心位置データ、定格安定性能記憶手段４３から読み出した定格吊り上げ荷重、アウトリガ張出幅信号から定格重心位置範囲を演算する。具体的には、走行姿勢での伸縮ブーム８先端に安定に関する定格荷重を吊ったとした場合の重心位置を全旋回角に渡って演算し表示したときに所定の矩形等として示される範囲が演算される。なお、所定の伸縮ブーム長さとアウトリガ張出幅の領域では、安定で吊り上げ性能が決定されず、ラフテレーンクレーン１の強度のみで吊り上げ性能が決定される場合があるが、この場合は強度に基づく定格荷重を採用するようにしてもよい。

画像データ演算手段４５は、アウトリガ張出幅信号、総合重心位置演算結果、定格重心位置範囲演算結果に基づき、ジャッキ位置及び定格重心位置範囲に対する総合重心位置の画像データを演算する。図４は、画像表示手段４６（画像表示装置）がその画面上にジャッキ位置５０ａ〜５０ｄ、転倒支線５１〜５４、定格重心位置範囲５５及び総合重心位置５６を表示したものである。ここで、図２に示したラフテレーンクレーン１と表示画面との対応を示すと、右前ジャッキ５ａがジャッキ位置５０ａ、右後ジャッキ５ｂがジャッキ位置５０ｂ、左後ジャッキ５ｃがジャッキ位置５０ｃ、左前ジャッキ５ｄがジャッキ位置５０ｄを表している。そして、右側方転倒支線１１が転倒支線５１、後方転倒支線１２が転倒支線５２、左側方転倒支線１３が転倒支線５３、前方転倒支線１４が転倒支線５４に対応している。

図２に示すように現実の作業車は左右のアウトリガがスライドの幅寸法だけ前後に配置されるため、転倒支線１１〜１４により形作られる四角形は厳密には長方形ではなく平行四辺形であるが、図４の表示画面上の転倒支線５１〜５４に形作られる四辺形は簡単のため長方形で表示されている。なお、表示画面上の四辺形を実際の転倒支線により形作られる四辺形を正確に縮小したものを表示するようにしても良いことは勿論である。

黒点で示された位置５６は総合重心位置である。総合重心位置５６は転倒支線５１〜５４で形作られた長方形及び定格重心位置範囲５５のほぼ中心に表示されている。これは、図２に示したラフテレーンクレーン１の旋回台６より上部が走行姿勢で、アウトリガ３のスライド４が４つとも最大張出された状態では、総合重心位置が転倒支線１１〜１４により形作られる四辺形のほぼ中心にあることを示している。なお、このときにはジャッキ５ａ〜５ｄの反力はほぼすべて同じ値となっている。

図５はラフテレーンクレーン１がクレーン作業中であるときに、画像表示手段４６に表示された内容である。この時、伸縮ブーム８が伸長され右前ジャッキ５ａの方向に旋回し、その先端には吊り荷が吊下げられている。図５に示されたように総合重心位置５６は右前ジャッキ５ａを表示するジャッキ位置５０ａに近づいている。しかし、右側方の定格重心位置範囲５５に対しては距離Ｌ１離れており、右側方転倒支線５１に対してはＬ２離れている。これから、安定定格性能及び安定限界状態となるまでには余裕があることが判る。このように、ジャッキ位置を結ぶ線によって示される転倒支点あるいは定格重心位置範囲と総合重心との距離を直感的に又は瞬時に把握することができる。そのため、作業車がその時点でどの程度の安定度を有しているのかを容易に知ることができる。

また、図５に示されたように前方の定格重心位置範囲５５に対しては距離Ｌ３離れており、前方の転倒支線５４に対してはＬ４離れている。画像表示手段４６の表示から、Ｌ３＞Ｌ１、Ｌ４＞Ｌ２であることも直感的に把握することができる。すなわち、前方に対する安定よりも右側方に対する安定の余裕が少なく、安定については右側方に対してより注意を払えばよいことが判る。このように本願発明に係る総合重心位置表示装置によれば、クレーン作業中のラフテレーンクレーン１の安定状態を非常に判り易く監視できるので、クレーン作業中の転倒を防止し安全性向上を図ることができる。

図６は前記画像データ演算手段４５が、前記画像表示手段４６の表示画面において常に作業中の伸縮ブーム方向を真上として前記ジャッキ位置を表示するよう回転したジャッキ位置の画像データを演算するようにした総合重心位置表示装置でのクレーン作業中の総合重心位置５６の画像表示である。５７は表示画面上に表示された伸縮ブームである。伸縮ブーム５７は右前ジャッキ位置５０ａのやや右側となる右側方を向いている。このとき、総合重心位置５６は伸縮ブーム５７のやや左側にある。これは、旋回台６、伸縮ブーム８及び吊荷からなる上部の重心位置が伸縮ブーム上に位置しており旋回動作により回転移動しても、走行車体２の重心位置は旋回角度に関係なく所定の位置で変化しないため、総合重心位置５６が伸縮ブーム５７と一致しなくなるからである。

図６に示すように、総合重心位置５６は右側方転倒支線５１及び定格重心位置範囲５５よりも内側に位置している。これにより、クレーン作業中のラフテレーンクレーン１が安定状態にあることが容易に把握できる点は、図５で示した画像表示手段の場合と同様である。図６に示した画像表示によれば、常に作業中の伸縮ブーム方向を真上として前記ジャッキ位置を表示するよう回転したジャッキ位置が表示されるので、旋回台６に搭載された運転室７で運転中のオペレータは、目の前にある伸縮ブーム８を基準にジャッキの位置を知ることができる。そのため、直感的かつ正確にジャッキ５０ａ〜５０ｄの位置を把握することができる。

なお、本願請求項に係る発明では、ジャッキ反力信号とアウトリガ張出幅信号とから作業車の平面視における総合重心位置を演算したが、アウトリガ張出幅検出手段２０、ブーム姿勢検出手段及３０及び各部重量重心位置データ記憶手段４２から吊荷を除く作業車の重量重心位置を求め、さらにブーム姿勢検出手段３０及び図示しない吊荷荷重検出手段とから吊荷の重量重心位置を求め、この両者から総合重心位置を求めることもできる。

ラフテレーンクレーン１の側面図である。 ラフテレーンクレーン１の平面図である。 総合重心位置表示装置のブロック図である。 画像表示手段４６の画面上にジャッキ位置、転倒支線、定格重心位置範囲及び総合重心位置を表示したものである。 クレーン作業中の総合重心位置の画像表示である。 伸縮ブームが真上となるよう表示する総合重心位置の画像表示である。

符号の説明

１：ラフテレーンクレーン
２：走行車体
３：アウトリガ
４：スライド
５：ジャッキ
６：旋回台
８：伸縮ブーム
２０：アウトリガ張出幅検出手段
４１：総合重心位置演算手段
４２：各部重量重心位置データ記憶手段
４３：定格安定性能記憶手段
４４：定格重心位置範囲演算手段
４５：画像データ演算手段
４６：画像表示手段

Claims (3)

1. アウトリガを備えた走行車体に旋回台を旋回自在に搭載し、当該旋回台に伸縮自在な伸縮ブームを起伏自在に枢着した作業車の総合重心位置表示装置であって、
   前記アウトリガのジャッキ反力を検出するジャッキ反力検出手段と、
   前記アウトリガの張出幅を検出するアウトリガ張出幅検出手段と、
   前記ジャッキ反力信号とアウトリガ張出幅信号とから作業車の平面視における総合重心位置を演算する総合重心位置演算手段と、
   前記アウトリガ張出幅検出手段及び前記総合重心位置演算手段からの信号によりジャッキ位置に対する総合重心位置の画像データを演算する画像データ演算手段と、
   前記画像データ演算手段からの信号により画面上にジャッキ位置に対する総合重心位置の画像を表示する画像表示装置と、を備えたことを特徴とする作業車の総合重心位置表示装置。
2. 前記伸縮ブームのブーム長さ、ブーム起伏角及びブーム旋回角を検出するブーム姿勢検出手段と、
   前記アウトリガ張出幅検出手段、定格安定性能記憶手段、各部重量重心位置データ記憶手段及び前記ブーム姿勢検出手段からの信号により定格重心位置範囲を演算する定格重心位置範囲演算手段と、
   前記アウトリガ張出幅検出手段、前記総合重心位置演算手段及び前記定格重心位置範囲演算手段からの信号により、ジャッキ位置及び定格重心位置範囲に対する総合重心位置の画像データを演算する画像データ演算手段と、
   前記画像データ演算手段からの信号により画面上にジャッキ位置及び定格重心位置範囲に対する総合重心位置の画像を表示する画像表示装置と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の作業車の総合重心位置表示装置。
3. 前記画像データ演算手段が、前記画像表示手段の表示画面において常に作業中の伸縮ブーム方向を真上として前記ジャッキ位置を表示するよう回転したジャッキ位置の画像データを演算することを特徴とする請求項１又は２記載の作業車の総合重心位置表示装置。

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