JP2557971Y2 - 旋回作業装置の荷重検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、高所作業車のブームの
先端に旋回自在に取り付けられる作業台のように、垂直
ポスト部材に対して旋回自在に旋回作業台が取り付けら
れてなる旋回作業装置に関し、さらに詳しくは、この旋
回作業装置において旋回作業台の荷重（重量）を検出す
る荷重検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高所作業車は、起伏、伸縮、旋回等が自
在なブームの先端に作業者が搭乗する作業台を有して構
成されており、ブーム先端にはブームの起伏に拘らず常
に垂直となるようにして垂直ポストが取り付けられ、こ
の垂直ポストに作業台が水平旋回自在に取り付けられて
いる。このような高所作業車においては、ブームの起
伏、伸縮、旋回作動に応じて車体に加わる転倒方向のモ
ーメントが変化するため、このモーメントが所定値を越
えるようなブームの起伏、伸縮、旋回作動を規制する作
業範囲規制装置を設け、安全な作業を行えるようにして
いる。

【０００３】従来における作業範囲規制装置は、車体に
加わるモーメントが所定値を越えないようにブームの許
容姿勢位置範囲（例えば、ブームの起伏、伸縮等に伴う
ブーム先端や、作業台の移動許容範囲）を予め設定して
おき、ブームの作動がなされたときにブームの実姿勢位
置がこの許容姿勢位置範囲を越えるようなブームの作動
規制を行うようになっていた。但し、作業台の積載荷重
は変動するものであり、この変動に応じて車体に加わる
モーメントも変動する。このため、従来の作業範囲規制
装置においては、作業台の許容最大積載荷重が作用した
場合に車体に加わるモーメントが所定値を越えないよう
にブームの許容姿勢位置範囲が設定されていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな作業範囲規制装置では、作業台の積載荷重が最大許
容荷重以下であるときには、実際には余裕があるのに規
制がかかることになり、作業可能範囲が小さくなるとい
う問題がある。このことに鑑みれば、作業台の実際の積
載荷重を検出し、この実積載荷重に基づいてブームの許
容姿勢位置範囲を設定することが望ましい。

【０００５】本考案はこのような事情に鑑みたもので、
作業台の荷重（重量）を正確に検出できる荷重検出装置
を提供することを目的とし、特に、作業台が水平旋回自
在になっている場合に、その旋回の如何に拘らず常に正
確な荷重検出ができるような荷重検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本考案においては、旋回作業台のブラケットを垂直
ポスト部材に旋回自在に取り付けるとともに垂直ポスト
の支持フランジ上にこのブラケットを載置し、旋回作業
台を垂直ポスト部材により水平旋回自在に支持して旋回
作業装置を構成しており、この支持フランジとブラケッ
トとの間に、ブラケットから支持フランジに加わる圧縮
荷重を検出するロードセルを配設し、且つこのロードセ
ルをブラケットに結合している。なお、このロードセル
は、略円盤状のゲージ取付体と、このゲージ取付体に貼
付された歪ゲージとからなり、この歪ゲージは、ゲージ
取付体に周方向に等間隔で貼付されたり、ゲージ取付体
における旋回作業台の旋回中心と旋回作業台の重心位置
とを結ぶ線の近傍に貼付されたりする。

【０００７】

【作用】このような構成の旋回作業装置においては、旋
回作業台はブラケットに結合されたロードセルを介して
垂直ポスト部材の支持フランジ上に載置されて支持され
ているため、旋回作業台の全荷重がロードセルを介して
支持フランジに作用する。このため、ロードセルに作用
する圧縮荷重をこのロードセルに貼付した歪ゲージによ
り検出すれば、作業台の荷重を簡単に検出することがで
きる。なお、このとき、ロードセルは旋回作業台のブラ
ケットに結合されているので、旋回作業台が水平旋回し
たとしても、旋回作業台からロードセルに作用する荷重
パターンは変化しない。このため、本考案の荷重検出装
置の場合には、旋回作業台の旋回に拘らず常に正確な荷
重検出を行うことができる。

【０００８】旋回作業台の荷重中心（重心）は旋回中心
から偏心しているため、ロードセルには、旋回作業台の
重量そのもののみならずこの偏心量をモーメントアーム
とするモーメントも加わり、ロードセルの荷重分布は均
一とはならない。このような不均一な分布を有する荷重
を検出するため、ロードセルに複数の歪ゲージが周方向
に等間隔で貼付され、各歪ゲージの検出値を合計して
（積分して）旋回作業台の荷重が求められる。但し、こ
の荷重分布はほぼ一定のパターンを有するため、ロード
セルの一部分のみに歪ゲージを貼付し、この歪ゲージの
検出値をこのような一定の荷重分布パターンに当てはめ
て荷重を算出することも可能である。このような場合に
は、ロードセルにおける荷重が最大となる部分に歪ゲー
ジを貼付するのが好ましく、このため、ゲージ取付体に
おける旋回作業台の旋回中心と旋回作業台の重心位置と
を結ぶ線の近傍に歪ゲージを貼付するのが好ましい。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本考案の好ましい実施
例について説明する。本考案に係る荷重検出装置を有し
た高所作業車の一例を図１に示している。この高所作業
車は、車体１上に旋回自在な旋回台２を有し、この旋回
台２に起伏自在に伸縮ブーム３が取り付けられている。
この伸縮ブーム３はテレスコピックに（入れ子式に）伸
縮自在な基端ブーム３ａ，中間ブーム３ｂおよび先端ブ
ーム３ｃからなり、基端ブーム３ａが旋回台２に支軸２
ａを介して枢支されて起伏自在となっている。なお、こ
の伸縮ブーム３は内部に配設された伸縮シリンダ（図示
せず）により伸縮作動され、旋回台２と基端ブーム３ａ
との間に配設された起伏シリンダ４により起伏作動され
る。

【００１０】図２に詳しく示すように、先端ブーム３ｃ
の先端にはピン３ｄにより枢支されて上下に揺動自在に
支持部材６が取り付けられている。この支持部材６は垂
直ポスト６ａを有し、垂直ポスト６ａに作業台７のブラ
ケット７ａが回動自在に取り付けられており、これによ
り、作業台７は支持部材６とともに上下に首振り自在で
あり、且つ、垂直ポスト６ａの中心（旋回中心）Ｏを中
心として水平旋回自在となっている。

【００１１】ブラケット７ａは垂直ポスト６ａの下側フ
ランジ６ｂ上に載置されて取り付けられるのであるが、
このとき、ブラケット７ａの下面にリング円盤状のロー
ドセル１０がボルト止めされて結合されおり、作業台７
はロードセル１０を介して下側フランジ６ｂの上に載置
される。このため、作業台７が旋回中心Ｏの回りで水平
旋回されると、ロードセル１０はこの作業台７と一緒に
旋回される。なお、作業台７の積載荷重、すなわち、作
業台７に搭乗した作業者Ｍや、作業台７に載せられた工
具等の重さがこのロードセル１０により検出される。

【００１２】作業台７には作業者Ｍが搭乗するため、作
業台７はブーム３の起伏の如何に拘らず常時水平に保持
される。このため、この高所作業車には、上レベリング
シリンダ５ａと下レベリングシリンダ５ｂとから構成さ
れるレベリング装置が取り付けられている。上レベリン
グシリンダ５ａは先端ブーム３ｃと支持部材６との間に
配設されており、下レベリングシリンダ５ｂは旋回台２
と基端ブーム３ａとの間に配設されている。これら両レ
ベリングシリンダ５ａ，５ｂのボトム側油室同士および
ロッド側油室同士が連通されており、伸縮ブーム３の起
伏作動と逆の揺動作動が支持部材６に与えられ、作業台
７の姿勢が常時水平に保持される。また、車体１の前後
左右４箇所には、作業時に伸長して車体１を支持するア
ウトリガ９が取り付けられている。

【００１３】上記ロードセル１０は作業台７のブラケッ
ト７ａと垂直ポスト６ａの下側フランジ６ｂとの間に挟
持されるているため、作業台７の荷重Ｗはロードセル１
０を圧縮するように作用する。ロードセル１０はこの圧
縮荷重を測定するため、複数の歪ゲージが貼付されてお
り、これら歪ゲージにより検出した圧縮荷重から作業台
７の荷重を求めるようになっている。

【００１４】そこで、まず、ロードセル１０が受ける荷
重について説明する。ロードセル１０の位置と作業台７
の重心Ｇの位置とは水平距離Ｄだけ離れているため、ロ
ードセル１０には、作業台７の荷重Ｗがそのまま第１圧
縮荷重Ｐｃとして作用するだけでなく、水平距離Ｄをモ
ーメントアームとするモーメントＷ・Ｄが作用し、この
モーメントに伴う第２圧縮荷重Ｐｂも作用する。これら
第１および第２圧縮荷重Ｐｃ，Ｐｂを図３（Ａ）に示し
ており、第１圧縮荷重Ｐｃはロードセル１０の全面に均
一に作用する圧縮荷重であり、第２圧縮荷重Ｐｂは重心
Ｇに近い方が最大圧縮荷重となり、径方向逆側が負の最
大圧縮荷重となる。このため、両圧縮荷重の合計荷重Ｐ
ｒは、図示のように、重心Ｇに近い側が最大で、逆側が
最小となる。

【００１５】この合計荷重Ｐｒの分布をロードセル１０
の全面について表したのが図３（Ｂ）であり、この図か
ら分かるように、重心Ｇに最も近い点Ａ（旋回中心Ｏと
作業台７の重心Ｇとを結ぶ線Ｌ上で重心Ｇ側に位置する
点）の圧縮荷重が最大となり、反対側に向けて徐々に小
さくなり、重心Ｇから最も離れた点Ｂ（旋回中心Ｏと作
業台７の重心Ｇとを結ぶ線Ｌ上で重心Ｇの反対側に位置
する点）の圧縮荷重が最小となる。

【００１６】作業台７の荷重は、図３（Ｂ）のように分
布する合計荷重Ｐｒをロードセル１０の全周にわたって
積分して合計すれば求めることができる。このため、ロ
ードセル１０は、図４に示すように、円盤状のゲージ取
付体１１と、このゲージ取付体１１の円周上等間隔で貼
付された複数の歪ゲージ１２とから構成される。このよ
うに等間隔で貼付された複数の歪ゲージ１２の検出値を
積分（合計）する演算を行って、作業台７の荷重が正確
に求められる。なお、ロードセル１０はブラケット７ａ
に結合されているため、作業台７が旋回中心Ｏの回りで
旋回したとしても、ロードセル１０と作業台７との相対
位置関係は変化しない。このため、各歪ゲージ１２の検
出値は作業台７が旋回しても変化せず、作業台７の旋回
に拘らず常に正確な荷重検出を行うことができる。

【００１７】なお、作業台７の荷重が変化しても、ロー
ドセル１０に作用する荷重パターンは図３（Ｂ）に示す
ようなパターンのままその大きさが変化するだけであ
る。このため、ロードセル１０における一部のみの圧縮
荷重を検出すれば、全体の荷重分布を推定することがで
き、この推定に基づいて作業台７の荷重を演算すること
かできる。このため、図５に示すように、ゲージ取付体
１１の一部のみに歪ゲージ１２を貼付したロードセル１
０′を用いても良い。但し、この場合には、歪ゲージ１
２の検出精度を高くするため、図示のように、大きな圧
縮荷重が作用する部分、すなわち、重心Ｇに最も近い点
Ａ（旋回中心Ｏと作業台７の重心Ｇとを結ぶ線Ｌ上で重
心Ｇ側に位置する点）の近傍に歪ゲージ１２を貼付する
のが望ましい。

【００１８】上記実施例では、高所作業車のブーム先端
に旋回自在に取り付けられる作業台を例にして説明した
が、本考案はこれに限られるものではなく、他の旋回作
業装置にも適用できるのは無論である。

【００１９】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
旋回作業台はブラケットに結合されたロードセルを介し
て垂直ポスト部材の支持フランジ上に載置されて支持さ
れており、旋回作業台の全荷重がロードセルを介して支
持フランジに作用するため、ロードセルに作用する圧縮
荷重をこのロードセルに貼付した歪ゲージにより検出す
れば、作業台の荷重を簡単に検出することができる。さ
らに、ロードセルは旋回作業台のブラケットに結合され
ているので、旋回作業台が水平旋回したとしても、旋回
作業台からロードセルに作用する荷重パターンは変化し
ないため、旋回作業台の旋回に拘らず常に正確な荷重検
出を行うことができる。

【００２０】なお、ロードセルに複数の歪ゲージを周方
向に等間隔で貼付し、各歪ゲージの検出値を合計して
（積分して）旋回作業台の荷重を求めても良いが、この
荷重分布はほぼ一定のパターンを有するため、ロードセ
ルの一部分のみに歪ゲージを貼付し、この歪ゲージの検
出値をこのような一定の荷重分布パターンに当てはめて
荷重を算出するようにしても良い。このようにすれば、
歪ゲージの数を減らすことが可能で、ロードセルの構成
を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る荷重検出装置を有した高所作業車
を示す正面図である。

【図２】この高所作業車の作業台周りを拡大して示す正
面図である。

【図３】ロードセルに作用する荷重分布を示す説明図で
ある。

【図４】ロードセルにおける歪ゲージ貼付位置を示す平
面図である。

【図５】もう一つのロードセルにおける歪ゲージ貼付位
置を示す平面図である。

【符号の説明】

２ 旋回台 ３ 伸縮ブーム ６ａ 垂直ポスト ６ｂ 下側フランジ ７ 作業台 １０ ロードセル １１ ゲージ取付体 １２ 歪ゲージ

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直ポスト部材と、この垂直ポスト部材
   に水平旋回が自在に取り付けられた旋回作業台とからな
   る旋回作業装置において、前記旋回作業台から前記垂直
   ポスト部材に作用する荷重を検出する旋回作業装置の荷
   重検出装置であって、 前記旋回作業台のブラケットが、前記垂直ポスト部材に
   旋回自在に取り付けられるとともに前記垂直ポストの支
   持フランジ上に載置されて支持されており、 この支持フランジと前記ブラケットとの間に、前記ブラ
   ケットから前記支持フランジに加わる圧縮荷重を検出す
   るロードセルが配設され、 このロードセルが前記ブラケットに結合されていること
   を特徴とする旋回作業装置の荷重検出装置。
2. 【請求項２】 前記ロードセルが、略円盤状のゲージ取
   付体と、このゲージ取付体に貼付された歪ゲージとから
   なり、 この歪ゲージが、前記旋回作業台の旋回中心と前記旋回
   作業台の重心位置とを結ぶ線の近傍に貼付されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の旋回作業装置の荷重検
   出装置。