JP3702939B2 - 高所作業車のレベリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、起伏自在なブームの先端部に設けられた作業床をブームの起伏姿勢によらず平衡状態に保たせる高所作業車のレベリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなレベリング（平衡取り）装置には従来より種々のものが考案されており、例えば、ブームの起伏に応じて伸縮作動する下部レベリングシリンダと、ブームの先端部に設けられて作業床を水平状態に支持する上部レベリングシリンダとを油路で閉回路で連結して構成したもの等がある。このような構成のレベリング装置では、ブームの起伏に応じて下部レベリングシリンダから上部レベリングシリンダに作動油を給排させることにより、上部レベリングシリンダの伸縮作動をブームの起伏に同期させている。
【０００３】
このようなレベリング装置では、下部レベリングシリンダと上部レベリングシリンダとが閉回路に連結されているため、作業床のレベリングがブームの起伏に追従遅れしないという利点がある。また、上部レベリングシリンダ直下の油路にはロッキング回路（例えばダブルホールディングバルブ）が設けられてブーム停止時にレベリングシリンダの固定保持ができるようになっているが、レベリングシリンダへの作動油供給油路の一部が破損した場合、油路内に残圧がある間はロッキング回路がはたらかず、その間作業床の平衡が保てないという欠点もある。
【０００４】
このような欠点を補うことのできる別のレベリング装置として、レベリングシリンダの直下にロッキング回路を設け、レベリングシリンダへの作動油の供給制御をコントローラから平衡制御バルブを電磁駆動することにより行うようにするとともに、平衡制御バルブの中立位置をいわゆるＡＢＴ接続にしたものがある。このような構成では、レベリングシリンダの作動を停止させるには、平衡制御バルブを中立位置にしてロッキング回路より下方の油路をタンクと連通させればよいため、万一油路の一部が破損した場合であってもコントローラからのバルブ制御により瞬時にレベリングシリンダを油圧ロックさせることができ、作業床の平衡状態を失わせないようにすることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成のレベリング装置では、平衡制御バルブを中立位置にしてレベリングシリンダの作動を停止させている状態ではロッキング回路より下方の油路はタンクと連通して圧力が低下した状態となっているため、次にレベリングシリンダを作動させる場合には、先ずその油路内に作動油を供給して圧力を高めてやる必要がある。このため、ブームの起伏が行われていない状態（すなわちレベリングシリンダの作動が停止している状態）から起伏を開始した場合には、ブームの起伏に合わせてレベリングシリンダを作動させる制御値を出力（具体的には作動油を供給）したとしても、レベリングシリンダの作動開始はブームの起伏開始よりも遅れてしまう。このため作業床のレベリングはブームの起伏に遅れてしまい、その間作業床が傾いて作業者や搭載品が不安定な状態になったりするなどの問題があった。
【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、ブームの起伏開始時において作業床のレベリングがブームの起伏に遅れるようなことがなく、またレベリングシリンダへの作動油供給油路の一部が破損した場合であっても作業床の平衡状態を保持することが可能な高所作業車のレベリング装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る高所作業車のレベリング装置は、車体と、車体上に起伏自在に設けられたブームと、ブームの先端部に上下揺動自在に取り付けられた作業床と、ブームを起伏させる第１油圧アクチュエータ（例えば、実施形態における起伏シリンダ１６）と、作業床を上下揺動させる第２油圧アクチュエータ（例えば、実施形態におけるレベリングシリンダ２３）と、外部操作によりブームの起伏指令を行う起伏指令手段（例えば、実施形態におけるブーム操作レバー２７）と、起伏指令手段の操作に応じてブームが起伏するように第１油圧アクチュエータを作動させる制御を行う起伏制御手段（例えば、実施形態におけるコントローラ４０及び起伏制御バルブ５１）と、作業床が平衡状態に支持されるようにブームの起伏に応じて第２油圧アクチュエータを作動させる平衡制御手段（例えば、実施形態におけるコントローラ４０及び平衡制御バルブ５５）と、平衡制御手段により第２油圧アクチュエータの作動が停止された状態において第２油圧アクチュエータを油圧ロックするロッキング回路 ( 例えば、実施形態におけるダブルホールディングバルブ５６ ) と、第２油圧アクチュエータによる作業床の支持力を検出する支持力検出手段（例えば、実施形態における支持力検出器４６）とを備え、平衡制御手段は、ブームの起伏開始時には、第２油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化が第１油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化に近づくような補正作動油流量を支持力検出手段により検出された第２油圧アクチュエータによる作業床の支持力の大きさに応じて設定し、その設定した補正作動油流量の作動油を第２油圧アクチュエータに供給して第２油圧アクチュエータを作動させるようになっている。
【０００８】
本発明に係る高所作業車のレベリング装置においては、作業床を上下揺動させる第２油圧アクチュエータは、その作動が停止されたときにはロッキング回路によって油圧ロックされるようになっているので、ブームの起伏停止に伴って第２油圧アクチュエータの作動が停止されたときには作業床を確実に平衡状態に保持することができる。また、ブームの起伏開始時には、第２油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化が第１油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化に近づくような補正作動油流量の作動油が第２油圧アクチュエータに供給されるようになっているので、第２油圧アクチュエータの油圧ロック時にロッキング回路よりも下方の油路がタンクに連通され、その油路内の圧力が低下してしまうような場合であっても、その後のブームの起伏開始時において作業床のレベリング（平衡保持）がブームの起伏に遅れるようなことがない。また、上下のレベリングシリンダを油路で連結して構成されるレベリング装置とは異なり、第２油圧アクチュエータの作動は平衡制御手段により直接制御することができるので、第２油圧アクチュエータの作動中に万一油路の一部が破損した場合であっても第２油圧アクチュエータの作動を停止させるようにすればロッキング回路によって第２油圧アクチュエータを油圧ロックすることができ、作業床の平衡状態を保持することが可能である。また、上記補正作動油流量は、支持力検出手段により検出された第２油圧アクチュエータによる作業床の支持力の大きさに応じて設定されるので、作業床に負荷される荷重の大きさによらず、常に精度良いレベリングを行うことが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図２は本発明に係るレベリング装置を備えた高所作業車１０を示している。この高所作業車１０の車体１１は前方に運転席１２を有し、後方に設けられた旋回台１３には入れ子式に構成されたブーム１４がフートピン１５に枢結されている。旋回台１３はその下部に設けられた旋回モータ１８によって水平旋回が可能であり、ブーム１４は自身に内蔵された伸縮シリンダ１７により伸縮作動が可能である。また、ブーム１４と旋回台１３との間には起伏シリンダ１６が跨設されており、これによりブーム１４は上下に起伏可能になっている。車体１１の前後左右には下方へ張り出して車体１１を支持するジャッキ１９が設けられており、車体１１の後方に設けられた図示しないジャッキ操作レバーを手動操作することにより各ジャッキ１９を張出格納させることが可能である。
【００１１】
ブーム１４の先端部には垂直ポスト２０を介して作業者搭乗用の作業床２１が設けられている。垂直ポスト２０はレベリングシリンダ２３によりブーム１４の起伏姿勢によらず常に垂直に保たれる構成になっており、作業床２１の床面を常時水平に保持する（詳細は後述）。作業床２１内には首振モータ２２が設けられており、これにより作業床２１は垂直ポスト２０まわりに首振り（水平旋回）することが可能である。
【００１２】
作業床２１及び車体１１の後方には上部操作装置２５と下部操作装置２６とが設けられており、これら操作装置２５，２６に備えられたブーム操作レバー２７及び作業床操作レバー２８を手動操作することにより、ブーム１４の起伏、伸縮、旋回及び作業床２１の首振りを行うことができるようになっている。ブーム操作レバー２７は中立位置から前後、左右への傾動操作及び軸まわりの捻り操作が可能であり、前後傾動によりブーム１４の起伏を、左右傾動によりブーム１４の伸縮を、また捻りによりブーム１４の旋回（旋回台１３の旋回）を行うことができるようになっている。また、作業床操作レバー２８は中立位置から左右への傾動操作ができるようになっており、これにより作業床２１を垂直ポスト２０まわりに水平旋回させて首振りを行うことができるようになっている。
【００１３】
ブーム操作レバー２７の近傍には通常モードと水平垂直移動モードのいずれかを選択可能なモード選択スイッチ２９が設けられている。このモード選択スイッチ２９により通常モードを選択したときには、上述のようなブーム１４の起伏、伸縮及び旋回が可能であるが、水平垂直移動モードを選択したときには、ブーム１４の先端部（すなわち作業床２１）の水平・垂直移動が可能になる。すなわち、モード選択スイッチ２９により水平垂直移動モードが選択されているときには、ブーム操作レバー２７を前後左右に傾動操作することにより、作業床２１をその操作方向に水平面内で移動させることが可能であり、ブーム操作レバー２７を捻り操作することにより、作業床２１を上下に垂直昇降移動させることが可能である。
【００１４】
このブーム１４の起伏、伸縮、旋回作動及び作業床２１の首振作動について図３を用いてもう少し詳しく説明する。両操作レバー２７，２８を操作するとコントローラ４０にその操作信号が出力される。コントローラ４０はこの操作信号に基づいて起伏制御バルブ５１、伸縮制御バルブ５２、旋回制御バルブ５３（いずれも電磁比例方向流量制御バルブ）を電磁駆動して起伏シリンダ１６、伸縮シリンダ１７、旋回モータ１８への作動油の供給制御を行い、また首振制御バルブ５４、平衡制御バルブ５５（いずれも電磁比例方向制御バルブ）を電磁駆動して首振モータ２２、レベリングシリンダ２３への作動油の供給制御を行う。これによりブーム１４及び作業床２１は両操作レバー２７，２８の操作に従って作動し、作業床２１はレベリングされる（平衡状態に保持される）。
【００１５】
ここで、モード選択スイッチ２９により水平垂直移動モードが選択されているときには、コントローラ４０においてブーム１４の先端部の位置情報が必要となるが、これは、ブーム１４内に設けられた起伏角度検出器４１及び長さ検出器４２により検出されるブーム１４の起伏角度、長さの情報と、車体１１内に設けられる旋回角度検出器４３により検出される旋回台１３の旋回角度の情報とから算出される。また、作業床２１には作業床２１のブーム先端部に対する首振り角度を検出する首振角度検出器４４と、作業床２１の平衡度（平衡状態からのずれ角）を検出する平衡検出器４５と、レベリングシリンダ２３による作業床２１の支持力を検出する支持力検出器４６とが設けられており（いずれも図２には図示せず）、これらの検出情報もコントローラ４０に入力されるようになっている。なお、このレベリングシリンダ２３の支持力は、レベリングシリンダ２３内の作動油の圧力やロッドの軸力等を計測することにより検出される。
【００１６】
このような構成の高所作業車１０により高所作業を行うときには、先ず作業者（運転者）が運転席１２内から運転して道路走行を行い、高所作業車１０を作業現場へ移動させる。このように道路を走行するときには、ブーム１４を全縮にし、且つブーム受け３１にまで倒伏させた格納状態とする。作業現場へ到着したら、作業者はジャッキ操作レバー（前述。図示せず）を操作して各ジャッキ１９を張り出させ、車体１１を支持させる。車体１１が全てのジャッキ１９により支持されたら作業者は作業床２１に搭乗し、上部操作装置２５からブーム操作レバー２７及び作業床操作レバー２８を操作してブーム１４の起伏、伸縮、旋回及び作業床２１の首振を行って作業床２１を所望の高所位置に移動させ、作業を行う。
【００１７】
次に、作業床２１のレベリング装置の作動について説明する。図１はこの高所作業車１０に設けられたレベリング装置の構成を示したものであり、この図に示すように、油圧ポンプＰから吐出された作動油は油路６１から起伏制御バルブ５１へ供給されるとともに、油路６２から平衡制御バルブ５５へ供給される。起伏制御バルブ５１及び平衡制御バルブ５５は中立位置がいわゆるＡＢＴ接続状態となる電磁比例型の方向流量制御バルブであり、コントローラ４０からスプール（図示せず）が電磁駆動されて起伏シリンダ１６又はレベリングシリンダ２３への作動油の供給流量を制御する。レベリングシリンダ５５の直下の油路６５，６６にはレベリングシリンダ２３を油圧ロック可能なダブルホールディングバルブ５６が設けられているが、このダブルホールディングバルブ５６と平衡制御バルブ５５とを連通する油路（フレキシブルホース）６３，６４はブーム１４内を通って設けられている。
【００１８】
ここで、ブーム操作レバー２７が操作されて操作信号が入力されると、コントローラ４０は起伏制御バルブ５１を駆動して、ブーム操作レバー２７の操作量に比例した流量の作動油を起伏シリンダ１６に供給する。これによりブーム１４はブーム操作レバー２７の操作量に比例した速度で起伏する。
【００１９】
このようにブーム１４が起伏すると、コントローラ４０は、起伏角度検出器４１及び平衡検出器４５からの情報に基づいて、作業床２１を平衡状態で支持するのに必要な作動油流量（レベリング流量とする）を算出し、そのような流量の作動油がレベリングシリンダ２３に供給されるように平衡制御バルブ５５を駆動する。これにより、ブーム１４の起伏に応じて作業床２１は平衡状態で支持される。また、ブーム１４の起伏が停止されたときには、レベリングシリンダ２３の作動も停止させる必要があるため平衡制御バルブ５５のスプールは中立位置に位置されるが、この中立位置では前述のようにＡＢＴ接続状態となるため、ダブルホールディングバルブ５６よりも下方の油路６３，６４はタンクＴに連通し、内部の圧力は低下する。これによりダブルホールディングバルブ５６のチェックバルブは油路６５，６６内の作動油を封印するのでレベリングシリンダ２３は油圧的にロックされた状態となる。
【００２０】
このように平衡制御バルブ５５のスプールが中立位置に位置してレベリングシリンダ２３の作動が停止している状態では、ダブルホールディングバルブ５６より下方の油路６３，６４はタンクＴと連通して圧力が低下した状態となっているため、次にレベリングシリンダ２３を作動させる場合には、先ずその油路６３，６４内の圧力を高めてやる必要があり、そのためには油路６３，６４内に作動油を余分に供給してやる必要がある（このようにしなければレベリングシリンダ２３はブームの起伏に対して作動遅れを生じてしまう）。
【００２１】
このため、ブーム１４の起伏が行われていない状態（すなわちレベリングシリンダ２３の作動が停止している状態）からブーム１４の起伏を開始する場合には、ブーム１４の起伏開始時におけるレベリングシリンダ２３のブーム１４の起伏に対する作動遅れを抑えるための作動油流量（付加流量とする）を上記レベリング流量に付加し、このようにして得られた補正作動油流量、すなわちレベリングシリンダ２３のブーム１４に対する作動遅れを抑えることができるだけの作動油流量（レベリング流量＋付加流量）の作動油がレベリングシリンダ２３に供給されるように平衡制御バルブ５５を駆動する。なお、この付加流量はレベリングシリンダ２３の作動開始時における所定時間の間だけ付加されるものである。また、上記のように所定時間の間だけ付加流量をレベリング流量に付加するということは、平衡制御バルブ５５の開度を所定時間の間だけ大きくすることに相当する。
【００２２】
ここで、上記付加流量は、平衡制御バルブ５５とダブルホールディングバルブ５６との間の油路（フレキシブルホース）６３，６４の長さや、油路６３，６４の圧力上昇に対する膨張率等を考慮して定められる。また、この付加流量の最大値等はレベリングシリンダ２３による作業床２１の支持力の大きさによらず一定でもよいが、レベリングシリンダ２３の作動遅れを精度良く補正してレベリングを行うには、レベリングシリンダ２３の支持力の大きさに応じて可変に設定されることが好ましい。このような構成にするには、予め求めておいたレベリングシリンダ２３の支持力ごとの付加流量データをコントローラ４０の記憶装置に記憶させておき、ブーム１４の起伏開始があったときには、支持力検出器４６からの検出情報に基づいてそのときのレベリングシリンダ２３の支持力に対応する付加流量データを呼び出すようにすればよい。また、付加流量の時間変化パターンもブーム１４の起伏開始時におけるブーム１４の起伏角度やブーム操作レバー２７の操作量等の諸条件に応じて最適のパターンを算出するようにしてもよい。
【００２３】
なお、作業床２１が平衡状態を中心に振動しながら収斂していくようなレベリングシリンダ２３の制御は好ましくないので、付加流量はレベリングシリンダ２３の長さが目標長さを越えてオーバーシュートすることがないような値に定められる。必要に応じてレベリング流量の大きさを制限したり、補正作動油流量が所定の大きさ以上にならないように制限を設けることが好ましい。
【００２４】
図４は、ブーム操作レバー２７を中立位置からステップ状に変化させてブーム１４の起伏を開始させた場合における起伏シリンダ１６に流入する作動油の流量ＦＵの変化と、レベリングシリンダ２３に流入する作動油の流量ＦＬの変化とをレバー操作量δに対応させて示したグラフであり、（Ａ）はブーム操作レバーの操作量δの時間変化、（Ｂ）は起伏シリンダに流入する作動油の流量の変化、（Ｃ）はレベリングシリンダに流入する作動油の流量の変化である。ここで、図４（Ｃ）における破線はレベリング流量を供給することによりレベリングシリンダ２３に流入する作動油の流量ＦＬ１の変化であり、一点鎖線は付加流量を供給することによりレベリングシリンダ２３に流入する作動油の流量ＦＬ２の変化である。このようにレベリングシリンダ２３に流入する作動油の流量変化を起伏シリンダ１６に流入する作動油の流量変化に近づけることで、レベリングシリンダ２３の作動速度を起伏シリンダ１６の作動速度に対応させて変化させることができる。このため、作業床２１のレベリングをブーム１４の起伏に遅れることなく追従させることができる。なお、図中に示す時間ΔＴは、付加流量を付加しなかった場合において、レベリングシリンダ２３の作動開始時間が、起伏シリンダ１６の作動開始時間に対して遅れる時間（作動遅れの時間）を表している。
【００２５】
このように、上記レベリング装置においては、作業床２１を平衡状態で支持するのに要する作動油流量（レベリング流量）を、ブーム１４の起伏開始時におけるレベリングシリンダ２３のブーム１４の起伏に対する作動遅れを抑えることができるだけの補正作動油流量でレベリングシリンダ２３を作動させるので、ブームの起伏開始時において作業床２１のレベリング（平衡保持）がブーム１４の起伏に遅れるようなことがない。
【００２６】
また、上記構成のレベリング装置では、上述の上下のレベリングシリンダを油路で閉回路に連結して構成されるレベリング装置と異なり、レベリングシリンダ２３の作動はコントローラ４０及び平衡制御バルブ５５により直接制御することができるので、万一ダブルホールディングバルブ５６下方の油路６３，６４の一部が破損した場合であっても、平衡制御バルブ５５を中立位置にしてＡＢＴ接続状態とすることにより、レベリングシリンダ２３を瞬時に油圧ロックさせて作業床２１の平衡状態を保持することができる。
【００２７】
これまで本発明に係るレベリング装置について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に示した構成に限られるものではない。例えば、補正作動油流量を設定する方法としては、上記実施例のようにレベリング流量に付加流量を付加する方法のほか、レベリング流量に係数を乗じて求める方法等も考えられる。また、レベリングシリンダ２３の支持力は、作業床２１上に作用する荷重の大きさと荷重負荷位置とから演算により求めることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る高所作業車のレベリング装置においては、作業床を上下揺動させる第２油圧アクチュエータは、その作動が停止されたときにはロッキング回路によって油圧ロックされるようになっているので、ブームの起伏停止に伴って第２油圧アクチュエータの作動が停止されたときには作業床を確実に平衡状態に保持することができる。また、ブームの起伏開始時には、第２油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化が第１油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化に近づくような補正作動油流量の作動油が第２油圧アクチュエータに供給されるようになっているので、第２油圧アクチュエータの油圧ロック時にロッキング回路よりも下方の油路がタンクに連通され、その油路内の圧力が低下してしまうような場合であっても、その後のブームの起伏開始時において作業床のレベリング（平衡保持）がブームの起伏に遅れるようなことがない。また、上下のレベリングシリンダを油路で連結して構成されるレベリング装置とは異なり、第２油圧アクチュエータの作動は平衡制御手段により直接制御することができるので、第２油圧アクチュエータの作動中に万一油路の一部が破損した場合であっても第２油圧アクチュエータの作動を停止させるようにすればロッキング回路によって第２油圧アクチュエータを油圧ロックすることができ、作業床の平衡状態を保持することが可能である。また、上記補正作動油流量は、支持力検出手段により検出された第２油圧アクチュエータによる作業床の支持力の大きさに応じて設定されるので、作業床に負荷される荷重の大きさによらず、常に精度良いレベリングを行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレベリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記レベリング装置を備えた高所作業車の側面図である。
【図３】上記高所作業車の制御系統を説明するためのブロック図である。
【図４】ブーム操作レバーを中立位置からステップ状に変化させた場合における起伏シリンダに流入する作動油流量の変化と、レベリングシリンダに流入する作動油流量の変化とをレバー操作量に対応させて示したグラフである。
【符号の説明】
１０ 高所作業車
１１ 車体
１４ ブーム
１６ 起伏シリンダ（第１油圧アクチュエータ）
２１ 作業床
２３ レベリングシリンダ（第２油圧アクチュエータ）
２７ ブーム操作レバー（起伏指令手段）
４０ コントローラ（起伏制御手段、平衡制御手段）
５１ 起伏制御バルブ（起伏制御手段）
５５ 平衡制御バルブ（平衡制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、起伏自在なブームの先端部に設けられた作業床をブームの起伏姿勢によらず平衡状態に保たせる高所作業車のレベリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなレベリング（平衡取り）装置には従来より種々のものが考案されており、例えば、ブームの起伏に応じて伸縮作動する下部レベリングシリンダと、ブームの先端部に設けられて作業床を水平状態に支持する上部レベリングシリンダとを油路で閉回路で連結して構成したもの等がある。このような構成のレベリング装置では、ブームの起伏に応じて下部レベリングシリンダから上部レベリングシリンダに作動油を給排させることにより、上部レベリングシリンダの伸縮作動をブームの起伏に同期させている。
【０００３】
このようなレベリング装置では、下部レベリングシリンダと上部レベリングシリンダとが閉回路に連結されているため、作業床のレベリングがブームの起伏に追従遅れしないという利点がある。また、上部レベリングシリンダ直下の油路にはロッキング回路（例えばダブルホールディングバルブ）が設けられてブーム停止時にレベリングシリンダの固定保持ができるようになっているが、レベリングシリンダへの作動油供給油路の一部が破損した場合、油路内に残圧がある間はロッキング回路がはたらかず、その間作業床の平衡が保てないという欠点もある。
【０００４】
このような欠点を補うことのできる別のレベリング装置として、レベリングシリンダの直下にロッキング回路を設け、レベリングシリンダへの作動油の供給制御をコントローラから平衡制御バルブを電磁駆動することにより行うようにするとともに、平衡制御バルブの中立位置をいわゆるＡＢＴ接続にしたものがある。このような構成では、レベリングシリンダの作動を停止させるには、平衡制御バルブを中立位置にしてロッキング回路より下方の油路をタンクと連通させればよいため、万一油路の一部が破損した場合であってもコントローラからのバルブ制御により瞬時にレベリングシリンダを油圧ロックさせることができ、作業床の平衡状態を失わせないようにすることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成のレベリング装置では、平衡制御バルブを中立位置にしてレベリングシリンダの作動を停止させている状態ではロッキング回路より下方の油路はタンクと連通して圧力が低下した状態となっているため、次にレベリングシリンダを作動させる場合には、先ずその油路内に作動油を供給して圧力を高めてやる必要がある。このため、ブームの起伏が行われていない状態（すなわちレベリングシリンダの作動が停止している状態）から起伏を開始した場合には、ブームの起伏に合わせてレベリングシリンダを作動させる制御値を出力（具体的には作動油を供給）したとしても、レベリングシリンダの作動開始はブームの起伏開始よりも遅れてしまう。このため作業床のレベリングはブームの起伏に遅れてしまい、その間作業床が傾いて作業者や搭載品が不安定な状態になったりするなどの問題があった。
【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、ブームの起伏開始時において作業床のレベリングがブームの起伏に遅れるようなことがなく、またレベリングシリンダへの作動油供給油路の一部が破損した場合であっても作業床の平衡状態を保持することが可能な高所作業車のレベリング装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る高所作業車のレベリング装置は、車体と、車体上に起伏自在に設けられたブームと、ブームの先端部に上下揺動自在に取り付けられた作業床と、ブームを起伏させる第１油圧アクチュエータ（例えば、実施形態における起伏シリンダ１６）と、作業床を上下揺動させる第２油圧アクチュエータ（例えば、実施形態におけるレベリングシリンダ２３）と、外部操作によりブームの起伏指令を行う起伏指令手段（例えば、実施形態におけるブーム操作レバー２７）と、起伏指令手段の操作に応じてブームが起伏するように第１油圧アクチュエータを作動させる制御を行う起伏制御手段（例えば、実施形態におけるコントローラ４０及び起伏制御バルブ５１）と、作業床が平衡状態に支持されるようにブームの起伏に応じて第２油圧アクチュエータを作動させる平衡制御手段（例えば、実施形態におけるコントローラ４０及び平衡制御バルブ５５）と、平衡制御手段により第２油圧アクチュエータの作動が停止された状態において第２油圧アクチュエータを油圧ロックするロッキング回路 ( 例えば、実施形態におけるダブルホールディングバルブ５６ ) と、第２油圧アクチュエータによる作業床の支持力を検出する支持力検出手段（例えば、実施形態における支持力検出器４６）とを備え、平衡制御手段は、ブームの起伏開始時には、第２油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化が第１油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化に近づくような補正作動油流量を支持力検出手段により検出された第２油圧アクチュエータによる作業床の支持力の大きさに応じて設定し、その設定した補正作動油流量の作動油を第２油圧アクチュエータに供給して第２油圧アクチュエータを作動させるようになっている。
【０００８】
本発明に係る高所作業車のレベリング装置においては、作業床を上下揺動させる第２油圧アクチュエータは、その作動が停止されたときにはロッキング回路によって油圧ロックされるようになっているので、ブームの起伏停止に伴って第２油圧アクチュエータの作動が停止されたときには作業床を確実に平衡状態に保持することができる。また、ブームの起伏開始時には、第２油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化が第１油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化に近づくような補正作動油流量の作動油が第２油圧アクチュエータに供給されるようになっているので、第２油圧アクチュエータの油圧ロック時にロッキング回路よりも下方の油路がタンクに連通され、その油路内の圧力が低下してしまうような場合であっても、その後のブームの起伏開始時において作業床のレベリング（平衡保持）がブームの起伏に遅れるようなことがない。また、上下のレベリングシリンダを油路で連結して構成されるレベリング装置とは異なり、第２油圧アクチュエータの作動は平衡制御手段により直接制御することができるので、第２油圧アクチュエータの作動中に万一油路の一部が破損した場合であっても第２油圧アクチュエータの作動を停止させるようにすればロッキング回路によって第２油圧アクチュエータを油圧ロックすることができ、作業床の平衡状態を保持することが可能である。また、上記補正作動油流量は、支持力検出手段により検出された第２油圧アクチュエータによる作業床の支持力の大きさに応じて設定されるので、作業床に負荷される荷重の大きさによらず、常に精度良いレベリングを行うことが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図２は本発明に係るレベリング装置を備えた高所作業車１０を示している。この高所作業車１０の車体１１は前方に運転席１２を有し、後方に設けられた旋回台１３には入れ子式に構成されたブーム１４がフートピン１５に枢結されている。旋回台１３はその下部に設けられた旋回モータ１８によって水平旋回が可能であり、ブーム１４は自身に内蔵された伸縮シリンダ１７により伸縮作動が可能である。また、ブーム１４と旋回台１３との間には起伏シリンダ１６が跨設されており、これによりブーム１４は上下に起伏可能になっている。車体１１の前後左右には下方へ張り出して車体１１を支持するジャッキ１９が設けられており、車体１１の後方に設けられた図示しないジャッキ操作レバーを手動操作することにより各ジャッキ１９を張出格納させることが可能である。
【００１１】
ブーム１４の先端部には垂直ポスト２０を介して作業者搭乗用の作業床２１が設けられている。垂直ポスト２０はレベリングシリンダ２３によりブーム１４の起伏姿勢によらず常に垂直に保たれる構成になっており、作業床２１の床面を常時水平に保持する（詳細は後述）。作業床２１内には首振モータ２２が設けられており、これにより作業床２１は垂直ポスト２０まわりに首振り（水平旋回）することが可能である。
【００１２】
作業床２１及び車体１１の後方には上部操作装置２５と下部操作装置２６とが設けられており、これら操作装置２５，２６に備えられたブーム操作レバー２７及び作業床操作レバー２８を手動操作することにより、ブーム１４の起伏、伸縮、旋回及び作業床２１の首振りを行うことができるようになっている。ブーム操作レバー２７は中立位置から前後、左右への傾動操作及び軸まわりの捻り操作が可能であり、前後傾動によりブーム１４の起伏を、左右傾動によりブーム１４の伸縮を、また捻りによりブーム１４の旋回（旋回台１３の旋回）を行うことができるようになっている。また、作業床操作レバー２８は中立位置から左右への傾動操作ができるようになっており、これにより作業床２１を垂直ポスト２０まわりに水平旋回させて首振りを行うことができるようになっている。
【００１３】
ブーム操作レバー２７の近傍には通常モードと水平垂直移動モードのいずれかを選択可能なモード選択スイッチ２９が設けられている。このモード選択スイッチ２９により通常モードを選択したときには、上述のようなブーム１４の起伏、伸縮及び旋回が可能であるが、水平垂直移動モードを選択したときには、ブーム１４の先端部（すなわち作業床２１）の水平・垂直移動が可能になる。すなわち、モード選択スイッチ２９により水平垂直移動モードが選択されているときには、ブーム操作レバー２７を前後左右に傾動操作することにより、作業床２１をその操作方向に水平面内で移動させることが可能であり、ブーム操作レバー２７を捻り操作することにより、作業床２１を上下に垂直昇降移動させることが可能である。
【００１４】
このブーム１４の起伏、伸縮、旋回作動及び作業床２１の首振作動について図３を用いてもう少し詳しく説明する。両操作レバー２７，２８を操作するとコントローラ４０にその操作信号が出力される。コントローラ４０はこの操作信号に基づいて起伏制御バルブ５１、伸縮制御バルブ５２、旋回制御バルブ５３（いずれも電磁比例方向流量制御バルブ）を電磁駆動して起伏シリンダ１６、伸縮シリンダ１７、旋回モータ１８への作動油の供給制御を行い、また首振制御バルブ５４、平衡制御バルブ５５（いずれも電磁比例方向制御バルブ）を電磁駆動して首振モータ２２、レベリングシリンダ２３への作動油の供給制御を行う。これによりブーム１４及び作業床２１は両操作レバー２７，２８の操作に従って作動し、作業床２１はレベリングされる（平衡状態に保持される）。
【００１５】
ここで、モード選択スイッチ２９により水平垂直移動モードが選択されているときには、コントローラ４０においてブーム１４の先端部の位置情報が必要となるが、これは、ブーム１４内に設けられた起伏角度検出器４１及び長さ検出器４２により検出されるブーム１４の起伏角度、長さの情報と、車体１１内に設けられる旋回角度検出器４３により検出される旋回台１３の旋回角度の情報とから算出される。また、作業床２１には作業床２１のブーム先端部に対する首振り角度を検出する首振角度検出器４４と、作業床２１の平衡度（平衡状態からのずれ角）を検出する平衡検出器４５と、レベリングシリンダ２３による作業床２１の支持力を検出する支持力検出器４６とが設けられており（いずれも図２には図示せず）、これらの検出情報もコントローラ４０に入力されるようになっている。なお、このレベリングシリンダ２３の支持力は、レベリングシリンダ２３内の作動油の圧力やロッドの軸力等を計測することにより検出される。
【００１６】
このような構成の高所作業車１０により高所作業を行うときには、先ず作業者（運転者）が運転席１２内から運転して道路走行を行い、高所作業車１０を作業現場へ移動させる。このように道路を走行するときには、ブーム１４を全縮にし、且つブーム受け３１にまで倒伏させた格納状態とする。作業現場へ到着したら、作業者はジャッキ操作レバー（前述。図示せず）を操作して各ジャッキ１９を張り出させ、車体１１を支持させる。車体１１が全てのジャッキ１９により支持されたら作業者は作業床２１に搭乗し、上部操作装置２５からブーム操作レバー２７及び作業床操作レバー２８を操作してブーム１４の起伏、伸縮、旋回及び作業床２１の首振を行って作業床２１を所望の高所位置に移動させ、作業を行う。
【００１７】
次に、作業床２１のレベリング装置の作動について説明する。図１はこの高所作業車１０に設けられたレベリング装置の構成を示したものであり、この図に示すように、油圧ポンプＰから吐出された作動油は油路６１から起伏制御バルブ５１へ供給されるとともに、油路６２から平衡制御バルブ５５へ供給される。起伏制御バルブ５１及び平衡制御バルブ５５は中立位置がいわゆるＡＢＴ接続状態となる電磁比例型の方向流量制御バルブであり、コントローラ４０からスプール（図示せず）が電磁駆動されて起伏シリンダ１６又はレベリングシリンダ２３への作動油の供給流量を制御する。レベリングシリンダ５５の直下の油路６５，６６にはレベリングシリンダ２３を油圧ロック可能なダブルホールディングバルブ５６が設けられているが、このダブルホールディングバルブ５６と平衡制御バルブ５５とを連通する油路（フレキシブルホース）６３，６４はブーム１４内を通って設けられている。
【００１８】
ここで、ブーム操作レバー２７が操作されて操作信号が入力されると、コントローラ４０は起伏制御バルブ５１を駆動して、ブーム操作レバー２７の操作量に比例した流量の作動油を起伏シリンダ１６に供給する。これによりブーム１４はブーム操作レバー２７の操作量に比例した速度で起伏する。
【００１９】
このようにブーム１４が起伏すると、コントローラ４０は、起伏角度検出器４１及び平衡検出器４５からの情報に基づいて、作業床２１を平衡状態で支持するのに必要な作動油流量（レベリング流量とする）を算出し、そのような流量の作動油がレベリングシリンダ２３に供給されるように平衡制御バルブ５５を駆動する。これにより、ブーム１４の起伏に応じて作業床２１は平衡状態で支持される。また、ブーム１４の起伏が停止されたときには、レベリングシリンダ２３の作動も停止させる必要があるため平衡制御バルブ５５のスプールは中立位置に位置されるが、この中立位置では前述のようにＡＢＴ接続状態となるため、ダブルホールディングバルブ５６よりも下方の油路６３，６４はタンクＴに連通し、内部の圧力は低下する。これによりダブルホールディングバルブ５６のチェックバルブは油路６５，６６内の作動油を封印するのでレベリングシリンダ２３は油圧的にロックされた状態となる。
【００２０】
このように平衡制御バルブ５５のスプールが中立位置に位置してレベリングシリンダ２３の作動が停止している状態では、ダブルホールディングバルブ５６より下方の油路６３，６４はタンクＴと連通して圧力が低下した状態となっているため、次にレベリングシリンダ２３を作動させる場合には、先ずその油路６３，６４内の圧力を高めてやる必要があり、そのためには油路６３，６４内に作動油を余分に供給してやる必要がある（このようにしなければレベリングシリンダ２３はブームの起伏に対して作動遅れを生じてしまう）。
【００２１】
このため、ブーム１４の起伏が行われていない状態（すなわちレベリングシリンダ２３の作動が停止している状態）からブーム１４の起伏を開始する場合には、ブーム１４の起伏開始時におけるレベリングシリンダ２３のブーム１４の起伏に対する作動遅れを抑えるための作動油流量（付加流量とする）を上記レベリング流量に付加し、このようにして得られた補正作動油流量、すなわちレベリングシリンダ２３のブーム１４に対する作動遅れを抑えることができるだけの作動油流量（レベリング流量＋付加流量）の作動油がレベリングシリンダ２３に供給されるように平衡制御バルブ５５を駆動する。なお、この付加流量はレベリングシリンダ２３の作動開始時における所定時間の間だけ付加されるものである。また、上記のように所定時間の間だけ付加流量をレベリング流量に付加するということは、平衡制御バルブ５５の開度を所定時間の間だけ大きくすることに相当する。
【００２２】
ここで、上記付加流量は、平衡制御バルブ５５とダブルホールディングバルブ５６との間の油路（フレキシブルホース）６３，６４の長さや、油路６３，６４の圧力上昇に対する膨張率等を考慮して定められる。また、この付加流量の最大値等はレベリングシリンダ２３による作業床２１の支持力の大きさによらず一定でもよいが、レベリングシリンダ２３の作動遅れを精度良く補正してレベリングを行うには、レベリングシリンダ２３の支持力の大きさに応じて可変に設定されることが好ましい。このような構成にするには、予め求めておいたレベリングシリンダ２３の支持力ごとの付加流量データをコントローラ４０の記憶装置に記憶させておき、ブーム１４の起伏開始があったときには、支持力検出器４６からの検出情報に基づいてそのときのレベリングシリンダ２３の支持力に対応する付加流量データを呼び出すようにすればよい。また、付加流量の時間変化パターンもブーム１４の起伏開始時におけるブーム１４の起伏角度やブーム操作レバー２７の操作量等の諸条件に応じて最適のパターンを算出するようにしてもよい。
【００２３】
なお、作業床２１が平衡状態を中心に振動しながら収斂していくようなレベリングシリンダ２３の制御は好ましくないので、付加流量はレベリングシリンダ２３の長さが目標長さを越えてオーバーシュートすることがないような値に定められる。必要に応じてレベリング流量の大きさを制限したり、補正作動油流量が所定の大きさ以上にならないように制限を設けることが好ましい。
【００２４】
図４は、ブーム操作レバー２７を中立位置からステップ状に変化させてブーム１４の起伏を開始させた場合における起伏シリンダ１６に流入する作動油の流量ＦＵの変化と、レベリングシリンダ２３に流入する作動油の流量ＦＬの変化とをレバー操作量δに対応させて示したグラフであり、（Ａ）はブーム操作レバーの操作量δの時間変化、（Ｂ）は起伏シリンダに流入する作動油の流量の変化、（Ｃ）はレベリングシリンダに流入する作動油の流量の変化である。ここで、図４（Ｃ）における破線はレベリング流量を供給することによりレベリングシリンダ２３に流入する作動油の流量ＦＬ１の変化であり、一点鎖線は付加流量を供給することによりレベリングシリンダ２３に流入する作動油の流量ＦＬ２の変化である。このようにレベリングシリンダ２３に流入する作動油の流量変化を起伏シリンダ１６に流入する作動油の流量変化に近づけることで、レベリングシリンダ２３の作動速度を起伏シリンダ１６の作動速度に対応させて変化させることができる。このため、作業床２１のレベリングをブーム１４の起伏に遅れることなく追従させることができる。なお、図中に示す時間ΔＴは、付加流量を付加しなかった場合において、レベリングシリンダ２３の作動開始時間が、起伏シリンダ１６の作動開始時間に対して遅れる時間（作動遅れの時間）を表している。
【００２５】
このように、上記レベリング装置においては、作業床２１を平衡状態で支持するのに要する作動油流量（レベリング流量）を、ブーム１４の起伏開始時におけるレベリングシリンダ２３のブーム１４の起伏に対する作動遅れを抑えることができるだけの補正作動油流量でレベリングシリンダ２３を作動させるので、ブームの起伏開始時において作業床２１のレベリング（平衡保持）がブーム１４の起伏に遅れるようなことがない。
【００２６】
また、上記構成のレベリング装置では、上述の上下のレベリングシリンダを油路で閉回路に連結して構成されるレベリング装置と異なり、レベリングシリンダ２３の作動はコントローラ４０及び平衡制御バルブ５５により直接制御することができるので、万一ダブルホールディングバルブ５６下方の油路６３，６４の一部が破損した場合であっても、平衡制御バルブ５５を中立位置にしてＡＢＴ接続状態とすることにより、レベリングシリンダ２３を瞬時に油圧ロックさせて作業床２１の平衡状態を保持することができる。
【００２７】
これまで本発明に係るレベリング装置について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に示した構成に限られるものではない。例えば、補正作動油流量を設定する方法としては、上記実施例のようにレベリング流量に付加流量を付加する方法のほか、レベリング流量に係数を乗じて求める方法等も考えられる。また、レベリングシリンダ２３の支持力は、作業床２１上に作用する荷重の大きさと荷重負荷位置とから演算により求めることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る高所作業車のレベリング装置においては、作業床を上下揺動させる第２油圧アクチュエータは、その作動が停止されたときにはロッキング回路によって油圧ロックされるようになっているので、ブームの起伏停止に伴って第２油圧アクチュエータの作動が停止されたときには作業床を確実に平衡状態に保持することができる。また、ブームの起伏開始時には、第２油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化が第１油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化に近づくような補正作動油流量の作動油が第２油圧アクチュエータに供給されるようになっているので、第２油圧アクチュエータの油圧ロック時にロッキング回路よりも下方の油路がタンクに連通され、その油路内の圧力が低下してしまうような場合であっても、その後のブームの起伏開始時において作業床のレベリング（平衡保持）がブームの起伏に遅れるようなことがない。また、上下のレベリングシリンダを油路で連結して構成されるレベリング装置とは異なり、第２油圧アクチュエータの作動は平衡制御手段により直接制御することができるので、第２油圧アクチュエータの作動中に万一油路の一部が破損した場合であっても第２油圧アクチュエータの作動を停止させるようにすればロッキング回路によって第２油圧アクチュエータを油圧ロックすることができ、作業床の平衡状態を保持することが可能である。また、上記補正作動油流量は、支持力検出手段により検出された第２油圧アクチュエータによる作業床の支持力の大きさに応じて設定されるので、作業床に負荷される荷重の大きさによらず、常に精度良いレベリングを行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレベリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記レベリング装置を備えた高所作業車の側面図である。
【図３】上記高所作業車の制御系統を説明するためのブロック図である。
【図４】ブーム操作レバーを中立位置からステップ状に変化させた場合における起伏シリンダに流入する作動油流量の変化と、レベリングシリンダに流入する作動油流量の変化とをレバー操作量に対応させて示したグラフである。
【符号の説明】
１０ 高所作業車
１１ 車体
１４ ブーム
１６ 起伏シリンダ（第１油圧アクチュエータ）
２１ 作業床
２３ レベリングシリンダ（第２油圧アクチュエータ）
２７ ブーム操作レバー（起伏指令手段）
４０ コントローラ（起伏制御手段、平衡制御手段）
５１ 起伏制御バルブ（起伏制御手段）
５５ 平衡制御バルブ（平衡制御手段）
Claims (1)
- 車体と、
前記車体上に起伏自在に設けられたブームと、
前記ブームの先端部に上下揺動自在に取り付けられた作業床と、
前記ブームを起伏させる第１油圧アクチュエータと、
前記作業床を上下揺動させる第２油圧アクチュエータと、
外部操作により前記ブームの起伏指令を行う起伏指令手段と、
前記起伏指令手段の操作に応じて前記ブームが起伏するように前記第１油圧アクチュエータを作動させる制御を行う起伏制御手段と、
前記作業床が平衡状態に支持されるように前記ブームの起伏に応じて前記第２油圧アクチュエータを作動させる平衡制御手段と、
前記平衡制御手段により前記第２油圧アクチュエータの作動が停止された状態において前記第２油圧アクチュエータを油圧ロックするロッキング回路と、
前記第２油圧アクチュエータによる前記作業床の支持力を検出する支持力検出手段とを備え、
前記平衡制御手段は、前記ブームの起伏開始時には、第２油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化が第１油圧アクチュエータに流入する作動油の流量変化に近づくような補正作動油流量を前記支持力検出手段により検出された前記第２油圧アクチュエータによる前記作業床の支持力の大きさに応じて設定し、その設定した前記補正作動油流量の作動油を前記第２油圧アクチュエータに供給して前記第２油圧アクチュエータを作動させるようになっていることを特徴とする高所作業車のレベリング装置。
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