JP3819133B2 - ブームの横方向力算出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電柱等の代わりに電線を支持する仮支持装置をブームの先端に配設した高所作業車等において、ブームに作用する横方向の力を算出するブームの横方向力算出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電柱に配設された碍子の交換等の配電作業を行う場合には、起伏等が自在なブームの先端に仮支持装置を備えた高所作業車を用いている。そして、交換すべき碍子の近傍に仮支持装置を移動させてその電線をその電柱に代わって支持した後、碍子から電線を取り外すことにより、電線が垂れ下がることなく配電作業を行えるようにしている。
【０００３】
ここで、図３に示すように、カーブしている道路上の電柱Ｔに電線Ｄが張架されている場合には、仮支持装置Ｋによって電線Ｄを支持した後、電柱Ｔに取り付けられている碍子Ｇから電線を取り外すと、電線Ｄの重量によって仮支持装置（ブームＢの先端）Ｋに下向きの荷重が作用するとともに、電線Ｄの反力により矢印で示すように横方向にも力が作用する。さらに、作業の支障とならないように支持した電線Ｄを横方向にずらす場合には、この横方向の力はより大きくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
横方向の力が大きくなると、ブームＢ自体に悪影響を与えるおそれがあるとともに、高所作業車Ｓの車体が不安定になるという問題がある。このため、作業者は横方向の力が大きくならないようにブームＢを操作する必要があるが、この操作は作業者の勘によってなされていた。作業者は、確実にブームＢに悪影響を与えることがなく、且つ、車体が不安定にならないようなブーム作動を行うことから、必要以上に作業範囲が狭くなることがあり、作業性が低下するという問題を生じていた。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、先端部に設けられた仮支持装置等によりブームに作用する横方向の力を算出することができるブームの横方向力算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】
上記の目的を達成するために、本発明のブームの横方向力算出装置は、接地状態で支持することができる複数のジャッキが前後左右に設けられた車体上に配設されて格納位置から作業位置への昇降移動が自在なブームに作用する横方向力を算出するものであり、複数のジャッキのそれぞれの接地反力を検出する接地反力検出手段と、ブームによって車体に作用するモーメントを算出するモーメント算出手段と、ブームに作用する横方向の力を算出する演算器とから構成されている。
【０００７】
演算器は、格納反力記憶器と、反力変化量算出器と、横方向力算出器とから構成されている。格納反力記憶器は、ブームが格納位置にあるときの接地反力検出手段における検出値を記憶し、反力変化量算出器は、ブームが格納位置から作業位置に移動したときの車体に作用するモーメントの変化分に基づいて各ジャッキのそれぞれの接地反力の変化量を算出する。
【０００８】
また、横方向力算出器は、ブームが作業位置に移動したときの接地反力検出手段の検出値と、格納反力記憶器に記憶された記憶値および反力変化量算出器によって算出された変化量とから得られた反力差に基づいてブームに作用する横方向力の算出を行うものである。
【０００９】
このように構成されたブームの横方向力算出装置によれば、ブームが作業位置に移動した状態で検出される各ジャッキの接地反力から、ブームが格納位置にある状態で検出される各ジャッキの接地反力と、ブームが格納位置から作業位置に移動したときの車体に作用するモーメントの変化分に基づく各ジャッキの接地反力の変化量と減じることによって各ジャッキの反力差を求め、この各ジャッキの反力差からブームに作用する横方向力を求めることができる。
【００１０】
なお、上記のブームの横方向力算出装置においては、モーメント算出手段を、ブームの昇降移動位置およびブームに作用する鉛直方向の荷重からモーメントを算出するように構成することが好ましい。なお、ブームの昇降移動位置の検出は、ブームが車体に対して旋回自在に構成されている場合には旋回角検出器によって行い、伸縮自在に構成されている場合には伸縮量検出器によって行い、起伏自在に構成されている場合には起伏角検出器によって行うことが好ましい。
【００１１】
鉛直方向の荷重は、ブームの先端に作業台が設けられている場合にはこの作業台の積載荷重を検出したり、ブームがクレーンブームである場合には吊下げ荷重の検出を行うように構成することが好ましい。なお、この場合には、作業台やブームの自重を考慮して荷重を求める。
【００１２】
また、上記のブームの横方向力算出装置においては、ブームを車体に対して旋回および起伏自在な構成とした場合、モーメント算出手段を、ブームの起伏作動を行わせる起伏シリンダに作用する軸力およびブームの旋回角からモーメントを算出するように構成することが好ましい。
【００１３】
【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ながら説明する。まず、図１を参照して、本発明に係るブームの横方向力算出装置を備えた高所作業車１について説明する。この高所作業車１の車体１１の後部には、車体１１に対して水平旋回が自在な旋回台１２が取り付けられている。
【００１４】
そして、この旋回台１２には、テレスコピックに（入れ子式に）伸縮自在に構成されたブーム１３が起伏シリンダ１８によって起伏自在に取り付けられている。さらに、ブーム１３の先端にはブーム１３の起伏角度の如何に拘らず常時垂直に保持される垂直ポスト１４が取り付けられ、この垂直ポスト１４には水平旋回が自在に作業台１５が取り付けられている。
【００１５】
また、車体１１には、ブーム１３を起仰・伸長させて高所作業を行うときに、車体１１が不安定にならないように車体１１を支持するアウトリガジャッキ１６が設けられている。このアウトリガジャッキ１６は、車体１１の左前側に配設される左前ジャッキ１６ａと、左後側に配設される左後ジャッキ１６ｂと、右前側に配設される右前ジャッキ１６ｃと、右後側に配設される右後ジャッキ１６ｄとからなる。
【００１６】
ここで、高所作業車１においては所定の条件において、警報音を発したりブーム１３の作動やジャッキ１６の作動を規制することにより作業者に注意を喚起するように構成された警報システムが設けられている。警報システムとしては、ジャッキインターロックシステム、モーメント作動規制システム、横力作動規制システムがある。
【００１７】
ここで、ジャッキインターロックシステムおよび、モーメント作動規制システムについては、公知の技術であるため以下、その構成を簡単に説明する。ジャッキインターロックシステムは、各ジャッキ１６ａ〜１６ｄにおいて所定の接地反力を得るまで（ブーム１３の作動を行っても車体１１を安定支持することができるまで）接地作動を行わなければ、ブーム１３の各作動を行わせないようにするとともに、ブーム１３が車体１１上に設けられたブーム受け１７上に載置されていなければ（格納状態になければ）ジャッキ１６を格納させないようにするシステムである。
【００１８】
また、モーメント作動規制システムは、ブーム１３を起仰・伸長させて高所作業を行ったときに、ブーム１３によって車体１１を不安定にさせる方向に作用するモーメント（以下、「転倒モーメント」と称する）が大きくなったときに、ブーム１３の作動を規制するものである。
【００１９】
高所作業車１においては、上記の各制御を行わせるために、ブーム１３の起伏角等のブーム状態やアウトリガジャッキ１６の接地反力等の検出を行う種々の検出器や、これらの検出値に基づいて転倒モーメントの算出を行うモーメント算出器等が設けられている。
【００２０】
検出器は、アウトリガジャッキ１６の接地反力の検出を行う接地反力検出器３１と、ブーム１３の車体１１に対する水平旋回角（旋回台１２の旋回角）の検出を行うブーム旋回角検出器３３と、ブーム１３の伸縮量の検出を行うブーム伸縮量検出器３４と、ブーム１３の起伏角の検出を行うブーム起伏角検出器３５と、作業台１５の積載荷重（鉛直方向の荷重）の検出を行う作業台荷重検出器３６と、ブーム１３がブーム受け１７上に載置されているか否か（ブーム１３が格納状態にあるか否か）の検出を行うブーム格納検出器３７とから構成されている。
【００２１】
接地反力検出器３１は、左前ジャッキ１６ａの接地反力の検出を行う左前接地反力検出器３１ａと、左後ジャッキ１６ｂの接地反力の検出を行う左後接地反力検出器３１ｂと、右前ジャッキ１６ｃの接地反力の検出を行う右前接地反力検出器３１ｃと、右後ジャッキ１６ｄの接地反力の検出を行う右後接地反力検出器３１ｄとからなる。
【００２２】
なお、各接地反力検出器３１ａ〜３１ｄは、各ジャッキ１６ａ〜１６ｄが単に接地しているか否かの検出（リミットスイッチのオン・オフ等による検出）ではなく、ロードセル等を用いることにより、接地反力の変化を検出することができるようになっている。
【００２３】
そして、ジャッキインターロックシステムにおいては、各接地反力検出器３１ａ〜３１ｄの検出値や、ブーム格納検出器３７からの検出信号に基づいて制御される。また、モーメント作動規制システムにおいては、各検出器３３〜３６からの検出値に基づいてモーメント算出器３２によって転倒モーメントを算出し、この転倒モーメントが予め定められたモーメントより大きくならないように制御される。
【００２４】
そして、このようなシステムが設けられた高所作業車１においては、垂直ポスト１４の上端に仮支持装置２が取り付けられる。仮支持装置２は、垂直ポスト１４に取り付けられた支柱２１と、この支柱２１に支持されてウインチとしても使用されるアーム支持部材２２と、このアーム支持部材２２に対して伸縮自在に支持されている昇降アーム２３と、この昇降アーム２３の上端部に水平方向に伸びて配設された支持アーム２４と、この支持アーム２４の上面に並んで電線Ｄの数に応じて配設された電線支持具２５とから構成されている。
【００２５】
このように構成された仮支持装置２を用いて、碍子の交換作業を行う場合には、まず、旋回台１２の旋回作動、ブーム１３の起伏・伸縮作動を通じて仮支持装置２を支持する電線Ｄの近傍に移動させる。そして、電線支持具２５によって各電線Ｄを支持した後、電柱に取り付けられている碍子から電線Ｄを外して碍子の交換作業を行う。
【００２６】
このように碍子から電線Ｄを外した状態においては、電線Ｄは仮支持装置２０によって支持されているわけであるが、前記のように電線Ｄがカーブしている場合や、電線Ｄを水平方向に移動させた場合には、仮支持装置２に横方向の力が作用する。このため、高所作業車１においては、この横方向の力の大きさを検出する、ブームの横方向力算出装置（以下、「横力算出装置」と称する）が設けられている。そして、この横力算出装置によって算出された算出結果に基づいてブーム１３の作動規制を行うことにより横力作動規制システムを構成する。
【００２７】
横力算出装置は、図２に示すように、前記の各検出器３１〜３７と、これらの検出器３１〜３７の検出結果を演算する演算器４０とから構成されている。演算器４０は、格納反力記憶器４１と、反力変化量算出器４２と、横方向力算出器４３とから構成されている。格納反力記憶器４１は、ブーム受け１７にブーム１３が格納されていることがブーム格納検出器３７によって検出されている状態（ブーム受け１７からブーム１３を持ち上げたとき、すなわち、アウトリガジャッキ１６の接地が完了している状態）の各接地反力検出器３１ａ〜３１ｄの検出値を記憶しておく。
【００２８】
反力変化量算出器４２は、各検出器３３，３４，３５によって検出されたブーム１３の旋回角、伸縮量、起伏角と、作業台荷重検出器３６によって検出された作業台１５の積載荷重とから、モーメント算出器３２によって算出された転倒モーメント（ブーム１３により車体１１に作用するモーメント）に基づいて、そのブーム１３の状態での各ジャッキ１６ａ〜１６ｄにおけるジャッキ反力の変化量を算出する。
【００２９】
すなわち、車体１１に作用する転倒モーメントの大きさおよび、車体１１に対して転倒モーメントが作用する方向と、予め各ジャッキ１６ａ〜１６ｄに作用する接地反力との関係（転倒モーメントと接地反力とのマップ）を予め求めておき、このマップに基づいて、モーメント算出器３２によって算出されたモーメントの変化分から各ジャッキ１６ａ〜１６ｄにおける各々の接地反力の変化量を求める。
【００３０】
そして、横方向力算出器４３は、まず、ブーム１３がブーム受け１７上に載置されていない状態（ブーム１３を用いて高所作業を行っている状態）における、実際の各接地反力検出器３１ａ〜３１ｄの検出値（実接地反力）から、格納反力記憶器４１に記憶された各接地反力検出器３１ａ〜３１ｄの検出値および反力変化量算出器４２によって算出された各ジャッキ１６ａ〜１６ｄのジャッキ反力の変化量を差し引いて反力差を算出する。
【００３１】
ここで、ブーム１３に横方向の荷重が作用していなければ、各ジャッキ１６ａ〜１６ｄにおける格納反力記憶器４１の記憶値と、反力変化量算出器４２の算出値である変化量との合計値は実接地反力と等しくなり、反力差は零となる。しかしながら、横方向の力が作用していると、力の大きさおよび力が作用する方向に応じて各ジャッキ１６ａ〜１６ｄの反力（実接地反力）が大きくなったり小さくなったりするため、各ジャッキ１６ａ〜１６ｄにおいて反力差を生じる。
【００３２】
このため、横方向力算出器４３においても、前記と同様に予め求めておいた転倒モーメントと接地反力とのマップから、算出された各ジャッキ１６ａ〜１６ｄにおける反力差に基づき、各検出器３３，３４，３５によって検出されたブーム１３の旋回角、伸縮量、起伏角と、作業台荷重検出器３６によって検出された作業台１５の積載荷重とを参酌して（いわゆる「逆に解く」ことにより）、仮支持装置２を介してブーム１３に作用する横方向の力である電線Ｄの反力を算出することができる。
【００３３】
そして、横方向力算出器４３において算出された算出結果は、警報手段５０に送信される。警報手段５０においては、算出結果が予め定められた値以上である場合（横方向力が予め定められた力より大きくなった場合）には、警報器５１によって警報ランプや警報ブザーによる警報作動を行ったり、あるいはブーム作動規制装置５２によって、操作装置（図示せず）の操作の如何に拘らずブーム１３の作動を規制したりして作業者に注意を喚起する。
【００３４】
これにより、作業者は、ブーム１３に悪影響を与えるような負荷を加えるブーム１３の作動を行ったり、車体１１が不安定になるようなブーム１３の作動を行ったりすることなく、広範囲にブーム１３を移動させて効率よく高所作業を行うことができる。
【００３５】
さらに、このように構成された横力作動規制システムは、既存のジャッキインターロックシステムおよび、モーメント作動規制システムにおいて用いられている各検出器３１〜３７および警報手段５０を用いることができるため、簡単に、且つ、安価に構成することができる。
【００３６】
なお、上記の実施形態においては、モーメント算出器３２におけるモーメントの算出を、ブーム旋回角検出器３３、ブーム伸縮量検出器３４、ブーム起伏角検出器３５および作業台荷重検出器３６によって検出された作業台１５の積載荷重に基づいて行うこととしているが、ブーム旋回角検出器３３および、起伏シリンダ１８の軸力を検出することによりモーメントの算出行うように構成してもよい。また、ブーム１３の昇降移動位置の検出を、ジャイロ等の他の検出手段を用いて行うようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明のブームの横方向力算出装置は、ブームが格納位置にあるときの各ジャッキの接地反力と、ブームが格納位置から作業位置に移動したときの車体に作用するモーメントの変化分に基づいて変化する各ジャッキの接地反力の変化量とを加えた値を、ブームが作業位置に移動したときの各ジャッキの接地反力から減じることにより反力差を求め、この、反力差からブームに作用する横方向力を算出するように構成されている。
【００３８】
これにより、直接横方向の力を検出する検出器を設けることなく、高所作業車やクレーン車等における作業時にブームに作用する横方向の力を簡単に算出することができる。このため、この算出結果に基づいてブームの作動制御を行えば、ブームに過負荷が作用するようなブーム作動や、車体が不安定になるようなブーム作動を行うことを防止することができる。
【００３９】
なお、上記のブームの横方向力算出装置においては、モーメント算出手段を、ブームの昇降移動位置およびブームに作用する鉛直方向の荷重からモーメントを算出するように構成したり、ブームを車体に対して旋回および起伏自在な構成とした場合には、モーメント算出手段を、ブームの起伏作動を行わせる起伏シリンダに作用する軸力およびブームの旋回角からモーメントを算出するように構成することが好ましい。
【００４０】
このような構成とすることにより、高所作業車やクレーン車等に従来から設けられている検出器をそのまま用いることができるため、ブームの横方向力算出装置をより簡単で安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブームの横方向力算出装置を備えた高所作業車の斜視図である。
【図２】上記ブームの横方向力算出装置のブロック図である。
【図３】碍子交換作業を行っている状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 高所作業車
２ 仮支持装置
１３ ブーム
１５ 作業台
１６ アウトリガジャッキ
Ｄ 電線

Claims (3)

1. 車体上に配設され、格納位置から作業位置への昇降移動が自在なブームと、前記車体の前後左右に設けられ、接地状態で前記車体を支持する複数のジャッキと、これら複数のジャッキのそれぞれの接地反力を検出する接地反力検出手段と、前記ブームにより前記車体に作用するモーメントを算出するモーメント算出手段と、前記ブームに作用する横方向の力を算出する演算器とからなるブームの横方向力算出装置であって、
   前記演算器が、
   前記ブームが前記格納位置にあるときの前記接地反力検出手段における検出値を記憶する格納反力記憶器と、
   前記ブームが前記格納位置から作業位置に移動したときの前記車体に作用する前記モーメントの変化分に基づいて各ジャッキのそれぞれの接地反力の変化量を算出する反力変化量算出器と、
   前記ブームが作業位置に移動したときの前記接地反力検出手段の検出値と、前記格納反力記憶器に記憶された記憶値および前記反力変化量算出器によって算出された変化量とから得られた反力差に基づいて前記ブームに作用する横方向力の算出を行う横方向力算出器とからなることを特徴とするブームの横方向力算出装置。
2. 前記モーメント算出手段が、前記ブームの昇降移動位置および前記ブームに作用する鉛直方向の荷重から前記モーメントを算出することを特徴とする請求項１に記載のブームの横方向力算出装置。
3. 前記ブームが、前記車体上に旋回、起伏自在に配設され、
   前記モーメント算出手段が、前記ブームの起伏作動を行わせる起伏シリンダに作用する軸力および前記ブームの旋回角から前記モーメントを算出することを特徴とする請求項１に記載のブームの横方向力算出装置。

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