JP5247201B2 - 高所作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、高所作業機械に関するものである。

トラッククレーンやラフテレーンクレーンなどの移動式クレーンでは、作業者が搭乗することのできる作業台をブーム先端に装着させることにより、ブームを上方へ伸ばして作業者を高所へと運ぶことができ、これにより簡単に、作業者による高所作業をアシストできるようになっている。
このような場合に用いる作業台は、平面視すると長方形に形成されており、長手方向の中心部下面をアタッチメントで支持する状態で、このアタッチメントを介してブームの先端に装着されるようになっている。

作業台の長手方向長さは５ｍを超えるものもあり、なかには７ｍ、８ｍといった長大なものもある。作業者は、この長大な作業台上を行ったり来たりしながら各種の作業を進めることになる。
作業台には、平衡姿勢（長手方向の水平度：なお、長手方向＝前後方向である）を保持させるための自動平衡制御装置を具備させることが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

この自動平衡制御装置は、作業台の前傾を検出するスイッチ及び作業台の後傾を検出するスイッチを具備したもので、前傾検出スイッチが検出信号を出力したときには、この検出信号が解除されるまで作業台の前方を上昇させ、反対に後傾検出スイッチが検出信号を出力したときには、この検出信号が解除されるまで作業台の後方を上昇させるという構成になっていた。

前傾検出スイッチや後傾検出スイッチは、水平を基準に例えば±５°の傾きを検出できるように設定してあった。
特開平９−４８５９６号公報

多くの場合、作業台は長手方向を移動式クレーンの前後方向（ブームを上げ下げするときを基準とした前後方向）に合わせるようにして使用する。この場合、作業台における左右方向は、移動式クレーン側のアウトリガーにより水平状態を設定され固定されているので、ブームの伸縮や傾斜角変動、ブームの旋回などに影響されることなく常に一定に保たれる。

従って自動平衡制御装置は、作業台の前後方向の傾きを矯正するためだけに作動することになる。ここにおいて、作業台上を作業者がその長手方向（即ち、前後方向である）で行ったり来たりすると、作業台は、作業者の体重を受けて前後に傾くことがある。
このため、従来の自動平衡制御装置では頻繁に、前傾検出スイッチや後傾検出スイッチが入ったり切れたりを繰り返し、その都度、平衡状態に矯正させるためのジャッキ装置が動作のオンオフや押し引き動作を繰り返すことになる。

従って例えば、作業者が作業台の前方へ行ってすぐに後方へ戻るような行動を取った場合、従来の自動平衡制御装置では作業者の動きに追従しきれず、作業台は前方を上昇させる過程で後方を上昇させる動きに切り替わってしまったり、更にまた前方を上昇させる動きに切り替わってしまったりする、といった細かな誤動作を繰り返す（いつまでたっても静止しない）ようになっていた。

そのため作業台が安定せず、作業者による作業に支障が出るおそれがあった。またこのような誤動作は、ジャッキ装置などの故障に繋がるおそれもあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、作業台を安定した平衡状態に保持させることができ、もって作業者による作業を容易化させると共に作業台を平衡状態に維持させるための装置の故障を可及的に防止できるようにした高所作業機械を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る高所作業機械は、移動式クレーン等の昇降装置によって昇降される作業台と、この作業台に設けられて水平に対する台上面の傾き異常を検出する平衡監視器と、この平衡監視器からの検出信号を得て作業台に傾き動作を与えることで台上面を水平に戻す傾き矯正駆動装置とを有したものである。

そして平衡監視器は、動作緩和流体を貯留可能な容器と、この容器内に貯留された動作緩和流体と、容器内で動作緩和流体に浸けられた状態に保持されると共に容器の傾きと相対して揺動自在に保持された振り子体と、容器と振り子体とが相対して所定角度傾斜したことを検出する検出器とを有したものとなっている。
このように、本発明に係る高所作業機械が具備する平衡監視器は、作業台と一緒に傾きを生じる容器と、この容器とは相対的な揺動を起こす振り子体との相対揺動を検出器で検出する構成であるが、ここにおいて振り子体の揺動は、容器内に貯留された動作緩和流体によって抵抗を受け、比較的にゆっくりした挙動となる。

すなわち、容器（作業台）に実際の傾きが発生してから検出器がその傾きを検出するまでの間に若干の遅れ（時間的なゆとり）が生じるようになる。
このように作業台が傾いたとき、この平衡監視器は直ちに検出信号を出力するというものではない。そのため作業台に対し、連続して異なる方向への傾きが繰り返し発生するような場合（例えば、作業者が作業台の前方へ行ってすぐに後方へ戻るような行動を取った場合）では、傾き矯正駆動装置が動作のオンオフや押し引き動作を繰り返すといったことは起こらない。

従って、作業台は安定した状態（静止状態）を維持するようになり、作業者による作業は容易化される。また傾き矯正駆動装置の故障も可及的に防止されるものである。勿論、作業台の傾きは、平衡監視器が検出信号を出力した条件に基づいて、ゆっくりではあっても確実に平衡状態へと矯正されることになるので、結果としては、平衡状態の確保が迅速に行われるものとなる。

本発明に係る高所作業機械は、さらに、容器は内部の開口断面が長円形に形成されていることでその長軸で振り子体の揺動を許容可能になっており、振り子体は容器内部の長円形に形成された上記開口断面の短軸より僅かに径小の円形断面を有して形成されている。
このようにすると、容器内の開口断面（長円形）のうち、短軸方向では、振り子体の直径との差の半分として生じる外周側の隙間が小さく、この隙間を動作緩和流体が移動するのに抵抗が発生しやすくなっている。このため、振り子体の揺動として、ゆっくりな挙動を得やすくなる。

なお、動作緩和流体は、環境温度の変化でも所定の粘性を保持するオイルとするのが好適である。ここにおいて環境温度とは、一般的な環境（高所作業現場として想定され得る通常の環境）で生じる温度変化の範囲を言う。
傾き矯正駆動装置は、側面視形状がＬ型に形成されて水平方向へ突出する先端部で作業台の下部を支持するアタッチメントと、アタッチメント又は作業台の下部に設けられたジャッキ装置とを有したものとすることができる。

この場合、ジャッキ装置は、電動モータと、この電動モータによって軸移動可能に設けられ且つ作業台が傾斜したときに上記軸移動によって台上面を水平状態に戻す方向で作業台に押引力を付与する送り軸とを有したものとすればよい。
このように傾き矯正駆動装置として、その駆動源に電動モータを具備した構成のジャッキ装置を採用した構成とすれば、油圧系統が充実していない昇降装置（ブーム先端まで予備の油圧系統が装備されていない移動式クレーンなど）でも、本発明に係る高所作業機械の装着が可能となる。

また、作業台を支持するアタッチメントが側面視Ｌ型であることから、作業台を地上へ降ろしたとき、作業台への乗り降りが容易となり、ますます作業性を高めることができるものである。

本発明に係る高所作業機械は、作業台を安定した平衡状態に保持させることができ、もって作業者による作業を容易化することができる。また、作業台を平衡状態に維持させるための装置の故障が可及的に防止されるようになっている。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１乃至図５は、本発明に係る高所作業機械１の一実施形態を示している。図４及び図５に示すように、この高所作業機械１は移動式クレーンなどの昇降装置１００に対して装着され、昇降可能とされるものである。
この高所作業機械１は、作業台２と傾き矯正駆動装置３とを有し、更に作業台２に対して設けられた平衡監視器４を装備したものとして構成されており、平衡監視器４が所定の検出信号を出力したとき、傾き矯正駆動装置３がこれを受けて作業台２に対し、必要とされる傾き動作を与えるようになり、これによって作業台２がその台上面を水平に保たれるものである。

作業台２は、作業者の搭乗を可能とさせた床部１０に対してそのまわりを取り囲むように柵１１が設けられたものであって、床部１０は、平面視すると長方形等に形成されている。作業台２は、この平面視長方形の長手方向（長辺側）を高所作業機械１としての前後方向に向けるように使用するのを原則とする。
すなわち、昇降装置１００が移動式クレーンである場合、ブーム１０１を上げ下げするときを基準とした前後方向（図４ではその左右方向に相当）と、作業台２の長手方向とが同じになるようにして使用することが原則である。この場合、昇降装置１００は、走行台１０２に設けられたアウトリガ１０３によって平衡状態を確保するように決められているため、旋回台１０４がどの方向へ旋回しても、ブーム１０１の上下揺動支点１０５はその軸心の水平状態が維持されていることになる。

このような理由から、高所作業機械１としての平衡状態は、ブーム１０１を上げ下げすることに伴う、前後方向での作業台２の傾きの変化を矯正すればよい、と言うことである。なお、作業台２は平面視長方形とすることが限定されるものではなく、また各辺の長さや柵１１の有無、構造なども特に限定されるものではない。
例えば床部１０には、必要に応じて建設材料や部品、各種機械工具類を載せることも可能である。床部１０は、搭載する建設材料等の量や大きさに応じて床面積の拡大や縮小ができるような構造を採用することができ、また柵１１には作業員の出入り用扉を設けておけばよい。

この作業台２において、床部１０の下面中央部には旋回支持台１２が相対回転自在に設けられており、この旋回支持台１２に、床部１０を旋回させるための旋回用電動モータ１３が設けられている。従って、この旋回用電動モータ１３を駆動させることにより、旋回支持台１２上で床部１０を水平旋回させることが可能である。
旋回支持台１２には、下方へ突出する連結部１４が設けられており、この連結部１４を介して、作業台２と傾き矯正駆動装置３とが連結されるようになっている。

傾き矯正駆動装置３はアタッチメント１５とジャッキ装置１６とを有している。アタッチメント１５は、作業台２を支持するものであって側面視形状がＬ型に形成されており、縦方向部分１５ａが昇降装置１００のブーム１０１先端に連結される。
そしてアタッチメント１５において水平方向へ突出する先端部１５ｂが、作業台２の下部に設けられた連結部１４と連結されている。この連結部分は、作業台２の床部１０上面がその長手方向の両端部を上下させるような向きで、作業台２を揺動自在に保持したものとなっている。

ジャッキ装置１６は、電動モータ１７と、この電動モータ１７によって軸移動可能に設けられた送り軸１８とを有している。すなわち、電動モータ１７による送り軸１８の軸移動で、作業台２が傾斜したときにその床部１０の上面を水平状態に戻す方向で作業台２に押引力を付与するものである。
なお、電動モータ１７はアタッチメント１５に対し、枢軸１９を中心として揺動自在に設けられており、送り軸１８の軸移動量に応じて枢軸１９まわりで姿勢角度が自動調節される。

平衡監視器４は、作業台２（床部１０の台上面）が水平に対して傾き異常を起こしているか否かを検出するもので、作業台２における床部１０の下面等に対して設けられている。
なお、傾き異常として検出する角度は作業台２の大きさ（殊に長辺の長さ）によっても異なるが、殊更その数値が限定されるものではない。

例えば、作業台２の長辺が７ｍであり、その中心位置（前端又は後端から各３．５ｍの位置近傍）に平衡監視器４が設けられる場合であると、作業台２の長辺側両端間に３０〜４０ｃｍの高低差が生じるような傾きが「傾き異常」であると前提に置くときに、作業台２の中心部で２°程度の傾き角度が発生したときを上記の「検出する角度」と設定すればよい。

この平衡監視器４は、図１乃至図３に示すように、容器２５と、動作緩和流体２６と、振り子体２７と、検出器２８とを有している。
容器２５は、動作緩和流体２６を貯留可能としたもので、容器本体３０と、この容器本体３０の上部に装着される蓋体３１とを有している。また本実施形態では、蓋体３１の上部に設けられる検出器２８を覆うような状態で蓋体３１に取り付けられたカバー３２をも有したものとなっている。

容器２５において、容器本体３０の内部はその開口断面が長円形に形成されており（図２参照）、容器２５が作業台２に対して取り付けられるときには、この長円形の長軸が、平面視長方形とされた作業台２の長手方向（長辺側）、即ち、高所作業機械１としての前後方向に向けられるように決められている。
蓋体３１にはその中心部に上下貫通した中央孔３５が設けられている。この中央孔３５は、容器本体３０内で振り子体２７を吊り下げるのに利用される部分であって、この中央孔３５の上部開口縁部には、同心円で凹設された支持リング受３６が設けられている。この支持リング受３６には、振り子体２７を吊り下げ支持する作用と動作緩和流体２６の漏洩防止作用とを兼ねる支持リング３８が嵌められている。

動作緩和流体２６は、容器２５内に貯留される流体である。ここにおいて流体とは、容器２５を傾けたときに、当該容器２５（容器本体３０）内で流動性を生じる物質を言うが、常温下においてある程度の粘性（水程度のシャバシャバ状態よりも高粘度）を必要とし、且つ、一般的な環境温度の変化（−５０℃〜１００℃ぐらいの温度幅：なお、この数値に限定されない）に対して粘性が極端に変化しないような特性を有したものが好適とされる。

具体的にはオイルなどの液体の他、砂などの顆粒体、或いは粉体などでもよい。オイルの一例としては、自動車などのエンジンオイルとして使用されるものを採用することができる。この場合、ＳＡＥ粘度規格で言えば、高温・高負荷時性能が［３０］程度又はそれ以上を示すもの（この数字が大きいほど高温・高負荷時の性能が高い、即ち、シャバシャバになり難いということになる）を採用するのが好適である。

なお、金属関係の工場内の天井付近などでは７０℃や８０℃といった高温雰囲気になっていることが多々あり、このような環境温度下での高所作業が要請されることがあるため、上記のような高温・高負荷時性能が必要とされる場合が生じるのである。
但し、高温雰囲気での使用を例外的なものと置くことも可能であり、この場合には上記したような高温・高負荷時性能に必ずしも執着する必要はない。

例えば、５０℃前後の環境温度では所定の粘性が確保されるがそれを超えると粘性が低下するといったオイルを動作緩和流体２６として用いておき、実際に高温雰囲気下での高所作業が必要になった場合には、容器２５（容器本体３０）まわりを氷、ドライアイス、冷却剤などで包囲して冷やすといった使い方をすればよい。
また容器２５について氷などを収納可能なように二重構造にしたり保温（断熱）構造にしたりすることで、動作緩和流体２６が所定温度を超えて昇温しないように対策しておくことも可能である。

振り子体２７は、動作緩和流体２６に対して浮き上がらない素材（例えば鉄）によって形成されたもので、容器２５の容器本体３０内へ吊り下げ状態にして収納可能となる柱形状に形成されている。
また振り子体２７の上端には上方へ突出する縦主杆４０が設けられ、この縦主杆４０の中途部には水平方向の両側へ向けて突出する枢軸４１が設けられている。なお、図例において縦主杆４０は、ノックピン４２によって振り子体２７と一体的に結合されたものを示してあるが、その他の結合構造を採用してもよいし、縦主杆４０と振り子体２７とを一体形成することも勿論可能である。

縦主杆４０は、容器２５の蓋体３１に設けられた中央孔３５に余裕（遊び）をもって挿入可能とされる。また枢軸４１は、中央孔３５まわりの支持リング受３６に嵌められた支持リング３８に対し、係合可能となっている。このとき枢軸４１の軸心は左右方向に向けられることになる。
本実施形態において振り子体２７は円形断面を有する円柱形とした。勿論、円形断面の直径は、上記したように容器２５（容器本体３０）の開口断面が長円形とされていることに対し、その短軸より僅かに径小となるように形成されている。

このようなことから、振り子体２７は、容器２５（容器本体３０）内で動作緩和流体２６に浸けられた状態に保持されると共に、容器２５が傾けられたときにはこの傾きに伴いつつ重力作用に基づいて揺動するようになっている。この揺動は、容器２５の開口断面に対してその長軸に沿う方向で許容されることになっている。
なお、容器２５内の開口断面に対してその短軸方向では、振り子体２７の直径との差の半分として生じる外周側の隙間（図２中に示すＧ）が小さくなっているので、上記のように振り子体２７が揺動するとき、この隙間Ｇを動作緩和流体２６が移動するうえで抵抗が発生しやすくなっている。このため、振り子体２７の揺動として、ゆっくりな挙動を得やすくなっている。

検出器２８は、容器２５の傾きに伴って振り子体２７が揺動し、その揺動角度が所定角度に到達したことを検出するためのものである。本実施形態では、振り子体２７の揺動に伴い、枢軸４１を介して縦主杆４０が逆向きに揺動するのを、この縦主杆４０の前後両側に配置した前部スイッチ４５又は後部スイッチ４６で検出できるようにしてある。
なお、前部スイッチ４５及び後部スイッチ４６にはリミットスイッチを採用してあるが、これ以外のスイッチ又はセンサ（有接点式でも無接点式でも可）を採用することも可能である。

次に、本発明に係る高所作業機械１の使用状況を説明する。
いま、図４及び図５に示すように、昇降装置１００のブーム１０１先端に高所作業機械１が装着された状態で、昇降装置１００側の昇降駆動（ブーム１０１の上げ下げ）によって作業台２が昇降され、その結果、作業台２に対してその後部（図４右側）が低くなり前部（図４左側）が高くなるような傾斜が発生したとする。

この場合、作業台２に設けられた平衡監視器４の容器２５は、作業台２と一緒に傾斜するから、図３に示すように、容器２５はその上端側が後方（図３右側）へ傾き下端側が前方（図３左側）へ傾くようになる（図３中において水平線をＸ、鉛直線をＹ、容器２５の中心軸をＰとして示している）。
従って容器２５（容器本体３０）内では、振り子体２７が垂直姿勢を保持しようとすることで枢軸４１を中心に、容器２５とは相対的となる揺動を起こすようになる。

このような容器２５に対する振り子体２７の相対的な揺動は、容器２５と一緒に傾斜動作をする検出器２８により、振り子体２７が傾いたものとして検出される。すなわち、振り子体２７の縦主杆４０が検出器２８の前部スイッチ４５を押すようになる。
このようにして、検出器２８が振り子体２７の傾きを検出したこと（実際には容器２５の傾きを検出したことに相当する）で、傾き矯正駆動装置３において、電動モータ１７による送り軸１８の軸移動方向が選択され、電動モータ１７の駆動（送り軸１８を送り出して作業台２の後部を上昇させる動作）で作業台２の床部１０（台上面）が水平に戻されるようになる。

ここにおいて、平衡監視器４の容器２５（容器本体３０）内での振り子体２７の揺動は、容器２５内に貯留された動作緩和流体２６によって抵抗を受け、比較的にゆっくりした挙動である。
すなわち、容器２５（作業台２）に対して実際に傾きが発生してから、検出器２８がその傾きを検出するまで（前部スイッチ４５が押されるまで）の間に若干の遅れ（時間的なゆとり）が生じるようになっている。

そのため作業台２に対し、連続して異なる方向への傾きが繰り返し発生するような場合（例えば、作業者が作業台２の前方へ行ってすぐに後方へ戻るような行動を取った場合）では、傾き矯正駆動装置３が動作のオンオフや押し引き動作を繰り返すといったことは起こらない。
このようなことから、作業台２に対し、暫定的なものではなく、事実上のものとして起こる傾斜（そのまま放置しておいても矯正されることのない傾斜）に対してのみ、傾き矯正駆動装置３が反応し、駆動されることになる。そのため、作業台２は無用な（無駄な）傾き矯正を受けることなく、安定した状態（静止状態）を維持するようになるので、作業者による作業は容易化される。また傾き矯正駆動装置３の故障も可及的に防止されるものである。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、平衡監視器４は、作業台２の左右方向の傾きを検出できるように設けてもよい。勿論、前後方向及び左右方向のそれぞれに平衡監視器４を設けることも可能である。
平衡監視器４において、検出器２８は、容器２５（容器本体３０）の内部で振り子体２７の動作を検出するように設けることも可能である。またリードスイッチや近接スイッチなどを採用する場合は、容器２５の外部側面や下面などに設けることも可能である。

傾き矯正駆動装置３は、送り軸１８を採用する構造以外のもの（例えば歯車機構など）として構成することも可能である。
旋回支持台１２や旋回用電動モータ１３などの旋回のための機構についても、その有無を含め、特に限定されるものではない。
昇降装置１００はその詳細について何ら限定されるものではない。

平衡監視器の正面断面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 平衡監視器が傾斜した状態を示した正面断面図である。 本発明に係る高所作業機械の一実施形態を昇降装置に装着した状況として示した側面図である。 図４の主要部（本発明に係る高所作業機械）を拡大した側面図である。

１ 高所作業機械
２ 作業台
３ 傾き矯正駆動装置
４ 平衡監視器
１５ アタッチメント
１５ｂ 先端部
１６ ジャッキ装置
１７ 電動モータ
１８ 送り軸
２５ 容器
２６ 動作緩和流体
２７ 振り子体
２８ 検出器
１００ 昇降装置

Claims (3)

1. 昇降装置（１００）によって昇降される作業台（２）と、この作業台（２）に設けられて水平に対する台上面の傾き異常を検出する平衡監視器（４）と、この平衡監視器（４）からの検出信号を得て作業台（２）に傾き動作を与えることで台上面を水平に戻す傾き矯正駆動装置（３）とを有しており、
   上記平衡監視器（４）は、動作緩和流体（２６）を貯留可能な容器（２５）と、この容器（２５）内に貯留された動作緩和流体（２６）と、容器（２５）内で動作緩和流体（２６）に浸けられた状態に保持されると共に容器（２５）の傾きと相対して揺動自在に保持された振り子体（２７）と、容器（２５）と振り子体（２７）とが相対して所定角度傾斜したことを検出する検出器（２８）とを有し、
   上記容器（２５）は内部の開口断面が長円形に形成されていることでその長軸で振り子体（２７）の揺動を許容可能になっており、振り子体（２７）は容器（２５）内部の長円形に形成された上記開口断面の短軸より僅かに径小の円形断面を有して形成されていることを特徴とする高所作業機械。
2. 前記動作緩和流体（２６）は、環境温度の変化でも所定の粘性を保持するオイルであることを特徴とする請求項１記載の高所作業機械。
3. 前記傾き矯正駆動装置（３）は、側面視形状がＬ型に形成されて水平方向へ突出する先端部（１５ｂ）で作業台（２）の下部を支持するアタッチメント（１５）と、アタッチメント（１５）又は作業台（２）の下部に設けられたジャッキ装置（１６）とを有したものであり、
   このジャッキ装置（１６）は、電動モータ（１７）と、この電動モータ（１７）によって軸移動可能に設けられ且つ作業台（２）が傾斜したときに上記軸移動によって台上面を水平状態に戻す方向で作業台（２）に押引力を付与する送り軸（１８）とを有していることを特徴とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高所作業機械。

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