JP7527944B2

JP7527944B2 - 高所作業車

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Publication number: JP7527944B2
Application number: JP2020200794A
Authority: JP
Inventors: 嘉男桑原; 健唐澤; 章浩山崎; 淳一金子; 良平杉田
Original assignee: Aichi Corp
Current assignee: Aichi Corp
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2024-08-05
Anticipated expiration: 2040-12-03
Also published as: JP2022088775A

Description

本発明は、車体上に起伏動自在に設けられたブームの先端にリンク部材を介してジブ機構を設けた高所作業車に関する。

高所作業車の一例として、走行可能な車体と、車体上に起伏動自在に設けられたブームと、ブームの先端に揺動可能に設けられたジブと、ジブの先端部に配設された作業台とを備えた高所作業車がある。例えば、特許文献１に記載された高所作業車は、車体上に起伏動自在に設けられたブームの先端部と、先端に作業台が配設されたジブの基端部との間に中間リンク部材を連結した二関節式ジブ機構を備えている。また、この二関節式ジブ機構は、ブームに対して中間リンク部材を揺動させる第１油圧シリンダと、中間リンク部材に対してジブを揺動させる第２油圧シリンダとを備えている。このように、ブームとジブとの間に中間リンク部材が介在し、２つの油圧シリンダによってブームに対してジブを展開するジブ機構を二関節式ジブ機構という。二関節式ジブ機構は、ブームに対してジブを１８０度以上に展開するように構成できるため、作業範囲を広くすることができるという利点がある。

特開２０１３－０１４４１８号公報

一般に、ベースとなる構造物（以下、「ベース構造物」と称する）と揺動させる構造物（以下、「被揺動構造物」と称する）とを枢結し、ベース構造物と被揺動構造物との間に跨設した油圧シリンダによって被揺動構造物を回転させる場合、回転中心と油圧シリンダの軸線との距離（より詳細には、被揺動構造物の回転中心を通る油圧シリンダの軸線の垂線上において回転中心と油圧シリンダの軸線との距離）は、油圧シリンダの伸縮に応じて変化する。一般的には、油圧シリンダの全縮小状態からシリンダロッドが伸長していくにつれて被揺動構造物が回転していくとともに、油圧シリンダの軸線と回転中心との距離が徐々に大きくなって行く。そして、シリンダロッドが或る伸長量を超えると油圧シリンダの軸線と回転中心との距離がシリンダロッドの伸長に応じて再び徐々に小さくなって行き、油圧シリンダが全伸長状態に至るまで相互の距離は縮まっていく。油圧シリンダによって被揺動構造物を回転させる力（モーメント）は、（油圧シリンダの推力）×（油圧シリンダの軸線と回転中心との距離）で求められるため、被揺動構造物に作用するモーメントは油圧シリンダの全縮小状態と全伸長状態の付近において小さくなる。また、このような傾向は被揺動構造物を回転させる角度が１００度を超えるとより顕著となる。

これにより、前述した二関節式ジブ機構において油圧シリンダの全縮小状態及び全伸長状態の近傍におけるモーメントの減少を補うには、油圧シリンダの推力を大きくするか、ジブ機構及び中間リンク部材の揺動範囲内における油圧シリンダの軸線と回転中心との距離を離す必要がある。しかしながら、油圧シリンダの推力を大きくする場合、油圧シリンダ本体が大型化して重量が増加する要因となる。また、油圧シリンダの軸線と回転中心との距離を大きくする場合は、回転中心の位置と油圧シリンダの軸線の位置とを遠ざけるために周辺の部材（例えばブームヘッドなど）が大型化し、また、油圧シリンダのストロークが長くなるため、やはり重量が増加する要因となる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、二関節式ジブ機構に設けられた２つの油圧シリンダを効率よく作動制御することにより油圧シリンダを小型化するなどして二関節式ジブ機構の軽量化を図ることができる高所作業車を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る高所作業車は、走行可能な車体（例えば、実施形態における車体２）と、前記車体上に少なくとも起伏動自在に設けられたブーム（例えば、実施形態におけるブーム１０）と、前記ブームの先端部に、前記ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在に枢結された中間リンク部材（例えば、実施形態における中間リンク部材２０）と、前記中間リンク部材の先端部に、前記ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在に枢結されたジブ（例えば、実施形態におけるジブ３０）と、前記ジブの先端部に配設された作業台（例えば、実施形態における作業台５０）と、前記ブームに対して前記中間リンク部材を揺動させる第１油圧シリンダ（例えば、実施形態における第１油圧シリンダ２１）と、前記中間リンク部材に対して前記ジブを揺動させる第２油圧シリンダ（例えば、実施形態における第２油圧シリンダ２６）と、前記第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダを伸縮作動させることによって、前記ジブが前記ブームと略平行となるまで折り畳まれた状態となる格納位置から前記ジブが最大限に展開した状態となる全展開位置までの範囲内で前記ジブを揺動作動させる油圧シリンダ作動制御装置（例えば、実施形態におけるコントロールユニット７０）と、を備え、前記油圧シリンダ作動制御装置は、前記格納位置から前記中間リンク部材が第１角度（例えば、実施形態における切替角度θ_１ａ）となる範囲内において、前記第１油圧シリンダによって前記中間リンク部材を揺動作動し、前記中間リンク部材が前記第１角度になっている状態で、前記第２油圧シリンダが全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内において前記第２油圧シリンダによって前記ジブを揺動作動し、前記第２油圧シリンダが全伸長状態となっている状態で、前記第１角度から前記全展開位置までの範囲内において前記第１油圧シリンダによって前記中間リンク部材を揺動作動し、前記第１角度は、前記第２油圧シリンダの全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内において前記第２油圧シリンダが前記ジブに対して発生する駆動モーメントが、前記ジブにおいて前記第２油圧シリンダの作動によって回転する方向と逆方向に発生する負荷モーメントを上回ることとなる角度である。

なお、上記構成の高所作業車において、前記ブームの対地角度を検出するブーム対地角度検出装置（例えば、実施形態におけるブーム対地角度検出器６２）と、前記ジブの対地角度を検出するジブ対地角度検出装置（例えば、実施形態におけるジブ対地角度検出器６６）と、前記ブームに対するジブの角度を検出するジブ相対角度検出装置（例えば、実施形態におけるジブ相対角度検出器６７）と、を備え、前記油圧シリンダ作動制御装置は、前記ブーム対地角度検出装置、前記ジブ対地角度検出装置及び前記ジブ相対角度検出装置の検出値に基づいて前記負荷モーメントを算出し、算出した負荷モーメントに基づいて前記第１角度を算出することが好ましい。

また、本発明に係る高所作業車は、走行可能な車体（例えば、実施形態における車体２）と、前記車体上に少なくとも起伏動自在に設けられたブーム（例えば、実施形態におけるブーム１０）と、前記ブームの先端部に、前記ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在に枢結された中間リンク部材（例えば、実施形態における中間リンク部材２０）と、前記中間リンク部材の先端部に、前記ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在に枢結されたジブ（例えば、実施形態におけるジブ３０）と、前記ジブの先端部に配設された作業台（例えば、実施形態における作業台５０）と、前記ブームに対して前記中間リンク部材を揺動させる第１油圧シリンダ（例えば、実施形態における第１油圧シリンダ２１）と、前記中間リンク部材に対して前記ジブを揺動させる第２油圧シリンダ（例えば、実施形態における第２油圧シリンダ２６）と、前記第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダを伸縮作動さ
せることによって、前記ジブが前記ブームと略平行となるまで折り畳まれた状態となる格納位置から前記ジブが最大限に展開した状態となる全展開位置までの範囲内で前記ジブを揺動作動させる油圧シリンダ作動制御装置（例えば、実施形態におけるコントロールユニット７０）と、を備え、前記油圧シリンダ作動制御装置は、前記格納位置から前記ジブが第２角度（例えば、実施形態における切替角度θ_２ａ）となる範囲内において、前記第２油圧シリンダによって前記ジブを揺動作動し、前記ジブが前記第２角度になっている状態で、前記第１油圧シリンダが全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内において前記第１油圧シリンダによって前記中間リンク部材を揺動作動し、前記第１油圧シリンダが全伸長状態となっている状態で、前記第２角度から前記全展開位置までの範囲内において前記第２油圧シリンダによって前記ジブを揺動作動し、前記第２角度は、前記第１油圧シリンダの全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内において前記第１油圧シリンダが前記中間リンク部材に対して発生する駆動モーメントが、前記中間リンク部材において前記第１油圧シリンダの作動によって回転する方向と逆方向に発生する負荷モーメントを上回ることとなる角度である。

なお、上記構成の高所作業車において、前記ブームの対地角度を検出するブーム対地角度検出装置（例えば、実施形態におけるブーム対地角度検出器６２）と、前記ジブの対地角度を検出するジブ対地角度検出装置（例えば、実施形態におけるジブ対地角度検出器６６）と、前記ブームに対するジブの角度を検出するジブ相対角度検出装置（例えば、実施形態におけるジブ相対角度検出器６７）と、を備え、前記油圧シリンダ作動制御装置は、前記ブーム対地角度検出装置、前記ジブ対地角度検出装置及び前記ジブ相対角度検出装置の検出値に基づいて前記負荷モーメントを算出し、算出した負荷モーメントに基づいて前記第２角度を算出することが好ましい。

本発明に係る高所作業車によれば、車体上に起伏動自在に設けられたブームと、ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在にブームの先端部に枢結された中間リンク部材と、ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在に中間リンク部材の先端部に枢結されたジブと、を備え、第１油圧シリンダによってブームに対して中間リンク部材を揺動し、第２油圧シリンダによって中間リンク部材に対してジブを揺動させる。そして、油圧シリンダ作動制御装置は、格納位置から中間リンク部材が第１角度となる範囲内においては第１油圧シリンダによって中間リンク部材を揺動作動し、中間リンク部材が第１角度になっている状態で、第２油圧シリンダが全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内においては第２油圧シリンダによってジブを揺動作動し、第２油圧シリンダが全伸長状態となっている状態で、第１角度から全展開位置までの範囲内において第１油圧シリンダによって中間リンク部材を揺動作動する。ここで、第１角度は、第２油圧シリンダの全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内において第２油圧シリンダがジブに対して発生する駆動モーメントが、ジブにおいて第２油圧シリンダの作動によって回転する方向と逆方向に発生する負荷モーメントを上回ることとなる角度である。これにより、第２油圧シリンダによって発生されるモーメントが負荷モーメントを下回る範囲内では第１油圧シリンダによって中間リンク部材（延いてはジブ）を揺動し、第２油圧シリンダによって発生されるモーメントが負荷モーメントを上回る範囲内では第２油圧シリンダによってジブを揺動することが可能となるため、第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダを効率よく作動制御することができ、これにより各油圧シリンダを小型化するなどして二関節式ジブ機構の軽量化を図ることができる。

また、上記の構成の高所作業車において、好ましくは、ブームの対地角度を検出するブーム対地角度検出装置と、ジブの対地角度を検出するジブ対地角度検出装置と、ブームに対するジブの角度を検出するジブ相対角度検出装置と、を備え、油圧シリンダ作動制御装置は、ブーム対地角度検出装置、ジブ対地角度検出装置及びジブ相対角度検出装置の検出
値に基づいて負荷モーメントを算出し、算出した負荷モーメントに基づいて第１角度を算出する。これにより、ブームの対地角度が変動したことにより負荷モーメントが変化したとしても、変化後の負荷モーメントに適応した第１角度を算出することが可能となる。

また、本発明に係る高所作業車によれば、車体上に起伏動自在に設けられたブームと、ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在にブームの先端部に枢結された中間リンク部材と、ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在に中間リンク部材の先端部に枢結されたジブと、を備え、第１油圧シリンダによってブームに対して中間リンク部材を揺動し、第２油圧シリンダによって中間リンク部材に対してジブを揺動させる。そして、油圧シリンダ作動制御装置は、格納位置からジブが第２角度となる範囲内においては第２油圧シリンダによってジブを揺動作動し、ジブが第２角度になっている状態で、第１油圧シリンダが全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内においては第１油圧シリンダによって中間リンク部材を揺動作動し、第１油圧シリンダが全伸長状態となっている状態で、第２角度から全展開位置までの範囲内においては第２油圧シリンダによってジブを揺動作動する。ここで、第２角度は、第１油圧シリンダの全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内において第１油圧シリンダが中間リンク部材に対して発生する駆動モーメントが、中間リンク部材において第１油圧シリンダの作動によって回転する方向と逆方向に発生する負荷モーメントを上回ることとなる角度である。これにより、第１油圧シリンダによって発生されるモーメントが負荷モーメントを下回る範囲内では第２油圧シリンダによってジブを揺動し、第１油圧シリンダによって発生されるモーメントが負荷モーメントを上回る範囲内では第１油圧シリンダによって中間リンク部材（延いてはジブ）を揺動することが可能となるため、第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダを効率よく作動制御することができ、これにより各油圧シリンダを小型化するなどして二関節式ジブ機構の軽量化を図ることができる。

また、上記の構成の高所作業車において、好ましくは、ブームの対地角度を検出するブーム対地角度検出装置と、ジブの対地角度を検出するジブ対地角度検出装置と、ブームに対するジブの角度を検出するジブ相対角度検出装置と、を備え、油圧シリンダ作動制御装置は、ブーム対地角度検出装置、ジブ対地角度検出装置及びジブ相対角度検出装置の検出値に基づいて負荷モーメントを算出し、算出した負荷モーメントに基づいて第２角度を算出する。これにより、ブームの対地角度が変動したことにより負荷モーメントが変化したとしても、変化後の負荷モーメントに適応した第２角度を算出することが可能となる。

本発明に係る高所作業車の外観を示す側面図である。上記高所作業車の外観を示す平面図である。上記高所作業車の外観を示す後面図である。上記高所作業車のブームが起立・伸長した状態を示す図である。上記高所作業車が備えるジブおよび中間リンク部材がブームに対してほぼ一直線に伸びた状態を示す図である。上記高所作業車が備える中間リンク部材を下方から見上げたときの斜視図である。上記高所作業車の作動制御に関する機能ブロック図である。上記高所作業車が備えるジブが格納状態になっていることを示す側面図である。上記高所作業車が備える第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダが発生するモーメントと負荷モーメントとの関係を示す図である。上記高所作業車が備えるジブを格納状態から全伸長状態までの範囲内で揺動させる際の第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダの作動範囲を示す図である。上記高所作業車が備える第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダが発生するモーメントと負荷モーメントとの関係を示す図である。上記高所作業車が備えるジブを格納状態から全伸長状態までの範囲内で揺動させる際の第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダの作動範囲を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係る高所作業車１を図１～図３に示している。この高所作業車１は、前輪３ａ及び後輪３ｂを有して走行可能であり、前部に運転キャブ２ａを有したトラック車両をベースに構成される。このトラック車両の車体２の上に図示しない旋回モータ（油圧モータ）により駆動されて水平旋回可能に構成された旋回台５が配設されている。また、車体２の前後左右の四カ所に下方に伸縮自在なアウトリガ６が設けられており、高所作業を行うときには、アウトリガ６を下方に張り出して車体２を持ち上げ支持できるようになっている。

旋回台５には基端部が枢結されたブーム１０が取り付けられており、このブーム１０は起伏シリンダ７により起伏作動するようになっている。なお、本実施形態において、ブーム１０を起伏作動させたときのブーム１０の軌跡を含む平面を、ブーム１０の起伏面と称することにする。ブーム１０は、図４に示すように、基端ブーム１１、第１中間ブーム１２、第２中間ブーム１３、および先端ブーム１４を入れ子式に組み合わせて、内蔵する伸縮シリンダ（図示せず）により伸縮作動可能に構成されている。先端ブーム１４は先端部にブームヘッド１５を有し、このブームヘッド１５の先端部には、中間リンク部材２０がブーム１０の起伏面に沿って上下に揺動自在に連結される。さらに、中間リンク部材２０の先端部には、ジブ３０がブーム１０の起伏面に沿って上下に揺動自在に連結される。

中間リンク部材２０は、図５に示すように、左右の側部が先端ブーム１４およびジブ３０と連結される枠板状に形成される。中間リンク部材２０の底面側には、図６に示すように、第１油圧シリンダ２１および第２油圧シリンダ２６が、中間リンク部材２０の左右方向に互いに並列で、中間リンク部材２０の側方から見て互いに交差するように配設される。

ブームヘッド１５の上方先端部には、ブーム側リンク連結部１６が形成されており、不図示の連結ピン等を用いて、ブーム側リンク連結部１６の内側に中間リンク部材２０の基端部が連結される。ブームヘッド１５の下方先端部には、ブーム側第１シリンダ連結部１７が形成されており、不図示の連結ピン等を用いて、第１油圧シリンダ２１のシリンダチューブ２２側の端部が回転自在に連結される。なお、詳細な図示を省略するが、ブーム側リンク連結部１６の近傍に位置する中間リンク部材２０の基端部には、第２油圧シリンダ２６のピストンロッド２８側の端部が回転自在に連結されるブーム側第２シリンダ連結部が形成される。

ジブ３０は基端部にジブベース３１を有し、このジブベース３１に中間リンク部材２０等が連結される。ジブベース３１の揺動中心側基端部には、ジブ側リンク連結部３２が形成されており、不図示の連結ピン等を用いて、ジブ側リンク連結部３２の外側に中間リンク部材２０の先端部が連結される。ジブベース３１におけるジブ側リンク連結部３２の内側近傍には、ジブ側第１シリンダ連結部３３が形成されており、第１油圧シリンダ２１のピストンロッド２３側の端部が回転自在に連結される。ジブベース３１の揺動内周側基端部には、ジブ側第２シリンダ連結部３４が形成されており、図示の連結ピン等を用いて、第２油圧シリンダ２６のシリンダチューブ２７側の端部が回転自在に連結される。

第１油圧シリンダ２１は、第１シリンダチューブ２２と、第１ピストンロッド２３とを有し、油圧力を利用して第１ピストンロッド２３を第１シリンダチューブ２２に対して出入させることにより、伸縮可能に構成される。第１ピストンロッド２３の端部は、ジブベ
ース３１のジブ側第１シリンダ連結部３３に、ジブ３０の揺動軸と同軸上で回転自在に連結される。一方、第１シリンダチューブ２２の端部は、ブームヘッド１５のブーム側第１シリンダ連結部１７に、中間リンク部材２０の揺動軸と平行な軸上で回転自在に連結される。これにより、第１油圧シリンダ２１の伸縮によってブーム１０に対して中間リンク部材２０を揺動作動させることができる。

第２油圧シリンダ２６は、第２シリンダチューブ２７と、第２ピストンロッド２８とを有し、油圧力を利用して第２ピストンロッド２８を第２シリンダチューブ２７に対して出入させることにより、伸縮可能に構成される。第２ピストンロッド２８の端部は、中間リンク部材２０のブーム側第２シリンダ連結部（図示せず）に、中間リンク部材２０の揺動軸と同軸上で回転自在に連結される。一方、第２シリンダチューブ２７の端部は、ジブベース３１のジブ側第２シリンダ連結部３４に、ジブ３０の揺動軸と平行な軸上で回転自在に連結される。これにより、第２油圧シリンダ２６の伸縮によって中間リンク部材２０に対してジブ３０を揺動作動させることができる。

図５に示すように、ジブ３０の先端部には支持部材４０がブーム１０の起伏面に沿って上下に揺動自在に枢結される。この支持部材４０は垂直ポスト部４１を有し、レベリング装置４２により支持部材４０の揺動制御が行われ、ブーム１０の起伏角度位置、ブーム１０に対する中間リンク部材２０の揺動角度位置、および中間リンク部材２０に対するジブ３０の揺動角度位置に拘らず、垂直ポスト部４１が常に垂直に延びて位置するように支持部材４０が揺動制御される。なお、レベリング装置４２は、一端がジブ３０の中間部に枢結されたレベリングシリンダ４３と、レベリングシリンダ４３の伸縮作動に応じて支持部材４０（垂直ポスト部４１）を上下に揺動させるリンク機構４４とを有して構成される。リンク機構４４は、両端がジブ３０と支持部材４０とに枢結されるとともに、中間部がレベリングシリンダ４３の他端に枢結される。

このように常時垂直に保持される垂直ポスト部４１に水平旋回自在に（首振り自在に）作業台５０が取り付けられており、垂直ポスト部４１の内部に設けられた首振りモータ８３（図７参照）によって作業台５０を首振り作動させることができる。また、作業台５０は、上述したブーム１０の起伏角度位置、中間リンク部材２０の揺動角度位置、およびジブ３０の揺動角度位置に拘らず、常に水平に保持される。さらに、作業台５０には上部操作装置５１が配設されている。また、旋回台５には下部操作装置８が配設されている。

次に、図７に示す機能ブロック図を参照して本実施形態の高所作業車の作動制御を行う各部の概要構成について説明する。この図に示すコントロールユニット７０は、上部操作装置５１又は下部操作装置８に設けられた各種操作レバーや操作スイッチの操作に基づいて、前述した起伏シリンダ７、第１油圧シリンダ２１、第２油圧シリンダ２６、旋回モータ８１、伸縮シリンダ８１及び首振りモータ８３などの各種アクチュエータの作動を制御する。上述した各種アクチュエータは油圧で作動しており、油圧ユニット８０内に、上述した各種アクチュエータに対応して電磁比例制御弁を配設し、コントロールユニット７０によって各種油圧アクチュエータに対応する電磁比例制御弁のバルブ開度を制御することで、各油圧アクチュエータの作動を制御している。

上述した油圧ユニット８０には、油圧ポンプＰよって作動油タンクＴ内の作動油が供給されており、油圧ポンプＰは、車体２を走行させるエンジンＥの駆動力によって作動する。より詳細には、エンジンＥのトランスミッションにはＰＴＯ（パワーテイクオフ機構）が組み込まれており、運転キャブ２ａ内にあるＰＴＯ操作レバー１８がオフからオンに操作されるとパワーテイクオフ機構ＰＴＯの機構部が作動し、エンジンＥの駆動力が車体２の駆動輪から油圧ポンプＰに伝達されるようになる。また、ＰＴＯ操作レバー１８がオンからオフに操作されると、エンジンＥの駆動力は油圧ポンプＰから車体２の駆動輪に伝達
されるようになる。

コントロールユニット７０には、ブーム１０及びジブ３０の姿勢や作業台５０の荷重などを検出する検出装置６０からの検出値も入力されている。検出装置６０は、車体２に対する旋回台５の旋回角度位置を検出する旋回角度検出器６１、ブーム１０の対地角度を検出するブーム対地角度検出器６２、ブーム１０の伸長量を検出する伸長量検出器６３、作業台５０の首振り角度を検出する首振角度検出器６４、作業台５０の荷重を検出する荷重検出器６５、ジブ３０の対地角度を検出するジブ対地角度検出器６６及びブーム１０に対するジブ３０の相対角度を検出するジブ相対角度検出器６７を有して構成されている。

コントロールユニット７０は、上述したブーム対地角度検出器６２、ジブ対地角度検出器６６及びジブ相対角度検出器６７によって検出された各検出値に基づいて、第１油圧シリンダ２１がブーム側リンク連結部１６（図６参照）における連結ピンを軸として中間リンク部材２０を回転させる際の負荷となる負荷モーメントを算出する。例えば、図５に示す状態において第１油圧シリンダ２１を伸長させると、中間リンク部材２０が押し上げられて、ブーム側リンク連結部１６の連結ピンを軸として中間リンク部材２０が反時計回りに回転する。一方、中間リンク部材２０の自重やジブ３０、支持部材４０及び作業台５０などの重量により、第１油圧シリンダ２１による押し上げに対して押し返そうとする力が働いて、ブーム側リンク連結部１６の連結ピンを軸として時計回りのモーメントが発生し、これが負荷モーメントとなる。この負荷モーメントの大きさは、図５に示すように中間リンク部材２０及びジブ３０が水平になっているときが最大となり、中間リンク部材２０及びジブ３０が水平状態から離れるにつれて小さくなっていく。

さらに、コントロールユニット７０は、算出した負荷モーメントに基づいて第１油圧シリンダ２１及び第２油圧シリンダ２６の作動範囲を切り替えているが、この切替制御について後に詳しく説明する。

以上のような構成の高所作業車１において、移動時にはブーム１０の伸長量を縮小させて車体２上に倒伏させ、ジブ３０がブーム１０に対して折り重なる状態にして格納する。このとき、第１油圧シリンダ２１が縮小作動して、ブーム１０とのなす角度が９０度近傍となる位置まで中間リンク部材２０が揺動するとともに、第２油圧シリンダ２６が縮小作動して、中間リンク部材２０とのなす角度が９０度近傍となる位置までジブ３０が揺動する。これにより、図８に示すようにジブ３０は、ブーム１０とほぼ平行となるようにブーム１０側に折り畳まれた状態となる。以下、この状態となるジブ３０の位置を「格納位置」とも称する。

次に図９及び図１０を参照して、ブーム１０の起伏角度が水平になっている状態で、ジブ３０を上述した格納位置Ｐ_０から全展開位置Ｐ_３まで展開させる場合における第１油圧シリンダ２１及び第２油圧シリンダ２６の作動範囲について説明する。ここで、全展開位置Ｐ_３は、第１油圧シリンダ２１及び第２油圧シリンダ２６を各々全伸長状態まで伸長させたときのジブ３０の位置とする。図９は、ジブ３０を格納位置からＰ_０から全展開位置Ｐ_３まで展開させたときの負荷モーメントＮ_Ｌの変化（図９中、実線で示す）と、第１油圧シリンダ２１が発生する駆動モーメントＮ_Ｃ１（図９中、一点鎖線で示す）及び第２油圧シリンダ２６が発生する駆動モーメントＮ_Ｃ２（図９中、二点鎖線で示す）の変化とを示す図である。なお、図９における駆動モーメントＮ_Ｃ１は、第１油圧シリンダ２１の全縮小状態における駆動モーメントＮ_{Ｃ１ｍｉｎ}から全伸長状態における駆動モーメントＮ_{Ｃ１ｍａｘ}までの変化を示している。また、駆動モーメントＮ_Ｃ２は、第２油圧シリンダ２６の全縮小状態における駆動モーメントＮ_{Ｃ２ｍｉｎ}から全伸長状態における駆動モーメントＮ_{Ｃ２ｍａｘ}までの変化を示している。

図１０は、ジブ３０が格納位置Ｐ_０から全展開位置Ｐ_３まで展開する間の中間リンク部材２０及びジブ３０の変位と、第１油圧シリンダ２１及び第２油圧シリンダ２６の作動が切り替わる角度とを示す模式図である。なお、図１０においては、ブーム１０の図示を輪郭のみとし、中間リンク部材２０及びジブ３０の図示を明確にするために第１油圧シリンダ２１及び第２油圧シリンダ２６の図示を省略している。

図９（ａ）は、ジブ３０が格納位置にあるときの、駆動モーメントＮ_Ｃ１及びＮ_Ｃ２の変化と負荷モーメントＮ_Ｌの変化との関係を示している。ここで、駆動モーメントＮ_Ｃ１及びＮ_Ｃ２のピーク値Ｎ_Ｃ１ｐｋ及びＮ_Ｃ２ｐｋはいずれも負荷モーメントＮ_Ｌのピーク値Ｎ_Ｌｐｋを超えているが、各油圧シリンダが全縮小状態から全伸長状態になるまでの間に、各駆動モーメントが負荷モーメントＮ_Ｌのピーク値Ｎ_Ｌｐｋよりも小さくなる領域がある。ただし、負荷モーメントＮ_Ｌがピーク値Ｎ_Ｌｐｋとなるジブ展開位置と、駆動モーメントＮ_Ｃ１及びＮ_Ｃ２がピーク値Ｎ_Ｃ１ｐｋ及びＮ_Ｃ２ｐｋとなるジブ展開位置とが一致したときは、各油圧シリンダが全縮小状態から全伸長状態になるまでの間に、各駆動モーメントが負荷モーメントＮ_Ｌよりも下回る領域は存在しない。

格納位置にあるジブ３０を回転させる場合、コントロールユニット７０は、まず第２油圧シリンダ２６を全縮小状態にしたまま、第１油圧シリンダ２１のみを作動して中間リンク部材２０を回転させる。また、コントロールユニット７０は、図７に示したブーム対地角度検出器６２、ジブ対地角度検出器６６及びジブ相対角度検出器６７によって検出された各検出値に基づいて負荷モーメントＮ_Ｌを算出する。そして、算出した負荷モーメントＮ_Ｌに基づいて、負荷モーメントＮ_Ｌのピーク値Ｎ_Ｌｐｋに対して駆動モーメントＮ_Ｃ２のピーク値Ｎ_Ｃ２ｐｋが一致することとなるジブ展開角度θ_Ｊ１になるまで第１油圧シリンダ２１を作動させる（図９（ｂ）参照）。すなわち、コントロールユニット７０は、図１０に示すように格納位置Ｐ_０における中間リンク部材２０の角度に対して切替角度θ_１ａとなるまで第１油圧シリンダ２１を作動させ、ジブ３０を第１中間位置Ｐ_１まで回転させる。

なお、上述したように負荷モーメントＮ_Ｌのピーク値Ｎ_Ｌｐｋと駆動モーメントＮ_Ｃ２のピーク値Ｎ_Ｃ２ｐｋとを必ずしも一致させる必要はなく、第２油圧シリンダ２６が全縮小状態から全伸長状態になるまでの間に、駆動モーメントＮ_Ｃ２が負荷モーメントＮ_Ｌよりも下回る領域が存在しないジブ展開角度になるまで、第１油圧シリンダ２１を作動させればよい。

次にコントロールユニット７０は、第１中間位置Ｐ_１を超えてジブ３０を展開させる場合は、中間リンク部材２０の角度を切替角度θ_１ａに維持したまま第２油圧シリンダ２６を全縮小状態から全伸長状態まで作動させる。すなわち、図１０に示すように、第１中間位置Ｐ_１におけるジブ３０の角度に対して切替角度θ_２となるまで第２油圧シリンダ２６を作動させ、ジブ３０の展開角度を第２中間位置Ｐ_２まで回転させる。このとき、図９（ｂ）に示すように、駆動モーメントＮ_Ｃ２は第２油圧シリンダ２６の全縮小状態から全伸長状態に至るまで負荷モーメントＮ_Ｌを凌駕しているため、ジブ３０の作動に支障を来すことはない。

さらにコントロールユニット７０は、第２中間位置Ｐ_２を超えてジブ３０を展開させる場合は、第２油圧シリンダ２６の全伸長状態を維持したまま第１油圧シリンダ２１を全伸長状態まで作動させる。すなわち、図１０に示すように、中間リンク部材２０の角度が切替角度θ_１ａになっている状態から最大限展開した角度θ_１ｂになるまで第１油圧シリンダ２１を作動させ、ジブ３０を全展開位置Ｐ_３まで回転させる。この場合においても、図９（ｃ）に示すように、駆動モーメントＮ_Ｃ１は第１油圧シリンダ２１が全伸長状態に至るまで負荷モーメントＮ_Ｌを凌駕しているため、ジブ３０の作動に支障を来すことはない
。

以上のように、コントロールユニット７０は、格納位置Ｐ_０から第１中間位置Ｐ_１までの間は第１油圧シリンダ２１によって中間リンク部材２０（延いてはジブ３０）を揺動させ、第１中間位置Ｐ_１から第２中間位置Ｐ_２までの間は第２油圧シリンダ２６によってジブ３０を揺動させ、第２中間位置Ｐ_２から全展開位置Ｐ_３までの間は再び第１油圧シリンダ２１によって中間リンク部材２０（延いてはジブ３０）を揺動させる。このように、第１油圧シリンダ２１及び第２油圧シリンダ２６が全縮小状態から全伸長状態までに発生するモーメントのうち、ジブ等による負荷モーメントを下回る領域があったとしても、第１油圧シリンダ２１と第２油圧シリンダ２６とを切り替えて作動することによってジブ等を支障なく揺動作動させることができる。

なお、上述した例ではブーム１０の起伏角度が水平になっていたが、ブーム１０の起伏角度が変動した場合は、図９において実線で示した負荷モーメントの特性が横軸（ジブ展開角度）方向にシフトすることとなる。したがって、このような場合は格納位置Ｐ_０から第１中間位置Ｐ_１までの範囲を調整して、第２油圧シリンダが全縮小状態から全伸長状態になるまでの間に、駆動モーメントＮ_Ｃ２が負荷モーメントＮ_Ｌよりも下回る領域が存在しないジブ展開角度になるまで、第１油圧シリンダ２１を作動させるとよい。

上述した例では、格納位置Ｐ_０から第１中間位置Ｐ_１までの間は第１油圧シリンダ２１を作動し、第１中間位置Ｐ_１から第２中間位置Ｐ_２までの間は第２油圧シリンダ２６を作動し、第２中間位置Ｐ_２から全展開位置Ｐ_３までの間は再び第１油圧シリンダ２１していたが、これとは異なる手順で第１油圧シリンダ２１及び第２油圧シリンダ２６を作動させる場合について、図１１及び図１２を参照して説明する。ここで、図９及び図１０に示した内容と同様のものについては、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。なお、図１２においても、ブーム１０の図示を輪郭のみとし、第１油圧シリンダ２１及び第２油圧シリンダ２６の図示を省略している。

図１１（ａ）は、ジブ３０が格納位置にあるときの、駆動モーメントＮ_Ｃ１及びＮ_Ｃ２の変化と負荷モーメントＮ_Ｌの変化との関係を示しており、図９（ａ）と同じ状態である。この状態からジブ３０を回転させる場合、コントロールユニット７０は、まず第１油圧シリンダ２１を全縮小状態にしたまま、第２油圧シリンダ２６のみを作動してジブ３０を回転させる。また、コントロールユニット７０は、図７に示したブーム対地角度検出器６２、ジブ対地角度検出器６６及びジブ相対角度検出器６７によって検出された各検出値に基づいて負荷モーメントＮ_Ｌを算出する。そして、算出した負荷モーメントＮ_Ｌに基づいて、負荷モーメントＮ_Ｌのピーク値Ｎ_Ｌｐｋに対して駆動モーメントＮ_Ｃ１のピーク値Ｎ_Ｃ１ｐｋが一致することとなるジブ展開角度θ_Ｊ１’になるまで第２油圧シリンダ２６を作動させる（図１１（ｂ）参照）。すなわち、コントロールユニット７０は、図１２に示すように格納位置Ｐ_０におけるジブ３０の角度に対して切替角度θ_２ａとなるまで第２油圧シリンダ２６を作動させ、ジブ３０を第１中間位置Ｐ_１’まで回転させる。

なお、上述したように負荷モーメントＮ_Ｌのピーク値Ｎ_Ｌｐｋと駆動モーメントＮ_Ｃ１のピーク値Ｎ_Ｃ１ｐｋとを必ずしも一致させる必要はなく、第１油圧シリンダ２１が全縮小状態から全伸長状態になるまでの間に、駆動モーメントＮ_Ｃ１が負荷モーメントＮ_Ｌよりも下回る領域が存在しないジブ展開角度になるまで、第２油圧シリンダ２６を作動させればよい。

次にコントロールユニット７０は、第１中間位置Ｐ_１’を超えてジブ３０を展開させる場合は、ジブ３０の角度を切替角度θ_２ａに維持したまま第１油圧シリンダ２１を全縮小状態から全伸長状態まで作動させる。すなわち、図１２に示すように、第１中間位置Ｐ_１
’における中間リンク部材２０の角度に対して切替角度θ_１となるまで第１油圧シリンダ２１を作動させ、ジブ３０の展開角度を第２中間位置Ｐ_２’まで回転させる。このとき、図１１（ｂ）に示すように、駆動モーメントＮ_Ｃ１は第１油圧シリンダ２１の全縮小状態から全伸長状態に至るまで負荷モーメントＮ_Ｌを凌駕しているため、ジブ３０の作動に支障を来すことはない。

さらにコントロールユニット７０は、第２中間位置Ｐ_２’を超えてジブ３０を展開させる場合は、第１油圧シリンダ２１の全伸長状態を維持したまま第２油圧シリンダ２６を全伸長状態まで作動させる。すなわち、図１２に示すように、ジブ３０の角度が切替角度θ_２ａになっている状態から最大限展開した角度θ_２ｂになるまで第２油圧シリンダ２６を作動させ、ジブ３０を全展開位置Ｐ_３まで回転させる。この場合においても、図１１（ｃ）に示すように、駆動モーメントＮ_Ｃ２は第２油圧シリンダ２６が全伸長状態に至るまで負荷モーメントＮ_Ｌを凌駕しているため、ジブ３０の作動に支障を来すことはない。

以上の例では、コントロールユニット７０は、格納位置Ｐ_０から第１中間位置Ｐ_１’までの間は第２油圧シリンダ２６によってジブ３０を揺動させ、第１中間位置Ｐ_１’から第２中間位置Ｐ_２’までの間は第１油圧シリンダ２１によって中間リンク部材２０（延いてはジブ３０）を揺動させ、第２中間位置Ｐ_２’から全展開位置Ｐ_３までの間は再び第２油圧シリンダ２６によってジブ３０を揺動させる。このように、第２油圧シリンダ２６及び第１油圧シリンダ２１が全縮小状態から全伸長状態までに発生するモーメントのうち、ジブ等による負荷モーメントを下回る領域があったとしても、第２油圧シリンダ２６と第１油圧シリンダ２１とを切り替えて作動することによってジブ等を支障なく揺動作動させることができる。

なお、ブーム１０の起伏角度が変動したことによって負荷モーメントの特性がシフトした場合は、格納位置Ｐ_０から第１中間位置Ｐ_１’までの範囲を調整して、第１油圧シリンダが全縮小状態から全伸長状態になるまでの間に、駆動モーメントＮ_Ｃ１が負荷モーメントＮ_Ｌよりも下回る領域が存在しないジブ展開角度になるまで、第２油圧シリンダ２６を作動させるとよい。

また、上述した実施形態では、高所作業車としてトラック式の高所作業車１を例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ホイール式の高所作業車やクローラ式の高所作業車であってもよい。

１高所作業車
２車体
１０ブーム
１５ブームヘッド
１６ブーム側リンク連結部
２０中間リンク部材
２１第１油圧シリンダ
２６第２油圧シリンダ
３０ジブ
３１ジブベース
３２ジブ側リンク連結部
５０作業台
６０検出装置
６２ブーム対地角度検出器
６６ジブ対地角度検出器
６７ジブ相対角度検出器
７０コントロールユニット

Claims

走行可能な車体と、
前記車体上に少なくとも起伏動自在に設けられたブームと、
前記ブームの先端部に、前記ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在に枢結された中間リンク部材と、
前記中間リンク部材の先端部に、前記ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在に枢結されたジブと、
前記ジブの先端部に配設された作業台と、
前記ブームに対して前記中間リンク部材を揺動させる第１油圧シリンダと、
前記中間リンク部材に対して前記ジブを揺動させる第２油圧シリンダと、
前記第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダを伸縮作動させることによって、前記ジブが前記ブームと略平行となるまで折り畳まれた状態となる格納位置から前記ジブが最大限に展開した状態となる全展開位置までの範囲内で前記ジブを揺動作動させる油圧シリンダ作動制御装置と、を備え、
前記油圧シリンダ作動制御装置は、
前記格納位置から前記中間リンク部材が第１角度となる範囲内において、前記第１油圧シリンダによって前記中間リンク部材を揺動作動し、
前記中間リンク部材が前記第１角度になっている状態で、前記第２油圧シリンダが全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内において前記第２油圧シリンダによって前記ジブを揺動作動し、
前記第２油圧シリンダが全伸長状態となっている状態で、前記第１角度から前記全展開位置までの範囲内において前記第１油圧シリンダによって前記中間リンク部材を揺動作動し、
前記第１角度は、前記第２油圧シリンダの全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内において前記第２油圧シリンダが前記ジブに対して発生する駆動モーメントが、前記ジブにおいて前記第２油圧シリンダの作動によって回転する方向と逆方向に発生する負荷モーメントを上回ることとなる角度であることを特徴とする高所作業車。
前記ブームの対地角度を検出するブーム対地角度検出装置と、
前記ジブの対地角度を検出するジブ対地角度検出装置と、
前記ブームに対するジブの角度を検出するジブ相対角度検出装置と、を備え、
前記油圧シリンダ作動制御装置は、前記ブーム対地角度検出装置、前記ジブ対地角度検出装置及び前記ジブ相対角度検出装置の検出値に基づいて前記負荷モーメントを算出し、算出した負荷モーメントに基づいて前記第１角度を算出することを特徴とする請求項１記載の高所作業車。
走行可能な車体と、
前記車体上に少なくとも起伏動自在に設けられたブームと、
前記ブームの先端部に、前記ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在に枢結された中間リンク部材と、
前記中間リンク部材の先端部に、前記ブームの起伏面に沿って上下に揺動自在に枢結されたジブと、
前記ジブの先端部に配設された作業台と、
前記ブームに対して前記中間リンク部材を揺動させる第１油圧シリンダと、
前記中間リンク部材に対して前記ジブを揺動させる第２油圧シリンダと、
前記第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダを伸縮作動させることによって、前記ジブが前記ブームと略平行となるまで折り畳まれた状態となる格納位置から前記ジブが最大限に展開した状態となる全展開位置までの範囲内で前記ジブを揺動作動させる油圧シリンダ作動制御装置と、を備え、
前記油圧シリンダ作動制御装置は、
前記格納位置から前記ジブが第２角度となる範囲内において、前記第２油圧シリンダによって前記ジブを揺動作動し、
前記ジブが前記第２角度になっている状態で、前記第１油圧シリンダが全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内において前記第１油圧シリンダによって前記中間リンク部材を揺動作動し、
前記第１油圧シリンダが全伸長状態となっている状態で、前記第２角度から前記全展開位置までの範囲内において前記第２油圧シリンダによって前記ジブを揺動作動し、
前記第２角度は、前記第１油圧シリンダの全縮小状態から全伸長状態となるまでの範囲内において前記第１油圧シリンダが前記中間リンク部材に対して発生する駆動モーメントが、前記中間リンク部材において前記第１油圧シリンダの作動によって回転する方向と逆方向に発生する負荷モーメントを上回ることとなる角度であることを特徴とする高所作業車。
前記ブームの対地角度を検出するブーム対地角度検出装置と、
前記ジブの対地角度を検出するジブ対地角度検出装置と、
前記ブームに対するジブの角度を検出するジブ相対角度検出装置と、を備え、
前記油圧シリンダ作動制御装置は、前記ブーム対地角度検出装置、前記ジブ対地角度検出装置及び前記ジブ相対角度検出装置の検出値に基づいて前記負荷モーメントを算出し、算出した負荷モーメントに基づいて前記第２角度を算出することを特徴とする請求項３記載の高所作業車。