JPH066399U - 作業装置の負荷演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 旋回部を有する作業装置の負荷演算装置であ
って、できるだけ少ない数（種類）のセンサにより、基
部に作用する負荷の大きさや旋回部の重心の位置方向を
算出できるようにする。 【構成】 負荷演算装置２１は、基部１１における旋回
部１２の旋回軸１２ａ回りに取り付けられて、旋回部１
２から負荷Ｆを受ける受負荷部材２４を備える。受負荷
部材２４には、旋回軸１２ａを中心として少なくとも前
後左右の４箇所に、上記負荷Ｆを受けた受負荷部材２４
に生じた歪の大きさに対応する信号を出力する歪検出手
段２５ａ〜２５ｄが取り付けられる。負荷演算装置２１
は、これら歪検出手段から出力された信号に基づいて基
部１１に作用する負荷Ｆを算出し、さらに歪検出手段か
ら出力された信号および算出した負荷Ｆの大きさに基づ
いて旋回部１２の重心の位置方向を算出する演算手段２
１ｂを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、水平旋回が自在なブームを備えた高所作業車（作業装置）に取り付 けられる過負荷防止装置等に適用可能な負荷演算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

高所作業車の車体（基部）には、水平旋回や起伏・伸縮等が自在なブーム（旋 回部）が取り付けられ、さらに、このブームの先端には作業者搭乗用の作業台が 取り付けられている（以下、ブームと作業台とを併せて「旋回部」という。）。 そして、このような高所作業車の車体は、旋回部の重量により生じる負荷（モー メント）によって不安定となるおそれがある。このため、高所作業車には、通常 、過負荷防止装置が取り付けられている。

【０００３】 この過負荷防止装置は、車体に作用する実際の負荷が、車体が安定支持可能な 負荷の最大値（許容負荷）を上回ったときに、それ以上実際の負荷が増加する方 向へのブームの作動を規制するものである。このため、過負荷防止装置には、例 えば、実際の負荷の大きさを検出するための負荷センサが備えられる。さらに、 上記許容負荷は車体の前後左右によって異なる（一般に車体の左右方向について は小さく、前後方向には大きい。）ため、過負荷防止装置には、車体に対するブ ームの旋回位置を検出する旋回センサも取り付けられている。そして、過負荷防 止装置では、旋回センサによる検出旋回位置に基づいて、車体からみた旋回部全 体の重心位置の方向を定め、その重心の位置方向に対応する許容負荷の値を設定 することとしている。

【０００４】 ところで、高所作業車のなかには、作業台がブームの先端に対して水平旋回（ 首振）が自在に取り付けられているものがある。このものでは、車体に対するブ ームの旋回位置が同じであっても、作業台の首振位置や作業台の搭載重量によっ て旋回部全体の重心の位置が変動する。このため、過負荷防止装置において、作 業台の首振位置や搭載重量も計算に入れ、正しい負荷の大きさを算出して適正な 許容負荷が設定されなければ、この過負荷防止装置によるブームの作動規制が遅 れて車体を不安定な状態に陥らせたり、逆に早すぎて作業範囲を不必要に狭める ことになったりするおそれがある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

しかしながら、作業台の首振位置や搭載重量を検出するためのセンサを新たに 、かつそれぞれ別個に設けたのでは、センサの数や種類が増えてしまい、その分 検出誤差が多く含まれる等して最終的な演算結果が正確でなくなり、過負荷防止 装置に対する信頼性が乏しくなるという問題がある。

【０００６】 本考案は、このような問題に鑑みてなされたものであり、できるだけ少ない数 のセンサにより、基部に作用する負荷の大きさや旋回部の重心の位置方向を算出 できるようにした作業装置の負荷演算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】

上記の目的を達成するために、本考案の負荷演算装置は、基部における旋回部 の旋回軸回りに取り付けられて、旋回部から負荷を受ける受負荷部材を備える。 この受負荷部材には、上記旋回軸を中心として少なくとも前後左右等の４箇所に 、上記負荷を受けた受負荷部材に生じた歪の大きさに対応する信号を出力する歪 検出手段が取り付けられる。そして、負荷演算装置は、これら歪検出手段から出 力された信号に基づいて基部に作用する負荷を算出し、さらに、歪検出手段から 出力された信号および算出した負荷の大きさに基づいて、旋回部の重心の位置方 向を算出する演算手段を備えている。

【０００８】

【作用】

このような負荷演算装置では、受負荷部材に旋回部から負荷が作用してこの受 負荷部材に歪が生じると、各歪検出手段は、受負荷部材における各部の歪の大き さに対応する信号を出力する。そして、演算手段は、それら歪検出手段から出力 された信号のうち必要な信号を選択する等して上記負荷の大きさを算出し、さら に基部に対する旋回部の重心の位置方向をも算出する。このように、同じ歪検出 手段を用いて上記２つの演算対象を算出するようにすることにより、過負荷防止 装置等におけるセンサの数（種類）を少なくすることができ、過負荷防止装置等 の信頼性を向上させることができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。まず、 図１には、本考案に係る負荷演算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（基部）１１の前部には、油圧により水平旋回作動が自 在な旋回台１２が取り付けられている。この旋回台１２の上部には、テレスコー プ状に伸縮自在に構成されたブーム１３が起伏自在に枢着されている。なお、こ のブーム１３の作動も油圧により行われる。さらに、ブーム１３の先端には、水 平に延びるアーム１５を介して作業台１６が取り付けられている（以下、旋回台 １２，ブーム１３，アーム１５および作業台１６をまとめて旋回部という。）。 なお、アーム１５は油圧によりブーム１３の先端に対して水平旋回（首振）作動 が自在である。また、車体１１の前後左右には車体１１を地面に対して安定に支 持するジャッキ１７が取り付けられている。 このように構成された高所作業車１０においては、作業台１６に搭乗した作業 者Ｍは、旋回部の各作動を通じて任意の高所に移動することができる。

【００１０】 ただし、車体１１には上記旋回部の重量により生ずる負荷Ｆがこの車体１１を 転倒させる方向に作用し、この負荷Ｆが過大になると車体１１が不安定な状態に 陥るおそれがある。そこで、本高所作業車１０には、負荷Ｆが過大にならないよ うにブーム１３等の作動を規制する過負荷防止装置が取り付けられている。そし て、この過負荷防止装置の一部として、本考案に係る負荷演算装置が用いられて いる。以下、負荷演算装置とともに過負荷防止装置について説明する。

【００１１】 図２に示すように、過負荷防止装置２０は、負荷演算装置２１と、コントロー ラ２２と、規制装置２３とから構成されている。 負荷演算装置２１は、センサ部２１ａと、演算器２１ｂとから構成されている 。 まず、センサ部２１ａは、受負荷部材２４と、４個の歪ゲージ（第１歪ゲージ ２５ａ，第２歪ゲージ２５ｂ，第３歪ゲージ２５ｃおよび第４歪ゲージ２５ｄ） とから構成されている。 受負荷部材２４は、図２（Ｂ）に詳しく示すように、円形の皿状に形成された 部材であり、その外周付近の上面には受負荷面２４ａが形成されている。

【００１２】 各歪ゲージ２５ａ〜２５ｄはそれぞれ、受負荷部材２４の上面に９０度間隔で 一個ずつ貼り付けられる。そして、各歪ゲージ２５ａ〜２５ｄが張り付けられた 受負荷部材２４は、図２（Ａ）に示すように、旋回台１２の旋回軸１２ａ回りに 水平に取り付けられる。このとき、第１歪ゲージ２５ａは、旋回軸１２ａからみ て車体１１の真後ろ方向（０゜方向）に配置され、第２歪ゲージ２５ｂは車体１ １の右横方向（９０゜方向）に配置される。また、第３歪ゲージ２５ｃは車体１ １の前方向（１８０゜方向）に、第４歪ゲージ２５ｄは左横方向（２７０゜方向 ）に配置される。そして、このように旋回軸１２ａ回りに取り付けられた受負荷 部材２４の受負荷面２４ａには、旋回台１２の下面が当接する。このため、受負 荷部材２４は、旋回台１２を介して旋回部の負荷Ｆを受けて歪むことになる。

【００１３】 ここで、図３に示すように、旋回部全体の重心Ｇは、例えば、旋回台１６が平 面視においてブーム１３の長手軸の延長線上にあるとき（以下、この状態を首振 中立状態という）は、その長手軸上に位置する（△で示す位置）。この場合、受 負荷部材２４には、９０゜方向を中心として歪が発生し、主に第２歪ゲージ２５ ｂからその歪の大きさに対応する信号（正の値の信号）が出力される。一方、こ のような首振中立状態から作業台１６が車体１１の後方に向かって水平旋回して 、ブーム１３の長手軸の延長線上から外れると、重心Ｇも長手軸上から同方向に 移動する（○で示す位置）。この場合、受負荷部材２４には新たな重心Ｇの位置 の方向を中心に歪が発生し、その結果主に第１歪ゲージ２５ａと第２歪ゲージ２ ５ｂとから信号が出力されることになる。

【００１４】 このように重心Ｇの位置に応じて出力される各歪ゲージ２５ａ〜２５ｄからの 信号（ただし、後述する演算器２１ｂにおいて演算に用いられる信号）の大きさ を示したのが、図４である。この図から分かるように、第１歪ゲージ２５ａは、 旋回部の重心Ｇが２７０゜（−９０゜）〜９０゜にあるときに生ずる受負荷部材 ２４の歪の大きさにほぼ比例する（サインカーブ状となる）大きさの信号を出力 し、重心Ｇが０゜方向に位置するときに最大値の信号を出力する。また、第２歪 ゲージ２５ｂは、重心Ｇが０゜〜１８０゜にあるときに生ずる受負荷部材２４の 歪の大きさに対応して信号を出力し、重心Ｇが９０゜方向にあるときに最大の信 号を出力する。同様に、第３歪ゲージ２５ｃは重心Ｇが９０゜〜２７０゜にある とき、第４歪ゲージ２５ｄは重心Ｇが１８０゜〜３６０゜（０゜）に生ずる歪に 応じた信号を出力する。このため、重心Ｇが０゜，９０゜，１８０゜および２７ ０゜方向（以下、これら４方向を基準方向という。）に位置する場合は、それぞ れの方向に配置された歪ゲージからのみ信号が出力され、それ以外の場合には、 重心Ｇが位置する方向を挟むように配置されている２つの歪ゲージから信号が出 力される。

【００１５】 演算器２１ｂは、いずれか１つの歪ゲージから信号が出力された場合には、そ の信号値に対応する負荷Ｆを算出し、２つの歪ゲージから信号が出力された場合 には、それらの信号に基づいて負荷Ｆの大きさを算出する。具体的には、 Ｆ＝√（Ａ2 ＋Ｂ2 ）√√ （但し、Ａ，Ｂは各歪ゲージから出力された信号値に対応する上記基準方 向における負荷成分であり、演算器２１ｂに予め記憶されている。） により算出する。

【００１６】 さらに、演算器２１ｂは、１つの歪ゲージから信号が出力された場合には、そ の歪ゲージの取付方向を重心Ｇの位置方向とみなし、２つの歪ゲージから信号が 出力された場合には、上記のようにして算出された負荷Ｆと、歪ゲージから出力 された信号から重心Ｇの方向θ（０゜方向に対する角度）を算出する。具体的に は、例えば、 ｃｏｓθ＝Ａ／Ｆ を計算し、この関係を満たす複数のθのうち、Ａに対応する信号を出力した歪ゲ ージの重心検出範囲とＢに対応する信号を出力した歪ゲージの重心検出範囲との 重複範囲内にあるθ（例えば、第１歪ゲージ２５ａがＡを出力し、第２歪ゲージ ２５ｂがＢを出力した場合は、０゜〜９０゜の範囲内にあるθ）を選択する。

【００１７】 コントローラ２２は、予め重心Ｇの位置方向ごとに記憶した許容負荷のうち演 算器２１ｂにより算出された重心Ｇの方向θに対応するものと、演算器２１ｂに より算出された負荷Ｆとを比較する。そして、算出負荷Ｆが当該許容負荷を上回 っていると判断したときは、規制信号を出力する。 規制装置２３は、この規制信号を受けると、ブーム１３の伸長作動や倒伏作動 等のように負荷Ｆを増大させる方向への作動を規制するため、ブーム１３，旋回 台１２およびアーム１５に対する油圧供給を停止させる。これにより、車体１１ の安定が維持される。

【００１８】 このように、本考案に係る負荷演算装置２１によれば、４個の歪ゲージ２５ａ 〜２５ｄから出力される信号から、旋回部の正確な重心Ｇの位置方向および旋回 部の重量により車体１１に作用する負荷Ｆの大きさを算出することができる。そ して、このような負荷演算装置２１を備えることにより、過負荷防止装置２０で は、正確な重心Ｇの位置方向に対応して適正な許容負荷を設定することができる 。したがって、過負荷防止装置２０によるブーム１３等の作動規制が、遅く行わ れて車体１１が不安定な状態に陥ったり、逆に早く行われすぎて作業範囲が不必 要に狭められる結果になったりすることなく適正に行われ、過負荷防止装置２０ の信頼性を向上させることができる。

【００１９】 なお、上記実施例は、負荷演算装置のセンサ部を旋回台の旋回軸回りに取り付 けた場合について説明したものであるが、図５に示すように、センサ部５１ａを ブーム１３の先端に旋回自在に取り付けられたアーム１５の旋回軸１５ａ回りに 取り付けてもよい。このセンサ部５１ａは、上記実施例のセンサ部２１ａと構造 的にはほぼ同じである。そして、この場合も、一つのセンサ部５１ａから出力さ れる信号によって、演算器５１ｂにより、アーム１５および作業台１６（この場 合は、これらが請求項にいう「旋回部」に相当し、ブーム１３の先端が「基部」 に相当する。）の重量によりブーム１３の先端に作用する負荷Ｆ′およびそれら の重心のブーム１３の先端に対する位置方向を正確に算出することができる。た だし、この場合には、過負荷防止装置において、ブーム１３の車体１１に対する 旋回位置，起伏角度，長さを検出するセンサ類を設け、それらセンサ類により検 出された起伏角度等と演算器５１ｂによる演算結果とを合わせ用いて旋回部全体 の負荷や重心の位置方向を算出する必要がある。

【００２０】

【考案の効果】

以上のように、本考案の負荷演算装置を用いれば、同じ歪検出手段を用いて、 作業装置に設けられた旋回部の重量により生ずる負荷の大きさと、旋回部の重心 の位置方向といった複数の演算対象を算出することができる。このため、演算対 象ごとにセンサを設ける従来の方式に比べ、演算結果の精度を高めることができ 、例えば、本負荷演算装置を高所作業車等に備えられる過負荷防止装置に用いれ ば、その装置の信頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る負荷演算装置を備えた高所作業車
の側面図である。

【図２】（Ａ）は上記負荷演算装置の構成図であり、
（Ｂ）は上記負荷演算装置におけるセンサ部の平面図で
ある。

【図３】上記高所作業車の平面図である。

【図４】上記センサ部に設けられた歪ゲージからの出力
信号を示すグラフ図である。

【図５】上記負荷演算装置の第２実施例を示す側面図で
ある。

【符号の説明】

１２ 旋回台 １３ ブーム １５ アーム １６ 作業台 ２０ 過負荷防止装置 ２１ 負荷演算装置 ２１ａ，５１ａ センサ部 ２４ 受負荷部材 ２５ａ〜２５ｄ 歪ゲージ ２１ｂ，５１ｂ 演算器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基部と、この基部に対して水平旋回が自
   在に取り付けられた旋回部とからなる作業装置におい
   て、前記旋回部の重量により前記基部に作用する負荷の
   大きさおよび前記基部に対する前記旋回部の重心の位置
   方向を算出するための作業装置の負荷演算装置であっ
   て、 前記基部における前記旋回部の旋回軸回りに取り付けら
   れて、前記旋回部から前記負荷を受ける受負荷部材と、 この受負荷部材における、前記旋回軸を中心とした少な
   くとも前後左右等の４箇所に取り付けられ、前記負荷を
   受けた前記受負荷部材に生じた歪の大きさに対応する信
   号を出力する複数の歪検出手段と、 これら歪検出手段から出力された信号に基づいて、前記
   負荷の大きさを算出するとともに、前記歪検出手段から
   出力された信号および算出した前記負荷の大きさに基づ
   いて、前記重心の位置方向を算出する演算手段とから構
   成されることを特徴とする作業装置の負荷演算装置。