JP2003034498A - 高所作業車の過負荷検出装置 - Google Patents

高所作業車の過負荷検出装置

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JP2003034498A
JP2003034498A JP2001221634A JP2001221634A JP2003034498A JP 2003034498 A JP2003034498 A JP 2003034498A JP 2001221634 A JP2001221634 A JP 2001221634A JP 2001221634 A JP2001221634 A JP 2001221634A JP 2003034498 A JP2003034498 A JP 2003034498A
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Teruo Igarashi
照夫 五十嵐
Atsushi Tadokoro
淳 田所
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
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Abstract

(57)【要約】 【課題】作業台の荷重検出が安価な装置を用いて精度よ
く検出することができる高所作業車の過負荷検出装置を
提供する。 【解決手段】作業台のベース10をブラケット9により
少なくとも3箇所以上の支持部にて支持する。支持部の
うち、少なくとも2箇所以上の支持部に、板状体14
と、該板状体14に貼付けられてその撓み量を検出する
歪ゲージ15〜18とからなる荷重センサ11を設け
る。荷重センサ11は、板状体14の両端部をボルト2
2、25によりブラケット9とベース10に結合して取
付ける。ブラケット9またはベース10との結合部のい
ずれかに、荷重センサ11とブラケット9またはベース
10との相対的な上下方向の変位を可能にする皿ばね2
7〜29等の弾性体を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高所作業車の過負
荷検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高所作業車においては、作業台上に搭載
する荷重が作業半径に関連して過大になると転倒するお
それがあるため、過負荷検出装置が設けられる。実用新
案登録第2531316号公報には、ブーム先端の作業
台の荷重を検出するため、床枠と床板との間に複数個の
ロードセルを介在させ、これらのロードセルの検出信号
を加算して作業台の荷重を検出する構成が開示されてい
る。
【0003】また、実開平6−18397号公報には、
伸縮ブームのインナブームと作業台との間を荷重センサ
を介して連結すると共に、レベルシリンダと作業台との
間にも荷重センサを設け、これらの荷重センサの出力信
号から作業台の荷重を求める構成が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記実用新案登録第2
531316号公報に記載のように、床枠と床板との間
にロードセルを設けた構成を採用する場合、一般的に使
用されているロードセルは高価であり、また、床枠と床
板とのいずれか一方または双方にねじれがある場合、荷
重を検出しないロードセルを生じて精度のよい荷重検出
ができなくなる。
【0005】一方、実開平6−18397号公報に開示
の装置においては、特殊な荷重センサと複雑な演算を要
し、やはり高価になるという問題点がある。
【0006】本発明は、上記問題点に鑑み、作業台の荷
重検出が安価な装置を用いて精度よく検出することがで
きる高所作業車の過負荷検出装置を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の高所作業車の
過負荷検出装置は、伸縮ブームの先端にブラケットを介
して作業台を取付けてなる高所作業車において、前記作
業台のベースを前記ブラケットにより少なくとも3箇所
以上の支持部にて支持し、前記支持部のうち、少なくと
も2箇所以上の支持部に、板状体と、該板状体に貼付け
られてその撓み量を検出する歪ゲージとからなる荷重セ
ンサを設け、各荷重センサは、前記板状体の両端部をボ
ルトにより前記ブラケットとベースに結合して取付けら
れると共に、ブラケットまたはベースとの結合部のいず
れかに、該荷重センサとブラケットまたはベースとの相
対的な上下方向の変位を可能にする弾性体を設けたこと
を特徴とする。
【0008】このように、板状体にその撓みによって抵
抗値が変化する歪ゲージを貼付けたものは、一般的なロ
ードセルに比較して安価に提供可能である。また、ブラ
ケットによりベースを支持点で多角形を形成するように
3個所以上で支持すれば、ブラケットに対してベースの
安定支持が可能であるが、そのうちの2箇所において、
荷重センサの一端側をブラケットに結合し、他端をベー
スに結合し、その荷重センサのブラケット側あるいはベ
ース側の結合部において、上下双方向の変位が可能なよ
うに弾性体を介して結合することにより、ブラケットあ
るいはベースに捩れ等があっても、各荷重センサの荷重
検出動作が均一に行われ、精度のよい荷重検出が可能と
なる。
【0009】請求項2の高所作業車の過負荷検出装置
は、請求項1において、前記荷重センサは、前記板状体
の表裏面に正負の荷重が検出可能な歪ゲージを貼付けて
なることを特徴とする。
【0010】このように、板状体の表裏面に歪ゲージを
貼付ければ、板状体の撓み量を正負の方向に検出してそ
の差を求めることにより、微小の撓み量でも大きな検出
信号を得ることができる。また、正負の荷重が検出でき
るので、オペレータ等が作業台上の偏った位置に乗る等
の理由により、複数個の荷重センサで囲まれた範囲外に
荷重がかかった場合であっても、全荷重センサの検出信
号を加算することによって、荷重センサで囲まれた範囲
外であっても正確な荷重検出が可能となる。
【0011】請求項3の高所作業車の過負荷検出装置
は、請求項2において、前記荷重センサは、前記板状体
の表裏面にそれぞれ対向するように2個ずつ歪ゲージを
貼付けてなり、これらの歪ゲージがホイートストンブリ
ッジに組みこまれて、互いに表裏面で対向する一方の対
の歪ゲージの歪検出量と、他方の対の歪ゲージの歪検出
量とが加算された荷重検出信号を得る回路構成を有する
ことを特徴とする。
【0012】請求項4の高所作業車の過負荷検出装置
は、請求項3において、前記各ホイートストンブリッジ
の出力ラインをそれぞれ並列に接続して増幅回路に入力
することにより、各ホイートストンブリッジにおける歪
検出量の加算平均を得ることを特徴とする。
【0013】請求項3、4ような荷重センサと荷重検出
用回路構成とすることにより、さらに大きな荷重検出信
号が得られ、検出精度がさらに向上する。
【0014】請求項5の高所作業車の過負荷検出装置
は、請求項1から4までのいずれかにおいて、前記ブラ
ケットと前記ベースとが、2辺が前後方向に向いた正方
形または長方形のコーナー部に相当する4箇所の支持部
において支持され、該支持部の少なくとも2箇所に前記
荷重センサを設けたことを特徴とする。
【0015】このように、各支持部を結ぶ線が正方形ま
たは長方形をなすように支持部を配置し、そのうちの少
なくとも2箇所に荷重センサを設けることにより、精度
のよい荷重検出が可能になる。
【0016】請求項6の高所作業車の過負荷検出装置
は、請求項1から5までのいずれかにおいて、前記荷重
センサの検出信号に基づく荷重検出値と過負荷設定値と
を比較する比較手段と、該比較手段により過負荷が検出
された際に警報を発生させる警報発生手段とを備えたこ
とを特徴とする。
【0017】このように、過負荷時に警報を発生させる
手段を設けることにより、オペレータは過負荷を認識
し、過負荷を避ける操作を行うことにより、過負荷にと
もなう事故の発生を回避しうる。
【0018】請求項7の高所作業車の過負荷検出装置
は、請求項1から6までのいずれかにおいて、前記荷重
センサの検出信号に基づく荷重検出値と過負荷設定値と
を比較する比較手段と、該比較手段により過負荷が検出
された際に作業半径を増大させる方向の動作を禁止する
制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0019】このように、過負荷時にはさらに作業半径
が拡大する方向の動作を自動的に禁止することにより、
オペレータの操作を要することなく、過負荷に伴う事故
の発生を回避することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】図1(A)は本発明による高所作
業車の過負荷検出装置の一実施の形態を示す高所作業車
の側面図、図1(B)はその作業台の拡大側面図であ
る。図1(A)に示すように、高所作業車は、走行体1
上に旋回装置2を介してパワーユニットを搭載した旋回
体3を設置し、旋回体3に起伏シリンダ4により起伏自
在に伸縮ブーム5を取付け、伸縮ブーム5の先端に、作
業台7の水平保持用レベルシリンダ6および首振り用旋
回装置8を介して作業台取付け用のブラケット9を取付
ける。
【0021】図1(B)と、図2(A)の平面図と、図
2(B)の正面図に示すように、前記ブラケット9は、
前記旋回装置8の旋回側に結合される取付け枠9aと、
該取付け枠9aの前部に固定された背枠9bと、該背枠
9bの下部の左右より前方に突出させて固着した左右の
側枠9c、9cと、これらの側枠9c、9cの前部間に
両端を固着した前枠9dとからなる。
【0022】10は作業台7のベースである。11は荷
重センサであり、該荷重センサ11は、ブラケット9の
側枠9cの上面と、ベース10の内枠10aとの間に取
付けられる。これらの荷重センサ11は4箇所の支持部
において、これらの支持部を結ぶ線が矩形(2辺が前後
方向に向く正方形または長方形)をなす配置で設けられ
る。
【0023】図3(A)は前記荷重センサ11の取付け
構造を示す縦断面図、図3(B)は該荷重センサの平面
図、図3(C)、(D)はそれぞれ図3(B)のE−
E、F−F断面図である、図3(A)において、12は
前記ブラケット9の側枠9cの上面に溶接された荷重セ
ンサ11取付け用の台、13はブラケット10の内枠1
0aの内面に溶接された荷重センサ11取付け用の縁で
ある。図3(B)〜(D)に示すように、荷重センサ1
1は鋼材でなる板状体14の表面、裏面にそれぞれ2個
ずつ、表裏面で対向するように歪ゲージ15〜18を貼
付け、各歪ゲージ15〜18の貼付け部分を樹脂19に
よりモールドしてなる。20、21は板状体14の両端
近傍に設けたボルト挿通孔である。
【0024】図3(A)に示すように、ボルト22を、
荷重センサ11の一端側のボルト挿通孔20と、前記台
12および側枠9cの天板部に設けたボルト挿通孔23
に挿通してナット24に螺合して締め付けて荷重センサ
11の一端側をベース9の側枠9cに結合し、荷重セン
サ11の他端側は、ボルト25を、皿ばね26、縁13
のボルト挿通孔27、皿ばね28、荷重センサ11のボ
ルト挿通孔21、皿ばね29に通し、ナット30に螺合
し締め付けることにより、ブラケット10の内枠10a
に結合して前記荷重センサ11が取付けられる。
【0025】図4(A)は前記荷重センサ11を用いた
過負荷検出装置の回路の一例を示す図である。荷重セン
サ11は、図4(B)に示すように、直流電源31に、
前記歪ゲージ15〜18からなるホイートストンブリッ
ジ34を、板状体14の表面の歪ゲージ15、17がブ
リッジアームの対辺にあるように組み、一方の対をなす
表裏面の歪ゲージ15、16の接続点と、他方の対をな
す表裏面の歪ゲージ17、18の接続点とから出力端3
2、33に引き出す構成を有する。
【0026】これらのホイートストンブリッジ34の出
力端32、33は、図4(A)において、増幅回路35
に入力され、加算値(または加算平均)をとる。 図5
は増幅回路35への入力の一例であり、4つのホイート
ストンブリッジ34A〜34Dの出力ラインを並列接続
して増幅回路35に入力することにより、増幅回路35
より各荷重センサ11の出力である歪検出量の加算平均
を得る回路構成例を示す。
【0027】図4(A)に示すように、増幅回路35の
出力信号である検出荷重は、メータ等のようなオペレー
タにより目視可能な表示器36により表示する。また、
検出荷重は過負荷設定器37による過負荷設定値と比較
器38において比較され、検出荷重が設定値を超えると
リレー接点40が切り替わり、警報ブザー41や音声警
報発生器42のような警報発生手段が作動する構成とし
ている。
【0028】図6は本実施の形態において、ベース10
に対する荷重モードに応じた荷重センサ11の検出出力
の関係を、説明の簡略化のため、2つの荷重センサ11
を結ぶ線上にかかった場合について示す。図6(A)に
示すように、荷重Wが荷重センサ11、11の間にかか
る場合、その荷重位置に応じて分散された正荷重が検出
される。図示例では荷重センサ11、11の間の間隔2
Lの中点(荷重センサ11から距離Lの点)に荷重Wが
かかっているので、2つの荷重センサ11、11には荷
重の1/2の荷重(W/2)が検出されることになる。
これらの2つの荷重センサ11、11の検出出力を加算
することにより、実際の荷重Wが求められる。
【0029】一方、図6(B)に示すように、荷重Wが
荷重センサ11、11の間より外にかかる場合、一方の
荷重センサ11には荷重Wより大きい荷重がかかる。図
示例の場合、一方の荷重センサ11の外のLの距離に荷
重Wがかかっているので、一方の荷重センサ11では正
荷重(3/2)W、他方の離れた荷重センサ11では負
荷重(−W/2)が検出され、これらを加算することに
より、荷重Wが求められる。
【0030】本実施の形態のように、4個の荷重センサ
11を設けた場合には、荷重がこれらの荷重センサで囲
まれた領域の内部にあるか外部にあるかについても、前
記と同様に、内部にある場合は全荷重センサ11が正荷
重を検出し、外部にある場合には一部の荷重センサ11
が正荷重を検出し、残りの荷重センサ11が負荷重を検
出してこれらを加算することにより、正しい荷重Wが検
出できる。
【0031】このように、荷重センサ11が正負の荷重
を検出できるように構成することにより、支持部となる
荷重センサ11の設置点で囲まれた領域外のベース10
上に荷重の重心があるためにベース10に捩れが生じる
場合にも正確な荷重の検出が可能となる。
【0032】また、板状体14にその撓みによって抵抗
値が変化する歪ゲージ15〜18を貼付けたものは、一
般的なロードセルに比較して安価に提供可能である。ま
た、ブラケット9によりベース10を支持し、荷重セン
サ15〜18の一端側をブラケット9に結合し、他端を
ベース10に結合し、その荷重センサ15〜18のベー
ス10側(ブラケット9側でもよい。)の結合部におい
て、上下双方向の変位が可能なように皿ばね27〜29
等の弾性体を介して結合することにより、ブラケット9
あるいはベース10に捩れ等があっても、各荷重センサ
11の荷重検出動作が均一に行われ、精度のよい荷重検
出が可能となる。
【0033】また、ブラケット9によりベース10を支
持する場合、好ましくは4点で支持することが好ましい
が、多角形を形成するように3個所以上で支持すれば、
ブラケット9に対してベース10の安定支持が可能であ
る。また、4つの支持点において、すべて荷重センサ1
1を設けることが好ましいが、作業台7上のオペレータ
の足場が所定の領域に限定される場合には、2箇所にお
いて検出することにより、おおよその荷重を検出するこ
とで十分な場合もある。
【0034】板状体14に歪ゲージを貼付ける構成の荷
重センサを構成する場合、板状体14の表面または裏面
にのみ歪ゲージ15を貼付け、図4(C)に示すよう
に、固定抵抗43と共に歪ゲージ15をホイートストン
ブリッジの1つのアームに組み込み、a、b間の電圧を
検出する構成も採用可能である。しかし、板状体14の
表裏面に1対の歪ゲージ15、16を設け、図4(D)
に示すように、固定抵抗43と共にホイートストンブリ
ッジの2つのアームに組み込み、a、b間の電圧を荷重
として検出する構成を採用すれば、歪ゲージ15、16
の検出出力が加算された2倍の検出出力が得られる。
【0035】さらに、本実施の形態のように、板状体1
4の表裏面に2対の歪ゲージ15〜18を貼付けて図4
(B)のホイートストンブリッジ構成を採用すれば、歪
ゲージ15、16の検出出力が加算され、さらにこれに
歪ゲージ17、18の検出出力が加算されるので、図4
(C)の構成に比較して4倍の検出出力が得られ、図4
(D)の構成に比較して2倍の検出出力が得られ、さら
に検出精度が向上する。
【0036】上記実施の形態においては、荷重センサ1
1とブラケット10との結合部に設ける弾性体として皿
ばね27〜29を用いたが、図7に示すように、弾性体
として硬質ゴム27A〜29Aを用いてもよい。
【0037】図8は前記比較器38の出力により作業半
径が増大する方向の動作を禁止する制御手段の一例を示
す回路図である。図8において、46は前記旋回体3上
に搭載された油圧源、47は伸縮ブーム5の伸縮用油圧
シリンダ、48はそのコントロール弁、49は油圧シリ
ンダ伸長側のソレノイド50に通電してコントロール弁
48を油圧シリンダの伸長側に切り換える操作スイッチ
である。51は前記比較器38により過負荷が検出され
た際に閉じるスイッチ、52は該スイッチ51が閉じる
ことにより電源31から通電されて励磁されるリレー、
53はそのリレー52の常閉接点であり、該接点53は
操作スイッチ49の回路54に挿入される。
【0038】この回路においては、比較器38の出力が
オンになると、リレー接点53が開くため、コントロー
ル弁48のソレノイド50への通電が禁止され、これに
より、伸縮ブーム5の伸長方向の動作が禁止され、安全
性が向上する。
【0039】なお、荷重検出信号の加算を行う前記増幅
回路35や比較器38は、デジタル演算手段により実現
することも可能である。また、作業半径の増大方向の動
作を禁止する制御手段としては、伸縮ブーム5を倒す方
向の動作を禁止する構成も採用できる。
【0040】
【発明の効果】請求項1によれば、板状体にその撓みに
よって抵抗値が変化する歪ゲージを貼付けて荷重センサ
を構成したので、一般的なロードセルに比較して安価に
過負荷検出装置を提供することが可能となる。また、荷
重センサのブラケット側あるいはベース側の結合部にお
いて、上下双方向の変位が可能なように弾性体を介して
荷重センサをブラケットやベースに結合したので、ブラ
ケットあるいはベースに捩れ等があっても、各荷重セン
サの荷重検出動作が均一に行われ、精度のよい荷重検出
が可能となる。
【0041】請求項2によれば、板状体の表裏面に歪ゲ
ージを貼付けたので、板状体の撓み量を正負の方向に検
出してその差を求めることにより、微小の撓み量でも大
きな検出信号を得ることができる。また、正負の荷重が
検出できるので、荷重センサで囲まれた範囲外であって
も正確な荷重検出が可能となる。
【0042】請求項3、4によれば、板状体の表裏面に
2対の歪ゲージを貼付け、これらの歪ゲージでホイート
ストンブリッジのアームを構成したので、さらに大きな
荷重検出信号が得られ、検出精度がさらに向上する。
【0043】請求項5によれば、各支持部を結ぶ線が正
方形または長方形をなすように支持部を配置し、そのう
ちの少なくとも2箇所に荷重センサを設けたので、精度
のよい荷重検出が可能になる。
【0044】請求項6によれば、過負荷時に警報を発生
させる手段を設けたので、オペレータは過負荷を認識
し、過負荷を避ける操作を行うことにより、過負荷にと
もなう事故の発生を回避しうる。
【0045】請求項7によれば、過負荷時にはさらに作
業半径が拡大する方向の動作を自動的に禁止するため、
オペレータの操作を要することなく、過負荷に伴う事故
の発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明による高所作業車の過負荷検出
装置の一実施の形態を示す高所作業車の側面図、図1
(B)はその作業台の拡大側面図である。
【図2】(A)、(B)はそれぞれ本実施の形態の作業
台の平面図、正面図である。
【図3】(A)は本実施の形態の荷重センサの取付け構
造を示す断面図、(B)はその荷重センサの平面図、
(C)、(D)はそれぞれ(B)のE−E、F−F断面
図である。
【図4】(A)は本発明の過負荷検出装置の一実施の形
態を示す回路図、(B)〜(D)は本発明において用い
るホイートストンブリッジの構成例を示す回路図であ
る。
【図5】本発明においてホイートストンブリッジを用い
てその出力の加算平均を求める回路の一例を示す回路図
である。
【図6】(A)、(B)はそれぞれ本発明において用い
る荷重センサの荷重モードに対する荷重センサによる荷
重検出動作を説明する図である。
【図7】本発明の荷重センサの取付け構造の他の例を示
す断面図である。
【図8】本発明において、過負荷時に作業半径増大方向
の動作を禁止する回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
1:走行体、2:旋回装置、3:旋回体、4:起伏シリ
ンダ、5:伸縮ブーム、6:レベルシリンダ、7:作業
台、8:旋回装置、9:ブラケット、10:ベース、1
1:荷重センサ、12:台、13:縁、14:板状体、
15〜18:歪ゲージ、19:樹脂、20、21:ボル
ト挿通孔、22:ボルト、23:ボルト挿通孔、24:
ナット、25:ボルト、26、28、29:皿ばね、2
6A、28A、29A:硬質ゴム、27:ボルト挿通
孔、30:ナット、31:直流電源、34:ホイートス
トンブリッジ、35:増幅回路、36:表示器、37:
過負荷設定器、38:比較器、40:リレー接点、4
1:警報ブザー、42:音声警報発生器、47:伸縮用
油圧シリンダ、48:コントロール弁、49:操作スイ
ッチ、50:ソレノイド、51:スイッチ、52:リレ
ー、53:常閉接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3F333 AA08 AA15 AB01 AC02 BA12 BB03 BB09 BB23 BB26 BD02 BE02 CA24 DB03 FA09 FA36 FD06 FE03 FE09

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】伸縮ブームの先端にブラケットを介して作
    業台を取付けてなる高所作業車において、 前記作業台のベースを前記ブラケットにより少なくとも
    3箇所以上の支持部にて支持し、 前記支持部のうち、少なくとも2箇所以上の支持部に、
    板状体と、該板状体に貼付けられてその撓み量を検出す
    る歪ゲージとからなる荷重センサを設け、 各荷重センサは、前記板状体の両端部をボルトにより前
    記ブラケットとベースに結合して取付けられると共に、
    ブラケットまたはベースとの結合部のいずれかに、該荷
    重センサとブラケットまたはベースとの相対的な上下方
    向の変位を可能にする弾性体を設けたことを特徴とする
    高所作業車の過負荷検出装置。
  2. 【請求項2】請求項1の高所作業車の過負荷検出装置に
    おいて、 前記荷重センサは、前記板状体の表裏面に正負の荷重が
    検出可能な歪ゲージを貼付けてなることを特徴とする高
    所作業車の過負荷検出装置。
  3. 【請求項3】請求項2の高所作業車の過負荷検出装置に
    おいて、 前記荷重センサは、前記板状体の表裏面にそれぞれ対向
    するように2個ずつ歪ゲージを貼付けてなり、 これらの歪ゲージがホイートストンブリッジに組み込ま
    れて、互いに表裏面で対向する一方の対の歪ゲージの歪
    検出量と、他方の対の歪ゲージの歪検出量とが加算され
    た荷重検出信号を得る回路構成を有することを特徴とす
    る高所作業車の過負荷検出装置。
  4. 【請求項4】請求項3の高所作業車の過負荷検出装置に
    おいて、 前記各ホイートストンブリッジの出力ラインをそれぞれ
    並列に接続して増幅回路に入力することにより、各ホイ
    ートストンブリッジにおける歪検出量の加算平均を得る
    ことを特徴とする高所作業車の過負荷検出装置。
  5. 【請求項5】請求項1から4までのいずれかにおいて、 前記ブラケットと前記ベースとが、2辺が前後方向に向
    いた正方形または長方形のコーナー部に相当する4箇所
    の支持部において支持され、該支持部の少なくとも2箇
    所に前記荷重センサを設けたことを特徴とする高所作業
    車の過負荷検出装置。
  6. 【請求項6】請求項1から5までのいずれかの高所作業
    車の過負荷検出装置において、 前記荷重センサの検出信号に基づく荷重検出値と過負荷
    設定値とを比較する比較手段と、該比較手段により過負
    荷が検出された際に警報を発生させる警報発生手段とを
    備えたことを特徴とする高所作業車の過負荷検出装置。
  7. 【請求項7】請求項1から6までのいずれかの高所作業
    車の過負荷検出装置において、 前記荷重センサの検出信号に基づく荷重検出値と過負荷
    設定値とを比較する比較手段と、該比較手段により過負
    荷が検出された際に作業半径を増大させる方向の動作を
    禁止する制御手段とを備えたことを特徴とする高所作業
    車の過負荷検出装置。
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