JP2006160502A - 作業車の安全制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全制御装置を構成する機器等の異常発生時等に、ブームを安全に作動することができる安全制御装置を提供する。
【解決手段】車体と、車体上に設けられるブームとを有する作業車に搭載され、それぞれに定められた所定の条件下でブームの作動を規制する第１および第２の作動規制手段９８，９９を有して構成される作業車の安全制御装置９０であって、第１および第２の作動規制手段９８，９９が異常か否かを検知する異常検知手段８９と、異常検知手段８９により第１および第２の作動規制手段９８，９９のいずれか一方が異常と検知されたときに、当該異常と検知された作動規制手段の作動を停止させ、第１および第２の作動規制手段９８，９９の他方に定められた所定の条件下でブームの作動規制を継続して行わせる規制切換手段９６とを備えて構成している。
【選択図】図３

Description

本発明は、ブームを備えて構成される作業車の安全制御装置に関し、さらに詳しくは、ブームの作動を規制するための作動規制手段を２つ備えた安全制御装置に関する。

上記ジャッキを備えた作業車として、例えば高所作業車がある。高所作業車は、クローラ装置あるいはタイヤ車輪等を備える走行体上に旋回、伸縮、起伏可能なブームを設け、ブーム先端に作業者搭乗用の作業台を取り付けて構成されており、ブームの作動により所望高所に移動させた作業台上で作業できるようになっている。このブーム作動時には、車両の重心が移動して車両が不安定な状態となるため、走行体の左右側部に下端部を接地させて走行体を持上支持するジャッキが複数（例えば４本）備えられる。ジャッキによる支持のもとであってもブームの作動姿勢によっては車両が転倒する危険があり、このような危険回避のため、所定の条件になればブームの作動を規制する安全制御装置が備えられる。

このような安全制御装置には、ブームに作用する転倒モーメントを検出し、この検出転倒モーメントが予め定めた許容転倒モーメントにまで上昇したときに作動規制する手段（モーメント規制）、ブームの先端部の位置を逐次検出し、検出位置が予め定めた許容作業範囲の限界に到達したときに作動規制する手段（作業範囲規制）、ジャッキに作用する接地反力を検出し、検出接地反力が予め定めた許容接地反力にまで低下したときに作動規制する手段（ジャッキ反力規制）等がある。また、モーメント規制とジャッキ反力規制との双方を備えた２重の作動規制を行うとする構成、モーメント規制を２重に行うとする構成等により、より安全性の高い高所作業車の提供を図るとする提案もなされている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−２３８０９２号公報

安全制御装置にはブームの作動規制を行わない状態とするように指令を行うための操作手段が備えられており、例えば、ブームの作動中において作動規制のための検出手段等に断線等の異常が生じた場合、操作手段を操作して作動規制が行われない状態とすることでブームの作動操作が行われるようにしている。しかしながら、従来においてはこのような指令操作があれば、ブームの作動規制が全く行われない状態となり、指令操作後にブームの作動操作方向を誤ると、車両が転倒する危険があるという問題があった。

上記問題に鑑み、本発明は、安全制御装置を構成する機器等の異常発生時、作動規制状態の解除時に、ブームを安全に作動制御することができる安全制御装置を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明に係る作業車の安全制御装置は、走行体と、走行体上に設けられるブームとを有する作業車に搭載され、それぞれに定められた所定の条件下でブームの作動を規制する第１および第２の作動規制手段を有して構成される作業車の安全制御装置であって、第１および第２の作動規制手段が異常か否かを検知する異常検知手段と、異常検知手段により第１および第２の作動規制手段のいずれか一方が異常であると検知されたときに、当該異常と検知された作動規制手段の作動を停止させ、第１および第２の作動規制手段の他方に定められた所定の条件下でブームの作動規制を継続して行わせる規制切換手段とを備えて構成している。

また、規制切換手段により、上記異常と検知された作動規制手段の作動停止とともにブームの作動を停止させ、規制切換手段によりブームの作動が停止されたときに、規制切換手段によるブームの作動の停止を解除する指令を行う規制解除操作手段（例えば、実施形態における解除ボタン５３）を備えて構成してもよい。

また、走行体の側部に下端部を接地させて走行体を支持する複数のジャッキを設け、第１の作動規制手段に、ブームに作用する転倒モーメントを検出するモーメント検出手段（例えば、実施形態における軸力センサ８４、負荷算出部９３）を備え、所定の条件としてモーメント検出手段により検出される転倒モーメントが予め設定された許容転倒モーメントにまで到達したときにブームの作動を規制するように構成し、第２の作動規制手段に、ジャッキに作用する接地反力を複数のジャッキのそれぞれに対応して検出する反力検出手段（例えば、実施形態における反力検出スイッチ７１）を備え、反力検出手段により検出されるジャッキの接地反力が所定の条件下となったときにブームの作動を規制するように構成している。

なお、走行体の側部に下端部を接地させて走行体を支持する複数のジャッキが設けられており、第１の作動規制手段に、ブームの先端部の位置を検出する位置検出手段（例えば、実施形態における旋回角センサ８１、伸長量センサ８２、起伏角センサ８３、位置算出部９２）を備え、所定の条件として位置検出手段により検出されるブームの先端部の位置が予め設定された許容範囲の限界に到達したときにブームの作動を規制するように構成し、第２の作動規制手段は、ジャッキに作用する接地反力を複数のジャッキのそれぞれに対応して検出する反力検出手段（例えば、実施形態における反力検出スイッチ７１）を備え、反力検出手段により検出されるジャッキの接地反力が所定の条件下となったときにブームの作動を規制するように構成している。

また、第１および第２の作動規制手段を、常には第１の作動規制手段による作動規制が行われるように設定構成し、第１の作動規制手段に定められた所定の条件下であってもブームの作動を規制させず、第２の作動規制手段に定められた所定の条件下となったときにブームの作動を規制させるように指令する逸脱操作手段（例えば、実施形態における逸脱ボタン５４）を備えて構成している。

本発明に係る作業車の安全制御装置は、規制切換手段により、一方の作動規制手段が異常であるときに作動を停止させ、他方の作動規制手段による作動規制を継続した状態でブームの作動を行わせるように構成されている。このように、一方の作動規制手段の構成機器等に異常が発生しても、これを停止させて正常な状態である他方の作動規制手段によるブームの作動規制が行われた状態でブームの作動が許可されるため、異常発生後に車両転倒を招く危険のある方向への作動操作が行われたとしてもこの他方の作動規制手段による作動規制が行われることとなり、作動規制手段の異常時においても安全性の高い安全制御装置を提供することができる。

また、規制切換手段による異常の作動規制手段の作動停止とともにブームの作動を停止させ、規制解除操作手段の操作によりこのブームの作動停止状態が解除されるように構成されている。これにより規制解除操作手段の操作がなければ正常である作動規制手段による作動制御が行われるもとで作業装置を作動させることができないため、作業者はこのような状態に鑑みて作動規制手段が異常であることを知ることができ、車両の安全確保に寄与する。

なお、第１の作動規制手段をモーメント検出手段を備えて構成し、第２の作動規制手段を反力検出手段を備えて構成している。このように、第１および第２の作動規制手段が、それぞれ相違する検出手段を備えて構成されるため、例えば一方の作動規制手段における検出手段が異常でも、この検出手段は他方の作動規制手段における制御とは独立するもので、他方の作動規制手段に影響しない。このため、一方の作動規制手段を作動停止して他方の作動規制手段による作動規制を継続しても正常に機能させることができ、安全を確保することができる。また、第１の作動規制手段を位置検出手段を備えて構成し、第２の作動規制手段を反力検出手段を備えて構成する場合においても同様の効果を得ることができる。

また、常には第１の作動規制手段によるブームの作動規制が行われるように設定構成し、第１の作動規制手段に定められた所定条件を満たしてもブームの作動規制を行わず、第２の作動規制手段に定められた所定条件を満たしたときに作動規制を行うように指令操作するための逸脱操作手段が備えられている。このような逸脱操作手段を操作すると、作動規制の厳しい第１の作動規制手段により規定される作業範囲を逸脱してブームを作動させ、作動規制の緩やかな第２の作動規制手段により規定される作業範囲までブームを作動できるようになる。これにより、常には比較的厳しい設定での作動規制が行われることにより車両転倒の回避が図られて安全性が確保されているとともに、作業者の所望高所作業位置が第１の作動規制手段が規定する作業範囲を逸脱した位置にある場合においても逸脱操作手段を指令操作することで柔軟に対応させることができる。このとき、第１の作業規制手段により規定される作業範囲を逸脱しても第２の作業規制手段による作動規制は継続して行われており、車両転倒を回避できる。このように、車両転倒の回避とブーム操作の柔軟性確保の両立を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１には本発明に係る安全制御装置を搭載した作業車の一例として示す高所作業車１の斜視図を示している。この高所作業車１は、タイヤ車輪１１、１１を備えて運転キャビン１２から走行運転操作が可能なトラック式の車体１０、車体１０上に設けられた作業装置２、車体１０の側部に設けられたジャッキ６０，６０，…等から構成されている。作業装置２は、旋回体２０、旋回体２０の上方に延びて設けられた支持ブラケット２９に基端部が枢結されたブーム３０、ブーム３０の先端部に取り付けられた作業者搭乗用の作業台４０等から構成されている。

旋回台２０は、車体１０の後部に上下軸回りに回動自在に取り付けられており、車体１０に内蔵された旋回モータ２１を油圧駆動することにより水平旋回させることができる。ブーム３０は、基端ブーム３０ａ、中間ブーム３０ｂ、先端ブーム３０ｃを入れ子式に組み合わせて構成されており、内部に設けた伸縮シリンダ３１を油圧駆動することによりブーム全体を伸縮させることができるとともに、基端ブーム３０ａと支持ブラケット２９との間に跨設された起伏シリンダ３２を油圧駆動することにより上下面で起伏させることができる。また、先端ブーム３０ｃの先端部には垂直ポスト３３が取り付けられており、垂直ポスト３３は図示しないレベリング装置によりブーム３０の起伏角度によらず常時垂直姿勢が保持される構成となっている。

作業台４０は、作業者が搭乗する箱状のバケット４１、バケット４１に取り付けられた作業台保持ブラケット４２等を有して構成されており、作業台保持ブラケット４２は垂直ポスト３３に垂直ポスト３３の周りに首振り動自在に取り付けられている。作業台保持ブラケット４２の内部には首振りモータ４３が設けられており、この首振りモータ４３を油圧駆動することにより作業台４０を垂直ポスト３３まわりに首振り動させることができるようになっている。なお、上記のように垂直ポスト３３は常時垂直姿勢が保持されるため、結果としてバケット４１の床面は常時水平に保持される。

バケット４１には、旋回台２０、ブーム３０、作業台４０等を作動操作するための操作部５０が設けられている。図２に示すように操作部５０には、ブーム３０の旋回操作、起伏操作、伸縮操作を行うためのブーム操作レバー５１、作業台４０の首振り操作を行うための首振り操作レバー５２が設けられており、図示各矢印方向へのレバー傾動操作、レバー捻動操作によりブーム３０、作業台４０が所望の作動を行うように操作できるようになっている。また、操作部５０には、両操作レバー５１，５２に近接して、本発明に係る安全制御装置によりブーム作動規制が行われたときに操作される解除ボタン５３および逸脱ボタン５４のほか、警報音を放音するための警報ブザー５７、警告点灯するための警報ランプ５８のほか、ブーム３０等の作動状態に応じてその状態を表示可能な表示パネル５９が設けられている。

ブーム操作レバー５１の基部には、ブーム旋回操作を検出する旋回ポテンショメータ５１ａ、ブーム伸縮操作を検出する伸縮ポテンショメータ５１ｂ、ブーム起伏操作を検出する起伏ポテンショメータ５１ｃが設けられており、首振り操作レバー５２の基部には、首振り操作を検出する首振りポテンショメータ５２ａが設けられており、操作に応じて操作検出信号が出力されるようになっている。また、解除ボタン５３および逸脱ボタン５４には、ボタン操作を検出する解除スイッチ５３ａ、逸脱スイッチ５４ａがそれぞれ対応して設けられている。なお、首振り操作レバー５２は、中立起立位置でオフ、左右傾動位置でそれぞれオンとなるようなスイッチにより構成してもよい。

車体１０の側部には作業中の車両を安定状態に支持する４本のジャッキ６０，６０，…が設けられている。各ジャッキ６０は、上下方向に延びるアウタポスト６１、アウタポスト６１に上下方向に伸縮自在に挿入されたインナポスト６２、インナポスト６２の下端部に揺動自在に取り付けられたジャッキパッド６３等からなり、アウタポスト６１とインナポスト６２との間に跨設されたジャッキシリンダ６４を油圧駆動することによりインナポスト６２を上下方向に伸縮させることができ、各ジャッキ６０，６０，…のインナポスト６２を下方伸長してジャッキパッド６３を接地し、車体１０を持上状態で支持することができる。また、各ジャッキ６０，６０，…は車体１０の側方への張出を可能に構成されており、側方張出した状態での接地により車体１０をより安定して支持できるようになっている。各ジャッキ６０，６０，…の側方への張出格納操作および各インナポスト６２，６２，…の上下方向への伸縮操作は、車体１０の後部に設けられたジャッキ操作レバー１３の操作により行われる。

各ジャッキ６０，６０，…のアウタポスト６１の内部には、接地反力を検出する反力検出装置７０がそれぞれ配設されており、この反力検出装置７０のそれぞれには、リミットスイッチからなり、ジャッキ６０に作用する接地反力が所定の接地反力にまで低下したときにオンとなって検出信号を出力する反力検出スイッチ７１を設けて構成されている。

さて、図３に示すように両操作レバー５１，５２に設けられる各ポテンショメータ５１ａ〜５１ｃ，５２ａからの操作信号はそれぞれ、コントローラ９０のバルブ制御部９１に出力されるようになっている。バルブ制御部９１は、旋回ポテンショメータ５１ａからの旋回操作信号に基づいて旋回モータ２１に対応する第１制御バルブＶ１を電磁駆動し、伸縮ポテンショメータ５１ｂからの旋回操作信号に基づいて伸縮シリンダ３１に対応する第２制御バルブＶ２を電磁駆動し、起伏ポテンショメータ５１ｃからの起伏操作信号に基づいて起伏シリンダ３２に対応する第３制御バルブＶ３を電磁駆動するように構成されている。また、首振りポテンショメータ５２ａからの首振り操作信号に基づいて首振りモータ４３に対応する第４制御バルブＶ４を電磁駆動するように構成されている。

車体１０に設けられた油圧ポンプＰより吐出される作動油は、第１〜４制御バルブＶ１〜V４を介して上記各油圧アクチュエータ２１，３１，３２，４３に供給されるようになっており、作業者のレバー操作に従ったブーム３０、作業台４０の作動が行われる。

コントローラ９０には、位置算出部９２、負荷算出部９３、記憶部９４、第１作動規制部９８、第２作動規制部９９が設けられている。位置算出部９２は、車体１０に設けられてブーム３０の旋回角度を検出する旋回角センサ８１、基端ブーム３０ａの先端部に設けられてブーム３０の長さを検出する伸縮量センサ８２、基端ブーム３０ａに設けられてブーム３０の起伏角度を検出する起伏角センサ８３からそれぞれ出力される検出信号に基づいてブーム３０の先端部の位置を逐次算出するようになっている。負荷算出部９３は、起伏シリンダ３２に設けられて起伏シリンダ３２の軸力を検出する軸力センサ８４から出力される検出信号に基づいてブーム３０に作用する転倒モーメントを逐次算出するようになっている。また、負荷算出部９３で逐次算出される転倒モーメントは、第１作動規制部９８に出力されるようになっている。

記憶部９４には、ブーム３０の旋回位置およびジャッキ６０の張出量に対応付けた許容転倒モーメントが記憶されている。位置算出部９２の算出結果にブーム３０の先端部の位置、およびジャッキ６０に設けられてジャッキ６０の張出量を検出するジャッキ張出センサ８５から出力される検出信号に基づくジャッキ張出量に対応する許容転倒モーメントを第１作動規制部９８に逐次読み出されるように構成されている。

第１作動規制部９８は、負荷算出部９３により算出された転倒モーメントと記憶部９４に記憶された許容転倒モーメントとの比較を行うようになっている。ここで、転倒モーメントが許容転倒モーメントを下回っていれば、高所作業車１が安定して支持されている状態であるとしてブーム３０の作動を継続して行えるようになっている。転倒モーメントが許容転倒モーメントに到達すれば高所作業車１が転倒するおそれがあるとして第１ブーム作動規制信号がバルブ制御部９１に出力される。

第１ブーム作動規制信号を受けたバルブ制御部９１は、転倒モーメントが許容転倒モーメントを上回るような方向への作動（例えば、旋回動、伸長動、倒伏動）を規制するようにし、ブーム操作レバー５１の旋回ポテンショメータ５１ａ、伸縮ポテンショメータ５１ｂ、起伏ポテンショメータ５１ｃからこのような方向へ作動させるための操作信号がバルブ制御部９１に出力されてもこの信号に基づくような第１〜３制御バルブＶ１〜Ｖ３の電磁駆動を行わないように構成されている。このようにブーム３０の作動方向を規制することにより、車両転倒の回避が図られる。

なお、コントローラ９０には操作部５０に設けられた警報ブザー５７、警報ランプ５８、表示パネル５９が接続されており、第１作動規制部９８からバルブ制御部９１への第１ブーム作動規制信号の出力と同期して、これらを作動させるように構成されている。なお、このとき表示パネル５９には、ブーム３０に作用する転倒モーメントが許容転倒モーメントに到達したことによりブーム３０の作動規制が行われている旨が表示される。

また、第２作動規制部９９には、反力検出装置７０に設けられる反力検出スイッチ７１の検出信号が出力されるようになっており、ジャッキ６０に作用する接地反力が所定の接地反力を上回っていれば、スイッチがオフとなって検出信号の出力はなく、ジャッキ６０に作用する接地反力が所定の接地反力にまで低下するとリミットスイッチがオンとなり、検出信号が第２作動規制部９９に出力されるようになっている。

ここで、各ジャッキ６０，６０，…に備えられる反力検出スイッチ７１がいずれもオフとなって検出信号が出力されていない場合においては、４本のジャッキ６０，６０，…により安定して高所作業車１が支持されているとして継続してブーム３０の作動が行われるようになっている。また、各ジャッキ６０，６０，…に備えられる反力検出スイッチ７１のうち、隣り合う２つのジャッキ６０，６０に備えられる反力検出スイッチ７１がオンとなって検出信号が第２作動規制部９９に出力された場合、ジャッキ６０，６０，…による安定支持が行われていないとして、第２ブーム作動規制信号がバルブ制御部９１に出力されるようになっている。

そして、第２作動規制部９９から第２ブーム作動規制信号を受けたバルブ制御部９１は、オンとなった圧力検出スイッチ７１，７１を備えるジャッキ６０，６０に作用する接地反力を低下させるような方向への作動（例えば、旋回動、伸長動、倒伏動）が規制されるようにし、上記と同様に、第１〜３制御バルブＶ１〜Ｖ３の電磁駆動を行わないように構成されている。このようなブーム３０の作動方向の規制により車両転倒の回避が図られる。

また、第２作動規制部９９から第２ブーム作動制御信号がバルブ制御部９１に出力されたときにおいてもこれと同期して、コントローラ９０に接続される警報ブザー５７、警報ランプ５８、表示パネル５９を作動させるように構成されている。なお、このとき表示パネル５９には、ジャッキ６０に作用する接地反力が設定された所定の接地反力にまで低下したことによりブーム３０の作動規制が行われている旨が表示されるようになっている。なお、このとき、どのジャッキ６０の接地反力の低下により作動規制が行われたのかについての表示も併せてできるように構成してよい。

このようにして、図４に示すように、記憶部９４に記憶される許容転倒モーメントの設定により、第１作動規制部９８においてブーム３０を作動可能とする第１作業範囲Ｒ１の限界線Ｌ１を便宜的に規定することができることとなる。また、ジャッキ６０に作用する接地反力がどの程度まで低下したときに反力検出スイッチを作動させるかを設定することにより、第２作動規制部９９においてブーム３０を作動可能な第２作業範囲Ｒ２の限界線Ｌ２を便宜的に規定することができることとなる。

ここで、本実施例では、ブーム３０を作動させるにあたっては、反力検出スイッチ７１の作動時にジャッキ６０に作用する接地反力の設定により規定される第２作業範囲Ｒ２の限界線Ｌ２が、常には許容転倒モーメントの設定により規定される第１作業範囲Ｒ１の限界線Ｌ１の外側に位置するように設定が行われている。

このような高所作業車１においては、バケット４１に搭乗した作業者によりブーム操作レバー５１、首振り操作レバー５２がレバー傾動操作、レバー捻動操作されてブーム３０の旋回、伸長、起伏動、および作業台４０の首振り動がなされ、作業者が所望する高所作業位置に向けてブーム３０が作動する。ここで、所望高所作業位置に向けての作動中、あるいはブーム３０の格納作動中においてブームの作動規制が行われるとすると、上記設定により、ブーム３０に作用する転倒モーメントがブーム３０の旋回位置およびジャッキ６０の側方張出量に対応して定められた許容転倒モーメントにまで到達し、第１ブーム作動規制信号がバルブ制御部９１に出力されたことに因るものとなる。また、このようなブーム３０の作動規制が行われると、上記の通り警報ブザー５７による警報放音、警報ランプ５８による警告灯の点灯がなされるとともに、表示パネル５９にブーム３０に作用する転倒モーメントが許容転倒モーメントに到達したことによりブーム３０の作動規制が行われている旨が表示される。

次いで、ブーム３０の作動中に第１および第２作動規制部９８，９９の構成機器であるセンサ類に異常等が発生した際における作動について説明する。第１作動規制部９８を機能させるための構成機器として、旋回角センサ８１、伸長量センサ８２、起伏角センサ８３、軸力センサ８４、張出量センサ８５がそれぞれ設けられており、これらセンサ８１〜８５とコントローラ９０との間には、それぞれのセンサ８１〜８５に対応して異常検出器８９，８９，…が設けられている。また、第２作動規制部９９を機能させるための構成機器として各ジャッキ６０，６０，…にそれぞれ反力検出スイッチ７１，７１，…が設けられており、これらスイッチ７１，７１，…とコントローラ９０との間には、それぞれのスイッチ７１，７１，…に対応して異常検出器８９，８９，…が設けられている。

まず、上記センサ類の異常がない場合においては、各センサ類とコントローラ９０との間に設けられる異常検知部８９，８９，…からは異常を検出したことを示す異常検出信号が出力されず、第１および第２作動規制部９８，９９によるブーム３０の作動規制が行われる。ここで、例えばブーム３０が第１作業範囲Ｒ１内を作動中に旋回角センサ８１が断線したとすると、旋回角センサ８１とコントローラとの間に設けられた異常検知部８９がこの断線を検知し、旋回角センサ８１が異常であるとして異常検知部８９から異常検出信号がコントローラ９０の規制切換部９６に出力される。

異常検出信号が規制切換部９６に出力されると、規制切換部９６よりブーム停止信号がバルブ制御部９１に出力され、ブーム操作レバー５１および首振り操作レバー５２の各ポテンショメータ５１ａ〜５１ｃ，５２ａからの操作検出信号に基づいた第１〜第４制御バルブＶ１〜Ｖ４の電磁駆動が行われなくなるようになっており、これらバルブに繋がる各油圧アクチュエータ２１，３１，３２，４３の油圧駆動が停止し、作業者によるレバー操作が一切反映されなくなる。また、旋回角センサ８１の異常検出部８９からの異常検出信号が出力されていることにより、規制切換部９６から第１作動規制部９８に規制停止信号が出力されて第１作動規制部は作動を停止され、第１バルブ制御信号の出力が行われないようになっている。さらに、これら停止信号の出力に同期して警報ブザー５７，警報ランプ５８が作動して警報放音および警告点灯がなされるとともに、表示パネル５９において、第１作動制御部９８の構成機器が異常であり第１作動制御部９８によるブーム３０の作動規制が正常に機能しなくなった旨の表示が行われるようになっている。このように、ブーム３０の停止、警報ブザー５７および警報ランプ５８の作動、表示パネル５９の表示内容から、作業者は作動規制部が異常であることを知るところとなる。

ここで、操作部５０には、両操作レバー５１，５２、表示パネル５９に近接して解除ボタン５３が配設されている。解除ボタン５３を操作することにより、解除ボタン５３の基部に配設されている解除スイッチ５３ａがオンとなって規制解除指令信号が規制切換部９６に出力される。規制解除指令信号が規制切換部９６に出力されると、規制切換部９６からバルブ制御部９１へのブーム停止信号の出力を解除し、両操作レバー５１，５２の各ポテンショメータ５１ａ〜５１ｃ，５２ａからの操作検出信号に基づいた第１〜第４制御バルブＶ１〜Ｖ４の電磁駆動が行われ、作業者が所望するブーム３０の作動が許可されることとなる。なお、上記の表示パネル５９におけるブーム３０の作動規制が正常に機能しなくなった旨の表示とともに、解除ボタン５３の押圧操作によりブーム３０を始動可能になるとのチュートリアル表示を行うようになっている。

このようにしてブーム３０の作動が始動することにより、第１作動規制部は規制停止信号により作動しない状態である一方で、第２作動規制部９９は構成機器も正常であり、解除ボタン操作後においては第２作動規制部９９による作動規制が行われた状態でブーム３０の作動操作を行えるようになる。

また、ブーム３０を第１作業範囲Ｒ１内で作動させていたときに、第２作動規制部９９を構成する反力検出スイッチ７１，７１，…のいずれかが断線した場合においても同様に、反力検出スイッチとコントローラ９０との間の異常検出部８９から異常検出信号が規制切換部９６に出力され、バルブ制御部９１にブーム停止信号が出力されるとともに第２作動規制部９９に規制停止信号が出力される。これにより、第２作動規制部９９は作動が停止した状態とされて第２ブーム作動規制信号の出力が行われないようになる。また、これら停止信号の出力と同期して、警報ブザー５７、警報ランプ５８の作動制御とともに、表示パネル５９において第２作動規制部９９の構成機器が異常である旨の表示がなされる。そして、解除ボタン５３の操作により、解除スイッチ５３ａがオンとなって規制解除指令信号が規制切換部９６に出力され、規制切換部９６からのブーム停止信号の出力が解除され、両操作レバー５１，５２によるブームの作動操作が作業者の所望通りに行われることとなる。なお、このブーム３０の作動においては正常である第１作動規制部９８によるブーム３０の作動規制は行われており、第１作業範囲Ｒ１内に限りブーム３０の作動が許可されることとなる。

また、本実施例の操作部５０には解除ボタン５３に隣接して逸脱ボタン５４が配設されており、以下、この逸脱ボタン５４に係る構成および作用ついて説明する。

第１および第２作動規制部９８，９９がともに正常に機能した状態でブーム３０を作動させており、ブーム３０に作用する転倒モーメントが許容転倒モーメントにまで到達すると、即ち、許容転倒モーメントにより便宜的に規定される第１作業範囲Ｒ１の限界線Ｌ１にブーム３０の先端部が到達すると、上記のように、第１作動規制部９８によるブーム３０の作動規制が行われ、第１作動規制部９８から第１ブーム作動規制信号がバルブ制御部９１に出力され、表示パネル５９に第１作動規制部９８によるブーム３０の作動規制が行われている状態である旨が表示される。

ここで、操作部５０に配設されている逸脱ボタン５４を操作することにより、逸脱ボタン５４の基部に配設される逸脱スイッチ５４ａがオンとなって逸脱指令信号が規制解除部９７に出力され、逸脱指令信号を受けた規制解除部９７により第１作動規制部９８に規制停止信号が出力される。第１作動規制部９８は、規制停止信号が第１作動規制部９８に出力されている間、上記と同様にして第１ブーム作動規制信号の出力を行わないようになっている。一方、正常に機能している第２作動規制部９９は、反力検出スイッチ７１，７１，…の検出信号に基づいたブーム３０の作動規制を継続して行うようになっている。

これにより、作業者は第１作動規制部９８の第１作業範囲Ｒ１を逸脱して第２作業範囲Ｒ２までブーム３０を作動させることができるようになる。なお、表示パネル５９における第１作動規制部９８によるブーム３０の作動規制が行われている状態である旨の表示とともに、第２作動規制部９９が正常に機能しており、逸脱ボタン５４を押圧操作すればブーム３０を第２作動規制部９９が便宜的に規定する第２作業範囲Ｒ２の限界線Ｌ２までブーム３０を作動させることができるとのチュートリアル表示を行うようになっている。さらに、逸脱ボタン５４の押圧操作により、第１作動規制部９８によるブーム３０の作動規制が行われていない状態である旨が表示される。

そして、第１作動規制部９８が作動停止されてブーム３０が第１作業範囲Ｒ１を逸脱して作動させており、第２作業範囲Ｒ２の限界線Ｌ２に到達すると、第２作動規制部９９から第２ブーム作動規制信号が出力されてブーム３０の作動規制が行われ、警報ブザー５７、警報ランプ５８、表示パネル５９が同期して上記のように作動することとなる。

この逸脱スイッチ５４ａの作動により行われる第１作動規制部９８の作動停止は、ブーム３０の先端部が第１作業範囲Ｒ１まで復帰して一定時間経過することにより、即ち、点灯モーメントが許容転倒モーメント以下になって一定時間経過することにより、規制解除部９７からの規制停止信号の出力が自動的に解除されるようになっている。このように、規制解除部９７からの規制停止信号の出力が解除されると、これに同期して逸脱ボタン５４の操作による第１作動規制部９８の作動停止状態が解除されて再び第１作動規制部９８によるブーム３０の作動規制が行われる状態となった旨の表示がなされるようになっている。なお、上記規制停止信号の出力の自動解除をするために経時計測を行うタイマーをコントローラ９０に備えて構成してもよい。

ところで、異常検出器８９，８９，…を用いた第１および第２作動規制部９８，９９が異常か否かの判定については、逸脱ボタン５４の操作有無の如何に関わらずブーム３０の作動中には常に行われるようになっている。ここで、逸脱ボタン５４を操作することにより第１作動規制部９８に規制停止信号が出力されて第１作動規制部９８によるブーム３０の作動規制が行われない状態とし、第１作業範囲Ｒ１を逸脱してブーム３０を作動させているときに、異常検知器８９により第２作動制御部９９に係る構成機器の異常が認められたとする。このとき、異常検出信号を受けた規制切換部９６により第２作動規制部９９に規制停止信号が出力されて第２作動規制部９９の作動が停止されるとともに、バルブ制御部９１にブーム停止信号が出力される。ここで、解除ボタン５３の操作により解除スイッチ５３ａがオンとされて規制解除指令信号が規制切換部９６に出力され、第１作動規制部９８が機能しているもとでブーム３０の作動が許可されるが、このときブーム３０は第１作業範囲Ｒ１を逸脱した状態となっている。ここで、本実施例においては、ブーム３０が第１作業範囲Ｒ１内に復帰するまでブーム３０に作用する転倒モーメントが増加する方向への作動（例えば、旋回動、伸長動、倒伏動）が規制されるようになっており、ブーム３０の第１作業範囲Ｒ１内への復帰後は、第１作動規制部９８による転倒モーメントと許容転倒モーメントとの比較判断によるブーム３０の作動規制が通常通り行われるようになっている。

このような本実施例においては、第１および第２の作動規制部９８、９９のいずれか一方の構成機器が異常検出器８９により異常であると検出されたときに、規制切換部９６により異常の作動規制部の作動を停止させ、他方の作動規制部による作動規制を継続した状態でブーム３０の作動を行わせるように構成されている。このように、一方の作動規制部の構成機器等が異常であっても、これを停止させて正常な状態である他方の作動規制部による作動規制が行われた状態でブーム３０の作動が許可されるため、異常発生後に車両転倒を招く危険のある方向へのブーム３０の作動操作が行われたとしてもこの他方の作動規制部による作動規制が行われることとなり、安全性を確保した作業車の安全制御装置を提供することができる。

また、規制切換部９６による異常である作動規制部の作動停止とともにブーム３０の作動を停止させ、解除ボタン５３の押圧操作によりこのブーム３０の作動停止状態が解除されるように構成されている。これにより、解除ボタン５３の操作がなければ正常な作動規制部によるブーム３０を始動させることができず、作業者はこのような状態に鑑みて作動規制部が異常であることを知ることができる。

なお、第１作動規制部９８にモーメント規制を行わせるとして転倒モーメントを算出するために軸力センサ８４を備え、第２作動規制部９９にジャッキ反力規制を行わせるとしてジャッキ６０に作用する接地反力を検出する反力検出スイッチ７１，７１，…を備えて構成している。このように、第１および第２作動規制部９８，９９がそれぞれ相違するセンサ、スイッチからの検出信号に基づいて作動規制を行っていることから、一方の作動規制部におけるセンサ類が異常となっても、これらセンサ類が他方の作動規制部の正常性に影響を及ぼさない。このため、異常時に他方の作動規制部による作動規制を継続しても正常に機能させることができ、安全性を確保することができる。

また、常には第１作動規制部９８によるブーム３０の作動規制が行われるように設定構成し、第１作動規制部９８に定められた所定条件を満たしてもブームの作動規制を行わず、第２の作動規制手段に定められた所定条件を満たしたときに、作動規制を行うように指令操作するための逸脱ボタン５４が備えられている。これにより、作動規制が厳しく設定構成される第１作動規制部９８により規定される第１作業範囲Ｒ１を逸脱してブーム３０を作動させ、作動規制が緩やかに設定構成される第２作動規制部９９により規定される第２作業範囲Ｒ２までブーム３０を作動できるようになる。このため、常には第１作動規制部９８の第１作業範囲Ｒ１により車両転倒の回避が図られて安全性が確保されているとともに、作業者の所望高所作業位置が第１作動規制部９８により規定される第１作業範囲Ｒ１を逸脱した位置にある場合においても逸脱ボタン５４を押圧操作することで柔軟に対応させることができる。また、第１作業規制部９８により規定される第１作業範囲Ｒ１を逸脱しても第２作業規制部９９による作動規制が行われるため、車両転倒からの安全性は確保されている。このように、車両転倒の回避とブーム操作の柔軟性確保の両立を図ることができる。

そして、第１および第２作動規制部９８，９９によるブーム３０の作動規制が行われたときに、それと同期して作動する警報ブザー５７、警報ランプ５８、および表示パネル５９が設けられている。これにより、作業者にブームが作動規制状態にあることを注意喚起することができ、車両の安全確保に寄与する。

なお、上記実施例においては、記憶部９４に許容転倒モーメントを記憶させ、軸力センサ８４から得られる転倒モーメントとの比較によりブーム３０の作動規制を行うように構成されたが、これをブーム３０の先端部の位置が予め定めた許容作業範囲にあるか否かの判断に基づいてブーム３０の作動規制を行うように構成してもよい。以下、この変更構成形態について、図１〜４を参照して簡単に説明する。なお、上記実施例と同一の態様については同一符号を付して重複説明を省略する。

コントローラ９０の位置算出部９２により、ブーム３０の旋回角、伸長量、起伏角に基づいてブーム３０の先端部の位置が逐次検出され、この位置検出信号が作動規制判断部９５に逐次出力される。一方、記憶部９４においては、作業台４０が位置しても車両が安定して支持されるとする許容作業範囲Ｒ１’が記憶されている。ここで、図４に示すように記憶される許容作業範囲Ｒ１’の限界線Ｌ１’は、常には上記の反力検出スイッチ７１の作動時にジャッキ６０に作用する接地反力の設定により規定される作業範囲Ｒ２の限界線Ｌ２の内側に位置するように設定されている。

そして位置検出信号が出力される第１作動規制部９８’において、逐次出力されるブーム３０の先端部の位置が、記憶部９４に記憶されている許容作業範囲内にあるか否かの判断が行われる。ここで、第１作動規制部９８’により、ブーム３０の先端部が許容作業範囲内にあると判断されれば、高所作業車１が安定支持状態であるとしてブーム３０の作動が継続して行われるようになっており、許容作業範囲の限界線Ｌ１’に到達していると判断されれば、第１ブーム作動規制信号がバルブ制御部９１に出力されるようになっている。なお、上記実施例においてコントローラ９０を構成した負荷算出部９３は省略して構成してもよい。

そして、バルブ制御部９１により許容作業範囲Ｒ１’を逸脱する方向へのブーム３０の作動を規制するように第１〜第３制御バルブＶ１〜Ｖ３の電磁駆動が行われ、この第１ブーム作動規制信号の出力と同期して警報ブザー５７、警報ランプ５８、表示パネル５９の作動が行われるように制御される。なお、表示パネル５９には、ブーム３０の先端部の位置が許容作業範囲Ｒ１’の限界線Ｌ１’に到達したことによりブーム３０の作動規制が行われている旨が表示される。

このような高所作業車１においても、第１作動規制部９８の構成機器である各センサ８１〜８５の異常がそれぞれのセンサに対応して設けられる異常検出器８９，８９，…により検出され、異常検出信号が規制切換部９６に出力されると、バルブ制御部９１にブーム停止信号が出力されるとともに第１作動規制部９８に規制停止信号が出力される。そして、表示パネル５９におけるチュートリアル表示にしたがって解除ボタン５３を押圧操作することにより解除スイッチ５３ａがオンとなって作業者は第２作動規制部によるブーム３０の作動規制を継続して行われる状態でブーム３０を始動させることができる。

また、ブーム３０の先端部が許容範囲Ｒ１’の限界線Ｌ１’に到達したときに、逸脱ボタン５４を押圧操作することにより、第１作動規制部９８から第１ブーム作動規制信号が出力されないようにすることができ、作業者は第２作動規制部９９による第２作業範囲Ｒ２までブーム３０を作動させることができるようになる。

このように、第１作動規制部９８をブーム３０の先端部の位置に基づいてブームの作動規制を行う形態についても、上記と同様の効果を得ることができる。なお、ブーム３０の先端部の位置を検出するにあたっては、旋回角センサ８１、伸長量センサ８２、起伏角センサ８３を備えて第１作動規制部９８におけるブーム３０の作動規制が行われており、上記と同様にして第１および第２作動規制部９８，９９がそれぞれ相違するセンサ、スイッチからの検出信号に基づいて作動規制を行うように構成されている。このため、上記と同様にして、一方の作動規制部が作動停止しても他方の作動規制部を継続して機能させることに対して安全性が確保されたものとなっている。

また、上記各実施例においては、異常検出器８９から規制切換部９６に異常検出信号が出力されると、異常が検出されたセンサを構成機器として有する作動規制部の作動を規制する規制停止信号の出力とともに、バルブ制御部９１にブーム停止信号を出力してブームの作動を停止させるようになっている。また、このようなブームの作動停止状態を解除するための解除ボタン５３を操作部５０に設けて構成している。しかしながら、必ずしも異常検出信号を受けたときに規制切換部９６からブーム停止信号を出力する構成に限られず、そのまま継続して自動的に第２作動規制部９９によるブーム３０の作動規制を行わせる状態に自動的に移行させるようにしてもよい。このとき、解除ボタン５３に係る構成を省略することができる。

また、逸脱ボタン５４を押圧操作することによる第１作動規制部９８の作動を停止させて第１作業範囲Ｒ１を逸脱してブーム３０を作動可能とする操作タイミングとしてブーム３０が第１作業範囲Ｒ１の限界線Ｌ１に到達して第１ブーム作動規制信号がバルブ制御部９１に出力されるときとしたが、必ずしもこれに限られず、第１作業範囲Ｒ１内にいてブーム３０の作動規制が行われていない安全な状態においても操作することにより第１作動規制部９８に規制解除部９７から規制停止信号を出力されるように構成してもよい。これにより、所望高所作業位置が第１作業範囲Ｒ１を逸脱した位置にあると予測される場合等における作動操作性を向上させることができる。

また、上記各実施例においては、接地反力を検出する反力検出装置７０をリミットスイッチからなる反力検出スイッチ７１を備えて構成し、この反力検出スイッチの作動状態により各ジャッキ６０，６０，…が許容接地反力にまで低下しているか否かを判断する構成としたが、必ずしもこの形態に限られない。例えば、ジャッキ６０の作動油給排を制御するためのジャッキ制御バルブを介して油圧ポンプＰから作動油が供給されるジャッキシリンダ６４のチューブ側油室内およびロッド側油室内の圧力を検出する圧力センサを油路中に配設し、圧力センサにより検出される油室内の圧力からジャッキ６０に作用する接地反力をコントローラで演算して得る構成とし、第２規制部９９において演算で得られた接地反力とコントローラに予め記憶させておいた許容接地反力との比較判断を行い、許容接地反力にまで低下したと判断したときに第２ブーム作動規制信号をバルブ制御部９１に出力するようにしてもよい。

また、位置算出部で算出される位置をブーム３０の先端部であるとして説明しているが、より具体的には、先端ブーム３０ｃの先端の位置を算出するようにしてもよいし、先端ブーム３０ｃの先端に垂直ポスト３３を介して取り付けられる作業台４０の位置を算出するようにしてもよい。

また、本発明に係る安全制御装置を搭載した作業車の一例として、車体１０の前後左右の４箇所にジャッキ６０，６０，…を設ける形態の高所作業車１を例示したが、本発明においては、車体１０の左右２箇所にジャッキを設ける形態の作業車、あるいは車体の前部および前後左右の５箇所にジャッキを設ける形態の作業車であっても同様に適用可能であり、同様の効果を得ることができる。

また、本発明に係る安全制御装置を搭載した作業車の一例として、タイヤ車輪１１，１１，…を備える車体１０をベースとし、旋回、伸縮、起伏可能なブーム３０および作業台４０を作業装置２として架装した高所作業車１を例示したが、ジャッキを備えて構成される作業車であれば、車体１０として例えばクローラ装置を備えた車両をベースとするものでもよく、伸縮あるいは起伏動可能なブームを備えた作業装置２として例えばクレーン装置等を架装したものであってもよく、同様に実施可能であるとともに同様の効果を得ることができる。

本発明に係る作業車の安全制御装置を搭載した作業車の一例として示す高所作業車の側面図である。 上記高所作業車の操作部を示す斜視図である。 上記高所作業車のコントローラに係る構成を示すブロック図である。 本発明に係る作業車の安全制御装置により規定される作業範囲を示す模式図である。

符号の説明

１ 高所作業車
２ 作業装置
１０ 走行体
２０ 旋回台
３０ ブーム
４０ 作業台
５３ 解除ボタン（５３ａ 解除スイッチ）
５４ 解除ボタン（５４ａ 解除スイッチ）
５７ 警報ブザー
５８ 警報ランプ
５９ 表示パネル
６０ ジャッキ
６４ ジャッキシリンダ
７１ 反力検出スイッチ
８１ 旋回角センサ
８２ 伸長量センサ
８３ 起伏角センサ
８４ 軸力センサ
９０ コントローラ
９１ バルブ制御部
９２ 位置算出部
９３ 負荷算出部
９４ 記憶部
９６ 規制切換部
９７ 規制解除部
９８ 第１作動規制部
９９ 第２作動規制部

Claims (5)

1. 走行体と、前記走行体上に設けられるブームとを有する作業車に搭載され、
   それぞれに定められた所定の条件下で前記ブームの作動を規制する第１および第２の作動規制手段を有して構成される作業車の安全制御装置であって、
   前記第１および第２の作動規制手段が異常か否かを検知する異常検知手段と、
   前記異常検知手段により前記第１および第２の作動規制手段のいずれか一方が異常と検知されたときに、当該異常と検知された作動規制手段の作動を停止させ、前記第１および第２の作動規制手段の他方に定められた所定の条件下で前記ブームの作動規制を継続して行わせる規制切換手段とを備えて構成されることを特徴とする作業車の安全制御装置。
2. 前記規制切換手段は、前記異常と検知された作動規制手段の作動停止とともに前記ブームの作動を停止させ、
   前記規制切換手段により前記ブームの作動が停止されたときに、前記規制切換手段による前記ブームの作動の停止を解除する指令を行う規制解除操作手段を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の作業車の安全制御装置。
3. 前記走行体の側部に下端部を接地させて前記走行体を支持する複数のジャッキが設けられており、
   前記第１の作動規制手段は、前記ブームに作用する転倒モーメントを検出するモーメント検出手段を備え、前記所定の条件として前記モーメント検出手段により検出される転倒モーメントが予め設定された許容転倒モーメントにまで到達したときに前記ブームの作動を規制するように構成され、
   前記第２の作動規制手段は、前記ジャッキに作用する接地反力を前記複数のジャッキのそれぞれに対応して検出する反力検出手段を備え、前記反力検出手段により検出される前記ジャッキの接地反力が所定の条件下となったときに前記ブームの作動を規制するように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の作業車の安全制御装置。
4. 前記走行体の側部に下端部を接地させて前記走行体を支持する複数のジャッキが設けられており、
   前記第１の作動規制手段は、前記ブームの先端部の位置を検出する位置検出手段を備え、前記所定の条件として前記位置検出手段により検出される前記ブームの先端部の位置が予め設定された許容範囲の限界に到達したときに前記ブームの作動を規制するように構成され、
   前記第２の作動規制手段は、前記ジャッキに作用する接地反力を前記複数のジャッキのそれぞれに対応して検出する反力検出手段を備え、前記反力検出手段により検出される前記ジャッキの接地反力が所定の条件下となったときに前記ブームの作動を規制するように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の作業車の安全制御装置。
5. 前記第１および第２の作動規制手段は、常には前記第１の作動規制手段による作動規制が行われるように設定構成されており、
   前記第１の作動規制手段に定められた所定の条件下であっても前記ブームの作動を規制させず、前記第２の作動規制手段に定められた所定の条件下となったときに前記ブームの作動を規制させるように指令する逸脱操作手段を備えて構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の作業車の安全制御装置。

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