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JP2004203574A - Stress detector for aerial work vehicles - Google Patents

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Publication number
JP2004203574A
JP2004203574A JP2002376117A JP2002376117A JP2004203574A JP 2004203574 A JP2004203574 A JP 2004203574A JP 2002376117 A JP2002376117 A JP 2002376117A JP 2002376117 A JP2002376117 A JP 2002376117A JP 2004203574 A JP2004203574 A JP 2004203574A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stress
elapsed time
time signal
boom
stress value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002376117A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Morota
貴志 諸田
Shunichi Nakazawa
俊一 中澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aichi Corp
Original Assignee
Aichi Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aichi Corp filed Critical Aichi Corp
Priority to JP2002376117A priority Critical patent/JP2004203574A/en
Publication of JP2004203574A publication Critical patent/JP2004203574A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)

Abstract

【課題】疲労判定の精度を向上させる。
【解決手段】応力検出装置60はブームアクチュエータ15、21、23の作動を制御するブーム作動制御装置40に取り込まれる。応力検出装置60は、旋回台の基部に取り付けられたひずみゲージ61と、車両の走行動及びブーム作動の少なくともいずれかの駆動時から所定の間隔で経過時間信号を出力する経過時間信号発生回路69と、経過時間信号発生回路69からの経過時間信号を受け取ると、この経過時間信号を受けたときのひずみゲージ61からの検出値に応じて応力演算回路71により算出された応力値を取り込む応力値取込回路73と、経過時間信号及びこれに対応して応力値取込回路73により取り込まれた応力値及び作業台位置センサ41からの検出値に応じて位置算出回路49により算出された作業台位置を経過時間信号に対応させて記憶するメモリ75とを有して構成される。
【選択図】 図2
An object of the present invention is to improve the accuracy of fatigue determination.
A stress detection device is incorporated in a boom operation control device for controlling the operation of boom actuators. The stress detection device 60 includes a strain gauge 61 attached to the base of the swivel, and an elapsed time signal generation circuit 69 that outputs an elapsed time signal at a predetermined interval from at least one of the driving of the vehicle and the operation of the boom. When an elapsed time signal is received from the elapsed time signal generation circuit 69, a stress value that captures the stress value calculated by the stress calculation circuit 71 according to the detection value from the strain gauge 61 when the elapsed time signal is received. A work table calculated by the position calculating circuit 49 in accordance with the capture circuit 73 and the elapsed time signal and the stress value correspondingly captured by the stress value capture circuit 73 and the detection value from the work table position sensor 41; And a memory 75 for storing the position in association with the elapsed time signal.
[Selection] Fig. 2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高所作業車の応力検出装置に関し、更に詳細には、走行可能に構成された走行体と、走行体に少なくとも起伏動可能に設けられたブームと、ブームの先端部に設けられた作業台とを有してなる高所作業車の応力検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
高所作業を行なう高所作業車には、例えば、走行可能に構成された走行体に旋回動自在に設けられた旋回台と、旋回台に上下に揺動可能に取り付けられたブームと、ブームの先端部に上下に揺動可能に取り付けられた作業台とを有して構成されているものがある。このような高所作業車は、走行体の走行により作業現場に移動し、ブーム及び旋回台を作動させて作業台を所望の位置に移動させることができる。
【0003】
ここで、作業台には作業者の負荷や作業にともなう負荷が作用するが、これらの負荷は変動荷重となってブームを介して旋回台に作用する場合が多いので、ブームを支持する旋回台は静荷重の場合よりも小さい荷重で疲労する事態を考慮した設計が行なわれている。例えば、ブームが水平方向に延びた状態において、旋回台の基部(以下、「最弱部」と記す。)には大きな負荷が作用するため、この最弱部に想定される最大の負荷を想定される繰り返し回数与えた場合でも最弱部が破断しないように設計する。このように変動荷重を考慮して設計することで、旋回台の寿命を向上させることができる。なお、このように疲労を考慮した耐久性判断を行うものとして、例えば、特許文献1に開示の装置がある。
【0004】
また、作業台に作用する変動負荷はブームや走行体にも作用するため、旋回台と同様にブームや走行体も疲労を考慮した設計が行なわれている。
【0005】
ここで、旋回台、ブーム及び走行体の疲労の度合いを判定するには、疲労判定される部品に作用した応力と、応力が作用した繰返し回数(以下、応力繰返し回数と記す)を知る必要がある。このため、高所作業車を使用する作業車から作業内容をヒアリングするとともに、アワーメータからブームの稼動時間及び走行体の走行時間を得ている。
【0006】
【特許文献1】実用新案登録第3066993号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、作業者からの申告内容は実際のブームの使用状態と必ずしも一致しない場合があり、疲労判定の精度が低下するという問題が生じる。
【0008】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、正確な疲労判定を行なうことができる高所作業車の応力検出装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明に係わる高所作業車の応力検出装置は、走行可能に構成された走行体(例えば、実施形態における車体3)と、走行体に少なくとも起伏動可能に設けられたブームと、ブームの先端部に設けられた作業台とを有してなる高所作業車の応力検出装置であって、高所作業車のいずれか一箇所もしくは複数箇所に設けられ、この箇所に作用する応力を検出する応力検出手段(例えば、実施形態におけるひずみゲージ61)と、走行体による走行動もしくはブームの作動の時から所定の間隔で経過時間信号を出力する時間信号出力手段(例えば、実施形態における経過時間信号発生回路69)と、時間信号出力手段からの経過時間信号を受け取ると、この経過時間信号を受けたときの応力検出手段により検出された応力値を取り込む応力値取込手段(例えば、実施形態における応力値取込回路73)と、経過時間信号及びこれに対応して応力値取込手段により取り込まれた応力値を記憶する記憶手段(例えば、実施形態におけるメモリ75)とを有して構成される。
【0010】
上記構成の応力検出装置によれば、高所作業車のいずれか一箇所もしくは複数箇所に応力検出手段を設け、この応力検出手段からの応力値を走行体の走行動もしくはブームの作動の時から経過時間毎に経過時間とともに記憶することで、応力検出手段が設けられた場所に作用する応力値と経過時間を正確に得ることができる。このため、これらの応力値と経過時間とから応力が作用した回数と応力値との関係を求めることで、応力検出手段が設けられた場所の疲労判定を正確に行なうことができる。
【0011】
また、上記構成の応力検出装置において、ブームの作動を制御するブーム作動制御手段(例えば、実施形態におけるブーム作動制御装置40)を有し、ブーム作動制御手段は走行体に対する作業台の位置を検出する作業台位置検出手段(例えば、実施形態における作業台位置センサ41)を備え、記憶手段に、経過時間信号とこれに対応して応力値取込手段により取り込まれた応力値及び経過時間信号に対応して作業台位置検出手段により検出される作業台位置を記憶するように構成されてもよい。
【0012】
上記構成の応力検出装置によれば、記憶手段に作業台位置検出手段からの経過時間信号に対応した作業台位置を記憶させることで、応力値と経過時間との関係から応力作用回数と応力値との関係を求める場合、作業台位置を考慮して応力が作用した回数を実状に合った数にすることができる。このため、応力検出手段が設けられた部材の疲労判定をより正確に行なうことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図1から図4に基づいて説明する。本実施の形態は、伸縮動可能に構成されたブームの先端に作業台を備えた高所作業車の態様を示す。先ず、本発明に係わる応力検出装置を説明する前に、この応力検出装置を搭載した高所作業車を説明する。高所作業車1は、図1に示すように、トラック車両をベースとして構成され、車体3の前後左右両端部に一対の前輪5及び後輪7を配設して走行可能であり、車体3の前部に運転キャビン9を有して構成されている。運転キャビン9内には後輪7を制動状態にするパーキングベレーキPが配設され、車体3の前後の左右両側部には車体3を持ち上げ支持するジャッキ11が配設されている。運転キャビン9よりも車両後方側の車体3の前側中央部には旋回動自在に構成された旋回台13が取り付けられ、車体3に内蔵された旋回モータ15により旋回動可能に構成されている。この旋回台13にブーム20の基部が起伏動自在に枢結され、ブーム20は起伏シリンダ21により起伏動可能である。
【0014】
ブーム20は複数のブーム部材を入れ子式に組み合わせて伸縮動自在であり、内蔵された伸縮シリンダ23により伸縮動可能である。ブーム20の先端部には作業台25が上下に揺動可能に枢結され、レベリング装置29により作業台25はブーム20の起伏角度に拘わらず水平状態に支持されている。作業台25にはブーム20の旋回動、起伏動及び伸縮動を操作するブーム操作装置31が設けられている。ブーム20は全縮状態で車両前方側から後方側へ倒伏動した状態で車両に格納される。
【0015】
運転キャビン9内には、図示しないエンジンの駆動力を取り出して旋回モータ15、起伏シリンダ21及び伸縮シリンダ23(以下、これらをまとめて「ブームアクチュエータ15、21、23」と記す。)等の駆動源である図示しない油圧ポンプを駆動させるPTO機構(図示せず)の駆動を操作するPTOスイッチ(PTO SW33)が配設されている。
【0016】
このように構成された高所作業車1には、図2に示すように、ブームアクチュエータ15、21、23の作動をコントロールするブーム作動制御装置40が搭載されている。ブーム作動制御装置40は、ブーム操作装置31、作業台位置センサ41及び車両コントローラ45とを有して構成されている。ブーム操作装置31は傾動可能に構成された図1に示す操作レバー31aを備え、この操作レバー31aを前後左右方向に傾動すれば車両コントローラ45を介して旋回モータ15の旋回動作、起伏シリンダ21の伸縮動作及び伸縮シリンダ23の伸縮動作を操作可能に構成されている。作業台位置センサ41は、図1に示す旋回台13の旋回角度を検出する旋回角センサ(図示せず)と、図1に示すブーム20の車体3に対する起伏角度を検出する起伏角センサ(図示せず)と、図1に示すブーム20の伸長量を検出する伸長センサ(図示せず)とを有して構成されている。
【0017】
車両コントローラ45には、ブーム操作装置31からの操作信号に応じてブームアクチュエータ15、21、23の各作動をコントロールする作動制御弁Vのそれぞれの作動を制御する作動制御回路47と、作業台位置センサ41(旋回角センサ、起伏角センサ、伸長センサ)からの検出値に応じて図1に示す作業台25の位置を算出する位置算出回路49と、位置算出回路49により算出された作業台位置が予め設定された作業台25の移動できる許容移動領域(図示せず)を越えているか否かを判定する移動判定回路51と、移動判定回路51により作業台25の位置が許容移動領域を越えていると判定されたときに作動制御回路47から作動制御弁Vへの作動制御信号の伝達を遮断してブームアクチュエータ15、21、23の作動を規制する作動規制回路53とを有して構成されている。なお、移動判定回路51は図1に示すブーム20を介して車体3に作用するモーメントを検出するモーメントセンサ(図示せず)からのモーメント値が許容モーメントを越えたか否かを判定し、モーメント値が許容モーメントを越えた旨の判定をしたときに作動規制回路53を作動させるようにしてもよい。
【0018】
このように構成されたブーム作動制御装置40は、疲労判定を行なうため車両のいずれかの部分に作用する応力を検出してこれを記憶する応力検出機能を備えた応力検出装置60を取り込んでいる。この応力検出装置60は、ひずみゲージ61、ブレーキ作動検知センサ63、PTO SW33及び車両コントローラ45に内蔵された応力検出部67とを有して構成されている。ひずみゲージ61は旋回台13の基部13aの最弱部に取り付けられ、ブーム20の作動により旋回台13に作用する負荷及び車両走行によりブーム20が上下動等して旋回台13に作用する負荷により生じる基部13aのひずみを検出する。ブレーキ作動検知センサ63は図1に示すパーキングブレーキPが作動状態にある、即ち、後輪7が制動状態にあることを検知するセンサである。PTO SW33は前述したのでその説明は省略する。
【0019】
応力検出部67は、経過時間信号発生回路69と応力演算回路71と応力値取込回路73とメモリ75とを有して構成されている。経過時間信号発生回路69はブレーキ作動検知センサ63からの図1に示すパーキングブレーキPが非作動状態にある旨の非作動信号、又はPTO SW33が操作されて図示しないエンジンの駆動力を取り出すためのON信号を受けたときに作動して所定間隔毎に時間信号を発生する機能を有し、所定間隔は任意に調整可能に構成されている。応力演算回路71はひずみゲージからの検出値に応じて図1に示す旋回台13の基部13aに作用する応力を演算する機能を有する。応力値取込回路73は経過時間信号発生回路69からの経過時間信号を受け取る毎にこの経過時間信号を受けたときの応力演算回路71により演算された応力値を取り込む機能を有する。メモリ75には、経過時間tnと、経過時間tnに対応して応力値取込回路により取り込まれた応力値及び位置算出回路49からの経過時間tnに対応した作業台位置が記憶される。即ち、メモリには、図3に示す経過時間t1、t2…tnと、これに対応した応力値σn及び作業台位置が記憶される。
【0020】
さて、このように構成された応力検出装置60を兼ね備えたブーム作動制御装置40は、車両が移動している場合には、図2に示すように、図1に示すパーキングブレーキPは非作動状態になるのでブレーキ作動検知センサ63が非作動信号を出力し、車両が作業現場に移動して図1に示すブーム20により作業が行なわれている場合には、PTO SW33からON信号が出力される。このため、図1に示す旋回台13の基部13aに変動負荷が作用する虞のある状態になると応力検出装置60が作動して経過時間信号が発生する。そして、応力値取込回路73が経過時間信号毎に応力演算回路71により演算された応力値を取り込み、メモリ75に、図3に示す経過時間t1、t2…tnと、これに対応した応力値σ1、σ2…σn及び作業台位置が記憶される。なお、作業台位置は作業台位置センサ41からの検出値に応じて位置算出回路49により算出されて経過時間とともにメモリ75に記憶される。
【0021】
このため、変動負荷により図1に示す旋回台13の基部13aに発生する応力の殆どをメモリ75に記憶させることができる。
【0022】
続いて、メモリ75に記憶されたデータに基づいて図1に示す旋回台13の基部13aを構成する部材の寿命判定について説明する。図4は旋回台13の基部13aを構成する部材の疲労特性を示しており、縦軸が応力振幅S、横軸が応力繰り返し回数Nを示したいわゆるS−N曲線である。図4に示すように、応力がある値以下になると、いくら繰返し荷重を作用させても破断は生ぜずS−N曲線は水平になる。この水平部はこの応力以下では永久に破壊しないと考えられるので、この曲線が水平になる限界の応力値を一般に疲れ限度と呼ばれている。また、S−N曲線の傾斜部では疲れ限度以上の応力に対してその値に応じた破断までの繰り返し回数をS−N曲線によって推定することができる。
【0023】
そこで、図1に示す旋回台13の基部13aを構成する部材の寿命判定は、先ず、破断に至る繰り返し回数NをS−N曲線によって推定する。例えば、旋回台13の基部13aに変動負荷が作用して応力σ1及び応力σ2が発生した場合、これらの応力に対応したS−N曲線から推定される応力繰返し回数NはそれぞれN1、N2となる。続いて、応力繰返し回数Nに対する実際に基部13aの部材に作用した応力繰返し回数の比を求める。そして、この値が諸定値を超えているか否かで部材の寿命判定を行なう。ここで、前述したように部材に作用した負荷が変動して2種類の応力σ1、σ2が発生した場合には、直線被害法則と呼ばれる数式1により寿命判定を行なう。
【0024】
【数1】
n1/N1+n2/N2=C
【0025】
ここで、n1は応力σ1が発生した回数であり、N1はS−N曲線上のσ1に対応する応力繰り返し回数であり、n2は応力σ2が発生した回数であり、N2はS−N曲線上のσ2に対応する応力繰り返し回数であり、Cは定数で通常C=1である。即ち、n1/N1+n2/N2=1になると部材が破壊することを意味している。
【0026】
さて、応力σ1が発生した回数n1と応力σ2が発生した回数n2は、図2に示すメモリ75に記憶されたデータに基づいて数えられる。メモリ75に記憶されたデータは、図3に示すように、経過時間tとともに応力σが記憶されており、このデータは図2に示すパソコン80等に読み込まれて回数n1、n2が数えられる。ここで、例えば、回数n2を数える場合、図3の矢印Aが示すように、隣接する経過時間tの各応力σ2が一定であるときには図2に示す位置算出回路49からの経過時間tに対応した図1に示す作業台25の位置情報を加味する。即ち、応力値と作業台位置情報が同じであれば、この経過時間における応力繰り返し回数は4回ではなく1回として数える。これは、この経過時間内では負荷変動が無く、発生した応力は一回だからである。なお、回数n1も回数n2の場合と同様にして数えられる。このため、応力繰り返し回数n1、n2は実状に合った数となる。
【0027】
続いて、図2に示すパソコン80は、前述した数式1に図4に示すS−N曲線から推定されたN1、N2と前述した数えた応力繰り返し回数n1、n2を代入して演算し、演算された値と1との比較を行なう。そして、パソコン80は演算された値が1を越えていれば旋回台13の基部13aは疲労寿命と判定し、演算された値が1よりも小さければ使用可能状態にあると判定する。なお、パソコン80による疲労判定は、パソコン80に設定されたプログラムに従って行なわれ、プログラムの内容は変更可能である。すなわち、上記数式1における定数Cの値を適宜変更設定したり、上記直線被害法則とは異なる疲労被害法則に基づく疲労寿命計算を行っても良い。なお、疲労被害法則については、直線被害法則を修正したものなど、従来から種々の法則が提案されており、これらは公知であるのでこれらに基づく疲労寿命計算についての説明は省略する。
【0028】
このように、図1に示す旋回台13の基部13aに変動負荷が作用すると考えられる状態において、この基部13aに生じる応力の全てが経過時間に対応させて図2に示すメモリ75に記憶され、また応力繰り返し回数n1、n2は実状に合った数として計数されるので、寿命判定を正確に行なうことができる。
【0029】
なお、前述した実施の形態では、旋回台13の基部13aにひずみゲージ61を取り付けたが、この場所に限るものではなく、高所作業車1のいずれの場所に取り付けてもよい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における高所作業車の応力検出装置によれば、高所作業車のいずれか一箇所もしくは複数箇所に応力検出手段を設け、この応力検出手段からの応力値を走行体の走行動もしくはブームの作動の時から経過時間毎に経過時間とともに記憶することで、応力検出手段が設けられた場所に作用する応力値と経過時間を正確に得ることができる。このため、これらの応力値と経過時間とから応力が作用した回数と応力値との関係を求めることで、応力検出手段が設けられた場所の疲労判定を正確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における応力検出装置を搭載した高所作業車の正面図を示す。
【図2】本発明の一実施の形態における応力検出装置のブロック図を示す。
【図3】本発明の一実施の形態における応力検出装置のメモリに記憶されるデータを示す。
【図4】本発明の一実施の形態における疲労判定時に使用されるS−N曲線を示す。
【符号の説明】
1 高所作業車
3 車体(走行体)
20 ブーム
25 作業台
40 ブーム作動制御装置(ブーム作動制御手段)
41 作業台位置センサ(作業台位置検出手段)
60 応力検出装置
61 ひずみゲージ(応力検出手段)
69 経過時間信号発生回路(時間信号出力手段)
73 応力値取込回路(応力値取込手段)
75 メモリ(記憶手段)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stress detection device for an aerial work vehicle, and more particularly, to a traveling body configured to be able to travel, a boom provided at least to be able to move up and down on the traveling body, and a boom provided at a tip end of the boom. And a stress detection device for an aerial work vehicle, comprising:
[0002]
[Prior art]
The aerial work vehicle that performs aerial work includes, for example, a swivel that is swingably provided on a traveling body that is configured to be able to travel, a boom that is vertically swingably mounted on the swivel, and a boom. And a worktable attached to the tip of the worktable so as to swing up and down. Such an aerial work vehicle moves to the work site by traveling of the traveling body, and can operate the boom and the swivel base to move the work base to a desired position.
[0003]
Here, the work table is loaded with the load of the worker and the work, but these loads often become fluctuating loads and act on the swivel base via the boom. Has been designed in consideration of a situation in which fatigue occurs with a smaller load than in the case of a static load. For example, in the state where the boom extends in the horizontal direction, a large load acts on the base of the swivel (hereinafter, referred to as “weakest part”). It is designed so that the weakest part does not break even when the number of repetitions given is given. By designing in consideration of the fluctuating load, the life of the swivel base can be improved. An apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 10-163556, for example, performs the durability determination in consideration of the fatigue.
[0004]
Further, since the fluctuating load acting on the work table also acts on the boom and the traveling body, the boom and the traveling body are designed in consideration of fatigue as in the case of the swivel table.
[0005]
Here, in order to determine the degree of fatigue of the swivel, the boom, and the traveling body, it is necessary to know the stress applied to the component whose fatigue is to be determined and the number of repetitions of the stress (hereinafter referred to as the number of stress repetitions). is there. For this reason, the work contents are heard from the work vehicle using the aerial work vehicle, and the operating time of the boom and the running time of the traveling body are obtained from the hour meter.
[0006]
[Patent Document 1] Japanese Utility Model Registration No. 3066993
[Problems to be solved by the invention]
However, the content of the report from the operator may not always match the actual use state of the boom, and a problem arises in that the accuracy of the fatigue determination is reduced.
[0008]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a stress detection device for an aerial work vehicle capable of performing accurate fatigue determination.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a stress detection device for an aerial work vehicle according to the present invention is provided with a traveling body (for example, a vehicle body 3 in the embodiment) configured to be able to travel, and provided at least on the traveling body so as to be able to move up and down. And a workbench provided at the tip of the boom, the device for detecting the stress of an aerial work vehicle, provided at one or more places of the aerial work vehicle. And a time signal output means (e.g., a strain gauge 61 in the embodiment) that outputs an elapsed time signal at predetermined intervals from the time of running motion or boom operation by the running body. When the elapsed time signal is received from the elapsed time signal generation circuit 69) and the time signal output means, the response detected by the stress detection means when the elapsed time signal is received is received. Stress value capturing means (for example, the stress value capturing circuit 73 in the embodiment) for capturing a value, and storage means (for example, for storing the elapsed time signal and the stress value correspondingly captured by the stress value capturing means, for example) , The memory 75 in the embodiment).
[0010]
According to the stress detection device having the above-described configuration, the stress detection means is provided at any one or a plurality of locations of the aerial work vehicle, and the stress value from the stress detection means is used when the traveling body moves or the boom operates. By storing the elapsed time for each elapsed time together with the elapsed time, it is possible to accurately obtain the stress value acting on the place where the stress detecting means is provided and the elapsed time. Therefore, by determining the relationship between the number of times the stress has acted and the stress value from the stress value and the elapsed time, it is possible to accurately determine the fatigue at the location where the stress detecting means is provided.
[0011]
Further, the stress detection device having the above-described configuration includes a boom operation control unit (for example, the boom operation control device 40 in the embodiment) for controlling the operation of the boom, and the boom operation control unit detects a position of the workbench with respect to the traveling body. Work table position detecting means (for example, the work table position sensor 41 in the embodiment) for storing the elapsed time signal and the stress value and the elapsed time signal correspondingly taken by the stress value taking means. Correspondingly, the work table position detected by the work table position detecting means may be stored.
[0012]
According to the stress detection device having the above configuration, the storage means stores the worktable position corresponding to the elapsed time signal from the worktable position detection means, so that the number of times of the stress operation and the stress value are determined based on the relationship between the stress value and the elapsed time. When the relationship is obtained, the number of times the stress is applied can be set to a number that matches the actual situation in consideration of the worktable position. Therefore, it is possible to more accurately determine the fatigue of the member provided with the stress detecting means.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment shows an aspect of an aerial work vehicle having a work table at the tip of a boom configured to be extendable and contractible. First, before describing the stress detection device according to the present invention, an aerial work vehicle equipped with the stress detection device will be described. As shown in FIG. 1, the aerial work vehicle 1 is configured based on a truck vehicle, and is capable of traveling with a pair of front wheels 5 and rear wheels 7 disposed at front, rear, left and right ends of a vehicle body 3. Is provided with an operating cabin 9 at the front. In the driving cabin 9, there are disposed parking rakes P for bringing the rear wheels 7 into a braking state, and jacks 11 for lifting and supporting the vehicle body 3 are provided on both front and rear left and right sides of the vehicle body 3. A swivel table 13 is attached to the front central portion of the vehicle body 3 on the rear side of the driving cabin 9 and is configured to be rotatable by a swivel motor 15 built in the vehicle body 3. The base of the boom 20 is pivotally connected to the swivel base 13 so as to be able to move up and down. The boom 20 can be moved up and down by an up and down cylinder 21.
[0014]
The boom 20 is telescopically movable by combining a plurality of boom members in a telescopic manner, and is movable by a built-in telescopic cylinder 23. A work table 25 is pivotally connected to the tip of the boom 20 so as to be able to swing up and down. The work table 25 is supported by a leveling device 29 in a horizontal state regardless of the up-and-down angle of the boom 20. The workbench 25 is provided with a boom operating device 31 for operating the turning motion, the undulating motion, and the telescopic motion of the boom 20. The boom 20 is stored in the vehicle in a state where the boom 20 is folded down from the front side to the rear side in a fully contracted state.
[0015]
In the driving cabin 9, the driving force of an engine (not shown) is taken out to drive a swing motor 15, an up-and-down cylinder 21, and a telescopic cylinder 23 (hereinafter, these are collectively referred to as “boom actuators 15, 21, 23”). A PTO switch (PTO SW33) for operating the drive of a PTO mechanism (not shown) for driving a hydraulic pump (not shown), which is a source, is provided.
[0016]
As shown in FIG. 2, a boom operation control device 40 that controls the operation of the boom actuators 15, 21, and 23 is mounted on the aerial work vehicle 1 configured as described above. The boom operation control device 40 includes a boom operation device 31, a workbench position sensor 41, and a vehicle controller 45. The boom operating device 31 includes an operating lever 31a shown in FIG. 1 which is configured to be tiltable. When the operating lever 31a is tilted in the front-rear and left-right directions, the turning operation of the turning motor 15 via the vehicle controller 45, The telescopic operation and the telescopic operation of the telescopic cylinder 23 can be operated. The worktable position sensor 41 includes a turning angle sensor (not shown) that detects the turning angle of the turning table 13 shown in FIG. 1 and an up / down angle sensor (see FIG. 1) that detects the turning angle of the boom 20 shown in FIG. 1) and an extension sensor (not shown) for detecting the extension amount of the boom 20 shown in FIG.
[0017]
The vehicle controller 45 includes an operation control circuit 47 that controls the operation of each of the operation control valves V that controls each operation of the boom actuators 15, 21, and 23 in accordance with an operation signal from the boom operation device 31; A position calculating circuit 49 that calculates the position of the worktable 25 shown in FIG. 1 according to the detection values from the sensors 41 (a turning angle sensor, an elevation angle sensor, and an extension sensor), and a worktable position calculated by the position calculation circuit 49 Determination circuit 51 for determining whether or not exceeds a predetermined allowable movement area (not shown) in which the worktable 25 can move, and the position of the worktable 25 exceeds the allowable movement area by the movement determination circuit 51. When it is determined that the operation of the boom actuators 15, 21, and 23 is stopped, the transmission of the operation control signal from the operation control circuit 47 to the operation control valve V is interrupted. It is configured to include a working inhibition circuit 53 win. The movement determination circuit 51 determines whether a moment value from a moment sensor (not shown) for detecting a moment acting on the vehicle body 3 via the boom 20 shown in FIG. May be activated when it is determined that the moment exceeds the allowable moment.
[0018]
The boom operation control device 40 configured as described above incorporates a stress detection device 60 having a stress detection function of detecting a stress applied to any part of the vehicle and performing storage of the stress to determine fatigue. . The stress detection device 60 includes a strain gauge 61, a brake operation detection sensor 63, a PTO SW 33, and a stress detection unit 67 built in the vehicle controller 45. The strain gauge 61 is attached to the weakest portion of the base 13 a of the swivel base 13, and is operated by the load acting on the swivel base 13 by the operation of the boom 20 and the load acting on the swivel base 13 by moving the boom 20 up and down by running the vehicle. The resulting distortion of the base 13a is detected. The brake operation detection sensor 63 is a sensor that detects that the parking brake P shown in FIG. 1 is in the operating state, that is, that the rear wheel 7 is in the braking state. Since the PTO SW 33 has been described above, its description is omitted.
[0019]
The stress detection section 67 includes an elapsed time signal generation circuit 69, a stress calculation circuit 71, a stress value acquisition circuit 73, and a memory 75. The elapsed time signal generation circuit 69 is provided to output a non-operation signal from the brake operation detection sensor 63 indicating that the parking brake P shown in FIG. 1 is in the non-operation state, or to operate the PTO SW 33 to extract the driving force of an engine (not shown). It has a function of operating when receiving an ON signal and generating a time signal at predetermined intervals, and the predetermined interval can be arbitrarily adjusted. The stress calculating circuit 71 has a function of calculating the stress acting on the base 13a of the swivel base 13 shown in FIG. 1 according to the detection value from the strain gauge. Each time the elapsed time signal is received from the elapsed time signal generation circuit 69, the stress value acquisition circuit 73 has a function of acquiring the stress value calculated by the stress operation circuit 71 when receiving the elapsed time signal. The memory 75 stores the elapsed time tn, the stress value captured by the stress value capturing circuit corresponding to the elapsed time tn, and the worktable position corresponding to the elapsed time tn from the position calculation circuit 49. That is, the memory stores the elapsed times t1, t2,... Tn shown in FIG. 3, the corresponding stress values σn, and the worktable position.
[0020]
Now, when the vehicle is moving, the boom operation control device 40, which also has the stress detection device 60 configured as described above, operates as shown in FIG. 2 so that the parking brake P shown in FIG. Therefore, when the vehicle is moved to the work site and the work is being performed by the boom 20 shown in FIG. 1, an ON signal is output from the PTO SW 33. . For this reason, when there is a possibility that a fluctuating load may act on the base 13a of the swivel base 13 shown in FIG. 1, the stress detecting device 60 operates to generate an elapsed time signal. The stress value acquisition circuit 73 acquires the stress value calculated by the stress operation circuit 71 for each elapsed time signal, and stores the elapsed times t1, t2,... Tn shown in FIG. .sigma.1, .sigma.2... .sigma.n and the worktable position are stored. Note that the workbench position is calculated by the position calculation circuit 49 according to the detection value from the workbench position sensor 41 and stored in the memory 75 together with the elapsed time.
[0021]
Therefore, most of the stress generated in the base portion 13a of the swivel base 13 shown in FIG. 1 due to the fluctuating load can be stored in the memory 75.
[0022]
Subsequently, a description will be given of the life determination of the members constituting the base 13a of the swivel base 13 shown in FIG. 1 based on the data stored in the memory 75. FIG. 4 shows the fatigue characteristics of the members constituting the base 13a of the swivel base 13, and is a so-called SN curve in which the ordinate represents the stress amplitude S and the abscissa represents the number of stress repetitions N. As shown in FIG. 4, when the stress falls below a certain value, no matter how much load is applied, no break occurs and the SN curve becomes horizontal. Since it is considered that this horizontal portion does not break forever below this stress, the limit stress value at which this curve becomes horizontal is generally called the fatigue limit. Further, in the slope of the SN curve, the number of repetitions up to the fracture corresponding to the stress exceeding the fatigue limit can be estimated by the SN curve.
[0023]
Therefore, in determining the life of the member forming the base 13a of the swivel base 13 shown in FIG. 1, first, the number of repetitions N leading to breakage is estimated by an SN curve. For example, when a stress σ1 and a stress σ2 are generated by a fluctuating load acting on the base 13a of the turntable 13, the stress repetition times N estimated from the SN curves corresponding to these stresses are N1 and N2, respectively. . Subsequently, the ratio of the number of stress repetitions actually applied to the member of the base 13a to the number N of stress repetitions is determined. Then, the life of the member is determined based on whether or not this value exceeds a predetermined value. Here, as described above, when the load acting on the member fluctuates and two types of stresses σ1 and σ2 are generated, the life is determined by Expression 1 called the linear damage law.
[0024]
(Equation 1)
n1 / N1 + n2 / N2 = C
[0025]
Here, n1 is the number of times the stress σ1 has occurred, N1 is the number of stress repetitions corresponding to σ1 on the SN curve, n2 is the number of times the stress σ2 has occurred, and N2 is the number of times the stress σ2 has occurred. Is the number of stress repetitions corresponding to σ2, where C is a constant and usually C = 1. That is, it means that the member is broken when n1 / N1 + n2 / N2 = 1.
[0026]
The number of times n1 at which the stress σ1 has occurred and the number of times n2 at which the stress σ2 has occurred are counted based on the data stored in the memory 75 shown in FIG. In the data stored in the memory 75, as shown in FIG. 3, the stress σ is stored together with the elapsed time t. This data is read into the personal computer 80 or the like shown in FIG. 2 and the number of times n1, n2 is counted. Here, for example, when counting the number of times n2, as indicated by an arrow A in FIG. 3, when each stress σ2 of the adjacent elapsed time t is constant, it corresponds to the elapsed time t from the position calculation circuit 49 shown in FIG. The position information of the work table 25 shown in FIG. That is, if the stress value and the workbench position information are the same, the number of stress repetitions during this elapsed time is counted as one instead of four. This is because there is no load change during this elapsed time, and the generated stress is only once. The number n1 is counted in the same manner as the case of the number n2. For this reason, the stress repetition times n1 and n2 are numbers that match the actual conditions.
[0027]
Subsequently, the personal computer 80 shown in FIG. 2 performs an arithmetic operation by substituting N1 and N2 estimated from the SN curve shown in FIG. The value thus obtained is compared with 1. Then, the personal computer 80 determines that the base 13a of the swivel base 13 has a fatigue life if the calculated value exceeds 1, and determines that it is in a usable state if the calculated value is smaller than 1. The determination of fatigue by the personal computer 80 is performed according to a program set in the personal computer 80, and the contents of the program can be changed. That is, the value of the constant C in Equation 1 may be appropriately changed and set, or the fatigue life may be calculated based on a fatigue damage rule different from the linear damage law. As the fatigue damage law, various rules have been conventionally proposed, such as a modification of the straight line damage law, and these are well-known. Therefore, description of the fatigue life calculation based on these is omitted.
[0028]
In this manner, in a state in which a fluctuating load acts on the base 13a of the swivel base 13 shown in FIG. 1, all the stresses generated in the base 13a are stored in the memory 75 shown in FIG. Further, since the number of times of stress repetition n1 and n2 is counted as a number corresponding to the actual condition, the life can be determined accurately.
[0029]
In the above-described embodiment, the strain gauge 61 is attached to the base 13a of the swivel base 13. However, the present invention is not limited to this location, and may be attached to any location of the aerial work vehicle 1.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the aerial work vehicle stress detection device of the present invention, the aerial work vehicle is provided with the stress detecting means at any one or a plurality of locations, and travels the stress value from the stress detecting means. By storing the elapsed time from the time of the movement of the body or the operation of the boom together with the elapsed time for each elapsed time, it is possible to accurately obtain the stress value and the elapsed time acting on the place where the stress detecting means is provided. Therefore, by determining the relationship between the number of times the stress has acted and the stress value from the stress value and the elapsed time, it is possible to accurately determine the fatigue at the location where the stress detecting means is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an aerial work vehicle equipped with a stress detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a block diagram of a stress detection device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows data stored in a memory of the stress detection device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows an SN curve used at the time of fatigue determination in one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 aerial work platform 3 body (running body)
20 boom 25 work table 40 boom operation control device (boom operation control means)
41 Workbench position sensor (workbench position detection means)
60 stress detection device 61 strain gauge (stress detection means)
69 Elapsed time signal generation circuit (time signal output means)
73 Stress value acquisition circuit (Stress value acquisition means)
75 memory (storage means)

Claims (2)

走行可能に構成された走行体と、前記走行体に少なくとも起伏動可能に設けられたブームと、前記ブームの先端部に設けられた作業台とを有してなる高所作業車の応力検出装置であって、
前記高所作業車のいずれか一箇所もしくは複数箇所に設けられ、この箇所に作用する応力を検出する応力検出手段と、
前記走行体による走行動もしくは前記ブームの作動の時から所定の間隔で経過時間信号を出力する時間信号出力手段と、
前記時間信号出力手段からの前記経過時間信号を受け取ると、この経過時間信号を受けたときの前記応力検出手段により検出された応力値を取り込む応力値取込手段と、
前記経過時間信号及びこれに対応して前記応力値取込手段により取り込まれた応力値を記憶する記憶手段と
を有して構成されていることを特徴とする高所作業車の応力検出装置。
A stress detection device for an aerial work vehicle, comprising: a traveling body configured to be able to travel; a boom provided at least on the traveling body so as to be able to move up and down; and a work table provided at a tip end of the boom. And
Stress detection means provided at any one or a plurality of locations of the aerial work vehicle, and detecting stress acting on this location,
Time signal output means for outputting an elapsed time signal at a predetermined interval from the time of running movement or the operation of the boom by the running body,
When the elapsed time signal is received from the time signal output unit, a stress value capturing unit that captures a stress value detected by the stress detecting unit when the elapsed time signal is received,
A stress detecting device for an aerial work vehicle, comprising: storage means for storing the elapsed time signal and a stress value correspondingly received by the stress value capturing means.
前記ブームの作動を制御するブーム作動制御手段を有し、
前記ブーム作動制御手段は前記走行体に対する前記作業台の位置を検出する作業台位置検出手段を備え、
前記記憶手段に、前記経過時間信号とこれに対応して前記応力値取込手段により取り込まれた前記応力値及び前記経過時間信号に対応して前記作業台位置検出手段により検出される作業台位置が記憶されるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の高所作業車の応力検出装置。
Boom operation control means for controlling the operation of the boom,
The boom operation control means includes a workbench position detection means for detecting a position of the workbench with respect to the traveling body,
A work table position detected by the work table position detecting means corresponding to the elapsed time signal and the stress value and the elapsed time signal taken by the stress value taking means corresponding to the elapsed time signal. The stress detection device for an aerial work vehicle according to claim 1, wherein the stress detection device is configured to store the following.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006327801A (en) * 2005-05-30 2006-12-07 Aichi Corp Aerial work platform

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