JP6621979B2 - 救護車両の多関節回転式折り梯子を制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、救護車両の多関節回転式折り梯子を制御する方法、及びそれに対応する、制御装置を備える多関節回転式折り梯子に関する。

多関節回転式折り梯子は、消防車又は他の救急車両にある移乗梯子として非常に一般的である。そのような梯子は、複数の梯子部品又はセグメントを包含し、お互いに関し延長され又は収縮され得る。これにより、梯子全体の長さを伸ばし又は短くし、異なる救助高度に梯子を適合する。梯子の端に、救出者、例えば消防士が入るためのケージが据え付けられる。

この種の現代の回転式折り梯子は、その端に梯子先端部を備え、これは、梯子残存部に結合し、枢動駆動によって水平方向の軸の周りを枢動する。そのため、梯子先端部はケージを運搬し、枢動駆動を操作することによって上方又は下方方向に連結され得る。この連結動作によって、ケージの位置を定める自由度がより高くなる。例えば、床下の救助位置に到達するために、梯子先端部を下方へ傾けることによって、ケージは低い位置へ置かれることが可能となる。梯子はそういうものとして、車両の上面部のベース部に枢動可能に据え付けられ、別の枢動駆動によって別の枢動軸の周りを上昇又は下降する。ケージ自体は更に別の枢動駆動によって梯子先端部について枢動され得る。以下の説明では、梯子残存部に関して梯子先端部を枢動させる軸のことを、第１の枢動駆動を備える第１の枢動軸ということにする。一方で、ケージと梯子先端部との間の枢動軸のことを、第２の枢動駆動を備える第２の枢動軸ということにする。一方で、梯子はそういうものとして、第３の枢動駆動を備え、第３の枢動軸の周りを基礎に上昇又は下降され得る。第２の枢動軸と第３の枢動軸は、第１の枢動軸に平行であり、少なくとも車両が平坦な地面に停止している状況では、地面に水平に伸びる。本発明に関し、特に、車両がわずかに傾いている救助状況においては、第１の枢動軸の水平位置からの逸脱は、許容される。一般的に知られているように、ベース部もまた垂直の枢動軸の周りを回転することが出来る。

梯子残存部に関して連結され得る梯子先端部の提供は、ケージの位置を定める自由度を大きくするけれども、特に、視覚性及び視認性が悪く、狭い空間にいる救助状況、特に、救護車両が狭い道又は路地に置かれた時、梯子の制御は非常に複雑となる。所望の軌道にケージを案内するため、第１、第２及び第３の枢動駆動は同時に操作されなければならない。例えば、もし梯子がそのベース部で上昇される場合、ケージの絶対方位は、第３の枢動駆動の周りの上昇動作を、第２の枢動駆動を同程度まで反対方向へ操作して補償することによって、維持されなければならない。

更に、梯子先端部の絶対位置を制御することは同様に重要となる。非常に小さい救助高度で、最も低いあり得る梯子の到達距離を達成するために、梯子先端部は、その最大の下方傾斜位置で、下方へ連結されるべきである。しかしながら、この傾斜動作は、ケージの床が水平であるような姿勢にケージを依然として維持し得る位置によって制限される。言い換えると、梯子先端部の最大傾斜角もまた、ケージの位置に依存する。そのような梯子が同時に上昇される場合に限り、梯子先端部を更に低下させることができる。明らかにこれは、非常に複雑な動作パターンに終わる。

更に、梯子の到達距離が異なった態様で制御されることを必要とする別の状況がある。例えば、梯子の到達距離を最大に維持すべき救助状況がある。別の状況では、梯子はその最大の救助高度に到達するよう制御されるべきである。別々の梯子部の自由度が大きいために、梯子の手動制御は困難且つ過酷である。

ゆえに、本発明の目的は、上記の種類の多関節回転式折り梯子の操作を容易にすることであり、特に、小さい救助高度における最小の到達距離、最大の到達距離と最大の救助高度に対応する操作を容易にすることである。

この目的は、請求項１の特徴を備える方法によって、そして請求項８の特徴を備える多関節回転式折り梯子によって達成される。

本発明の方法によれば、第３の枢動軸の周りの梯子の昇降動作の間、梯子先端部の絶対傾斜角が自動的に一定に維持されるように、梯子先端部と梯子残存部との間の第１の枢動軸にある第１の枢動駆動は、制御装置によって制御される。これは、もしオペレータが、梯子を第３の枢動軸の周りで枢動させることによって梯子の全ての部品を含む梯子を上昇させるためのコマンドを入力した場合、梯子先端部の絶対傾斜角が一定に維持されるように梯子先端部の傾斜角が補償されることを意味する。言い換えると、もしそのような梯子が、ある程度まで上昇される場合、梯子の端の梯子先端部は補償のために同程度まで下降し、梯子先端部の空間的な絶対方位が保持される。

もし、可能な限り低い到達距離と小さい救助高度で梯子を操作することを要求される場合、オペレータは各モードを選択することによって多関節回転式折り梯子を適宜制御することが可能である。梯子先端部はそれから、その最大下方傾斜角に連結されることになる。この位置では、オペレータは、梯子先端部の絶対傾斜角を依然として一定に維持させたまま、梯子全体を所望する何れの救助高度まで上昇又は下降させることが可能である。言い換えると、複雑な動作においてケージの位置を定める間、梯子先端部の角度位置を手動で更に補償する必要はない。なぜなら、本発明による方法は、もし梯子先端部の絶対傾斜角が一旦選択されると、自動的な補償を提供するためである。

同じ動作原理に従い、オペレータは梯子をその最大到達距離に置くためにモードを選択することが可能である。この場合、梯子先端部の絶対傾斜角は地面上のその水平位置に対応する。この位置は梯子のどのような昇降動作においても維持されるだろう。第３の例として、もし最大救助高度を保持することを望まれる場合、梯子先端部はいつでもその最大仰角に位置されるだろう。

本発明の１つの好適な実施形態によれば、第３の枢動軸の周りの梯子の昇降動作の間、ケージの絶対方位が一定に維持されるように、第２の枢動軸は制御される。更に好ましくは、梯子先端部の絶対傾斜角は、ユーザ入力コマンドにより複数の異なる絶対傾斜角から選択される。これらの傾斜角は、上記で説明されたような梯子動作の種々のモード、すなわち、最低高度の到達距離、最大到達距離又は最大救助高度に対応する。

本発明の別の好適な実施形態によれば、複数の異なる絶対傾斜角は少なくとも以下の何れかである。梯子先端部の最大下り傾斜角、梯子先端部の最大仰角、梯子先端部を水平位置に保持した場合の水平角度である。

好ましくは、上昇又は下降のコマンドが発生すると、第３の枢動駆動を各方向へ操作することによって梯子が上昇又は下降し、一方で第１の枢動駆動は反対方向へ操作される。

更に好ましくは、梯子先端部の位置がセンサによって監視される。これは、第１の枢動駆動に関して第３の枢動駆動の補償動作をした後又は補償動作をしている最中に、梯子部の先端位置を制御するオプションを与える。

第３の枢動軸の周りの梯子の昇降動作の終了時に、梯子先端部及び／又はケージの絶対位置が調整されることが更に好ましい。これは前に説明したように、梯子先端部及び／又はケージの位置を調整するセンサによって実行し得る。

本発明は更に、救護車両の多関節回転式折り梯子に関連し、この梯子は、梯子先端部を含む伸縮自在に延長可能な複数の梯子部を備え、梯子先端部は、梯子残存部に結合し、第１の枢動駆動によって、水平方向にある第１の枢動軸の周りを枢動可能であり、梯子は、梯子先端部の自由端に結合しているケージを備え、ケージは、第２の枢動駆動によって、第２の枢動軸の周りを枢動可能であり、前記梯子は、車両の上面部にあるベース部に枢動可能に据え付けられ、第３の枢動駆動によって、第３の枢動軸の周りを上昇又は下降し、前記第２の枢動軸と前記第３の枢動軸は前記第１の枢動軸に平行であり、梯子は、梯子の動作を制御する制御装置を備え、制御装置は第１の枢動駆動、第２の枢動駆動、第３の枢動駆動をそれぞれ操作する制御コマンドを生成する手段を備え、制御装置は、第１の枢動駆動を制御し、その結果、第３の枢動軸の周りの梯子の昇降動作の間、梯子先端部の絶対傾斜角が一定に維持される。

好ましくは、制御装置は、第３の枢動軸の周りの梯子の昇降動作の間、ケージの絶対方位を一定に維持する。

より好ましくは、梯子先端部の複数の異なる絶対傾斜角が制御装置内に格納され、そこから１つの絶対傾斜角がユーザ入力コマンドで選択可能である。

より好ましくは、複数の異なる絶対傾斜角が少なくとも以下の何れかを備える。：梯子先端部の最大下り傾斜角、梯子先端部の最大仰角、梯子先端部を水平位置に保持した場合の水平角度。

好適な実施形態によれば、制御装置は、上昇又は下降の入力コマンドを受信すると、それぞれに対応して、梯子を上昇又は下降させるための１つの方向へ第３の枢動駆動を操作するための制御コマンドを生成し、更に、第１の枢動駆動をその反対の方向へ操作するための制御コマンドを生成する。

より好ましくは、本発明による多関節回転式折り梯子は、梯子先端部の位置を監視するセンサを備える。

好ましくは、制御装置は第３の枢動軸の周りの梯子の昇降動作の終了時に、梯子先端部及び／又はケージの絶対位置を調整する。

本発明の好ましい実施例は、次のように、添付の図面に関して、以下により詳しく説明されるだろう。

図１は、動作中の本発明による多関節回転式折り梯子を備える救護車両の概要図であり、各図は異なる動作モードに関連する。 図２は、動作中の本発明による多関節回転式折り梯子を備える救護車両の他の概要図であり、各図は異なる動作モードに関連する。 図３は、動作中の本発明による多関節回転式折り梯子を備える救護車両の更に他の概要図であり、各図は異なる動作モードに関連する。

図１の救護車両１０は、上面部に多関節回転式折り梯子を備える。この多関節回転式折り梯子（簡略のために以下では“梯子”１２としてもまた参照される）は、伸縮自在に延長可能な複数の梯子部１４を備え、車両１０の上面部にあるベース部１６に連結され、そのため梯子１２は上昇又は下降することが可能となる。全ての梯子部１４が摺動可能にお互いに結合しているため、それらは延長され又は収縮され得る一方で、梯子先端部１８は梯子先端部１８と梯子残存部２０とを結合している枢動軸により連結され又はその周りを枢動するように、梯子残存部２０に結合される。梯子先端部１８（図１の左側にある）の自由端には、ケージ２２が別の枢動軸の周りで枢動可能となるように据え付けられる。さらに、ベース部１６が車両１０の上面部の上で垂直の回転軸の周りを回転することが可能であることも留意することである。

この多関節回転式折り梯子１２は、ケージ２２の位置を定めるための大きな自由度を有する。それは、ベース部１６の垂直回転軸、梯子部１４を上昇又は下降するオプション、梯子部１４がお互いに伸縮自在に延長し又は収縮すること、梯子残存部２０に対して梯子先端部１８が関節式に連結することによる。一方で、ケージ２２の絶対方位を保持するため、その底部２４は地面２６の上を水平位置で一定に維持される。ここで説明される全ての例において、地面２６は平坦で水平な平面である。

以下では、先端梯子部１８と梯子残存部２０との間の枢動軸は、第１の枢動軸２８として示され、ケージ２２を先端梯子部１８に結合する枢動軸は、第２の枢動軸３０として示され、ベース部１６で梯子１２を上昇又は下降させるための枢動軸は、第３の枢動軸３２として示される。

第１の枢動軸２８は水平であり、一方で第２の枢動軸３０と第３の枢動軸３２もまた水平であり、第１の枢動軸２８と平行である。枢動軸２８、３０、３２は、それぞれ、対応する枢動駆動、すなわち、第１の枢動軸２８のための第１の枢動駆動、第２の枢動軸３０のための第２の枢動駆動、第３の枢動軸３２のための枢動駆動を備える。枢動駆動は図に示されていない。これらの枢動駆動の１つを操作することにより、各枢動軸によって結合されている２つの要素は、枢動可能に連結される、すなわち、それらは相互間の角度位置を変化させる。例えば、第３の枢動駆動を操作することによって、梯子１２は車両１０に関し上昇又は下降するため、梯子部１４は水平な地面２６に関しその角度位置を変化させる。同様に、第１の枢動駆動の操作は、梯子先端部１８と梯子残存部２０との間の角度を変化させる。第２の枢動駆動は主に、上述したように、ケージ２２の方位を保持するために役立ち、梯子先端部１８の絶対傾斜角の変化を補償する。第１の枢動駆動、第２の枢動駆動及び第３の枢動駆動は、制御コマンドを生成する制御装置によって制御される。

図１の梯子１２のより低い方の位置は、床下の救助高度での、梯子１２のその可能な限り低い到達距離における位置を示し、梯子残存部２０（先端梯子部１８を除く）は水平に置かれている。この状況では、梯子先端部１８は下方に連結され、水平面（すなわち、地面２６）に関する傾斜角αが約４５度である。多くの救助状況では、救助高度が小さく、梯子１２の非常に低い到達距離が望まれる。全ての自由な枢動軸２８、３０、３２のための枢動駆動を、ベース部１６でオペレータが手動で制御する代わりに、技術水準から知られているように、本発明による多関節回転式折り梯子１２は、梯子１２の全ての動作の間、梯子先端部１８の絶対傾斜角を決定された動作モードで一定に保持する。例えば、もし指定された動作モード、例えば、図１で示されるように、梯子の到達距離が最も低いモードがオペレータによって選択された場合、梯子先端部１８は、絶対角αを示されるように保つために自動的に駆動され、梯子の全ての更なる動作の間、この傾斜角αは維持される。それぞれの傾斜角αは、１つの選択可能なモードに対応し、制御装置のメモリに予めインストールされる。

例えば、もし第３の枢動駆動が、ベース部１６で梯子１２を上昇させるため、そして梯子残存部２０の傾斜角βを増加させるために操作された場合、第１の枢動駆動は梯子先端部１８と梯子残存部２０との間の角度γを第１の枢動軸２８で減少させるために操作される。傾斜角βのこの増加を補償し、梯子先端部１８の絶対傾斜角αを一定に保持するためである。これは、枢動軸２８で第１の枢動駆動の操作を制御する制御装置によって自動的に実行される。そのため、第３の枢動軸３２の周りの梯子１２の昇降動作の間、角度αは一定である。この動作の間、第２の枢動駆動もまた操作されるため、ケージ２２の絶対方位が一定に維持される。

図１で例示された最も低い到達距離のモードは、オペレータによって選択されることが可能な、様々なあり得るモードの単なる１つである。そのモードが一旦選択されると、梯子先端部１８の絶対傾斜角αは制御装置によって調整され、救助状況において更にケージ２２の位置決めをしている間、オペレータは梯子１２の全体の傾斜角、すなわち、ベース部１６で第３の枢動軸３２の周りの連結を、手動で制御する必要があるだけであり、その垂直軸の周りの梯子１２が回転し、梯子部１４がお互いに延長し又は収縮する。梯子先端部１８の絶対傾斜角αを手動で調整する必要はない。これは梯子１２の操作を簡単にする。実際には、オペレータによって入力された上昇又は下降のコマンドが生成された時、梯子１２はその方向へ第３の枢動駆動を操作することで上昇又は下降し、一方で、この動作を補償して絶対傾斜角αを保持するために、第１の枢動駆動をその反対の方向へ操作する。

第１の枢動駆動と第３の枢動駆動を同時に操作することによるこの補償は、梯子先端部１８の傾斜を測定するセンサを用いて梯子先端部１８の位置を監視することによって補われ得る。もし、所望の傾斜角からの逸脱がある場合、センサは対応する補正指示を制御装置へ与えるため、第１の枢動駆動は適宜動作することが可能となり、この補正を実現し、所望されたように絶対傾斜角αを保持する。言い換えると、現在の傾斜角についてのフィードバックがある。１つの実施形態において、梯子先端部１８及び／又はケージ２２の絶対位置は、第３の枢動軸３２の周りの梯子１２の昇降動作の終了時に調整される。

図２は、図１に関連して上述した多関節回転式折り梯子１２を示している。なお、図１は、異なる動作モードにおけるものであり、梯子先端部１８の異なる絶対傾斜角αに対応する。図２では、梯子先端部１８は水平位置、すなわち、絶対傾斜角α＝０で維持されている。ベース部１６に関し梯子１２の２つの異なる仰角が示され、それらは傾斜角β_１及びβ_２に対応し、β_２＞β_１である。これらの位置のそれぞれにおいてα＝０を保持するために、β_２の位置における角度γ_２、すなわち、梯子残存部２０と梯子先端部１８との間の角度は、β_１の状況におけるγ_１より小さくなければならない。上述したように、梯子先端部１８の絶対傾斜角αに対応するモードはオペレータによって選択される。図２におけるモードは梯子先端部１８が水平位置にあり、α＝０であり、梯子１２の最大到達距離に対応し、何らかの救助状況で望まれ得る。梯子残存部２０の全てが収縮し、梯子先端部１８が水平に維持されると、少なくとも梯子残存部２０のいくつかが延長されて重心が車両１０から側面方向へ移動する状況と比較して、梯子１２を含む救護車両の重心は依然としてベース部１６に近いこともまた知られている。これは、図２で示されるモードを選択することが望まれ得る理由の１つである。梯子先端部１８をその水平位置で保持することは、図１に関する説明と同様にして実現される。すなわち、制御装置を用いて第１の枢動駆動２８を制御することによって、第３の枢動軸３２の周りの梯子１２の昇降動作を補償することで実現される。その結果、梯子先端部１８の絶対傾斜角αを手動で調整する必要が無い。

オペレータによって選択され得る第３のモードは、図３で説明され、梯子１２のあり得る最大救助高度を表している。この位置では梯子先端部１８の傾斜角αは最大限度である。梯子先端部１８をこの最大上昇位置まで移動することに加え、梯子残存部２０の傾斜角βもまた、最大救助高度のモードがオペレータによって選択された時、その最大位置まで自動的に移動され得る。梯子１２の更なる何れの動作の間、梯子先端部１８の最大傾斜角αが自動的に一定に維持される。

１０ 救護車両
１２ 多関節回転式折り梯子
１６ ベース部
１８ 梯子先端部
２０ 梯子残存部
２２ ケージ
２４ 底部
２８ 第１の枢動軸
３０ 第２の枢動軸
３２ 第３の枢動軸

Claims (12)

1. 救護車両（１０）の多関節回転式折り梯子（１２）を制御する方法であって、前記梯子（１２）は、梯子先端部（１８）を含む伸縮自在に延長可能な複数の梯子部（１４）を備え、前記梯子先端部（１８）は、梯子残存部（２０）に結合し、第１の枢動駆動によって、水平方向にある第１の枢動軸（２８）の周りを枢動可能であり、前記梯子（１２）は、前記梯子先端部（１８）の自由端に結合しているケージ（２２）を備え、該ケージ（２２）は、第２の枢動駆動によって、第２の枢動軸（３０）の周りを枢動可能であり、
   前記梯子（１２）は、車両（１０）の上面部にあるベース部（１６）に枢動可能に据え付けられ、第３の枢動駆動によって、第３の枢動軸（３２）の周りを上昇又は下降し、前記第２の枢動軸（３０）と前記第３の枢動軸（３２）は前記第１の枢動軸（２８）に平行であり、
   前記第１の枢動駆動を制御することによって、前記第３の枢動軸（３２）の周りの前記梯子（１２）の昇降動作の間、前記梯子先端部（１８）の絶対傾斜角（α）が一定に維持され、
   前記梯子先端部（１８）の絶対傾斜角（α）がユーザ入力コマンドにある複数の異なる絶対傾斜角（α）から選択されることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記第３の枢動軸（３２）の周りの前記梯子（１２）の昇降動作の間、前記ケージ（２２）の姿勢が水平位置で一定に維持されるように前記第２の枢動駆動を制御することを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、前記複数の異なる絶対傾斜角（α）が少なくとも以下の何れかであることを特徴とする方法：前記梯子先端部（１８）の最大下り傾斜角、前記梯子先端部（１８）の最大仰角、前記梯子先端部（１８）を水平位置に保持した場合の水平角度。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の方法であって、上昇又は下降のコマンドが生成されたならば、前記第３の枢動駆動をその方向へ操作することによって梯子（１２）が上昇又は下降し、一方で前記第１の枢動駆動はその反対の方向へ操作されることを特徴とする方法。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の方法であって、前記梯子先端部（１８）の位置がセンサによって監視されることを特徴とする方法。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の方法であって、前記第３の枢動軸（３２）の周りの前記梯子（１２）の昇降動作の終了時に、前記ケージ（２２）の姿勢が水平位置で一定に維持されるように、前記第１の枢動駆動及び／又は前記第２の枢動駆動によって前記梯子先端部（１８）及び／又はケージ（２２）の絶対位置が調整されることを特徴とする方法。
7. 救護車両（１０）の多関節回転式折り梯子（１２）であって、前記梯子（１２）は、梯子先端部（１８）を含む伸縮自在に延長可能な複数の梯子部（１４）を備え、前記梯子先端部（１８）は、梯子残存部（２０）に結合し、第１の枢動駆動によって、水平方向にある第１の枢動軸（２８）の周りを枢動可能であり、前記梯子（１２）は、前記梯子先端部（１８）の自由端に結合しているケージ（２２）を備え、該ケージ（２２）は、第２の枢動駆動によって、第２の枢動軸（３０）の周りを枢動可能であり、
   前記梯子（１２）は、車両（１０）の上面部にあるベース部（１６）に枢動可能に据え付けられ、第３の枢動駆動によって、第３の枢動軸（３２）の周りを上昇又は下降し、前記第２の枢動軸（３０）と前記第３の枢動軸（３２）は前記第１の枢動軸（２８）に平行であり、
   前記梯子（１２）は、前記梯子（１２）の動作を制御する制御装置を備え、該制御装置は前記第１の枢動駆動、前記第２の枢動駆動、前記第３の枢動駆動をそれぞれ操作するための制御コマンドを生成する手段を備え、
   前記制御装置は、前記第１の枢動駆動を制御し、その結果、前記第３の枢動軸（３２）の周りの前記梯子（１２）の昇降動作の間、前記梯子先端部（１８）の絶対傾斜角（α）が一定に維持され、
   前記梯子先端部（１８）の複数の異なる絶対傾斜角（α）が前記制御装置内に格納され、そこから１つの絶対傾斜角（α）がユーザ入力コマンドで選択可能であることを特徴とする多関節回転式折り梯子。
8. 請求項７に記載の多関節回転式折り梯子であって、前記第３の枢動軸（３２）の周りの梯子（１２）の昇降動作の間、前記制御装置が前記ケージ（２２）の姿勢を水平位置で一定に維持することを特徴とする多関節回転式折り梯子。
9. 請求項７に記載の多関節回転式折り梯子であって、複数の異なる絶対傾斜角（α）が少なくとも以下の何れかを備えることを特徴とする多関節回転式折り梯子：梯子先端部（１８）の最大下り傾斜角、梯子先端部（１８）の最大仰角、梯子先端部（１８）を水平位置に保持した場合の水平角度。
10. 請求項７に記載の多関節回転式折り梯子であって、前記制御装置は、上昇又は下降の入力コマンドを受信すると、前記梯子（１２）を上昇又は下降させるための１つの方向へ第３の枢動駆動を操作するための制御コマンドを生成し、更に、第１の枢動駆動をその反対の方向へ操作するための制御コマンドを生成することを特徴とする多関節回転式折り梯子。
11. 請求項７乃至１０の何れかに記載の多関節回転式折り梯子であって、前記梯子先端部（１８）の位置を監視するセンサを更に備えることを特徴とする多関節回転式折り梯子。
12. 請求項７乃至１１の何れかに記載の多関節回転式折り梯子であって、前記制御装置は、前記第３の枢動軸（３２）の周りの前記梯子（１２）の昇降動作の終了時に、前記ケージ（２２）の姿勢が水平位置で一定に維持されるように、前記第１の枢動駆動及び／又は前記第２の枢動駆動によって前記梯子先端部（１８）及び／又はケージ（２２）の絶対位置を調整することを特徴とする多関節回転式折り梯子。

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