(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
起伏および伸縮自在な伸縮ブームを備えたブーム付き作業機に、伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動手段と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動手段と、伸縮ブームの長さを検出する長さ検出器と、伸縮ブームの起伏角を検出する起伏角検出器と、伸縮ブーム先端部の移動方向と移動速度を水平方向への移動速度成分値と垂直方向への移動速度成分値とに分けて出力する操作装置、および、各検出器と操作装置からの信号を受けて操作装置の指令に基づく移動方向と移動速度で伸縮ブーム先端部を移動させるために操作装置により指令される水平方向への移動速度成分値と垂直方向への移動速度成分値と検出される起伏角度を用いて伸縮ブームの伸縮速度成分値と起伏速度成分値とに幾何演算して各駆動手段へ制御信号を出力する演算手段を備えたブーム付き作業機の制御装置において、伸縮ブームの撓み角を算出する撓み角算出手段を配置し、前記演算手段は、前記撓み角算出手段からの撓み角信号を受けて前記幾何演算時に前記起伏角に撓み角を関係させ伸縮ブームの撓みを考慮した前記幾何演算をするとともに、撓み角信号を受けて起伏角の変化に対して撓み角の変化が大きくなる撓み角速度を算出し幾何演算された起伏駆動手段への出力信号を撓み角速度によって補償するように構成したことを特徴とするブーム付き作業機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブーム付き作業機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種のブーム付き作業機として、車両１上に旋回駆動可能に旋回台２を配置し、当該旋回台２に起伏および伸縮自在に伸縮ブーム３を備え、伸縮ブーム３の先端部に作業台４を備えた図８に図示する高所作業車が知られている。伸縮ブーム３は、基ブーム５と中ブーム６，７と先ブーム８からなる順次伸縮自在に嵌挿されており、各ブーム段間には適宜の伸縮装置（図示しない。）が配置されている。旋回台４と伸縮ブーム３の基ブーム５適所間に起伏シリンダ９を配置して 伸縮ブーム３を起伏駆動可能にしている。
【０００３】
そしてこの高所作業車は、図１１に図示するような制御装置Ａを備えている。すなわち、制御装置Ａは、伸縮ブーム３の伸縮装置を駆動する伸縮駆動手段１０と、伸縮ブーム３を起伏させる起伏シリンダ９を駆動する起伏駆動手段１１と、伸縮ブーム３の長さを検出する長さ検出器１２と、伸縮ブーム３の起伏角（対地角検出）を検出する起伏角検出器１３と、作業台４（伸縮ブーム先端部）の移動方向と移動速度を水平方向への移動速度成分値Ｖｘと垂直方向への移動速度成分値Ｖｚとに分けて出力する操作装置１４、および、各検出器１２，１３と操作装置１４からの信号を受けて操作装置１４の指令に基づく移動方向と移動速度で作業台４（伸縮ブーム先端部）を移動させるために幾何演算して各駆動手段１０，１１へ制御信号を出力する幾何演算器１５を有する演算手段１６とから構成されている。
【０００４】
幾何演算器１５は、操作装置１４により指令される水平方向への移動速度成分値Ｖｘと垂直方向への移動速度成分値Ｖｚを、伸縮ブーム３の伸縮速度成分値ＶＬと起伏速度成分値Ｖθとに下記式で示すように幾何演算する。
【０００５】
ＶＬ＝ＶｘＣＯＳθ＋ＶｚＳＩＮθ
Ｖθ＝−ＶｘＳＩＮθ＋ＶｚＣＯＳθ
いま伸縮ブーム３を模式的に直線で図示し、水平移動する場合について図９に図示し、垂直移動する場合について図１０に図示する。水平移動する場合の上記関係式は、下記のようになる。
【０００６】
ＶＬ＝ＶｘＣＯＳθ，Ｖθ＝−ＶｘＳＩＮθ
（ここでは、伸縮ブーム３の伸長方向を正とし縮小方向を負、伸縮ブーム３の起仰方向を正とし倒伏方向を負とする。）
垂直移動する場合の上記関係式は、下記のようになる。
【０００７】
ＶＬ＝ＶｚＳＩＮθ，Ｖθ＝ＶｚＣＯＳθ
（ここでは、伸縮ブーム３の伸長方向を正とし縮小方向を負、伸縮ブーム３の起仰方向を正とし倒伏方向を負とする。）
このような制御装置Ａを備えた高所作業車は、操作装置１４による操作で作業台４（伸縮ブーム先端部）の移動方向と移動速度を指令して、作業台４を指令した目的の方向に指令速度で移動させるものである。
【０００８】
【発明が解決しょうとする課題】
ところが、上記制御装置Ａを備えた高所作業車は、伸縮ブーム３の自重や積載荷重による撓みを考慮しておらず、操作装置１４による指令通りに作業台４が移動せずにずれて移動してしまう課題を有していた。
【０００９】
本発明は、伸縮ブームの撓みを考慮したブーム付き作業機の制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る本発明のブーム付き作業機の制御装置は、起伏および伸縮自在な伸縮ブームを備えたブーム付き作業機に、伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動手段と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動手段と、伸縮ブームの長さを検出する長さ検出器と、伸縮ブームの起伏角を検出する起伏角検出器と、伸縮ブーム先端部の移動方向と移動速度を水平方向への移動速度成分値と垂直方向への移動速度成分値とに分けて出力する操作装置、および、各検出器と操作装置からの信号を受けて操作装置の指令に基づく移動方向と移動速度で伸縮ブーム先端部を移動させるために操作装置により指令される水平方向への移動速度成分値と垂直方向への移動速度成分値と検出される起伏角度を用いて伸縮ブームの伸縮速度成分値と起伏速度成分値とに幾何演算して各駆動手段へ制御信号を出力する演算手段を備えたブーム付き作業機の制御装置において、伸縮ブームの撓み角を算出する撓み角算出手段を配置し、前記演算手段は、前記撓み角算出手段からの撓み角信号を受けて前記幾何演算時に前記起伏角に撓み角を関係させ伸縮ブームの撓みを考慮した前記幾何演算をするとともに、撓み角信号を受けて起伏角の変化に対して撓み角の変化が大きくなる撓み角速度を算出し幾何演算された起伏駆動手段への出力信号を撓み角速度によって補償するように構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明のブーム付き作業機の制御装置について、図１〜図７に基づいて以下に説明する。本発明を説明するに当たって従来の技術で図８に図示し説明した高所作業車に適用した場合について以下に説明する。したがって、符号１〜符号１４は従来の技術で説明したものと同じであるので以下の説明では同じものとして用い、詳細な説明は省略する。
【００１２】
ここで伸縮ブーム３の撓み角δについて図４および図５に基づいて説明する。Ａ０は、撓みが生じない仮想の伸縮ブームを直線で図示したもので、Ｂは、撓みの生じる実際の伸縮ブーム３を曲線で図示したものである。Ａ１は、撓みが生じない仮想の伸縮ブームＡ０を実際の伸縮ブームＢの先端部が位置する位置まで倒伏させた状態を示している。そして仮想の伸縮ブームＡ０をＡ１まで倒伏した倒伏角を伸縮ブーム３の撓み角δとしている。
【００１３】
図１において、Ｃは、本発明のブーム付き作業機の制御装置であって、図８に図示し説明した高所作業車に備えられ、次のように構成している。２０は、撓み角記憶器であって、撓み角δを予め伸縮ブーム３の長さに基づいて記憶させており、長さ検出器１２からの信号を受け現在の撓み角δの信号を出力する。この撓み角記憶器２０は、本発明の撓み角算出手段Ｃ０に該当する。
【００１４】
２１は、減算器であって、起伏角検出器１３と撓み角記憶器２０からの信号を受けて撓みが生じない仮想の伸縮ブームＡ１の起伏角θ−δを算出する。２２は、幾何演算器であって、長さ検出器１２と減算器２１および操作装置１４からの信号を受けて、操作装置１４の指令に基づく移動方向と移動速度で作業台４（伸縮ブーム先端部）を移動させるために幾何演算して各駆動手段１０，１１へ制御信号を出力する。
【００１５】
２３は、演算手段であって、前記した撓み角記憶器２０、減算器２１、幾何演算器２２を有している。
【００１６】
幾何演算器２２は、操作装置１４により指令される水平方向への移動速度成分値Ｖｘと垂直方向への移動速度成分値Ｖｚを、伸縮ブーム３の伸縮速度成分値ＶＬと起伏速度成分値Ｖθとに下記式で示すように幾何演算する。
【００１７】
ＶＬ＝ＶｘＣＯＳ（θ−δ）＋ＶｚＳＩＮ（θ−δ）
Ｖθ＝−ＶｘＳＩＮ（θ−δ）＋ＶｚＣＯＳ（θ−δ）
いま水平移動する場合について図４に模式的に図示し、垂直移動する場合について図５に模式的に図示する。水平移動する場合の上記関係式は、下記のようになる。
【００１８】
ＶＬ＝ＶｘＣＯＳ（θ−δ）
Ｖθ＝−ＶｘＳＩＮ（θ−δ）
（ここでは、伸縮ブーム３の伸長方向を正とし縮小方向を負、伸縮ブーム３の起仰方向を正とし倒伏方向を負とする。）
垂直移動する場合の上記関係式は、下記のようになる。
【００１９】
ＶＬ＝ＶｚＳＩＮ（θ−δ）
Ｖθ＝ＶｚＣＯＳ（θ−δ）
（ここでは、伸縮ブーム３の伸長方向を正とし縮小方向を負、伸縮ブーム３の起仰方向を正とし倒伏方向を負とする。）
このような制御装置Ｃを備えた高所作業車は、操作装置１４による操作で作業台４（伸縮ブーム先端部）の移動方向と移動速度を指令して、作業台４を指令した目的の方向に指令速度で移動させるものであるが、幾何演算器２２では上記したように伸縮ブーム３による撓み角δを考慮した幾何演算するようにしてあるものだから、正確に作業台４を指令した目的の方向に指令速度で移動させることができる。
【００２０】
次に、上記実施形態では、撓み角算出手段Ｃ０として撓み角δを予め撓み角記憶器２０に記憶させておくようにしたものであるが、図２に図示する撓み角算出手段Ｄ０を配置して撓み角δを算出するようにした制御装置Ｄで行ってもよい。すなわち、撓み角算出手段Ｄ０は以下のように構成している。
【００２１】
２５は、伸縮ブーム３の先端部の起伏角（対地起伏角）θａを検出する起伏角検出器で、伸縮ブーム３の撓みの影響を受けた起伏角を検出するものである。一方、前記の起伏角検出器１３は、伸縮ブーム３の基端部に配置しており、伸縮ブーム３の撓みの影響を受けていない起伏角（対地起伏角）を検出するものである。
【００２２】
２６は、角度差算出器であって、起伏角検出器１３と起伏角検出器２５からの信号を受け両起伏角の差θ−θａを算出する。２７は、撓み角算出器であって、角度差算出器２６からの信号に予め設定しておいた係数Ｋを掛けて撓み角δ＝Ｋ（θ−θａ）を算出する。２８は、補正器であって、長さ検出器１２からの信号を受けて撓み角算出器２７の係数Ｋを伸縮ブーム３の長さに基づいて補正するようにしてある。撓み角算出器２７で算出した撓み角δは、減算器２１に出力される。
【００２３】
２９は演算手段であって、前記演算手段２３とは、起伏角検出器２５と起伏角検出器１３からの信号を受けて角度差算出器２６，撓み角算出器２７，補正器２８により、撓み角δを算出する点が相違している。
【００２４】
このように制御装置Ｄを備えた高所作業車は、撓み角算出手段Ｄ０で撓み角δを算出するものであるから、同様に伸縮ブーム３の撓みを考慮して作業台４を指令した目的の方向に指令速度で正確に移動させることができる。
【００２５】
次に、上記実施形態では、演算手段は、撓み角δを考慮した幾何演算により各駆動手段１０，１１に制御信号を出力するようにしたものであるが、実際には、起伏角の変化に対して撓み角の変化が大きい場合があり、この場合には前記幾何演算だけでは十分に対応できない。例えば、伸縮ブーム３の水平状態付近で伸縮ブームを伸長させながら伸縮ブームを倒伏させて水平移動する場合には、起伏角の変化より撓み角の変化が大きく、起伏駆動手段１０に出力される制御信号としては伸縮ブーム３を倒伏させる制御信号でなくむしろ起仰する制御信号を出力する必要がある。このような場合にも対応できるようにするために図３に図示する制御装置Ｅについて以下に説明する。
【００２６】
３０は、演算手段であって、図１に図示し説明した演算手段２３の幾何演算器２２の機能を一部変更した幾何演算２２ａを配置するとともに、次に説明する撓み角速度補償手段３１を追加配置している。
【００２７】
２２ａは、幾何演算器であって、前記幾何演算２２では起伏角θの変化に対する撓み角δの変化が小さい場合の幾何演算を行うものであるが、幾何演算２２ａでは起伏角θの変化に対する撓み角δの変化が大きい場合の幾何演算を行うようにしてある。すなわち、幾何演算２２ａから出力される制御信号は下記式で示すように演算される。
【００２８】
ＶＬ＝ＶｘＣＯＳ（θ−δ）＋ＶｚＳＩＮ（θ−δ）
Ｖθ−Ｖδ＝−ＶｘＳＩＮ（θ−δ）＋ＶｚＣＯＳ（θ−δ）
したがって、水平移動する場合について図６に模式的に図示し、垂直移動する場合について図７に模式的に図示する。水平移動する場合の上記関係式は、下記のようになる。
【００２９】
ＶＬ＝ＶｘＣＯＳ（θ−δ）
Ｖθ−Ｖδ＝−ＶｘＳＩＮ（θ−δ）
（ここでは、伸縮ブーム３の伸長方向を正とし縮小方向を負、伸縮ブーム３の起仰方向を正とし倒伏方向を負とする。）
垂直移動する場合の上記関係式は、下記のようになる。
【００３０】
ＶＬ＝ＶｚＳＩＮ（θ−δ）
Ｖθ−Ｖδ＝ＶｚＣＯＳ（θ−δ）
（ここでは、伸縮ブーム３の伸長方向を正とし縮小方向を負、伸縮ブーム３の起仰方向を正とし倒伏方向を負とする。）
３１は、減算器２１からの撓み角信号δを受けて撓み角の変化に応じた撓み角速度Ｖδを算出し幾何演算器２２ａで演算された起伏駆動手段への出力信号を撓み角速度Ｖδによって補償する撓み角速度補償手段である。すなわち、ＶθにＶδを加算した制御信号を起伏駆動手段１１へ出力する。
【００３１】
このように演算手段３０を構成すると、起伏角の変化に対して撓み角の変化が大きい場合であっても、伸縮ブーム３の撓みを考慮して作業台４を指令した目的の方向に指令速度で正確に移動させることができる。
【００３２】
なお、図３に図示し説明した上記実施形態は、図１の演算手段２３の幾何演算器２２を幾何演算器２２ａに変更し、撓み角速度補償手段３１を追加配置したものであるが、図２に図示し説明した上記実施形態の演算手段２９に同様に幾何演算器２２を幾何演算器２２ａに変更し、撓み角速度補償手段３１を追加配置しても実施できることは図示して説明しないが勿論のことである。
【００３３】
なお、上記実施形態では、本発明を高所作業車に用いられる場合で説明したが、高所作業車に限らず伸縮ブームを備えた作業車に適用できること勿論のことである。
【００３４】
【発明の効果】
以上の如く構成し作用する本発明に係るブーム付き作業機の制御装置は、伸縮ブームの撓みを考慮して伸縮ブームの先端部を指令した目的の方向に指令速度で正確に移動させることができる。
【００３５】
また、起伏角の変化に対して撓み角の変化が大きい場合であっても、伸縮ブームの撓みを考慮して伸縮ブーム先端部を指令した目的の方向に指令速度で正確に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブーム付き作業機の制御装置を説明する説明図である。
【図２】本発明のブーム付き作業機の制御装置を説明する説明図で、他の実施形態を説明する説明図である。
【図３】本発明のブーム付き作業機の制御装置を説明する説明図で、他の実施形態を説明する説明図である
【図４】本発明のブーム付き作業機の制御装置を説明する説明図で、水平移動する場合を模式的に図示して説明する説明図である。
【図５】本発明のブーム付き作業機の制御装置を説明する説明図で、垂直移動する場合を模式的に図示して説明する説明図である。
【図６】本発明のブーム付き作業機の制御装置の他の実施形態を説明する説明図で、水平移動する場合を模式的に図示して説明する説明図である。
【図７】本発明のブーム付き作業機の制御装置の他の実施形態を説明する説明図で、垂直移動する場合を模式的に図示して説明する説明図である。
【図８】高所作業車を説明する説明図である。
【図９】従来のブーム付き作業機の制御装置を説明する説明図で、水平移動する場合を模式的に図示して説明する説明図である。
【図１０】従来のブーム付き作業機の制御装置を説明する説明図で、垂直移動する場合を模式的に図示して説明する説明図である。
【図１１】従来のブーム付き作業機の制御装置を説明する説明図である。
【符号の説明】
３  伸縮ブーム
１０  伸縮駆動手段
１１  起伏駆動手段
１２  長さ検出器
１３  起伏角検出器
１４  操作装置
２３  演算手段
２９  演算手段
３０  演算手段
３１  撓み角速度補償器（撓み角速度補償装置）
Ｃ０  撓み角算出手段
Ｄ０  撓み角算出手段
Ｃ  制御装置
Ｄ  制御装置
Ｅ  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004744664.tif 000010
【図１０】
0004744664.tif 000011
【図１１】
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