JP2006182532A - ブーム作業車のノンストップ作業制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モーメント規制タイプのブーム作業車においてノンストップ作動制御後におけるブームの先端部の下降移動を正確に行うことができるようにする。
【解決手段】ブームの倒伏作動中、算出された算出負荷率が予め定められた開始負荷率に達したことを検知したとき、その検知時におけるブームの先端部の位置を位置検出手段の出力から読み取るとともに、その読み取ったブームの先端部の位置を基準として下方に延びるトレース線ＴＲを設定する。そして、トレース線ＴＲを設定しているとき、ブームの倒伏作動に併せてブームの収縮作動を行わせることにより、ブームの先端部をトレース線ＴＲに沿って下降移動させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ブームの倒伏作動の途中でブームの収縮作動を併せて行うことにより、走行体に作用する転倒モーメントの負荷率が限界値を超えないようにブームの倒伏作動を続行できるようにしたブーム作業車のノンストップ作動制御装置に関する。

ブーム作業車は、走行体上に起伏、伸縮、旋回動自在に設けたブームの先端部に作業機を備えた車両であり、作業機が作業者搭乗用の作業台であるものは高所作業車として、また作業機が吊り上げ装置であるものはクレーン車として知られている。このようなブーム作業車では、オペレータが操作するブーム操作レバーの操作によりブームを起伏、伸縮、旋回作動させることができ、ブームの先端部に設けられた作業機を所望の位置に移動させて所要の作業を行うことができる。

このようなブーム作業車では、ブームの自重及び作業機の負荷等により生ずる転倒モーメントによって走行体が転倒することを防止する転倒防止装置が備えられている。この転倒防止装置には種々のものが知られているが、例えば、走行体に作用する転倒モーメントを検出してこれが過大とならないようにするタイプ（モーメント規制タイプ）のものでは、予め定められた許容転倒モーメントに対する検出転倒モーメントの比として求められる算出負荷率が設定された限界負荷率を超えるようなブームの作動が禁止されるようになっている。

また、このような転倒防止装置とは別に、ブームの倒伏作動時における作業性を高める装置として、ノンストップ作動制御装置が知られている（例えば、下記の特許文献参照）。この装置は、上記モーメント規制タイプのものでは、ブームの倒伏作動中、算出負荷率が限界負荷率よりも小さい所定の負荷率に達した後は、ブームの倒伏作動のみならずブームの収縮作動も行うことにより、算出負荷率がその所定の負荷率を維持する状態で、ブームの先端部を下降移動させるようになっている。このようなノンストップ作動制御装置によれば、ブームの倒伏作動によって算出負荷率が限界負荷率に達するような場合であっても、ブームの作動を止めることなく倒伏作動を継続して行うことができるので、作業性を向上させることができる。
特公平４−１９１５９号公報 特開２００２−２６５１９９号公報

しかしながら、上記モーメント規制タイプのブーム作業車に搭載されて走行体に作用する転倒モーメントの検出を行う軸力検出器はブームの揺れ等による測定誤差が比較的大きいため、ブームの倒伏作動と収縮作動とを連動して行うノンストップ作動制御時にはブームの揺れが一段と大きくなって測定誤差も大きくなり、結果としてノンストップ作動制御開始後におけるブームの先端部の下降移動を正確に行うことができないという欠点があった。このようなモーメント規制タイプのブーム作業車に対し、比較的正確に求めることができるブームの先端部の位置情報に基づいてブームの転倒防止制御及びノンストップ作動制御を行ういわゆる作業範囲規制タイプのブーム作業車も存在するが、予め記憶させておく許容作業範囲のデータが膨大であるためコスト高になるという難点がある。これに対しモーメント規制タイプのブーム作業車ではこのような膨大な許容作業範囲のデータを予め組み込んでおく必要がなく、算出負荷率だけをモニターしながらブームの作動制御を行えばよいため制御が簡単になるという利点がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、モーメント規制タイプのブーム作業車においてノンストップ作動制御後におけるブームの先端部の下降移動を正確に行うことができるようにし、本来有する作業領域を有効に活用することができるようにした構成のブーム作業車のノンストップ作動制御装置を提供することを目的としている。

本発明に係るブーム作業車のノンストップ作動制御装置は、走行体と、走行体に起伏及び伸縮動自在に設けられ、先端部に作業機(例えば、実施形態における作業台４０)を有したブームと、ブームの先端部の位置を検出する位置検出手段と、走行体に作用する転倒モーメントを検出する転倒モーメント検出手段と、走行体に作用する転倒モーメントの限界値として設定された許容転倒モーメントを記憶した記憶手段(例えば、実施形態におけるコントローラ６０の記憶部６４)と、転倒モーメント検出手段において検出された検出転倒モーメント及び記憶手段に記憶された許容転倒モーメントから、許容転倒モーメントに対する検出転倒モーメントの比である算出負荷率を算出する負荷率算出手段(例えば、実施形態におけるコントローラ６０の負荷率算出部６７)と、ブームの倒伏作動中、負荷率算出手段により算出された算出負荷率が予め定められた開始負荷率に達したことを検知したとき、検知時におけるブームの先端部の位置を位置検出手段の出力から読み取る位置読み取り手段(例えば、実施形態におけるコントローラ６０の位置読み取り部６８)と、位置読み取り手段が読み取ったブームの先端部の位置を基準として下方に延びるトレース線を設定するトレース線設定手段(例えば、実施形態におけるコントローラ６０のトレース線設定部６９)と、トレース線設定手段によりトレース線が設定されているとき、ブームの倒伏作動に併せてブームの収縮作動を行わせることにより、ブームの先端部をトレース線に沿って下降移動させるノンストップ作動制御手段(例えば、実施形態におけるコントローラ６０のノンストップ作動制御部６５)とを備える。なお、上記ブームの先端部とは作業機をも含む概念である。

また、上記ブーム作業車のノンストップ作動制御装置において、トレース線設定手段はトレース線を設定した後、負荷率算出手段により算出された算出負荷率が開始負荷率よりも小さい値として定められた終了負荷率を下回ったとき、トレース線の設定を解除するようになっていることが好ましい。また、トレース線設定手段は、トレース線を設定した後、ブームの作動が停止されたときにトレース線の設定を解除するようになっていてもよい。

本発明に係るブーム作業車のノンストップ作動制御装置では、ブームの倒伏作動中、算出負荷率が予め定められた開始負荷率に達したことを検知したときには、その検知時におけるブームの先端部の位置を位置検出手段の出力から読み取るとともに、そのブームの先端部の位置（算出負荷率が開始負荷率に達したときのブーム先端部の位置）を基準としたトレース線を設定し、ブームの先端部をこのトレース線に沿って下降移動させるようになっている。すなわち本発明に係るブーム作業車のノンストップ作動制御装置では、ノンストップ作動制御を開始するタイミングの検出は算出負荷率に基づいて行いつつ、ノンストップ作動制御開始後におけるブームの先端部の下降移動は比較的正確に検出できるブームの先端部の位置情報に基づいて行う構成になっている。このため、制御が簡単なモーメント規制タイプの特質を生かしつつ、ノンストップ作動制御開始後におけるブームの先端部の下降移動を作業範囲規制タイプ並に正確に行うことができる。これにより、そのブーム作業車が本来有する作業領域を有効に活用することが可能となる。

ここで、トレース線を設定した後、算出負荷率が開始負荷率よりも小さい値として定められた終了負荷率を下回ったときにトレース線の設定を解除するようになっているのであれば、ノンストップ作動制御の途中で算出負荷率が或る程度（終了負荷率以下になるまで）小さくなったときには、その算出負荷率に見合う適正な作業領域を自動で確保することができるようになるので、一旦設定されたトレース線に従ったノンストップ作動制御がいつまでも継続されて作業範囲が徒に狭められる不都合を回避することができる。また、トレース線を設定した後、ブームの作動が停止されたときにトレース線の設定を解除するようになっていてもよい。

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２は本発明の一実施形態に係るノンストップ作動制御装置が適用されたクローラ式の高所作業車１である。この高所作業車１は、走行体（クローラ走行体）１０の上部に旋回体２０を有し、旋回体２０の上部にはブーム（伸縮ブーム）３０がフートピン２３を介して起伏自在に取り付けられた構成を有している。

旋回体２０は旋回体２０の内部に設けられた旋回モータ（油圧モータ）２１を回転作動させることにより走行体１０に対して水平面内３６０度の範囲で旋回動させることができ、ブーム３０は旋回体２０との間に設けられた起伏シリンダ（油圧シリンダ）２２を伸縮作動させることにより旋回体２０に対して起伏動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及び先端ブーム３０ｃが入れ子式に構成されており、ブーム３０の内部に設けられた伸縮シリンダ（油圧シリンダ）３１を伸縮作動させることにより長手方向に伸縮動させることができる。

ブーム３０の先端部には垂直ポスト３２が設けられており、この垂直ポスト３２には作業者搭乗用の作業台４０が回動自在に取り付けられている。作業台４０は作業台４０の内部に設けられた首振りモータ（油圧モータ）４１を回転作動させることにより垂直ポスト３２に対して水平面内で首振り動させることができる。なお、垂直ポスト３２は図示しない平衡装置により常時垂直姿勢に保持されるため、結果として作業台４０の床面は常に水平姿勢が保たれる。

作業台４０には上部操作装置５０が設けられており、ここにはブーム３０の起伏、伸縮及び旋回操作を行うブーム操作レバー５１と、作業台４０の首振り操作を行う作業台操作レバー５２とが設けられている（図１参照）。このため作業台４０に搭乗したオペレータ（作業者）ＯＰは、ブーム操作レバー５１を操作してブーム３０を起伏、伸縮、旋回させ、また作業台操作レバー５２を操作して作業台４０を垂直ポスト３２まわりに首振り作動させることにより、自身の乗った作業台４０を自在に移動させて、所望の位置で高所作業を行うことが可能である。

走行体１０は、フレーム１１の左右両側にクローラ走行装置１２を一基ずつ備えている。各クローラ走行装置１２はフレーム１１の後部に取り付けられた起動輪１２ａと、フレーム１１の前部に取り付けられた遊動輪１２ｂと、これら起動輪１２ａ及び遊動輪１２ｂに巻き掛けられたクローラベルト１２ｃとを有して構成されている。左右のクローラ走行装置１２の各起動輪１２ａはそれぞれフレーム１１に取り付けられた走行モータ（油圧モータ）１３，１４（図２では左側の走行モータ１３のみを示す）により図示しないスプロケットを回転させて駆動することが可能であり、左右の走行モータ１３，１４は上部操作装置５０に備えられた走行操作レバー５３，５４（図１参照）を操作することにより所望に回転・停止動作を行わせることができる。

図１に示すように、走行体１０内に設けられた油圧ポンプＰは図示しない動力源（エンジンや電動モータ等）により駆動され、油圧ポンプＰが吐出した作動油は起伏シリンダ２２の作動を制御する起伏シリンダ制御バルブＶ１、伸縮シリンダ３１の作動を制御する伸縮シリンダ制御バルブＶ２、旋回モータ２１の作動を制御する旋回モータ制御バルブＶ３、首振りモータ４１の作動を制御する首振りモータ制御バルブＶ４及び左右の走行モータ１３，１４の作動を制御する走行モータ制御バルブＶ５，Ｖ６を介して対応する油圧アクチュエータ（起伏シリンダ２２、伸縮シリンダ３１、旋回モータ２１首振りモータ４１及び左右の走行モータ１３，１４）に供給されるようになっている。

ブーム操作レバー５１又は作業台操作レバー５２が作業台４０上のオペレータＯＰにより操作されると、そのレバーの操作方向（傾動方向）及び操作量（傾動量）に対応した電圧信号が出力され、それぞれコントローラ６０のバルブ作動制御部６１入力される。そして、コントローラ６０のバルブ作動制御部６１は、これらレバー５１，５２の操作により出力された電圧信号に応じた方向及び量で対応する制御バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の各スプール（図示せず）を電磁駆動する。ここで、制御バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の各スプールの駆動方向は対応する油圧アクチュエータの駆動方向（伸縮若しくは回転方向）に関係し、各スプールの駆動量は対応する油圧アクチュエータに供給される作動油の流量（単位時間当たりの流量）、すなわち各油圧アクチュエータの作動速度に関係する。したがって、各制御バルブのスプールの駆動方向が逆になると対応する油圧アクチュエータの作動方向が逆になり、各制御バルブのスプールの駆動量が大きくなるほど対応する油圧アクチュエータの作動速度は大きくなる。

ここで、ブーム操作レバー５１又は首振り操作レバー５２の操作により出力される電圧信号の電圧レベルはその操作量にほぼ比例するようになっており、オペレータＯＰは各操作レバー５１，５２の操作量を調節することで、対応する上記油圧アクチュエータの作動速度を自在に調節することができる。

また、左右の走行操作レバー５３，５４がオペレータＯＰにより操作されると、その操作方向（傾動方向）及び操作量（傾動量）に対応した電圧信号が出力され、それぞれコントローラ６０のバルブ作動制御部６１に入力される。そして、このバルブ作動制御部６１は、これら走行操作レバー５３，５４の操作により出力された電圧信号に応じた方向及び量で対応する左右の走行モータ制御バルブＶ５，Ｖ６の各スプール（図示せず）を電磁駆動する。ここで、両制御バルブＶ５，Ｖ６の各スプールの駆動方向は対応する走行モータ１３，１４の回転方向に関係し、各スプールの駆動量は走行モータ１３，１４に供給される作動油の流量（単位時間当たりの流量）、すなわち走行モータ１３，１４の回転数（回転速度）に関係する。したがって、制御バルブのスプールの駆動方向が逆になると対応する走行モータ１３，１４の作動方向が逆になり、各制御バルブのスプールの駆動量が大きくなるほど対応する走行モータ１３，１４の作動速度は大きくなる。

ここで、左右の走行操作レバー５３，５４の操作により出力される電圧信号の電圧レベルはその操作量にほぼ比例し、左右の走行操作レバー５３，５４の操作量が同じであれば出力される電圧レベルは同じになるようになっている。このため、オペレータＯＰは走行操作レバー５３，５４の操作量を調節することで、左右の走行モータ１３，１４の回転速度を自在に調節して直進走行或いはターン走行をすることができる。なお、ターン走行はピボットターン（小半径での旋回ターン）とスピンターン（その場でのターン）とがあり、左右のクローラ走行装置１２の一方を（ほぼ）固定した状態で他方を順方向或いは逆方向に回転させることによりピボットターンをすることができ、左右のクローラ走行装置１２を互いに異なる方向に回転させることによりスピンターンをすることができる。

また、本高所作業車１には、図２及び図１に示すように、ブーム３０の起伏角度θ（図３参照）を検出する起伏角度検出器８１、ブーム３０の長さＬ（図３参照）を検出する長さ検出器８２及びブーム３０の（旋回体２０の）旋回角度を検出する旋回角度検出器８３が設けられており、これら検出器８１，８２，８３により検出されたブーム３０の起伏角度θ、長さＬ及び旋回角度の各情報はコントローラ６０の位置算出部６２に入力されるようになっている（図１参照）。ここで、コントローラ６０の位置算出部６２は、検出器８１，８２，８３からの情報に基づいて走行体１０を基準としたブーム３０の先端部（このブーム３０の先端部とは作業台４０をも含む概念である。ブーム先端部と称することがある）の位置を算出し、その結果得られたブーム先端部の位置の情報を検出器８１，８２，８３が検出する各情報とともにコントローラ６０の規制制御部６３に出力する（図１参照）。

起伏角度検出器８１、長さ検出器８２、旋回角度検出器８３及びコントローラ６０の位置算出部６２はブーム先端部の位置（座標）を検出する機能を有しており、以下、これらを一組にして位置検出手段８０と称する。なお、位置検出手段８０は、直接的には、或るブーム３０の旋回角度におけるブーム先端部の位置を座標（θ，Ｌ）として求めるが、ブーム３０の作業半径Ｒ（図３に示すようにフートピン２３を含む鉛直線ＰＬからブーム３０の先端部ＢＰまでの間の水平距離）及びブーム３０の先端部高さＨ（図３に示すようにフートピン２３を含む水平線ＷＬからのブーム３０の先端部ＢＰの高さ）はそれぞれθとＬとを用いて表すことができるので、ブーム先端部の位置を座標（Ｒ，Ｈ）として求めることも可能である。

図１に示すように、コントローラ６０は上述のバルブ作動制御部６１、位置算出部６２及び規制制御部６３のほか、記憶部６４、ノンストップ作動制御部６５、転倒モーメント算出部６６、負荷算出部６７、位置読み取り部６８及びトレース線設定部６９を有している。コントローラ６０の記憶部６４には、走行体１０に作用する転倒モーメントの限界値として設定された許容転倒モーメントＭ₀がブーム３０の起伏角度θ及び長さＬに対応した値として記憶されている。また、コントローラ６０の転倒モーメント算出部６６は、起伏シリンダ２２の軸力を検出する軸力検出器８４（図１参照）からの検出情報及び起伏角度検出器８１からの検出情報に基づいて、走行体１０に作用する転倒モーメントＭを算出する。これら軸力検出器８４、起伏角度検出器８１及びコントローラ６０の転倒モーメント算出部６６は、走行体１０に作用する転倒モーメントを検出する（検出された転倒モーメントを検出転倒モーメントとする）機能を有しており、以下、これらを一組にして転倒モーメント検出手段９０と称する。

コントローラ６０の負荷率算出部６７は、転倒モーメント検出手段９０において検出された検出転倒モーメントＭと、その時々で検出されているブーム３０の起伏角度θ及び長さＬに応じて求められる許容転倒モーメントＭ₀とから、許容転倒モーメントＭ₀に対する検出転倒モーメントＭの比である算出負荷率γ（＝Ｍ／Ｍ₀）を算出し、その結果を規制制御部６３とノンストップ作動制御部６５とに出力する。

コントローラ６０の負荷率算出部６７において算出される（モニターされる）算出負荷率γはブーム３０の姿勢（ブーム先端部の位置）及び作業台４０の積載荷重に応じて変化し、その値が大きいときほど転倒に対する不安定度が増大していることを示す。但し、算出負荷率γが、予め定められた限界負荷率γ₀（例えば１００％）を超えるようなブーム３０作動は後述するようにコントローラ６０の規制制御部６３によって規制されるので、算出負荷率γは限界負荷率γ₀を超えて大きくなることはない。

図３は作業台４０の積載荷重が或る値をとっているときにブーム３０の先端部を移動させることができる領域の外縁を示したものである。この外縁において、直線Ｌ１、直線Ｌ２、曲線Ｌ３及び曲線Ｌ４はブーム３０の長さがとり得る範囲とブーム３０の起伏角度がとり得る範囲との関係から自ずと画定される外縁（作動限界線）であり、直線Ｌγ₀は、算出負荷率γが限界負荷率γ₀となるときのブーム先端部の位置をブーム３０の長さごとにプロットすることにより形成される線である（この線を限界負荷率線と称する）。また、点線で示す曲線Ｌ４′は、最大伸長状態のブーム３０を倒伏させていったときに、算出負荷率γが限界負荷率γ₀を超えることが許されると仮定した場合にブーム３０の先端部が描くであろう仮想の作動限界線である。すなわち、限界負荷率線Ｌγ₀と仮想の作動限界線Ｌ４′との間の領域は、ブーム３０の先端部の移動が禁止される領域（構造上はブーム３０の先端部を移動させ得るが、算出負荷率γが限界負荷率γ₀を超えないように規制制御部６３が働くために、結果としてブーム３０の先端部の移動ができない領域）であり、限界負荷率線Ｌγ₀は、このブーム３０の先端部の移動が禁止される領域との境界線ということもできる。なお、当然ながら、設定された限界負荷率γ₀の値が同じであっても作業台４０の積載荷重に応じて限界負荷率線Ｌγ₀の位置は変化し、作業台４０の積載荷重が大きいときには限界負荷率線Ｌγ₀は走行体１０に寄る側（図３では図の右側）に移動する。また、作業台４０の積載荷重が同じであっても、設定した限界負荷率γ₀の値が大きいときには限界負荷率線Ｌγ₀は走行体１０から離れる側（図３では図の左側）に移動することになる。

作業台４０の積載荷重が或る値をとっているとき、ブーム３０を伸長或いは倒伏作動させていった場合には、負荷率算出部６７において算出される算出負荷率γの値は次第に大きくなっていく。ここで、倒伏作動を伴わないブーム３０の作動（例えばブーム３０の単純伸長作動）が行われた場合であって、算出負荷率γの値が限界負荷率γ₀に達したときには（これは、ブーム３０の先端部が限界負荷率線Ｌγ₀に達したとみることもできる）、ブーム３０の作動は停止される。なお、このようなブーム３０の規制は、コントローラ６０の規制制御部６３において行われる。すなわち、コントローラ６０の規制制御部６３は、負荷率算出部６７により算出された算出負荷率γが限界負荷率γ₀を超えるようなブーム３０の作動を禁止する働きをする。

コントローラ６０の位置読み取り部６８は、位置検出手段８０により検出されたブーム３０の先端部の移動軌跡に基づいて（或いはブーム操作レバー５１の操作状態を検出して）現在ブーム３０が倒伏作動中であることを検知し、かつコントローラ６０の負荷率算出部６７により算出されている（モニターされている）算出負荷率γが限界負荷率γ₀と同じ若しくは限界負荷率γ₀よりも小さい値として予め定められた開始負荷率γs（例えば９８％）に達したことを検知したときには、その検知時におけるブーム先端部の位置（座標）を位置検出手段８０の出力から読み取り、その位置（座標）のデータをコントローラ６０のトレース線設定部６９に出力する。なお、上記限界負荷率γ₀及び開始負荷率γsのほか、後述する終了負荷率γeの各データは、コントローラ６０の記憶部６４に記憶されている。

コントローラ６０のトレース線設定部６９は、位置読み取り部６８から出力された座標データ、すなわち位置読み取り部６８が読み取った算出負荷率γが開始負荷率γsに達したときのブーム先端部の位置を基準として下方に延びるトレース線ＴＲ（図４及び図５参照）を設定する。例えば、図４に示すように、ブーム３０の先端部の位置が点Ｐ₀（θ₀，Ｌ₀）にある状態からブーム３０を倒伏作動させていった場合を考えると、ブーム３０の倒伏作動に従ってコントローラ６０の負荷率算出部６７が算出する算出負荷率γは漸減していくが、ブーム３０の先端部の位置が点Ｐ₁（Ｒ₁，Ｈ₁）に至ったときに算出負荷率γが開始負荷率γsに達したとすると、その算出負荷率γが開始負荷率γsに達したときのブーム先端部の位置Ｐ₁（Ｒ₁，Ｈ₁）を基準としてトレース線ＴＲを設定する（図５も参照）。

点Ｐ₁（Ｒ₁，Ｈ₁）を基準とするトレース線ＴＲの設定方法は任意であるが、図４及び図５に示すように、点Ｐ₁（Ｒ₁，Ｈ₁）を通り、かつ点Ｐ₁（Ｒ₁，Ｈ₁）を通る鉛直線ＺＬから傾きαだけ下方が外側に広がる線として設定することが好ましい。このときトレース線ＴＲ上の点の作業半径Ｒ（図３参照）方向の座標Ｒｃは、点Ｐ₁（Ｒ₁，Ｈ₁）の座標を用いて
Ｒｃ＝（Ｈ₁−Ｈ）α＋Ｒ₁
と表すことができる。ここで、傾きαの値は任意に設定することができるが、ブーム３０の先端部をこのトレース線ＴＲに沿って下降移動させたとき、コントローラ６０の負荷率算出部６７が算出する算出負荷率γが開始負荷率γsを維持するか、或いは開始負荷率γsから漸減するような角度となるようにすることが好ましい。なお、傾きαがα＝０であるときは、トレース線ＴＲは鉛直線ＺＬそのものとなる。

コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、コントローラ６０のトレース線設定部６９においてトレース線ＴＲが設定されているとき、ブーム３０の倒伏作動に併せて収縮作動を行わせることにより、位置検出手段８０により検出されるブーム３０の先端部の位置とコントローラ６０の記憶部６４に記憶されたトレース線ＴＲのデータとを比較しつつ、ブーム３０の先端部をトレース線ＴＲに沿って下降移動させる制御を行う（図４及び図５参照）。このような制御をノンストップ作動制御と称する。このノンストップ作動制御では、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、位置検出手段８０により検出されるブーム３０の先端部の位置と、コントローラ６０のトレース線設定部６９において設定されたトレース線ＴＲのデータとを比較し、ブーム３０の先端部のトレース線ＴＲからの距離（水平方向距離）が常に小さくなるようにブーム３０の収縮作動を制御する。すなわちコントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、伸縮シリンダ３１のフィードバック制御（サーボ制御）を行ってブーム３０の先端部をトレース線ＴＲに沿わせる。図４中に示す点Ｐ₂（θ₂，Ｌ₂）はこのようなノンストップ作動制御が行われている途中におけるブーム先端部の位置の一例を示している。

このように、ブーム３０の倒伏作動中に算出負荷率γが開始負荷率γsに達してトレース線ＴＲが設定されたときには、オペレータＯＰがブーム３０の倒伏作動操作を継続的に或いは断続的に行っている限りは、ブーム３０の先端部はこのトレース線ＴＲに沿って下降移動することになるわけであるが、その間に算出負荷率γが開始負荷率γsよりも小さい値として予め定められた終了負荷率γe（例えば９５％）以下になったとき（例えば、ブーム３０の作動を一旦停止させて図示しないウインチ装置等により作業台４０上の積載物を外部に搬出した場合など）には、コントローラ６０のトレース線設定部６９は、トレース線ＴＲの設定を解除するようになっている。そして、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、トレース線ＴＲの設定が解除された後はノンストップ作動制御を終了する。すなわち、算出負荷率γが終了負荷率γe以下となったときにはコントローラ６０のノンストップ作動制御部６５によるノンストップ作動制御は解除され、通常のブーム作動制御に復帰する。このため、その後にオペレータＯＰがブーム３０の倒伏作動操作を行ったときには、ブーム３０はその操作に従った倒伏作動（ブーム３０の収縮作動を伴わない倒伏作動）を行うことになる。但し、上記のようにノンストップ作動制御が解除され、通常のブーム３０の作動制御が再開されるようになった場合でも、その後のブーム３０の倒伏作動により算出負荷率γが増大して再び開始負荷率γsに達したときには、新たにこの点を基準としてトレース線ＴＲが設定されることになる。

このようなノンストップ作動制御を行うための制御フローの一例を示すと図６のようになる。この制御フローを実施する制御プログラムは、位置検出手段８０により検出されるブーム３０の先端部の移動軌跡により、或いはブーム操作レバー５１の操作状態によりブーム３０の倒伏操作状態が検出された後、所定時間おきに（例えば数ミリ秒おきに）実行される。以下、ブーム３０の先端部が図７の点Ｐ₀（Ｒ₀，Ｈ₀）の位置にある状態（この状態での算出負荷率はγ＜γeとする）からブーム３０の倒伏作動を開始し、ブーム３０の先端部が図７に示すようにＰ₀（Ｒ₀，Ｈ₀）→Ｐ₁（Ｒ₁，Ｈ₁）→Ｐ₂（Ｒ₂，Ｈ₂）→Ｐ₃（Ｒ₃，Ｈ₃）→Ｐ₄（Ｒ₄，Ｈ₄）→Ｐ₅（Ｒ₅，Ｈ₅）と進む場合を例にしてこの制御フローの説明を行う。

この制御フローでは先ず、ステップＳ１において、現在コントローラ６０の負荷率算出部６７において算出されている算出負荷率γが開始負荷率γs以上であり、かつフラグ（Flg）が０であるか否かの判断を行う（最初はFlg=0に設定される）。ここで、ステップＳ１での判断結果が「No」であった場合（算出負荷率γが開始負荷率γsを下回っているか、若しくはFlg＝0でない場合）にはステップＳ２に進み、ステップＳ１での判断結果が「Yes」であった場合（算出負荷率γが開始負荷率γs以上であり、かつFlg=0である場合）にはステップＳ５に進む。

ブーム３０の先端部が点Ｐ₀（Ｒ₀，Ｈ₀）にある状態からブーム３０の倒伏作動が開始された直後は、算出負荷率γは上述のようにγ＜γeであり、開始負荷率γsを下回っているので、ステップＳ１での判断結果は「No」となってステップＳ２に進む。ステップＳ２では、現在算出されている算出負荷率γが終了負荷率γeを下回っているか否かの判断を行う。そして、ステップＳ２での判断結果が「Yes」であった場合（算出負荷率γが終了負荷率γｅを下回っている場合）にはステップＳ３に進み、ステップＳ２での判断結果が「No」であった場合（算出負荷率γが終了負荷率γｅ以上である場合）にはステップＳ８に進む。ここでは（ブーム３０の先端部が点Ｐ₀にある状態からブーム３０の倒伏作動が開始された直後は）算出負荷率γは終了負荷率γeを下回っているので、ステップＳ２での判断結果は「Yes」となってステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、現在トレース線ＴＲが設定されている場合には、その設定を解除する処理を行う。ここでは（ブーム３０の先端部が点Ｐ₀にある状態からブーム３０の倒伏作動が開始された直後は）もともとトレース線ＴＲは設定されていないので、このステップＳ３では何の処理も行わない。ステップＳ３が終了したらステップＳ４に進んでフラグ（Flg）を「０」に設定し（ここではFlg=0を維持）、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、現在のフラグが「１」であるか否かの判断を行う。そして、ステップＳ８での判断結果が「No」であった場合（Flg=0の場合）にはステップＳ９に進んで通常のブーム作動制御（ノンストップ作動制御でない、ブーム操作レバー５１の操作に従ったブーム３０の制御）を行い、ステップＳ８での判断結果が「Yes」であった場合（Flg=1の場合）にはステップＳ１０に進んでノンストップ作動制御を行う。ここでは直前のステップＳ３においてフラグを「０」に設定しているのでステップＳ９に進み、通常のブーム作動制御を行う。

このようにステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ８→Ｓ９と進む処理は、ブーム３０の先端部が点Ｐ₀にある状態からブーム３０の倒伏作動を行い、これにより算出負荷率γが上昇して終了負荷率γeに達するまでの間繰り返される。なお、γ＝γeとなるブーム３０の先端部の位置は図７中に示す点Ｐ₁（Ｒ₁，Ｈ₁）に相当する。

算出負荷率γが終了負荷率γeに達したときにはステップＳ１における判断結果は「No」となり、ステップＳ２に進む。そして、ステップＳ２における判断結果も「No」となり、テップＳ８に進む。ステップＳ８では上述のように現在のフラグが「１」であるか否かの判断を行うが、γ＝γeに達した時点では前回のフラグ設定処理過程（ステップＳ４）において設定された「Flg=0」が維持されるので判断結果は「No」となり、ステップＳ９に進んで通常のブーム作動制御を行う。すなわち、ブーム３０の算出負荷率γが上昇して終了負荷率γeに達しても、算出負荷率γが終了負荷率γeに達する前と同じく通常のブーム作動制御を継続して行うことになる。

このようにステップＳ１→Ｓ２→Ｓ８→Ｓ９と進む処理は、ブーム３０の先端部が点Ｐ₁を通過した後も更にブーム３０が倒伏作動を続けて算出負荷率γが開始負荷率γsに達するまで（γ＝γｓとなるまで）繰り返される。なお、γ＝γｓとなるブーム３０の先端部の位置は図７中示す点Ｐ₂（Ｒ₂，Ｈ₂）に相当する。

算出負荷率γが開始負荷率γsに達したときにはステップＳ１における判断結果は「Yes」となり、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、そのとき位置検出手段８０が検出しているブーム３０の先端部の位置Ｐ₂（Ｒ₂，Ｈ₂）を読み取る処理を行う。続いてステップＳ６に進み、直前のステップＳ５において読み取ったブーム３０の先端部の位置Ｐ₂（Ｒ₂，Ｈ₂）を基準として下方に延びるトレース線ＴＲを設定する（図７参照）。そしてステップＳ７に進み、フラグ（Flg）を「１」に設定してステップＳ８に進む。

ステップＳ８では上述のように現在のフラグが「１」であるか否かの判断を行うが、ここではフラグは直前のステップＳ７において「１」に設定されているのでステップＳ１０に進み、ノンストップ作動制御、すなわちブーム３０の倒伏作動に併せてブーム３０の収縮作動を行わせることにより、位置検出手段８０により検出されるブーム３０の先端部の位置とコントローラ６０の記憶部６４に記憶されたトレース線ＴＲのデータとを比較しつつ、ブーム３０の先端部を設定したトレース線ＴＲに沿って下降移動させる制御を行う。

このステップＳ１→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ１０と進む処理は算出負荷率γが開始負荷率γsに達したときにのみ行われ、その後は算出負荷率γが終了負荷率γｅを下回らない限りステップＳ１→Ｓ２→Ｓ８→Ｓ１０と進む処理（ノンストップ作動制御）が継続される。しかし、このノンストップ作動の途中で一旦ブーム３０の作動を停止し、図示しないウインチ装置などによって作業台４０の積載物を外部に搬出したような場合であって、算出負荷率γが終了負荷率γeを下回ったときには、ステップＳ２における判断結果は「Yes」となるのでステップＳ３に進んでトレース線ＴＲの設定を解除する。そしてステップＳ４に進み、フラグ（Flg）を「０」に設定してステップＳ８に進む。この場合ステップＳ８では直前のステップＳ４においてフラグが「０」に設定されているので、ここでの判断結果は「No」となり、ステップＳ９に進んで通常のブーム作動制御を行う（ノンストップ作動制御は解除される）。なお、ブーム３０のノンストップ作動を停止させて作業台４０の積載物を外部に搬出した位置は図７中に示す点Ｐ₃（Ｒ₃，Ｈ₃）に相当する。

このステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ８→Ｓ９と進む処理は、その後算出負荷率γが終了負荷率γｅに達するまで（γ＝γｅとなるまで）繰り返され、終了負荷率γｅに達した後はステップＳ１→Ｓ２→Ｓ８→Ｓ９と進む処理が、算出負荷率γが再び開始負荷率γsに達するまで（γ＝γｓとなるまで）繰り返される。なお、ブーム３０の先端部が点Ｐ₃（Ｒ₃，Ｈ₃）にある状態からブーム３０の倒伏作動操作を再開した後、γ＝γｓとなるブーム３０の先端部の位置は図７中に示す点Ｐ₄（Ｒ₄，Ｈ₄）に相当する。算出負荷率γが開始負荷率γsに達したときにはステップＳ１における判断結果は「Yes」となるのでステップＳ５に進み、このステップＳ５において、そのときのブーム先端部の位置Ｐ₄（Ｒ₄，Ｈ₄）を読み取る。そしてステップＳ６に進み、直前のステップＳ５において読み取ったブーム先端部の位置Ｐ₄（Ｒ₄，Ｈ₄）を基準として下方に延びるトレース線ＴＲを設定する（図７参照）。そして、ステップＳ７に進み、フラグ（Flg）を「１」に設定してステップＳ８に進む。ステップＳ８では直前のステップＳ７においてフラグが「１」に設定されているのでステップＳ１０に進み、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５はノンストップ作動制御を開始する。そしてその後はステップＳ１→Ｓ２→Ｓ８→Ｓ１０と進む処理が継続されて、ブーム３０の先端部はトレース線ＴＲに沿って下降移動する。

このように本実施形態に係るノンストップ作動制御装置では、ノンストップ作動制御を開始するタイミングの検出は算出負荷率γに基づいて行いつつ、ノンストップ作動制御開始後におけるブーム３０の先端部の下降移動は比較的正確に検出できるブーム３０の先端部の位置情報に基づいて行う構成になっている。このため、制御が簡単なモーメント規制タイプの特質を生かしつつ、ノンストップ作動制御開始後におけるブーム３０の先端部の下降移動を作業範囲規制タイプ並に正確に行うことができる。また、これにより高所作業車１が本来有する作業領域を有効に活用することが可能となる。

また、本実施形態に係るノンストップ作動制御装置では、トレース線ＴＲを設定した後、算出負荷率γが開始負荷率γsよりも小さい値として定められた終了負荷率γeを下回ったときにトレース線ＴＲの設定を解除するようになっているので、ノンストップ作動制御の途中で算出負荷率γが或る程度（終了負荷率γe以下になるまで）小さくなったときには、その算出負荷率γに見合う適正な作業領域を自動で確保することができる。このため、一旦設定されたトレース線ＴＲに従ったノンストップ作動制御がいつまでも継続されて作業範囲が徒に狭められる不都合を回避することができる。なお、上記のようにノンストップ作動制御中に算出負荷率γが終了負荷率γe以下となるケースとしては前述のようにノンストップ作動制御の途中で一旦ブーム３０の作動を止めて作業台４０の積載物を外部に搬出した場合のほか、ブーム３０の先端部をトレース線ＴＲに沿って下降移動させることにより算出負荷率γが漸減し、その途中で算出負荷率γが終了所定負荷率γe以下にまで低下した場合がある。ここで、終了負荷率γeは、ブーム３０の作動中と停止中とでそれぞれ別の値としてもよい。ノンストップ作動制御によりブーム３０の倒伏作動と収縮作動とが同時に行われ、ブーム３０の揺れが大きいようなときにはブーム３０の作動中における終了負荷率γeを小さめ（例えば８０％）に設定しておくことが好ましい。これは、ブーム３０の揺れによって算出負荷率γの変動が大きくなり、ノンストップ作動制御の開始と解除とが頻繁に繰り返されることを防止するためである。

図８は別の実施形態を示すものである。この実施形態では、限界負荷率γ₀と同じ若しくは限界負荷率γ₀よりも小さい値として定められた所定負荷率（第２の所定負荷率γ₂とする）のほかに、この所定負荷率（第２の所定負荷率γ₂）よりも小さい値として定められたもう一つの所定負荷率（第１の所定負荷率γ₁とする）がコントローラ６０の記憶部６４に記憶されている。そして、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６４は、図８に示すように、ブーム３０の先端部が点Ｐ0（Ｒ₀，Ｈ₀）にある状態から（この状態での算出負荷率はγ＜γ₁とする）ブーム３０を倒伏作動させていった場合に、コントローラ６０の負荷率算出部６７において算出された負荷算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁に達したとき（そのときのブーム先端部の位置をＰ₁（Ｒ₁，Ｈ₁）とする）に先ず第１のトレース線ＴＲ₁を設定し、ブーム３０の先端部がこの第１のトレース線ＴＲ₁に沿って下降移動するようにノンストップ作動制御を行う。但し、ここにおいて設定される第１のトレース線ＴＲ₁では、その式Ｒｃ＝（Ｈ₁−Ｈ）α＋Ｒ₁における傾きαの値（＝α₁。図８参照）は、ブーム３０の先端部をこの第１のトレース線ＴＲ₁に沿って下降移動させたとき、算出負荷率γが開始負荷率γsから漸増するような角度とする。

そして、このブーム３０の先端部が第１のトレース線ＴＲ₁に沿うようにブーム３０を作動させている途中で算出負荷率γが第２の所定負荷率γ₂に達したとき（そのときのブーム先端部の位置をＰ₂（Ｒ₂，Ｈ₂）とする）、第１のトレース線ＴＲ₁の設定を解除するとともに新たに第２のトレース線ＴＲ₂を設定し、今度はブーム３０の先端部がこの第２のトレース線ＴＲ₂に沿って下降移動するようにノンストップ作動制御を行う。但し、ここにおいて設定される第２のトレース線ＴＲ₂では、その式Ｒｃ＝（Ｈ₂−Ｈ）α＋Ｒ₂における傾きαの値（＝α₂。図８参照）は、ブーム３０の先端部をこの第２のトレース線ＴＲ₂に沿って下降移動させたとき、算出負荷率γが開始負荷率γsを維持するか、或いは開始負荷率γsから漸減するような角度とする（すなわちα₁＞α₂）。

このような構成では、ノンストップ作動制御開始後、ブーム３０の先端部は先ず第１のトレース線ＴＲ₁に乗って移動した後、最終的な目標軌道である第２のトレース線ＴＲ₂に乗るようになっているので、ノンストップ作動制御の開始後、ブーム３０の先端部に滑らかな移動軌跡を描かせて最終的な下降移動軌道（第２のトレース線ＴＲ₂）に乗せることが可能である。なお、上記例では傾きαの値が異なる２つのトレース線（第１のトレース線ＴＲ₁と第２のトレース線ＴＲ₂）が設けられていたが、傾きαの異なる３つ以上のトレース線を設定することによって、ブーム３０の先端部がより滑らかな移動軌跡を描いて最終的な下降移動軌道に乗るようにしてもよい。

また、更に別の実施形態として、トレース線設定部６９は、トレース線ＴＲを設定した後、ブーム３０の作動が停止されたときにトレース線ＴＲの設定を解除するようになっていてもよい。ここで、ブーム３０の作動の停止は、ブーム操作レバー５１の操作状態や、位置検出手段８０により検出されるブーム先端部の位置の変化状態などから検知することができる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示されたものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、本発明が適用される対象は走行体がクローラ式である高所作業車であったが、走行体は必ずしもクローラ式でなくてもよい。また、本発明が適用される対象は必ずしも高所作業車でなくてもよく、走行体に起伏及び伸縮動自在に設けたブームの先端部に作業機を有して構成されるブーム作業車であれば他のブーム作業車（例えばクレーン車や穴掘り建柱車など）であってもよい。

本発明の一実施形態に係るノンストップ作動制御装置が適用されたクローラ式高所作業車における油圧アクチュエータの駆動制御系統図である。 上記クローラ式高所作業車の側面図である。 作業台の積載荷重が或る値をとっているときにブームの先端部を移動させることができる領域の外縁を示す図である。 ノンストップ作動制御時におけるブーム先端部の移動軌跡の一例を示す図である。 図４中に示す領域Vの拡大図である。 ノンストップ作動制御を行うための制御フローの一例である。 図６に示す制御フローの流れを説明するためのブーム先端部の移動軌跡を示す図である。 別の実施形態を説明するためのブーム先端部の移動軌跡を示す図である。

符号の説明

１ 高所作業車（ブーム作業車）
１０ 走行体
３０ ブーム
４０ 作業台（作業機）
６０ コントローラ
６１ バルブ作動制御部
６２ 位置算出部
６３ 規制制御部
６４ 記憶部（記憶手段）
６５ ノンストップ作動制御部（ノンストップ作動制御手段）
６６ 転倒モーメント算出部
６７ 負荷率算出部（負荷率算出手段）
６８ 位置読み取り部（位置読み取り手段）
６９ トレース線設定部（トレース線設定手段）
８０ 位置検出手段
γ 算出負荷率
γs 開始負荷率
γe 終了負荷率

Claims (3)

1. 走行体と、
   前記走行体に起伏及び伸縮動自在に設けられ、先端部に作業機を有したブームと、
   前記ブームの先端部の位置を検出する位置検出手段と、
   前記走行体に作用する転倒モーメントを検出する転倒モーメント検出手段と、
   前記走行体に作用する転倒モーメントの限界値として設定された許容転倒モーメントを記憶した記憶手段と、
   前記転倒モーメント検出手段において検出された検出転倒モーメント及び前記記憶手段に記憶された許容転倒モーメントから、前記許容転倒モーメントに対する検出転倒モーメントの比である算出負荷率を算出する負荷率算出手段と、
   前記ブームの倒伏作動中、前記負荷率算出手段により算出された算出負荷率が予め定められた開始負荷率に達したことを検知したとき、検知時における前記ブームの先端部の位置を前記位置検出手段の出力から読み取る位置読み取り手段と、
   前記位置読み取り手段が読み取った前記ブームの先端部の位置を基準として下方に延びるトレース線を設定するトレース線設定手段と、
   前記トレース線設定手段により前記トレース線が設定されているとき、前記ブームの倒伏作動に併せて前記ブームの収縮作動を行わせることにより、前記ブームの先端部を前記トレース線に沿って下降移動させるノンストップ作動制御手段とを備えたことを特徴とするブーム作業車のノンストップ作動制御装置。
2. 前記トレース線設定手段は前記トレース線を設定した後、前記負荷率算出手段により算出された算出負荷率が前記開始負荷率よりも小さい値として定められた終了負荷率を下回ったとき、前記トレース線の設定を解除することを特徴とする請求項１記載のブーム作業車のノンストップ作動制御装置。
3. 前記トレース線設定手段は、前記トレース線を設定した後、前記ブームの作動が停止されたときに前記トレース線の設定を解除することを特徴とする請求項１又は２記載のブーム作業車のノンストップ作動制御装置。

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