JP2018170873A - 作業車の走行制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
枢結ピン20bにより枢結されており、これらリンク部材の枢結部は左右方向(走行体10の車幅方向)に延びた連結棒20dに連結されている。シザースリンク機構20を構成する最下方のリンク部材20aのうち、走行体10の前方に位置する側の下端部は、走行体10の上部に枢結されており、シザースリンク機構20を構成する最下方のリンク部材20aのうち、走行体10の後方に位置する側の下端部は、走行体10の上部に設けられたレール(図示せず)の上面を転動するローラ20eに連結されている。また、シザースリンク機構20を構成する最上方のリンク部材20aのうち、走行体10の前方に位置する側の上端部は、作業台30の下部に枢結されており、シザースリンク機構20を構成する最上方のリンク部材20aのうち、走行体10の後方に位置する側の上端部は、作業台30の下面に設けられたレール(図示せず)の下面を転動するローラ20fに連結されている。このような構成のシザースリンク機構20は、該リンク機構20と走行体10との間に跨設された昇降シリンダ(油圧シリンダ)21により上下方向に伸縮作動して、その上部に配設された作業台30を昇降移動させることが可能となっている。
。つまり、左右一対の前輪11a,11bのうち、内輪の舵角が外輪の舵角よりも常に一定の比率で大きくなるように設定されている。この舵角の関係を、図4を用いて具体的に説明する。以下では、左右の前輪11a,11bが右方向に偏向した状態での舵角の符号を「正」と定義し、左右の前輪11a,11bが左方向に偏向した状態での舵角の符号を「負」と定義する。まず、図4(A)に示すように、操舵シリンダ17の伸縮量Δが零(Δ=0)のときは、左右の前輪11a,11bの舵角γL,γRは共に零となる。図4(B)に示すように、操舵シリンダ17の伸縮量Δが正値(Δ>0)のとき、すなわち、操舵シリンダ17が伸長作動したときは、左右の前輪11a,11bの舵角γL,γRは正値(γL>0,γR>0)となり、転舵機構13の特性により、左側の前輪11aの舵角γLと右側の前輪11bの舵角γRとの関係は|γL|<|γR|となる。図4(C)に示すように、操舵シリンダ17の伸縮量Δが負値(Δ<0)のとき、すなわち、操舵シリンダ17が収縮作動したときは、左右の前輪11a,11bの舵角γL,γRは負値(γL<0,γR<0)となり、操舵機構13の特定により、左側の前輪11aの舵角γLと右側の前輪11bの舵角γRとの関係は|γL|>|γR|となる。
操作することが可能となっている。操舵ダイヤル42は、上記のように捻り操作された状態から作業者の手が離されると、内蔵されたバネの復元力によって中立位置に復帰するようになっている。操舵ダイヤル42の操作状態(上記の中立位置を基準とする操作方向及び操作量)は、操作装置40内に設けられたポテンショメータ等からなる操舵操作検出器42aにより検出され、その検出信号が操舵ダイヤル42の操作状態に対応した操作指令信号(操作指令情報)としてコントローラ50に入力される。
プールの駆動量(バルブ開度)は、対応する油圧シリンダ(操舵シリンダ17、昇降シリンダ21)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、該油圧シリンダの駆動速度に関係する。そのため、各制御バルブ71,72のスプールの駆動方向が逆になると、対応する油圧シリンダ17,21の駆動方向も逆になり、各制御バルブ71,72のスプールの駆動量が大きくなると、対応する油圧シリンダ17,21の駆動速度も大きくなる。
ルする。
周波数制御部54は、走行操作検出器41aからの操作指令情報に基づき、その操作指令情報(走行操作レバー41の操作量)に応じた指令回転速度(指令周波数)を算出する。ここで、走行モータ(誘導モータ)12は、そのモータ固有の特性に応じて、指令回転速度と実回転速度との間の回転偏差が一定範囲(0〜300rpm)以内にあるときにモータ効率(運転効率)が良い。そこで、周波数制御部54は、その回転偏差が予め設定された規定値(本実施形態では300rpm)以内にある場合は、走行操作レバー41による操作指令情報に応じた回転速度を指令回転速度として設定する。一方、周波数制御部54は、その回転偏差が規定値(300rpm)を超過した場合は、フィードバック制御として、回転偏差が上記規定値に収束するように指令回転速度(操作指令情報に応じた回転速度)を補正する。すなわち、周波数制御部54は、実回転速度が指令回転速度よりも規定値を超過して遅れた場合又は速くなった場合には、当該周波数制御部54に記憶された回転速度補正テーブルTNを参照して、指令回転速度を操作指令情報に応じた回転速度よりも遅い回転速度に補正していく。
補正テーブルTNには、回転偏差と補正値との対応関係が規定されている。図7において、横軸は回転偏差であり、縦軸は指令回転速度の補正値である。図7に示すように、指令回転速度と実回転速度との回転偏差が規定値ΔNK(300rpm)以内にあるときは、
指令回転速度の補正値は零である。一方、回転偏差が規定値ΔNK(300rpm)を超
過した場合には、指令回転速度の補正値として、一定の補正値HN(300rpm)が設
定される。そのため、周波数制御部54は、回転偏差が規定値ΔNK(300rpm)を
超過した場合には、実回転速度に一定の補正値HN(300rpm)を加算して得た回転
速度を、指令回転速度として決定することで、指令回転速度と実回転速度との間の回転偏差を規定値ΔNK(300rpm)に維持する。つまり、補正後の指令回転速度は、実回
転速度に補正値HN(300rpm)を加算した回転速度となる。但し、上記補正後の指
令回転速度が予め設定された限界値(例えば100rpm)を超える場合は、回転偏差が更に増大する場合であっても、指令回転速度を限界値で維持する。その理由としては、回転速度が限界値を超えると、現在の指令電圧値に係るトルク線図のアウトラインから動作点が低トルク側へと外れていき、それに伴い出力トルクも低下してしまう虞があるからである。なお、周波数制御部54は、上記のように指令回転速度(指令周波数)を補正した結果、実回転速度が上昇して、その回転偏差が規定値ΔNK(300rpm)以内に復帰
してきた場合は、指令回転速度を操作指令情報に応じた回転速度に徐々に戻していく。
路から傾斜路に進入するなどして、走行モータ12の負荷トルクが増大すると、走行モータ12の実回転速度が低下して、動作線C1上において動作点が点aから低速側(高トル
ク側)へと移動する。このとき、従来の回転速度制御では、高所作業車1が傾斜路にて逸走又は停止しないように、走行モータ12の動作線及び動作点を最大トルクが出せる動作線及び動作点まで移動させていたため、走行速度が急激に落ちるとともに、無駄な電力を消費していた。これに対して、本実施形態では、指令回転速度と実回転速度との間の回転偏差が規定値ΔNK(300rpm)を超過した場合に、指令回転速度を補正するように
なっている。つまり、回転偏差が規定値ΔNK(300rpm)を超過した場合には、実
回転速度に一定の補正値HN(300rpm)を加算して得た指令回転速度に補正するこ
とで、該指令回転速度を徐々に遅くしていき(操作指令に応じた回転速度よりも遅くしていき)、回転偏差が規定値ΔNK(300rpm)に収束するようにフィードバック制御
を行うようになっている。それにより、図示省略するが、補正後の指令回転速度に応じた動作線に順次切り替わり、その動作線上でより高い出力トルクが得られる動作点に移動する。従って、走行モータ12のモータ特性を最大限に発揮した細やかな走行制御が実現できる。そして、指令回転速度がN2となる動作線C2に切り替わり、走行モータ12の出力トルクが負荷トルクと一致した適切な動作点(点b)に移動することで、指令回転速度と実回転速度(点bでの実回転速度)との回転偏差が規定値ΔNKまで回復することになる
。このような回転速度補正を行うことにより、無駄な電力を消費することなく、且つ、走行速度を急激に落とすことなく、上記傾斜路で高所作業車1を走行させることが可能となる。
電圧制御部55は、予め設定されたV/fパターンを参照して、上記決定した指令周波数(指令回転速度)に応じた指令電圧値を算出する。ここで、電圧制御部55には、指令
周波数(指令回転速度)と指令電圧値との関係を規定した複数種のV/fパターン(V/fパターンテーブル)が記憶されている。電圧制御部55は、後述の電圧制御処理にて算出したV/f特性比率に応じて、複数種のV/fパターンの中からいずれかのV/fパターンを選択する。そして、電圧制御部55は、選択したV/fパターンを参照して、指令周波数に応じて算出した電圧値を指令電圧値として決定する。
ータの設計値で決まる定常電圧値であり、最小電圧値Vminとは、指令回転速度で走行す
るのに必要となる最小の電圧値である。この電圧値の使用範囲(最大電圧値Vmax、最小
電圧値Vmin)は、指令周波数(指令回転速度)に応じて異なり得るものとなっている。
電圧値VmaxをV/f特性比率として「100%」と定義し、上記電圧値の使用範囲(Vmin〜Vmax)内において各電圧値に対応するV/f特性比率を設定している。
TV5が記憶されている。電圧制御部55は、該高所作業車1に設けられた各種の検出器
からの検出情報に基づき、これらの電圧制御テーブルTV1〜TV5を参照して、個々の電圧制御処理ごとにV/f特性比率を算出する。そして、電圧制御部55は、第1電圧制御処理にて算出したV/f特性比率と、第2電圧制御処理にて算出したV/f特性比率とを比較した結果、大きい方のV/f特性比率を最適値として選択する。
第1電圧制御処理は、主として通常走行時に適した電圧制御処理である。電圧制御部55は、第1電圧制御処理として、傾斜角検出器62において検出された走行体10の傾斜角度と、指令回転速度と実回転速度との間の回転偏差と、をパラメータ(変数)として、V/f特性比率を算出する。
値(以下「補正値A」という)を算出する。図10は、電圧制御テーブルTV1を示す模
式図である。電圧制御テーブルTV1には、傾斜角度と補正値Aとの対応関係が規定され
ている。図10において、横軸は傾斜角度であり、縦軸はV/f特性比率の補正値Aである。この補正値Aは、傾斜角検出器62にて検出される走行体10の傾斜角度に応じて算出される。具体的には、図10に示すように、傾斜角度がθA以下であるときは、傾斜角
度と補正値Aとが比例関係となり、傾斜角度に比例した大きさの補正値Aが設定される。傾斜角度がθAを超えたときは、常に、補正値AとしてHA(例えば100%)が設定される。なお、傾斜角度θAは適宜に設定が可能であるが、例えば、θAは「10度」である。
正値(以下「補正値B」という)を算出する。図11は、電圧制御テーブルTV2を示す
模式図である。電圧制御テーブルTV2には、回転偏差と補正値Bとの対応関係が規定さ
れている。図11において、横軸は回転偏差であり、縦軸はV/f特性比率の補正値Bである。このとき、走行モータ(誘導モータ)12は、前述したとおり、そのモータ固有の特性に応じて、指令回転速度と実回転速度との回転偏差が一定範囲(本実施形態では0〜300rpm)以内にあるときにモータ効率が良く、特に、回転偏差が最適値(本実施形態では200rpm)と一致するときにモータ効率が最良となる。そのため、電圧制御部55は、回転偏差と最適値(200rpm)との差分に基づき、V/f特性比率の補正値Bを算出する。具体的には、図11に示すように、回転偏差とV/f特性比率の補正値Bとは比例関係にあり、回転偏差と最適値ΔNAとの差分に比例した大きさの補正値B(HB1〜HB2)が設定される。補正値Bの一例として、HB1は「−50%」であり、HB2は「
50%」である。このとき、回転偏差が最適値ΔNAと一致する場合は、補正値Bは零と
なる。一方、回転偏差が最適値ΔNAよりも小さい(モータ負荷が小さい)ときは、その
差分に応じた負の補正値B(電圧を下げる方向に作用する補正値)が設定される。反対に、回転偏差が最適値ΔNAよりも大きい(モータ負荷が大きい)ときは、その差分に応じ
た正の補正値B(電圧を上げる方向に作用する補正値)が設定される。なお、回転偏差が所定値ΔNB(例えば500rpm)を超えると、常に、補正値BはHB2となる。
第2電圧制御処理は、主として段差の走行時に適した電圧制御処理である。ここで、上り段差では高い出力トルクを確保する必要があり、また、下り段差では車両が加速するのを制動するとともに十分な回生トルクを確保する必要がある。しかしながら、路面上における段差の存在は走行体10の傾斜角度では判断できない場合があり(特に、路面上に段差が存在していても、その路面自体が平坦地の場合には走行体の傾斜角度は微小となるため)、前述の第1電圧制御処理では段差の走行において十分な出力電圧(出力トルク)を確保できないおそれがある。このとき、上り段差を進めない場合には、実回転速度が指令回転速度に追従できず、実回転速度が小さく且つ回転偏差が大きくなる傾向にある。また、下り段差を走行する際(走り出し時)は、低速操作やインチング操作などにより、指令回転速度が小さく且つ実回転速度も小さくなる傾向にある。そこで、電圧制御部55は、これらの特性を利用し、第2電圧制御処理として、実回転速度、指令回転速度及び回転偏差をパラメータ(変数)として、V/f特性比率を算出する。
。図12は、電圧制御テーブルTV3を示す模式図である。電圧制御テーブルTV3には、実回転数と補正値Cとの対応関係が規定されている。図12において、横軸は実回転速度であり、縦軸はV/f特性比率の補正値Cである。この補正値Cは、回転検出器60にて検出される実回転速度に応じて算出される。具体的には、図12に示すように、実回転速度がNA(例えば250rpm)に達するまでは、常に、補正値CとしてHC(例えば50%)が設定される。また、実回転速度がNA以上且つNB以下となる場合は、実回転速度の大きさに比例した補正値Cが設定される。そして、実回転速度がNB(例えば500rp
m)を超えると、常に、補正値Cは零となる。
比率の補正値(以下「補正値D」という)を算出する。図13は、電圧制御テーブルTV4を示す模式図である。電圧制御テーブルTV4には、指令回転速度と補正値Dとの対応関係が規定されている。図13において、横軸は指令回転速度であり、縦軸はV/f特性比率の補正値Dである。この補正値Dは、走行操作レバー41の操作状態(操作量)に応じて設定される指令回転速度に応じて算出される。具体的には、図13に示すように、指令回転速度がNA(例えば250rpm)に達するまでは、常に、補正値DとしてHD(例えば50%)が設定される。また、指令回転速度がNA以上且つNB以下となる場合は、指令回転速度の大きさに比例した補正値Dが設定される。そして、指令回転速度がNB(例え
ば500rpm)を超えると、常に、補正値Dは零となる。
)を算出する。図14は、電圧制御テーブルTV5を示す模式図である。電圧制御テーブ
ルTV5には、回転偏差と補正値Eとの対応関係が規定されている。図14において、横
軸は回転偏差であり、縦軸はV/f特性比率の補正値Eである。V/f特性比率の補正値Eは、走行操作レバー41の操作状態(操作量)に応じて設定される指令回転速度と、回転検出器60にて検出される実回転速度との間の回転偏差に応じて算出される。具体的には、図14に示すように、回転偏差が所定値ΔNCに達するまでは、回転偏差と補正値E
とは比例関係にあり、回転偏差に比例した大きさの補正値Eが設定される。一方、回転偏差が所定値ΔNC以上になると、常に、補正値EはHE(例えば100%)となる。本実施形態では、所定値ΔNcとして、走行モータ12の定格回転速度(3500rpm)と同一の値(3500rpm)が設定されている。そのため、この電圧制御テーブルTV5は
、指令回転速度が定格回転速度で実回転速度が零である場合(回転偏差=3500rpm)をも想定した設計となっている。なお、この第2電圧制御処理では、走行モータ12の
運転効率よりも走破性を優先するため、回転偏差が上記の最適値(200rpm)と一致する場合であっても、V/f特性比率の補正値Eとして一定の値が加算されるようになっている。
指令電圧値=(Vmax−Vmin)×V/f特性比率+Vmin・・・(1)
走行モータ12の出力トルクがそれ以上増加する見込みはない。一方、V/f特性比率βについては、操作者が走行操作レバー41の操作量を大きくするほど、指令回転速度に実
回転速度が追従できず、その回転偏差が増していくため、該回転偏差が上限値(定格回転速度に相当する回転偏差)に達するまで、補正値Eが漸次増加していく。従って、上記のとおり、V/f特性比率βの方がV/f特性比率αよりも大きくなり、操作者の操作意図に対応した電圧補正が可能となる。それにより、操作レバー41の操作量に応じて走行モータ12の出力トルクも増大していき、最終的には、上記の上り段差を乗り越えることが可能となる。
おり、V/f特性比率βの方がV/f特性比率αよりも大きくなるため、走行モータ12の出力トルクを通常時よりも高めて、下り段差において高所作業車1の自重により走行モータ12が加速してしまうのを効果的に制動することが可能となる。
を設定する(ステップS5)。そして、周波数制御部54は、回転偏差が規定値を超過している場合は、上記ステップS3にて入力した実回転速度に、上記S5にて設定した補正値を加算して得た回転速度を、インバータIVに指示する最終的な指令回転速度として決
定する(ステップS6)。なお、回転偏差が規定値を超過していない場合は、上記ステップS2にて算出した指令回転速度をそのまま維持する(ステップS6)。
記ステップS7にて入力した走行体10の傾斜角度に基づき、V/f特性比率の補正値Aを算出する(ステップS8)。次いで、電圧制御部55は、電圧制御テーブルTV2を参
照して、上記ステップS4にて算出した回転偏差と、予め設定された最適値(200rpm)とを比較して、その差分に応じたV/f特性比率の補正値Bを算出する(ステップS9)。そして、電圧制御部55は、上記ステップS8にて算出したV/f特性比率の補正値Aに、上記ステップS9にて算出したV/f特性比率の補正値Bを加算する(ステップS10)。電圧制御部55は、上記加算した結果、その累計値をV/f特性比率αとして算出する(ステップS11)。
入力した実回転速度に基づき、V/f特性比率の補正値Cを算出する(ステップS12)。また、電圧制御部55は、電圧制御テーブルTV4を参照して、上記ステップS2にて
算出した指令回転速度に基づき、V/f特性比率の補正値Dを算出する(ステップS13)。さらに、電圧制御部55は、電圧制御テーブルTV5を参照して、上記ステップS4
にて算出した回転偏差に基づき、V/f特性比率の補正値Eを算出する(ステップS14)。そして、電圧制御部55は、上記ステップS12〜S14にて算出したV/f特性比率の補正値C,D,Eを加算する(ステップS15)。電圧制御部55は、上記加算した結果、その累計値をV/f特性比率βとして算出する(ステップS16)。
力し得る回転速度まで落とすことなく、回転偏差が規定値に維持されるように、指令回転速度を補正するフィードバック制御を行うため、走行モータ12の特性を最大限に発揮したかたちで、高所作業車1の走破性を向上させることが可能となる。
10 走行体
11 車輪
12 走行モータ(誘導モータ)
20 シザースリンク機構
30 作業台
40 操作装置
41 走行操作レバー(操作手段)
50 コントローラ
51 昇降制御部
52 操舵制御部
53 走行制御部(走行制御手段)
54 周波数制御部
55 電圧制御部
60 回転検出器(回転検出手段)
62 傾斜角検出器(傾斜角検出手段)
B バッテリ
IV インバータ
Claims (5)
- 車体の前後にそれぞれ左右一対の車輪を備え、前側及び後側いずれか一方の左右一対の車輪が駆動輪である走行体と、
前記駆動輪を駆動する誘導モータと、
前記誘導モータの実回転速度を検出する回転検出手段と、
前記誘導モータに電力を供給するためのバッテリと、
操作者による操作に応じて走行指令値を設定する操作手段と、
前記バッテリからの直流電力を交流電力に変換して前記誘導モータに供給し、前記駆動輪を駆動させるインバータと、
前記走行指令値に基づき設定される指令回転速度に応じた指令周波数の交流電力が前記誘導モータに供給されるように前記インバータの作動を制御する走行制御手段とを備え、
前記走行制御手段は、前記指令回転速度と前記実回転速度との間の回転速度差と、予め設定された基準値との差分に基づき、前記誘導モータに供給される交流電力の電圧値を補正することを特徴とする作業車の走行制御装置。 - 前記走行制御手段は、前記回転速度差が予め設定された規定値を超過したとき、前記回転速度差を前記規定値に維持するように、前記指令回転速度を補正することを特徴とする請求項1に記載の作業車の走行制御装置。
- 水平面に対する前記走行体の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角検出手段を備え、
前記回転速度差と、前記傾斜角度とに基づき、前記誘導モータに供給される交流電力の電圧値を制御する第1電圧制御処理と、
前記回転速度差と、前記指令回転速度及び前記実回転速度のうちの少なくとも一方とに基づき、前記誘導モータに供給される交流電力の電圧値を制御する第2電圧制御処理とを有し、
前記走行制御手段は、前記第1電圧制御処理及び前記第2電圧制御処理を選択的に実行することを特徴とする請求項2に記載の作業車の走行制御装置。 - 前記第1電圧制御処理にて算出された電圧値と前記第2電圧制御処理にて算出された電圧値とのうち大きい方の電圧値を、前記誘導モータに供給される交流電力の電圧値として決定することを特徴とする請求項3に記載の作業車の走行制御装置。
- 前記第2電圧制御処理において、前記実回転速度が予め設定された所定回転速度よりも小さく、且つ、前記指令回転速度と実回転速度との間に回転速度差が生じている場合に、当該回転速度差の大きさに応じて前記誘導モータに供給される交流電力の電圧値を増加させることを特徴とする請求項4に記載の作業車の走行制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017066930A JP6887285B2 (ja) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | 作業車の走行制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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US20220119035A1 (en) * | 2020-10-15 | 2022-04-21 | Kabushiki Kaisha Aichi Corporation | Steering control device for a work vehicle |
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