JP2019119599A - 作業機械の動作制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オペレータが操作する感覚と実際の作業部の動作を一致させることで、作業部の操作性を向上させることのできる作業機械の動作制御装置を提供する。【解決手段】クレーン装置２０の動作を緩停止させる際に、操作入力部５１の操縦レバーに対する操作入力を中止したときにおける伸縮ブーム２１の先端部の位置を記憶し、クレーン装置２０が停止した後に、記憶した位置に伸縮ブーム２１の先端部を移動させる。これにより、クレーン装置２０が緩停止によって停止する場合であっても、クレーン装置２０の伸縮ブーム２１の先端部の停止する位置を、操作入力部５１に対してオペレータが操作入力を中止したときにおける伸縮ブーム２１の先端部の位置に一致させることが可能となるので、クレーン装置２０の操作性を向上させることが可能となる。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、クレーン装置の旋回動作やウインチの巻き上げ動作等の作業部の動作を停止させる際に、動作速度を徐々に低下させて停止する、所謂緩停止を行う作業機械の動作制御装置に関するものである。

従来、この種の作業機械としては、アクチュエータによって駆動する作業部と、作業部の動作に関する操作を入力する操作入力部と、を備え、操作入力部に対する操作入力に応じて駆動している作業部が、操作入力部に対する作業部を駆動させる操作入力が解除されると、動作速度を徐々に低下させて動作を停止する、所謂緩停止を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３０２１８３号公報

前記作業機械では、オペレータが操作入力部に対する作業部を駆動させる操作入力を中止した後に、動作速度を徐々に低下させて動作を停止する。即ち、前記作業機械では、オペレータが操作入力部に対する操作入力を中止した後、作業部がしばらくの間動作を継続した後に停止する。このため、前記作業機械では、オペレータが作業部の動作を停止させたい位置で操作入力部に対する操作入力を中止したとしても、操作入力を中止したタイミングで作業部の動作が停止することはなく、オペレータが操作する感覚と実際の作業部の動作が一致せず、作業部の操作性が低下するおそれがある。

本発明の目的とするところは、オペレータが操作する感覚と実際の作業部の動作を一致させることで、作業部の操作性を向上させることのできる作業機械の動作制御装置を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、アクチュエータによって駆動する作業部と、作業部の動作に関する操作を入力する操作入力部と、を備え、操作入力部に対して、作業部を駆動させる操作入力が中止され、または駆動している作業部を停止させる操作入力がなされると、操作入力部に対する操作入力に応じて駆動している作業部が、動作速度を徐々に低下させて動作を停止する作業機械の動作制御装置であって、作業部の所定部分の位置を取得する位置取得手段と、位置取得手段によって取得された、操作入力部に対する作業部を駆動させる操作入力が中止され、または駆動している作業部を停止させる操作入力がなされたときにおける作業部の所定部分の位置を記憶する位置記憶手段と、作業部が動作を停止した後、位置記憶手段によって記憶された位置に作業部の所定部分を移動させる停止位置修正動作を行う停止位置修正手段と、を備えている。

これにより、作業部の動作を停止した後、操作入力部に対する作業部を駆動させる操作入力の中止時における作業部の所定部分の位置、または駆動している作業部を停止させる操作入力時における作業部の所定部分の位置に、作業部の所定部分が停止することから、作業部が動作速度を徐々に低下させて停止する場合であっても、作業部の所定部分の停止する位置が操作入力部に対するオペレータの操作入力に一致する。

本発明によれば、作業部が緩停止によって停止する場合であっても、作業部の所定部分の停止する位置を、操作入力部に対するオペレータの操作入力に一致させることが可能となるので、作業部の操作性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す移動式クレーンの側面図である。 制御系を示すブロック図である。 緩起動及び緩停止の動作を説明するための平面図である。 停止動作制御処理を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態を示す移動式クレーンの側面図である。 制御系を示すブロック図である。 緩起動及び緩停止の動作を説明するための平面図である。

図１乃至図４は、本発明の一実施形態を示すものである。

本発明の動作制御装置を備えた作業機械としての移動式クレーン１は、図１に示すように、一般の道路や作業エリア内を走行するための車体１０と、クレーン作業を行うための作業部としてのクレーン装置２０と、車体１０の走行及びクレーン装置２０によるクレーン作業の操作を行うためのキャブ３０と、を備えている。クレーン装置２０及びキャブ３０は、車体１０に対して水平方向に旋回可能な旋回台４０に支持され、旋回台４０の幅方向一方にクレーン装置２０が配置され、幅方向他方にキャブ３０が配置されている。

車体１０は、前側及び後側の幅方向両側に設けられた車輪１１と、前側の車輪１１の前方及び後側の車輪１１の後方に設けられたアウトリガ１２と、を備えている。車体１０は、エンジンの駆動力によって走行する。

クレーン装置２０は、車体１０に対して起伏自在に設けられると共に伸縮自在な伸縮ブーム２１と、伸縮ブーム２１に沿って延びると共に伸縮ブーム２１の先端部から垂下されるワイヤロープ２２と、ワイヤロープ２２の巻き取り及び繰り出しを行うウインチ２３と、伸縮ブーム２１の先端部から垂下されたワイヤロープ２２に係止されるフックブロック２４と、を有している。

伸縮ブーム２１は、筒状に形成された複数のブーム部材からなり、テレスコピック式の伸縮機構を有している。伸縮ブーム２１は、油圧式の図示しない伸縮シリンダによって伸縮動作を行う。また、伸縮ブーム２１は、基端部が旋回台４０に上下方向に揺動自在に連結されている。伸縮ブーム２１の伸長方向の略中央部と旋回台４０との間には、油圧式の起伏シリンダ２１ａが連結されており、起伏シリンダ２１ａの伸縮動作によって伸縮ブーム２１が起伏動作を行う。

ウインチ２３は、旋回台４０における伸縮ブーム２１の基端部に隣接する位置に設けられ、油圧式の図示しないウインチモータによってワイヤロープ２２の巻き取り動作及び繰り出し動作を行う。

旋回台４０は、ボールベアリング式またはローラベアリング式の旋回サークルを介して車体１０に対して旋回自在に設けられ、油圧式の図示しない旋回モータによって旋回する。

ここで、クレーン装置２０を駆動させるための伸縮シリンダ、起伏シリンダ２１ａ、ウインチモータ、旋回モータ等のアクチュエータは、エンジンの動力によって駆動する図示しない油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動する。

また、移動式クレーン１は、車体１０の走行やクレーン装置２０の動作を制御するためのコントローラ５０を備えている。

コントローラ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有している。コントローラ５０は、入力側に接続された装置から入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。

コントローラ５０の入力側には、図２に示すように、オペレータがクレーン装置２０の動作に関する操作入力を行うための操縦レバーを含む操作入力部５１と、クレーン装置２０の姿勢を検出するための位置取得手段としての姿勢検出部５２と、が接続されている。

コントローラ５０の出力側には、図２に示すように、各アクチュエータに供給する作動油の流量及び流通方向を制御するコントロールバルブユニット５３が接続されている。

操作入力部５１の操縦レバーは、中立位置から前方及び後方に傾倒操作が可能なものであり、オペレータによる操作入力がない状態で中立位置が保持される。操縦レバーは、オペレータによる操作入力が行われると、対応するコントロールバルブユニット５３のスプールが操作され、オペレータによる操作入力が中止されると、対応するコントロールバルブユニット５３のスプールの操作が解除される。

姿勢検出部５２は、旋回台４０の旋回角度、伸縮ブーム２１の伸縮長さ及び起伏角度、ウインチ２３によるワイヤロープ２２の繰り出し長さをそれぞれ検出し、クレーン装置２０の現在の姿勢を検出するものである。

ここで、コントローラ５０は、図２に示すように、緩起動・緩停止処理部５０ａ、操作判別部５０ｂ、位置記憶手段としての位置記憶部５０ｃ、修正量算出部５０ｄ及び切替器５０ｅを有している。

緩起動・緩停止処理部５０ａには、操作入力部５１から出力されたクレーン装置２０の動作に関する信号が入力される。緩起動・緩停止処理部５０ａは、操作入力部５１の操縦レバーから入力された信号に基づいて、クレーン装置２０の緩起動及び緩停止を実行するためにコントロールバルブユニット５３のスプールの操作量を算出し、算出したスプールの操作量に関する信号を操作判別部５０ｂ及び切替器５０ｅに向けて出力する。

操作判別部５０ｂには、操作入力部５１から出力されたクレーン装置２０の操作に関する信号及び緩起動・緩停止処理部５０ａから出力されたコントロールバルブユニット５３の各スプールの操作量に関する信号が入力される。操作判別部５０ｂは、操作入力部５１の操縦レバーが操作されない状態である非操作状態となったタイミングでトリガ信号を位置記憶部５０ｃに向けて出力する。また、操作判別部５０ｂは、緩起動・緩停止処理部５０ａから出力された信号を入力した後の所定時間、操縦レバーが非操作状態である場合に非操作信号を切替器５０ｅに向けて出力する。

位置記憶部５０ｃには、操作判別部５０ｂから出力されたトリガ信号及び姿勢検出部５２から出力されたクレーン装置２０の姿勢に関する信号が入力される。位置記憶部５０ｃは、操作判別部５０ｂから出力されたトリガ信号が入力されたときにおける姿勢検出部５２からのクレーン装置２０の姿勢に関する信号を受信してクレーン装置２０の姿勢に関する情報を記憶し、記憶したクレーン装置２０の姿勢に関する情報に対応する信号を修正量算出部５０ｄに向けて出力する。

修正量算出部５０ｄには、姿勢検出部５２から出力されたクレーン装置２０の姿勢に関する信号及び位置記憶部５０ｃから出力された記憶したクレーン装置２０の姿勢に関する信号が入力される。修正量算出部５０ｄは、クレーン装置２０の姿勢を、位置記憶部５０ｃに記憶した姿勢とするために必要なコントロールバルブユニット５３の各スプールの操作量を算出し、算出した操作量に関する信号を切替器５０ｅに向けて出力する。

切替器５０ｅには、緩起動・緩停止処理部５０ａから出力された信号、操作判別部５０ｂから出力された信号及び修正量算出部５０ｄから出力された信号が入力される。切替器５０ｅは、緩起動・緩停止処理部５０ａから入力されたスプールの操作量に関する信号をコントロールバルブユニット５３に向けて出力する。また、切替器５０ｅは、操作判別部５０ｂからの非操作信号が入力された場合に、修正量算出部５０ｄから受信したスプールの操作量に関する信号をコントロールバルブユニット５３に向けて出力する。

以上のように構成された移動式クレーン１において、クレーン作業を行う場合には、まず、移動前の荷物の設置位置、移動後の荷物の設置位置及び荷物を持ち上げる高さに応じた場所において、アウトリガ１２によって車体１０を支持するとともに、伸縮ブーム２１の伸縮長さ及び起伏角度を設定する。その後、クレーン装置２０は、ウインチ２３によるワイヤロープ２２の繰り出し動作及び巻き取り動作、旋回台４０の旋回動作、を繰り返すことでフックブロック２４に係止した荷物を目的の位置に移動させるクレーン作業を行う。

ここで、クレーン装置２０は、停止している状態のウインチ２３や旋回台４０の動作を開始する場合に、停止している状態から所定の動作速度まで徐々に動作速度を向上させる、所謂緩起動を行う。また、クレーン装置２０は、動作中のウインチや旋回台４０を停止させる場合に、動作が停止するまで徐々に動作速度を低下させる、所謂緩停止を行う。例えば、旋回台４０の旋回動作において、オペレータが操縦レバーの入力を開始すると、伸縮ブーム２１の先端部は、図３に示すように、停止位置であるＡ点から徐々に動作速度を向上させて、Ｂ点で動作速度が一定となる。また、一定の速度で移動する伸縮ブーム２１の先端部は、Ｃ点においてオペレータが操縦レバーの操作入力を中止すると、Ｃ点から徐々に動作速度を低下させてＤ点に停止する。

このように、旋回しているクレーン装置２０の動作を緩停止によって停止させる場合には、オペレータが操縦レバーに対する操作入力を中止したときの伸縮ブーム２１の先端部の位置と、実際に停止する伸縮ブーム２１の先端部の位置と、が互いに異なる位置となる。

そこで、コントローラ５０は、緩停止とともに、緩停止後の伸縮ブーム２１の先端部（作業部の所定部分）を、オペレータによる操作入力部５１の操縦レバーの操作入力を中止したときの伸縮ブーム２１の先端部の位置（図３におけるＣ点）まで移動させる停止位置修正動作を行うための停止動作制御処理を行う。このときの、コントローラ５０のＣＰＵの動作を、図４のフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ１）
ステップＳ１においてＣＰＵは、クレーン装置２０が動作中であるか否かを判定する。クレーン装置２０が動作中であると判定した場合にはステップＳ２に処理を移し、クレーン装置２０が動作中であると判定しなかった場合には停止動作制御処理を終了する。

（ステップＳ２）
ステップＳ１においてクレーン装置２０が動作中であると判定した場合に、ステップＳ２においてＣＰＵは、操作入力部５１の操縦レバーの操作入力が中止されたか否かを判定する。操作入力部５１の操縦レバーの操作入力が中止されたと判定した場合にはステップＳ３に処理を移し、操作入力部５１の操縦レバーの操作入力が中止されたと判定しなかった場合にはステップＳ２の処理を繰り返す。

（ステップＳ３）
ステップＳ２において操作入力部５１の操縦レバーの操作入力が中止されたと判定した場合に、ステップＳ３においてＣＰＵは、操作入力部５１の操縦レバーの操作入力が中止されたと判定したときにおける姿勢検出部５２によって検出されたクレーン装置２０の姿勢を記憶する。

（ステップＳ４）
ステップＳ４においてＣＰＵは、緩起動・緩停止処理部５０ａで算出されたコントロールバルブユニット５３のスプールの操作量に関する信号に基づいて緩停止を実行する。

（ステップＳ５）
ステップＳ５においてＣＰＵは、緩停止の実行後、操作判別部５０ｂから切替器５０ｅに対して非操作信号が所定時間継続して出力されたか否か、即ち、緩停止後に操作入力部５１の操縦レバーの操作入力が中止された状態が所定時間継続したか否かを判定する。緩停止後に操作入力部５１の操縦レバーの操作入力が中止された状態が所定時間継続したと判定した場合にはステップＳ６に処理を移し、緩停止後に操作入力部５１の操縦レバーの操作入力が中止された状態が所定時間継続したと判定しなかった場合には停止動作制御処理を終了する。
ここで、緩停止後に操作入力部５１の操縦レバーの操作入力が中止された状態が所定時間継続したと判定しない場合とは、所定時間経過前に他の動作を行うための操作入力が行われたことを意味し、ＣＰＵは、停止位置修正動作の実行を規制する（修正動作規制手段）。

（ステップＳ６）
ステップＳ５において緩停止後に操作入力部５１の操縦レバーの操作入力が中止された状態が所定時間継続したと判定した場合に、ステップＳ６においてＣＰＵは、クレーン装置２０の姿勢を、修正量算出部５０ｄで算出したコントロールバルブユニット５３の各スプールの操作量に基づいて停止位置修正動作を行って（停止位置修正手段）、停止動作制御処理を終了する。

このように、本実施形態の動作制御装置によれば、クレーン装置２０の動作を緩停止させる際に、操作入力部５１の操縦レバーに対する操作入力を中止したときにおける伸縮ブーム２１の先端部の位置を記憶し、クレーン装置２０が停止した後に、記憶した位置に伸縮ブーム２１の先端部を移動させる。

これにより、クレーン装置２０が緩停止によって停止する場合であっても、クレーン装置２０の伸縮ブーム２１の先端部の停止する位置を、操作入力部５１に対してオペレータが操作入力を中止したときにおける伸縮ブーム２１の先端部の位置に一致させることが可能となるので、クレーン装置２０の操作性を向上させることが可能となる。

また、クレーン装置２０が緩停止した後の所定時間経過前に操作入力部５１に対して操作入力がなされた場合に停止位置修正動作の実行を規制する。

これにより、クレーン装置２０の複数の動作を連続して行う場合には、停止位置修正動作が実行されることはないので、作業効率の低下を抑制することが可能となる。

図５乃至図７は、本発明の他の実施形態を示すものである。

本実施形態の移動式クレーン１は、図５に示すように、伸縮ブーム２１の先端部に設けられ、下方を撮像するための撮像手段としてのカメラ２５を有している。

カメラ２５は、図６に示すように、コントローラ５０の入力側に接続されており、位置記憶部５０ｃ及び修正量算出部５０ｄに向けて信号を出力する。

以上のように構成された移動式クレーン１の旋回台４０の旋回動作において、前記実施形態の図３に示すように、オペレータが操縦レバーの入力を開始すると、伸縮ブーム２１の先端部は、停止位置であるＡ点から徐々に動作速度を向上させて、Ｂ点で動作速度が一定となる。また、一定の速度で移動する伸縮ブーム２１の先端部は、Ｃ点においてオペレータが操縦レバーの操作入力を中止すると、Ｃ点から徐々に動作速度を低下させてＤ点に停止する。

このとき、荷物Ｓを吊り下げたフックブロック２４は、図７に示すように、オペレータが操作入力部５１の操縦レバーの操作入力を中止したときに（図７におけるＣ点）、フックブロック２４及び荷物Ｓは伸縮ブーム２１の先端部の下方に位置しておらず、旋回方向の反対側且つ作業半径の径方向外側（図７におけるＥ点）に位置することが考えられる。

このため、コントローラ５０の位置記憶部５０ｃでは、姿勢検出部５２に基づいて算出される伸縮ブーム２１の先端部の水平方向の位置と、カメラ２５で撮像することで取得される伸縮ブーム２１の先端部に対するフックブロック２４の位置と、に基づいて、作業部の所定部分としてのフックブロック２４の位置（図７におけるＥ点）を算出する。また、コントローラ５０の修正量算出部５０ｄでは、位置記憶部５０ｃにおいて取得されたフックブロック２４の水平方向の位置（図７におけるＥ点）の上方に伸縮ブーム２１の先端部を位置させるためのクレーン装置２０の操作量を算出する。

クレーン装置２０は、オペレータが操作入力部５１の操縦レバーの操作入力を中止して旋回動作を緩停止した後、オペレータが操縦レバーの操作入力を中止したときのフックブロック２４の水平方向の位置の上方に伸縮ブーム２１の先端部が位置するように停止位置修正動作を行う。その結果、伸縮ブーム２１の先端部から垂下されるフックブロック２４は、オペレータが操作入力部５１の操縦レバーの操作入力を中止した時点におけるフックブロック２４の位置に停止した状態となる。

このように、本実施形態によれば、クレーン装置２０の動作を緩停止させる際に、操作入力部５１の操縦レバーに対する操作入力を中止したときにおけるフックブロック２４の位置を記憶し、クレーン装置２０が緩停止で停止した後に、記憶した位置にフックブロック２４を移動させる。

これにより、クレーン装置２０が緩停止によって停止する場合であっても、クレーン装置２０のフックブロック２４の停止する位置を、操作入力部５１に対してオペレータが操作入力を中止したときにおける伸縮ブーム２１の先端部の位置に一致させることが可能となるので、クレーン装置２０の操作性を向上させることが可能となる。

また、クレーン装置２０が緩停止で停止した後に、フックブロック２４を、操作入力部５１の操縦レバーに対する操作入力を中止したときにおけるフックブロック２４の位置に移動させることができるので、オペレータの操作入力部５１の操縦レバーの操作した感覚に近づけることが可能となる。

また、伸縮ブーム２１の先端部に設けられたカメラ２５によって上方からフックブロック２４を撮像することで、伸縮ブーム２１の先端部に対するフックブロック２４の水平方向の位置を取得している。

これにより、クレーン装置２０の姿勢検出部５２の検出結果と、カメラ２５によって撮像されたフックブロック２４の伸縮ブーム２１の先端部に対する位置と、から正確にフックブロック２４の位置を取得することが可能となる。

尚、前記実施形態では、作業機械の一例として、作業部としてのクレーン装置２０を有する移動式クレーン１を示したが、これに限られるものではない。本発明が適用可能な作業機械としては、作業部が緩停止を行うものであればよく、例えば、作業部として高所作業装置を備えた高所作業車や、作業装置として掘削装置を備えた掘削機であってもよい。

また、前記実施形態では、操作入力部５１の操縦レバーの傾倒操作を中止したときに動作を停止するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。クレーン装置等の作業部を停止させる操作入力であれば、例えば、作業部を停止させるための押しボタンスイッチやブレーキペダルの操作入力に対して動作を停止するものであってもよい。

また、前記他の実施形態では、操作入力を中止したときのフックブロック２４の位置を記憶して、記憶したフックブロック２４の位置にフックブロック２４を移動させる停止位置修正動作を行うようにしたものを示している。その他の停止位置修正動作としては、フックブロック２４の代りにフックブロック２４に吊り下げられた荷物Ｓの位置を記憶し、記憶した荷物Ｓの位置に荷物Ｓを移動させるようにすることも可能である。

１…移動式クレーン、２０…クレーン装置、２１…伸縮ブーム、２４…フックブロック、２５…カメラ、５０…コントローラ、５１…操作入力部、５２…姿勢検出部、５３…コントロールバルブユニット。

Claims (4)

1. アクチュエータによって駆動する作業部と、作業部の動作に関する操作を入力する操作入力部と、を備え、操作入力部に対して、作業部を駆動させる操作入力が中止され、または駆動している作業部を停止させる操作入力がなされると、操作入力部に対する操作入力に応じて駆動している作業部が、動作速度を徐々に低下させて動作を停止する作業機械の動作制御装置であって、
   作業部の所定部分の位置を取得する位置取得手段と、
   位置取得手段によって取得された、操作入力部に対する作業部を駆動させる操作入力が中止され、または駆動している作業部を停止させる操作入力がなされたときにおける作業部の所定部分の位置を記憶する位置記憶手段と、
   作業部が動作を停止した後、位置記憶手段によって記憶された位置に作業部の所定部分を移動させる停止位置修正動作を行う停止位置修正手段と、を備えた
   作業機械の動作制御装置。
2. 作業部が動作を停止した後の所定時間経過前に操作入力部に対して操作入力がなされた場合に、停止位置修正手段による停止位置修正動作を規制する修正動作規制手段を備えた
   請求項１に記載の作業機械の動作制御装置。
3. 作業部は、ブームを有するクレーン装置であり、
   所定部分は、クレーン装置のブームの先端部から垂下されるフックブロックである
   請求項１または２に記載の作業機械の動作制御装置。
4. 位置取得手段は、ブームの先端部から垂下されたフックブロックを上方から撮像する撮像手段を有し、撮像手段によってフックブロックを撮像することで、ブームの先端部に対するフックブロックの水平方向の位置を取得する
   請求項３に記載の作業機械の動作制御装置。