JP3079498B2 - ブーム付コンクリートポンプ車のブーム振動抑制制御装置 - Google Patents

ブーム付コンクリートポンプ車のブーム振動抑制制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はブーム付コンクリートポ
ンプ車においてコンクリートの打設作業中にブームが振
動するのを抑制するために用いるブーム振動抑制制御装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ブーム付コンクリートポンプ車は、シャ
シの後部にコンクリートホッパを搭載すると共に、シャ
シの前部に図5の如く旋回フレーム1を備え、該旋回フ
レーム1に起伏自在に取り付けた下段ブーム2の先端
に、中段ブーム3を起伏自在に取り付け、更に、中段ブ
ーム3の先端に上段ブーム4を起伏自在に取り付け、且
つ上記旋回フレーム1と下段ブーム2の間、下段ブーム
2と中段ブーム3の間、及び中段ブーム3と上段ブーム
4の間に、各々起伏用シリンダ5を取り付け、各起伏用
シリンダ5の伸縮操作により各段のブーム2,3,4が
動かされるようにしてあり、上記各段のブームに沿わせ
て配置されたコンクリート輸送管6の先端に先端ホース
7を接続し、該先端ホース7を上段ブーム4の先端に取
り付けたホースガイド8に沿わされるようにし、コンク
リートホッパ内のコンクリートをコンクリートポンプに
て上記コンクリート輸送管内を通して圧送し、先端ホー
ス7から放出させてコンクリートの打設を行わせるよう
にしてある。
【0003】かかるコンクリートポンプ車を使ってコン
クリートの打設を行わせるときは、上段ブーム4の先端
より垂れ下げられている先端ホース7がコンクリート打
設個所へ位置させられるように各段のブームを各起伏用
シリンダ5により動かし、先端ホースがセットされると
各起伏用シリンダの操作を停止し、次に、コンクリート
ポンプを運転してコンクリートホッパ内のコンクリート
をコンクリート輸送管6内を通して先端ホース7へ導
き、該先端ホース7の先端から放出させてコンクリート
の打設を行わせるようにしている。
【0004】しかし、コンクリート輸送管6がブーム
2,3,4に沿わせて配管してある構成のものでは、コ
ンクリートの輸送中にコンクリートが脈動しながら流さ
れるため、このコンクリートの脈動によりコンクリート
輸送管6を介してブーム2,3,4に振動が発生する。
コンクリートの圧送中にブーム2,3,4の振動が発生
すると、先端の先端ホース7が大きく揺れて来る。コン
クリート打設作業中は、作業員が先端ホース7を掴んで
コンクリート打設位置へと先端ホース7を移動させてい
るので、この先端ホース7の振れが大きいと作業員の安
全性が保てないことになり、作業員は先端ホース7を支
えるため大きな労力が必要となって来る。
【0005】従来、上記したブーム付コンクリートポン
プ車において、コンクリート圧送中に生じるコンクリー
トの流れの脈動を起振力とするブームの振動を抑制する
ことは行われていない。類似のものとして、アームを多
段に屈曲自在に連結し、各段のアームを別々の油圧シリ
ンダで起伏させるようにした建設用ロングアーム作業機
において、アームの振動を抑制する方法として、アーム
が振動することによって油圧シリンダに外力が加わる
と、その反力により油圧シリンダ内の圧力が振動する
が、油圧シリンダ内の圧力に基づいて、油圧シリンダ内
の圧力から油圧シリンダに加わっている変動外力を演算
し、その外力が小さくなるように制御して減衰特性を改
善するようにしたものが提案されている(日本ロボット
学会誌 第6巻第5号 1988年10月 第100
頁)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
アームの振動抑制方式のものは、アームの変位を、アー
ムが振動したときの油圧シリンダ内の圧力の変動として
とらえて、該油圧シリンダ内の圧力変動分のみをデータ
としてフィードバックさせると共に、アームの振動を抑
制させるために油圧シリンダを作動させてアームの変位
を修正させるときの実際の修正量も、上記油圧シリンダ
内の圧力の変動分をデータとしてフィードバックさせる
ものであり、制御が複雑になる。
【0007】そこで、本発明は、コンクリートポンプ車
のブームがコンクリート圧送中に振動するときの該振動
の抑制を、簡単に且つ精度よく行わせることができるよ
うにしようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、多段式ブームを有するコンクリートポン
プ車における上記ブームの一次振動モードと二次振動モ
ードが同じ位相となる部分で且つ一次で大きな振動とな
っている部分の位置に、加速度センサを取り付け、該加
速度センサで検知したブームの加速度からブームの速度
及び変位を求める制御回路を設け、更に、これらよりブ
ームの振動と逆に油圧シリンダを作動させる信号を出力
するコントローラと、該コントローラからの指令に基づ
きサーボ弁をコントロールする油圧サーボコントローラ
と、サーボ弁とを備え、サーボ弁によりブーム起伏用油
圧シリンダが作動してブームの振動を減衰するときの基
準位置信号を位置センサよりフィードバックできるよう
にした構成とする。
【0009】
【作用】コンクリートを圧送するときに実際に生じるブ
ームの振動を加速度センサから加速度としてとり、加速
度からブームの速度変位信号を求め、これを打消すよう
にサーボ弁にて油圧シリンダを作動させてブームを逆の
方向へ振らすので、ブームの振動が抑制される。このと
き、ブームがどの程度振られたかは、油圧シリンダの位
置信号をフィードバックさせることにより知ることがで
きるので、精度よく制御することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0011】図1は本発明の実施例の概要を示し、図2
は制御ブロック線図を示すもので、多段式ブーム2,
3,4を起伏用油圧シリンダ5により起伏自在とし、ブ
ーム2,3,4に沿わせたコンクリート輸送管を通し先
端ホース7からコンクリートを放出するようにしてある
ブーム付コンクリートポンプ車において、各油圧シリン
ダ5のヘッド側とロッド側に圧油を給排する圧油給排ラ
イン9,10を電磁式四方切換弁11を介して油圧ポン
プ12に接続し、上記電磁式四方切換弁11の切り換え
により油圧ポンプ12から吐出された圧油が給排ライン
9又は10を通って油圧シリンダ5のヘッド側又はロッ
ド側へ供給されることにより該油圧シリンダ5のロッド
側又はヘッド側の圧油がタンク13へ戻されるようにし
てある油圧回路のほかに、上記給排ライン9,10と油
圧ポンプ12の吐出側との間に、途中にサーボ弁14を
有する給排ライン15,16を設け、電磁式四方切換弁
11を中立の状態においてサーボ弁14を作動させて切
り換えることにより、油圧ポンプ12からの圧油が油圧
シリンダ5のヘッド側又はロッド側へ供給されて油圧シ
リンダ5が伸縮動作させられ、ブーム2,3,4が振ら
れるようにする。上記ブーム3の所定個所には、ブーム
3の振動を加速度として検知する加速度センサ17を設
置し、更に、コンクリートポンプ車上には、上記加速度
センサ17からの加速度を、1回積分して速度信号を作
り、この速度信号をさらに積分して位置信号を作り、こ
れら速度信号と位置信号とからブーム2の制御信号とす
る制御コントローラ18と、該制御コントローラ18で
求められた制御信号aによりブーム2を逆の方向へ振ら
せるようにサーボ弁14に指令を出す油圧サーボコント
ローラ20とを備え、サーボ弁14を介し油圧シリンダ
5を伸長又は短縮させてブーム2を逆に振らして、ブー
ム2の振動を抑制させるようにする。更に、上記油圧シ
リンダ5の位置を検知して基準位置信号bを油圧サーボ
コントローラ20へフィードバックする位置センサ19
を設ける。
【0012】上記ブーム3に設置する加速度センサ17
の設置位置としては、3段式の場合は図3に示す如く、
ブーム2,3,4の一次振動モードと図4に示すブーム
2,3,4の二次振動モードにおいて同じ位相となる位
置で且つ一次で大きな振動となっている部分、すなわ
ち、中段ブーム3の先端部位置とする。コンクリートポ
ンプの場合は、上記一次振動モードと二次振動モードの
みを対象にしておけば、ブーム3の振動抑制が可能であ
る。これは、コンクリートポンプのコンクリート圧送時
の脈動の振動数がブームの一次と二次の固有振動数の中
間に位置しているからである。
【0013】今、コンクリートの圧送に伴う脈動により
ブーム3が振動し、これに伴い先端ホース7が大きく振
られる状態になると、ブーム3の振動が加速度センサ1
7により加速度として検知される。検知された加速度
は、制御コントローラ18で1回積分されて速度信号、
2回積分されて変位信号として取り出されて、両者を合
せブーム制御信号aとして油圧サーボコントローラ20
に指令が出される。該油圧サーボコントローラ20には
通常のブーム操作信号cが入っているが、上記ブーム制
御信号aが入ることによりサーボ弁14が作動させられ
て油圧ポンプ12からの圧油が油圧シリンダ5のヘッド
側又はロッド側へ供給される。これによりブーム3は変
位した方向とは逆方向へ自動的に戻されて振れが減衰さ
せられ、先端ホース7の振れがなくて安全に作業をする
ことができることになる。油圧シリンダ5の位置は、位
置センサ19で検知され、基準位置信号bが油圧サーボ
コントローラ20へフィードバックされブーム2が元の
位置に戻ったことが確認されると、油圧サーボコントロ
ーラ20によりサーボ弁14がコントロールされる。
【0014】上記のようにブーム3の振れを減衰させる
サーボバルブは、通常のブーム操作、即ち、電磁式四方
切換弁11により旋回フレーム1と下段ブーム2の間の
油圧シリンダ5あるいは図示されていない他の電磁式四
方切換弁により下段ブーム2と中段ブーム3の間、ある
いは、中段ブーム3と上段ブーム4の間の油圧シリンダ
5を操作している間は働かないように油圧サーボコント
ローラ20にて切換えられる。
【0015】なお、ブームは3段の場合を示したが、4
段の場合でもよい。
【0016】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のブーム付コン
クリートポンプ車のブーム振動抑制制御装置によれば、
コンクリートの圧送時にコンクリートの脈動でブームが
振れたとき、そのブームの振れを加速度センサにより加
速度としてとり、この加速度からブームの制御信号を求
めて、ブームが基準となる元の位置へ振れ戻されるよう
に油圧シリンダを作動させるので、ブームの振動抑制が
精度よく行われてブームが動いていない状態にでき、先
端ホースを掴んでいる作業員の安全を図ることができ、
又、実際のブームの位置制御は油圧シリンダの位置変動
分をフィードバックすることにより容易に知ることがで
き、ブームの振動制御とフィードバックを異なるデータ
によるので制御が簡単である、という優れた効果を奏し
得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す概要図である。
【図2】本発明のブロック線図である。
【図3】ブームの一次振動モードを示す図である。
【図4】ブームの二次振動モードを示す図である。
【図5】コンクリートポンプ車のブームを示す概略図で
ある。
【符号の説明】
2,3,4 ブーム 5 油圧シリンダ 7 先端ホース 9,10 圧油給排ライン 12 油圧ポンプ 14 サーボ弁 15,16 圧油給排ライン 17 加速度センサ 18 制御コントローラ 19 位置センサ 20 油圧サーボコントローラ a 制御信号 b 基準位置信号
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04G 21/02 E04G 12/02 103 F16F 15/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブーム付コンクリートポンプ車の多段ブ
    ームの一次振動モードと二次振動モードが同じ位相とな
    る部分で且つ一次で大きな振動となっている部分に加速
    度センサを取り付け、且つブームの起伏用油圧シリンダ
    に圧油を給排するラインに、サーボ弁を介して圧油を給
    排するラインを接続し、上記加速度センサで検知したブ
    ームの加速度から速度信号と変位信号を求めこれらから
    振動と逆方向に油圧シリンダを作動させる信号を出力す
    るコントローラと、該コントローラからの指令により上
    記サーボ弁を作動させる油圧サーボコントローラとを備
    え、更に、上記油圧シリンダの位置信号を上記油圧サー
    ボコントローラにフィードバックするよう構成してなる
    ことを特徴とするブーム付コンクリートポンプ車のブー
    ム振動抑制制御装置。
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