JP3673659B2

JP3673659B2 - 高所作業車の制御装置

Info

Publication number: JP3673659B2
Application number: JP32924598A
Authority: JP
Inventors: 彰彦大平; 健司亀井
Original assignee: Aichi Corp
Current assignee: Aichi Corp
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: JP2000153999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体上に起伏、伸縮、旋回自在に設けられたブームの先端部に作業者搭乗用の作業台を取り付けて構成された高所作業車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高所作業車は一般に、車体と、車体上に起伏、伸縮、旋回作動自在に設けられたブームと、ブームの先端部に首振り（水平旋回）自在に取り付けられた作業者搭乗用の作業台とを有して構成されている。そして作業台に設けられた操作ボックスには、ブームを起伏・伸縮作動させるための起伏・伸縮操作レバーと、ブームを旋回作動させるための旋回操作レバーと、作業台を垂直ポスト（ブーム先端部において、作業台を首振り自在に支持する部材）まわりに首振り作動させるための首振り操作レバーとを備えている。このような構成の高所作業車では、上記各操作レバーを操作してブームを適宜起伏、伸縮、旋回作動させることにより作業台を所望の位置へ移動させることができ、これにより高所での作業を行うことができるようになっている。
【０００３】
このような高所作業車を用いることにより、構造物の壁塗り作業等も行うことができる。このような作業を行うときには、先ず作業台を作業対象の壁面近くまで移動させ、作業台の側面が壁面にほぼ平行になるように整えた後、その側面を壁面にできるだけ近づけるように移動させる。作業台をこのような姿勢にすることにより、作業者は作業現場（壁塗りをする箇所）へできるだけ近づくことができ、作業がし易くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような壁塗り作業等を行う場合において、作業台を壁面に平行にしようとして作業台の首振り作動を行うと、作業台は垂直ポストを中心に首振り作動するため作業者自身の位置が変化してしまい、作業台の姿勢を整えることに手間取り、作業効率が悪いという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、作業台の姿勢調整を容易、且つ、迅速に行うことができ、作業効率を向上させることのできる高所作業車の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、車体上に起伏、伸縮、旋回作動自在に設けられたブームの先端部に水平面内で首振り作動自在な作業者搭乗用の作業台が取り付けられた高所作業車の制御装置であって、作業台に設けられ、手動操作により作業台の旋回指令を行う旋回指令手段（例えば、実施形態における首振り操作レバー３３。但し、モード切換スイッチ３４により水平移動モードが設定されているとき）と、ブームを車体に対して起伏、伸縮、旋回作動させるブーム作動手段（例えば、実施形態における起伏シリンダ１７、伸縮シリンダ１８及び旋回モータ１５）と、作業台をブームの先端部まわりに首振り作動させる作業台作動手段（例えば、実施形態における首振りモータ２１）と、旋回指令があったときに、作業台が作業台に対して任意に設定された基準点を通る鉛直軸を中心に旋回するように、ブーム作動手段及び作業台作動手段を作動させる制御を行う制御手段（例えば、実施形態における演算装置４０、起伏シリンダ駆動装置３５、伸縮シリンダ駆動装置３６、旋回モータ駆動装置３７及び首振りモータ駆動装置３８）とを有する。なお、上記基準点は作業台に搭乗した作業者自らが設定できることが好ましい。
【０００７】
このような構成の高所作業車の制御装置では、作業台をブーム先端部（例えば、実施形態における垂直ポスト１９）に限らず、作業台に対して任意に設定された軸（基準点の設定によって設定される、基準点を通る鉛直軸）を中心に旋回させることができるので、作業台の姿勢調整を容易、且つ、迅速に行うことができる。具体的には、上記基準点を作業者（旋回指令手段等の操作を行う作業者）の位置に設定することにより、作業者の空間位置を変化させずに作業台の方向転換を行うことが可能であり、また、電柱回りの作業を行うときには、上記基準点を電柱の中心軸上（作業対象物の位置）に設定することにより、作業台と電柱との間隔を一定に保ったまま作業台を電柱まわりに移動させることが可能である。このため本発明では作業効率を向上させることができるとともに、従来であればブームの伸縮・旋回作動と作業台の首振り作動とを複合させて行わなければならなかった作業台の移動操作であっても、旋回指令手段の操作のみで行うことができるので、熟練を必要とせず、作業台を思わぬ方向へ移動させて構造物等に衝突させてしまう虞がない。
【０００８】
また、上記構成による制御装置に、作業台に設けられ、手動操作により作業台の直進移動指令を行う直進移動指令手段（例えば、実施形態における起伏・伸縮操作レバー３１及び旋回操作レバー３２。但し、モード切換スイッチ３４により水平移動モードが設定されているとき）を加えるとともに、制御手段が、直進移動指令があったときに、基準点が作業台の車体に対する首振り角度を一定に保たせながら直進移動するように、ブーム作動手段及び作業台作動手段を作動させる制御を行うようにすることが好ましい。作業台の直進移動についてはブーム先端部（例えば垂直ポスト）を直進移動させる制御を行ってもよいが、この制御装置では、作業台の旋回については上記基準点を基準に（基準点を通る鉛直軸を中心に）旋回作動させる制御を行っているので、作業台の直進移動についても上記基準点を直進移動させる制御を行うことにより、制御のアルゴリズムを簡単化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施形態について説明する。図２は、本発明に係る制御装置を備えた高所作業車１０を示している。高所作業車１０はトラックをベースとして構成されており、車体１１の前方には運転席１２が設けられ、車体１１の前後左右４箇所には走行用車輪１３、１３、・・・が配設されている。車体１１上には旋回台１４が取り付けられており、車体１１に内蔵された旋回モータ１５によって水平旋回させることができるようになっている。また、旋回台１４にはブーム１６の基端部が枢結されており、旋回台１４とブーム１６の両方に跨って取り付けられた起伏シリンダ１７の伸縮作動によりブーム１６を起伏作動させることができるようになっている。また、ブーム１６の内部には伸縮シリンダ１８が設けられており、この伸縮シリンダ１８の伸縮作動によりブーム１６を伸縮作動させることができるようになっている。
【００１０】
ブーム１６の先端に設けられた垂直ポスト１９には作業台２０が取り付けられており、この作業台２０は首振りモータ２１により垂直ポスト１９まわりに首振り作動自在になっている。ここで、垂直ポスト１９はレベリング装置（図示せず）を介してブーム１６に取り付けられているため常に垂直状態が保たれるようになっており、このため作業台２０の首振り作動はブーム１６の起伏角度の如何によらず常に水平面内で行われる。
【００１１】
車体１１の前後左右４箇所それぞれには油圧で作動するジャッキ２２、２２、・・・が設けられており、これらジャッキ２２、２２、・・・を下方へ張り出して走行用車輪１３、１３、・・・を地面から浮かせるように車体１１を持ち上げ支持することにより、車体１１の安定を図ることができる。
【００１２】
図３に示すように、作業台２０上に設けられた操作ボックス２３には、起伏・伸縮操作レバー３１と、旋回操作レバー３２と、首振り操作レバー３３とがそれぞれ立設されている。起伏・伸縮操作レバー３１は手動操作により中立位置（立設状態の位置）から前後左右及びその中間方向を含む３６０度いずれの方向へも傾動させることが可能なように構成されている。起伏・伸縮操作レバー３１の基部（操作ボックス２３の内部）には、起伏・伸縮操作レバー３１の前後方向傾動量を検出する第１ポテンショメータと、操作レバー３１の左右方向傾動量を検出する第２ポテンショメータとが設けられており、第１ポテンショメータにおいて検出された情報は第１操作信号として出力され、第２ポテンショメータにおいて検出された情報は第２操作信号として出力される。旋回操作レバー３２は手動操作により中立位置から前後方向に傾動させることが可能なように構成されている。旋回操作レバー３２の基部には、操作レバー３２の前後方向傾動量を検出する第３ポテンショメータが設けられており、この第３ポテンショメータにおいて検出された情報は第３操作信号として出力される。首振り操作レバー３３は手動操作により中立位置から前後方向へ傾動させることが可能なように構成されている。首振り操作レバー３３の基部には、操作レバー３３の前後方向傾動量を検出する第４ポテンショメータが設けられており、この第４ポテンショメータにおいて検出された情報は第４操作信号として出力される。また、操作ボックス２３にはモード切換スイッチ３４が設けられており、前方若しくは後方へ位置させることにより、通常モードと水平移動モードの切換を行うことができるようになっている（これら両モードの詳細については後述）。
【００１３】
図１に示すように、操作レバー３１〜３３の操作により出力される第１〜第４操作信号はいずれも演算装置４０に入力される。また、演算装置４０には、ブーム１６の起伏角度を検出する起伏角度検出器４１、ブームの長さを検出する長さ検出器４２、旋回台１４の旋回角度（すなわちブーム１６の旋回角度）を検出する旋回角度検出器４３及び作業台２０の垂直ポスト１９に対する首振り角度を検出する首振り角度検出器４４からの検出情報が入力されており、これにより垂直ポスト１９の現在の位置や作業台２０の車体１１に対する首振り角度等が常時算出されている。なお、図示しないが、起伏角度検出器４１及び長さ検出器４２はブーム１６に設けられており、旋回角度検出器４３は旋回モータ１５の近傍に、首振り角度検出器４４は首振りモータ２１の近傍に設けられている。また、モード切換スイッチ３４からのモード信号（通常モード信号と水平移動モード信号のいずれか）も演算装置４０に入力される。
【００１４】
また、起伏シリンダ１７は起伏シリンダ駆動装置３５により、伸縮シリンダ１８は伸縮シリンダ駆動装置３６により、旋回モータ１５は旋回モータ駆動装置３７により、首振りモータ２１は首振りモータ駆動装置３８によりそれぞれ駆動されるようになっている。これら駆動装置３５〜３８はいずれも電磁駆動式の方向制御弁から構成されており、演算装置４０からの信号により作動するようになっている。
【００１５】
先ず、モード切換スイッチ３４により通常モードが設定されている場合について説明する。通常モードが設定されている場合には、演算装置４０は、出力された第１操作信号を起伏シリンダ駆動装置３５を作動させる信号として認識し、第２操作信号を伸縮シリンダ駆動装置３６を作動させる信号として認識し、また第３操作信号を旋回モータ駆動装置３７を作動させる信号として認識する。このため、通常モードにおいては、起伏・伸縮操作レバー３１の前後方向の傾動操作はブーム１６の起伏作動指令に対応し、左右方向の傾動操作はブーム１６の伸縮作動指令に対応し、旋回操作レバー３２の前後方向の傾動操作はブーム１６の旋回作動指令に対応する。
【００１６】
演算装置４０は、上記第１〜第３操作信号に従って、起伏シリンダ駆動装置３５、伸縮シリンダ駆動装置３６及び旋回モータ駆動装置３７をそれぞれ単独に作動させる。このため、起伏・伸縮操作レバー３１を前後方向に傾動操作することによりブーム１６を起伏作動させることが可能であり、左右方向に傾動操作することによりブーム１６を伸縮作動させることが可能であり、また旋回操作レバー３２を前後方向に傾動操作することによりブーム１６を旋回作動させることが可能である。ここで、起伏・伸縮操作レバー３１を斜め方向（前後方向と左右方向の中間方向）に傾動操作した場合には、ブーム１６の起伏作動と伸縮作動とが同時に行われる。また、演算装置４０は、出力された第４操作信号に基づいて首振りモータ駆動装置３８を作動させる。このため首振り操作レバー３３を傾動操作することにより作業台２０を垂直ポスト１９まわりに首振り作動させることが可能である。このように、作業台２０に搭乗した作業者Ｍ（図３参照）は起伏・伸縮操作レバー３１、旋回操作レバー３２及び首振り操作レバー３３を操作することにより、作業台２０を所望の高所に所望の姿勢で位置させることが可能である。
【００１７】
次に、モード切換スイッチ３４により水平移動モードが設定されている場合について説明する。水平移動モードが設定されている場合には、演算装置４０は、出力された第１操作信号を作業台２０の位置を水平面内で前後方向に移動させる信号として認識し、第２操作信号を作業台２０の位置を水平面内で左右方向に移動させる信号として認識し、第３操作信号を作業台２０の位置を上下方向に移動させる信号として認識する。すなわち、起伏・伸縮操作レバー３１の前後方向の傾動操作は作業台２０の前後方向移動指令に対応し、左右方向の傾動操作は作業台２０の左右方向移動指令に対応し、旋回操作レバー３２の前後方向の傾動操作は作業台２０の上下方向移動指令に対応する。
【００１８】
演算装置４０は、第１〜第３操作信号が入力されたときには、作業台２０に固定された水平面内のＸＹ座標系の座標値として設定された基準点Ｏ（図４、５参照）を第１〜第３操作信号に従って前後、左右、上下方向移動させるために必要なブーム１６の起伏、伸縮、旋回作動量を演算するとともに、これらブーム１６の作動量に対応する起伏シリンダ駆動装置３５、伸縮シリンダ駆動装置３６、旋回モータ駆動装置３７の作動量を算出したうえで、上記駆動装置３５〜３７を連動作動させる。また、この駆動装置３５〜３７の連動作動に合わせて、作業台２０が車体１１に対する首振り角度を維持した状態で移動するように首振りモータ駆動装置３８も連動作動させる。このため、起伏・伸縮操作レバー３１を前後方向に傾動操作することにより作業台２０を水平面内で前後方向に直進移動させることが可能であり、左右方向に傾動操作することにより作業台２０を水平面内で左右方向に直進移動させることが可能であり、また旋回操作レバー３２を前後方向に傾動操作することにより作業台２０を上下方向に直進移動させることが可能である。ここで、起伏・伸縮操作レバー３１を斜め方向（前後方向と左右方向の中間方向）に傾動操作した場合には、水平面内での前後方向移動と左右方向移動とが合成された斜め方向への直進移動が行われる。なお、上記基準点Ｏは作業台２０に設けられた基準点設定装置（図示せず）において、作業者Ｍが任意に設定することが可能である。なお、この基準点Ｏは作業台２０の内部であると外部であるとを問わないが、作業台２０の直進移動時には作業者Ｍの位置等、作業台２０の内部に設定しておくことが好ましい。
【００１９】
また、演算装置４０は、第４操作信号が入力されたときには、作業台２０を上記基準点Ｏを通る鉛直軸を中心として水平旋回させるために必要なブーム１６の伸縮、旋回作動量及び作業台２０の首振り作動量を演算するとともに、これらブーム１６及び作業台２０の作動量に対応する起伏シリンダ駆動装置３５、伸縮シリンダ駆動装置３６、旋回モータ駆動装置３７及び首振りモータ駆動装置３８の作動量を算出したうえで、上記駆動装置３５〜３８を連動作動させる。このため水平移動モードでは、首振り操作レバー３３を前後方向に傾動操作することにより、作業台２０を任意に設定した軸（基準点Ｏの設定により設定される、基準点Ｏを通る鉛直軸）を中心として水平面内で旋回させることが可能である。
【００２０】
基準点Ｏは前述したように任意に設定することが可能であり、例えば図４に示すように、基準点Ｏを作業者Ｍの位置に設定（座標（ｘ₁、ｙ₁）で指定）した場合には、作業者Ｍの空間的な位置を変化させずに作業台２０の方向転換を行うことが可能である。このため、作業台２０の側面を構造物の壁面に平行に横付けさせる姿勢調整（例えば壁塗り作業等）が容易となる。なお図４において、実線は旋回前の位置を、また鎖線は旋回後の位置を示している。また、電柱まわりの作業を行うような場合には、図５に示すように、基準点Ｏを電柱Ｄの中心軸上に設定することが好ましい（座標（ｘ₂、ｙ₂）で指定）。この場合には、基準点Ｏを通る鉛直軸と電柱Ｄの軸とが一致するので、作業台２０と電柱Ｄとの間隔を一定に保ったまま、作業台２０を電柱Ｄまわりに移動させることが可能である。なお図５において、実線は旋回前の位置を、また鎖線は旋回後の位置を示している。上記図４は基準点Ｏが作業台２０の内部に設定された場合の例であり、また図５は基準点Ｏが作業台２０の外部に設定された場合の例であるが、いずれの場合においても演算装置４０は、第４操作信号が入力されたときには、▲１▼基準点Ｏの空間位置を固定させたまま、垂直ポスト１９が▲２▼基準点Ｏを通る鉛直軸を中心とし且つその鉛直軸と垂直ポスト１９との距離を半径Ｌ（図４及び図５参照）とする円弧（円周）Ｓ上を、▲３▼基準点ＯのＸＹ座標値（例えば、上記（ｘ₁、ｙ₁））を変化させることなく移動するように、ブーム１６及び作業台２０を連動作動させる（駆動装置３５〜３８を連動作動させる）制御を行う。
【００２１】
このように、本発明に係る高所作業車の制御装置においては、作業台２０を垂直ポスト１９に限らず、作業台２０に対して任意に設定された軸（基準点Ｏの設定によって設定される、基準点Ｏを通る鉛直軸）を中心に旋回させることができるので、作業台２０の姿勢調整を容易、且つ、迅速に行うことができる。このため本発明では、作業効率を向上させることができるとともに、従来であればブームの伸縮・旋回作動と作業台の首振り作動とを複合させて行わなければならなかった作業台の移動操作であっても、首振り操作レバー３３の操作にのみで行うことができるので、熟練を必要とせず、作業台２０を思わぬ方向へ移動させて構造物等に衝突させてしまう虞がない。
【００２２】
また、水平モードにおける作業台２０の旋回は作業台の直進移動中にも行うことができるので、作業台２０を直進移動させながら方向転換させることも可能である。また、基準点Ｏを作業者Ｍの位置に設定し、起伏・伸縮操作レバー３１及び首振り操作レバー３３を同時に操作することにより、作業者Ｍの位置が水平面内で曲線軌道を描くように作業台２０を移動させることも可能である。また、作業台２０の旋回において、基準点Ｏの位置を作業台２０の遠方（無限遠）に設定することにより、作業台２０の軌道を近似的に直線にすることができるので、起伏・伸縮操作レバー３１を用いずに首振り操作レバー３３のみで（前述の基準点設定装置の操作は必要である）作業台２０を直進移動させることも可能である。
【００２３】
なお、水平移動モードにおける作業台２０の直進移動については垂直ポスト１９を前後、左右、上下方向に直進移動させる制御を行ってもよいが、この制御装置では作業台２０の旋回については基準点Ｏを基準に（基準点Ｏを通る鉛直軸を中心に）旋回作動させる制御を行っているので、作業台２０の直進移動についても基準点Ｏを直進移動させる制御を行うことにより、制御のアルゴリズムを簡単化することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る高所作業車の制御装置においては、旋回指令手段と、ブーム作動手段と、作業台作動手段と、制御手段とを有し、制御手段が、旋回指令があったときに、作業台が作業台に対して任意に設定された基準点を通る鉛直軸を中心に旋回するように、ブーム作動手段及び作業台作動手段を作動させる制御を行う。このため、作業台をブーム先端部に限らず、作業台に対して任意に設定された軸（基準点の設定によって設定される、基準点を通る鉛直軸）を中心に旋回させることができるので、作業台の姿勢調整を容易、且つ、迅速に行うことができる。このため本発明では作業効率を向上させることができるとともに、従来であればブームの伸縮・旋回作動と作業台の首振り作動とを複合させて行わなければならなかった作業台の移動操作であっても、旋回指令手段の操作のみで行うことができるので、熟練を必要とせず、作業台を思わぬ方向へ移動させて構造物等に衝突させてしまう虞がない。
【００２５】
また、上記構成による高所作業車の制御装置に、作業台に設けられ、手動操作により作業台の直進移動指令を行う直進移動指令手段を加えるとともに、制御手段が、直進移動指令があったときに、基準点が作業台の車体に対する首振り角度を一定に保たせながら直進移動するように、ブーム作動手段及び作業台作動手段を作動させる制御を行うようにすることが好ましく、このような構成とすることにより、制御のアルゴリズムを簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高所作業車の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記制御装置を備えた高所作業車の構成を示す斜視図である。
【図３】上記高所作業車の作業台を示す斜視図である。
【図４】基準点を作業者の位置に設定して作業台を旋回させたときの作業台及びブームの位置変化を示す平面図である。
【図５】基準点を電柱の中心軸上に設定して作業台を旋回させたときの作業台及びブームの位置変化を示す平面図である。
【符号の説明】
１０高所作業車
１６ブーム
２０作業台
３１起伏・伸縮操作レバー（直進移動指令手段）
３２旋回操作レバー（直進移動指令手段）
３３首振り操作レバー（旋回指令手段）
１５旋回モータ（ブーム作動手段）
１７起伏シリンダ（ブーム作動手段）
１８伸縮シリンダ（ブーム作動手段）
２１首振りモータ（作業台作動手段）
３５起伏シリンダ駆動装置（制御手段）
３６伸縮シリンダ駆動装置（制御手段）
３７旋回モータ駆動装置（制御手段）
３８首振りモータ駆動装置（制御手段）
４０演算装置（制御手段）

Claims

車体上に起伏、伸縮、旋回作動自在に設けられたブームの先端部に水平面内で首振り作動自在な作業者搭乗用の作業台が取り付けられた高所作業車の制御装置であって、
前記作業台に設けられ、手動操作により前記作業台の旋回指令を行う旋回指令手段と、
前記ブームを前記車体に対して起伏、伸縮、旋回作動させるブーム作動手段と、
前記作業台を前記ブームの先端部まわりに首振り作動させる作業台作動手段と、
前記旋回指令があったときに、前記作業台が前記作業台に対して任意に設定された基準点を通る鉛直軸を中心に旋回するように、前記ブーム作動手段及び前記作業台作動手段を作動させる制御を行う制御手段とを有することを特徴とする高所作業車の制御装置。
前記基準点が前記旋回指令手段を操作する作業者の位置又は作業対象物の位置に設定されたことを特徴とする請求項１記載の高所作業車の制御装置。
前記作業台に設けられ、手動操作により前記作業台の直進移動指令を行う直進移動指令手段を有し、
前記制御手段が、前記直進移動指令があったときに、前記基準点が前記作業台の前記車体に対する首振り角度を一定に保たせながら直進移動するように、前記ブーム作動手段及び前記作業台作動手段を作動させる制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高所作業車の制御装置。