JP4021529B2 - 作業機の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、高所作業車とかクレーン車等の伸縮ブームを備えた作業機の制御装置に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
従来、例えば高所作業車等の伸縮ブームを備えた作業機においては、作業上要求される動作態様として、伸縮ブームの先端側に取り付けられた作業台を現在位置から水平方向あるいは鉛直方向へ直線移動させる「水平直線移動」あるいは「垂直直線移動」、さらに上記作業台を現在位置から斜め方向へ向けて直線移動させる「斜め直線移動」等が知られている。
【０００４】
かかる水平方向、鉛直方向あるいは斜め方向への各直線移動は、操作入力部により指示される移動方向及び移動速度に基づき、上記作業台を指示された移動方向へ且つ指示された移動速度で直線移動させるべく各油圧アクチュエータを駆動制御することで実現される。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記操作入力部により指示される伸縮ブームの先端部の移動方向及び移動速度は三次元的に表されるが、その場合、その指示要素の一つである伸縮ブームの起伏角は、旋回台の旋回面と平行な面に対する角度（即ち、対機角度）として与えられる。
【０００６】
従って、旋回台の旋回面が水平に設定されている場合には、上記操作入力部の指示による移動方向と移動速度に対応して上記伸縮ブームの先端部が駆動されると、該先端部は上記操作入力部により指示された移動方向へ向けて正確に直線移動することになる。
【０００７】
ところが、例えば、上記旋回台の旋回面が水平面に対して傾斜している場合には、例え作業者が水平方向、鉛直方向あるいは斜め方法への直線移動を意図して上記操作入力部を操作し、この操作入力部の指示に基づいて伸縮ブームの先端部の直線移動が実行されたとしても、この直線移動は上記旋回台の旋回面に平行な面を基準に実行されるので、水平面を基準に水平直線移動、垂直直線移動あるいは斜め直線移動が行われた場合と比較して、上記旋回台の傾斜角に相当する角度だけ移動方向がズレることとなり、本来目標とした直線移動は実現されないことになる。
【０００８】
かかる問題は、例えば車体をジャッキアップしたまま移動可能とするランニングジャッキを備えた作業機においては、移動路面の傾斜がそのまま直線移動の精度の低下に直結することから、より深刻である。
【０００９】
そこで本発明は、作業機の旋回面が水平面に対して傾斜しているような場合であっても、かかる傾斜に拘わらず伸縮ブームの先端部を、操作入力部の指示に対応する移動方向へ正確に直線移動させることができるようにした作業機の制御装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。即ち、本発明では、作業機フレーム上に旋回自在に搭載した旋回台に、起伏自在に伸縮ブームを取り付け、且つ上記旋回台を旋回させる旋回駆動用油圧アクチュエータと、上記伸縮ブームを伸縮させる伸縮駆動用油圧アクチュエータと、上記伸縮ブームを起伏駆動するために上記旋回台と上記伸縮ブームの適所間に配置した油圧シリンダで構成される起伏駆動油圧アクチュエータと、該各駆動用油圧アクチュエータの作動をそれぞれ制御する各制御弁とを備えるとともに、上記伸縮ブームの先端部を水平、垂直または斜め方向に直線的に移動する際の移動方向及び移動速度を指示する操作入力部と、上記旋回台の旋回角を検出する旋回角検出器と、上記伸縮ブームの上記旋回台に対する起伏角を検出する起伏角検出器と、上記伸縮ブームの長さを検出する長さ検出器と、上記操作入力部からの操作信号と上記各検出器からの検出信号とを受け取り上記操作信号に対応する移動方向と移動速度で上記伸縮ブームの先端部を駆動するのに必要な上記各アクチュエータの各作動速度を演算する幾何演算手段と、該幾何演算手段で演算された各アクチュエータの作動速度で各アクチュエータを作動させるための上記各制御弁の切換方向と切換量を算出し且つこの算出結果に応じて上記各制御弁を切換制御するための制御信号を対応する制御弁へ出力する制御出力手段とを備えた作業機の制御装置において、上記旋回台の旋回面の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、上記傾斜角検出手段が検出した検出信号に基づいて上記旋回台が傾斜していても上記伸縮ブームの先端部が操作入力部から入力される上記操作信号に対応する水平、垂直または斜め方向に直線的に移動するように上記操作入力部から幾何演算手段へ出力される操作信号または上記幾何演算手段から上記制御出力手段へ出力される各アクチュエータの作動速度を補正する操作補正手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明ではかかる構成とすることにより次のような効果が得られる。
【００１２】
即ち、本発明にかかる作業機の制御装置によれば、上記操作入力部により伸縮ブームの先端部を水平直線移動、垂直直線移動あるいは斜め直線移動させるべくその移動方向及び移動速度が指示された場合、上記幾何演算手段において上記操作信号に対応する移動方向と移動速度で上記伸縮ブームの先端部を駆動するのに必要な上記各アクチュエータの各作動速度が演算されるとともに、上記制御出力手段では上記各アクチュエータの作動速度で各アクチュエータを作動させるための上記各制御弁の切換方向と切換量が算出され且つこの算出結果に応じて上記各制御弁を切換制御するための制御信号が対応する制御弁へ出力される。
【００１３】
一方、上記操作補正手段においては、上記傾斜角検出手段により検出された上記旋回台の旋回面の傾斜角に対応する信号に基づいて上記旋回台が傾斜していても上記伸縮ブームの先端部が操作入力部から入力される上記操作信号に対応する水平、垂直または斜め方向に直線的に移動するように上記操作入力部から幾何演算手段へ出力される操作信号または上記幾何演算手段から上記制御出力手段へ出力される各アクチュエータの作動速度が補正される。
【００１４】
この結果、例え上記旋回台が傾斜していたとしても、この旋回台の傾斜に拘わらず、上記伸縮ブームの先端部は水平面及び鉛直面を基準として精度の良い水平直線移動、垂直直線移動あるいは斜め直線移動を行うことになる。従って、作業機を所定位置に固定して水平直線移動、垂直直線移動あるいは斜め直線移動を行う場合においては該作業機の水平設置を比較的ラフに行うことができその作業性が向上することは勿論のこと、例えばランニングジャッキを備えジャッキアップした状態のまま移動しながら水平直線移動、垂直直線移動あるいは斜め直線移動を行う場合においても移動路面の傾斜を気にすることなく作業を続行することができその作業性の向上が図れる。
【発明の実施の形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる作業機の制御装置を幾つかの好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
第１の実施形態
図１及び図２には、本発明の第１の実施形態にかかる制御装置を備えた作業機３０を略示している。この作業機３０は、例えばランニングジャッキ（図示省略）を装備した高所作業車であって、該ランニングジャッキによりジャッキアップした状態のまま移動可能とされた作業機フレーム３１上に、旋回台３２を搭載してこれを旋回用油圧モータ４１（特許請求の範囲中の「旋回駆動用油圧アクチュエータ」に該当する）により旋回駆動可能とするとともに、該旋回台３２には伸縮用油圧シリンダ４２（特許請求の範囲中の「伸縮駆動用油圧アクチュエータ」に該当する）により伸縮駆動される伸縮ブーム３３を上下方向に駆動自在に取り付け且つ該伸縮ブーム３３を上記旋回台３２との間に配置された起伏用油圧シリンダ４３（特許請求の範囲中の「起伏駆動用油圧アクチュエータ」に該当する）により起伏駆動可能とし、さらに上記伸縮ブーム３３の先端には作業台３４を取り付けて構成されている。
【００１７】
この作業機３０は、上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３をそれぞれ個別に操作可能な個別操縦手段（図示省略）の他に、上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３のうちの少なくとも二つの油圧アクチュエータを同時に関連させて操作することで所謂、「水平直線移動」、「垂直直線移動」あるいは「斜め直線移動」という三つの直線移動を行わせるための後述の操作入力部３を備えている。尚、この操作入力部３は、「水平直線移動」を行わせるための水平操作部と「垂直直線移動」を行わせるための垂直操作部とで構成され、この水平操作部と垂直操作部とを同時に操作することで「斜め直線移動」を行うように構成されている（水平操作部及び垂直操作部の図示は省略する）。
【００１８】
本発明は、かかる直線移動にかかる作動制御を要旨とするものであり、従って、以下においては、上記三つの直線移動のうち、上記二つの操作部がそれぞれ個別に操作される「水平直線移動」と「垂直直線移動」とを行う場合の制御を例にとり、これら各直線移動制御を行うための構成及び作動制御等について説明する。
【００１９】
先ず、この実施形態においては、直線移動制御の基準となる基準点Ｐ１を上記作業機３０における旋回台３２の旋回中心軸Ｒ上の所定高さ位置に設定するとともに、実際に直線移動制御の対象となる制御点Ｐ２を上記作業台３４の支点ピンの中心位置に設定し、上記基準点Ｐ１を基準として上記制御点Ｐ２を水平方向あるいは鉛直方向へ直線移動させるものである。
【００２０】
上記作業機３０には、上記制御点Ｐ２の現在位置を検出する位置検出手段１として、長さ検出器１１と起伏角検出器１２と旋回角検出器１３とが備えられ、該長さ検出器１１により伸縮ブーム３３の現在のブーム長さ（Ｌｄ）が検出され、上記起伏角検出器１２により上記伸縮ブーム３３の現在の旋回台３２に対する起伏角（θｄ：対機角）が検出され、さらに上記旋回角検出器１３により上記旋回台３２（即ち、上記伸縮ブーム３３）の現在の旋回角（φｄ）が検出される。
【００２１】
さらに、上記作業機３０には、上記旋回台３２の旋回面の水平面に対する傾斜角を検出するための傾斜角検出手段２として、第１傾斜角検出器２１と第２傾斜角検出器２２とが備えられている。この各傾斜角検出器２１，２２のうち、第１傾斜角検出器２１は、上記伸縮ブーム３３の起伏面上における傾斜角（α：図１を参照）を検出するものであり、また第２傾斜角検出器２２は該起伏面に直交する面における傾斜角（β：図２を参照）を検出するものであり、これら二つの傾斜角検出器２１，２２の検出結果に基づいて上記旋回台３２の水平面に対する傾斜状態が求められるものである。
【００２２】
一方、上記操作入力部３は、例えば作業者により傾倒操作される操作レバーで構成され、その傾倒方向及び傾倒量により、上記制御点Ｐ２を現在位置（Ｌｄ，θｄ，φｄ）から直線移動させる場合の移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を指示するものである。そして、この操作入力部３により指示される移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）は、対機角、即ち、上記旋回台３２の旋回面を基準とした値として出力されるようになっている。
【００２３】
ところが、水平直線移動あるいは垂直直線移動は、上述のように、水平方向及び鉛直方向を基準に行われることを前提とするものであり、従って、上記作業機３０の旋回台３２が水平面に対して傾斜している場合には、上記操作入力部３により指示された移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）をそのまま用いて上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の作動制御を行ったのでは、本来の水平直線移動あるいは垂直直線移動は達成できない。本発明はかかる旋回台３２の傾斜に起因する現象を問題として捉え、該旋回台３２の傾斜の有無に拘わらず常時上記操作入力部３により指示された移動方向へ正確に水平直線移動あるいは垂直直線移動させることができるようにせんとするものである。
【００２４】
そして、かかる課題の解決に際して、この実施形態のものにおいては、図１及び図２に示すように、上記作業機３０が水平面に対して傾斜角（α，β）をもって傾斜している場合には、上記操作入力部３により指示される旋回台３２を基準とした移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を該傾斜角（α，β）に基づいて、水平面及び鉛直面を基準とした移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）に補正し、この補正後の移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）を用いて上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の作動制御を行うことで、上記傾斜角（α，β）が水平直線移動あるいは垂直直線移動の精度に及ぼす影響を排除するようにしている。かかる制御を行うために次述のコントローラ４が備えられている。
【００２５】
以下、図３を参照して上記コントローラ４の構成及び該コントローラ４による水平直線移動制御あるいは垂直直線移動制御の内容について説明する。
【００２６】
上記コントローラ４は、次述する操作補正手段５と幾何演算手段６と制御出力手段７とを備えて構成される。そして、このコントローラ４は、位置検出手段１を構成する上記各検出器１１，１２，１３においてそれぞれ検出される現在のブーム長さ（Ｌｄ）、起伏角（θｄ：対機角）、旋回角（φｄ）と、傾斜検出手段２を構成する上記各傾斜角検出器２１，２２によりそれぞれ検出される直交する二方向における上記旋回台３２の傾斜角（α，β）と、上記操作入力部３からの水平直線移動あるいは垂直直線移動に関する移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とを受けて、水平面及び鉛直面を基準とした水平直線移動制御あるいは垂直直線移動制御を行なわせるものである。
【００２７】
上記操作補正手段５は、上記操作入力部３からの移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）と上記各傾斜角検出器２１，２２からの傾斜角（α，β）とを受けて、旋回台３２の旋回面を基準とした上記移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を、上記傾斜角（α，β）に基づいて補正し、これを水平面及び鉛直面を基準とした移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）として求め、これらを次述の幾何演算手段６に出力する。
【００２８】
上記幾何演算手段６には、上記制御点Ｐ２の現在の位置情報として、上記長さ検出器１１からのブーム長さ（Ｌｄ）と起伏角検出器１２からの起伏角（θｄ）と旋回角検出器１３からの（φｄ）とがそれぞれ入力されるとともに、操作情報として上記操作補正手段５から補正後の移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）が入力される。そして、この幾何演算手段６においては、この移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）に対応する移動方向と移動速度で上記制御点Ｐ２を現在位置から水平直線移動あるいは垂直直線移動させるのに必要な上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の各制御弁の切換方向と切換量を求めるべく、上記移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）を上記位置情報（Ｌｄ，θｄ，φｄ）に基づいて上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の作動速度に分解し、これらをそれぞれブーム伸縮速度（ＶＬ）、ブーム起伏速度（Ｖθ）及びブーム旋回速度（Ｖφ）として求める。
【００２９】
上記制御出力手段７においては、上記幾何演算手段６からの各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の作動速度（ＶＬ，Ｖθ，Ｖφ）を受けて、実際に該各油圧アクチュエータ４１，４２，４３のそれぞれを所定方向へ且つ所定速度で作動させるための上記各制御弁の制御出力（ＥＬ，Ｅθ，Ｅφ）を求めてこれを出力する。この制御出力手段７からの制御出力（ＥＬ，Ｅθ，Ｅφ）を受けて上記各制御弁が作動され、上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３がそれぞれ所定方向に且つ所定速度で作動することにより、上記制御点Ｐ２の水平面及び鉛直面を基準とする水平直線移動あるいは垂直直線移動が実現されるものである。
【００３０】
第２の実施形態
図４には、本発明の第２の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図を示している。この実施形態のものは、上記第１の実施形態の制御装置においては上記操作入力部３により指示される移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を上記旋回台３２の傾斜角（α，β）に基づいて補正しこの補正後の移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）に基づいて上記幾何演算手段６により各油圧アクチュエータ４１，４２，４３毎の作動速度（ＶＬ，Ｖθ，Ｖφ）を求めるようにしていたのに対して、上記操作入力部３により指示される移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）をそのまま補正することなく上記各位置情報（Ｌｄ，θｄ，φｄ）と共に上記幾何演算手段６に入力して各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の作動速度（ＶＬ，Ｖθ，Ｖφ）を求めた後、この作動速度（ＶＬ，Ｖθ，Ｖφ）を操作補正手段５において上記各傾斜角検出器２１，２２からの傾斜角（α，β）に基づいて補正し、水平面及び鉛直面を基準とした移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）を求めるようにしたものである。
【００３１】
従って、この第２の実施形態のものは、上記第１の実施形態のものに比して、上記旋回台３２の傾斜が水平直線移動あるいは垂直直線移動の精度に与える影響を上記コントローラ４における各演算のどの段階で排除するかが相違するのみで、最終的な作用効果には相違はない。
【００３２】
第３の実施形態
図５には、本発明の第３の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図を示している。この実施形態のものは、上記伸縮ブーム３３の先端部に備えられた上記作業台３４を作業台旋回駆動用油圧アクチュエータ（図示省略）により旋回駆動可能としたものを前提とし、上記制御点Ｐ２の水平直線移動及び垂直直線移動を行うのに加えて、水平直線移動時には同時に上記作業台３４の旋回制御を行って該作業台３４を作業面に対して常時一定の姿勢を維持させるようにしたものである。かかる各制御を実現するために、上記コントローラ４には上記第１の実施形態における各構成要素、即ち、操作補正手段５と幾何演算手段６と制御出力手段７に加えて、次述の作業台旋回角速度演算手段８を設けている。
【００３３】
上記作業台旋回角速度演算手段８は、上記伸縮ブーム３３の旋回動作に追従して上記作業台３４を旋回駆動させるべく作業台旋回駆動用油圧アクチュエータ（図示省略）の作動速度（Ｖψ）を求めるものであり、その具体的方法としては、水平直線移動時に作業面に対する上記作業台３４の姿勢を常時一定に保持するには、該作業台３４を上記旋回台３２の旋回方向と逆方向へ且つ該旋回台３２の旋回速度と同速度で旋回駆動させれば良いことに着目し、上記幾何演算手段６により求められる旋回用油圧モータ４１の作動方向及び作動速度（Ｖφ）を受けて、上記作業台旋回駆動用油圧アクチュエータの作動方向及び作動速度（Ｖψ）を求める。
【００３４】
そして、上記制御出力手段７においては、上記幾何演算手段６からの上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３毎の作動速度（ＶＬ，Ｖθ，Ｖφ）と上記作業台旋回角速度演算手段８からの作業台旋回用油圧アクチュエータの作動速度（Ｖψ）とを受けて、該各油圧アクチュエータをそれぞれ作動させるべくそれぞれ対応する各制御弁の制御出力（ＥＬ，Ｅθ，Ｅφ，Ｅψ）を求めてこれらを出力するものである。
【００３５】
かかる制御により、上記制御点Ｐ２の水平直線移動に伴い、上記作業台３４は常時所定の作業面に沿って平行移動することになり、作業性がより一層良好となる。尚、この実施形態における基本的な作用効果は上記第１の実施形態の場合と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００３６】
第４の実施形態
図６には、本発明の第４の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図を示している。この実施形態のものは、上記第３の実施形態と同様に、上記制御点Ｐ２の水平直線移動と同時に上記作業台３４の旋回制御を行うようにしたものであって、該第３の実施形態のものと構成上異なる点は、位置検出手段１として、旋回台３２の旋回角（φｄ）を検出する上記第３の実施形態における旋回角検出器１３に代えて、作業台３４の旋回角（ψｄ）を検出する作業台旋回角検出器１５を備えたことと、上記コントローラ４に上記第３の実施形態における上記作業台旋回角速度演算手段８に代えてブーム旋回角速度演算手段９を設けた点である。
【００３７】
そして、この実施形態のものにおいては、上記作業台旋回角検出器１５から入力される作業台３４の旋回角（ψｄ）と上記操作補正手段５からの作動方向及び作動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）とに基づいて該作業台３４の作動速度（Ｖψ）を求めるとともに、この作動速度（Ｖψ）を上記ブーム旋回角速度演算手段９に入力し、該ブーム旋回角速度演算手段９においては上記作業台３４の旋回方向と逆方向への伸縮ブーム３３の作動速度（Ｖφ）を求め、これを上記制御出力手段７へ出力する。上記制御出力手段７においては、上記幾何演算手段６からの上記伸縮用油圧シリンダ４２と起伏用油圧シリンダ４３の作動速度（ＶＬ，Ｖθ）と作業台旋回用油圧アクチュエータの作動速度（Ｖψ）、及び上記ブーム旋回角速度演算手段９からの上記旋回用油圧モータ４１の作動速度（Ｖφ）とを受けて、該各油圧アクチュエータをそれぞれ作動させるべくそれぞれ対応する各制御弁の制御出力（ＥＬ，Ｅθ，Ｅφ，Ｅψ）を求めてこれらを出力するものである。
【００３８】
かかる制御により、上記制御点Ｐ２の水平直線移動に伴い、上記作業台３４は常時所定の作業面に沿って平行移動することになり、作業性がより一層良好となる。
【００３９】
即ち、この実施形態の制御と上記第３の実施形態の制御とは、制御の基準となる旋回角として伸縮ブーム３３の旋回角を求めるのか、作業台３４の旋回角を求めるのかが異なるのみで、両者とも同様の作用効果が奏せられるものである。
【００４０】
第５の実施形態
図７には、本発明の第５の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図を示している。この実施形態のものは、上記第１の実施形態のものと基本構成を同じにするものであって、これと異なる点は、上記第１の実施形態においては上記起伏角検出器１２が対機角を検出する構成であったのに対して、この実施形態に設けられた起伏角検出器１４は対地角（即ち、図１における傾斜角「θ」）を検出する構成とされている点である。
【００４１】
従って、この実施形態においては、上記第１の実施形態における上記コントローラ４の構成に加えて、次述の角度補正手段８を設けている。この角度補正手段８は、対地角（θ）と対機角（θｄ）及び傾斜角（α）との間においては「θ＝θｄ＋α」の関係があることに着目し、上記起伏角検出器１４から入力される起伏角（θ）を上記第１傾斜角検出器２１から入力される傾斜角（α）により補正して対機角としての傾斜角（θｄ）を求め、これを上記幾何演算手段６に出力するものである。
【００４２】
この実施形態にかかる制御装置においては、上記第１の実施形態の場合と同様の作用効果が奏せられることは勿論であるが、これに加えて次のような特有の効果が奏せられるものである。
【００４３】
即ち、この実施形態のように、起伏角検出器１４を、対地角を検出する構成とし、この起伏角検出器１４と上記角度補正手段８との組み合わせにより対機角を演算にて算出するようにした場合には、
（イ）例えば、対機角を検出する構成の起伏角検出器の場合のように該起伏角検出器を上記伸縮ブームの起伏支点となるピンの近傍に配置することは必要でなく、それだけ上記起伏角検出器１４の配置上の自由度が高くその取付作業が容易となる、
（ロ）例えば、対機角を検出する構成の起伏角検出器の場合のように該起伏角検出器の取り付けのために上記伸縮ブームの起伏支点付近に事前に特別の加工をする必要がなく、それだけ加工コストの低減が可能となる、
（ハ）水平設置を前提とし、対機角を検出する起伏角検出器を備えた構成の作業機にあっても、上記角度補正手段８と該角度補正手段８に傾斜角信号を出力する第１傾斜角検出器２１とを追加するのみで、該作業機３０を傾斜設置仕様のものとすることができる、
等の特有の効果が得られる。
【００４４】
第６の実施形態
図８には、本発明の第６の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図を示している。この実施形態のものは、上記第１の実施形態のものと基本構成を同じとするもので、該第１の実施形態のものと異なる点は、該第１の実施形態においては上記第１傾斜角検出器２１と第２傾斜角検出器２２を共に旋回台３２に配置していたのに対して、この実施形態においては上記第１傾斜角検出器２１と第２傾斜角検出器２２とを共に上記作業機フレーム３１側に配置した点である。
【００４５】
かかる各傾斜角検出器２１，２２の配置構成とすると、該各傾斜角検出器２１，２２により検出される傾斜角（α０，β０）は上記伸縮ブーム３３の起伏面上における傾斜角（α）とこれに直交する方向における傾斜角（β）とは異なった値となり、しかもこの検出傾斜角（α０，β０）と制御上必要とされる鉛直面上における傾斜角（α，β）との差は該伸縮ブーム３３の旋回角（φｄ）によって変化するものである。
【００４６】
従って、この実施形態においては、上記第１の実施形態における上記コントローラ４の各構成要素に加えて、次述の角度補正手段９を設けている。そして、この角度補正手段９においては、上記各傾斜角検出器２１，２２から入力される検出傾斜角（α０，β０）を、上記旋回角検出器１３から入力される旋回角（φｄ）に基づいて補正して、鉛直面とこれに直交する面とにおける傾斜角（α，β）を求め、この補正後の傾斜角（α，β）を上記操作補正手段５に出力し、該傾斜角（α，β）に基づいて上記操作入力部３からの作動方向及び作動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を補正するようにしている。
【００４７】
かかる構成とすることで、例え上記各傾斜角検出器２１，２２が作業機フレーム３１側に設けられていたとして、これに拘わらず常時鉛直面とこれに直交する面とにおける傾斜角（α，β）に基づいた制御が可能となるものである。
【００４８】
尚、この実施形態における基本的な作用効果は上記第１の実施形態の場合と同様であるのでここでの説明は省略する。
【００４９】
その他
（１） 図４に示す第２の実施形態の制御装置は、上述のように、図３に示す第１の実施形態にかかる制御装置においては、上記操作入力部３により指示される移動方向及び移動速度を上記旋回台３２の傾斜角に基づいて補正しこの補正後の移動方向及び移動速度に基づいて上記幾何演算手段６により各油圧アクチュエータ４１，４２，４３毎の作動速度を求めるようにしていたのに対して、上記操作入力部３により指示される移動方向及び移動速度をそのまま補正することなく上記各位置情報と共に上記幾何演算手段６に入力して各油圧アクチュエータ４１，４２，４３毎の作動速度を求めた後、この作動速度を操作補正手段５において上記各傾斜角検出器２１，２２からの傾斜角に基づいて補正して、水平面及び鉛直面を基準とした移動方向及び移動速度を求めるようにしたものであるが、かかる第２の実施形態の如き演算方法は、上記第１の実施形態の制御装置のみならず、上記第３〜第６の各実施形態にかかる制御装置にも適用できることは勿論である。
【００５０】
（２） 図７に示す第５の実施形態にかかる制御装置は、図３に示す第１の実施形態にかかる制御装置が伸縮ブーム３３の起伏角を対機角として検出する構成であるのに対して、該伸縮ブーム３３の起伏角を対地角として検出する構成を示したものであるが、かかる第５の実施形態における構成は上記第１の実施形態にかかる制御装置のみならず、第２〜第４及び第６の各実施形態の制御装置にも適用できることは勿論である。
【００５１】
（３） 上記各実施形態の制御装置においては共に、旋回台３２の傾斜角を検出するに際して、一方向の傾斜角のみを検出する構成とされた二つの傾斜角検出器２１，２２を用いて直交する二方向の傾斜角を検出するようにしているが、本発明はかかる構成に限定されるものではなく、上記各実施形態の制御装置共に、例えば同時に直交する二方向の傾斜角を検出し得るようにした単一の傾斜角検出器を用いて旋回台３２の傾斜角を検出する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる作業機の制御装置のシステム図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】 図１に示した作業機の制御装置における第１の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図４】 図１に示した作業機の制御装置における第２の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図５】 図１に示した作業機の制御装置における第３の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図６】 図１に示した作業機の制御装置における第４の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図７】 図１に示した作業機の制御装置における第５の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図８】 図１に示した作業機の制御装置における第６の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【符号の説明】
１は位置検出手段、２は傾斜角検出手段、３は操作入力部、４はコントローラ、５は操作補正手段、６は幾何演算手段、７は制御出力手段、８は作業台旋回角速度演算手段、９はブーム旋回角速度演算手段、１１は長さ検出器、１２は起伏角検出器、１３は旋回角検出器、１４は起伏角検出器、１５は作業台旋回角検出器、２１は第1傾斜角検出器、２２は第２傾斜角検出器、３０は作業機、３１は作業機フレーム、３２は旋回台、３３は伸縮ブーム、３４は作業台、４１は旋回用油圧モータ、４２は伸縮用油圧シリンダ、４３は起伏用油圧シリンダである。
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、高所作業車とかクレーン車等の伸縮ブームを備えた作業機の制御装置に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
従来、例えば高所作業車等の伸縮ブームを備えた作業機においては、作業上要求される動作態様として、伸縮ブームの先端側に取り付けられた作業台を現在位置から水平方向あるいは鉛直方向へ直線移動させる「水平直線移動」あるいは「垂直直線移動」、さらに上記作業台を現在位置から斜め方向へ向けて直線移動させる「斜め直線移動」等が知られている。
【０００４】
かかる水平方向、鉛直方向あるいは斜め方向への各直線移動は、操作入力部により指示される移動方向及び移動速度に基づき、上記作業台を指示された移動方向へ且つ指示された移動速度で直線移動させるべく各油圧アクチュエータを駆動制御することで実現される。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記操作入力部により指示される伸縮ブームの先端部の移動方向及び移動速度は三次元的に表されるが、その場合、その指示要素の一つである伸縮ブームの起伏角は、旋回台の旋回面と平行な面に対する角度（即ち、対機角度）として与えられる。
【０００６】
従って、旋回台の旋回面が水平に設定されている場合には、上記操作入力部の指示による移動方向と移動速度に対応して上記伸縮ブームの先端部が駆動されると、該先端部は上記操作入力部により指示された移動方向へ向けて正確に直線移動することになる。
【０００７】
ところが、例えば、上記旋回台の旋回面が水平面に対して傾斜している場合には、例え作業者が水平方向、鉛直方向あるいは斜め方法への直線移動を意図して上記操作入力部を操作し、この操作入力部の指示に基づいて伸縮ブームの先端部の直線移動が実行されたとしても、この直線移動は上記旋回台の旋回面に平行な面を基準に実行されるので、水平面を基準に水平直線移動、垂直直線移動あるいは斜め直線移動が行われた場合と比較して、上記旋回台の傾斜角に相当する角度だけ移動方向がズレることとなり、本来目標とした直線移動は実現されないことになる。
【０００８】
かかる問題は、例えば車体をジャッキアップしたまま移動可能とするランニングジャッキを備えた作業機においては、移動路面の傾斜がそのまま直線移動の精度の低下に直結することから、より深刻である。
【０００９】
そこで本発明は、作業機の旋回面が水平面に対して傾斜しているような場合であっても、かかる傾斜に拘わらず伸縮ブームの先端部を、操作入力部の指示に対応する移動方向へ正確に直線移動させることができるようにした作業機の制御装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。即ち、本発明では、作業機フレーム上に旋回自在に搭載した旋回台に、起伏自在に伸縮ブームを取り付け、且つ上記旋回台を旋回させる旋回駆動用油圧アクチュエータと、上記伸縮ブームを伸縮させる伸縮駆動用油圧アクチュエータと、上記伸縮ブームを起伏駆動するために上記旋回台と上記伸縮ブームの適所間に配置した油圧シリンダで構成される起伏駆動油圧アクチュエータと、該各駆動用油圧アクチュエータの作動をそれぞれ制御する各制御弁とを備えるとともに、上記伸縮ブームの先端部を水平、垂直または斜め方向に直線的に移動する際の移動方向及び移動速度を指示する操作入力部と、上記旋回台の旋回角を検出する旋回角検出器と、上記伸縮ブームの上記旋回台に対する起伏角を検出する起伏角検出器と、上記伸縮ブームの長さを検出する長さ検出器と、上記操作入力部からの操作信号と上記各検出器からの検出信号とを受け取り上記操作信号に対応する移動方向と移動速度で上記伸縮ブームの先端部を駆動するのに必要な上記各アクチュエータの各作動速度を演算する幾何演算手段と、該幾何演算手段で演算された各アクチュエータの作動速度で各アクチュエータを作動させるための上記各制御弁の切換方向と切換量を算出し且つこの算出結果に応じて上記各制御弁を切換制御するための制御信号を対応する制御弁へ出力する制御出力手段とを備えた作業機の制御装置において、上記旋回台の旋回面の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、上記傾斜角検出手段が検出した検出信号に基づいて上記旋回台が傾斜していても上記伸縮ブームの先端部が操作入力部から入力される上記操作信号に対応する水平、垂直または斜め方向に直線的に移動するように上記操作入力部から幾何演算手段へ出力される操作信号または上記幾何演算手段から上記制御出力手段へ出力される各アクチュエータの作動速度を補正する操作補正手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明ではかかる構成とすることにより次のような効果が得られる。
【００１２】
即ち、本発明にかかる作業機の制御装置によれば、上記操作入力部により伸縮ブームの先端部を水平直線移動、垂直直線移動あるいは斜め直線移動させるべくその移動方向及び移動速度が指示された場合、上記幾何演算手段において上記操作信号に対応する移動方向と移動速度で上記伸縮ブームの先端部を駆動するのに必要な上記各アクチュエータの各作動速度が演算されるとともに、上記制御出力手段では上記各アクチュエータの作動速度で各アクチュエータを作動させるための上記各制御弁の切換方向と切換量が算出され且つこの算出結果に応じて上記各制御弁を切換制御するための制御信号が対応する制御弁へ出力される。
【００１３】
一方、上記操作補正手段においては、上記傾斜角検出手段により検出された上記旋回台の旋回面の傾斜角に対応する信号に基づいて上記旋回台が傾斜していても上記伸縮ブームの先端部が操作入力部から入力される上記操作信号に対応する水平、垂直または斜め方向に直線的に移動するように上記操作入力部から幾何演算手段へ出力される操作信号または上記幾何演算手段から上記制御出力手段へ出力される各アクチュエータの作動速度が補正される。
【００１４】
この結果、例え上記旋回台が傾斜していたとしても、この旋回台の傾斜に拘わらず、上記伸縮ブームの先端部は水平面及び鉛直面を基準として精度の良い水平直線移動、垂直直線移動あるいは斜め直線移動を行うことになる。従って、作業機を所定位置に固定して水平直線移動、垂直直線移動あるいは斜め直線移動を行う場合においては該作業機の水平設置を比較的ラフに行うことができその作業性が向上することは勿論のこと、例えばランニングジャッキを備えジャッキアップした状態のまま移動しながら水平直線移動、垂直直線移動あるいは斜め直線移動を行う場合においても移動路面の傾斜を気にすることなく作業を続行することができその作業性の向上が図れる。
【発明の実施の形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる作業機の制御装置を幾つかの好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
第１の実施形態
図１及び図２には、本発明の第１の実施形態にかかる制御装置を備えた作業機３０を略示している。この作業機３０は、例えばランニングジャッキ（図示省略）を装備した高所作業車であって、該ランニングジャッキによりジャッキアップした状態のまま移動可能とされた作業機フレーム３１上に、旋回台３２を搭載してこれを旋回用油圧モータ４１（特許請求の範囲中の「旋回駆動用油圧アクチュエータ」に該当する）により旋回駆動可能とするとともに、該旋回台３２には伸縮用油圧シリンダ４２（特許請求の範囲中の「伸縮駆動用油圧アクチュエータ」に該当する）により伸縮駆動される伸縮ブーム３３を上下方向に駆動自在に取り付け且つ該伸縮ブーム３３を上記旋回台３２との間に配置された起伏用油圧シリンダ４３（特許請求の範囲中の「起伏駆動用油圧アクチュエータ」に該当する）により起伏駆動可能とし、さらに上記伸縮ブーム３３の先端には作業台３４を取り付けて構成されている。
【００１７】
この作業機３０は、上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３をそれぞれ個別に操作可能な個別操縦手段（図示省略）の他に、上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３のうちの少なくとも二つの油圧アクチュエータを同時に関連させて操作することで所謂、「水平直線移動」、「垂直直線移動」あるいは「斜め直線移動」という三つの直線移動を行わせるための後述の操作入力部３を備えている。尚、この操作入力部３は、「水平直線移動」を行わせるための水平操作部と「垂直直線移動」を行わせるための垂直操作部とで構成され、この水平操作部と垂直操作部とを同時に操作することで「斜め直線移動」を行うように構成されている（水平操作部及び垂直操作部の図示は省略する）。
【００１８】
本発明は、かかる直線移動にかかる作動制御を要旨とするものであり、従って、以下においては、上記三つの直線移動のうち、上記二つの操作部がそれぞれ個別に操作される「水平直線移動」と「垂直直線移動」とを行う場合の制御を例にとり、これら各直線移動制御を行うための構成及び作動制御等について説明する。
【００１９】
先ず、この実施形態においては、直線移動制御の基準となる基準点Ｐ１を上記作業機３０における旋回台３２の旋回中心軸Ｒ上の所定高さ位置に設定するとともに、実際に直線移動制御の対象となる制御点Ｐ２を上記作業台３４の支点ピンの中心位置に設定し、上記基準点Ｐ１を基準として上記制御点Ｐ２を水平方向あるいは鉛直方向へ直線移動させるものである。
【００２０】
上記作業機３０には、上記制御点Ｐ２の現在位置を検出する位置検出手段１として、長さ検出器１１と起伏角検出器１２と旋回角検出器１３とが備えられ、該長さ検出器１１により伸縮ブーム３３の現在のブーム長さ（Ｌｄ）が検出され、上記起伏角検出器１２により上記伸縮ブーム３３の現在の旋回台３２に対する起伏角（θｄ：対機角）が検出され、さらに上記旋回角検出器１３により上記旋回台３２（即ち、上記伸縮ブーム３３）の現在の旋回角（φｄ）が検出される。
【００２１】
さらに、上記作業機３０には、上記旋回台３２の旋回面の水平面に対する傾斜角を検出するための傾斜角検出手段２として、第１傾斜角検出器２１と第２傾斜角検出器２２とが備えられている。この各傾斜角検出器２１，２２のうち、第１傾斜角検出器２１は、上記伸縮ブーム３３の起伏面上における傾斜角（α：図１を参照）を検出するものであり、また第２傾斜角検出器２２は該起伏面に直交する面における傾斜角（β：図２を参照）を検出するものであり、これら二つの傾斜角検出器２１，２２の検出結果に基づいて上記旋回台３２の水平面に対する傾斜状態が求められるものである。
【００２２】
一方、上記操作入力部３は、例えば作業者により傾倒操作される操作レバーで構成され、その傾倒方向及び傾倒量により、上記制御点Ｐ２を現在位置（Ｌｄ，θｄ，φｄ）から直線移動させる場合の移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を指示するものである。そして、この操作入力部３により指示される移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）は、対機角、即ち、上記旋回台３２の旋回面を基準とした値として出力されるようになっている。
【００２３】
ところが、水平直線移動あるいは垂直直線移動は、上述のように、水平方向及び鉛直方向を基準に行われることを前提とするものであり、従って、上記作業機３０の旋回台３２が水平面に対して傾斜している場合には、上記操作入力部３により指示された移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）をそのまま用いて上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の作動制御を行ったのでは、本来の水平直線移動あるいは垂直直線移動は達成できない。本発明はかかる旋回台３２の傾斜に起因する現象を問題として捉え、該旋回台３２の傾斜の有無に拘わらず常時上記操作入力部３により指示された移動方向へ正確に水平直線移動あるいは垂直直線移動させることができるようにせんとするものである。
【００２４】
そして、かかる課題の解決に際して、この実施形態のものにおいては、図１及び図２に示すように、上記作業機３０が水平面に対して傾斜角（α，β）をもって傾斜している場合には、上記操作入力部３により指示される旋回台３２を基準とした移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を該傾斜角（α，β）に基づいて、水平面及び鉛直面を基準とした移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）に補正し、この補正後の移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）を用いて上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の作動制御を行うことで、上記傾斜角（α，β）が水平直線移動あるいは垂直直線移動の精度に及ぼす影響を排除するようにしている。かかる制御を行うために次述のコントローラ４が備えられている。
【００２５】
以下、図３を参照して上記コントローラ４の構成及び該コントローラ４による水平直線移動制御あるいは垂直直線移動制御の内容について説明する。
【００２６】
上記コントローラ４は、次述する操作補正手段５と幾何演算手段６と制御出力手段７とを備えて構成される。そして、このコントローラ４は、位置検出手段１を構成する上記各検出器１１，１２，１３においてそれぞれ検出される現在のブーム長さ（Ｌｄ）、起伏角（θｄ：対機角）、旋回角（φｄ）と、傾斜検出手段２を構成する上記各傾斜角検出器２１，２２によりそれぞれ検出される直交する二方向における上記旋回台３２の傾斜角（α，β）と、上記操作入力部３からの水平直線移動あるいは垂直直線移動に関する移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とを受けて、水平面及び鉛直面を基準とした水平直線移動制御あるいは垂直直線移動制御を行なわせるものである。
【００２７】
上記操作補正手段５は、上記操作入力部３からの移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）と上記各傾斜角検出器２１，２２からの傾斜角（α，β）とを受けて、旋回台３２の旋回面を基準とした上記移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を、上記傾斜角（α，β）に基づいて補正し、これを水平面及び鉛直面を基準とした移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）として求め、これらを次述の幾何演算手段６に出力する。
【００２８】
上記幾何演算手段６には、上記制御点Ｐ２の現在の位置情報として、上記長さ検出器１１からのブーム長さ（Ｌｄ）と起伏角検出器１２からの起伏角（θｄ）と旋回角検出器１３からの（φｄ）とがそれぞれ入力されるとともに、操作情報として上記操作補正手段５から補正後の移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）が入力される。そして、この幾何演算手段６においては、この移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）に対応する移動方向と移動速度で上記制御点Ｐ２を現在位置から水平直線移動あるいは垂直直線移動させるのに必要な上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の各制御弁の切換方向と切換量を求めるべく、上記移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）を上記位置情報（Ｌｄ，θｄ，φｄ）に基づいて上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の作動速度に分解し、これらをそれぞれブーム伸縮速度（ＶＬ）、ブーム起伏速度（Ｖθ）及びブーム旋回速度（Ｖφ）として求める。
【００２９】
上記制御出力手段７においては、上記幾何演算手段６からの各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の作動速度（ＶＬ，Ｖθ，Ｖφ）を受けて、実際に該各油圧アクチュエータ４１，４２，４３のそれぞれを所定方向へ且つ所定速度で作動させるための上記各制御弁の制御出力（ＥＬ，Ｅθ，Ｅφ）を求めてこれを出力する。この制御出力手段７からの制御出力（ＥＬ，Ｅθ，Ｅφ）を受けて上記各制御弁が作動され、上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３がそれぞれ所定方向に且つ所定速度で作動することにより、上記制御点Ｐ２の水平面及び鉛直面を基準とする水平直線移動あるいは垂直直線移動が実現されるものである。
【００３０】
第２の実施形態
図４には、本発明の第２の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図を示している。この実施形態のものは、上記第１の実施形態の制御装置においては上記操作入力部３により指示される移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を上記旋回台３２の傾斜角（α，β）に基づいて補正しこの補正後の移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）に基づいて上記幾何演算手段６により各油圧アクチュエータ４１，４２，４３毎の作動速度（ＶＬ，Ｖθ，Ｖφ）を求めるようにしていたのに対して、上記操作入力部３により指示される移動方向及び移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）をそのまま補正することなく上記各位置情報（Ｌｄ，θｄ，φｄ）と共に上記幾何演算手段６に入力して各油圧アクチュエータ４１，４２，４３の作動速度（ＶＬ，Ｖθ，Ｖφ）を求めた後、この作動速度（ＶＬ，Ｖθ，Ｖφ）を操作補正手段５において上記各傾斜角検出器２１，２２からの傾斜角（α，β）に基づいて補正し、水平面及び鉛直面を基準とした移動方向及び移動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）を求めるようにしたものである。
【００３１】
従って、この第２の実施形態のものは、上記第１の実施形態のものに比して、上記旋回台３２の傾斜が水平直線移動あるいは垂直直線移動の精度に与える影響を上記コントローラ４における各演算のどの段階で排除するかが相違するのみで、最終的な作用効果には相違はない。
【００３２】
第３の実施形態
図５には、本発明の第３の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図を示している。この実施形態のものは、上記伸縮ブーム３３の先端部に備えられた上記作業台３４を作業台旋回駆動用油圧アクチュエータ（図示省略）により旋回駆動可能としたものを前提とし、上記制御点Ｐ２の水平直線移動及び垂直直線移動を行うのに加えて、水平直線移動時には同時に上記作業台３４の旋回制御を行って該作業台３４を作業面に対して常時一定の姿勢を維持させるようにしたものである。かかる各制御を実現するために、上記コントローラ４には上記第１の実施形態における各構成要素、即ち、操作補正手段５と幾何演算手段６と制御出力手段７に加えて、次述の作業台旋回角速度演算手段８を設けている。
【００３３】
上記作業台旋回角速度演算手段８は、上記伸縮ブーム３３の旋回動作に追従して上記作業台３４を旋回駆動させるべく作業台旋回駆動用油圧アクチュエータ（図示省略）の作動速度（Ｖψ）を求めるものであり、その具体的方法としては、水平直線移動時に作業面に対する上記作業台３４の姿勢を常時一定に保持するには、該作業台３４を上記旋回台３２の旋回方向と逆方向へ且つ該旋回台３２の旋回速度と同速度で旋回駆動させれば良いことに着目し、上記幾何演算手段６により求められる旋回用油圧モータ４１の作動方向及び作動速度（Ｖφ）を受けて、上記作業台旋回駆動用油圧アクチュエータの作動方向及び作動速度（Ｖψ）を求める。
【００３４】
そして、上記制御出力手段７においては、上記幾何演算手段６からの上記各油圧アクチュエータ４１，４２，４３毎の作動速度（ＶＬ，Ｖθ，Ｖφ）と上記作業台旋回角速度演算手段８からの作業台旋回用油圧アクチュエータの作動速度（Ｖψ）とを受けて、該各油圧アクチュエータをそれぞれ作動させるべくそれぞれ対応する各制御弁の制御出力（ＥＬ，Ｅθ，Ｅφ，Ｅψ）を求めてこれらを出力するものである。
【００３５】
かかる制御により、上記制御点Ｐ２の水平直線移動に伴い、上記作業台３４は常時所定の作業面に沿って平行移動することになり、作業性がより一層良好となる。尚、この実施形態における基本的な作用効果は上記第１の実施形態の場合と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００３６】
第４の実施形態
図６には、本発明の第４の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図を示している。この実施形態のものは、上記第３の実施形態と同様に、上記制御点Ｐ２の水平直線移動と同時に上記作業台３４の旋回制御を行うようにしたものであって、該第３の実施形態のものと構成上異なる点は、位置検出手段１として、旋回台３２の旋回角（φｄ）を検出する上記第３の実施形態における旋回角検出器１３に代えて、作業台３４の旋回角（ψｄ）を検出する作業台旋回角検出器１５を備えたことと、上記コントローラ４に上記第３の実施形態における上記作業台旋回角速度演算手段８に代えてブーム旋回角速度演算手段９を設けた点である。
【００３７】
そして、この実施形態のものにおいては、上記作業台旋回角検出器１５から入力される作業台３４の旋回角（ψｄ）と上記操作補正手段５からの作動方向及び作動速度（Ｖｘ′，Ｖｙ′，Ｖｚ′）とに基づいて該作業台３４の作動速度（Ｖψ）を求めるとともに、この作動速度（Ｖψ）を上記ブーム旋回角速度演算手段９に入力し、該ブーム旋回角速度演算手段９においては上記作業台３４の旋回方向と逆方向への伸縮ブーム３３の作動速度（Ｖφ）を求め、これを上記制御出力手段７へ出力する。上記制御出力手段７においては、上記幾何演算手段６からの上記伸縮用油圧シリンダ４２と起伏用油圧シリンダ４３の作動速度（ＶＬ，Ｖθ）と作業台旋回用油圧アクチュエータの作動速度（Ｖψ）、及び上記ブーム旋回角速度演算手段９からの上記旋回用油圧モータ４１の作動速度（Ｖφ）とを受けて、該各油圧アクチュエータをそれぞれ作動させるべくそれぞれ対応する各制御弁の制御出力（ＥＬ，Ｅθ，Ｅφ，Ｅψ）を求めてこれらを出力するものである。
【００３８】
かかる制御により、上記制御点Ｐ２の水平直線移動に伴い、上記作業台３４は常時所定の作業面に沿って平行移動することになり、作業性がより一層良好となる。
【００３９】
即ち、この実施形態の制御と上記第３の実施形態の制御とは、制御の基準となる旋回角として伸縮ブーム３３の旋回角を求めるのか、作業台３４の旋回角を求めるのかが異なるのみで、両者とも同様の作用効果が奏せられるものである。
【００４０】
第５の実施形態
図７には、本発明の第５の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図を示している。この実施形態のものは、上記第１の実施形態のものと基本構成を同じにするものであって、これと異なる点は、上記第１の実施形態においては上記起伏角検出器１２が対機角を検出する構成であったのに対して、この実施形態に設けられた起伏角検出器１４は対地角（即ち、図１における傾斜角「θ」）を検出する構成とされている点である。
【００４１】
従って、この実施形態においては、上記第１の実施形態における上記コントローラ４の構成に加えて、次述の角度補正手段８を設けている。この角度補正手段８は、対地角（θ）と対機角（θｄ）及び傾斜角（α）との間においては「θ＝θｄ＋α」の関係があることに着目し、上記起伏角検出器１４から入力される起伏角（θ）を上記第１傾斜角検出器２１から入力される傾斜角（α）により補正して対機角としての傾斜角（θｄ）を求め、これを上記幾何演算手段６に出力するものである。
【００４２】
この実施形態にかかる制御装置においては、上記第１の実施形態の場合と同様の作用効果が奏せられることは勿論であるが、これに加えて次のような特有の効果が奏せられるものである。
【００４３】
即ち、この実施形態のように、起伏角検出器１４を、対地角を検出する構成とし、この起伏角検出器１４と上記角度補正手段８との組み合わせにより対機角を演算にて算出するようにした場合には、
（イ）例えば、対機角を検出する構成の起伏角検出器の場合のように該起伏角検出器を上記伸縮ブームの起伏支点となるピンの近傍に配置することは必要でなく、それだけ上記起伏角検出器１４の配置上の自由度が高くその取付作業が容易となる、
（ロ）例えば、対機角を検出する構成の起伏角検出器の場合のように該起伏角検出器の取り付けのために上記伸縮ブームの起伏支点付近に事前に特別の加工をする必要がなく、それだけ加工コストの低減が可能となる、
（ハ）水平設置を前提とし、対機角を検出する起伏角検出器を備えた構成の作業機にあっても、上記角度補正手段８と該角度補正手段８に傾斜角信号を出力する第１傾斜角検出器２１とを追加するのみで、該作業機３０を傾斜設置仕様のものとすることができる、
等の特有の効果が得られる。
【００４４】
第６の実施形態
図８には、本発明の第６の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図を示している。この実施形態のものは、上記第１の実施形態のものと基本構成を同じとするもので、該第１の実施形態のものと異なる点は、該第１の実施形態においては上記第１傾斜角検出器２１と第２傾斜角検出器２２を共に旋回台３２に配置していたのに対して、この実施形態においては上記第１傾斜角検出器２１と第２傾斜角検出器２２とを共に上記作業機フレーム３１側に配置した点である。
【００４５】
かかる各傾斜角検出器２１，２２の配置構成とすると、該各傾斜角検出器２１，２２により検出される傾斜角（α０，β０）は上記伸縮ブーム３３の起伏面上における傾斜角（α）とこれに直交する方向における傾斜角（β）とは異なった値となり、しかもこの検出傾斜角（α０，β０）と制御上必要とされる鉛直面上における傾斜角（α，β）との差は該伸縮ブーム３３の旋回角（φｄ）によって変化するものである。
【００４６】
従って、この実施形態においては、上記第１の実施形態における上記コントローラ４の各構成要素に加えて、次述の角度補正手段９を設けている。そして、この角度補正手段９においては、上記各傾斜角検出器２１，２２から入力される検出傾斜角（α０，β０）を、上記旋回角検出器１３から入力される旋回角（φｄ）に基づいて補正して、鉛直面とこれに直交する面とにおける傾斜角（α，β）を求め、この補正後の傾斜角（α，β）を上記操作補正手段５に出力し、該傾斜角（α，β）に基づいて上記操作入力部３からの作動方向及び作動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を補正するようにしている。
【００４７】
かかる構成とすることで、例え上記各傾斜角検出器２１，２２が作業機フレーム３１側に設けられていたとして、これに拘わらず常時鉛直面とこれに直交する面とにおける傾斜角（α，β）に基づいた制御が可能となるものである。
【００４８】
尚、この実施形態における基本的な作用効果は上記第１の実施形態の場合と同様であるのでここでの説明は省略する。
【００４９】
その他
（１） 図４に示す第２の実施形態の制御装置は、上述のように、図３に示す第１の実施形態にかかる制御装置においては、上記操作入力部３により指示される移動方向及び移動速度を上記旋回台３２の傾斜角に基づいて補正しこの補正後の移動方向及び移動速度に基づいて上記幾何演算手段６により各油圧アクチュエータ４１，４２，４３毎の作動速度を求めるようにしていたのに対して、上記操作入力部３により指示される移動方向及び移動速度をそのまま補正することなく上記各位置情報と共に上記幾何演算手段６に入力して各油圧アクチュエータ４１，４２，４３毎の作動速度を求めた後、この作動速度を操作補正手段５において上記各傾斜角検出器２１，２２からの傾斜角に基づいて補正して、水平面及び鉛直面を基準とした移動方向及び移動速度を求めるようにしたものであるが、かかる第２の実施形態の如き演算方法は、上記第１の実施形態の制御装置のみならず、上記第３〜第６の各実施形態にかかる制御装置にも適用できることは勿論である。
【００５０】
（２） 図７に示す第５の実施形態にかかる制御装置は、図３に示す第１の実施形態にかかる制御装置が伸縮ブーム３３の起伏角を対機角として検出する構成であるのに対して、該伸縮ブーム３３の起伏角を対地角として検出する構成を示したものであるが、かかる第５の実施形態における構成は上記第１の実施形態にかかる制御装置のみならず、第２〜第４及び第６の各実施形態の制御装置にも適用できることは勿論である。
【００５１】
（３） 上記各実施形態の制御装置においては共に、旋回台３２の傾斜角を検出するに際して、一方向の傾斜角のみを検出する構成とされた二つの傾斜角検出器２１，２２を用いて直交する二方向の傾斜角を検出するようにしているが、本発明はかかる構成に限定されるものではなく、上記各実施形態の制御装置共に、例えば同時に直交する二方向の傾斜角を検出し得るようにした単一の傾斜角検出器を用いて旋回台３２の傾斜角を検出する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる作業機の制御装置のシステム図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】 図１に示した作業機の制御装置における第１の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図４】 図１に示した作業機の制御装置における第２の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図５】 図１に示した作業機の制御装置における第３の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図６】 図１に示した作業機の制御装置における第４の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図７】 図１に示した作業機の制御装置における第５の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図８】 図１に示した作業機の制御装置における第６の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【符号の説明】
１は位置検出手段、２は傾斜角検出手段、３は操作入力部、４はコントローラ、５は操作補正手段、６は幾何演算手段、７は制御出力手段、８は作業台旋回角速度演算手段、９はブーム旋回角速度演算手段、１１は長さ検出器、１２は起伏角検出器、１３は旋回角検出器、１４は起伏角検出器、１５は作業台旋回角検出器、２１は第1傾斜角検出器、２２は第２傾斜角検出器、３０は作業機、３１は作業機フレーム、３２は旋回台、３３は伸縮ブーム、３４は作業台、４１は旋回用油圧モータ、４２は伸縮用油圧シリンダ、４３は起伏用油圧シリンダである。
Claims (1)
- 作業機フレーム上に旋回自在に搭載した旋回台に、起伏自在に伸縮ブームを取り付け、且つ上記旋回台を旋回させる旋回駆動用油圧アクチュエータと、上記伸縮ブームを伸縮させる伸縮駆動用油圧アクチュエータと、上記伸縮ブームを起伏駆動するために上記旋回台と上記伸縮ブームの適所間に配置した油圧シリンダで構成される起伏駆動油圧アクチュエータと、該各駆動用油圧アクチュエータの作動をそれぞれ制御する各制御弁とを備えるとともに、
上記伸縮ブームの先端部を水平、垂直または斜め方向に直線的に移動する際の移動方向及び移動速度を指示する操作入力部と、
上記旋回台の旋回角を検出する旋回角検出器と、
上記伸縮ブームの上記旋回台に対する起伏角を検出する起伏角検出器と、
上記伸縮ブームの長さを検出する長さ検出器と、
上記操作入力部からの操作信号と上記各検出器からの検出信号とを受け取り上記操作信号に対応する移動方向と移動速度で上記伸縮ブームの先端部を駆動するのに必要な上記各アクチュエータの各作動速度を演算する幾何演算手段と、
該幾何演算手段で演算された各アクチュエータの作動速度で各アクチュエータを作動させるための上記各制御弁の切換方向と切換量を算出し且つこの算出結果に応じて上記各制御弁を切換制御するための制御信号を対応する制御弁へ出力する制御出力手段とを備えた作業機の制御装置において、
上記旋回台の旋回面の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、
上記傾斜角検出手段が検出した検出信号に基づいて上記旋回台が傾斜していても上記伸縮ブームの先端部が操作入力部から入力される上記操作信号に対応する水平、垂直または斜め方向に直線的に移動するように上記操作入力部から幾何演算手段へ出力される操作信号または上記幾何演算手段から上記制御出力手段へ出力される各アクチュエータの作動速度を補正する操作補正手段とを備えたことを特徴とする作業機の制御装置。
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