JP4117057B2 - Control device for working machine with boom - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、クレーン、高所作業車等のブーム付き作業機の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の高所作業車等のブーム付き作業機においては、作業台を移動させるに際して、作業機の安定性能に基づいた作業姿勢の規制制御とか、作業環境周辺の障害物との干渉を避けるための作業姿勢の規制制御等が行われている。
【0003】
この場合、従来の作業機に備えられるブームは、その軸方向へ伸縮する伸縮ブームとされていることから、作業機の姿勢は作業台の位置に対して一義的に決定される。即ち、作業台がある位置に設定されている場合、ブーム長さと起伏角及び旋回角はそれぞれ特定の値のみしか取り得ない構成となっており、従って、上記各姿勢制御以外の規制制御は行われていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、作業機が、その軸方向への伸縮動の外に、折曲方向へ駆動される伸縮・折曲構造をもつブームである場合には、該ブームの先端に設けられる作業台の位置に対して、作業機は様々な姿勢をとることができる(即ち、冗長性のある作動を行うことになる)。
【0005】
図8に示すように、ブーム50が、点P01を中心に起伏駆動されるとともに軸方向に伸縮駆動し得る第1のブーム部材51と、該第1のブーム51の先端の点P02(以下、基準点P02という)に対して折曲駆動自在に連結され且つその軸方向に伸縮駆動し得るようにした第2のブーム部材52とからなるブーム50を備えた作業機を例にとって説明すると次の通りである。
【0006】
上記ブーム50の先端、即ち、上記第2のブーム部材52の先端に設定した制御点P03を、同図において実線図示する現時点での位置から、鉛直線Qに沿って点P03′まで直線移動させる場合について考えると、該制御点P03が同じ制御点P03′に設定されたとしても、符号50′で示す場合には上記基準点P02′は、水平面上への投影位置において、当初の基準点P02よりも基準点P01に近づく方向に(作業半径方向の内側で、「A′<A」)位置しているが、符号50″で示す場合には上記基準点P02″は当初の基準点P02よりも基準点P01から遠ざかる方向に(作業半径方向の外側で、「A<A″」)位置している。即ち、直線移動に関与する複数の駆動手段のうち、どの駆動手段を駆動させるかによって上記基準点P02の位置が変化するものであり、これによって冗長性のある作動となるものである。
【0007】
そして、このような冗長性のある作動の場合、特に、図8で符号50″で示すように上記基準点P02の位置が当初の作業半径上の位置よりも外側に位置するような作動である場合には、実際にオペレータが作業機を操作する場合、オペレータは上記制御点P03の移動位置の外に、上記基準点P02の位置を注視してこれが作業環境周辺の障害物と干渉するのを防止する必要があり、その操作が極めて煩雑となり、操作性という点において問題を残すことになる。
【0008】
そこで本願発明は、冗長性のある作動を行う作業機を、そのブームの先端側に設定した制御点を目標位置に移動させるべく操作する場合において、該ブームと作業環境周辺の障害物との干渉を確実に防止し得るようにしたブーム付き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。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本願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。
【0010】
本願の第1の発明では、基台1側に旋回自在に且つ起伏自在に取り付けられて旋回駆動手段11により旋回駆動されるとともに起伏駆動手段12により起伏駆動される第1ブーム部材41と、上記第1ブーム部材41の先端部に該第1ブーム部材41に対して折曲自在に取り付けられ且つ折曲駆動手段13により折曲駆動される第2ブーム部材42とからなるブーム4を備え、上記第2ブーム部材42の先端側に設定した制御点P3を目標位置入力手段20により指示された目標位置へ移動させるべく上記各駆動手段11,12,13を適宜駆動させるようにしたブーム付き作業機の制御装置において、上記第1のブーム部材41の起伏中心に第1の基準点P1を、また該第1のブーム部材41と第2のブーム部材42との折曲中心に第2の基準点P2をそれぞれ設定する一方、上記ブーム4の現在の作動状態を検出する作動状態検出手段6と、該作動状態検出手段6からの信号を受けて上記第1及び第2の基準点P1,P2と上記制御点P3のそれぞれの現在位置を算出してこれを位置信号として出力する位置算出手段32と、操作開始信号を受けた時、上記位置算出手段32からの上記第1の基準点P1の位置信号と上記第2の基準点P2の位置信号とに基づいて該第1の基準点P1と第2の基準点P2との間の水平面上への投影距離A0を算出してこれを規制範囲とし、又は予め設定した投影距離A0を読み出してこれを規制範囲とする規制範囲算出手段31と、上記位置算出手段32からの上記第1及び第2の基準点P1,P2と上記制御点P3の位置信号と、上記目標位置入力手段20からの目標位置信号とを受けて、上記各駆動手段11,12,13を組み合わせて複数の駆動手段群G1〜Gnを想定し、この各駆動手段群G1〜Gnに属する各駆動手段11,12,13を駆動させて上記制御点P3を上記目標位置に移動させる場合における該各駆動手段11,12,13の制御値を求めるとともに、その場合における上記各駆動手段群G1〜Gn毎の上記第1の基準点P1と第2の基準点P2との間の水平面上の投影距離A1〜Anを該各駆動手段群G1〜Gn毎の移動範囲として求める移動範囲算出手段33と、上記規制範囲算出手段31からの規制範囲A0と上記移動範囲算出手段33からの移動範囲A1〜Anとを受けてこれらを比較し、該各移動範囲A1〜Anのうち、該移動範囲A1〜Anが上記規制範囲A0より小さいものに対応する駆動手段群G1〜Gnを選択し、一定条件の下でこれら選択された駆動手段群G1〜Gnに作動の優先順位を決定する作動制御手段34と、上記作動制御手段34により決定された作動の優先順位に基づいて、上記各駆動手段群G1〜Gnを順次作動させるべく該各駆動手段群G1〜Gnに属する上記各駆動手段11,12,13に制御値を出力する制御値出力手段35とを備えたことを特徴としている。
【0011】
本願の第2の発明では、基台1側に旋回自在に且つ起伏自在に取り付けられて旋回駆動手段11により旋回駆動されるとともに起伏駆動手段12により起伏駆動される第1ブーム部材41と、上記第1ブーム部材41の先端部に該第1ブーム部材41に対して折曲自在に取り付けられ且つ折曲駆動手段13により折曲駆動される第2ブーム部材42とからなるブーム4を備え、上記第2ブーム部材42の先端側に設定した制御点P3を目標位置入力手段20により指示された目標位置へ移動させるべく上記各駆動手段11,12,13を適宜駆動させるようにしたブーム付き作業機の制御装置において、上記第1のブーム部材41の起伏中心に第1の基準点P1を、また該第1のブーム部材41と第2のブーム部材42との折曲中心に第2の基準点P2をそれぞれ設定する一方、上記ブーム4の現在の作動状態を検出する作動状態検出手段6と、該作動状態検出手段6からの信号を受けて上記第1及び第2の基準点P1,P2と上記制御点P3のそれぞれの現在位置を算出してこれを位置信号として出力する位置算出手段32と、操作開始信号を受けた時、上記位置算出手段32からの上記第1の基準点P1の位置信号と上記第2の基準点P2の位置信号とに基づいて該第1の基準点P1と第2の基準点P2との間の水平面上への投影距離A0を算出してこれを規制範囲とし、又は予め設定した投影距離A0を読み出してこれを規制範囲とする規制範囲算出手段31と、上記位置算出手段32からの上記第1及び第2の基準点P1,P2と上記制御点P3の位置信号と、上記目標位置入力手段20からの目標位置信号とを受けて、予め上記各駆動手段11,12,13の組み合わせて設定された複数の駆動手段群G1〜Gnのうち、任意の一の駆動手段群Gxに属する各駆動手段11,12,13を駆動させて上記制御点P3を上記目標位置に移動させる場合における該各駆動手段11,12,13の制御値Exとその場合における上記一の駆動手段群Gxの上記第1の基準点P1と第2の基準点P2との間の水平面上の投影距離Axを該一の駆動手段群Gxの移動範囲として求めるとともに、該移動範囲Axと上記規制範囲A0とを比較して「Ax<A0」である場合には上記制御値Exを出力し、「Ax>A0」である場合には上記制御値Exを出力せずに他の駆動手段群G1〜Gnについて上記処理を行う作動制御手段36と、上記作動制御手段36から上記各駆動手段群G1〜Gn毎に出力される上記制御値E1〜Enを受けて上記各駆動手段群G1〜Gnを順次作動させるべく該各駆動手段群G1〜Gnに属する上記各駆動手段11,12,13に該制御値E1〜Enを出力する制御値出力手段37とを備えたことを特徴としている。
【0012】
本願の第3の発明では、上記第1又は第2の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置において、上記第1のブーム部材41を第1伸縮駆動手段14により伸縮駆動し、上記第2のブーム部材42を長さ固定式とするとともに、該第1伸縮駆動手段14を上記駆動手段群G1〜Gnの構成要素としたことを特徴としている。
【0013】
本願の第4の発明では、上記第1又は第2の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置において、上記第1のブーム部材41を長さ固定式とし、上記第2のブーム部材42を第2伸縮駆動手段15により伸縮駆動するとともに、該第2伸縮駆動手段5を上記駆動手段群G1〜Gnの構成要素としたことを特徴としている。
【0014】
本願の第5の発明では、上記第1又は第2の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置において、上記第1のブーム部材41を第1伸縮駆動手段14により、また上記第2のブーム部材42を第2伸縮駆動手段15により共に伸縮駆動するとともに、該第1伸縮駆動手段14と第2伸縮駆動手段15とを共に上記駆動手段群G1〜Gnの構成要素としたことを特徴としている。
【0015】
本願の第6の発明では、上記第1、第3、第4又は第5の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置において、上記作動制御手段34における作動の優先順位の決定を、選択された上記各駆動手段群G1〜Gnのそれぞれに対応する移動範囲A1〜Anを比較してその値の小さいものから順に優先させる方法、予め設定した順に優先させる方法、又は作業機を操作するオペレータに近い駆動手段群G1〜Gnから順に優先させる方法のいずれかによって行うことを特徴としている。
【0016】
【発明の効果】
本願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。
【0017】
▲1▼本願の第1の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置によれば、目標位置入力手段20の操作によってブーム4における第2ブーム部材42の先端側に設定した制御点P3の移動すべき目標位置が指示されると、操作開始信号を受けて、先ず、規制範囲算出手段31において、位置算出手段32からの第1の基準点P1の位置信号と第2の基準点P2の位置信号とに基づいて該第1の基準点P1と第2の基準点P2との間の水平面上への投影距離A0が規制範囲として算出され、又は予め設定した投影距離A0が規制範囲として読み出される。また、上記位置算出手段32においては、作動状態検出手段6からの上記ブーム4の現在の作動状態にかかる信号を受けて、上記第1及び第2の基準点P1,P2と上記制御点P3のそれぞれの現在位置を算出する。
【0018】
一方、移動範囲算出手段33においては、上記位置算出手段32からの上記第1及び第2の基準点P1,P2と上記制御点P3の位置信号と、上記目標位置入力手段20からの目標位置信号とを受けて、各駆動手段11,12,13を組み合わせて複数の駆動手段群G1〜Gnを想定し、この各駆動手段群G1〜Gnに属する各駆動手段11,12,13を駆動させて上記制御点P3を上記目標位置に移動させる場合における該各駆動手段11,12,13の制御値が求められるとともに、その場合における上記各駆動手段群G1〜Gn毎の上記第1の基準点P1と第2の基準点P2との間の水平面上の投影距離A1〜Anが該各駆動手段群G1〜Gn毎の移動範囲として求められる。
【0019】
しかる後、作動制御手段34においては、上記規制範囲算出手段31からの規制範囲A0と上記移動範囲算出手段33からの移動範囲A1〜Anとを受けてこれらが比較され、該各移動範囲A1〜Anのうち、該移動範囲A1〜Anが上記規制範囲A0より小さいものに対応する駆動手段群G1〜Gnが選択され、一定条件の下でこれら選択された駆動手段群G1〜Gnの作動の優先順位が決定されるとともに、上記制御値出力手段35においては、上記作動制御手段34により決定された作動の優先順位に基づいて、上記各駆動手段群G1〜Gnを順次作動させるべく該各駆動手段群G1〜Gnに属する上記各駆動手段11,12,13に制御値が出力される。
【0020】
かかる制御が実行されることで、上記制御点P3は、上記基準位置P2が操作開始時における位置で規定される上記規制範囲内に位置する如く規制された状態下において、現在位置から上記目標位置まで移動される。この結果、作業機が冗長性のある作動を行うものであるにも拘わらず、上記ブーム4の作業環境周辺の障害物との干渉が未然に防止され、オペレータは上記制御点P3の位置のみを確認しながら作業を行うことができ、例えば従来のようにブームと作業環境周辺の障害物との干渉にも注意を払わなければならない場合に比して、操作性の向上並びに作業性の向上が期待できるものである。
【0021】
▲2▼本願の第2の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置によれば、目標位置入力手段20の操作によってブーム4における第2ブーム部材42の先端側に設定した制御点P3の移動すべき目標位置が指示されると、操作開始信号を受けて、先ず、規制範囲算出手段31において、位置算出手段32からの第1の基準点P1の位置信号と第2の基準点P2の位置信号とに基づいて該第1の基準点P1と第2の基準点P2との間の水平面上への投影距離A0が規制範囲として算出され、又は予め設定した投影距離A0が規制範囲として読み出される。また、上記位置算出手段32においては、作動状態検出手段6からの上記ブーム4の現在の作動状態にかかる信号を受けて、上記第1及び第2の基準点P1,P2と上記制御点P3のそれぞれの現在位置を算出する。
【0022】
一方、作動制御手段36においては、上記位置算出手段32からの上記第1及び第2の基準点P1,P2と上記制御点P3の位置信号と、上記目標位置入力手段20からの目標位置信号とを受けて、上記各駆動手段11,12,13の組み合わせて設定された複数の駆動手段群G1〜Gnのうち、任意の一の駆動手段群Gxに属する各駆動手段11,12,13を駆動させて上記制御点P3を上記目標位置に移動させる場合における該各駆動手段11,12,13の制御値Exとその場合における上記一の駆動手段群Gxの上記第1の基準点P1と第2の基準点P2との間の水平面上の投影距離Axを該一の駆動手段群Gxの移動範囲として求めるとともに、該移動範囲Axと上記規制範囲A0とを比較する。そして、「Ax<A0」である場合には、上記ブーム4と作業環境周辺の障害物との干渉の虞れがないため、上記制御値Exをそのまま出力する。これに対して、「Ax>A0」である場合には、上記干渉の虞れがあるため、上記制御値Exを出力せず、次に上記一の駆動手段群Gx以外の他の駆動手段群G1〜Gnの中の他の一の駆動手段群について上記と同様の処理を行う。そして、制御値出力手段37においては、上記作動制御手段36から出力される上記制御値E1〜Enを受けて、上記各駆動手段群G1〜Gnを順次作動させるべく該各駆動手段群G1〜Gnに属する上記各駆動手段11,12,13に上記制御値E1〜Enを出力する。
【0023】
かかる制御が実行されることで、上記制御点P3は、上記基準位置P2が操作開始時における位置で規定される上記規制範囲内に位置する如く規制された状態下において、現在位置から上記目標位置まで移動される。この結果、作業機が冗長性のある作動を行うものであるにも拘わらず、上記ブーム4の作業環境周辺の障害物との干渉が未然に防止され、オペレータは上記制御点P3の位置のみを確認しながら作業を行うことができ、例えば従来のようにブームと作業環境周辺の障害物との干渉にも注意を払わなければならない場合に比して、操作性の向上並びに作業性の向上が期待できるものである。
【0024】
▲3▼本願の第3の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置によれば、上記▲1▼又は▲2▼に記載の効果に加えて次のような特有の効果が奏せられる。即ち、この発明では、上記第1のブーム部材41を第1伸縮駆動手段14により伸縮駆動し、上記第2のブーム部材42を長さ固定式とするとともに、該第1伸縮駆動手段14を上記駆動手段群G1〜Gnの構成要素としているので、上記第1伸縮ブーム41が伸縮駆動されることで作動の冗長性がさらに高い作業機であるにも拘わらず、高い操作性と作業性が確保されるものである。
【0025】
▲4▼本願の第4の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置によれば、上記▲1▼又は▲2▼に記載の効果に加えて次のような特有の効果が奏せられる。即ち、この発明では、上記第1のブーム部材41を長さ固定式とし、上記第2のブーム部材42を第2伸縮駆動手段15により伸縮駆動するとともに、該第2伸縮駆動手段5を上記駆動手段群G1〜Gnの構成要素としているので、上記第2伸縮ブーム42が伸縮駆動されることで作動の冗長性がさらに高い作業機であるにも拘わらず、高い操作性と作業性が確保されるものである。
【0026】
▲5▼本願の第5の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置によれば、上記▲1▼又は▲2▼に記載の効果に加えて次のような特有の効果が奏せられる。即ち、この発明では、上記第1のブーム部材41を第1伸縮駆動手段14により、また上記第2のブーム部材42を第2伸縮駆動手段15により共に伸縮駆動するとともに、該第1伸縮駆動手段14と第2伸縮駆動手段15とを共に上記駆動手段群G1〜Gnの構成要素としているので、上記第1伸縮ブーム41及び第2伸縮ブーム42がともに伸縮駆動されることで作動の冗長性がさらに高い作業機であるにも拘わらず、高い操作性と作業性が確保されるものである。
【0027】
▲6▼本願の第6の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置によれば、上記▲1▼,▲3▼,▲4▼又は▲5▼に記載の効果に加えて次のような特有の効果が奏せられる。即ち、この発明では、上記作動制御手段34における作動の優先順位の決定を、選択された上記各駆動手段群G1〜Gnのそれぞれに対応する移動範囲A1〜Anを比較してその値の小さいものから順に優先させる方法(第1の決定方法)、予め設定した順に優先させる方法(第2の決定方法)、又は作業機を操作するオペレータに近い駆動手段群G1〜Gnから順に優先させる方法(第3の決定方法)、のいずれかによって行うようにしている。従って、第1の決定方法によれば、ブーム4と作業環境周辺の障害物との干渉の危険性の少ない駆動手段群から先に駆動されるので、上記干渉の回避がより確実となる。上記第2の決定方法によれば、予め設定した順序で駆動手段群が駆動されるので、オペレータは作業機の動きを予想することができ、操作上における安心感が向上する。また、第3の決定方法によれば、オペレータに近い駆動手段群から先に駆動されるので、オペレータはその操作と実際の動きとを身近に確認することができ、操作の確実性が向上する。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
第1の実施形態
図1には、本願発明の第1の実施形態にかかる制御装置を備えた高所作業車Zを示している。この高所作業車Zは、クローラ式の基台1に旋回座3を介して旋回自在に搭載され且つ油圧モータで構成される旋回駆動手段11によって旋回駆動される旋回台2に、ブーム4を起伏自在に取り付けて構成されている。
【0029】
上記ブーム4は、その基端側に位置し油圧シリンダで構成される第1伸縮駆動手段14により伸縮駆動されるとともに上記旋回台2との間に配設した油圧シリンダで構成される起伏駆動手段12によって起伏駆動される第1伸縮ブーム41と、該第1伸縮ブーム41の先端に該第1伸縮ブーム41の背面側に折曲自在なる如く連結され該第1伸縮ブーム41との間に配設した油圧シリンダで構成される折曲駆動手段13によって折曲駆動されるとともにその内部に内蔵配置された油圧シリンダで構成される第2伸縮駆動手段15によって伸縮駆動される第2伸縮ブーム42とで構成されている。さらに、上記第2伸縮ブーム42の先端、即ち、上記ブーム4の先端には、レベリング機構7及び首振り機構8を介して作業台5が取り付けられている。尚、この作業台5上には、ジョイスチック式の目標位置入力手段20が配置されており、この目標位置入力手段20をオペレータが操作することで、上記作業台5の移動の目標位置が指示される。
【0030】
また、上記高所作業車Zには、上記ブーム4の現在の作動状態を検出するための作動状態検出手段6として、上記旋回台2(即ち、上記ブーム4)の旋回角「φ」を検出する旋回角検出手段21と、上記第1伸縮ブーム41の起伏角「θ1」 を検出する起伏角検出手段22と、該第1伸縮ブーム41の長さ「L1」を検出する第1ブーム長さ検出手段24と、該第1伸縮ブーム41に対する上記第2伸縮ブーム42の折曲角「θ2」を検出する折曲角検出手段23と、該第2伸縮ブーム42の長さ「L2」を検出する第2ブーム長さ検出手段25とが備えられている。
【0031】
さらに、この高所作業車Zにおいては、作動制御の基準点として、上記第1伸縮ブーム41の起伏支点に基準点「P1」を、上記第1伸縮ブーム41と第2伸縮ブーム42との折曲支点に基準点「P2」を、それぞれ設定するとともに、移動制御の対象とすべき制御点「P3」を上記第2伸縮ブーム42の先端側の適所に設定している(尚、この制御点「P3」は、間接的に上記作業台5の位置を示すものであり、従って、他の実施形態においてはこの制御点「P3」を上記作業台5上に設定することもできるものである)。
【0032】
ところで、この実施形態にかかる高所作業車Zの制御装置においては、上記制御点「P3」を、上記目標位置入力手段20によって指示される目標位置に移動させるべく上記各駆動手段11〜15を駆動制御するものであるが、その場合、この実施形態のものにおいては、駆動対象の異なる駆動手段として上記各駆動手段11〜15が備えられており、上記制御点「P3」の位置に対して上記基準点「P2」の位置が一義的には決定されない冗長性のある作動を行うものであることから、冗長性をもった作動によって作業環境周辺の障害物と干渉する危険性が最も高い位置、即ち上記ブーム4における上記基準点「P2」の位置を、操作開始時点における該基準点「P2」の位置よりも作業半径方向の外側にはみ出ないように上記各駆動手段11〜15を選択して駆動させ、これによって該ブーム4と障害物との干渉を未然に且つ確実に防止し、もって操作性及び作業性の良好な作動制御を実現することをその基本思想としている。
【0033】
具体的には、図4に示すように、操作開始時点における上記ブーム4の姿勢(初期姿勢)を実線図示状態とした場合において、この初期姿勢における上記制御点「P3」を、例えば垂直直線移動によって制御点「P3′」まで移動させる際、同図において符号4′で示すブーム姿勢においては、上記基準点「P2′」が上記初期姿勢における基準点「P2」よりも作業半径方向内側に位置している(即ち、上記基準点「P1」と基準点「P2′」との水平面上への投影線分で表される移動範囲「A0′」が、上記初期姿勢における投影線分で表される規制範囲「A0」よりも小さい)ため、その作動を許容する。これに対して、同図において符号4″で示すブーム姿勢においては、上記基準点「P2″」が上記初期姿勢における基準点「P2」よりも作業半径方向外側に位置している(即ち、上記基準点「P1」と基準点「P2″」との水平面上への投影線分で表される移動範囲「A0″」が、上記初期姿勢における投影線分で表される規制範囲「A0」よりも大きい)ため、その作動を規制するものである。
【0034】
また、この作動制御は、次述するコントロールユニット30によって行われるものであって、そのため、図1に示すように、コントロールユニット30には、上記目標位置入力手段20からの目標位置信号の外に、上記各検出手段21〜25からの検出信号が入力され、該コントロールユニット30においてはこの各入力信号に基づいて上記各駆動手段11〜15の制御値を算出し、その制御値を上記各駆動手段11〜15に出力するものである。そして、かかるコントロールユニット30による作動制御に際しては、次述するように、上記各駆動手段11〜15を、上記制御点「P3」の位置から一義的にその作動量が決定可能な組み合わせ毎に分けて複数の駆動手段群を設定するとともに、この各駆動手段群に一定の条件の下で作動の優先順位を付与し、この優先順位の順番に該各駆動手段群を順次駆動させるようにしている。以下、かかる作動制御の内容を、図2に示す制御ブロック図、及び図3に示す制御フローチャートに基づいて具体的に説明する。
【0035】
先ず、上記コントロールユニット30における制御の基本的な考え方であるが、この実施形態の高所作業車Zのように5個の駆動手段11〜15を備えたものにおいては、これら5個の駆動手段11〜15のうち、特定の3個の駆動量が決定されると上記制御点「P3」の位置が一義的に決定される。従って、かかる一義的な位置決定が可能な駆動手段の組み合わせとしては、以下の6つの場合、即ち、6つの駆動手段群が考えられる。
【0036】
第1の駆動手段群G1:第1伸縮駆動手段14と起伏駆動手段12及び旋回駆動手段11からなるもの。
【0037】
第2の駆動手段群G2:第2伸縮駆動手段15と折曲駆動手段13及び旋回駆動手段11からなるもの。
【0038】
第3の駆動手段群G3:第1伸縮駆動手段14と折曲駆動手段13及び旋回駆動手段11からなるもの。
【0039】
第4の駆動手段群G4:第2伸縮駆動手段15と起伏駆動手段12及び旋回駆動手段11からなるもの。
【0040】
第5の駆動手段群G5:第1伸縮駆動手段14と第2伸縮駆動手段15及び旋回駆動手段11からなるもの。
【0041】
第6の駆動手段群G6:起伏駆動手段12と折曲駆動手段13及び旋回駆動手段11からなるもの。
【0042】
尚、この実施形態においては上述のように5個の駆動手段を備えているため、これらにより構成される駆動手段群として上記6つの組み合わせが考えられるものであって、備えられる駆動手段の数によって駆動手段群の数も異なるものである。例えば、上記第2伸縮ブーム42が長さ固定式である場合には、上記第2伸縮駆動手段15が存在しないので、駆動手段群としては、第1伸縮駆動手段14と起伏駆動手段12及び旋回駆動手段11からなるものと、第1伸縮駆動手段14と折曲駆動手段13及び旋回駆動手段11からなるものと、起伏駆動手段12と折曲駆動手段13及び旋回駆動手段11からなるものの3個である。また、上記第1伸縮ブーム41が固定式である場合には、上記第1伸縮駆動手段14が存在しないので、駆動手段群としては、 第2伸縮駆動手段15と折曲駆動手段13及び旋回駆動手段11からなるものと、第2伸縮駆動手段15と起伏駆動手段12及び旋回駆動手段11からなるものと、起伏駆動手段12と折曲駆動手段13及び旋回駆動手段11からなるものの3個である。
【0043】
一方、上記各駆動手段群G1〜G6を順次作動させるための優先順位の付け方としては、例えば上記各駆動手段群G1〜G6の作動が許容された場合において、該各駆動手段群G1〜G6のそれぞれに対応する移動範囲A1〜A6を比較してその値の小さいものから順に優先させる第1の決定方法とか、予め設定した順に優先させる第2の決定方法とか、作業機を操作するオペレータに近い駆動手段群G1〜G6から順に優先させる第3の決定方法等が考えられる。
【0044】
次に、図2に基づいて、上記コントロールユニット30の構成及びその機能について説明する。
上記コントロールユニット30には、規制範囲算出手段31と位置算出手段32と移動範囲算出手段33と作動制御手段34及び制御値出力手段35が備えられている。
【0045】
上記規制範囲算出手段31は、上記目標位置入力手段20が操作された場合に、その操作時点における上記ブーム4の規制範囲(図4における「A0」)を算出するためのものであって、該規制範囲算出手段31には上記目標位置入力手段20からの操作開始信号と、次述する位置算出手段32からの上記基準点「P1」及び基準点「P2」の現在位置(直交座標上の位置)とが入力され、これら入力信号に基づいて上記規制範囲「A0」を算出し、これを後述の作動制御手段34に出力するものである。
【0046】
上記位置算出手段32は、上記作動状態検出手段6を構成する上記各検出手段21〜25からの検出信号を受けて、上記ブーム4上に設定した上記基準点「P1」と基準点「P2」及び制御点「P3」の現時点における位置(直交座標上の位置)を算出し、その算出値を上記規制範囲算出手段31及び次述の移動範囲算出手段33に出力するものである。
【0047】
上記移動範囲算出手段33は、上記目標位置入力手段20から入力される上記制御点「P3」の移動の目標位置と、上記位置算出手段32から入力される上記基準点「P1」と基準点「P2」と制御点「P3」の現在位置に関する情報とを受けて、上記各駆動手段群G1〜G6毎に、その駆動手段群に属する駆動手段を駆動させて上記制御点「P3」を現在位置から目標位置に移動させた場合における該駆動手段のそれぞれの制御値と、上記各駆動手段群のそれぞれにおける上記基準点「P1」と基準点「P2」との間の水平面上への投影線分で表される移動範囲「A1〜A6」とを算出し、これら制御値と移動範囲とを次述の作動制御手段34に出力する。
【0048】
上記作動制御手段34は、上記移動範囲算出手段33からの上記各駆動手段11〜15の制御値をそのまま次述の制御値出力手段35へ出力する一方、該移動範囲算出手段33からの上記各駆動手段群G1〜G6毎の移動範囲「A1〜A6」と、上記規制範囲算出手段31からの規制範囲「A0」とを受けて、これらをそれぞれ比較する。そして、先ず、各移動範囲「A1〜A6」のうち、その値が上記規制範囲「A0」の値よりも大きいものを抽出し、この抽出された規制範囲に対応する駆動手段群を作動制御対象から除外するとともに、これら以外の駆動手段群についてはそれぞれその移動範囲に基づいて作動の優先順位を決定し、これを次述の制御値出力手段35へ出力する。尚、この優先順位の付け方としては、上述の三方式が考えられ、いずれの方式を採用するかは高所作業車Zの使用状況、オペレータの操作上の好み等に応じて適宜選択される。
【0049】
上記制御値出力手段35においては、上記作動制御手段34からの上記各駆動手段群に属する各駆動手段11〜15毎の制御値と、各駆動手段群の優先順位とを受けて、優先順位の順番に、該各駆動手段群G1〜G6に属する駆動手段11〜15毎にそれぞれその制御値を出力してこれを駆動せしめるものである。
【0050】
かかるコントロールユニット30における作動制御を、図3に示すフローチャートに基づいてさらに詳しく説明すると次の通りである。
即ち、制御開始後、先ずステップS1において、目標位置の入力があったかどうか(換言すれば、上記目標位置入力手段20が操作されたかどうか)を判定し、目標位置が入力された時点においてステップS2へ移行する。
【0051】
ステップS2においては、上記各検出手段21〜25において検出される作業機の現在の状態に関する信号(θ1,θ2,L1,L2,φ)を読み込む。さらに、ステップS3においては、作業機の現在の状態に基づいて、上記各基準点「P1」,「P2」及び制御点「P3」の位置を算出する。尚、このステップS2及びステップS3の処理が上記位置算出手段32における処理に該当する。
【0052】
次に、ステップS4においては、上記基準点「P1」と基準点「P2」の位置から規制範囲「A0」を算出する(このステップS4における処理は、上記規制範囲算出手段31における処理に該当する)。
【0053】
さらに、ステップS5においては、目標位置と上記各基準点「P1」,「P2」及び制御点「P3」の位置情報から、各駆動手段群G1〜G6のそれぞれに属する駆動手段11〜15の制御値と、該各駆動手段群G1〜G6をそれぞれ作動させた場合における移動範囲A1〜A6を、それぞれ算出する(このステップS5における処理は上記移動範囲算出手段33における処理に該当する)。
【0054】
しかる後、ステップS6においては、上記各移動範囲A1〜A6と上記規制範囲A0とを比較してその作動が許容される駆動手段群、即ち、その移動範囲の値が規制範囲の値よりも小さい駆動手段群を選択するとともに、さらにステップS7においてはこの選択された各駆動手段群についてその駆動の優先順位を決定する(このステップS6及びステップS7における処理は上記作動制御手段34における処理に該当する)。
【0055】
次に、ステップS8においては、優先順位に基づいて各駆動手段群G1〜G6に属する各駆動手段11〜15に順次制御値を出力してこれを駆動し、上記制御点「P3」の目標位置への移動を実現するものである(このステップS8における処理は上記制御値出力手段35における処理に該当する)。
【0056】
以上の制御が継続的に行われることで、例え上記高所作業車Zが冗長性のある作動を行う構成であっても、オペレータは上記ブーム4と作業環境周辺の障害物との干渉を気にすることなく上記制御点「P3」の目標位置への移動操作を行うことができるものである。
【0057】
第2の実施形態
図5には、本願発明の第2の実施形態にかかる制御装置の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るが、該第1の実施形態のものにおいては各駆動手段11〜15の組み合わせによって構成される各駆動手段群G1〜Gnに、一定条件の下で優先順位を付与し、この優先順位に従って該各駆動手段群G1〜Gnを順次駆動させるように構成していたのに対して、この第2の実施形態のものにおいてはかかる優先順位を付与することなく、オペレータによる上記目標位置入力手段20が操作され所定の目標位置が指示されると、上記各駆動手段群G1〜Gnのうち、最先に移動範囲Axと該駆動手段群Gxに属する各駆動手段11〜15の制御値Exが算出され且つその移動範囲Axが上記規制範囲A0よりも小さい駆動手段群Gxを先ず最初に駆動させるものである。そして、この最初に駆動させた駆動手段群Gxによる上記制御点P3の移動が、その駆動条件である「Ax<A0」を満たさなくなった場合には、その駆動手段群Gxの駆動を中止し、他の駆動手段群についてその移動範囲及び制御値を算出し且つその移動範囲と上記規制範囲との比較を行い、条件を満たせばこの駆動手段群を駆動させて上記制御点P3の移動を続行させるものである。かかる処理を行うのが、図5に示すコントロールユニット30における作動制御手段36である。従って、この作動制御手段36には、上記目標位置入力手段20からの目標位置信号と、上記位置算出手段32からの上記各基準点P1,P及び制御点P3と、上記規制範囲算出手段31からの規制範囲A0が、それぞれ入力されるようになっている。
【0058】
そして、この作動制御手段36からの制御値E1〜E5が制御値出力手段37を介して上記各駆動手段11〜15に出力され、上記制御点P3の移動が、上記ブーム4と周辺障害物との干渉を生じることなく行われるものである。
【0059】
かかるコントロールユニット30における制御を図6及び図7を参照して説明すると次の通りである。
【0060】
図6において、制御開始後、先ずステップS1において、目標位置の入力があったかどうか(換言すれば、上記目標位置入力手段20が操作されたかどうか)を判定し、目標位置が入力された時点においてステップS2へ移行する。
【0061】
ステップS2においては、上記各検出手段21〜25において検出される作業機の現在の状態に関する信号(θ1,θ2,L1,L2,φ)を読み込む。さらに、ステップS3においては、作業機の現在の状態に基づいて、上記各基準点「P1」,「P2」及び制御点「P3」の位置を算出するとともに、ステップS4においては上記基準点「P1」と基準点「P2」の位置から規制範囲「A0」を算出する。
【0062】
さらに、ステップS5においては、目標位置と上記各基準点「P1」,「P2」及び制御点「P3」の位置情報から、各駆動手段群G1〜G6のうちのいずれか一つ、例えば第1の駆動手段群G1に属する各駆動手段11〜15を駆動させた場合における該各駆動手段11〜15の制御値E1〜E5と、該第1の駆動手段群G1における上記移動範囲A1とを求める。そして、ステップS6においては、この移動範囲A1と上記規制範囲A0とを比較し、「A0>A1」である場合には干渉の危険性はないと判断して上記制御値E1〜E5を出力する(ステップS7)。そして、この制御値E1〜E5の出力は、「A0>A1」の条件が成立している間は継続され、この条件が不成立となった時点においてその出力が中止され、図7のステップS9へ移行する。また、ステップS6において、当初から上記条件が不成立と判断された場合には、そのまま直ちにステップS9へ移行する。
【0063】
図7のステップS9においては、次の駆動手段群、例えば第2の駆動手段群G2を制御の対象とし、該第2の駆動手段群G2に属する各駆動手段11〜15を駆動させた場合における該各駆動手段11〜15の制御値E1〜E5と、該第2の駆動手段群G2における上記移動範囲A2とを求める。そして、ステップS10においては、この移動範囲A2と上記規制範囲A0とを比較し、「A0>A2」である場合には干渉の危険性はないと判断して上記制御値E1〜E5を出力する(ステップS11)。そして、この第2の駆動手段群G2の各駆動手段11〜15に対する制御値E1〜E5の出力は、「A0>A2」の条件が成立している間は継続され、この条件が不成立となった時点においてその出力が中止される。
【0064】
そして、かかる一の駆動手段群から他の一の駆動手段群への制御の移行は、上記各駆動手段群G1〜G5の中においてランダムに行われるものである(ステップS13〜ステップS16参照)。このように、上記各駆動手段群G1〜G5に何ら優先順位を付けずにこれらをランダムに駆動させても、上記第1の実施形態の場合と同様に、例え上記高所作業車Zが冗長性のある作動を行う構成であっても、オペレータは上記ブーム4と作業環境周辺の障害物との干渉を気にすることなく上記制御点「P3」の目標位置への移動操作を行うことができるものである。
【0065】
その他
(1) 上記各実施形態においては、ブーム4が、その先端側の第2ブーム部材42を、基端側の第1ブーム部材41に対してその背面側へ折り返されるように折曲自在とした構造のものを例にとって説明しているが、本願発明におけるブーム4はかかる構造に限定されるものではなく、例えば上記各実施形態のものとは逆に、上記第2のブーム部材42が上記第1のブーム部材41に対してその腹面側へ折り返されるように折曲自在とした構造のものでも適用できるものである。
【0066】
(2) 上記各実施形態においては、上記規制範囲算出手段31を、操作開始時点における第1の基準点P1の位置信号と、第2の基準点P2の位置信号とに基づいて投影距離A0を算出してこれを規制範囲とするように構成しているが、本願発明における上記規制範囲算出手段31はかかる構成に限定されるものではなく、例えば、規制制御の基準となる上記投影距離A0を予め設定しておき、操作開始信号を受けてこの設定された投影距離A0を読み出してこれを規制範囲とするように構成することもできるものである。
【0067】
(3) また、上記規制範囲算出手段31への操作開始信号の出力方法としては、上記各実施形態の如く上記目標位置入力手段20の操作信号を採用するものの外に、例えば専用の操作開始信号出力手段を付設し、該操作開始信号出力手段から操作信号を出力するように構成することもできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の第1の実施形態にかかる制御装置を備えた高所作業車の全体図である。
【図2】本願発明の第1の実施形態にかかる制御装置における制御ブロック図である。
【図3】本願発明の第1の実施形態にかかる制御装置における制御フローチャートである。
【図4】本願発明の第1の制御装置にかかる制御装置による垂直直線移動時における作動説明図である。
【図5】本願発明の第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である。
【図6】本願発明の第2の実施形態にかかる制御装置における制御フローチャートである。
【図7】本願発明の第2の実施形態にかかる制御装置における制御フローチャートである。
【図8】従来の垂直直線移動時における作動説明図である。
【符号の説明】
1は基台、2は旋回台、3は旋回座、4はブーム、5は作業台、6はブーム作動状態検出手段、11は旋回駆動手段、12は起伏駆動手段、13は折曲駆動手段、14は第1伸縮駆動手段、15は第2伸縮駆動手段、20は目標位置入力手段、21は旋回角検出手段、22は起伏角検出手段、23は折曲角検出手段、24は第1ブーム長さ検出手段、25は第2ブーム長さ検出手段、30はコントロールユニット、31は規制範囲算出手段、32は位置算出手段、33は移動範囲算出手段、34は作動制御手段、35は制御値出力手段、36は作動制御手段、37は制御値出力手段、41は第1伸縮ブーム、42は第2伸縮ブーム、Zは高所作業車である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a work machine with a boom such as a crane or an aerial work vehicle.
[0002]
[Prior art]
In a conventional working machine with a boom such as an aerial work platform, when moving the workbench, to control the work posture based on the stability performance of the work machine or to avoid interference with obstacles around the work environment Work posture regulation control and the like are performed.
[0003]
In this case, since the boom provided in the conventional working machine is an extendable boom that expands and contracts in its axial direction, the attitude of the working machine is uniquely determined with respect to the position of the work table. That is, when the workbench is set at a certain position, the boom length, the undulation angle, and the turning angle can each take only specific values, and therefore, regulation control other than the above attitude control is performed. Not.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the working machine is a boom having an expansion / contraction / folding structure driven in the bending direction in addition to the expansion / contraction movement in the axial direction, the work implement is positioned at the position of the work table provided at the tip of the boom. On the other hand, the work machine can take various postures (that is, it will perform a redundant operation).
[0005]
As shown in FIG.01A first boom member 51 that can be driven up and down around the axis and can be extended and contracted in the axial direction, and a point P at the tip of the first boom 5102(Hereafter, the reference point P02A working machine having a boom 50 including a second boom member 52 that is connected so as to be foldable and can be extended and contracted in the axial direction thereof will be described as follows. .
[0006]
A control point P set at the tip of the boom 50, that is, the tip of the second boom member 52.03From the current position shown by the solid line in FIG.03Considering the case of linear movement to ′, the control point P03Is the same control point P03Even if it is set to ', the reference point P is used when indicated by reference numeral 50'.02′ Is the initial reference point P at the projection position on the horizontal plane.02Than the reference point P01(In the working radius direction, “A ′ <A”), the reference point P is indicated by reference numeral 50 ″.02″ Is the initial reference point P02Than the reference point P01(A <A ″ ”outside the working radius direction). That is, the reference point P depends on which drive means among a plurality of drive means involved in linear movement is driven.02This changes the position of the signal, which results in redundant operation.
[0007]
In the case of such redundant operation, in particular, the reference point P as shown by reference numeral 50 ″ in FIG.02When the operation of the work implement is actually performed by the operator, the operator can control the control point P when the operation position is located outside the position on the initial work radius.03In addition to the movement position of the reference point P02It is necessary to keep an eye on the position of this and prevent it from interfering with obstacles around the work environment, which makes the operation extremely complicated and leaves a problem in terms of operability.
[0008]
Therefore, the present invention provides an interference between the boom and an obstacle around the work environment when operating a work machine that performs a redundant operation to move a control point set on the tip side of the boom to a target position. The present invention has been made for the purpose of providing a control device for a working machine with a boom that can reliably prevent the above.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following configuration as a specific means for solving such a problem.
[0010]
In the first invention of the present application, the first boom member 41 that is pivotably and undulatingly attached to the side of the base 1 and is pivotally driven by the pivot drive means 11 and driven by the undulation drive means 12, A boom 4 comprising a second boom member 42 attached to the distal end portion of the first boom member 41 so as to be foldable with respect to the first boom member 41 and driven to bend by the bending drive means 13 is provided. Control point P set on the distal end side of the second boom member 42ThreeIn the control device for a working machine with a boom, in which the drive means 11, 12, 13 are appropriately driven to move the drive means to the target position designated by the target position input means 20, the raising and lowering of the first boom member 41 is performed. First reference point P in the center1And a second reference point P at the center of bending of the first boom member 41 and the second boom member 42.2, Respectively, and an operation state detection means 6 for detecting the current operation state of the boom 4 and the first and second reference points P in response to a signal from the operation state detection means 6.1, P2And the control point PThreeEach of the first reference point P from the position calculating means 32 when receiving the operation start signal1Position signal and the second reference point P2Based on the position signal of the first reference point P1And the second reference point P2Projection distance A on the horizontal plane between0Is calculated as a restricted range, or a preset projection distance A0, And the first and second reference points P from the position calculation means 32 and the restriction range calculation means 31 that uses the value as a restriction range.1, P2And the control point PThree, And the target position signal from the target position input means 20, and a plurality of driving means groups G are combined by combining the driving means 11, 12, and 13.1~ Gn, each driving means group G1To the control points P by driving the driving means 11, 12, 13 belonging to .about.Gn.ThreeThe control values of the driving means 11, 12, and 13 when the motor is moved to the target position are obtained, and the driving means group G in that case is obtained.1The first reference point P for each Gn1And the second reference point P2Projection distance A on the horizontal plane1... An to each driving means group G1The movement range calculation means 33 to be obtained as the movement range for each Gn and the restriction range A from the restriction range calculation means 310And the movement range A from the movement range calculation means 33.1Are compared with each other, and each of the movement ranges A1To An of the movement range A1~ An is the regulation range A0Driving means group G corresponding to the smaller one1To Gn, and these selected driving means group G under certain conditions1To Gn, the operation control means 34 for determining the operation priority order, and the drive means group G based on the operation priority order determined by the operation control means 34.1... Gn to sequentially operate the driving means group G1The control value output means 35 for outputting a control value to each of the drive means 11, 12, 13 belonging to .about.Gn is provided.
[0011]
In the second invention of the present application, the first boom member 41 that is pivotably and undulatingly attached to the base 1 side and is pivotally driven by the pivoting drive means 11 and driven by the undulation drive means 12, A boom 4 comprising a second boom member 42 attached to the distal end portion of the first boom member 41 so as to be foldable with respect to the first boom member 41 and driven to bend by the bending drive means 13 is provided. Control point P set on the distal end side of the second boom member 42ThreeIn the control device for a working machine with a boom, in which the drive means 11, 12, 13 are appropriately driven to move the drive means to the target position designated by the target position input means 20, the raising and lowering of the first boom member 41 is performed. First reference point P in the center1And a second reference point P at the center of bending of the first boom member 41 and the second boom member 42.2, Respectively, and an operation state detection means 6 for detecting the current operation state of the boom 4 and the first and second reference points P in response to a signal from the operation state detection means 6.1, P2And the control point PThreeEach of the first reference point P from the position calculating means 32 when receiving the operation start signal1Position signal and the second reference point P2Based on the position signal of the first reference point P1And the second reference point P2Projection distance A on the horizontal plane between0Is calculated as a restricted range, or a preset projection distance A0, And the first and second reference points P from the position calculation means 32 and the restriction range calculation means 31 that uses the value as a restriction range.1, P2And the control point PThree, And a target position signal from the target position input means 20, and a plurality of driving means groups G set in advance in combination with the driving means 11, 12, 13 are received.1To Gn, the control points P are driven by driving the drive means 11, 12, 13 belonging to any one drive means group Gx.ThreeThe control value Ex of each of the drive means 11, 12, 13 when moving to the target position and the first reference point P of the one drive means group Gx in that case1And the second reference point P2Is calculated as a movement range of the one drive means group Gx, and the movement range Ax and the restriction range A0Is compared with "Ax<A0”, The control value Ex is output, and“ Ax> A0”, The control value Ex is not output and another driving means group G is output.1To Gn, the operation control means 36 for performing the above processing, and the operation control means 36 to the drive means group G1~ Control value E output for each Gn1To each of the driving means groups G1... Gn to sequentially operate the driving means group G1... To each of the drive means 11, 12, 13 belonging to Gn.1Control value output means 37 for outputting .about.En is provided.
[0012]
According to a third invention of the present application, in the control device for a working machine with a boom according to the first or second invention, the first boom member 41 is driven to extend and contract by the first extension / contraction driving means 14, and the second The boom member 42 is fixed in length, and the first telescopic drive means 14 is connected to the drive means group G.1It is characterized by being a component of .about.Gn.
[0013]
According to a fourth invention of the present application, in the control device for a working machine with a boom according to the first or second invention, the first boom member 41 is of a fixed length type, and the second boom member 42 is the first. 2 The expansion / contraction driving means 15 is extended / contracted and the second expansion / contraction driving means 5 is connected to the driving means group G.1It is characterized by being a component of .about.Gn.
[0014]
In a fifth invention of the present application, in the control device for a working machine with a boom according to the first or second invention, the first boom member 41 is moved by the first telescopic drive means 14 and the second boom member. 42 are driven to extend and contract together by the second expansion / contraction driving means 15, and the first expansion / contraction driving means 14 and the second expansion / contraction driving means 15 are both driven to the driving means group G.1It is characterized by being a component of .about.Gn.
[0015]
In the sixth invention of the present application, in the control device for a boom-equipped working machine according to the first, third, fourth, or fifth invention, the determination of the priority of operation in the operation control means 34 is selected. Each driving means group G1Movement range A corresponding to each of ~ Gn1A method of prioritizing in descending order of comparing values of An to An, a method of prioritizing in a preset order, or a driving means group G close to an operator operating the work implement1The method is characterized in that it is performed by any one of the prioritized methods in order from.
[0016]
【The invention's effect】
In the present invention, the following effects can be obtained by adopting such a configuration.
[0017]
(1) According to the control device for a working machine with a boom according to the first invention of the present application, the control point P set on the distal end side of the second boom member 42 in the boom 4 by the operation of the target position input means 20.ThreeWhen the target position to be moved is instructed, an operation start signal is received. First, in the restriction range calculation means 31, the first reference point P from the position calculation means 32 is obtained.1Position signal and second reference point P2Based on the position signal of the first reference point P1And the second reference point P2Projection distance A on the horizontal plane between0Is calculated as a regulation range, or a preset projection distance A0Is read out as the restriction range. The position calculating means 32 receives the signal concerning the current operating state of the boom 4 from the operating state detecting means 6 and receives the first and second reference points P.1, P2And the control point PThreeThe current position of each is calculated.
[0018]
On the other hand, in the movement range calculation means 33, the first and second reference points P from the position calculation means 32 are used.1, P2And the control point PThree, And the target position signal from the target position input means 20, and a plurality of driving means groups G are combined by combining the driving means 11, 12, and 13.1~ Gn, each driving means group G1To the control points P by driving the driving means 11, 12, 13 belonging to .about.Gn.ThreeIn this case, the control values of the driving means 11, 12, and 13 when the motor is moved to the target position are obtained, and the driving means group G in that case is obtained.1The first reference point P for each Gn1And the second reference point P2Projection distance A on the horizontal plane1~ An is the driving means group G1It is calculated | required as a movement range for every -Gn.
[0019]
Thereafter, in the operation control means 34, the restriction range A from the restriction range calculation means 31.0And the movement range A from the movement range calculation means 33.1˜An and these are compared, and each moving range A1To An of the movement range A1~ An is the regulation range A0Driving means group G corresponding to the smaller one1~ Gn are selected, and these selected driving means group G under certain conditions1˜Gn priority of operation is determined, and in the control value output means 35, the driving means group G is based on the priority of operation determined by the operation control means 34.1... Gn to sequentially operate the driving means group G1A control value is output to each of the driving means 11, 12, 13 belonging to .about.Gn.
[0020]
By executing such control, the control point PThreeIs the reference position P2Is moved from the current position to the target position under a state of being restricted to be within the restriction range defined by the position at the start of operation. As a result, although the work implement performs a redundant operation, interference with obstacles around the work environment of the boom 4 is prevented in advance, and the operator can control the control point P.ThreeCompared to the conventional case where attention should be paid to the interference between the boom and the obstacles around the work environment, for example, improvement in operability and work can be performed. The improvement of the property can be expected.
[0021]
(2) According to the control device for a working machine with a boom according to the second invention of the present application, the control point P set on the distal end side of the second boom member 42 in the boom 4 by the operation of the target position input means 20.ThreeWhen the target position to be moved is instructed, an operation start signal is received. First, in the restriction range calculation means 31, the first reference point P from the position calculation means 32 is obtained.1Position signal and second reference point P2Based on the position signal of the first reference point P1And the second reference point P2Projection distance A on the horizontal plane between0Is calculated as a regulation range, or a preset projection distance A0Is read out as the restriction range. The position calculating means 32 receives the signal concerning the current operating state of the boom 4 from the operating state detecting means 6 and receives the first and second reference points P.1, P2And the control point PThreeThe current position of each is calculated.
[0022]
On the other hand, in the operation control means 36, the first and second reference points P from the position calculation means 32 are used.1, P2And the control point PThree, And a target position signal from the target position input means 20, and a plurality of driving means groups G set in combination with the driving means 11, 12, 13.1To Gn, the control points P are driven by driving the drive means 11, 12, 13 belonging to any one drive means group Gx.ThreeThe control value Ex of each of the drive means 11, 12, 13 when moving to the target position and the first reference point P of the one drive means group Gx in that case1And the second reference point P2Is calculated as a movement range of the one drive means group Gx, and the movement range Ax and the restriction range A0And compare. And "Ax<A0", The control value Ex is output as it is because there is no possibility of interference between the boom 4 and obstacles around the work environment. In contrast, “Ax> A0”, There is a risk of the interference, so the control value Ex is not output, and then another driving means group G other than the one driving means group Gx.1The same processing as described above is performed for the other driving means group in .about.Gn. Then, in the control value output means 37, the control value E output from the operation control means 36.1To En, and each driving means group G1... Gn to sequentially operate the driving means group G1-Gn to the drive means 11, 12, 13 belonging to the control value E1~ En is output.
[0023]
By executing such control, the control point PThreeIs the reference position P2Is moved from the current position to the target position under a state of being restricted to be within the restriction range defined by the position at the start of operation. As a result, although the work implement performs a redundant operation, interference with obstacles around the work environment of the boom 4 is prevented in advance, and the operator can control the control point P.ThreeCompared to the conventional case where attention should be paid to the interference between the boom and the obstacles around the work environment, for example, improvement in operability and work can be performed. The improvement of the property can be expected.
[0024]
(3) According to the control device for a working machine with a boom according to the third invention of the present application, in addition to the effects described in the above (1) or (2), the following specific effects can be obtained. That is, in the present invention, the first boom member 41 is driven to extend and contract by the first extension / contraction driving means 14, the second boom member 42 is fixed in length, and the first extension / contraction driving means 14 is set to the above-described type. Driving means group G1Since the first telescopic boom 41 is telescopically driven, the operability and workability are ensured despite the fact that the first telescopic boom 41 is telescopically driven. is there.
[0025]
(4) According to the control device for a working machine with a boom according to the fourth invention of the present application, in addition to the effects described in the above (1) or (2), the following specific effects can be obtained. That is, in the present invention, the first boom member 41 is fixed in length, the second boom member 42 is driven to extend and retract by the second extension / contraction drive means 15, and the second extension / contraction drive means 5 is driven. Means group G1Since it is a constituent element of ~ Gn, high operability and workability are ensured despite the fact that the second telescopic boom 42 is telescopically driven so that the operation redundancy is higher. is there.
[0026]
(5) According to the control device for a working machine with a boom according to the fifth invention of the present application, in addition to the effects described in the above (1) or (2), the following specific effects can be obtained. That is, in the present invention, the first boom member 41 is driven to extend and retract by the first telescopic drive means 14 and the second boom member 42 is driven to extend and contract by the second telescopic drive means 15 and the first telescopic drive means. 14 and the second expansion / contraction driving means 15 together with the driving means group G1Since the first and second telescopic booms 41 and 42 are both telescopically driven, the operability and the work are high despite the fact that the operation is further redundant. The property is ensured.
[0027]
(6) According to the control device for a working machine with a boom according to the sixth invention of the present application, in addition to the effects described in (1), (3), (4) or (5), the following unique features The effect of. In other words, in the present invention, the priority order of the operation in the operation control means 34 is determined by the selected drive means group G.1Movement range A corresponding to each of ~ Gn1A method for comparing and comparing An and prioritizing them in ascending order (first determination method), prioritizing in a preset order (second determination method), or driving means close to an operator operating the work implement Group G1To Gn in order (prior to the determination method) (third determination method). Therefore, according to the first determination method, since the drive unit group having a low risk of interference between the boom 4 and the obstacle around the work environment is driven first, the avoidance of the interference becomes more reliable. According to the second determination method, since the driving means group is driven in a preset order, the operator can predict the movement of the work implement, and the operational safety is improved. Further, according to the third determination method, since the driving unit group close to the operator is driven first, the operator can confirm the operation and the actual movement close to each other, and the reliability of the operation is improved. .
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on preferred embodiments.
First embodiment
FIG. 1 shows an aerial work vehicle Z equipped with a control device according to the first embodiment of the present invention. This aerial work platform Z is mounted on a crawler base 1 with a boom 4 on a swivel 2 that is swiveled on a crawler base 1 via a swivel seat 3 and is swiveled by a swivel drive means 11 composed of a hydraulic motor. It is configured to be undulating.
[0029]
The boom 4 is extended and retracted by a first telescopic drive means 14 that is located on the base end side thereof and is constituted by a hydraulic cylinder, and a hoisting drive means that is constituted by a hydraulic cylinder disposed between the swivel base 2. The first telescopic boom 41 is driven by up and down movement 12 and the first telescopic boom 41 is connected to the front end of the first telescopic boom 41 so that it can be bent on the back side of the first telescopic boom 41. A second telescopic boom 42 that is bent and driven by a bending driving means 13 composed of an installed hydraulic cylinder and is telescopically driven by a second telescopic driving means 15 composed of a hydraulic cylinder built in the interior thereof; It consists of Further, a work table 5 is attached to the tip of the second telescopic boom 42, that is, the tip of the boom 4 via a leveling mechanism 7 and a swing mechanism 8. A joystick type target position input means 20 is disposed on the work table 5, and the target position of movement of the work table 5 is indicated by the operator operating the target position input means 20. Is done.
[0030]
Further, in the aerial work platform Z, as the operation state detecting means 6 for detecting the current operation state of the boom 4, the turning angle “φ” of the swivel base 2 (that is, the boom 4) is detected. The turning angle detecting means 21 and the undulation angle “θ” of the first telescopic boom 41.1”And a length“ L ”of the first telescopic boom 41.1First boom length detection means 24 for detecting the bending angle of the second telescopic boom 42 with respect to the first telescopic boom 41 “θ2And the length “L” of the second telescopic boom 42.2And second boom length detection means 25 for detecting "."
[0031]
Further, in this aerial work platform Z, the reference point “P”1”To the folding fulcrum of the first telescopic boom 41 and the second telescopic boom 42 as a reference point“ P ”.2”And a control point“ P ”to be the target of movement control.Three”Is set at an appropriate position on the distal end side of the second telescopic boom 42 (this control point“ PThree"Indirectly indicates the position of the workbench 5 and, therefore, in other embodiments this control point" P "ThreeCan be set on the workbench 5).
[0032]
By the way, in the control device for an aerial work vehicle Z according to this embodiment, the control point “PThree”Is controlled to be moved to the target position indicated by the target position input means 20. In this case, in this embodiment, the driving target is different. The driving means 11 to 15 are provided as driving means, and the control point “P” is provided.ThreeThe reference point “P”2The position of "" is unambiguously determined, and therefore the position having the highest risk of interfering with obstacles around the work environment due to the redundant operation, that is, the boom 4 described above. The reference point “P”2”With the reference point“ P ”at the operation start time.2The drive means 11 to 15 are selected and driven so as not to protrude outward in the working radial direction from the position of "", thereby preventing interference between the boom 4 and the obstacle in advance and reliably. The basic idea is to realize operation control with good operability and workability.
[0033]
Specifically, as shown in FIG. 4, when the posture (initial posture) of the boom 4 at the operation start time is in the state shown by the solid line, the control point “P” in this initial posture is set.Three”By, for example, the control point“ PThreeIn the boom posture indicated by reference numeral 4 'in FIG.2′ ”Is the reference point“ P ”in the initial posture.2”(Ie, the reference point“ P1"And the reference point" P2The moving range “A” represented by the line segment projected onto the horizontal plane with “′”0′ ”Is the restriction range“ A ”represented by the projected line segment in the initial posture.0Therefore, the operation is allowed. On the other hand, in the boom posture indicated by reference numeral 4 ″ in FIG.2"" Is the reference point "P" in the initial posture.2”Located outside the working radius direction (ie, the reference point“ P1"And the reference point" P2The movement range “A” represented by the line segment projected on the horizontal plane with “0”” Is the restriction range “A” represented by the projected line segment in the initial posture.0Therefore, the operation is restricted.
[0034]
The operation control is performed by the control unit 30 described below. Therefore, as shown in FIG. 1, the control unit 30 includes a target position signal outside the target position input means 20. The detection signals from the detection means 21 to 25 are input, and the control unit 30 calculates the control values of the drive means 11 to 15 based on the input signals. It outputs to the means 11-15. In the operation control by the control unit 30, the drive means 11 to 15 are connected to the control point “P” as described below.ThreeA plurality of drive means groups are set for each combination whose operation amount can be uniquely determined from the position of ``, '' and priority of operation is given to each drive means group under certain conditions. The driving means groups are sequentially driven in the order of priority. The details of the operation control will be specifically described below based on the control block diagram shown in FIG. 2 and the control flowchart shown in FIG.
[0035]
First, the basic concept of the control in the control unit 30 is as follows. In the case of an aerial work vehicle Z of this embodiment provided with five drive means 11 to 15, these five drive means. When three specific driving amounts among 11 to 15 are determined, the control point “PThree"Is uniquely determined. Accordingly, the following six cases, that is, six driving means groups are conceivable as combinations of driving means capable of uniquely determining the position.
[0036]
First driving means group G1: Consists of the first telescopic drive means 14, the undulation drive means 12, and the turning drive means 11.
[0037]
Second driving means group G2: Consisting of the second expansion / contraction driving means 15, the bending driving means 13 and the turning driving means 11.
[0038]
Third driving means group GThree: Comprising the first extension / contraction drive means 14, the bending drive means 13 and the turning drive means 11.
[0039]
Fourth driving means group GFour: Consists of the second expansion / contraction drive means 15, the undulation drive means 12, and the turning drive means 11.
[0040]
Fifth driving means group GFive: Consisting of the first extension / contraction drive means 14, the second extension / contraction drive means 15, and the turning drive means 11.
[0041]
Sixth driving means group G6: Consists of undulation drive means 12, bending drive means 13 and turning drive means 11.
[0042]
In addition, in this embodiment, since the five drive means are provided as described above, the above six combinations can be considered as the drive means group constituted by these, and the number of drive means provided depends on the number of drive means provided. The number of driving means groups is also different. For example, when the second telescopic boom 42 is of a fixed length type, the second telescopic drive means 15 does not exist. Therefore, as the drive means group, the first telescopic drive means 14, the undulating drive means 12, and the turning Three of the driving means 11, the first extending / contracting driving means 14, the bending driving means 13 and the turning driving means 11, and the rising / lowering driving means 12, the bending driving means 13 and the turning driving means 11. It is. When the first telescopic boom 41 is fixed, the first telescopic drive means 14 does not exist. Therefore, as the drive means group, the second telescopic drive means 15, the bending drive means 13, and the turning drive are included. There are three types: one comprising the means 11, one comprising the second telescopic drive means 15, the undulating drive means 12 and the turning drive means 11, and one comprising the undulating drive means 12, the folding drive means 13 and the turning drive means 11. .
[0043]
On the other hand, each driving means group G1~ G6As a method of assigning priorities for sequentially operating the drive means, for example, each of the drive means groups G1~ G6When the operation of the driving means group G is permitted,1~ G6Range A corresponding to each of1~ A6The first determination method that prioritizes the values in order from the smallest value, the second determination method that prioritizes in the preset order, or the driving means group G close to the operator who operates the work implement1~ G6A third determination method in which priority is given in order from the first is considered.
[0044]
Next, the configuration and function of the control unit 30 will be described with reference to FIG.
The control unit 30 includes a regulation range calculation unit 31, a position calculation unit 32, a movement range calculation unit 33, an operation control unit 34, and a control value output unit 35.
[0045]
When the target position input means 20 is operated, the restriction range calculation means 31 is the restriction range of the boom 4 at the time of operation (“A” in FIG. 4).0)), The restriction range calculation means 31 includes an operation start signal from the target position input means 20 and the reference point “P” from the position calculation means 32 described below.1"And the reference point" P2”(Position on Cartesian coordinates) is input, and based on these input signals, the restriction range“ A0Is calculated and output to the operation control means 34 described later.
[0046]
The position calculating means 32 receives the detection signals from the detecting means 21 to 25 constituting the operating state detecting means 6 and receives the reference point “P” set on the boom 4.1"And the reference point" P2"And control point" P "ThreeThe current position (position on the orthogonal coordinates) is calculated, and the calculated value is output to the restriction range calculation means 31 and the movement range calculation means 33 described below.
[0047]
The movement range calculation means 33 is configured to input the control point “P” input from the target position input means 20.Three”And the reference point“ P ”input from the position calculation means 32.1"And the reference point" P2"And the control point" PThreeAnd the above-mentioned driving means group G1~ G6Every time the driving means belonging to the driving means group is driven, the control point “PThree”Is moved from the current position to the target position, each control value of the driving means and the reference point“ P ”in each of the driving means groups1"And the reference point" P2The movement range “A” represented by the projected line segment on the horizontal plane between1~ A6And the control value and the movement range are output to the operation control means 34 described below.
[0048]
The operation control unit 34 outputs the control values of the driving units 11 to 15 from the movement range calculation unit 33 as they are to the control value output unit 35 described below. Driving means group G1~ G6Each movement range “A1~ A6”And the restriction range“ A ”from the restriction range calculation means 31.0”And compare them. First, each movement range “A1~ A6”Is within the above-mentioned regulatory range“ A ”0”Is extracted, the drive means group corresponding to the extracted restriction range is excluded from the operation control target, and the other drive means groups are preferentially operated based on their movement ranges. The order is determined and output to the control value output means 35 described below. In addition, as the method of assigning priorities, the above three methods are conceivable, and which method is adopted is appropriately selected according to the usage situation of the aerial work vehicle Z, the operator's operational preference, and the like.
[0049]
The control value output means 35 receives the control value for each drive means 11 to 15 belonging to each drive means group from the operation control means 34 and the priority order of each drive means group. In turn, each driving means group G1~ G6The control values are output for each of the driving means 11 to 15 belonging to, and are driven.
[0050]
The operation control in the control unit 30 will be described in more detail based on the flowchart shown in FIG.
That is, after the start of control, first, in step S1, it is determined whether or not the target position has been input (in other words, whether or not the target position input means 20 has been operated), and when the target position is input, the process proceeds to step S2. Transition.
[0051]
In step S2, a signal (θ corresponding to the current state of the work machine detected by each of the detection means 21 to 25 is detected.1, Θ2, L1, L2, Φ). Furthermore, in step S3, based on the current state of the work implement, each of the reference points “P1"," P2"And control point" P "Three"Position is calculated. Note that the processing in steps S2 and S3 corresponds to the processing in the position calculation means 32.
[0052]
Next, in step S4, the reference point “P1"And the reference point" P2From the position of "0(The processing in step S4 corresponds to the processing in the restriction range calculation means 31).
[0053]
Further, in step S5, the target position and each of the reference points “P1"," P2"And control point" P "ThreeFrom the position information of each driving means group G1~ G6Control values of the driving means 11 to 15 belonging to each of the driving means group G and the driving means group G1~ G6Movement range A when each is operated1~ A6(The processing in step S5 corresponds to the processing in the moving range calculation means 33).
[0054]
Thereafter, in step S6, each of the moving ranges A described above.1~ A6And the above restriction range A0And a drive means group whose operation is allowed, that is, a drive means group whose movement range value is smaller than the regulation range value, and in step S7, each selected drive means is selected. The priority of driving for the group is determined (the processing in step S6 and step S7 corresponds to the processing in the operation control means 34).
[0055]
Next, in step S8, each driving means group G based on the priority order.1~ G6The control values are sequentially output to the drive means 11 to 15 belonging to the drive means 11 to drive them, and the control point “PThree"To the target position (the process in step S8 corresponds to the process in the control value output means 35).
[0056]
By continuously performing the above control, even if the aerial work platform Z performs a redundant operation, the operator is not aware of interference between the boom 4 and obstacles around the work environment. The control point “PThree”Can be moved to the target position.
[0057]
Second embodiment
FIG. 5 shows a control block diagram of a control device according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment, but in the first embodiment, each of the driving units 11 to 15 is combined. Driving means group G1-Gn are given priority under certain conditions, and the driving means group G is assigned according to this priority.1In the second embodiment, the target position input means 20 is operated by the operator and the predetermined target is set without giving the priority in the second embodiment. When the position is indicated, each driving means group G1To Gn, the movement range Ax and the control value Ex of each of the drive means 11 to 15 belonging to the drive means group Gx are calculated first, and the movement range Ax is the restriction range A.0The smaller driving means group Gx is first driven. Then, the control point P by the driving means group Gx that is driven first.ThreeIs the driving condition “Ax <A0”Is not satisfied, the driving of the driving means group Gx is stopped, the moving range and the control value are calculated for the other driving means group, the moving range is compared with the restriction range, and the conditions are If this condition is satisfied, the driving means group is driven to control the control point P.ThreeWill continue to move. This processing is performed by the operation control means 36 in the control unit 30 shown in FIG. Accordingly, the operation control means 36 includes the target position signal from the target position input means 20 and the reference points P from the position calculation means 32.1, P and control point PThreeAnd the regulation range A from the regulation range calculation means 310Are entered respectively.
[0058]
Then, a control value E from the operation control means 36 is obtained.1~ EFiveIs output to the driving means 11 to 15 through the control value output means 37, and the control point PThreeIs performed without causing interference between the boom 4 and surrounding obstacles.
[0059]
The control in the control unit 30 will be described with reference to FIGS. 6 and 7 as follows.
[0060]
In FIG. 6, after the control is started, it is first determined in step S1 whether or not the target position has been input (in other words, whether or not the target position input means 20 has been operated). The process proceeds to S2.
[0061]
In step S2, a signal (θ corresponding to the current state of the work machine detected by each of the detection means 21 to 25 is detected.1, Θ2, L1, L2, Φ). Furthermore, in step S3, based on the current state of the work implement, each of the reference points “P1"," P2"And control point" P "Three”And the reference point“ P ”in step S4.1"And the reference point" P2From the position of "0Is calculated.
[0062]
Further, in step S5, the target position and each of the reference points “P1"," P2"And control point" P "ThreeFrom the position information of each driving means group G1~ G6Any one of them, for example, the first driving means group G1Control values E of the respective driving means 11 to 15 when the driving means 11 to 15 belonging to the above are driven.1~ EFiveAnd the first driving means group G1Moving range A at1And ask. In step S6, the movement range A1And the above restriction range A0And "A0> A1”, It is determined that there is no risk of interference, and the control value E1~ EFiveIs output (step S7). And this control value E1~ EFiveThe output of "A0> A1"" Is continued while the condition is satisfied, and when this condition is not satisfied, the output is stopped, and the process proceeds to step S9 in FIG. If it is determined in step S6 that the above condition is not satisfied from the beginning, the process immediately proceeds to step S9.
[0063]
In step S9 of FIG. 7, the next drive means group, for example, the second drive means group G2And the second drive means group G2Control values E of the respective driving means 11 to 15 when the driving means 11 to 15 belonging to the above are driven.1~ EFiveAnd the second driving means group G2Moving range A at2And ask. In step S10, the movement range A2And the above restriction range A0And "A0> A2”, It is determined that there is no risk of interference, and the control value E1~ EFiveIs output (step S11). And this second drive means group G2Control value E for each driving means 11-151~ EFiveThe output of "A0> A2"" Is continued while the condition is satisfied, and the output is stopped when this condition is not satisfied.
[0064]
The control shift from the one driving means group to the other driving means group is performed by the driving means group G.1~ GFiveIs performed at random (see step S13 to step S16). In this way, each driving means group G1~ GFiveEven if these are randomly driven without assigning any priority order, even if the aerial work vehicle Z is configured to perform a redundant operation, as in the case of the first embodiment, The operator can control the control point “P” without worrying about interference between the boom 4 and obstacles around the work environment.Three”Can be moved to the target position.
[0065]
Other
(1) In each of the embodiments described above, the boom 4 can be bent so that the second boom member 42 on the distal end side can be folded back to the rear side with respect to the first boom member 41 on the proximal end side. Although the structure is described as an example, the boom 4 in the present invention is not limited to such a structure. For example, the second boom member 42 is the first boom member 42 contrary to the above embodiments. A structure that can be bent so as to be folded back toward the abdominal surface of one boom member 41 is also applicable.
[0066]
(2) In each of the above embodiments, the restriction range calculation means 31 is set to the first reference point P at the operation start time.1Position signal and the second reference point P2Projection distance A based on the position signal of0However, the restriction range calculation means 31 in the present invention is not limited to such a configuration. For example, the projection distance A serving as a reference for restriction control is used.0Is set in advance, and upon receiving the operation start signal, the set projection distance A0It is also possible to configure so that this is read out and set as the regulation range.
[0067]
(3) Further, as an output method of the operation start signal to the restriction range calculation means 31, in addition to adopting the operation signal of the target position input means 20 as in the above embodiments, for example, a dedicated operation start signal An output means may be provided, and the operation signal may be output from the operation start signal output means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an aerial work vehicle including a control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram of the control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a control flowchart in the control device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is an operation explanatory diagram during vertical linear movement by the control device according to the first control device of the present invention;
FIG. 5 is a control block diagram of a control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a control flowchart in the control device according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a control flowchart in the control device according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 8 is an operation explanatory diagram at the time of a conventional vertical linear movement.
[Explanation of symbols]
1 is a base, 2 is a swivel, 3 is a swivel seat, 4 is a boom, 5 is a work table, 6 is a boom operating state detection means, 11 is a turning drive means, 12 is a undulation drive means, and 13 is a bending drive means. , 14 is a first extension / contraction drive means, 15 is a second extension / contraction drive means, 20 is a target position input means, 21 is a turning angle detection means, 22 is an undulation angle detection means, 23 is a bending angle detection means, and 24 is a first Boom length detection means, 25 is a second boom length detection means, 30 is a control unit, 31 is a restriction range calculation means, 32 is a position calculation means, 33 is a movement range calculation means, 34 is an operation control means, and 35 is a control Value output means, 36 is an operation control means, 37 is a control value output means, 41 is a first telescopic boom, 42 is a second telescopic boom, and Z is an aerial work vehicle.

Claims (6)

基台(1)側に旋回自在に且つ起伏自在に取り付けられて旋回駆動手段(11)により旋回駆動されるとともに起伏駆動手段(12)により起伏駆動される第1ブーム部材(41)と、上記第1ブーム部材(41)の先端部に該第1ブーム部材(41)に対して折曲自在に取り付けられ且つ折曲駆動手段(13)により折曲駆動される第2ブーム部材(42)とからなるブーム(4)を備え、
上記第2ブーム部材(42)の先端側に設定した制御点(P3)を目標位置入力手段(20)により指示された目標位置へ移動させるべく上記各駆動手段(11,12,13)を適宜駆動させるようにしたブーム付き作業機の制御装置であって、
上記第1のブーム部材(41)の起伏中心に第1の基準点(P1)を、また該第1のブーム部材(41)と第2のブーム部材(42)との折曲中心に第2の基準点(P2)をそれぞれ設定する一方、
上記ブーム(4)の現在の作動状態を検出する作動状態検出手段(6)と、
該作動状態検出手段(6)からの信号を受けて上記第1及び第2の基準点(P1),(P2)と上記制御点(P3)のそれぞれの現在位置を算出してこれを位置信号として出力する位置算出手段(32)と、
操作開始信号を受けた時、上記位置算出手段(32)からの上記第1の基準点(P1)の位置信号と上記第2の基準点(P2)の位置信号とに基づいて該第1の基準点(P1)と第2の基準点(P2)との間の水平面上への投影距離(A0)を算出してこれを規制範囲とし、又は予め設定した投影距離(A0)を読み出してこれを規制範囲とする規制範囲算出手段(31)と、
上記位置算出手段(32)からの上記第1及び第2の基準点(P1),(P2)と上記制御点(P3)の位置信号と、上記目標位置入力手段(20)からの目標位置信号とを受けて、上記各駆動手段(11,12,13)を組み合わせて複数の駆動手段群(G1〜Gn)を想定し、この各駆動手段群(G1〜Gn)に属する各駆動手段(11,12,13)を駆動させて上記制御点(P3)を上記目標位置に移動させる場合における該各駆動手段(11,12,13)の制御値(E1〜En)を求めるとともに、その場合における上記各駆動手段群(G1〜Gn)毎の上記第1の基準点(P1)と第2の基準点(P2)との間の水平面上の投影距離(A1〜An)を該各駆動手段群(G1〜Gn)毎の移動範囲として求める移動範囲算出手段(33)と、
上記規制範囲算出手段(31)からの規制範囲(A0)と上記移動範囲算出手段(33)からの移動範囲(A1〜An)とを受けてこれらを比較し、該各移動範囲(A1〜An)のうち、該移動範囲(A1〜An)が上記規制範囲(A0)より小さいものに対応する駆動手段群(G1〜Gn)を選択し、一定条件の下でこれら選択された駆動手段群(G1〜Gn)に作動の優先順位を決定する作動制御手段(34)と、
上記作動制御手段(34)により決定された作動の優先順位に基づいて、上記各駆動手段群(G1〜Gn)を順次作動させるべく該各駆動手段群(G1〜Gn)に属する上記各駆動手段(11,12,13)に制御値(E1〜En)を出力する制御値出力手段(35)とを備えたことを特徴とするブーム付き作業機の制御装置。
A first boom member (41) attached to the base (1) in a swingable and undulating manner, driven by the slewing drive means (11) and driven by the undulating drive means (12); A second boom member (42) attached to the distal end of the first boom member (41) so as to be foldable with respect to the first boom member (41) and driven to bend by the bending drive means (13); A boom (4) consisting of
In order to move the control point (P 3 ) set on the distal end side of the second boom member (42) to the target position indicated by the target position input means (20), the drive means (11, 12, 13) are moved. A control device for a working machine with a boom that is appropriately driven,
The first reference point (P 1 ) is set at the center of undulation of the first boom member (41), and the center of bending between the first boom member (41) and the second boom member (42) is While setting two reference points (P 2 ) respectively,
Operating state detecting means (6) for detecting the current operating state of the boom (4);
In response to a signal from the operating state detecting means (6), the current positions of the first and second reference points (P 1 ), (P 2 ) and the control point (P 3 ) are calculated and calculated. Position calculation means (32) for outputting as a position signal;
When the operation start signal is received, based on the position signal of the first reference point (P 1 ) and the position signal of the second reference point (P 2 ) from the position calculating means (32), A projection distance (A 0 ) on the horizontal plane between the first reference point (P 1 ) and the second reference point (P 2 ) is calculated and used as a restriction range, or a preset projection distance (A 0 )), and a restriction range calculation means (31) that takes this as a restriction range;
Position signals of the first and second reference points (P 1 ), (P 2 ) and the control point (P 3 ) from the position calculation means (32), and from the target position input means (20) In response to the target position signal, a plurality of driving means groups (G 1 to Gn) are assumed by combining the driving means (11, 12, 13), and belong to the driving means groups (G 1 to Gn). Control values (E 1 to En) of the driving means (11, 12, 13) when the driving means (11, 12, 13) are driven to move the control point (P 3 ) to the target position. And the projected distance on the horizontal plane between the first reference point (P 1 ) and the second reference point (P 2 ) for each of the drive means groups (G 1 to Gn) in that case ( moving range calculation means for calculating the a 1 .about.An) as the moving range of each respective drive means group (G 1 ~Gn) And 33),
In response to the restriction range (A 0 ) from the restriction range calculation means (31) and the movement range (A 1 to An) from the movement range calculation means (33), these are compared and each movement range (A 1 to An), the driving means group (G 1 to Gn) corresponding to the movement range (A 1 to An) smaller than the restriction range (A 0 ) is selected, and these are selected under a certain condition. has been driven means group and (G 1 ~Gn) to operation control means for determining the priority of the operation (34),
Based on the priority of the operation determined by said operation control means (34), said belong to said respective drive means group (G 1 ~Gn) sequentially actuated to order respective drive means group (G 1 ~Gn) each A control device for a working machine with a boom, comprising control value output means (35) for outputting control values (E 1 to En) to the drive means (11, 12, 13).
基台(1)側に旋回自在に且つ起伏自在に取り付けられて旋回駆動手段(11)により旋回駆動されるとともに起伏駆動手段(12)により起伏駆動される第1ブーム部材(41)と、上記第1ブーム部材(41)の先端部に該第1ブーム部材(41)に対して折曲自在に取り付けられ且つ折曲駆動手段(13)により折曲駆動される第2ブーム部材(42)とからなるブーム(4)を備え、
上記第2ブーム部材(42)の先端側に設定した制御点(P3)を目標位置入力手段(20)により指示された目標位置へ移動させるべく上記各駆動手段(11,12,13)を適宜駆動させるようにしたブーム付き作業機の制御装置であって、
上記第1のブーム部材(41)の起伏中心に第1の基準点(P1)を、また該第1のブーム部材(41)と第2のブーム部材(42)との折曲中心に第2の基準点(P2)をそれぞれ設定する一方、
上記ブーム(4)の現在の作動状態を検出する作動状態検出手段(6)と、
該作動状態検出手段(6)からの信号を受けて上記第1及び第2の基準点(P1),(P2)と上記制御点(P3)のそれぞれの現在位置を算出してこれを位置信号として出力する位置算出手段(32)と、
操作開始信号を受けた時、上記位置算出手段(32)からの上記第1の基準点(P1)の位置信号と上記第2の基準点(P2)の位置信号とに基づいて該第1の基準点(P1)と第2の基準点(P2)との間の水平面上への投影距離(A0)を算出してこれを規制範囲とし、又は予め設定した投影距離(A0)を読み出してこれを規制範囲とする規制範囲算出手段(31)と、
上記位置算出手段(32)からの上記第1及び第2の基準点(P1),(P2)と上記制御点(P3)の位置信号と、上記目標位置入力手段(20)からの目標位置信号とを受けて、予め上記各駆動手段(11,12,13)の組み合わせて設定された複数の駆動手段群(G1〜Gn)のうち、任意の一の駆動手段群(Gx)に属する各駆動手段(11,12,13)を駆動させて上記制御点(P3)を上記目標位置に移動させる場合における該各駆動手段(11,12,13)の制御値(Ex)とその場合における上記一の駆動手段群(Gx)の上記第1の基準点(P1)と第2の基準点(P2)との間の水平面上の投影距離(Ax)を該一の駆動手段群(Gx)の移動範囲として求めるとともに、該移動範囲(Ax)と上記規制範囲(A0)とを比較して「Ax<A0」である場合には上記制御値(Ex)を出力し、「Ax>A0」である場合には上記制御値(Ex)を出力せずに他の駆動手段群(G1)〜(Gn)について上記処理を行う作動制御手段(36)と、
上記作動制御手段(36)から上記各駆動手段群(G1)〜(Gn)毎に出力される上記制御値(E1)〜(En)を受けて上記各駆動手段群(G1〜Gn)を順次作動させるべく該各駆動手段群(G1〜Gn)に属する上記各駆動手段(11,12,13)に該制御値(E1〜En)を出力する制御値出力手段(37)とを備えたことを特徴とするブーム付き作業機の制御装置。
A first boom member (41) attached to the base (1) in a swingable and undulating manner, driven by the slewing drive means (11) and driven by the undulating drive means (12); A second boom member (42) attached to the distal end of the first boom member (41) so as to be foldable with respect to the first boom member (41) and driven to bend by the bending drive means (13); A boom (4) consisting of
In order to move the control point (P 3 ) set on the distal end side of the second boom member (42) to the target position indicated by the target position input means (20), the drive means (11, 12, 13) are moved. A control device for a working machine with a boom that is appropriately driven,
The first reference point (P 1 ) is set at the center of undulation of the first boom member (41), and the center of bending between the first boom member (41) and the second boom member (42) is While setting two reference points (P 2 ) respectively,
Operating state detecting means (6) for detecting the current operating state of the boom (4);
In response to a signal from the operating state detecting means (6), the current positions of the first and second reference points (P 1 ), (P 2 ) and the control point (P 3 ) are calculated and calculated. Position calculation means (32) for outputting as a position signal;
When the operation start signal is received, based on the position signal of the first reference point (P 1 ) and the position signal of the second reference point (P 2 ) from the position calculating means (32), A projection distance (A 0 ) on the horizontal plane between the first reference point (P 1 ) and the second reference point (P 2 ) is calculated and used as a restriction range, or a preset projection distance (A 0 )), and a restriction range calculation means (31) that takes this as a restriction range;
Position signals of the first and second reference points (P 1 ), (P 2 ) and the control point (P 3 ) from the position calculation means (32), and from the target position input means (20) One drive means group (Gx) among a plurality of drive means groups (G 1 to Gn) set in advance in combination with the drive means (11, 12, 13) in response to the target position signal And the control value (Ex) of each drive means (11, 12, 13) when the drive means (11, 12, 13) belonging to are moved to move the control point (P 3 ) to the target position, In this case, the projection distance (Ax) on the horizontal plane between the first reference point (P 1 ) and the second reference point (P 2 ) of the one drive means group (Gx) is the one drive. While obtaining as the movement range of the means group (Gx), the movement range (Ax) and the restriction range (A 0 ), the control value (Ex) is output when “A x <A 0 ”, and the control value (Ex) is not output when “Ax> A 0 ”. And an operation control means (36) for performing the above-described processing for the other drive means groups (G 1 ) to (Gn),
Said operation control means (36) from the respective drive means group (G 1) ~ (Gn) said control value output for each (E 1) ~ (En) receiving by said respective drive means group (G 1 ~Gn Control value output means (37) for outputting the control values (E 1 to En) to the drive means (11, 12, 13) belonging to the drive means group (G 1 to Gn) in order to actuate the control means sequentially. And a control device for a working machine with a boom.
請求項1又は2において、
上記第1のブーム部材(41)が第1伸縮駆動手段(14)により伸縮駆動され、上記第2のブーム部材(42)は長さ固定式とされ、且つ該第1伸縮駆動手段(14)が上記駆動手段群(G1〜Gn)の構成要素とされていることを特徴とするブーム付き作業機の制御装置。
In claim 1 or 2,
The first boom member (41) is telescopically driven by the first telescopic drive means (14), the second boom member (42) is fixed in length, and the first telescopic drive means (14). Is a component of the drive means group (G 1 to Gn).
請求項1又は2において、
上記第1のブーム部材(41)が長さ固定式とされ、上記第2のブーム部材(42)が第2伸縮駆動手段(15)により伸縮駆動され、且つ該第2伸縮駆動手段(15)が上記駆動手段群(G1〜Gn)の構成要素とされていることを特徴とするブーム付き作業機の制御装置。
In claim 1 or 2,
The first boom member (41) is fixed in length, the second boom member (42) is driven to extend and contract by the second extension / contraction drive means (15), and the second extension / contraction drive means (15). Is a component of the drive means group (G 1 to Gn).
請求項1又は2において、
上記第1のブーム部材(41)が第1伸縮駆動手段(14)により、また上記第2のブーム部材(42)が第2伸縮駆動手段(15)により共に伸縮駆動され、且つ該第1伸縮駆動手段(14)と第2伸縮駆動手段(15)が共に上記駆動手段群(G1〜Gn)の構成要素とされていることを特徴とするブーム付き作業機の制御装置。
In claim 1 or 2,
The first boom member (41) is driven to extend and retract by the first telescopic drive means (14), and the second boom member (42) is driven to extend and contract by the second telescopic drive means (15). drive means (14) and the second telescopic drive means (15) are both control of the boom with the working machine, characterized in that it is a component of the drive means group (G 1 ~Gn).
請求項1,3,4又は5において、
上記作動制御手段(34)における作動の優先順位の決定が、
選択された上記各駆動手段群(G1〜Gn)のそれぞれに対応する移動範囲(A1〜An)を比較してその値の小さいものから順に優先させる方法、
予め設定した順に優先させる方法、
又は作業機を操作するオペレータに近い駆動手段群(G1〜Gn)から順に優先させる方法、
により行われることを特徴とするブーム付き作業機の制御装置。
In claim 1, 3, 4 or 5,
Determination of the priority of operation in the operation control means (34)
A method of comparing the movement ranges (A 1 to An) corresponding to each of the selected driving means groups (G 1 to Gn) and giving priority in order from the smallest value,
A method of giving priority in the order set in advance,
Or a method of giving priority in order from the drive means group (G 1 to Gn) close to the operator who operates the work machine,
The control apparatus of the working machine with a boom characterized by performing by these.
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