JP4117061B2 - 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を備えた作業機においては、該ブームを、その軸方向へ伸縮する伸縮ブームで構成するのが通例であったことから、例えば、垂直直線移動とか水平直線移動で代表されるように、上記ブームの先端に設けられた作業台を任意の位置へ移動させるための駆動手段の複合動作の自動化が容易であり、且つこれが実現されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、作業機に備えられたブームが、その軸方向への伸縮動のみならず、例えば折曲方向へも駆動される伸縮・折曲併用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該ブームは様々な姿勢をとることができ、作業機の動作が冗長性のある動作となることから、該作業機に設けられた複数の駆動手段の複合動作をその作動領域の全域で自動化することは困難であり、かかる自動化を実現し得る技術は未だ提案されていない。
【0004】
そこで、本願発明は、冗長性のある動作を行う作業機において、その複数の駆動手段の複合動作の自動化を実現し、もって操作性の向上を図り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。
【0005】
【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。
【0006】
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且つそのブーム長さが一定値に固定又は第1伸縮駆動手段14によって伸縮駆動される第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て折曲駆動手段13により折曲駆動されるとともにそのブーム長さが一定値に固定又は第2伸縮駆動手段15によって伸縮駆動される第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Pを目標位置入力手段17からの目標位置信号V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11〜15を適宜作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、上記ブーム4の現在の作動状態を検出して作動状態信号φ,θ1,θ2,L1,L2を出力する作動状態検出手段20と、上記作動状態検出手段20からの作動状態信号φ,θ1,θ2,L1,L2を受けて上記制御点Pの現在位置を算出してこれを位置信号Aとして出力する位置算出手段31と、上記位置算出手段31からの上記制御点Pの位置信号Aと、上記目標位置入力手段17からの目標位置信号Vとを受けて、上記各駆動手段11〜15を組み合わせて構成される複数の駆動手段群G1〜G6のそれぞれに属する各駆動手段11〜15を作動させて上記制御点Pを上記目標位置へ移動させる場合における該各駆動手段11〜15の作動量を算出してこれを作動量信号B1〜B5として出力する作動量算出手段32と、上記作動状態検出手段20からの作動状態信号φ,θ1,θ2,L1,L2を受けて上記各駆動手段11〜15のそれぞれについてその作動が規制される作動限界を算出してこれを作動限界信号M1〜M5として出力する作動限界算出手段33と、上記作動量算出手段32からの作動量信号B1〜B5と上記作動限界算出手段33からの作動限界信号M1〜M5とを受けて、上記各駆動手段群G1〜G6のうち、作動限界に達した駆動手段11〜15をその構成要素として含まない駆動手段群G1〜G6を選択して作動させるべく該駆動手段群G1〜G6に属する各駆動手段11〜15の制御値E1〜E5を上記作動量信号B1〜B5に基いて算出しこれを該各駆動手段11〜15に出力する制御値出力手段34とを備えたことを特徴としている。
【0007】
本願の第2の発明では、上記第1の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置において、上記各駆動手段群G1〜G6の動作形態を設定する動作形態設定手段18を備え、上記制御値出力手段34を、上記動作形態設定手段18からの動作形態信号Cに基づいて上記駆動手段群G1〜G6を選択しこれを作動させるように構成したことを特徴としている。
【0008】
本願の第3の発明では、上記第1の発明にかかるブーム付き作業機の制御装置において、上記作動量算出手段32から出力される上記各駆動手段11〜15の作動量信号B1〜B5のそれぞれに対する重みを変更可能に設定しこれを重み信号Dとして出力する重み設定手段19を備え、上記制御値出力手段34が上記各駆動手段11〜15の制御値E1〜E5を上記重み信号Dを加味して算出するように構成したことを特徴としている。
【0009】
【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。
【0010】
▲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では、該作業機の運転開始とともに、先ず、位置算出手段31では、作動状態検出手段20からの作動状態信号φ,θ1,θ2,L1,L2を受けて制御点Pの現在位置を算出してこれを位置信号Aとして出力する。また、作動限界算出手段33では、上記作動状態検出手段20からの作動状態信号φ,θ1,θ2,L1,L2を受けて各駆動手段11〜15のそれぞれについてその作動が規制される作動限界(例えば、駆動手段が油圧シリンダで構成されている場合におけるストロークエンド位置)を算出してこれを作動限界信号M1〜M5として出力する。
【0011】
ここで、目標位置入力手段17が操作され、該目標位置入力手段17から上記制御点Pが移動すべき目標位置として目標位置信号Vが出力されると、先ず、作動量算出手段32においては、上記位置算出手段31から出力される上記制御点Pの位置信号Aと、上記目標位置入力手段17から出力される目標位置信号Vとを受けて、上記各駆動手段11〜15を組み合わせて構成される複数の駆動手段群G1〜G6のそれぞれに属する各駆動手段11〜15を作動させて上記制御点Pを上記目標位置へ移動させる場合における該各駆動手段11〜15の作動量をそれぞれ算出してこれを作動量信号B1〜B5として出力する。
【0012】
しかる後、制御値出力手段34においては、上記作動量算出手段32から出力される作動量信号B1〜B5と上記作動限界算出手段33から出力される作動限界信号M1〜M5とを受けて、上記各駆動手段群G1〜G6のうち、作動限界に達した駆動手段11〜15をその構成要素として含まない駆動手段群G1〜G6を選択して作動させるべく該駆動手段群G1〜G6に属する各駆動手段11〜15の制御値E1〜E5を上記作動量信号B1〜B5に基いて算出しこれを該各駆動手段11〜15に出力する。
【0013】
かかる制御が実行されることで、作業機が冗長性のある動作を行うものであるにも拘わらず、上記ブーム4上における上記制御点Pは、上記目標位置入力手段17による指示に基づき、作動限界に達していない駆動手段11〜15のみを含む駆動手段群G1〜G6の作動により、現在位置から上記目標位置まで確実に移動されることになる。即ち、複数の駆動手段の複合動作による上記制御点Pの移動の自動化が実現され、それだけ上記作業機の操作性が向上することになる。
【0014】
▲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、上記▲1▼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、上記各駆動手段群G1〜G6の動作形態を設定する動作形態設定手段18を備え、上記制御値出力手段34を、上記動作形態設定手段18からの動作形態信号Cに基づいて上記駆動手段群G1〜G6を選択しこれを作動させるように構成しているので、例えば、上記動作形態設定手段18において動作形態として、
(イ)動作可能な(即ち、作動限界に達した駆動手段をその構成要素に含まない)駆動手段群G1〜G6が複数存在する場合において、その動作可能な駆動手段群G1〜G6の中でも、特にオペレータに近い駆動手段群G1〜G6から順に駆動させるという動作形態が設定された場合には、この設定順に上記各駆動手段群G1〜G6が動作され、
(ロ)動作可能な駆動手段群G1〜G6が複数存在する場合において、その動作可能な駆動手段群G1〜G6の中でも、特に駆動に伴う必要流量が少ないものから順に駆動させるという動作形態が設定された場合には、この設定順に上記各駆動手段群G1〜G6が動作され、
(ハ)動作可能な駆動手段群G1〜G6が複数存在する場合において、その動作可能な駆動手段群G1〜G6の全てを同時に動作させるという動作形態が設定された場合には、これら動作可能な駆動手段群G1〜G6の全てが同時に動作されることになる。
【0015】
この結果、上記駆動手段11〜15の複合動作の動作形態に、オペレータの操作上の好みを反映させたり、作業機の駆動系の仕様を反映させたり、あるいは上記制御点Pの移動の迅速性を最優先させる、等のことが可能であり、それだけ上記作業機の操作性がより一層向上することになる。
【0016】
▲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▼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、上記作動量算出手段32から出力される上記各駆動手段11〜15の作動量信号B1〜B5のそれぞれに対する重みを変更可能に設定しこれを重み信号Dとして出力する重み設定手段19を備え、上記制御値出力手段34が上記各駆動手段11〜15の制御値E1〜E5を上記重み信号Dを加味して算出するように構成している。
【0017】
従って、例えば、上記駆動手段群G1〜G6のそれぞれを所要の重複動作期間をもって順次動作させる動作形態での作業に際して、先行して動作される先行駆動手段群G1〜G6についてはその作動限界近くから作動限界までの範囲にかけて上記作動量信号B1〜B5に対する重みを次第に減少させる一方、この先行駆動手段群G1〜G6の動作に引き続いて動作される後行駆動手段群G1〜G6についてはその作動開始時点から所定の作動期間の範囲にかけて上記作動量信号B1〜B5に対する重みを次第に増加させることで、上記先行駆動手段群G1〜G6の動作に基づく作業機の駆動から後行駆動手段群G1〜G6の動作に基づく作業機の駆動への駆動手段群の切り替わりが大きなショックを伴うことなくスムーズに行われ、作業機の操作性のより一層の向上が期待できる。
【0018】
【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。
図1には、本願発明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。
【0019】
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8及び首振り機構9を介して作業台5が取り付けられている。
【0020】
また、上記作業台5上には、次述する目標位置入力手段17と動作形態設定手段18と重み設定手段19及び作動限界設定手段26とが配置されている。
上記目標位置入力手段17は、ジョイスチック式の操作部材であって、これ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目標位置信号Vとして出力される。尚、この目標位置入力手段17としては、例えば水平直線移動を行う水平操作レバー、垂直直線移動を行う垂直操作レバー等で構成され、水平直線移動を基調とした目標位置信号Vとか垂直直線移動を基調とした目標位置信号V、あるいは水平操作レバーと垂直操作レバーとを同時操作して行う斜め直線移動を基調とした目標位置信号V等を出力できるようになっている。
【0021】
上記動作形態設定手段18は、この実施形態においてはオペレータによって操作されるスイッチで構成されており、スイッチの選択操作によってオペレータが所望する高所作業車Zの動作形態(即ち、上記ブーム4の動作形態)を選択し得るようになっており、選択された動作形態は動作形態信号C(図2参照)として出力される。また、動作形態信号Cにより指示される動作形態としては、例えば、後述する複数の駆動手段群G1〜G6の中で、上記作業台5に搭乗しているオペレータから近い位置にある駆動手段を含む駆動手段群から遠い位置にある駆動手段を含む駆動手段群にかけて順次動作させる動作形態とか、複数の駆動手段群のうち、各駆動手段群のそれぞれに属する各駆動手段を動作させた場合における駆動手段群全体としての必要油量が少ない駆動手段群から順に動作させる動作形態とか、複数の駆動手段群を同時に動作させる動作形態とかが考えられる。
【0022】
尚、この実施形態においては、後述のように、各駆動手段群を順次動作させるようにしたものを一例として挙げており、しかもこの場合、先行して作動する駆動手段群の作動終期と、後行して作動する駆動手段群の作動初期とを適宜期間だけ重合させるようにしている(即ち、所定の作動重合期間を設定している(図4〜図6参照))が、他の実施形態においてはかかる作動重合期間を設けない構成を採用することもでき、さらにこの実施形態とは異なって上記各駆動手段群を同時に作動させる構成を採用することも可能なことは勿論である。さらに、上記動作形態設定手段18は、この実施形態のようにオペレータにより操作されるスイッチで構成することに限定されるものではなく、他の実施形態においては、例えば上記目標位置入力手段17が操作された時に、オペレータの操作によらず、予め任意に設定された動作形態に対応する動作形態信号Cを自動的に出力するように構成することもできるものである。
【0023】
上記重み設定手段19は、この実施形態においてはオペレータによって操作されるスイッチで構成されており、各駆動手段の制御値に対する重み特性(重み係数の設定特性)をオペレータがスイッチ操作によって設定することができ、且つここで設定された重み特性は重み信号D(図2参照)として出力されるようになっている。この重み設定手段19における重み特性の設定手法については、後述する。
【0024】
上記作動限界設定手段26は、上記各駆動手段11〜15の作動限界の形態を設定するためのものであって、この実施形態においてはオペレータによる入力操作で設定し、その設定形態に対応した作動限界設定信号Nを出力するようになっている。この作動限界設定手段26により設定される作動限界形態としては、例えば、各駆動手段11〜15のストロークエンドを作動限界とする形態、上記制御点Pの許容最大高さを作動限界とする形態(例えば、水平直線移動を含む形態)、上記制御点Pの許容最大半径位置を作動限界とする形態(例えば、垂直直線移動を含む形態)、等、必要に応じて種々の形態を設定することができる。尚、この実施形態においては、後述のように、駆動手段のストロークエンドを作動限界とする形態を採用したものを一例として説明する。また、この作動限界設定手段26は、例えば、予め特定の作動限界形態を後述するコントロールユニット30に記憶保持させておく構成を採用する場合には、別途設置する必要はない。
【0025】
一方、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20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。
【0026】
さらに、この高所作業車Zにおいては、移動制御の対象とすべき制御点「P」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「P」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「P」を上記作業台5上の任意の位置に設定することもできる)。
【0027】
ところで、この実施形態にかかる高所作業車Zの制御装置における制御の目的は、上記各駆動手段11〜15の複合動作によって上記制御点「P」を上記目標位置入力手段17によって指示される目標位置に移動させる場合において、該各駆動手段11〜15の複合動作を自動化することで上記高所作業車Zの操作性の向上を図ることにある。そして、かかる作動制御は、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、そのため上記コントロールユニット30には、図2に示すように、上記目標位置入力手段17からの目標位置信号Vの外に、上記各検出手段21〜25からは上記ブーム4の作動状態に関する作動状態信号(φ,θ1,θ2,L1,L2)、及び上記動作形態設定手段18からの動作形態信号Cと上記重み設定手段19からの重み信号Dと上記作動限界設定手段26からの作動限界設定信号Nとがそれぞれ入力される。
【0028】
そして、上記コントロールユニット30においては、これら各入力信号に基づいて上記各駆動手段11〜15のそれぞれについてその制御値E1〜E5を算出し且つこれを上記各駆動手段11〜15に出力するものである。
【0029】
また、この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「P」の現在位置からその作動量が位置着的に決定可能な組み合わせ毎に分けて複数の駆動手段群G1〜G6を設定し、該各駆動手段11〜15を該各駆動手段群G1〜G6毎に作動させるようにしている。
【0030】
以下、上記コントロールユニット30の具体的構成等を説明するが、説明の便宜上、先ず、該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を説明し、しかる後、具体的構成の説明を行うことにする。
【0031】
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個の作動量が決定されると上記制御点「P」の位置が一義的に決定される。そして、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。従って、これら各駆動手段群G1〜G6毎に、該各駆動手段群G1〜G6のそれぞれに属する各駆動手段11〜15が作動することで、上記制御点Pの冗長性を抑制した移動制御が可能となるものである。
【0032】
駆動手段群としては、次の通りである。
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
一方、この実施形態においては、上記動作形態設定手段18により設定される動作形態の一例として、上記複数の駆動手段群G1〜G6を、上記作業台5に搭乗しているオペレータから近い位置にある駆動手段を含む駆動手段群から遠い位置にある駆動手段を含む駆動手段群にかけて順次動作させるような動作形態を採用している。そして、この駆動手段群G1〜G6の切り替え(即ち、先行作動する駆動手段群から後行作動する駆動手段群への作動の切り替え)は、図4に示すように、先行作動する駆動手段群に属する複数の駆動手段のいずれか一つの動作がストロークエンドにより制限される状態となった時に、後行作動する駆動手段群の動作を開始するものとし、しかもこの場合、該各駆動手段群G1〜G6の切り替わり時におけるショックの緩和という観点から、先行作動する駆動手段群の作動終期と、後行作動する駆動手段群の作動初期とを適宜期間だけ重合させるとともに、この作動重合期間における該各駆動手段11〜15の制御値E1〜E5を、その作動量信号B1〜B5に所要の重み付けをして得るようにしている。
【0040】
重み付けの具体的方法は、次の通りである。
【0041】
ここでは、図4に示すように、上記第1の駆動手段群G1(即ち、旋回位置信号φに係わる旋回駆動手段11とブーム長さ信号L1に係わる第1伸縮駆動手段14と起伏角信号θ1に係わる起伏駆動手段12とで構成される駆動手段群)が先行して作動し、これに引き続いて第2の駆動手段群G2(即ち、旋回位置信号φに係わる旋回駆動手段11とブーム長さ信号L2に係わる第2伸縮駆動手段15と折曲角信号θ2に係わる折曲駆動手段13とで構成される駆動手段群)が作動するような動作形態を採用した場合を例にとって説明する。
【0042】
先ず、先行して作動する第1の駆動手段群G1は、上記制御点Pが作動位置Mbに達するまで(即ち、第1の駆動手段群G1に属する駆動手段11,12,14のうち、ストロークエンドの存在する起伏駆動手段12と第1伸縮駆動手段14のうちのいずれか一方がストロークエンドに達するまで)駆動されるが、その場合、ストロークエンドに対応する作動位置Mbよりも所定量だけ余裕のある作動位置Maまでの間における重み係数はこれを「1」とし、この作動位置Maから作動位置Mbの範囲ではこの重み係数を「1」から「0」まで直線的に減少変化させるようにしている。
【0043】
一方、後行作動する第2の駆動手段群G2は、上記制御点Pが作動位置Maに達した時点からその作動が開始されるが、その場合、駆動開始位置である作動位置Maから作動位置Mbまでの間においては、上記第1の駆動手段群G1側の重み係数の変化に対応して、重み係数が「0」から「1」まで直線的に増大変化し、この作動位置Mbに達した後は、この重み係数「1」がそのまま維持される。
【0044】
ここで、先行作動する第1の駆動手段群G1と後行作動する第2の駆動手段群G2との切り替え方法としては、例えば以下に述べる二つの方法が考えられる。
【0045】
その一つは、先行作動する第1の駆動手段群G1に属する起伏駆動手段12と第1伸縮駆動手段14のうち、いずれが先にストロークエンドに達するかが判断できる場合の方法(第1の切り替え方法)であり、他の一つはかかる判断ができない場合、即ち、先行作動する第1の駆動手段群G1に属する起伏駆動手段12と第1伸縮駆動手段14のうち、いずれが先にストロークエンドに達するかが判断できない場合の方法(第2の切り替え方法)である。
【0046】
第1の切り替え方法は、次の通りである。
【0047】
第1の切り替え方法においては、図4に実線で示す重み特性を、先行作動する第1の駆動手段群G1に属する起伏駆動手段12又は第1伸縮駆動手段14のそれぞれについて個別に設定された重み特性とし、また図4に破線で示す重み特性は、上記第1の駆動手段群G1の重み特性に対応した上記第2の駆動手段群G2についての重み特性とする。
【0048】
そして、第1の駆動手段群G1においては、これに属する起伏駆動手段12と第1伸縮駆動手段14のうち、先にストロークエンドに達するものに上記重み特性が優先して適用される。例えば、先行作動する第1の駆動手段群G1においては、この第1の駆動手段群G1に属する起伏駆動手段12と第1伸縮駆動手段14のうち、起伏駆動手段12の方が第1伸縮駆動手段14よりも先にストロークエンドに達する場合には、該起伏駆動手段12の状態によって第1の駆動手段群G1の作動限界が規定され、逆に第1伸縮駆動手段14の方が起伏駆動手段12よりも先に作動限界に達する場合には、該第1伸縮駆動手段14の状態によって第1の駆動手段群G1の作動限界が規定される。従って、例えば、前者の場合には、起伏駆動手段12は作動位置Maに達するまではその作動量信号B2そのものに基づいて算出される制御値E2によって作動するが、作動位置Maから動作停止位置である作動位置Mbまでの範囲では、作動量信号B2に、作動位置に応じて変化する重み係数を加味して算出される制御値E2に基づいて作動し、上記起伏駆動手段12の作動速度は次第に減速されることになる。
【0049】
これに対して、上記第2の駆動手段群G2においては、これに属する上記折曲駆動手段13と第2伸縮駆動手段15のいずれか又は双方が、上記第1の駆動手段群G1の重み特性に対応して設定される重み特性(図4の破線で示す特性)で作動を開始し次第にその作動速度が加速される。尚、第2の駆動手段群G2が作動を開始した後、その重み係数が増大変化する期間内において、例えば該第2の駆動手段群G2に属する上記折曲駆動手段13と第2伸縮駆動手段15のうちいずれかがストロークエンドに達するような場合には、その時点における上記第1の駆動手段群G1の重み係数と第2の駆動手段群G2の重み係数の双方を考慮した重み係数によってストロークエンドに達する駆動手段の減速停止制御が行われることになる。
【0050】
上記第2の切り替え方法は次の通りである。
【0051】
この第2の切り替え方法においては、図4に実線で示す重み特性は、先行作動する第1の駆動手段群G1に属する起伏駆動手段12と第1伸縮駆動手段14の双方を併せて一つの駆動手段と考え、この一つの駆動手段に適用される重み特性とし、また図4に破線で示す重み特性は、後行作動する第2の駆動手段群G2に属する折曲駆動手段13と第2伸縮駆動手段15の双方を併せて一つの駆動手段と考え、この一つの駆動手段に適用される重み特性であって、上記第1の駆動手段群G1の重み特性に対応したものである。
【0052】
そして、先行作動する第1の駆動手段群G1においては、これに属する起伏駆動手段12と第1伸縮駆動手段14のうち、いずれが先にストロークエンドに達するかにかかわらず、起伏駆動手段12と第1伸縮駆動手段14とを併せたもの全体について実線で示す重み特性が適用される。また、第2の駆動手段群G2においては、これに属する折曲駆動手段13と第2伸縮駆動手段15とを併せたもの全体について破線で示す重み特性が適用される。
【0053】
従って、この第2の切り替え方法を採用すれば、例えば重み特性が変化する期間内において、上記起伏駆動手段12の作動に上記重み特性が適用されていた状態から上記第1伸縮駆動手段14の作動に上記重み特性が適用される状態となったような場合であっても、何ら支障を生じないものである。
【0054】
このように、第1の切り替え方法と第2の切り替え方法のいずれを採用しても、上記第1の駆動手段群G1の作動終期と第2の駆動手段群G2の作動初期とを重合させ、且つこの作動重合期間における上記重みを、先行作動する第1の駆動手段群G1では次第に減少し、後行作動する第2の駆動手段群G2では次第に増大するように設定するという「重み付け」制御の基本的効果により、上記第1の駆動手段群G1の作動に基づく高所作業車Zの駆動から、後行作動する上記第2の駆動手段群G2の作動に基づく該高所作業車Zの駆動への駆動形態の切り替わりが、大きなショックを伴うことなくスムーズに行われ、その結果、高所作業車Zの操作性がより一層向上することになるものである。
【0055】
尚、重み特性の設定の仕方としては、上記した図4に示す重み特性の外に、本願発明の他の実施形態においては、次のような設定方法も採用可能である。
【0056】
即ち、図5に示すように、先行作動する第1の駆動手段群G1に属する各駆動手段11〜15の作動量信号B1〜B5に対する重みの最大値を、後行作動する第2の駆動手段群G2に属する各駆動手段11〜15の作動量信号B1〜B5に対する重みの最大値よりも大きく設定してこれら両者に差をもたせることもできる。
【0057】
かかる重み特性を採用すると、先行作動する第1の駆動手段群G1に属する各駆動手段12,14の作動速度よりも、後行作動する第2の駆動手段群G2に属する各駆動手段13,15の作動速度を低く設定することができる。この結果、例えば、第1の駆動手段群G1に関する重みと第2の駆動手段群G2に関する重みとを同じに設定した場合には、例えばブーム4の長さが長く平面視あるいは側面視において上記制御点Pの位置が該ブーム4の基端から遠く離れた状態で該ブーム4の起伏動作が行われると、起伏動作に伴う上記制御点Pの周速度が上記ブーム4の長さが短いときに比べて大きくなるが、上記の如く第1の駆動手段群G1(即ち、ブーム長さが短い状態で作動する駆動手段群)に関する重みよりも、第2の駆動手段群G2(即ち、ブーム長さが大きい状態で作動する駆動手段群)に関する重みを小さく設定することで、ブーム長さの大小に伴う制御点Pの周速度の変化を可及的に小ならしめることができることになる。
【0058】
また、図6に示すように、上記重みの可変特性を、オペレータの操作上の好み等に基づいて曲線状に変化する特性とするなど、任意に設定可能である。例えば、停止動作期間における重みの変化率をその初期と終期とで変更し、停止動作の初期には減速度を大きくし、終期においては減速度を小さくすることも可能である。
【0059】
続いて、上記コントロールユニット30の具体的構成について説明すると、該コントロールユニット30は次述する位置算出手段31と作動量算出手段32と作動限界算出手段33と制御値出力手段34とを備えて構成される。
【0060】
上記位置算出手段31は、上記作動状態検出手段20に属する上記各検出手段21〜25から出力される各作動状態信号φ,θ1,θ2,L1,L2を受けて、上記制御点Pの直交座標上における現在位置を算出し、これを位置信号Aとして出力するものである。
【0061】
上記作動量算出手段32は、上記位置算出手段31から出力される位置信号Aと、上記目標位置入力手段17から出力される目標位置信号Vとを受けて、上記制御点Pを現在位置から目標位置へ移動させる場合における上記各駆動手段11〜15の作動量を、各駆動手段群G1〜G6毎に算出し、これを作動量信号B1〜B5 として出力するものである。
【0062】
上記作動限界算出手段33は、上記作動状態検出手段20に属する上記各検出手段21〜25から出力される各作動状態信号φ,θ1,θ2,L1,L2と、上記作動限界設定手段26からの作動限界設定信号Nとを受けて、上記各駆動手段11〜15のそれぞれについてその作動限界(即ち、ストロークエンドに達するまでの作動余裕量である。但し、旋回駆動手段11はこれが油圧モータで構成されているのでストロークエンドは存在せず、従ってここでの算出から除外される)を求め、これを作動限界信号M1〜M5として出力するものである。
【0063】
上記制御値出力手段34は、上記作動量算出手段32から出力される作動量信号B1〜B5と、上記作動限界算出手段33から出力される作動限界信号M1〜M5と、上記重み設定手段19から出力される重み信号Dとを受けて、上記各駆動手段群G1〜G6の中から、作動限界に達している駆動手段をその構成要素として含まない駆動手段群のみを選択し、この選択された駆動手段群G1〜G6のそれぞれに属する駆動手段11〜15の制御値E1〜E5を、上記作動量信号B1〜B5に上記重み係数を加味して算出するとともに、この算出された各駆動手段11〜15の制御値E1〜E5を、上記動作形態設定手段18から出力される動作形態信号Cに基づき、その動作形態に対応して順次対応する駆動手段11〜15に出力しこれらを作動させるものである。
【0064】
次に、図3に基づいて、上記コントロールユニット30における制御を具体的に説明する。
【0065】
制御系への電源投入と共に、先ずステップS1においては、上記作動状態検出手段20の各検出手段21〜25からの作動状態信号(φ,θ1,θ2,L1,L2)と、上記動作形態設定手段18からの動作形態信号Cと上記重み設定手段19からの重み信号Dと上記作動限界設定手段26からの作動限界設定信号Nがそれぞれ読み込まれる。
【0066】
次に、ステップS2においては、上記作動状態信号(φ,θ1,θ2,L1,L2)に基づいて上記制御点Pの現在位置が算出され、これが位置信号Aとして出力される(このステップS2の処理は、上記位置算出手段31での処理に該当する)。また、ステップS3においては、上記作動状態信号(φ,θ1,θ2,L1,L2)に基づいて各駆動手段11〜15毎に、そのストロークエンドを基準として作動限界が算出され、これが作動限界信号M1〜M5として出力される(このステップS3の処理は、上記作動限界算出手段33での処理に該当する)。
【0067】
しかる後、ステップS4においては、目標位置が入力されたかどうか(即ち、上記目標位置入力手段17が操作されたかどうか)が判断され、目標位置の入力と判定された時には、ステップS5において上記作動状態信号(φ,θ1,θ2,L1,L2)と目標位置信号Vとに基づいて各駆動手段11〜15毎にその作動量が算出され、これが作動量信号B1〜B5として出力される(このステップS5の処理は、上記作動量算出手段32での処理に該当する)。
【0068】
次に、ステップS6において、上記各駆動手段群G1〜G6のうち、その駆動が許容される駆動手段群を上記作動限界信号M1〜M5に基づいて選択し、この選択された駆動手段群G1〜G6に属する各駆動手段11〜15の制御値E1〜E5を、上記作動量信号B1〜B5に上記重み係数を加味して算出する。さらに、ステップS7においては、重み係数を加味して算出された上記制御値E1〜E5を、上記動作形態信号Cに基づき、該当する駆動手段11〜15にそれぞれ出力する(このステップS6及びステップS7の処理は、上記制御値出力手段34での処理に該当する)。
【0069】
以上の制御が繰り返し実行されることで、上記高所作業車Zが5個の駆動手段11〜15を備え、上記制御点Pの目標位置への移動が冗長性のある動きとなるような構成であるにもかかわらず、冗長性を可及的に殺した迅速且つ的確な移動が実現される。即ち、複数の駆動手段11〜15の複合動作による上記制御点Pの移動の自動化が実現され、それだけ上記高所作業車Zの操作性が向上することになるものである。
【0070】
その他
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明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】上記制御装置における重み設定手法の説明図である。
【図5】上記制御装置における重み設定手法の説明図である。
【図6】上記制御装置における重み設定手法の説明図である。
【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は起伏軸、7は折曲軸、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、17は目標位置入力手段、18は動作形態設定手段、19は重み設定手段、20はブーム状態検出手段、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は位置算出手段、32は作動量算出手段、33は作動限界算出手段、34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 equipped with a boom such as an aerial work vehicle, the boom is usually composed of a telescopic boom that expands and contracts in its axial direction. As shown by the above, it is easy to automate the combined operation of the driving means for moving the work table provided at the tip of the boom to an arbitrary position, and this is realized.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case where the boom provided in the work machine is a boom having a structure in which expansion / contraction / folding is driven not only in the axial direction but also in the bending direction, for example, the tip of the boom The boom can take various postures with respect to the position of the work table provided on the work table, and the operation of the work machine becomes a redundant operation. It is difficult to automate the operation in the entire operation region, and a technology capable of realizing such automation has not been proposed yet.
[0004]
Therefore, the present invention provides a control device for a working machine with a boom that realizes automation of the combined operation of the plurality of drive means in a working machine that performs a redundant operation, thereby improving operability. It was made for the purpose of providing.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following configuration as a specific means for solving such a problem.
[0006]
In the first invention of the present application, it is attached to the
[0007]
According to a second invention of the present application, in the control device for a working machine with a boom according to the first invention, each of the drive means groups G described above.1~ G6The operation mode setting means 18 for setting the operation mode is provided, and the control value output means 34 is controlled based on the operation mode signal C from the operation mode setting means 18.1~ G6It is characterized by selecting and operating this.
[0008]
In a third invention of the present application, in the control device for a work implement with a boom according to the first invention, the operation amount signal B of each of the
[0009]
【The invention's effect】
In the present invention, the following effects can be obtained by adopting such a configuration.
[0010]
(1) In the control device for a working machine with a boom according to the first invention of the present application, first, at the start of the operation of the working machine, the position calculation means 31 first operates the operation state signals φ, θ from the operation state detection means 20.1, Θ2, L1, L2In response, the current position of the control point P is calculated and output as a position signal A. Further, in the operation limit calculation means 33, the operation state signals φ, θ from the operation state detection means 20 are described.1, Θ2, L1, L2In response to this, an operating limit (for example, a stroke end position when the driving means is constituted by a hydraulic cylinder) for which the operation of each of the driving means 11 to 15 is regulated is calculated and this is calculated as an operating limit signal M.1~ MFiveOutput as.
[0011]
Here, when the target position input means 17 is operated and the target position signal V is output from the target position input means 17 as the target position to which the control point P should move, first, the operation amount calculation means 32 In response to the position signal A of the control point P output from the position calculation means 31 and the target position signal V output from the target position input means 17, the driving means 11 to 15 are combined. A plurality of driving means groups G1~ G6When the drive means 11 to 15 belonging to each of the control means P are operated to move the control point P to the target position, the operation amounts of the drive means 11 to 15 are calculated, and this is calculated as the operation amount signal B.1~ BFiveOutput as.
[0012]
Thereafter, the control value output means 34 operates the operation amount signal B output from the operation amount calculation means 32.1~ BFiveAnd the operation limit signal M output from the operation limit calculation means 33.1~ MFiveIn response to the above, each driving means group G1~ G6Drive means group G that does not include the drive means 11 to 15 that have reached the operating limit as its constituent elements.1~ G6The driving means group G to select and operate1~ G6Control value E of each driving means 11-15 belonging to1~ EFiveThe operating amount signal B1~ BFiveIs calculated on the basis of the above and is output to the driving means 11-15.
[0013]
When the control is executed, the control point P on the
[0014]
(2) According to the control device for a working machine with a boom according to the second invention of the present application, in addition to the effect described in the above item (1), the following specific effect can be obtained. That is, in the present invention, each of the driving means groups G1~ G6The operation mode setting means 18 for setting the operation mode is provided, and the control value output means 34 is controlled based on the operation mode signal C from the operation mode setting means 18.1~ G6Is selected and activated, for example, as the operation form in the operation form setting means 18, for example,
(A) Driving means group G that can be operated (that is, the driving means that has reached the operating limit is not included in its constituent elements)1~ G6When there are a plurality of drive means group G that can operate1~ G6Among them, the driving means group G particularly close to the operator1~ G6If the operation mode of driving in order is set, each driving means group G is set in this setting order.1~ G6Is operated,
(B) Operable driving means group G1~ G6When there are a plurality of drive means group G that can operate1~ G6Among these, in particular, when an operation mode is set in which driving is performed in order from the one with the smallest necessary flow rate associated with driving, each of the driving means group G described above is set in this setting order.1~ G6Is operated,
(C) Operable driving means group G1~ G6When there are a plurality of drive means group G that can operate1~ G6When the operation mode is set to operate all of the above simultaneously, these operable driving means group G1~ G6Are all operated simultaneously.
[0015]
As a result, the operator's operational preference is reflected in the operation mode of the combined operation of the driving means 11 to 15, the specification of the drive system of the work machine is reflected, or the speed of movement of the control point P is increased. It is possible to give the highest priority to the above, and the operability of the working machine is further improved accordingly.
[0016]
(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 effect described in the above (1), the following specific effect can be obtained. In other words, in the present invention, the operation amount signal B of each of the drive means 11 to 15 output from the operation amount calculation means 32.1~ BFiveThe weight setting means 19 for setting the weight for each of the control signals to be changeable and outputting the weight signal D as the weight signal D is provided, and the control value output means 34 controls the control values E of the drive means 11 to 15.1~ EFiveIs calculated in consideration of the weight signal D.
[0017]
Therefore, for example, the driving means group G1~ G6The preceding drive means group G that is operated in advance in the operation in the operation mode in which each of the above is sequentially operated with a required overlapping operation period.1~ G6For the operation amount signal B over the range from near the operation limit to the operation limit.1~ BFiveWhile the weight for is gradually reduced, the preceding drive means group G1~ G6The following drive means group G operated following the operation of1~ G6For the operation amount signal B from the start of operation to a predetermined operation period.1~ BFiveBy gradually increasing the weight for, the preceding drive means group G1~ G6From the drive of the work machine based on the operation of the following drive means group G1~ G6Switching of the drive means group to the drive of the work machine based on the above operation is performed smoothly without a large shock, and further improvement in the operability of the work machine can be expected.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on preferred embodiments.
FIG. 1 shows an aerial work vehicle Z including a control device according to an embodiment of the present invention. This aerial work platform Z is mounted on a
[0019]
The
[0020]
On the work table 5, target position input means 17, operation mode setting means 18, weight setting means 19 and operation limit setting means 26 described below are arranged.
The target position input means 17 is a joystick type operation member, and the target position of movement of the work table 5 is output as a target position signal V when the operator operates it. The target position input means 17 is composed of, for example, a horizontal operation lever that performs horizontal linear movement, a vertical operation lever that performs vertical linear movement, and the like, and performs target position signal V or vertical linear movement based on horizontal linear movement. It is possible to output a target position signal V based on the basic tone, or a target position signal V based on an oblique linear movement performed by simultaneously operating the horizontal operation lever and the vertical operation lever.
[0021]
In this embodiment, the operation mode setting means 18 is composed of a switch operated by an operator, and the operation mode of the aerial work platform Z desired by the operator by the switch selection operation (that is, the operation of the boom 4). Mode) can be selected, and the selected operation mode is output as an operation mode signal C (see FIG. 2). Further, as an operation mode instructed by the operation mode signal C, for example, a plurality of driving means groups G described later can be used.1~ G6Among them, an operation mode in which the driving unit group including the driving unit located far from the driving unit group including the driving unit located near the operator on the work table 5 is operated sequentially, or a plurality of driving units. When the driving means belonging to each of the driving means groups are operated, the driving means group is operated in order from the driving means group having a small amount of required oil as a whole, or a plurality of driving means groups are simultaneously operated. It may be an operation mode to be operated.
[0022]
In this embodiment, as will be described later, an example in which each drive means group is operated sequentially is given as an example, and in this case, the operation end period of the drive means group that operates earlier, The operation initial stage of the drive means group that operates in a row is polymerized for an appropriate period of time (that is, a predetermined operation polymerization period is set (see FIGS. 4 to 6)). It is of course possible to adopt a configuration in which such an operation polymerization period is not provided, and it is also possible to employ a configuration in which each of the drive means groups is operated simultaneously, unlike this embodiment. Further, the operation
[0023]
In this embodiment, the weight setting means 19 is constituted by a switch operated by an operator, and the operator can set the weight characteristic (weight coefficient setting characteristic) for the control value of each driving means by the switch operation. The weight characteristic set here is output as a weight signal D (see FIG. 2). A method for setting weight characteristics in the weight setting means 19 will be described later.
[0024]
The operation limit setting means 26 is for setting the operation limit form of each of the drive means 11 to 15. In this embodiment, the operation limit setting means 26 is set by an input operation by an operator, and the operation corresponding to the setting form is performed. A limit setting signal N is output. As an operation limit mode set by the operation
[0025]
On the other hand, the aerial work vehicle Z detects the turning angle “φ” of the swivel base 2 (that is, the boom 4) as the operating state detecting means 20 for detecting the current operating state of the
[0026]
Further, in this aerial work platform Z, the control point “P” to be subject to movement control is set at an appropriate position on the tip side of the second telescopic boom 42 (this control point “P”). Indicates the position of the work table 5 indirectly. Therefore, in another embodiment, the control point “P” can be set at an arbitrary position on the work table 5).
[0027]
By the way, the purpose of control in the control device for the aerial work vehicle Z according to this embodiment is that the target point input means 17 indicates the control point “P” by the combined operation of the drive means 11 to 15. When moving to the position, the operability of the aerial work vehicle Z is improved by automating the combined operation of the driving means 11 to 15. Such operation control is performed by the
[0028]
In the
[0029]
Further, in the operation control by the
[0030]
Hereinafter, the specific configuration and the like of the
[0031]
In the vehicle equipped with five drive means 11 to 15 like the aerial work vehicle Z of this embodiment, three specific operation amounts are determined among these five drive means 11 to 15. And the position of the control point “P” is uniquely determined. And as a combination of the drive means which can determine such a unique position, the following six cases, that is, six drive means groups can be considered. Therefore, each of these driving means groups G1~ G6Each driving means group G1~ G6When the driving means 11 to 15 belonging to each of these are operated, the movement control with the redundancy of the control point P suppressed is possible.
[0032]
The drive means group is as follows.
First driving means group G1: Consists of the first telescopic drive means 14, the undulation drive means 12, and the turning drive means 11.
[0033]
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.
[0034]
Third driving means group GThree: Comprising the first extension / contraction drive means 14, the bending drive means 13 and the turning drive means 11.
[0035]
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.
[0036]
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.
[0037]
Sixth driving means group G6: Consists of undulation drive means 12, bending drive means 13 and turning drive means 11.
[0038]
In this embodiment, since the five driving means are provided as described above, the above six combinations can be considered as the driving means group constituted by these, and the number of the driving means provided. Therefore, the number of driving means groups is different. For example, when the second
[0039]
On the other hand, in this embodiment, as an example of the operation mode set by the operation
[0040]
A specific method of weighting is as follows.
[0041]
Here, as shown in FIG. 4, the first driving means group G1(That is, the turning drive means 11 and the boom length signal L related to the turning position signal φ)1The first telescopic drive means 14 and the undulation angle signal θ related to1The driving means group comprised of the undulating drive means 12 related to the above-mentioned operation is operated in advance, followed by the second driving means group G.2(That is, the turning drive means 11 and the boom length signal L related to the turning position signal φ)2The second telescopic drive means 15 and the bending angle signal θ related to2A description will be given by taking as an example a case where an operation mode in which a driving means group including the bending driving means 13 related to (1) is activated is employed.
[0042]
First, the first drive means group G operating in advance1Until the control point P reaches the operating position Mb (that is, the first driving means group G).1Of the drive means 11, 12, and 14 belonging to the above-mentioned drive means (until any one of the undulating drive means 12 and the first telescopic drive means 14 having the stroke end reaches the stroke end). The weighting coefficient between the operating position Ma corresponding to the end and the operating position Ma having a predetermined margin is set to “1”, and this weighting coefficient is set to “1” in the range from the operating position Ma to the operating position Mb. Is linearly decreased from 0 to “0”.
[0043]
On the other hand, the second driving means group G that operates in the following manner2The operation starts when the control point P reaches the operation position Ma. In this case, the first drive means is operated between the operation position Ma and the operation position Mb as the drive start position. Group G1Corresponding to the change of the weighting factor on the side, the weighting factor increases linearly from “0” to “1”, and after reaching this operating position Mb, this weighting factor “1” is maintained as it is. .
[0044]
Here, the first driving means group G operating in advance1And a second drive means group G that operates in a subsequent manner2For example, the following two methods can be considered.
[0045]
One of them is the first driving means group G that operates in advance.1This is a method (first switching method) in which it is possible to determine which of the undulation driving means 12 and the first expansion / contraction driving means 14 first reaches the stroke end, and the other one cannot make such a determination. In other words, the first driving means group G operating in advance1This is a method (second switching method) in which it is impossible to determine which of the undulation driving means 12 and the first expansion / contraction driving means 14 belonging to the above reaches the stroke end first.
[0046]
The first switching method is as follows.
[0047]
In the first switching method, the weight characteristic indicated by the solid line in FIG.14 is a weighting characteristic set individually for each of the undulation driving means 12 or the first expansion / contraction driving means 14 belonging to the first driving means group G.1The second driving means group G corresponding to the weight characteristic of2Is the weighting characteristic.
[0048]
And the first drive means group G1In the above, the weight characteristic is preferentially applied to the undulation driving means 12 and the first expansion / contraction driving means 14 belonging to the above, to those that reach the stroke end first. For example, the first driving means group G that operates in advance1In the first driving means group G1When the undulation driving means 12 of the undulation driving means 12 and the first expansion / contraction driving means 14 belonging to the above reaches the stroke end earlier than the first expansion / contraction driving means 14, the undulation driving means 12 depends on the state of the undulation driving means 12. 1 driving means group G1When the first expansion / contraction drive means 14 reaches the operation limit before the undulation drive means 12, the first drive means group depends on the state of the first expansion / contraction drive means 14. G1Operating limits are defined. Therefore, for example, in the former case, the undulation driving means 12 has its actuation amount signal B until it reaches the actuation position Ma.2Control value E calculated based on itself2In the range from the operation position Ma to the operation position Mb which is the operation stop position, the operation amount signal B2And a control value E calculated by adding a weighting factor that changes according to the operating position.2The operating speed of the undulating drive means 12 is gradually reduced.
[0049]
On the other hand, the second driving means group G2In this case, either or both of the bending driving means 13 and the second extension / contraction driving means 15 belonging to the first driving means group G1The operation speed is accelerated as soon as the operation starts with the weight characteristic (characteristic indicated by the broken line in FIG. 4) set corresponding to the weight characteristic. The second driving means group G2After the operation of the second driving means group G, for example, within a period in which the weighting coefficient increases and changes,2When one of the bending drive means 13 and the second expansion / contraction drive means 15 belonging to the above reaches the stroke end, the first drive means group G at that time1Weight coefficient and second driving means group G2The deceleration stop control of the driving means that reaches the stroke end is performed by the weighting factor considering both the weighting factors.
[0050]
The second switching method is as follows.
[0051]
In this second switching method, the weight characteristic indicated by the solid line in FIG.1The undulation driving means 12 and the first expansion / contraction driving means 14 belonging to the above are considered as one driving means, and the weighting characteristic applied to this one driving means is shown, and the weighting characteristic indicated by the broken line in FIG. Second driving means group G operating in a row2The bending drive means 13 and the second expansion / contraction drive means 15 belonging to the above are considered as one drive means, and the weight characteristic applied to this one drive means is the first drive means group G.1This corresponds to the weight characteristic of.
[0052]
And the first drive means group G that operates in advance1In the above, the entire combination of the undulation driving means 12 and the first expansion / contraction driving means 14 regardless of which one of the undulation driving means 12 and the first expansion / contraction driving means 14 reaches the stroke end first. A weight characteristic indicated by a solid line is applied. The second driving means group G2In FIG. 5, the weighting characteristic indicated by the broken line is applied to the entire combination of the bending driving means 13 and the second extension / contraction driving means 15 belonging to this.
[0053]
Therefore, if this second switching method is adopted, the operation of the first extension / contraction drive means 14 from the state in which the weight characteristic is applied to the operation of the undulation drive means 12 within a period in which the weight characteristic changes, for example. Even when the above weight characteristic is applied, no trouble occurs.
[0054]
As described above, regardless of which of the first switching method and the second switching method is employed, the first driving means group G is used.1And the second driving means group G2The first driving means group G that performs the preceding operation is superposed with the weight in the operation superposition period.1Then, the second drive means group G that gradually decreases and operates in a subsequent manner2Then, due to the basic effect of the “weighting” control of setting to gradually increase, the first driving means group G1The second drive means group G that operates following the operation of the aerial work platform Z based on the operation of2The switching of the drive mode to the driving of the aerial work vehicle Z based on the operation of the aerial work vehicle is smoothly performed without a large shock, and as a result, the operability of the aerial work vehicle Z is further improved. Is.
[0055]
In addition to the weight characteristics shown in FIG. 4 described above, the following setting method can also be adopted as a method of setting the weight characteristics in another embodiment of the present invention.
[0056]
That is, as shown in FIG. 5, the first driving means group G that operates in advance is used.1Operation signal B of each drive means 11-15 belonging to1~ BFiveThe maximum value of the weight with respect to the second drive means group G that operates in a subsequent manner2Operation signal B of each drive means 11-15 belonging to1~ BFiveIt is also possible to set a larger value than the maximum value of the weight for the difference between them.
[0057]
When this weight characteristic is adopted, the first driving means group G that operates in advance is used.12nd drive means group G which carries out a back operation rather than the operating speed of each drive means 12 and 14 which belong to2The operating speed of each of the driving means 13 and 15 belonging to can be set low. As a result, for example, the first driving means group G1And the second driving means group G2For example, when the
[0058]
Also, as shown in FIG. 6, the variable characteristic of the weight can be arbitrarily set such as a characteristic that changes in a curved line based on the operator's operational preference or the like. For example, it is possible to change the weight change rate in the stop operation period between the initial stage and the end stage, increase the deceleration at the initial stage of the stop operation, and decrease the deceleration at the end stage.
[0059]
Next, the specific configuration of the
[0060]
The position calculating means 31 is provided with the operating state signals φ and θ output from the detecting means 21 to 25 belonging to the operating state detecting means 20.1, Θ2, L1, L2In response, the current position of the control point P on the orthogonal coordinates is calculated, and this is output as a position signal A.
[0061]
The operation amount calculation means 32 receives the position signal A output from the position calculation means 31 and the target position signal V output from the target position input means 17, and moves the control point P from the current position to the target. The amount of operation of each of the driving means 11 to 15 when moving to the position is set to each driving means group G.1~ G6Calculated for each operation amount signal B1~ BFive Is output as
[0062]
The operating limit calculation means 33 is provided with the operating state signals φ, θ output from the detecting means 21 to 25 belonging to the operating state detecting means 20.1, Θ2, L1, L2In response to the operation limit setting signal N from the operation limit setting means 26, each of the drive means 11 to 15 has its operation limit (that is, the operation margin until reaching the stroke end. Since the turning drive means 11 is composed of a hydraulic motor, the stroke end does not exist and is therefore excluded from the calculation here), and this is determined as the operation limit signal M.1~ MFiveIs output as
[0063]
The control value output means 34 is an operation amount signal B output from the operation amount calculation means 32.1~ BFiveAnd an operation limit signal M output from the operation limit calculation means 33.1~ MFiveAnd the weight signal D output from the weight setting means 19 and each of the driving means groups G1~ G6Only the drive means group that does not include the drive means that has reached the operating limit as its constituent elements is selected from the selected drive means group G.1~ G6The control value E of the driving means 11 to 15 belonging to each of1~ EFive, The operating amount signal B1~ BFiveAnd the calculated control value E of each of the driving means 11-15.1~ EFiveOn the basis of the operation mode signal C output from the operation mode setting means 18, the driving means 11 to 15 corresponding to the operation mode are sequentially output to operate them.
[0064]
Next, based on FIG. 3, the control in the
[0065]
When power is supplied to the control system, first, in step S1, the operation state signals (φ, θ) from the
[0066]
Next, in step S2, the operating state signal (φ, θ1, Θ2, L1, L2) To calculate the current position of the control point P and output it as a position signal A (the process of step S2 corresponds to the process of the position calculating means 31). In step S3, the operation state signal (φ, θ1, Θ2, L1, L2), The operating limit is calculated for each driving means 11-15 based on the stroke end, and this is the operating limit signal M.1~ MFive(The processing in step S3 corresponds to the processing in the operation limit calculation means 33).
[0067]
Thereafter, in step S4, it is determined whether or not the target position has been input (that is, whether or not the target position input means 17 has been operated). If it is determined that the target position has been input, the operating state is determined in step S5. Signal (φ, θ1, Θ2, L1, L2) And the target position signal V, the operation amount is calculated for each of the driving means 11 to 15, and this is the operation amount signal B.1~ BFive(The processing in step S5 corresponds to the processing in the operation amount calculation means 32).
[0068]
Next, in step S6, each driving means group G1~ G6Among the drive means groups that are allowed to be driven, the operation limit signal M1~ MFiveBased on the selected driving means group G1~ G6Control value E of each driving means 11-15 belonging to1~ EFive, The operating amount signal B1~ BFiveAnd the above weighting factor. Furthermore, in step S7, the control value E calculated with the weighting factor taken into account.1~ EFiveAre output to the corresponding driving means 11 to 15 based on the operation mode signal C (the processing in steps S6 and S7 corresponds to the processing in the control value output means 34).
[0069]
The above-described control is repeatedly executed, so that the aerial work platform Z includes five driving
[0070]
Other
In each of the above embodiments, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an aerial work vehicle including a control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram of the control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a control flowchart in the control device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 4 is an explanatory diagram of a weight setting method in the control device.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a weight setting method in the control device.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a weight setting method in the control device.
[Explanation of symbols]
1 is a base, 2 is a swivel, 3 is a swivel seat, 4 is a boom, 5 is a workbench, 6 is a hoisting shaft, 7 is a folding shaft, 11 is a swiveling driving means, 12 is a hoisting driving means, and 13 is a bending. Drive means, 14 is a first telescopic drive means, 15 is a second telescopic drive means, 17 is a target position input means, 18 is an operation mode setting means, 19 is a weight setting means, 20 is a boom state detection means, and 21 is a turning angle Detection means, 22 is an undulation angle detection means, 23 is a bending angle detection means, 24 is a first boom length detection means, 25 is a second boom length detection means, 30 is a control unit, 31 is a position calculation means, 32 Is an operation amount calculation means, 33 is an operation limit calculation means, 34 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 (3)
上記第2ブーム部材(42)の先端側に設定した制御点(P)を目標位置入力手段(17)からの目標位置信号(V)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(11〜15)を適宜作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、
上記ブーム(4)の現在の作動状態を検出して作動状態信号(φ,θ1,θ2,L1,L2)を出力する作動状態検出手段(20)と、
上記作動状態検出手段(20)からの作動状態信号(φ,θ1,θ2,L1,L2)を受けて上記制御点(P)の現在位置を算出してこれを位置信号(A)として出力する位置算出手段(31)と、
上記位置算出手段(31)からの上記制御点(P)の位置信号(A)と、上記目標位置入力手段(17)からの目標位置信号(V)とを受けて、上記各駆動手段(11〜15)を組み合わせて構成される複数の駆動手段群(G1〜G6)のそれぞれに属する各駆動手段(11〜15)を作動させて上記制御点(P)を上記目標位置へ移動させる場合における該各駆動手段(11〜15)の作動量を算出してこれを作動量信号(B1〜B5)として出力する作動量算出手段(32)と、
上記作動状態検出手段(20)からの作動状態信号(φ,θ1,θ2,L1,L2)を受けて上記各駆動手段(11〜15)のそれぞれについてその作動が規制される作動限界を算出してこれを作動限界信号(M1〜M5)として出力する作動限界算出手段(33)と、
上記作動量算出手段(32)からの作動量信号(B1〜B5)と上記作動限界算出手段(33)からの作動限界信号(M1〜M5)とを受けて、上記各駆動手段群(G1〜G6)のうち、作動限界に達した駆動手段(11〜15)をその構成要素として含まない駆動手段群(G1〜G6)を選択して作動させるべく該駆動手段群(G1〜G6)に属する各駆動手段(11〜15)の制御値(E1〜E5)を上記作動量信号(B1〜B5)に基いて算出しこれを該各駆動手段(11〜15)に出力する制御値出力手段(34)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。It is attached to the base (1) side so as to be turnable and undulating, and is driven to slew by the slewing drive means (11) and driven to undulate by the undulation drive means (12), and its boom length is fixed to a constant value or A first boom member (41) that is driven to extend and contract by the first telescopic drive means (14), and is attached to the tip of the first boom member (41) so as to be foldable with respect to the first boom member (41). And a second boom member (42) which is bent and driven by the bending drive means (13) and whose boom length is fixed at a fixed value or is extended and retracted by the second extension / contraction drive means (15). (4)
Each of the driving means (P) set on the tip side of the second boom member (42) is moved to the target position indicated by the target position signal (V) from the target position input means (17). A control device for a working machine with a boom adapted to appropriately operate 11 to 15),
An operating state detecting means (20) for detecting a current operating state of the boom (4) and outputting an operating state signal (φ, θ 1 , θ 2 , L 1 , L 2 );
In response to the operation state signals (φ, θ 1 , θ 2 , L 1 , L 2 ) from the operation state detection means (20), the current position of the control point (P) is calculated and is used as a position signal (A ) Position calculation means (31) for outputting as
In response to the position signal (A) of the control point (P) from the position calculation means (31) and the target position signal (V) from the target position input means (17), the driving means (11) ˜15) are operated to drive each of the drive means (11-15) belonging to each of the plurality of drive means groups (G 1 to G 6 ) to move the control point (P) to the target position. An operation amount calculation means (32) for calculating an operation amount of each of the drive means (11 to 15) in a case and outputting this as an operation amount signal (B 1 to B 5 );
An operation in which the operation of each of the drive means (11 to 15) is regulated in response to an operation state signal (φ, θ 1 , θ 2 , L 1 , L 2 ) from the operation state detection means (20). An operation limit calculation means (33) for calculating a limit and outputting the limit as an operation limit signal (M 1 to M 5 );
In response to the operation amount signals (B 1 to B 5 ) from the operation amount calculation means (32) and the operation limit signals (M 1 to M 5 ) from the operation limit calculation means (33), the respective drive means. Among the groups (G 1 to G 6 ), the driving means (G 1 to G 6 ) that does not include the driving means (11 to 15) that have reached the operating limit as its constituent elements is selected and operated. The control values (E 1 to E 5 ) of the drive means (11 to 15) belonging to the group (G 1 to G 6 ) are calculated based on the operation amount signals (B 1 to B 5 ) and are calculated for the respective drives. A control device for a working machine with a boom, comprising control value output means (34) for outputting to means (11-15).
上記各駆動手段群(G1〜G6)の動作形態を設定する動作形態設定手段(18)を備え、
上記制御値出力手段(34)は上記動作形態設定手段(18)からの動作形態信号(C)に基づいて上記駆動手段群(G1〜G6)を選択しこれを作動させるように構成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,
An operation mode setting unit (18) for setting the operation mode of each of the drive unit groups (G 1 to G 6 );
The control value output means (34) is configured to select and operate the driving means group (G 1 to G 6 ) based on the operation form signal (C) from the operation form setting means (18). A control device for a working machine with a boom, characterized in that
上記作動量算出手段(32)から出力される上記各駆動手段(11〜15)の作動量信号(B1〜B5)のそれぞれに対する重みを変更可能に設定しこれを重み信号(D)として出力する重み設定手段(19)を備え、
上記制御値出力手段(34)は上記各駆動手段(11〜15)の制御値(E1〜E5)を上記重み信号(D)を加味して算出す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,
The weight for each of the operation amount signals (B 1 to B 5 ) of the drive means (11 to 15) output from the operation amount calculation means (32) is set to be changeable, and this is set as the weight signal (D). A weight setting means (19) for outputting,
The control value output means (34) is a boom with working machine, and calculates the control value for each drive means (11-15) to (E 1 to E 5) in consideration of the weight signal (D) Control device.
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