JP4267737B2 - Balancer device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、起伏駆動される起伏用ブームと、伸縮自在とされ且つ上記起伏用ブームの先端部に連結されて折曲駆動される折曲用ブームとを備え、該折曲用ブームの先端部に加えられる操作力に応じて上記各ブームを駆動させるように構成されたバランサ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、作業者により加えられる操作力に応じてブームを駆動させて、例えばブーム先端部に設定した制御基準点を該操作力に対応する位置へ移動させるようにしたバランサ装置が種々提案されており、その一つとして、起伏駆動される起伏用ブームと、伸縮自在とされ且つ該起伏用ブームの先端部に連結されて折曲駆動される折曲用ブームとを備えたものがある。
【0003】
ところで、このような起伏用ブームと伸縮自在な折曲用ブームとを備えたバランサ装置において、例えば上記折曲用ブームの先端部側に制御基準点を設定し、且つ該制御基準点を鉛直面内で移動させる場合には、起伏用ブームの起伏駆動手段と折曲用ブームの折曲駆動手段と伸縮駆動手段の合計三つの駆動手段がこれに関与し、これら三つの駆動手段が上記制御基準点部分に加えられる作業者からの操作力に応じて適宜作動することで該制御基準点が作業者の意図する位置に移動されるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のバランサ装置においては、鉛直面内での動作領域の全域において上記三つの駆動手段のいずれをも作動させ得るようにしていたため、作業者により指示される位置へ上記制御基準点を移動させる場合におけるこれら各駆動手段の組み合わせは多数存在し、従って、制御基準点の移動制御における上記各駆動手段の組み合わせの自由度が多い分だけ制御プログラムが複雑となりコストアップを招来することになる。
【0005】
また、これら各駆動手段の組み合わせとか、これら各駆動手段相互間の作動の優先順位等の選定の如何によっては、例えば上記各ブームの高さを低く抑えた状態で上記制御基準点を所定位置に移動させることができる各駆動手段の組み合わせとか作動の優先順位が存在するにも拘わらず、これとは異なる各駆動手段の組み合わせとか作動の優先順位の選定によって各ブームの高さが高くなり、場合によってはブームと周辺機材等との干渉により作業が困難になるなど、作動の的確性という点において改善の余地があった。
【0006】
そこで本発明は、制御系の簡略化によってコストダウンと作動の的確性との両立を可能としたバランサ装置を提案することを目的としてなされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
即ち、旋回自在とされた旋回台3に第1ブーム1の基端部1aを起伏自在に連結し且つこれを上記旋回台3との間に配置した起伏駆動手段7によって起伏駆動可能とするとともに、上記第1ブーム1の先端部1bには伸縮駆動手段9により伸縮駆動される伸縮自在な第2ブーム2を該第1ブーム1の起伏面に沿って折曲自在に連結し且つこれを折曲駆動手段8により折曲駆動可能とし、さらに上記第2ブーム2の先端部2b側にかかる操作力を検出する操作力検出手段32と、該操作力検出手段32により検出された操作力の方向と大きさに基づいて上記各駆動手段7〜9の作動方向と作動速度に関連する制御値を算出しこの制御値に基づいて該各駆動手段7〜9を作動させることで上記第2ブーム2の先端部2b側に設定した制御基準点Pを上記操作力に対応した方向及び速度で移動させる制御手段39とを備えたバランサ装置において、上記制御手段39が、上記制御基準点Pの鉛直面内における移動に関して、上記第1ブーム1の起伏動と上記第2ブーム2の折曲動と伸縮動の三つの動作により決定される鉛直面内における動作領域として、上記第2ブーム2の折曲角度を最小に固定した状態で該第2ブーム2の伸縮動作と上記第1ブーム1の起伏動作とによって移動可能な第1の動作領域X1と、上記第2ブーム2の伸縮量を最小に固定した状態で該第2ブーム2の折曲動作と上記第1ブーム1の起伏動作とによって移動可能な第2の動作領域X2とを保有し、上記第1の動作領域X1においては上記第2ブーム2の折曲角度を最小に固定したまま該第2ブーム2の伸縮動と上記第1ブーム1の起伏動のみによって上記制御基準点Pの移動を制御し、上記第2の動作領域X2においては上記第2ブーム2の伸縮量を最小に固定したまま該第2ブーム2の折曲動と上記第1ブーム1の起伏動のみによって上記制御基準点Pの移動を制御するように構成されていることを特徴としている。
【0008】
【発明の効果】
従って、本発明にかかるバランサ装置によれば、上記制御基準点Pの鉛直面内における動作領域での移動に際しては、該動作領域のうち、上記第1の動作領域X1においては上記起伏駆動手段7と上記伸縮駆動手段9の二つの駆動手段のみが、上記第2の動作領域X2においては上記起伏駆動手段7と上記折曲駆動手段8の二つの駆動手段のみが、それぞれ関与するものであるため、例えば従来のように動作領域の全域において三つの駆動手段の全てが作動可能とされている場合に比して、制御対象である駆動手段の数が少ない分だけ、上記動作領域での上記制御基準点Pの移動制御にかかる制御プログラムがより簡略化され、それだけ制御系のコストダウンが図れる。
【0009】
また、上記各動作領域X1,X2における制御対象が少ないことから、制御プログラムの構築に際して、上記各ブーム1,2の高さをできるだけ低く抑えた状態で上記制御基準点Pの移動を可能とするようにプログラムを構築することが容易であり、その結果、該各ブーム1,2の高さが低く抑えられる分だけ、バランサ装置を使用しての実際の作業に際して該各ブーム1,2が周辺機材と干渉するのを可及的に防止し得る等、バランサ装置の作動の的確性、安全性という点において有用な効果が奏せられるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1には、本発明にかかるバランサ装置の好適な実施形態として定置式のバランサ装置Zを示している。このバランサ装置Zは、取付基台5に固定された固定フレーム4に対して旋回自在に取り付けられた旋回台3の上端部3aに、第1ブーム1の基端部1aを、該第1ブーム1が鉛直面内で起伏自在なる如く連結し、且つこれを上記旋回台3との間に配置した起伏シリンダ7(特許請求の範囲中の「起伏駆動手段」に該当する)によって起伏駆動可能とする一方、該第1ブーム1の先端部1bには支点ピン21を介して次述の第2ブーム2の基端部2aが連結されている。尚、上記第1ブーム1の起伏角度は、起伏角度検出器16によって検出される。
【0011】
上記第2ブーム2は、基端ブーム2Aと該基端ブーム2Aに伸縮自在に内挿された先端ブーム2Bとからなり、その基端部2a(即ち、上記基端ブーム2Aの基端部)が上記第1ブーム1の先端部1bに支点ピン21によって連結されることで該第1ブーム1の起伏面、即ち、鉛直面に沿って折曲自在とされ、且つ該第1ブーム1との間に配置された折曲シリンダ8(特許請求の範囲中の「折曲駆動手段」に該当する)により折曲駆動されるようになっている。尚、この第2ブーム2の上記第1ブーム1に対する折曲角度(対機角度)は、折曲角度検出器17によって検出される。
【0012】
また、この第2ブーム2には伸縮シリンダ9(特許請求の範囲中の「伸縮駆動手段」に該当する)が設けられ、該伸縮シリンダ9の伸縮動によって該第2ブーム2は伸縮駆動されるようになっている。尚、上記第2ブーム2の伸縮長さは、伸縮長さ検出器18によって検出される。
【0013】
さらに、上記第2ブーム2の先端部2b(即ち、上記先端ブーム2Bの先端部)には、該第2ブーム2の折曲面に直交する方向に設けられた支点ピン22を介して次述のワーク載置台6が取り付けられている。
【0014】
上記ワーク載置台6は、図1及び図2に示すように、上記支点ピン22を介して上記第2ブーム2の先端部2bに枢支されるとともに上記先端ブーム2Bとの間に配置したレベリングシリンダ10によって常時一定の対地姿勢が維持される載置台フレーム13を備えている。そして、この載置台フレーム13の上面側には、ターンテーブル14が備えられており、該ターンテーブル14はワーク旋回シリンダ12によって適宜旋回駆動されるとともに、ワークチルトシリンダ23によってチルト駆動されるようになっている。尚、ワーク載置台6のレベリング角度(対地角度)は、レベリング角検出器19によって検出される。
【0015】
また、この実施形態における上記バランサ装置Zは、後述のように、作業者の操作に伴う操作力に応じてその作動が制御されるバランスモードと、図示しない操作レバーの操作に対応してその作動が制御されるレバーモードの二つの操作モードを備え、これらを適宜選択して使用し、上記ワーク載置台6を所定位置に移動させるものであり、バランスモードでの作動制御において作業者の操作力を検出するために左右方向操作力検出器27と前後方向操作力検出器28と上下方向操作力検出器29がそれぞれ設けられるとともに、上記操作レバーの操作状態を検出するレバー操作状態検出器(図示省略)が設けられている。
【0016】
さらに、この実施形態においては、上記ワーク載置台6の位置制御に際してその制御基準となる制御基準点Pを上記第2ブーム2と上記ワーク載置台6との連結点である上記支点ピン22の軸心位置に設定している。また、上記ワーク載置台6には、該ワーク載置台6に載置されるワークWの重量とかバランサ装置Zの作動状態等の各種情報を表示するモニター24と、該各種情報を音声報知するスピーカ25が備えられている。
以上が上記バランサ装置Zの具体的な構造である。
【0017】
次に、図3を参照して、この実施形態のバランサ装置Zにおける動作領域(即ち、上記制御基準点Pの移動領域)について説明する。
【0018】
このバランサ装置Zの動作領域は、図3において「位置a」と「位置c」と「位置g」と「位置f」と「位置d」を結んで得られる略台形状の領域である。ここで、「位置a」は、上記第1ブーム1を最大起仰させた状態において、上記第2ブーム2を全伸させた時の制御基準点Pの位置である。「位置c」は、上記「位置a」から上記第1ブーム1の倒伏動作のみによって上記制御基準点Pを下動限界線L0まで移動させた時の位置である。「位置d」は、上記第1ブーム1を最大起仰させた状態において、上記第2ブーム2を全縮させた時の制御基準点Pの位置である。「位置f」は、「位置d」から上記第2ブーム2のみを最大折曲姿勢まで折曲させたときの位置である。「位置g」は、「位置f」から上記第1ブーム1のみを倒伏させて上記制御基準点Pを上記下動限界線L0上に位置させた時の位置である。従って、上記動作領域は、「位置a」から「位置c」までの移動軌跡と、上記下動限界線「L0」と、「位置g」から「位置f」までの移動軌跡と、「位置f」から「位置d」までの移動軌跡と、「位置d」から「位置a」までの移動軌跡とで囲まれる領域となる。
【0019】
そして、この実施形態においては、このようなバランサ装置Zの動作領域を、制御上、次述の第1の動作領域X1と第2の動作領域X2の二つの領域に区画している。即ち、「位置d」から上記第1ブーム1の倒伏のみによって上記制御基準点Pを上記下動限界線L0上に合致させたときの「位置e」までの軌跡を領域区画線「L1」とし、この領域区画線「L1」によって上記動作領域を作業半径方向に区画し、該領域区画線「L1」よりも作業半径が大きい側の領域を第1の動作領域X1とし、小さい側の領域を第2の動作領域X2としている。
【0020】
このような動作領域の区画に対応して、上記第1の動作領域X1と第2の動作領域X2のそれぞれにおける動作の制御形態を設定している。
【0021】
即ち、この実施形態では、上記第1の動作領域X1においては、上記第2ブーム2の折曲角度を最小角度に固定し、該第2ブーム2の伸縮動と上記第1ブーム1の起伏動のみを許容するようにしている。また、上記第2の動作領域X2においては、上記第2ブーム2を全縮に固定し、該第2ブーム2の折曲動と上記第1ブーム1の起伏動のみを許容するようにしている。尚、上記領域区画線L1上は、上記第1の動作領域X1に含める。
【0022】
以上のように二つの第1の動作領域X1と第2の動作領域X2とを設定することで、後述するように、上記バランサ装置Zの制御基準点Pの移動制御は、該各動作領域X1,X2のそれぞれに対応した制御形態で行われる。
【0023】
続いて、上記バランサ装置Zの制御系について説明する。
【0024】
図4には、この実施形態にかかるバランサ装置Zにおける制御系のブロック図を示している。この制御系の中心となるのが演算機能をもつ制御手段39であって、該制御手段39は状態検出手段30と操作力検出手段32及びモード切換手段33からそれぞれ信号を受ける。
【0025】
上記状態検出手段30は、上記旋回角度検出器15とを起伏角度検出器16と折曲角度検出器17と伸縮長さ検出器18とレベリング角検出器19で構成されるものであって、これら各検出器において検出される上記バランサ装置Zの状態に関する情報、即ち、上記第1ブーム1の起伏角度と旋回角度、上記第2ブーム2の折曲角度と伸縮長さ、及び上記ワーク載置台6のレベリング角に関する情報を後述の制御手段39に出力する。
【0026】
上記操作力検出手段32は、操作手段31からの操作に関連する信号を受けて操作力(実際上は操作速度)及び操作方向を後述の制御手段39に出力するものであって、この実施形態においては、上記ワーク載置台6に備えた上記左右方向操作力検出器27,前後方向操作力検出器28及び上下方向操作力検出器29の外に、上記レバー操作状態検出器をも含めたものがこれに該当する。また、この操作力検出手段32に対して信号の出力を行う操作手段31は、操作モードによって異なり、レバーモード設定時には上記操作レバーがこれに該当し、バランスモード設定時には作業者自身がこれに該当する。尚、この操作力検出手段32は、後述のように、バランスモードが設定された時には、作業者による操作力が付与される以前の初期状態において荷重検出を行い、これを初期荷重値として出力するようにもなっている。
【0027】
上記モード切換手段33は、上述のように、レバーモードとバランスモードとの切り換えを行うものであって、作業者によって選択操作され、レバーモード設定時には操作レバーの操作量と操作方向に関連して上記操作力検出手段32から出力される信号を、また上記バランスモード設定時には作業者から付与される操作力と操作方向に対応して上記操作力検出手段32から出力される信号を、それぞれ選択的に後述の制御手段39に出力するものである。
【0028】
上記制御手段39は、次述の目標座標位置演算部40と動作領域判定部46と目標値演算部47とレベリング駆動用制御部48及びブーム駆動用制御部49とを備えている。
【0029】
目標座標位置演算部40は、初期座標位置演算手段41と目標速度変換部42と記憶部43と積分器44とを備えて構成される。
上記初期座標位置演算手段41は、上記状態検出手段30から入力される上記バランサ装置Zの状態に関する情報、即ち、上記第1ブーム1の起伏角度と旋回角度、上記第2ブーム2の折曲角度と伸縮長さ、及び上記ワーク載置台6のレベリング角に関する情報を受けて、幾何学計算により上記制御基準点Pの全体座標系(即ち、三軸方向の位置を示す座標系)における現在の位置、即ち、初期座標位置を求めるものである。そして、この初期座標位置演算手段41で求められた初期座標位置は、記憶部43において記憶保持されるとともに、後述の加算器45に演算子の一つとして出力される。また、上記記憶部43に記憶される初期座標位置は、後述の加算器45で求められる目標座標位置を受けて順次更新記憶される。尚、上記初期座標位置演算手段41における初期座標位置の演算処理は、レバーモード設定時とバランスモード設定時の双方において同一である。
【0030】
上記目標速度変換部42は、上記操作力検出手段32からの操作力、操作方向に関連する信号を受けて、レバーモード設定時とバランスモード設定時のそれぞれにおいて、上記制御基準点Pの目標速度を算出するものである。
即ち、レバーモード設定時には、操作レバー(水平移動操作レバーと垂直移動操作レバー)の操作による作業者からの操作指令(具体的には、操作量と操作方向に関連する指令)を受けて、上記制御基準点Pを全体座標系において水平・垂直移動させる場合における目標速度を幾何学計算により求め、且つこれを出力する。
【0031】
一方、バランスモード設定時には、先ず、上記操作力検出手段32から出力される初期荷重値を受けてこれを記憶する一方、その後、作業者によって操作力が付与されると、記憶した初期荷重値と操作力付与後にこれを検出して出力される実荷重値とに基づいて、上記制御基準点Pの移動を意図して作業者により実際にかけられた操作力を算出し、上記制御基準点Pを全体座標系において水平・垂直移動させる場合における目標速度を幾何学計算により求めてこれを出力する。
【0032】
上記積分器44では、上記目標速度変換部42からの目標速度を受けてこれを積分し、上記制御基準点Pの全体座標系上における目標位置の変化量を求める。ここで求められた目標位置変化量は、次述の加算器45に出力される。
【0033】
上記加算器45では、上記記憶部43からの初期座標位置に上記積分器44からの目標位置変化量を加算して、全体座標系上における上記制御基準点Pの目標座標位置を算出し、この求められた目標座標位置を次述の動作領域判定部46と目標値演算部47にそれぞれ出力する。
【0034】
上記動作領域判定部46においては、全体座標系上における上記制御基準点Pの目標座標位置を、鉛直面上における位置を示す局所座標系上の位置に変換し、この局所座標系上の目標座標位置を基に、図3に示す動作領域図から現在の動作領域が第1の動作領域X1であるのか、第2の動作領域X2であるのかを判定し、この判定結果を領域判定信号として次述の目標値演算部47に出力する。
【0035】
上記目標値演算部47においては、上記目標速度変換部42からの目標速度と上記加算器45からの目標座標位置がそれぞれ入力される。そして、上記目標速度と目標座標位置とに基づき幾何学計算により、目標角度、目標角速度、目標ブーム長さ、目標ブーム伸縮速度を、動作領域に対応してそれぞれ求める。即ち、現在の動作領域が第1の動作領域X1である場合には、制御対象が鉛直面上における上記第1ブーム1の起伏動と上記第2ブーム2の伸縮動、及び水平面上における上記旋回台3の旋回動であるので、ここでは上記第1ブーム1の起伏目標角度と上記第2ブーム2の伸縮目標長さ及び上記旋回台3の旋回目標角度とを求める。これに対して、現在の動作領域が第2の動作領域X2である場合には、制御対象が鉛直面上における上記第1ブーム1の起伏動と上記第2ブーム2の折曲動、及び水平面上における上記旋回台3の旋回動であるので、ここでは上記第1ブーム1の起伏目標角度と上記第2ブーム2の折曲目標角度及び上記旋回台3の旋回目標角度とを求める。尚、ここで求められた上記各目標値は次述のブーム駆動用制御部49にバルブ指令値の演算要素として入力されるが、それと同時に、該各目標値のうち、起伏目標速度と折曲目標速度は次述のレベリング駆動用制御部48に上記ワーク載置台6のレベリング制御要素として入力される。
【0036】
上記ブーム駆動用制御部49においては、上記目標値演算部47から入力される各目標値と上記状態検出手段30から入力される現在のブーム状態に関する情報(即ち、現在の起伏速度、折曲速度、伸縮長さ及び旋回角度)とに基づいて、上記制御基準点Pを目標位置に水平・垂直移動させる場合に必要な起伏用制御バルブ、折曲用制御バルブ、伸縮用制御バルブ及び旋回用制御バルブの作動量及び作動方向に関する指令値を求め、この各指令値を該各制御バルブの駆動手段36に出力し、上記起伏シリンダ7、折曲シリンダ8、伸縮シリンダ9及び旋回モータ11を適宜作動させる。
【0037】
上記レベリング駆動用制御部48においては、上記目標値演算部47から入力される各目標値と上記状態検出手段30から入力される現在の起伏速度と折曲角度とレベリング角とに基づいて、上記ワーク載置台6を上記第1ブーム1と第2ブーム2の作動に拘わらず常時一定姿勢に保持するに必要なレベリングバルブの作動量及び作動方向に関する指令値を求め、この指令値を該レベリングバルブの駆動手段35に出力し、上記レベリングシリンダ10を適宜作動させる。
【0038】
尚、この実施形態においては、上記レベリング駆動用制御部48とブーム駆動用制御部49で特許請求の範囲中の「駆動手段34」を構成している。
【0039】
以上がこの実施形態にかかるバランサ装置Zにおける制御系の説明である。
【0040】
続いて、このバランサ装置Zにおける実際の制御を、バランスモード設定時を例にとって説明する。
【0041】
バランサ装置Zを使用しての作業に際し、例えば、制御系の電源投入と同時に、現在のバランサ装置Zの各ブーム1,2の状態が上記各検出器15〜19によって検出され、この検出値に基づいて上記制御基準点Pの初期座標位置が算出され且つ記憶保持される。また、作業者によるモード切換手段33のバランスモードへの設定に伴って、上記ワーク載置台6の初期荷重値が該ワーク載置台6に設けた上記左右方向操作力検出器27と前後方向操作力検出器28と上下方向操作力検出器29の検出値に基づいて算出され、且つこれが記憶保持される。以上で、バランスモードでの上記ワーク載置台6の移動制御の準備が整う。
【0042】
しかる後、作業者が上記ワーク載置台6を所定の位置まで移動させることを欲し、上記ワーク載置台6部分に適宜大きさの操作力を適宜方向に向けて付与すると、この操作力の大きさ及び操作方向に対応した上記制御基準点Pの目標速度が算出されるとともに、この目標速度に基づいて目標位置の変化量が算出される。さらに、この目標位置の変化量と上記制御基準点Pの初期座標位置に基づいて、上記制御基準点Pを移動させるべき目標座標位置が算出される。
【0043】
そして、この目標座標位置に基づいて、作動制御が行われる動作領域が第1の動作領域X1と第2の動作領域X2のいずれであるのかが判定される。この動作領域の判定により選択された動作領域において制御対象となるアクチュエータのみについてその作動の目標値が算出される。即ち、例えば、第1の動作領域X1である場合には、鉛直面上における上記第1ブーム1の起伏動と上記第2ブーム2の伸縮動、及び水平面上における上記旋回台3の旋回動のみが制御対象となるので、上記第1ブーム1の起伏目標角度と上記第2ブーム2の伸縮目標長さ及び上記旋回台3の旋回目標角度とが求められる。また、第2の動作領域X2である場合には、制御対象が鉛直面上における上記第1ブーム1の起伏動と上記第2ブーム2の折曲動、及び水平面上における上記旋回台3の旋回動であるので、上記第1ブーム1の起伏目標角度と上記第2ブーム2の折曲目標角度及び上記旋回台3の旋回目標角度とが求められる。
【0044】
ここで求められた目標値に基づいてバルブ指令値が算出され、この指令値により上記起伏シリンダ7,折曲シリンダ8等の各アクチュエータが適宜動作することで、上記制御基準点P(即ち、上記ワーク載置台6上に載置されたワークW)は作業者の操作力により指示された方向へ、且つ指示された速度で移動されることになる。
【0045】
また、この上記各ブーム1,2の動作に伴って、上記レベリングシリンダ10の作動制御が行われることで、上記ワーク載置台6は該各ブーム1,2の動作に拘わらず一定の姿勢を保持することになる。
【0046】
尚、レバーモード設定時の制御は、制御基準点Pの目標速度の算出の基礎となる情報が操作レバーの操作量と操作方向により与えられることを除いて、上記のレバーモード設定時の制御と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【0047】
以上のように、この実施形態にかかるバランサ装置Zにおいては、上記制御基準点Pの鉛直面内における動作領域での移動についてみれば、該動作領域のうち、上記第1の動作領域X1においては上記起伏シリンダ7と上記伸縮シリンダ9の二つのアクチュエータのみが、上記第2の動作領域X2においては上記起伏シリンダ7と上記折曲シリンダ8の二つのアクチュエータのみが制御対象となることから、例えば従来のように動作領域の全域において起伏シリンダ7と折曲シリンダ8と伸縮シリンダ9の三つのアクチュエータの全てが制御対象となる場合に比して、制御対象の数が少ない分だけ、上記動作領域での上記制御基準点Pの移動制御にかかる制御プログラムがより簡略化され、それだけ制御系のコストダウンが図れることになる。
【0048】
また、上記各動作領域X1,X2における制御対象が少ないことから、制御プログラムの構築に際して、上記各ブーム1,2の高さをできるだけ低く抑えた状態で上記制御基準点Pの移動を可能とするようにプログラムを構築することが容易であり、その結果、該各ブーム1,2の高さが低く抑えられる分だけ、バランサ装置Zを使用しての実際の作業に際して該各ブーム1,2が周辺機材と干渉するのを可及的に防止し得る等、バランサ装置Zの作動の的確性、安全性という点において極めて有用である。
【0049】
その他
(1) 上記実施形態においては、上述のように、上記バランサ装置Zの動作領域として、図3に示すように第1の動作領域X1と第2の動作領域X2の二つの動作領域を設定したものについて説明し、且つかかる動作領域の設定によって上述の如き特有の効果が得られる旨の説明をしたが、上記特有の効果のうち、制御対象の減少による制御プログラムの簡略化という点は、上記実施形態の如く動作領域を第1の動作領域X1と第2の動作領域X2の二つに区画することのみによって得られるものではない。例えば、図5又は図6に示すような動作領域の設定によっても実現されるものである。
【0050】
図5に示すものは、バランサ装置Zの全動作領域を、「位置a」と「位置b」と「位置d」と「位置c」とで囲まれた第1の動作領域X1と、「位置a」と「位置c」と「位置f」と「位置e」とで囲まれた第2の動作領域X2と、「位置c」と「位置d」と「位置g」と「位置f」とで囲まれた第3の動作領域X3の三つの領域に区画し、第1の動作領域X1においては上記第2ブーム2を全伸に固定した状態で該第2ブーム2の折曲動と上記第1ブーム1の起伏動のみを許容し、第2の動作領域X2においては上記第1ブーム1を最大に起仰させて固定した状態で上記第2ブーム2の伸縮動と折曲動のみを許容し、第3の動作領域X3においては上記第2ブーム2を最大に折曲させて固定した状態で該第2ブーム2の伸縮動と上記第1ブーム1の起伏動のみを許容する構成としたものである。
【0051】
図6に示すものは、バランサ装置Zの全動作領域を、「位置a」と「位置b」と「位置f」と「位置e」とで囲まれた第1の動作領域X1と、「位置b」と「位置d」と「位置i」と「位置g」と「位置f」とで囲まれた第2の動作領域X2と、「位置b」と「位置c」と「位置d」とで囲まれた第3の動作領域X3と、「位置e」と「位置f」と「位置g」と「位置h」とで囲まれた第4の動作領域X4と、「位置i」と「位置j」と「位置g」とで囲まれた第5の動作領域X5の五つの領域に区画し、第1の動作領域X1においては上記第2ブーム2の折曲角度を最小に固定した状態で該第2ブーム2の伸縮動と上記第1ブーム1の起伏動のみを許容し、第2の動作領域X2においては上記第1ブーム1の起伏角度を「位置b」又は「位置f」における起伏角度に固定した状態で上記第2ブーム2の伸縮動と折曲動のみを許容し、第3の動作領域X3においては上記第2ブーム2を全伸で固定した状態で該第2ブーム2の折曲動と上記第1ブーム1の起伏動のみを許容し、第4の動作領域X4においては上記第2ブーム2を全縮に固定し且つ該第2ブーム2の折曲動と上記第1ブーム1の起伏動のみを許容し、第5の動作領域X5においては上記第2ブーム2の折曲角度を最大に固定した状態で該第2ブーム2の伸縮動と上記第1ブーム1の起伏動のみを許容したものである。
【0052】
このように、図5あるいは図6にように動作領域を二以上に区画設定した場合にも、この区画された各動作領域X1〜X3、又は動作領域X1〜X5における制御対象を二つに設定することで、制御対象の減少による制御プログラムの簡略化という効果は実現されるものである。
【0053】
しかしながら、この図5あるいは図6の如く上記動作領域を三つあるいは五つに区画して設定した場合には、各第1の動作領域X1〜第3の動作領域X3、又は第1の動作領域X1〜第5の動作領域X5のそれぞれにおける動作において、上記各ブーム1,2の高さをできるだけ低く抑えた状態で上記制御基準点Pの移動を可能とするようにプログラムを構築することは、特に各動作領域相互間の移行時の制御が複雑となることから、上記実施形態のように動作領域が第1の動作領域X1と第2の動作領域X2の二つである場合に比して、容易ではなく、従って、プログラムを構築の容易化という本発明に特有の効果の他の一つの実現が困難である。
【0054】
これらのことから、本発明においては動作領域を図3に示すように、第1の動作領域X1と第2の動作領域X2の二つに特定したものである。
【0055】
(2) 上記実施形態においては、上述のように、上記ワーク載置台6に、モニター24とスピーカ25とを備え、該モニター24に上記ターンテーブル14に載置されるワークWの重量とか、制御状態に関する情報(例えば、現在の制御モードがレバーモードであるのかバランスモードであるのか、あるいは制御の異常の有無の情報)を文字あるいは画像にて表示するとともに、上記スピーカ25によりこれを音声で報知させるようにしている。かかる構成とすることで、作業者は常時、作業に関係する情報を入手することができ、例えば過負荷状態における無理な操作等が確実に防止され作業上の安全性が確保されるとともに、上記情報に基づく適正な作業の実現により作業上の信頼性が向上することになる。
【0056】
また、上記実施形態においては、上記モニター24を上記ワーク載置台6に直接設置したものを示しているが、このモニター24の配置位置あるいは固定構造は作業上の必要に応じて適宜設定できるものであって、例えば上記ワーク載置台6にリンク機構とかフレキシブルチューブ等で固定し、作業者が見易い位置に移動させることができるようにしても良い。また、上記モニター24への情報信号の送信を無線により行うことで、該モニター24を作業者が見易い位置に固定配置することも可能である。
【0057】
(3) 上記実施形態においては、定置式のバランサ装置Zを例にとって説明したが、本発明にかかるバランサ装置Zは定置式に限られるものではなく、例えば図7に示すように、バランサ装置Zをクローラ等の走行車両Yに搭載してこれを自走式とすることもできることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるバランサ装置の全体図である。
【図2】図1に示したバランサ装置におけるワーク載置台部分の拡大図である。
【図3】図1に示したバランサ装置の動作領域図である。
【図4】図1に示したバランサ装置における制御ブロック図である。
【図5】他のバランサ装置における動作領域図である。
【図6】他のバランサ装置における動作領域図である。
【図7】本発明にかかるバランサ装置の走行車両への搭載例を示す側面図である。
【符号の説明】
1は第1ブーム、2は第2ブーム、3は旋回台、4は固定フレーム、5は取付基台、6はワーク載置台、7は起伏シリンダ(起伏駆動手段)、8は折曲シリンダ(折曲駆動手段)、9は伸縮シリンダ(伸縮駆動手段)、10はレベリングシリンダ、11は旋回モータ、12はワーク旋回シリンダ、13は載置台フレーム、14はターンテーブル、15は旋回角度検出器、16は起伏角度検出器、17は折曲角度検出器、18は伸縮長さ検出器、19はレベリング角検出器、20は支点ピン、21は支点ピン、22は支点ピン、23はワークチルトシリンダ、24はモニター、25はスピーカ、27は左右方向操作力検出器、28は前後方向操作力検出器、29は上下方向操作力検出器、39は制御手段、40は目標座標位置演算部、41は初期座標位置演算手段、42は目標速度変換部、43は記憶部、44は積分器、45は加算器、46は動作領域判定部、47は目標値演算部、48はレベリング駆動用制御部、49はブーム駆動用制御部、X1〜X5は動作領域、Zはバランサ装置である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a hoisting boom that is driven to move up and down, and a folding boom that is extendable and connected to the front end of the hoisting boom and is driven to bend. The front end of the bending boom It is related with the balancer apparatus comprised so that each said boom might be driven according to the operation force added to.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various balancer devices have been proposed in which a boom is driven according to an operating force applied by an operator, and a control reference point set at, for example, a boom tip is moved to a position corresponding to the operating force. One of them is a hoisting boom that is driven to move up and down, and a folding boom that is extendable and connected to the distal end portion of the hoisting boom.
[0003]
By the way, in a balancer device provided with such a hoisting boom and a telescopic bending boom, for example, a control reference point is set on the distal end side of the bending boom, and the control reference point is set on a vertical plane. In this case, a total of three driving means, that is, the raising / lowering driving means of the raising / lowering boom, the folding driving means of the folding boom, and the expansion / contraction driving means, are involved in this. The control reference point is moved to a position intended by the operator by appropriately operating according to the operation force from the operator applied to the point portion.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional balancer device, since all of the three driving means can be operated over the entire operation region in the vertical plane, the control reference point is moved to the position instructed by the operator. In this case, there are many combinations of these drive means. Therefore, the control program becomes complicated and the cost is increased by the degree of freedom of the combination of the drive means in the movement control of the control reference point.
[0005]
Further, depending on the combination of these driving means and the selection of the priority of operation between these driving means, for example, the control reference point is set at a predetermined position while the height of each boom is kept low. Although there is a combination of driving means that can be moved or priority of operation, the height of each boom is increased by selecting a different combination of driving means or priority of operation. Depending on the boom, there is room for improvement in terms of accuracy of operation, such as the work becoming difficult due to interference between the boom and surrounding equipment.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made for the purpose of proposing a balancer device that can achieve both cost reduction and operation accuracy by simplifying a control system.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the following configuration is adopted as a specific means for solving such a problem.
That is, the base end portion 1a of the first boom 1 is connected to the swivel base 3 that can be swung freely and can be driven up and down by the hoisting drive means 7 disposed between the swivel base 3 and the base end 1a. The telescopic second boom 2 that is telescopically driven by the telescopic driving means 9 is connected to the distal end portion 1b of the first boom 1 so as to be foldable along the undulating surface of the first boom 1 and folded. The bending drive means 8 can be driven to bend, and the operation force detection means 32 detects the operation force applied to the distal end 2b side of the second boom 2, and the direction of the operation force detected by the operation force detection means 32 The second boom 2 is calculated by calculating a control value related to the operating direction and the operating speed of each of the driving means 7 to 9 based on the size and operating the driving means 7 to 9 based on the control value. Control reference point P set on the tip 2b side of In the balancer device comprising a control means 39 that moves in a direction and speed corresponding to the operating force, the control means 39 moves the first boom 1 up and down with respect to the movement of the control reference point P in the vertical plane. And the second boom 2 with the bending angle of the second boom 2 fixed to the minimum as an operation region in the vertical plane determined by the three movements of the bending movement and the expansion and contraction movement of the second boom 2. First movement region X that can be moved by the telescopic movement of the first boom 1 and the hoisting movement of the first boom 11And a second operation region X that is movable by a folding operation of the second boom 2 and a raising / lowering operation of the first boom 1 with the expansion / contraction amount of the second boom 2 fixed to a minimum.2And the first operating region X1, The movement of the control reference point P is controlled only by the expansion / contraction movement of the second boom 2 and the raising / lowering movement of the first boom 1 while the bending angle of the second boom 2 is fixed to the minimum. Operating region X2, The movement of the control reference point P is controlled only by the bending movement of the second boom 2 and the raising / lowering movement of the first boom 1 while the expansion amount of the second boom 2 is fixed to the minimum. It is characterized by having.
[0008]
【The invention's effect】
Therefore, according to the balancer device of the present invention, when the control reference point P moves in the operation area in the vertical plane, the first operation area X of the operation area is included.1In this case, only the two driving means of the undulation driving means 7 and the expansion / contraction driving means 9 are in the second operating region X.2Since only the two drive means of the undulation drive means 7 and the bending drive means 8 are involved, for example, all of the three drive means can be operated over the entire operation region as in the prior art. The control program for controlling the movement of the control reference point P in the operation region is further simplified, and the cost of the control system is correspondingly reduced as the number of drive means to be controlled is smaller than in the case where the control is performed. You can go down.
[0009]
In addition, each operation region X1, X2Therefore, when building a control program, it is easy to build a program so that the control reference point P can be moved while keeping the heights of the booms 1 and 2 as low as possible. As a result, it is possible for the booms 1 and 2 to interfere with surrounding equipment as much as possible in the actual work using the balancer device, so that the height of the booms 1 and 2 is kept low. Therefore, it is possible to achieve a useful effect in terms of the accuracy and safety of the operation of the balancer device.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a stationary balancer device Z as a preferred embodiment of the balancer device according to the present invention. The balancer device Z is configured such that the base end 1a of the first boom 1 is attached to the upper end 3a of the swivel base 3 that is pivotably attached to the fixed frame 4 fixed to the attachment base 5. 1 is connected so that it can be raised and lowered in a vertical plane, and can be driven up and down by a raising and lowering cylinder 7 (corresponding to the “undulation driving means” in the claims) arranged between the swivel 3 and the rotary table 3. On the other hand, a base end portion 2a of the second boom 2 described below is connected to a distal end portion 1b of the first boom 1 via a fulcrum pin 21. The undulation angle of the first boom 1 is detected by the undulation angle detector 16.
[0011]
The second boom 2 includes a proximal boom 2A and a distal boom 2B that is telescopically inserted into the proximal boom 2A, and has a proximal end 2a (that is, a proximal end of the proximal boom 2A). Is connected to the tip 1b of the first boom 1 by a fulcrum pin 21 so that it can be bent along the undulating surface of the first boom 1, that is, along the vertical surface. The bending cylinder 8 (corresponding to the “folding driving means” in the claims) disposed between them is driven to bend. A bending angle (a machine angle) of the second boom 2 with respect to the first boom 1 is detected by a bending angle detector 17.
[0012]
Further, the second boom 2 is provided with a telescopic cylinder 9 (corresponding to “extension drive means” in the claims), and the second boom 2 is driven to expand and contract by the expansion and contraction of the expansion cylinder 9. It is like that. The extension / contraction length of the second boom 2 is detected by an extension / contraction length detector 18.
[0013]
Further, the distal end portion 2b of the second boom 2 (that is, the distal end portion of the distal boom 2B) is described below via a fulcrum pin 22 provided in a direction perpendicular to the folding surface of the second boom 2. A work mounting table 6 is attached.
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the workpiece mounting table 6 is pivotally supported by the distal end portion 2 b of the second boom 2 via the fulcrum pin 22 and is disposed between the distal end boom 2 </ b> B. A mounting table frame 13 that is maintained at a constant ground posture by the cylinder 10 is provided. A turntable 14 is provided on the upper surface side of the mounting table frame 13 so that the turntable 14 is appropriately swiveled by a work turning cylinder 12 and tilted by a work tilt cylinder 23. It has become. The leveling angle (ground angle) of the workpiece mounting table 6 is detected by a leveling angle detector 19.
[0015]
Further, the balancer device Z in this embodiment is operated in accordance with the balance mode in which the operation is controlled according to the operation force accompanying the operation of the operator and the operation of the operation lever (not shown), as will be described later. The operation mode of the operator is controlled in the balance mode operation control, and the operation mode of the balance mode is used to move the work table 6 to a predetermined position. In order to detect this, a left / right direction operation force detector 27, a front / rear direction operation force detector 28, and an up / down direction operation force detector 29 are provided, and a lever operation state detector (not shown) for detecting the operation state of the operation lever. (Omitted) is provided.
[0016]
Furthermore, in this embodiment, the control reference point P, which is a control reference for the position control of the workpiece mounting table 6, is the axis of the fulcrum pin 22 that is a connection point between the second boom 2 and the workpiece mounting table 6. The heart position is set. Further, the work mounting table 6 includes a monitor 24 for displaying various information such as the weight of the work W mounted on the work mounting table 6 and the operation state of the balancer device Z, and a speaker for voice notification of the various information. 25 is provided.
The above is the specific structure of the balancer device Z.
[0017]
Next, with reference to FIG. 3, the operation area (that is, the movement area of the control reference point P) in the balancer device Z of this embodiment will be described.
[0018]
The operation area of the balancer device Z is a substantially trapezoidal area obtained by connecting “position a”, “position c”, “position g”, “position f”, and “position d” in FIG. Here, “position a” is the position of the control reference point P when the second boom 2 is fully extended in the state where the first boom 1 is raised up to the maximum. “Position c” indicates that the control reference point P is moved from the “position a” to the downward movement limit line L only by the inclining operation of the first boom 1.0It is the position when it is moved to. “Position d” is the position of the control reference point P when the second boom 2 is fully contracted in the state where the first boom 1 is raised to the maximum. The “position f” is a position when only the second boom 2 is bent from the “position d” to the maximum bending posture. “Position g” means that only the first boom 1 is laid down from “Position f” and the control reference point P is set to the lower limit line L0This is the position when positioned above. Therefore, the operation region includes the movement locus from “position a” to “position c” and the lower movement limit line “L”.0”, A movement locus from“ position g ”to“ position f ”, a movement locus from“ position f ”to“ position d ”, and a movement locus from“ position d ”to“ position a ”. It becomes an area.
[0019]
In this embodiment, the operation region of such a balancer device Z is defined as the first operation region X described below in terms of control.1And second operating region X2It is divided into two areas. That is, the control reference point P is moved from the “position d” to the lower movement limit line L only by the fall of the first boom 1.0The trajectory up to “position e” when matched to the top is indicated by the area division line “L1”And this area marking line“ L1”To divide the operating area in the working radius direction, and the area dividing line“ L1The region on the side where the working radius is larger than the first operation region X1And the smaller region is the second operating region X2It is said.
[0020]
Corresponding to such a section of the operation area, the first operation area X1And second operating region X2The control mode of the operation in each of these is set.
[0021]
That is, in this embodiment, the first operation region X1In this case, the bending angle of the second boom 2 is fixed to a minimum angle, and only the expansion and contraction movement of the second boom 2 and the raising and lowering movement of the first boom 1 are allowed. Further, the second operating region X2The second boom 2 is fixed in a fully contracted state, and only the bending movement of the second boom 2 and the raising / lowering movement of the first boom 1 are allowed. The area dividing line L1The above is the first operation region X.1Include in
[0022]
As described above, the two first operation regions X1And second operating region X2As will be described later, the movement control of the control reference point P of the balancer device Z is performed in each of the operation regions X.1, X2This is performed in a control form corresponding to each of the above.
[0023]
Next, the control system of the balancer device Z will be described.
[0024]
FIG. 4 shows a block diagram of a control system in the balancer device Z according to this embodiment. At the center of this control system is a control means 39 having an arithmetic function, and the control means 39 receives signals from the state detection means 30, the operating force detection means 32, and the mode switching means 33, respectively.
[0025]
The state detection means 30 comprises the turning angle detector 15, a undulation angle detector 16, a bending angle detector 17, an expansion / contraction length detector 18, and a leveling angle detector 19. Information on the state of the balancer device Z detected by each detector, that is, the undulation angle and turning angle of the first boom 1, the bending angle and extension / contraction length of the second boom 2, and the work mounting table 6 Information regarding the leveling angle is output to the control means 39 described later.
[0026]
The operation force detection means 32 receives a signal related to the operation from the operation means 31 and outputs an operation force (actually an operation speed) and an operation direction to the control means 39 described later. In the above, the lever operation state detector is included in addition to the left / right direction operation force detector 27, the front / rear direction operation force detector 28, and the up / down direction operation force detector 29 provided in the workpiece mounting table 6. Corresponds to this. The operation means 31 that outputs a signal to the operation force detection means 32 differs depending on the operation mode. The operation lever corresponds to this when the lever mode is set, and the operator corresponds to this when the balance mode is set. To do. As will be described later, when the balance mode is set, the operation force detection means 32 detects a load in an initial state before the operator's operation force is applied, and outputs this as an initial load value. It is also like.
[0027]
As described above, the mode switching means 33 switches between the lever mode and the balance mode, and is selected and operated by the operator. When the lever mode is set, the mode switching means 33 is related to the operation amount and the operation direction of the operation lever. A signal output from the operation force detection means 32 and a signal output from the operation force detection means 32 corresponding to the operation force applied by the operator and the operation direction when the balance mode is set are selectively selected. Is output to the control means 39 described later.
[0028]
The control means 39 includes a target coordinate position calculation unit 40, an operation region determination unit 46, a target value calculation unit 47, a leveling drive control unit 48, and a boom drive control unit 49 described below.
[0029]
The target coordinate position calculation unit 40 includes an initial coordinate position calculation unit 41, a target speed conversion unit 42, a storage unit 43, and an integrator 44.
The initial coordinate position calculation means 41 is information relating to the state of the balancer device Z input from the state detection means 30, that is, the undulation angle and turning angle of the first boom 1, and the bending angle of the second boom 2. And the length of the expansion / contraction, and the leveling angle of the work table 6 and the current position of the control reference point P in the overall coordinate system (that is, the coordinate system indicating the position in the three-axis direction) by geometric calculation. That is, the initial coordinate position is obtained. The initial coordinate position obtained by the initial coordinate position calculating means 41 is stored and held in the storage unit 43 and is output to the adder 45 described later as one of the operators. The initial coordinate position stored in the storage unit 43 is sequentially updated and stored in response to a target coordinate position obtained by an adder 45 described later. The initial coordinate position calculation process in the initial coordinate position calculation means 41 is the same both when the lever mode is set and when the balance mode is set.
[0030]
The target speed conversion unit 42 receives the signals related to the operation force and the operation direction from the operation force detection means 32, and the target speed of the control reference point P at each of the lever mode setting and the balance mode setting. Is calculated.
That is, when the lever mode is set, an operation command (specifically, a command related to the operation amount and the operation direction) from the operator by operating the operation lever (horizontal movement operation lever and vertical movement operation lever) is received, and A target speed when the control reference point P is moved horizontally and vertically in the entire coordinate system is obtained by geometric calculation and is output.
[0031]
On the other hand, when the balance mode is set, first, the initial load value output from the operating force detecting means 32 is received and stored, and thereafter, when the operating force is applied by the operator, the stored initial load value and Based on the actual load value that is detected and output after the operation force is applied, the operation force actually applied by the operator with the intention of moving the control reference point P is calculated, and the control reference point P is calculated. The target speed for horizontal / vertical movement in the global coordinate system is obtained by geometric calculation and output.
[0032]
The integrator 44 receives the target speed from the target speed conversion unit 42 and integrates it to obtain the change amount of the target position on the entire coordinate system of the control reference point P. The target position change amount obtained here is output to the adder 45 described below.
[0033]
The adder 45 calculates the target coordinate position of the control reference point P on the entire coordinate system by adding the target position change amount from the integrator 44 to the initial coordinate position from the storage unit 43. The obtained target coordinate positions are output to the operation area determination unit 46 and the target value calculation unit 47 described below.
[0034]
In the motion region determination unit 46, the target coordinate position of the control reference point P on the entire coordinate system is converted into a position on the local coordinate system indicating the position on the vertical plane, and the target coordinate on the local coordinate system is converted. Based on the position, the current operation region is the first operation region X from the operation region diagram shown in FIG.1The second operating region X2And the determination result is output as a region determination signal to the target value calculation unit 47 described below.
[0035]
In the target value calculator 47, the target speed from the target speed converter 42 and the target coordinate position from the adder 45 are input. Then, a target angle, a target angular velocity, a target boom length, and a target boom expansion / contraction speed are obtained corresponding to the operation area by geometric calculation based on the target speed and the target coordinate position. That is, the current operation area is the first operation area X1In this case, the controlled objects are the up-and-down movement of the first boom 1 on the vertical plane, the expansion and contraction movement of the second boom 2, and the turning movement of the swivel base 3 on the horizontal plane. The undulation target angle of 1 boom 1, the expansion / contraction target length of the second boom 2 and the turning target angle of the swivel 3 are obtained. On the other hand, the current operation region is the second operation region X.2In this case, since the controlled objects are the up-and-down movement of the first boom 1 on the vertical plane, the bending movement of the second boom 2, and the turning movement of the swivel base 3 on the horizontal plane, The undulation target angle of the first boom 1, the bending target angle of the second boom 2 and the turning target angle of the swivel 3 are obtained. Each of the target values obtained here is input to the boom drive control unit 49 as a calculation element of the valve command value. At the same time, among the target values, the undulation target speed and the bending are calculated. The target speed is input to the leveling drive control unit 48 described below as a leveling control element of the work table 6.
[0036]
In the boom drive control unit 49, information on each target value input from the target value calculation unit 47 and the current boom state input from the state detection means 30 (that is, the current undulation speed and bending speed). , The control valve for undulation, the control valve for folding, the control valve for expansion and contraction, and the control for rotation necessary for moving the control reference point P horizontally and vertically to the target position based on the Command values relating to the valve operation amount and the operation direction are obtained, and the command values are output to the drive means 36 of the control valves, and the undulation cylinder 7, the bending cylinder 8, the telescopic cylinder 9 and the swing motor 11 are operated appropriately. Let
[0037]
In the leveling drive control unit 48, based on each target value input from the target value calculation unit 47 and the current undulation speed, bending angle, and leveling angle input from the state detection means 30, A command value relating to the amount and direction of operation of the leveling valve necessary to keep the work table 6 in a constant posture at all times regardless of the operation of the first boom 1 and the second boom 2 is obtained. The leveling cylinder 10 is operated as appropriate.
[0038]
In this embodiment, the leveling drive control unit 48 and the boom drive control unit 49 constitute the “drive means 34” in the claims.
[0039]
The above is description of the control system in the balancer apparatus Z concerning this embodiment.
[0040]
Next, actual control in the balancer device Z will be described taking the balance mode setting as an example.
[0041]
At the time of work using the balancer device Z, for example, at the same time when the control system is turned on, the current states of the booms 1 and 2 of the balancer device Z are detected by the detectors 15 to 19, Based on this, the initial coordinate position of the control reference point P is calculated and stored. In addition, when the operator sets the mode switching means 33 to the balance mode, the initial load value of the workpiece mounting table 6 and the left-right direction operating force detector 27 provided on the workpiece mounting table 6 and the front-rear direction operating force are set. It is calculated based on the detection values of the detector 28 and the vertical operation force detector 29 and is stored and held. Thus, preparation for movement control of the workpiece mounting table 6 in the balance mode is completed.
[0042]
Thereafter, when the operator desires to move the workpiece mounting table 6 to a predetermined position and gives an appropriate operating force to the workpiece mounting table 6 in an appropriate direction, the magnitude of the operating force is large. The target speed of the control reference point P corresponding to the operation direction is calculated, and the change amount of the target position is calculated based on the target speed. Further, based on the change amount of the target position and the initial coordinate position of the control reference point P, a target coordinate position to which the control reference point P should be moved is calculated.
[0043]
Then, based on the target coordinate position, the motion region in which the operation control is performed is the first motion region X.1And second operating region X2Is determined. The target value of the operation is calculated only for the actuator to be controlled in the operation region selected by the determination of the operation region. That is, for example, the first operation region X1In this case, only the up-and-down movement of the first boom 1 and the expansion and contraction movement of the second boom 2 on the vertical plane and the turning movement of the swivel base 3 on the horizontal plane are controlled. The hoisting target angle of the boom 1, the telescopic target length of the second boom 2, and the turning target angle of the swivel 3 are obtained. Further, the second operation region X2In this case, since the control targets are the up-and-down movement of the first boom 1 and the bending movement of the second boom 2 on the vertical plane, and the turning movement of the swivel base 3 on the horizontal plane, The undulation target angle of the boom 1, the bending target angle of the second boom 2, and the turning target angle of the swivel 3 are obtained.
[0044]
A valve command value is calculated based on the target value obtained here, and the actuators such as the hoisting cylinder 7 and the bending cylinder 8 are appropriately operated based on the command value. The workpiece W) placed on the workpiece placing table 6 is moved in the direction designated by the operator's operating force and at the designated speed.
[0045]
Further, the operation of the leveling cylinder 10 is controlled in accordance with the operation of the booms 1 and 2, so that the workpiece mounting table 6 maintains a constant posture regardless of the operation of the booms 1 and 2. Will do.
[0046]
The control at the time of setting the lever mode is the same as the control at the time of setting the lever mode described above except that information that is the basis for calculating the target speed of the control reference point P is given by the operation amount and the operation direction of the operation lever. Since it is the same, description here is abbreviate | omitted.
[0047]
As described above, in the balancer device Z according to this embodiment, when the movement of the control reference point P in the operation region in the vertical plane is seen, the first operation region X of the operation region is included.1Only the two actuators of the hoisting cylinder 7 and the telescopic cylinder 9 are in the second operating region X.2Since only the two actuators of the hoisting cylinder 7 and the bending cylinder 8 are controlled, the hoisting cylinder 7, the bending cylinder 8, and the telescopic cylinder 9 are, for example, in the entire operating region as in the prior art. Compared to the case where all of the actuators are controlled objects, the control program related to the movement control of the control reference point P in the operation region is simplified by the smaller number of controlled objects. Costs can be reduced.
[0048]
In addition, each operation region X1, X2Therefore, when building a control program, it is easy to build a program so that the control reference point P can be moved while keeping the heights of the booms 1 and 2 as low as possible. As a result, it is possible for the booms 1 and 2 to interfere with surrounding equipment during actual work using the balancer device Z by the amount that the height of the booms 1 and 2 is kept low. The balancer device Z is extremely useful in terms of the accuracy of operation and safety.
[0049]
Other
(1) In the above embodiment, as described above, the operation area of the balancer device Z is the first operation area X as shown in FIG.1And second operating region X2In the above description, it is explained that the specific effect as described above can be obtained by setting the operation region. The point of simplification is that the operation region is changed to the first operation region X as in the above embodiment.1And second operating region X2It is not obtained only by dividing into two. For example, this can also be realized by setting an operation area as shown in FIG.
[0050]
FIG. 5 shows a first operation region X in which the entire operation region of the balancer device Z is surrounded by “position a”, “position b”, “position d”, and “position c”.1And a second motion region X surrounded by “position a”, “position c”, “position f”, and “position e”2And the third motion region X surrounded by “position c”, “position d”, “position g”, and “position f”ThreeThe first operation region X1The second boom 2 is fixed in the fully extended state, and only the bending movement of the second boom 2 and the raising / lowering movement of the first boom 1 are allowed, and the second operation region X is allowed.2In the state where the first boom 1 is raised up and fixed to the maximum, only the expansion and contraction and folding of the second boom 2 are allowed, and the third operating region XThreeThe second boom 2 is configured to permit only the expansion and contraction movement of the second boom 2 and the raising and lowering movement of the first boom 1 in a state where the second boom 2 is bent and fixed to the maximum.
[0051]
6 shows a first operation region X in which the entire operation region of the balancer device Z is surrounded by “position a”, “position b”, “position f”, and “position e”.1And the second motion region X surrounded by “position b”, “position d”, “position i”, “position g”, and “position f”2And the third motion region X surrounded by “position b”, “position c”, and “position d”ThreeAnd a fourth motion region X surrounded by “position e”, “position f”, “position g”, and “position h”FourAnd the fifth motion region X surrounded by “position i”, “position j”, and “position g”FiveThe first operation area X1In the second operation region X, only the telescopic motion of the second boom 2 and the raising and lowering motion of the first boom 1 are allowed with the bending angle of the second boom 2 fixed to the minimum.2The first boom 1 is fixed at the undulation angle at “position b” or “position f”, and only the expansion and contraction and folding movements of the second boom 2 are allowed. XThreeThe second boom 2 is fixed at full extension, and only the bending movement of the second boom 2 and the raising / lowering movement of the first boom 1 are allowed, and the fourth operating region XFourThe second boom 2 is fixed in full contraction, and only the bending movement of the second boom 2 and the raising / lowering movement of the first boom 1 are allowed, and the fifth operation region XFiveIn FIG. 2, only the expansion and contraction movement of the second boom 2 and the raising and lowering movement of the first boom 1 are allowed with the bending angle of the second boom 2 fixed to the maximum.
[0052]
As described above, even when the operation area is divided into two or more as shown in FIG. 5 or FIG.1~ XThreeOr operating region X1~ XFiveBy setting the number of control objects in to two, the effect of simplification of the control program due to the decrease in the control objects can be realized.
[0053]
However, when the operation region is divided into three or five as shown in FIG. 5 or FIG. 6, each first operation region X1To third operating region XThreeOr the first operating region X1To fifth operating region XFiveIn the operation in each of the above, it is particularly important to construct a program so that the control reference point P can be moved while keeping the heights of the booms 1 and 2 as low as possible. Since the time control becomes complicated, the operation region is the first operation region X as in the above embodiment.1And second operating region X2Therefore, it is difficult to realize another one of the effects peculiar to the present invention of facilitating the construction of a program.
[0054]
From these facts, in the present invention, the operation region is set to the first operation region X as shown in FIG.1And second operating region X2The two are specific.
[0055]
(2) In the above embodiment, as described above, the work placing table 6 includes the monitor 24 and the speaker 25, and the weight of the work W placed on the turntable 14 on the monitor 24 is controlled. Information on the state (for example, whether the current control mode is the lever mode or the balance mode, or information on the presence or absence of control abnormality) is displayed in text or an image, and this is notified by voice from the speaker 25. I try to let them. By adopting such a configuration, the worker can always obtain information related to the work, for example, an unreasonable operation in an overload state is reliably prevented and work safety is ensured. Realization of appropriate work based on information improves work reliability.
[0056]
In the above embodiment, the monitor 24 is directly installed on the workpiece mounting table 6. However, the arrangement position or fixing structure of the monitor 24 can be appropriately set according to work needs. For example, it may be fixed to the workpiece mounting table 6 with a link mechanism or a flexible tube so that it can be moved to a position that is easy for the operator to see. In addition, by transmitting the information signal to the monitor 24 wirelessly, the monitor 24 can be fixedly arranged at a position that is easy for the operator to see.
[0057]
(3) In the above embodiment, the stationary balancer device Z has been described as an example. However, the balancer device Z according to the present invention is not limited to the stationary type. For example, as shown in FIG. Of course, this can be mounted on a traveling vehicle Y such as a crawler to make it self-propelled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of a balancer device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a workpiece mounting table portion in the balancer device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an operation region diagram of the balancer device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a control block diagram in the balancer device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is an operation region diagram in another balancer device.
FIG. 6 is an operation region diagram in another balancer device.
FIG. 7 is a side view showing an example of mounting the balancer device according to the present invention on a traveling vehicle.
[Explanation of symbols]
1 is a first boom, 2 is a second boom, 3 is a swivel base, 4 is a fixed frame, 5 is a mounting base, 6 is a work mounting base, 7 is a hoisting cylinder (hitting drive means), and 8 is a bending cylinder ( (Folding drive means), 9 is a telescopic cylinder (extension drive means), 10 is a leveling cylinder, 11 is a turning motor, 12 is a work turning cylinder, 13 is a mounting frame, 14 is a turntable, 15 is a turning angle detector, 16 is a undulation angle detector, 17 is a bending angle detector, 18 is a telescopic length detector, 19 is a leveling angle detector, 20 is a fulcrum pin, 21 is a fulcrum pin, 22 is a fulcrum pin, and 23 is a work tilt cylinder. , 24 is a monitor, 25 is a speaker, 27 is a lateral operation force detector, 28 is a longitudinal operation force detector, 29 is a vertical operation force detector, 39 is a control means, 40 is a target coordinate position calculation unit, 41 Is the first Coordinate position calculation means, 42 is a target speed conversion unit, 43 is a storage unit, 44 is an integrator, 45 is an adder, 46 is an operation region determination unit, 47 is a target value calculation unit, 48 is a leveling drive control unit, 49 Is the boom drive controller, X1~ XFiveIs an operation area, and Z is a balancer device.

Claims (1)

旋回自在とされた旋回台(3)に第1ブーム(1)の基端部(1a)を起伏自在に連結し且つこれを上記旋回台(3)との間に配置した起伏駆動手段(7)によって起伏駆動可能とするとともに、
上記第1ブーム(1)の先端部(1b)には伸縮駆動手段(9)により伸縮駆動される伸縮自在な第2ブーム(2)を該第1ブーム(1)の起伏面に沿って折曲自在に連結し且つこれを折曲駆動手段(8)により折曲駆動可能とし、
さらに上記第2ブーム(2)の先端部(2b)側にかかる操作力を検出する操作力検出手段(32)と、
該操作力検出手段(32)により検出された操作力の方向と大きさに基づいて上記各駆動手段(7)〜(9)の作動方向と作動速度に関連する制御値を算出しこの制御値に基づいて該各駆動手段(7)〜(9)を作動させることで上記第2ブーム(2)の先端部(2b)側に設定した制御基準点(P)を上記操作力に対応した方向及び速度で移動させる制御手段(39)とを備えたバランサ装置であって、
上記制御手段(39)は、上記制御基準点(P)の鉛直面内における移動に関して、上記第1ブーム(1)の起伏動と上記第2ブーム(2)の折曲動と伸縮動の三つの動作により決定される鉛直面内における動作領域として、上記第2ブーム(2)の折曲角度を最小に固定した状態で該第2ブーム(2)の伸縮動作と上記第1ブーム(1)の起伏動作とによって移動可能な第1の動作領域(X1)と、上記第2ブーム(2)の伸縮量を最小に固定した状態で該第2ブーム(2)の折曲動作と上記第1ブーム(1)の起伏動作とによって移動可能な第2の動作領域(X2)とを保有し、
上記第1の動作領域(X1)においては上記第2ブーム(2)の折曲角度を最小に固定したまま該第2ブーム(2)の伸縮動と上記第1ブーム(1)の起伏動のみによって上記制御基準点(P)の移動を制御し、上記第2の動作領域(X2)においては上記第2ブーム(2)の伸縮量を最小に固定したまま該第2ブーム(2)の折曲動と上記第1ブーム(1)の起伏動のみによって上記制御基準点(P)の移動を制御するように構成されていることを特徴とするバランサ装置。
The undulation drive means (7) is configured such that the base end (1a) of the first boom (1) is connected to the swivel base (3) which can be swiveled, and is disposed between the swivel base (3). ) Can be driven up and down,
A telescopic second boom (2) that is telescopically driven by the telescopic drive means (9) is folded along the undulating surface of the first boom (1) at the distal end (1b) of the first boom (1). Bendably connected and bendable by the bend drive means (8),
Furthermore, an operating force detecting means (32) for detecting an operating force applied to the tip (2b) side of the second boom (2),
Based on the direction and magnitude of the operating force detected by the operating force detecting means (32), a control value related to the operating direction and operating speed of each of the driving means (7) to (9) is calculated, and this control value is calculated. The control reference point (P) set on the tip end (2b) side of the second boom (2) by actuating the driving means (7) to (9) based on the direction corresponding to the operating force And a control means (39) for moving at a speed,
The control means (39) relates to the movement of the control reference point (P) in the vertical plane, ie, the up-and-down motion of the first boom (1), the folding motion of the second boom (2) and the expansion and contraction motion. As an operation region in a vertical plane determined by two operations, the second boom (2) extends and contracts and the first boom (1) with the bending angle of the second boom (2) fixed to a minimum. The first boom region (X 1 ) that can be moved by the hoisting movement of the second boom (2), the folding operation of the second boom (2) in a state where the amount of expansion and contraction of the second boom (2) is fixed to the minimum, and the first A second movement region (X 2 ) that can be moved by the up and down movement of one boom (1),
In the first operation region (X 1 ), the second boom (2) is expanded and contracted and the first boom (1) is raised and lowered while the bending angle of the second boom (2) is fixed to the minimum. The movement of the control reference point (P) is controlled only by this, and in the second operation region (X 2 ), the second boom (2) is kept with the expansion / contraction amount of the second boom (2) being fixed to the minimum. The balancer device is configured to control the movement of the control reference point (P) only by the bending movement of the first boom (1) and the raising and lowering movement of the first boom (1).
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