JP4643980B2 - ブーム作業車のノンストップ作動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブームの倒伏作動の途中でブームの収縮作動を併せて行うことにより、ブームの先端部が許容作業範囲の限界を超えることなくブームの倒伏作動を続行できるようにしたブーム作業車のノンストップ作動制御装置に関する。

ブーム作業車は、走行体上に起伏、伸縮、旋回動自在に設けたブームの先端部に作業機を備えた車両であり、作業機が作業者搭乗用の作業台であるものは高所作業車として、また作業機が吊り上げ装置であるものはクレーン車として知られている。このようなブーム作業車では、オペレータが操作するブーム操作レバーの操作によりブームを起伏、伸縮、旋回作動させることができ、ブームの先端部に設けられた作業機を所望の位置に移動させて所要の作業を行うことができる。

このようなブーム作業車では、ブームの自重及び作業機の負荷等により生ずる転倒モーメントによって走行体が転倒することを防止する転倒防止装置が備えられている。この転倒防止装置には種々のものが知られているが、例えば、ブームの先端部の移動が予め定められた許容作業範囲内に限定されるタイプ（作業範囲規制タイプ）のものでは、ブームの先端部が許容作業範囲の限界線を外側へ超えるようなブームの作動が禁止されるようになっている。

また、このような転倒防止装置とは別に、ブームの倒伏作動時における作業性を高める装置として、ノンストップ作動制御装置が知られている（例えば、下記の特許文献参照）。この装置は、上記作業範囲規制タイプのものでは、規制線上若しくは規制線よりも内側の領域内に規制線に沿って延びるようにトレース線を設定しておき、倒伏作動中のブームの先端部がこのトレース線に達した後は、ブームの倒伏作動のみならずブームの収縮作動も行うことにより、ブームの先端部をトレース線に沿わせて下降移動させるようになっている。このようなノンストップ作動制御装置によれば、ブームの倒伏作動によってブームの先端部が規制線に達するような場合であっても、ブームの作動を止めることなく倒伏作動を継続して行うことができるので、作業性を向上させることができる。
特公平４−１９１５９号公報 特開２００２−２６５１９９号公報

しかしながら、上記従来のノンストップ作動制御では、ブームの先端部がそれまでの円弧運動から直線運動（ノンストップ作動）に移行する際、ブームの先端部の進行方向が急変させられるためにブームの先端部に大きな慣性力が作用してしまうという問題があった。この作業機に作用する慣性力は、作業機が作業者搭乗用の作業台である場合には、作業台に搭乗した作業者に大きなショックを与えることになってしまう。また、ブームの倒伏作動速度が大きいときにはブームの先端部が規制線を外側に超えることがあり、ブームの先端部が規制線を予想以上に超えてしまった場合には走行体の安定度が低下するおそれがでてくる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、ブームの先端部が円弧運動から直進運動に移行する際にブームの先端部に大きな力が作用することを防止でき、加えてブームの倒伏作動速度が大きいときでもブームの先端部が規制線を大きく超えてしまうことを防止することが可能な構成のブーム作業車のノンストップ作動制御装置を提供することを目的としている。

本発明に係るブーム作業車のノンストップ作動制御装置は、走行体と、走行体に起伏及び伸縮動自在に設けられ、先端部に作業機（例えば、実施形態における作業台４０）を有したブームと、ブームの先端部の移動が禁止される領域との境界線である規制線上に若しくは規制線よりも内側の領域内に設けられたトレース線及びトレース線よりも内側の領域内に上下方向に延びて設けられた基準線のデータを記憶した記憶手段（例えば、実施形態におけるコントローラ６０の記憶部６４）と、ブームの倒伏作動中、ブームの先端部がトレース線に達しようとしていると判断したとき、ブームの倒伏作動に併せてブームの収縮作動を行わせることにより、ブームの先端部をトレース線に沿って下降移動させるノンストップ作動制御手段（例えば、実施形態におけるコントローラ６０のノンストップ作動制御部６５）とを備え、ノンストップ作動制御手段は、倒伏作動しているブームの先端部が基準線上に達したときからブームの収縮作動を開始するようになっている。なお、上記ブームの先端部とは作業機をも含む概念である。また、上記トレース線は、規制線に対して特定の式で関係付けられた点の集合であってもよく、更には一定の幅（水平方向の距離）を持った領域であってもよい。

上記本発明に係るブーム作業車のノンストップ作動制御装置において、基準線がトレース線から内側に離れる距離は、高さ方向距離が大きくなるに従って大きくなるように設定されていることが好ましい。

また、上記基準線はブームの倒伏作動速度が大きいときほどトレース線から内側に離れる距離が大きくなる位置に設定されることが好ましい。

また、上記本発明に係るブーム作業車のノンストップ作動制御装置においては、ブームの先端部が基準線に達した後トレース線に至るまでの間におけるブームの収縮作動速度の増大変化量は、ブームの長さに応じて（ブームの長さが大きいときほど大きくなるように）、またブームの倒伏作動速度に応じて（ブームの倒伏作動速度が大きいときほど大きくなるように）設定されることが好ましい。

また、上記本発明に係るブーム作業車のノンストップ作動制御装置においては、ブームの先端部がトレース線に達する前にブームの倒伏作動速度を低下させるようになっていることが好ましい。

本発明に係るブーム作業車のノンストップ作動制御装置では、倒伏作動しているブームの先端部がトレース線よりも内側の領域内に設けられた基準線上に達したときからブームの収縮作動を開始するようになっている。このため、それまで円弧運動を行っていたブームの先端部はその円弧軌道の下方領域を通って滑らかに直進運動（トレース線に沿った運動）に移行できるようになり、ブームの先端部に作用する力（慣性力）を軽減することができる。また、これにより作業機が作業者搭乗用の作業台であっても、作業台上の作業者は大きなショックを受けずに済む。また、ブームの倒伏作動速度が大きいときでもブームの先端部の急激な方向変化を抑えることができるので、ブームの先端部がトレース線から大きく逸脱（オーバーシュート）するようなことがなく、ブームの先端部が規制線の外側へ大きく逸脱して車両姿勢が不安定になることを防止することができる。

ここで、基準線がトレース線から内側に離れる距離が、高さ方向距離が大きくなるに従って大きくなるように設定されているのであれば、ブームの収縮作動の開始点は、ブームの長さが大きいときほどトレース線から離れた位置に設定されることになる。このため、ブームの長さが大きいときほど早めにブームの収縮作動を開始させることができ、より小さい回転（倒伏）半径でブームの先端部を移動させることができる。したがって、ブームの長さによらずブームの先端部に作用する力（慣性力）を小さくすることができ、円弧運動をしていたブームの先端部を滑らかに直進運動に移行させることができる。

また、基準線が、ブームの倒伏作動速度が大きいときほどトレース線から内側に離れる距離が大きくなる位置に設定されるのであれば、ブームの収縮作動の開始点は、ブームの倒伏作動速度が大きいときほどトレース線から離れた位置に設定されることになる。このため、ブームの倒伏作動速度が大きいときほど早めにブームの収縮作動を開始させることができ、より小さい回転（倒伏）半径でブームの先端部を移動させることができる。したがって、ブームの倒伏作動速度によらずブームの先端部に作用する力（慣性力）を小さくすることができ、円弧運動をしていたブームの先端部を滑らかに直進運動に移行させることができる。

また、ブームの先端部が基準線に達した後トレース線に至るまでの間におけるブームの収縮作動速度の増大変化量が、ブームの長さに応じて（ブームの長さが大きいときほど大きくなるように）設定されるのであれば、また、ブームの先端部が基準線に達した後トレース線に至るまでの間におけるブームの収縮作動速度の増大変化量が、ブームの倒伏作動速度に応じて（ブームの倒伏作動速度が大きいときほど大きくなるように）設定されるのであれば、円弧運動をしていたブームの先端部を滑らかに直進運動に移行させることができる。

また、ブームの先端部がトレース線に達する前にブームの倒伏作動速度を低下させるのであれば、ブームの倒伏作動速度が比較的大きい場合であっても、ブームの先端部を滑らかにトレース線上に乗せることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図２は本発明の一実施形態に係るノンストップ作動制御装置が適用されたクローラ式の高所作業車１である。この高所作業車１は、走行体（クローラ走行体）１０の上部に旋回体２０を有し、旋回体２０の上部にはブーム（伸縮ブーム）３０がフートピン２３を介して起伏自在に取り付けられた構成を有している。

旋回体２０は旋回体２０の内部に設けられた旋回モータ（油圧モータ）２１を回転作動させることにより走行体１０に対して水平面内３６０度の範囲で旋回動させることができ、ブーム３０は旋回体２０との間に設けられた起伏シリンダ（油圧シリンダ）２２を伸縮作動させることにより旋回体２０に対して起伏動させることができる。ブーム３０は基端ブーム３０ａ、中間ブーム３０ｂ及び先端ブーム３０ｃが入れ子式に構成されており、ブーム３０の内部に設けられた伸縮シリンダ（油圧シリンダ）３１を伸縮作動させることにより長手方向に伸縮動させることができる。

ブーム３０の先端部には垂直ポスト３２が設けられており、この垂直ポスト３２には作業者搭乗用の作業台４０が回動自在に取り付けられている。作業台４０は作業台４０の内部に設けられた首振りモータ（油圧モータ）４１を回転作動させることにより垂直ポスト３２に対して水平面内で首振り動させることができる。なお、垂直ポスト３２は図示しない平衡装置により常時垂直姿勢に保持されるため、結果として作業台４０の床面は常に水平姿勢が保たれる。

作業台４０には上部操作装置５０が設けられており、ここにはブーム３０の起伏、伸縮及び旋回操作を行うブーム操作レバー５１と、作業台４０の首振り操作を行う作業台操作レバー５２とが設けられている（図１参照）。このため作業台４０に搭乗したオペレータ（作業者）ＯＰは、ブーム操作レバー５１を操作してブーム３０を起伏、伸縮、旋回させ、また作業台操作レバー５２を操作して作業台４０を垂直ポスト３２まわりに首振り作動させることにより、自身の乗った作業台４０を自在に移動させて、所望の位置で高所作業を行うことが可能である。

走行体１０は、フレーム１１の左右両側にクローラ走行装置１２を一基ずつ備えている。各クローラ走行装置１２はフレーム１１の後部に取り付けられた起動輪１２ａと、フレーム１１の前部に取り付けられた遊動輪１２ｂと、これら起動輪１２ａ及び遊動輪１２ｂに巻き掛けられたクローラベルト１２ｃとを有して構成されている。左右のクローラ走行装置１２の各起動輪１２ａはそれぞれフレーム１１に取り付けられた走行モータ（油圧モータ）１３，１４（図２では左側の走行モータ１３のみを示す）により図示しないスプロケットを回転させて駆動することが可能であり、左右の走行モータ１３，１４は上部操作装置５０に備えられた走行操作レバー５３，５４（図１参照）を操作することにより所望に回転・停止動作を行わせることができる。

図１に示すように、走行体１０内に設けられた油圧ポンプＰは図示しない動力源（エンジンや電動モータ等）により駆動され、油圧ポンプＰが吐出した作動油は起伏シリンダ２２の作動を制御する起伏シリンダ制御バルブＶ１、伸縮シリンダ３１の作動を制御する伸縮シリンダ制御バルブＶ２、旋回モータ２１の作動を制御する旋回モータ制御バルブＶ３、首振りモータ４１の作動を制御する首振りモータ制御バルブＶ４及び左右の走行モータ１３，１４の作動を制御する走行モータ制御バルブＶ５，Ｖ６を介して対応する油圧アクチュエータ（起伏シリンダ２２、伸縮シリンダ３１、旋回モータ２１首振りモータ４１及び左右の走行モータ１３，１４）に供給されるようになっている。

ブーム操作レバー５１又は作業台操作レバー５２が作業台４０上のオペレータＯＰにより操作されると、そのレバーの操作方向（傾動方向）及び操作量（傾動量）に対応した電圧信号が出力され、それぞれコントローラ６０のバルブ作動制御部６１に入力される。そして、コントローラ６０のバルブ作動制御部６１は、これらレバー５１，５２の操作により出力された電圧信号に応じた方向及び量で対応する制御バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の各スプール（図示せず）を電磁駆動する。ここで、制御バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の各スプールの駆動方向は対応する油圧アクチュエータの駆動方向（伸縮若しくは回転方向）に関係し、各スプールの駆動量は対応する油圧アクチュエータに供給される作動油の流量（単位時間当たりの流量）、すなわち各油圧アクチュエータの作動速度に関係する。したがって、各制御バルブのスプールの駆動方向が逆になると対応する油圧アクチュエータの作動方向が逆になり、各制御バルブのスプールの駆動量が大きくなるほど対応する油圧アクチュエータの作動速度は大きくなる。

ここで、ブーム操作レバー５１又は首振り操作レバー５２の操作により出力される電圧信号の電圧レベルはその操作量にほぼ比例するようになっており、オペレータＯＰは各操作レバー５１，５２の操作量を調節することで、対応する上記油圧アクチュエータの作動速度を自在に調節することができる。

また、左右の走行操作レバー５３，５４がオペレータＯＰにより操作されると、その操作方向（傾動方向）及び操作量（傾動量）に対応した電圧信号が出力され、それぞれコントローラ６０のバルブ作動制御部６１に入力される。そして、このバルブ作動制御部６１は、これら走行操作レバー５３，５４の操作により出力された電圧信号に応じた方向及び量で対応する左右の走行モータ制御バルブＶ５，Ｖ６の各スプール（図示せず）を電磁駆動する。ここで、両制御バルブＶ５，Ｖ６の各スプールの駆動方向は対応する走行モータ１３，１４の回転方向に関係し、各スプールの駆動量は走行モータ１３，１４に供給される作動油の流量（単位時間当たりの流量）、すなわち走行モータ１３，１４の回転数（回転速度）に関係する。したがって、制御バルブのスプールの駆動方向が逆になると対応する走行モータ１３，１４の作動方向が逆になり、各制御バルブのスプールの駆動量が大きくなるほど対応する走行モータ１３，１４の作動速度は大きくなる。

ここで、左右の走行操作レバー５３，５４の操作により出力される電圧信号の電圧レベルはその操作量にほぼ比例し、左右の走行操作レバー５３，５４の操作量が同じであれば出力される電圧レベルは同じになるようになっている。このため、オペレータＯＰは走行操作レバー５３，５４の操作量を調節することで、左右の走行モータ１３，１４の回転速度を自在に調節して直進走行或いはターン走行をすることができる。なお、ターン走行はピボットターン（小半径での旋回ターン）とスピンターン（その場でのターン）とがあり、左右のクローラ走行装置１２の一方を（ほぼ）固定した状態で他方を順方向或いは逆方向に回転させることによりピボットターンをすることができ、左右のクローラ走行装置１２を互いに異なる方向に回転させることによりスピンターンをすることができる。

また、本高所作業車１には、図２及び図１に示すように、ブーム３０の起伏角度θ（図４参照）を検出する起伏角度検出器８１、ブーム３０の長さＬ（図４参照）を検出する長さ検出器８２及びブーム３０の（旋回体２０の）旋回角度を検出する旋回角度検出器８３が設けられており、これら検出器８１，８２，８３により検出されたブーム３０の起伏角度θ、長さＬ及び旋回角度の各情報はコントローラ６０の位置算出部６２に入力されるようになっている（図１参照）。ここで、コントローラ６０の位置算出部６２は、検出器８１，８２，８３からの情報に基づいて走行体１０を基準としたブーム３０の先端部（このブーム３０の先端部とは作業台４０をも含む概念である。ブーム先端部と称することがある）の位置を算出し、その結果得られたブーム先端部の位置の情報を検出器８１，８２，８３が検出する各情報とともにコントローラ６０の規制制御部６３に出力する（図１参照）。

起伏角度検出器８１、長さ検出器８２、旋回角度検出器８３及びコントローラ６０の位置算出部６２はブーム先端部の位置（座標）を検出する機能を有しており、以下、これらを一組にして位置検出手段８０と称する。なお、位置検出手段８０は、直接的には、或るブーム３０の旋回角度におけるブーム先端部の位置を座標（θ，Ｌ）として求めるが、ブーム３０の作業半径Ｒ（図４に示すようにフートピン２３を含む鉛直線ＰＬからブーム３０の先端部ＢＰまでの間の水平距離）及びブーム３０の先端部高さＨ（図４に示すようにフートピン２３を含む水平線ＷＬからのブーム３０の先端部ＢＰの高さ）はそれぞれθとＬとを用いて表すことができるので、ブーム先端部の位置を座標（Ｒ，Ｈ）として求めることも可能である。

コントローラ６０の記憶部６４には、走行体１０を転倒させることなく作業台４０（ブーム３０の先端部）を移動させることができる領域として定められた許容作業範囲のデータが記憶されている。許容作業範囲の外縁は、ブーム３０の長さがとり得る範囲とブーム３０の起伏角度がとり得る範囲との関係から自ずと画定される外縁（作動限界線と称する）と、構造上はブーム３０の先端部を移動させ得るが、走行体１０の転倒を防止する（転倒モーメントが過大になるのを防止する）観点からブーム３０の先端部の移動を禁止せざるを得ない限界線として設定した外縁（規制線と称する）とから構成されている。

高所作業車１に設定される許容作業範囲は例えば図３に示す通りであり、直線Ｌ１，Ｌ２、曲線Ｌ３，Ｌ４及び直線（曲線であってもよいが、ここでは直線であるとする）Ｌ５によって囲まれる領域からなる。図３中に示す直線Ｌ１、直線Ｌ２、曲線Ｌ３及び曲線Ｌ４は作動限界線であり、直線Ｌ５は規制線である。また、点線で示す曲線Ｌ４′は、規制線Ｌ５が仮に設定されなかったとした場合に形成されるであろう、仮想の作動限界線である。すなわち、規制線Ｌ５と仮想の作動限界線Ｌ４′との間の領域は、ブーム３０の先端部の移動が禁止される領域（構造上はブーム３０の先端部を移動させ得るが、転倒防止の観点からその移動が禁止される領域）であり、規制線Ｌ５は、このブーム３０の先端部の移動が禁止される領域との境界線ということになる。なお、規制線Ｌ５は許容作業範囲の外縁の一部であるので、規制線Ｌ５のデータは許容作業範囲のデータの一部としてコントローラ６０の記憶部６４に記憶されている。

上記説明から分かるように、ブーム３０の先端部は作動限界線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の外側へ移動することはあり得ないが、ブーム３０の作動に対する何の規制もなければ規制線Ｌ５の外側へ移動することはあり得る。上記コントローラ６０の規制制御部６３はこのように規制線Ｌ５の外側へブーム３０の先端部が移動するようなブーム３０の作動を禁止する制御を行う働きをする。具体的には、位置検出手段８０により検出されたブーム先端部の位置情報と記憶部６４に記憶された許容作業範囲のデータとを取り込んでこれらを比較し、ブーム３０の先端部が規制線Ｌ５に達しているときには、ブーム３０の先端部をこの規制線Ｌ５の外側へ移動させるようなブーム操作レバー５１の操作信号を無視するようにバルブ作動制御部６１の動作に規制を与える。このためブーム３０の先端部が規制線Ｌ５を大きく超えて移動することはなく、作業台４０上のオペレータＯＰは車両の転倒を心配することなく、安心して作業台４０の移動操作を行うことができる。例えば、ブーム３０の単純伸長作動が行われた場合に、規制線Ｌ５にブーム３０の先端部が達したとき、ブーム３０の作動は停止される。

また、図１に示すように、コントローラ６０は上述のバルブ作動制御部６１、位置算出部６２、規制制御部６３及び記憶部６４のほかノンストップ作動制御部６５を有している。コントローラ６０の記憶部６４には、規制線Ｌ５よりも内側（走行体１０側）の領域内に（規制線Ｌ５に沿って）設けられたトレース線ＴＲ（図３及び図４参照）のデータと、トレース線ＴＲよりも内側（走行体１０側）の領域内に上下方向に延びて設けられた基準線Ｓ（図３及び図４参照）のデータとが記憶されており（これらトレース線ＴＲと基準線Ｓの各データは数式或いは点（座標値）の集合として記憶されている）、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、ブーム３０の倒伏作動中、位置検出手段８０からの検出情報に基づいてブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに達しようとしていると判断したときには、ブーム３０の倒伏作動に併せてブーム３０の収縮作動を行わせることにより、位置検出手段８０により検出されるブーム３０の先端部の位置とコントローラ６０の記憶部６４に記憶されたトレース線ＴＲのデータとを比較しつつ、ブーム３０の先端部をトレース線ＴＲに沿って下降移動させるようになっている（図１１参照。以下、このような制御をノンストップ作動制御と称する）。ここで、トレース線ＴＲや基準線Ｓは規制線Ｌ５を基準にして（例えば規制線Ｌ５から所定の水平方向距離を持つ点の集合として）設定してもよいが、図３に示すフートピン２３を含む鉛直線ＰＬなど、規制線Ｌ５以外のものを基準にして設定するようにしてもよい。

コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５がこのようなノンストップ作動制御を行わなかったとした場合、上記ケースでは、ブーム３０の倒伏作動によりブーム３０の先端部が規制線Ｌ５に達したところでコントローラ６０の規制制御部６３によりブーム３０の作動は強制停止されてしまうところであるが、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５が上記のようなノンストップ作動制御を行うことにより、ブーム３０の先端部の外方（走行体１０から離れる側）への移動は制限されるものの、オペレータＯＰが意図していたブーム３０の倒伏作動は続行することができるので、作業性が向上することになる。

コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、上記ノンストップ作動制御を開始する条件となる、ブーム３０が倒伏作動中であることの検知を、位置検出手段８０により検出されている（モニターされている）ブーム３０の先端部の移動軌跡に基づいて、或いはブーム操作レバー５１の操作状態を検出することにより行う。また、ブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに達しようとしているか否かの判断は、位置検出手段８０が検出するブーム３０の先端部の位置が基準線Ｓ上に達したことを検知することにより行う。

ここで、ブーム３０の先端部が基準線Ｓに達したことは、位置検出手段８０により検出されたブーム先端部ＢＰの位置（座標）から算出されるブーム３０の作業半径Ｒ（図４参照）が、そのときのブーム先端部ＢＰの位置に対応する許容作業半径Ｒｃ（フートピン２３を含む鉛直線ＰＬとトレース線ＴＲとの間の水平距離。図４参照）と、そのときのブーム先端部ＢＰの位置に対応して求められる、基準線Ｓがトレース線ＴＲから内側（走行体１０側）に離れる距離ΔＲ（図４参照）との差よりも大きくなった（Ｒｃ−ΔＲ≦Ｒとなった）ことより検知できる。なお、距離ΔＲは、高さ方向距離が大きくなるほど大きくなるように設定されている。

ところで、上記のように設定された基準線Ｓ上の点は、ブーム３０の起伏角度θ、ブーム３０の長さＬ、作業半径Ｒ、ブーム３０の先端部高さＨ、作業半径Ｒの時間変化率ｄＲ／ｄｔ或いはブーム３０の先端部高さＨの時間変化率ｄＨ／ｄｔに対するΔＲとの関係として表すことができる。図５はΔＲをθとの関係で表したときのグラフであり、θが大きいときほどΔＲが大きくなることを示している。図６はΔＲをＬとの関係で表したときのグラフであり、Ｌが大きいときほどΔＲが大きくなることを示している。図７はΔＲをＲとの関係で表したときのグラフであり、Ｒが小さいときほどΔＲが大きくなることを示している。図８はΔＲをＨとの関係で表したときのグラフであり、Ｈが大きいときほどΔＲが大きくなることを示している。

また、図９（Ａ）はΔＲをｄＲ／ｄｔとの関係で表したグラフであり、ｄＲ／ｄｔが大きいときほどΔＲも大きくなることを示している。このことは、図９（Ｂ）に示すように、Δθ１＝Δθ２のときｄＲ１＞ｄＲ２かつΔＲ１＞ΔＲ２であるので、Δθ１及びΔθ２がともに単位時間当たりのθの変化量であるとすれば、ｄＲ／ｄｔが大きいときほどΔＲは大きくなることから分かる。また、図１０（Ａ）はΔＲをｄＨ／ｄｔとの関係で表したグラフであり、ｄＨ／ｄｔが小さいときほどΔＲが大きくなることを示している。このことは、図１０（Ｂ）に示すように、Δθ１＝Δθ２のときｄＨ１＜ｄＨ２かつΔＲ１＞ΔＲ２であるので、Δθ１及びΔθ２がともに単位時間当たりのθの変化量であるとすれば、ｄＨ／Ｈｔが小さいときほどΔＲは大きくなることから分かる。

すなわち、倒伏作動しているブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに達しようとしているか否かの判断（後述するように、ブーム３０の収縮作動を開始するポイント（ブーム３０の収縮作動の開始点Ｐ₁）の位置決定も同時に行われる）において行われるΔＲの呼び出しは、θ，Ｌ，Ｒ，Ｈ，ｄＲ／ｄｔ，ｄＨ／ｄｔのいずれか１つを指定することによって行うことができる。換言すると、基準線Ｓのデータは、θ，Ｌ，Ｒ，Ｈ，ｄＲ／ｄｔ，ｄＨ／ｄｔのいずれか１つとΔＲとの関係のみによって規定することができる。なお、このような基準線Ｓのデータ、すなわちθ，Ｌ，Ｒ，Ｈ，ｄＲ／ｄｔ，ｄＨ／ｄｔのいずれかに対するΔＲの値は、コントローラ６０の記憶部６４に予め記憶される。また、ブーム３０の収縮作動を開始するポイント（開始点Ｐ₁）の位置としては、ブーム３０の先端部が基準線Ｓに達した後におけるブーム３０の先端部の位置を採用することも可能であるが、このように基準線Ｓ上に達したときのブーム先端部の位置をそのままブーム３０の収縮作動の開始点Ｐ₁とすれば、ブーム３０の収縮作動の開始ポイント（開始点Ｐ₁）の設定が大変容易となる。

コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、上記のようにして、ブーム３０の倒伏作動中、位置検出手段８０からの検出情報に基づいてブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに達しようとしていると判断したとき、ブーム３０の収縮作動を開始する。また、必要があれば、ブーム３０の倒伏作動速度を低下させる制御も開始する。そして、このようにブーム３０の収縮作動を開始した後は、ブーム３０の先端部がそれまで描いていた軌道ｍの下方領域を通って（例えば図１１に示すような曲線軌跡ｎ或いは図１４に示すような直線軌跡ｎを描くように）トレース線ＴＲに至るようにブーム３０を作動させる。これによりブーム３０の先端部は滑らかな軌道を描いてトレース線ＴＲに乗り移り、その後はこのトレース線ＴＲに沿って下降移動することになる。

このようなブーム３０の作動制御手順を具体的に説明すると、先ずコントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、倒伏作動しているブーム３０の先端部が基準線Ｓに達したときに伸縮シリンダ３１を作動させてブーム３０の収縮作動を開始する（ブーム３０の収縮作動を開始する軌道ｍ上の点を開始点Ｐ₁とする。図１１参照）。そして、ブーム３０が収縮作動を開始した後は、ブーム３０の先端部が滑らかにトレース線ＴＲ上に乗るように、ブーム３０の収縮作動速度をブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに近づくに連れて、或いはブーム３０の先端部が基準線Ｓに達してからの経過時間が大きくなるに連れて大きくなるように変化させる。なお、図１１中に示す点Ｐ₀は、ブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに至るまでブーム３０の収縮作動を行わなかったと仮定した場合にブーム３０の先端部が描くであろう仮想軌道ｍ′とトレース線ＴＲとの交点であり、点Ｐ₂は、軌跡ｎとトレース線ＴＲとが交わるときの点である。

倒伏作動中のブーム３０の先端部がブーム３０の収縮作動の開始点（軌跡ｎの始点に相当する）Ｐ₁に至るまでの間は、ブーム３０は倒伏作動のみが行われるが、ブーム３０の先端部が収縮作動の開始点Ｐ₁に至った後、トレース線ＴＲに至るまでの間は、ブーム３０は倒伏作動に加えて収縮作動が行われる（倒伏作動と収縮作動とが連動して行われる）ことになる。そして、ブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに乗り移った後も、ブーム３０は倒伏作動に加えて収縮作動が行われるが、ブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに沿って下降移動している間のブーム３０の収縮速度は、ブーム３０の先端部が開始点Ｐ₁からトレース線ＴＲに至るまでの間のブーム３０の収縮速度よりも大きくする必要がある。これは、図１１において、開始点Ｐ₁からトレース線ＴＲに至るまでの領域を移動しているブーム３０の先端部が仮想軌道ｍ′から離れていく距離と、トレース線ＴＲ上を移動しているブーム３０の先端部が仮想軌道ｍ′から離れていく距離とを比較したとき、後者の方が前者よりも大きくなることから容易に推察することができる。なお、上述のように、ブーム３０の先端部が開始点Ｐ₁からトレース線ＴＲに至るまでの間及びトレース線ＴＲに沿って下降移動している間は、必要に応じて（ブーム３０の収縮作動速度に合わせて）ブーム３０の倒伏作動速度を低下させる制御が行われる。

図１２は、ノンストップ作動制御を行った場合におけるブーム３０の収縮速度の変化を示しており、実線はブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに至る前にブーム３０の収縮作動を開始した場合のグラフ、一点鎖線はブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに至ってからブーム３０の収縮作動を開始した場合のグラフである。これら両グラフの比較から、ブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに至る前にブーム３０の収縮作動を開始した場合には、ブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに至ってからブーム３０の収縮作動を開始した場合よりもブーム３０の収縮速度を緩やかに増大させることができるため、ブーム３０の収縮速度の変化速度を小さく抑えることができることが分かる。これにより、倒伏作動中のブーム３０の先端部を滑らかにトレース線ＴＲ上に乗り移らせることができることができるので、ブーム３０の先端部はトレース線ＴＲから大きく逸脱（オーバーシュート）することがない。また、軌道ｍからトレース線ＴＲに乗り移る際に生じる、ブーム３０の先端部の急激な方向変化を抑えることができるので、ブーム３０の先端部に作用する力（慣性力）を軽減することができ、作業台４０上の作業者が大きなショックを受ける事態を防止することが可能となる。

このように、本実施形態に係るノンストップ作動制御装置では、倒伏作動しているブーム３０の先端部が、トレース線ＴＲよりも内側（走行体１０側）の領域内を上下方向に延びて設けられた基準線Ｓに達したときにブーム３０の収縮作動を開始するようになっている。このため、それまで円弧運動を行っていたブーム３０の先端部はその円弧軌道の下方領域を通って滑らかに直進運動（トレース線ＴＲに沿った運動）に移行できるようになり、ブーム３０の先端部に作用する力（慣性力）を軽減することができる。また、これにより作業台４０上の作業者は大きなショックを受けずに済む。また、ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときでもブーム３０の先端部の急激な方向変化を抑えることができるので、ブーム３０の先端部がトレース線ＴＲから大きく逸脱（オーバーシュート）するようなことがなく、ブーム３０の先端部が規制線Ｌ５の外側へ大きく逸脱して車両姿勢が不安定になることを防止することができる。

ところで、ブーム３０の先端部に作用する慣性力は（ブーム３０の倒伏作動速度が同一であれば）ブーム３０の長さが大きいときほど大きくなる。ここで、本実施形態に係るノンストップ作動制御装置では、前述のように、ブーム３０の収縮作動を開始するポイント（開始点Ｐ₁）を決定するときの基準となる基準線Ｓがトレース線ＴＲから内側に離れる距離ΔＲは、高さ方向距離が大きくなるに従って（θが大きいときほど、Ｌが大きいときほど、Ｒが小さいときほど、Ｈが大きいときほど、ｄＲ／ｄｔが大きいときほど、ｄＨ／ｄｔが小さいときほど）大きくなるように設定されているので、ブーム３０の収縮作動の開始点Ｐ₁は、ブーム３０の長さに応じた位置に（ブーム３０の長さが大きいときほどトレース線ＴＲから内側に離れる距離が大きくなる位置に）設定されることになる。このため、ブーム３０の長さが大きいときほど早めにブーム３０の収縮作動を開始させることができ、より小さい回転（倒伏）半径でブーム３０の先端部を移動させることができる。したがって、ブーム３０の長さによらずブーム３０の先端部に作用する力（慣性力）を小さくすることができ、円弧運動していたブーム３０の先端部を滑らかに直進運動に移行させることができる。これは、図１３に示すように、倒伏作動をしているブーム３０の先端部が描く軌道ｍがトレース線ＴＲと交わるときの交叉角αは、トレース線ＴＲと交わるときのブーム３０の長さが大きいときほど大きくなり、軌道ｍとトレース線ＴＲとは滑らかに交わらなくなるので、開始点Ｐ₁をトレース線ＴＲから遠ざけなければ（開始点Ｐ₁を早めに設定しなければ）ブーム３０の先端部がトレース線ＴＲをオーバーシュートし易くなることからも分かる。

また、ブーム３０の先端部に作用する慣性力は（ブーム３０の長さが同一であれば）ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときほど大きくなることから、本実施形態に係るノンストップ作動制御装置では、基準線Ｓはブーム３０の倒伏作動速度が大きいときほどトレース線ＴＲから内側に離れる距離が大きくなる位置に設定され、ブーム３０の収縮作動の開始点Ｐ₁は、ブーム３０の倒伏作動速度に応じた位置に（ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときほどトレース線ＴＲから内側に離れる距離が大きくなる位置に）設定されるようになっている（図１４参照）。このため、ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときほど早めにブーム３０の収縮作動を開始させることができ、より小さい回転（倒伏）半径でブーム３０の先端部を移動させることができる。したがって、ブーム３０の倒伏作動速度によらずブーム３０の先端部に作動する力（慣性力）を小さくすることができ、円弧運動していたブーム３０の先端部を滑らかに直進運動に移行させることができる。

図１５はブーム３０の倒伏作動速度と基準線Ｓのトレース線ＴＲに対する相対位置との関係を表したグラフであり、グラフ中に示すΔＦは、基準線Ｓ上の任意の位置がトレース線ＴＲから内側に離れている距離である。なお、基準線Ｓを上述のように高さ方向距離が大きくなるほどトレース線ＴＲから内側に離れる距離が大きくなるように設定するのではなく、単に、ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときほどトレース線ＴＲから内側に離れる距離が大きくなるように設定することも可能であり、この場合には基準線Ｓをトレース線ＴＲと平行に設定することも可能である。

コントローラ６０のバルブ作動制御部６１が出力する制御バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の駆動信号（電圧信号）はコントローラ６０のノンストップ作動制御部６５にも入力されており、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、これら駆動信号のうち起伏シリンダ制御バルブＶ１の駆動信号に基づいてブーム３０の倒伏作動速度を検知する。これは、起伏シリンダ制御バルブＶ１の駆動信号（の電圧レベル）が大きいときほど起伏シリンダ制御バルブＶ１のスプールの駆動量は大きく、起伏シリンダ２２に供給される作動油の流量（単位時間当たりの流量）が多くなって起伏シリンダ２２の作動速度が大きくなるという関係を利用したものである。このため上記図１５におけるΔＦを起伏シリンダ制御バルブの駆動信号或いは起伏シリンダの作動制御信号との関係でも規定することができ、図１５の横軸を「起伏シリンダ制御バルブの駆動信号」或いは「起伏シリンダの作動制御信号」としてもグラフの形状は図１５と同傾向となる。そして、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、その検知したブーム３０の倒伏作動速度に対応する基準線Ｓのデータを記憶部６４から呼び出してノンストップ作動制御に使用する。この場合、コントローラ６０のバルブ作動制御部６１がブーム３０の倒伏作動速度を検出するブーム倒伏作動速度検出手段として機能することになる。

また、ブーム３０の倒伏作動速度は、起伏角度検出器８１により検出されるブーム３０の起伏角度の時間変化率（ｄθ／ｄｔ）やブーム３０の作業半径Ｒの時間変化率（ｄＲ／ｄｔ）或いはブーム３０の先端部高さＨの時間変化率（ｄＨ／ｄｔ）により求めることができるほか、ブーム３０を起伏作動させる起伏シリンダ２２の出力や作動速度、或いはブーム３０の起伏作動指令を行うブーム操作レバー５１の操作量等によっても求めることができるので、ΔＦはこれらのいずれかとの関係で規定することもできる。このとき図１５の横軸を「ブームの起伏角度の時間変化率」、「ブームの作業半径の時間変化率」、「ブーム先端部高さの時間変化率」、「起伏シリンダの出力」、「起伏シリンダの作動速度」或いは「ブーム操作レバーの操作量」とすれば、グラフの形状は図１５と同傾向となる。

また、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、ブーム３０の収縮作動を開始した後は、ブーム３０の起伏角度が小さくなるに応じてブーム３０の収縮作動速度を増大させるように変化させるが、本実施形態に係るノンストップ作動制御装置では、ブーム３０の先端部が基準線Ｓに達した後トレース線ＴＲに至るまでの間におけるブームの収縮作動速度の増大変化量は、長さ検出器８２により検出されるブーム３０の長さに応じて（ブーム３０の長さが大きいときほど大きくなるように）設定される。ブーム３０の先端部の周速度は、（ブーム３０の倒伏作動速度が同じであれば、）ブーム３０の長さが大きいときほど大きくなるが、このブーム３０の長さに合わせてブーム３０の収縮作動速度の増大変化量を大きくすることにより、ブーム３０の先端部を滑らかにトレース線ＴＲに乗せることができる。

また、本実施形態に係るノンストップ作動制御装置では、ブーム３０の先端部が基準線Ｓに達した後トレース線ＴＲに至るまでの間におけるブーム３０の収縮作動速度の増大変化量は、上述のようにして検知されるブーム３０の倒伏作動速度に応じて（ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときほど大きくなるように）設定される。ブーム３０の先端部の周速度は、（ブーム３０の長さが同じであれば、）ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときほど大きくなるが、このブーム３０の倒伏作動速度に合わせてブーム３０の収縮作動速度の増大変化量を大きくすることにより、ブーム３０の先端部を滑らかにトレース線ＴＲに乗せることができるようになる。なお、このときのブーム３０の倒伏作動速度も、起伏角度検出器８１により検出されるブーム３０の起伏角度の時間変化率（ｄθ／ｄｔ）やブーム３０の作業半径Ｒの時間変化率（ｄＲ／ｄｔ）或いはブーム３０の先端部高さＨの時間変化率（ｄＨ／ｄｔ）により求めることができるほか、ブーム３０を起伏作動させる起伏シリンダ２２の出力や作動速度、或いはブーム３０の起伏作動指令を行うブーム操作レバー５１の操作量等によっても求めることができる。

また、本実施形態に係るノンストップ作動制御装置では、ブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに達する前にブーム３０の倒伏作動速度を低下させるようになっている。具体的には、ブーム３０の収縮作動を開始した直後など、ブーム３０の収縮作動速度がまだ小さい間において、ブーム３０の倒伏作動速度を低下させる。これは、ブーム３０の倒伏作動速度が比較的大きいとき、その倒伏作動速度を保ったままではブーム３０の収縮速度を限界まで大きくしてもブーム３０の先端部を目的の軌道に乗せることができない場合があるからである。このような場合には、ブーム３０の倒伏作動速度をブーム操作レバー５１による指令値（ブーム操作レバー５１の傾動量に相当）よりも小さくし、ブーム３０の倒伏作動速度を低下させて、ブーム３０の収縮作動速度とのバランスをとることにより、ブーム３０の先端部を滑らかにトレース線ＴＲ上に乗せることができるようになる。ここで、ブーム３０の倒伏作動速度の調整は、起伏シリンダ２２の出力、作動速度等を調整することにより行う。なお、ブーム３０の倒伏作動速度を低下させ始めるタイミングは、ブーム３０の位置やブーム３０の倒伏作動速度などに応じ、ブーム３０の先端部がトレース線ＴＲに滑らかに乗り移るように、任意に設定することができる。

これまで述べたノンストップ作動制御において、ブーム３０の倒伏作動に併せて行うブーム３０の収縮作動出力の指令値（伸縮シリンダ３１の収縮作動信号）は、例えば図１６に示すようなマップに従って、ブーム３０の先端部の位置（ブーム３０の作業半径Ｒとブーム３０の先端部高さＨとの組み合わせ）に応じて決定してもよい。図１６に示すマップは、ブーム３０の作業半径Ｒとブーム３０の先端部高さＨによる格子状に区切られた領域におけるブーム３０の収縮作動出力の指令値であり、コントローラ６０の記憶部６４に記憶されている。コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、ブーム３０の倒伏作動に伴って変化するブーム３０の先端部の位置ごとにそのマップからブーム３０の収縮作動出力の指令値を読み出し、これにそのときのブーム３０の倒伏作動速度による補正を行うように制御するものである。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示されたものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、トレース線ＴＲは直線であったが、トレース線ＴＲは必ずしも直線である必要はない。また、図３ではトレース線ＴＲは規制線Ｌ５とほぼ平行に設定されていたが、規制線Ｌ５上に設けることもできる。また、必ずしも規制線Ｌ５と平行でなければならないわけではなく、更には（水平方向の）一定の幅を持った領域であってもよい。

また、上述の実施形態では、本発明が適用される対象は走行体がクローラ式である高所作業車であったが、走行体は必ずしもクローラ式でなくてもよい。また、本発明が適用される対象は必ずしも高所作業車でなくてもよく、走行体に起伏及び伸縮動自在に設けたブームの先端部に作業機を有して構成されるブーム作業車であれば他のブーム作業車（例えばクレーン車や穴掘り建柱車など）であってもよい。

本発明の一実施形態に係るノンストップ作動制御装置が適用されたクローラ式高所作業車における油圧アクチュエータの駆動制御系統図である。 上記クローラ式高所作業車の側面図である。 上記クローラ式高所作業車に設定される許容作業範囲の一例を示す図である。 ブームの起伏角度θ、ブームの長さＬ、ブームの作業半径Ｒ、ブームの先端部高さＨ及びブームの先端部のトレース線から内側に離れる距離ΔＲの関係を説明するための図である。 ΔＲをθとの関係で表したグラフである。 ΔＲをＬとの関係で表したグラフである。 ΔＲをＲとの関係で表したグラフである。 ΔＲをＨとの関係で表したグラフである。 （Ａ）はΔＲをｄＲ／ｄｔとの関係で表したグラフであり、（Ｂ）は（Ａ）の関係が成り立つ根拠を説明するための図である。 （Ａ）はΔＲをｄＨ／ｄｔとの関係で表したグラフであり、（Ｂ）は（Ａ）の関係が成り立つ根拠を説明するための図である。 ブームの収縮作動を開始した後におけるブームの先端部の移動軌跡の一例を示す図であり、図３中に示す領域XIの拡大図である。 ノンストップ作動制御を受けた場合におけるブームの収縮速度の変化を示すグラフである。 倒伏作動をしているブームの先端部が描く軌道ｍがトレース線ＴＲと交わるときの交叉角αが、ブームの長さが小さいときほど小さくなる様子を示す図である。 基準線Ｓのトレース線ＴＲから内側に離れる距離が、ブームの倒伏作動速度が大きいときほど大きく設定される様子を示す図である。 ブームの倒伏作動速度とΔＦとの関係を表したグラフである。 ブームの先端部の位置に応じたブームの収縮作動出力の指令値を示すマップの一例である。

符号の説明

１ 高所作業車（ブーム作業車）
１０ 走行体
３０ ブーム
４０ 作業台（作業機）
５１ ブーム操作レバー
６０ コントローラ
６１ バルブ作動制御部
６２ 位置算出部
６３ 規制制御部
６４ 記憶部（記憶手段）
６５ ノンストップ作動制御部（ノンストップ作動制御手段）
８０ 位置検出手段
Ｌ５ 規制線
ＴＲ トレース線
Ｓ 基準線

Claims (6)

1. 走行体と、
   前記走行体に起伏及び伸縮動自在に設けられ、先端部に作業機を有したブームと、
   前記ブームの先端部の移動が禁止される領域との境界線である規制線上に若しくは前記規制線よりも内側の領域内に設けられたトレース線及び前記トレース線よりも内側の領域内に上下方向に延びて設けられた基準線のデータを記憶した記憶手段と、
   前記ブームの倒伏作動中、前記ブームの先端部が前記トレース線に達しようとしていると判断したとき、前記ブームの倒伏作動に併せて前記ブームの収縮作動を行わせることにより、前記ブームの先端部を前記トレース線に沿って下降移動させるノンストップ作動制御手段とを備え、
   前記ノンストップ作動制御手段は、倒伏作動している前記ブームの先端部が前記基準線上に達したときから前記ブームの収縮作動を開始することを特徴とするブーム作業車のノンストップ作動制御装置。
2. 前記基準線が前記トレース線から内側に離れる距離は、高さ方向距離が大きくなるに従って大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１記載のブーム作業車のノンストップ作動制御装置。
3. 前記基準線は前記ブームの倒伏作動速度が大きいときほど前記トレース線から内側に離れる距離が大きくなる位置に設定されることを特徴とする請求項１又は２記載のブーム作業車のノンストップ作動制御装置。
4. 前記ブームの先端部が前記基準線に達した後前記トレース線に至るまでの間における前記ブームの収縮作動速度の増大変化量は、前記ブームの長さに応じて設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブーム作業車のノンストップ作動制御装置。
5. 前記ブームの先端部が前記基準線に達した後前記トレース線に至るまでの間における前記ブームの収縮作動速度の増大変化量は、前記ブームの倒伏作動速度に応じて設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のブーム作業車のノンストップ作動制御装置。
6. 前記ブームの先端部が前記トレース線に達する前に前記ブームの倒伏作動速度を低下させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のブーム作業車のノンストップ作動制御装置。

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