JP4683686B2 - ブーム作業車の撓み角度の算出方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブーム作業車の撓み角度算出方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来伸縮ブームの撓みを考慮したクレーンの作業半径算出装置が知られている。このクレーンの作業半径算出装置は、車両上に起伏自在な伸縮ブームを備えたブーム作業車において、伸縮ブームの基部の傾斜角度検出器により傾斜角θｂを検出しこの傾斜角θｂの余弦に伸縮ブームの長さＬを掛け合わせたＬＣＯＳθｂを求め、伸縮ブームの先端部の傾斜角度検出器により傾斜角θａを検出しこの傾斜角θａの余弦に伸縮ブームの長さＬを掛け合わせたＬＣＯＳθａを求め、ＬＣＯＳθｂとＬＣＯＳθａを加算し平均処理して
作業半径Ｒ＝（ＬＣＯＳθａ＋ＬＣＯＳθｂ）／２を算出する方法が取られていた。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
ところで、上記方法による算出は、傾斜角θａによる作業半径と傾斜角θｂによる作業半径を加算して単に平均処理しただけで正確に作業半径Ｒを算出するものではなかった。
【０００４】
本発明は、伸縮ブームの撓みを正確に把握することができるブーム作業車の撓み角度の算出方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る本発明のブーム作業車の撓み角度の算出方法は、車両上に起伏自在な伸縮ブームを備えたブーム作業車において、自重撓みが生じない仮想の伸縮ブームを自重撓みが生じる実際の伸縮ブーム先端が位置する位置まで倒伏させる際の倒伏角を伸縮ブームの撓み角度として算出するブーム作業車の撓み角度算出方法であって、伸縮ブームの基端部における第１の起伏角度と伸縮ブームの先端部における第２の起伏角度とをそれぞれ検出し、検出した第１の起伏角度と第２の起伏角度の差に予め決定しておいた係数を掛けて前記伸縮ブームの撓み角度を算出するものである。
【０００６】
請求項２に係る本発明のブーム作業車の撓み角度の算出方法は、請求項１において、伸縮ブームの長さを検出し、当該伸縮ブームの長さに基づいて前記係数を変更可能にするものである。
【０００７】
請求項３に係る本発明のブーム作業車の撓み角度の算出装置は、車両上に起伏自在な伸縮ブームを備えたブーム作業車において、自重撓みが生じない仮想の伸縮ブームを自重撓みが生じる実際の伸縮ブーム先端が位置する位置まで倒伏させる際の倒伏角を伸縮ブームの撓み角度として算出するブーム作業車の撓み角度算出装置であって、伸縮ブームの基端部に第１起伏角度検出器と伸縮ブームの先端部に第２起伏角度検出器とをそれぞれ配置し、両検出器からの信号を受け第１起伏角度検出器の検出値と第２起伏角度検出器の検出値の差に予め決定しておいた係数を掛けて前記伸縮ブームの撓み角度を算出する算出手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４に係る本発明のブーム作業車の撓み角度の算出装置は、請求項３において、伸縮ブームの長さ検出器を配置し、前記算出手段は、当該長さ検出器からの信号に基づいて前記係数を変更可能にしてあることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明のブーム作業車の撓み角度の算出方法及び装置について、図１〜図３に基づいて以下に説明する。まず、本発明のブーム作業車の撓み角度の算出方法について、図３に車両上に起伏自在な伸縮ブームを備えたブーム作業車の伸縮ブームを模式的に直線で図示して説明する。
【００１０】
θｂは、伸縮ブームの基端部の起伏角（対地起伏角）を検出した第１の起伏角度で、θａは、伸縮ブームの先端部の起伏角（対地起伏角）を検出した第２の起伏角度である。Ａ０は、自重撓みが生じない仮想の伸縮ブームを模式的に直線で表している。Ｂは、自重撓みが生じる実際の伸縮ブームを模式的に表している。Ａ１は、仮想の伸縮ブームＡ０を実際の伸縮ブームＢの先端が位置する位置まで倒伏させた時の仮想の伸縮ブームを表している。αは、伸縮ブームの撓み角度であって、仮想の伸縮ブームＡ０を仮想の伸縮ブームＡ１にまで倒伏させる際の倒伏角である。
【００１１】
Ｋは、第１の起伏角度θｂと第２の起伏角度θａの差に掛け合わせ、前記伸縮ブームの撓み角度αを算出するために、予め決定しておいた係数である。この係数は、ブームの形状によって変わるもので予め実測したものであっても、計算により算出できるようにしたものであってもよい。θは、伸縮ブーム全体の傾斜角であって、仮想の伸縮ブームＡ１の起伏角である。
【００１２】
このように構成したブーム作業車の撓み角度算出方法は、伸縮ブームの撓み角度αをα＝Ｋ(θｂ−θａ)で算出し、伸縮ブーム全体の傾斜角θを
θ＝θｂ−α＝θｂ−Ｋ(θｂ−θａ)で算出できる。
【００１３】
このようにして算出した伸縮ブームの撓み角度αは、仮想の伸縮ブームＡ０を実際の伸縮ブームＢの先端が位置する位置まで倒伏させる際の倒伏角として算出するようにしているものだから、伸縮ブーム全体の傾斜角θは正確に算出できる。よって、伸縮ブーム全体の傾斜角θが正確に算出できれば、作業半径Ｒや実際の伸縮ブームＢの先端までの高さＨを正確に算出することを可能にするものである。
【００１４】
なお、上記実施形態では、係数Ｋを予め決定しておくために、予め実測したり、計算により算出できるようにしたものであるが、伸縮ブームＢの長さＬを検出し、当該伸縮ブームＢの長さＬにより前記係数Ｋを変更可能に構成してもよい。特に、伸縮ブーム長さＬが長くなると撓み量が増すので、伸縮ブームＢの長さＬが長くなれば伸縮ブームＢの撓み角度αが大きくなるように伸縮ブームＢの長さＬと係数Ｋを関係付けておけばよい。
【００１５】
また、伸縮ブームＢは多段ブームで構成されており、同時伸縮方式の場合係数Ｋは、伸縮ブームＢの長さによって変更するようにしておけばよいが、順次伸縮の場合のように伸長するブーム段と伸長しないブーム段がある場合には、伸縮ブームＢの長さだけでなく伸長したブーム段によっても係数Ｋを変更するようにしておけばよい。
【００１６】
次に、上記実施形態では、本発明のブーム作業車の撓み角度の算出方法を説明したが、図２に図示する高所作業車を例にして本発明のブーム作業車の撓み角度の算出装置を図１〜図３に図示し以下に説明する。
【００１７】
図２において、Ｂは、伸縮ブームであって、当該伸縮ブームＢは、車両１上に旋回駆動自在に配置した旋回台２に起伏駆動自在に配置している。伸縮ブームＢは、基ブーム４に中間ブーム５を、中間ブーム５に中間ブーム６を、中間ブーム６に先ブーム７を、順次嵌挿し各ブーム間に適宜伸縮駆動手段を配置している。伸縮ブームＢの先端には作業台を配置し、伸縮ブームＢを適宜伸縮、起伏、旋回させることにより作業台を任意の位置に移動させ、作業台に搭乗した作業者を高所位置に位置させ高所作業できるようにしてある。
【００１８】
本発明に係るブーム作業車の撓み角度算出装置は、このような高所作業車に次のようにして配置してある。８は、伸縮ブームＢの基端部に配置した第１起伏角度検出器（対地角検出）であり、９は、伸縮ブームＢの先端部に配置した第２起伏角度検出器（対地角検出）である。１０は、伸縮ブームＢのブーム長さ検出器である。
【００１９】
１１は、上記した自重撓みが生じない仮想の伸縮ブームＡ０を自重撓みが生じる実際の伸縮ブームＢの先端が位置する位置まで倒伏させた際の倒伏角を伸縮ブームの撓み角度αとして算出する算出手段である。、１２は、減算器であって、第１起伏角度検出器８からの検出値θｂと第２起伏角度検出器９からの検出値θａの信号を受けて、θｂ−θａを算出する。１３は、撓み角度算出器であって、減算器１２の出力信号に予め決定しておいた係数Ｋを掛け合わせ、伸縮ブームの撓み角度α＝Ｋ(θｂ−θａ)を算出する。１４は、伸縮ブーム全体の傾斜角検出器であって、撓み角度算出器１３の出力信号と第１起伏角度検出器８からの検出値θｂの信号を受けて、
伸縮ブーム全体の傾斜角θ＝θｂ−α＝θｂ−Ｋ(θｂ−θａ)を算出する。
【００２０】
１５は、補正器であって、ブーム長さ検出器１０からのブーム長さ検出値Ｌの信号を受けて、伸縮ブームの長さＬにより前記係数Ｋを補正し、補正出力信号を撓み角度算出器１３に出力する。補正器１５は、ブーム長さＬが長くなると撓み量が増すので、伸縮ブームＢの長さＬが長くなれば伸縮ブームＢの撓み角度αが大きくなるように伸縮ブームＢの長さＬに対する係数Ｋを補正するようにしてある。
【００２１】
また、伸縮ブームＢは多段ブームで構成されており、同時伸縮方式の場合は係数Ｋは伸縮ブームＢの長さＬによって変更するようにしておけばよいが、順次伸縮の場合のように伸長するブーム段と伸長しないブーム段がある場合には、ブーム長さ検出器１０からのブーム長さ検出値Ｌの信号だけでなく、伸長したブーム段を検出する検出器を配置しこれによって係数Ｋを変更するようにしてもよい。
【００２２】
１６は、作業半径算出器であって、伸縮ブーム全体の傾斜角検出器１４とブーム長さ検出器１０からの信号を受けて作業半径Ｒ＝ＬＣＯＳθを算出し、作業半径Ｒの信号を出力する。１７は、ブーム高さ算出器であって、伸縮ブーム全体の傾斜角検出器１４とブーム長さ検出器１０からの信号を受けてブーム高さＨ＝ＬＳＩＮθを算出し、ブーム高さＨの信号を出力する。このようにして算出した作業半径信号あるいはブーム高さ信号は、安全装置の演算過程に使用する信号として用いたり、作業半径やブーム高さを表示する表示器の信号として用いられる。
【００２３】
このように構成した本発明のブーム作業車の撓み角度算出装置は、算出手段１１で伸縮ブームの撓み角度αならびに伸縮ブーム全体の傾斜角θを算出できる。すなわち、算出手段１１で算出する伸縮ブームの撓み角度αは、仮想の伸縮ブームＡ０を実際の伸縮ブームＢの先端が位置する位置まで倒伏させた仮想の伸縮ブームＡ１の倒伏角として算出するようにしているものだから、伸縮ブーム全体の傾斜角θは従来技術で説明した場合のものより正確に算出できる。よって、伸縮ブーム全体の傾斜角θが正確に算出できれば、作業半径Ｒや伸縮ブームの先端までの高さＨを正確に算出することを可能にするものである。
【００２４】
なお、上記実施形態では、係数Ｋをブーム長さ検出器１０からの信号を受けて補正器１５で補正するようにしたが、この補正器を用いずに予め実測したり、計算により算出して予め決定した係数Ｋを用いるようにしてもよい。また、ブーム長さ検出器１０に替えて手動で調整できる調整手段を備え、当該調整手段からの信号で補正器による係数Ｋの調整ができるようにしてもよい。このようにしておけば、同形式の伸縮ブームであっても撓みが微妙に異なる場合にも対応できる。
【００２５】
次に、上記実施形態では伸縮ブ―ムＢを一つの直進ブームで構成した場合の実施形態について説明したが、二つの直進ブームで構成し折り曲げ式ブームとした時の実施形態について図４〜図５に図示し以下に説明する。
【００２６】
図４に図示する高所作業車は、図２に図示して説明した伸縮ブームＢの先端部に第２伸縮ブームＣを起伏駆動自在（起伏駆動手段は図示していない。）に配置してある。第２伸縮ブームＣは、伸縮ブームＢと同様に複数段のブームを順次嵌挿させ伸縮駆動自在に配置（第２伸縮ブームＣの配置構成は前記伸縮ブームＢと同様であるので、詳細な説明は省略する。）しており、第２伸縮ブームＣの先端部には作業台を配置している。そして第２伸縮ブームＣは、格納時に伸縮ブームＢと第２伸縮ブームＣを全縮小した後伸縮ブームＢの上に平行に折畳まれるようにしている。
【００２７】
このような高所作業車に配置される本発明に係るブーム作業車の撓み角度算出装置は、次のように構成してある。図５に図示する符号８〜符号１７は図１に図示説明したものと同じであるので、詳細な説明は省略する。１８は、伸縮ブームＢと第２伸縮ブームＣとの起伏角を検出する第３起伏角検出器（対機角検出）であり、１９は、第２伸縮ブームＣの先端部に配置した第４起伏角度検出器（対地角検出）である。２０は、第２伸縮ブームＢのブーム長さＬ２を検出する第２伸縮ブーム長さ検出器である。
【００２８】
２１は、第３起伏角算出器であって、第２起伏角検出器９の検出値信号θａと第３起伏角検出器１８の検出信号θｃを受けて、第２伸縮ブームＢの基端部の起伏角信号θｃ１の信号を出力する。２２は、減算器であって、第３起伏角算出器２１からの検出値θｃ１と第４起伏角度検出器１９からの検出値θｄの信号を受けて、θｃ１−θｄを算出する。２３は、撓み角度算出器であって、減算器２２の出力信号に予め決定しておいた係数Ｋ２を掛け合わせ、第２伸縮ブームＢの撓み角度β＝Ｋ２(θｃ１−θｄ)を算出する。２４は、第２伸縮ブーム全体の傾斜角θ２を算出する第２伸縮ブーム全体の傾斜角算出器であって、撓み角度算出器２３の出力信号と第３起伏角算出器２１からの算出値θｃ１の信号を受けて、第２伸縮ブームブーム全体の傾斜角
θ２＝θｃ１−β＝θｃ１−Ｋ２(θｃ１−θｄ)を算出する。
【００２９】
２５は、補正器であって、第２伸縮ブーム長さ検出器２０からのブーム長さ検出値Ｌ２信号を受けて、第２伸縮ブームの長さにより前記係数Ｋ２を補正し、補正出力信号を撓み角度算出器２３に出力する。補正器２５は、第２伸縮ブームＣのブーム長さＬ２が長くなると撓み量が増すので、第２伸縮ブームＣの長さＬ２が長くなれば第２伸縮ブームＣの撓み角度βが大きくなるように第２伸縮ブームＣの長さＬ２に対する係数Ｋ２を補正するようにしてある。
【００３０】
また、第２伸縮ブームＣは多段ブームで構成されており、同時伸縮方式の場合係数Ｋ２は第２伸縮ブームＣの長さＬ２によって変更するようにしておけばよいが、順次伸縮の場合のように伸長するブーム段と伸長しないブーム段がある場合には、第２伸縮ブーム長さ検出器２０からのブーム長さ検出値Ｌ２信号だけでなく、伸長したブーム段を検出する検出器を配置しこれによって係数Ｋ２を変更するようにしてもよい。
【００３１】
２６は、第２伸縮ブームＣの作業半径算出器であって、第２伸縮ブーム全体の傾斜角検出器２４と第２伸縮ブーム長さ検出器２０からの信号を受けて第２伸縮ブームＣの作業半径Ｒ２＝Ｌ２ＣＯＳθ２を算出し、第２伸縮ブームの作業半径Ｒ２の信号を出力する。２７は、第２伸縮ブームのブーム高さ算出器であって、第２伸縮ブーム全体の傾斜角検出器２４と第２伸縮ブーム長さ検出器２０からの信号を受けて第２伸縮ブームのブーム高さＨ２＝Ｌ２ＳＩＮθ２を算出し、ブーム高さＨ２の信号を出力する。
【００３２】
２８は、総合作業半径算出器であって、作業半径算出器１６からの作業半径Ｒ信号と作業半径算出器２６からの作業半径Ｒ２信号を受けて、伸縮ブームＢと第２伸縮ブームＣの両方の伸縮ブームの撓みを考慮した作業半径Ｒ３を算出する。この場合、伸縮ブームＢの起伏方向と第２伸縮ブームＣの起伏方向は逆向で、撓みも互いに逆方向に撓むものであるから、第２伸縮ブームＣの起伏方向を正とし伸縮ブームＢの起伏方向を負として算出するようにしてある。すなわち、総合作業半径算出器２８で算出されるＲ３はＲ３＝−Ｒ＋Ｒ２として算出するようにしている。
【００３３】
２９は、総合ブーム高さ算出器であって、ブーム高さ算出器１７からのブーム高さＨ信号とブーム高さ算出器２７からのブーム高さＨ２信号を受けて、伸縮ブームＢと第２伸縮ブームＣの両方の伸縮ブームの撓みを考慮したブーム高さを算出する。この場合、総合ブーム高さ算出器２９で算出されるＨ３はＨ３＝Ｈ＋Ｈ２として算出するようにしている。
【００３４】
３０は、演算手段であつて、上記したように、図１に図示して説明した伸縮ブームＢの算出手段１１の部分と、第２伸縮ブームＣによる 算出手段１１に該当する部分と、両者の作業半径とブーム高さを合わせる総合作業半径算出器２８と、総合ブーム高さ算出器２９で構成している。
【００３５】
このようにして算出された作業半径Ｒ３の信号あるいはブーム高さＨ３の信号は、安全装置の演算過程に使用する信号として用いたり、作業半径やブーム高さを表示する表示器の信号として用いられる。
【００３６】
このように構成した本発明のブーム作業車の撓み角度算出装置は、二つの直進ブームで構成し折り曲げ式ブームとした高所作業車であっても、演算手段３０で伸縮ブームの撓み角度αならびに第２伸縮ブームの撓み角度βを算出し、伸縮ブーム全体の傾斜角θならびに第２伸縮ブーム全体の傾斜角θ２を正確に算出できる。よって、それぞれの伸縮ブーム全体の傾斜角θ，θ２が正確に算出できれば、両伸縮ブームによる作業半径Ｒ３や両伸縮ブームによる伸縮ブーム先端までの高さＨ３を正確に算出することを可能にするものである。
【００３７】
なお、上記実施形態では二つの直進ブームで構成し折り曲げ式ブームとし伸縮ブームと第２伸縮ブームは互いに逆方向に起伏する高所作業車で説明したが、同方向に起伏する高所作業車にも適用できること勿論である。この場合総合作業半径算出器２８で算出されるＲ３はＲ３＝Ｒ＋Ｒ２として算出するようにすればよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、第２伸縮ブームの基端部の起伏角を、伸縮ブームＢと第２伸縮ブームＣとの起伏角を検出する第３起伏角検出器（対機角検出）１８と、伸縮ブームＢの先端部に配置した第２起伏角検出器θａで検出して、第３起伏角算出器２１で算出するようにしたが、第２伸縮ブームの基端部に起伏角検出器（対地角検出）を配置して直接検出させるようにしてもよい。
【００３９】
更に、上記実施形態では、高所作業車に用いられる伸縮ブームの撓みを考慮した伸縮ブームの撓み角度を算出するようにしたが、高所作業車に限らず伸縮ブームを備えた作業車に適用できること勿論のことである。
【００４０】
【発明の効果】
以上の如く構成し作用する本発明に係るブーム作業車の撓み角度の算出方法及び装置は、伸縮ブームの撓み角度を、撓みの生じない仮想の伸縮ブームを撓みの生じる実際の伸縮ブームの先端が位置する位置まで倒伏させた仮想の伸縮ブームの倒伏角として算出するようにしているものだから、伸縮ブーム全体の傾斜角を正確に算出できる。よって、伸縮ブーム全体の傾斜角が正確に算出できれば、作業半径や伸縮ブームの先端までの高さを正確に算出することを可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブーム作業車の撓み角度の算出装置を説明する説明図である。
【図２】本発明のブーム作業車の撓み角度の算出装置を備えた高所作業車を説明する説明図である。
【図３】本発明のブーム作業車の撓み角度の算出方法を説明する説明図である。
【図４】本発明のブーム作業車の撓み角度の算出装置を備えた別の高所作業車を説明する説明図である。
【図５】図４の高所作業車に備えた本発明のブーム作業車の撓み角度の算出装置を説明する説明図である。
【符号の説明】
Ｂ 実際の伸縮ブーム
Ａ０ 仮想の伸縮ブーム
Ａ１ 仮想の伸縮ブーム
Ｋ 係数
８ 第１起伏角検出器
９ 第２起伏角検出器
１０ ブーム長さ検出器
１１ 算出手段
１２ 減算器
１３ 撓み角度算出器
１４ ブーム全体の傾斜角算出器
１６ 作業半径算出器
１７ ブーム高さ算出器

Claims (4)

1. 車両上に起伏自在な伸縮ブームを備えたブーム作業車において、
   自重撓みが生じない仮想の伸縮ブームを自重撓みが生じる実際の伸縮ブーム先端が位置する位置まで倒伏させる際の倒伏角を伸縮ブームの撓み角度として算出するブーム作業車の撓み角度算出方法であって、
   伸縮ブームの基端部における第１の起伏角度と伸縮ブームの先端部における第２の起伏角度とをそれぞれ検出し、検出した第１の起伏角度と第２の起伏角度の差に予め決定しておいた係数を掛けて前記伸縮ブームの撓み角度を算出するブーム作業車の撓み角度算出方法。
2. 伸縮ブームの長さを検出し、当該伸縮ブームの長さに基づいて前記係数を変更可能にする請求項１記載のブーム作業車の撓み角度算出方法。
3. 車両上に起伏自在な伸縮ブームを備えたブーム作業車において、
   自重撓みが生じない仮想の伸縮ブームを自重撓みが生じる実際の伸縮ブーム先端が位置する位置まで倒伏させる際の倒伏角を伸縮ブームの撓み角度として算出するブーム作業車の撓み角度算出装置であって、
   伸縮ブームの基端部に第１起伏角度検出器と伸縮ブームの先端部に第２起伏角度検出器とをそれぞれ配置し、両検出器からの信号を受け第１起伏角度検出器の検出値と第２起伏角度検出器の検出値の差に予め決定しておいた係数を掛けて前記伸縮ブームの撓み角度を算出する算出手段を設けたことを特徴とするブーム作業車の撓み角度算出装置。
4. 伸縮ブームの長さ検出器を配置し、前記算出手段は、当該長さ検出器からの信号に基づいて前記係数を変更可能にしてあることを特徴とする請求項３記載のブーム作業車の撓み角度算出装置。

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