JP5234574B2 - 高所作業車 - Google Patents

Description

本発明は、伸縮式ブームを備えた消防自動車に代表される高所作業車に関するものであり、より詳細には、そのような高所作業車におけるブームの制振制御に関するものである。

架線工事、コンクリート打設工事、ビルの火災現場における救助活動その他の高所作業の際には、従来から高所作業車が使用されている。高所作業車は、具体的には伸縮式梯子を備えた消防自動車が例示される。ビルの上階における火災では、伸縮式梯子が現場付近まで伸長され、放水や救助活動が行われる。

伸縮式梯子が操作（起伏、旋回等）されると揺れが発生する。伸縮式梯子の揺れは、当該伸縮式梯子が伸長された状態で特に顕著である。ところが、高所での作業が円滑に行われるためには、作業中における伸縮式梯子の揺れが抑えられなければならない。なぜなら、放水中に梯子が揺れると正確な放水が困難となるからであり、また、救助活動中に梯子が揺れると被災者の恐怖心が煽られ、迅速な救助が困難となるからである。従来では、伸縮式梯子に揺れが発生しないようにオペレータが上手く操作する必要があった。しかし、揺れを抑えるように伸縮式梯子を操作するには、オペレータにとって熟練が必要である。

そのため、従来からブームの制振に関して様々な提案がなされている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。例えば、従来から提案されている制振手段は、ブームに設けられた加速度センサによってブームの加速度を検出し、この検出されたブームの加速度に基づいて当該加速度が小さくなるように制御装置によってブームが操作されるというものである（特許文献１参照）。具体的には、ブームを操作するための基本信号に上記検出された加速度に基づく補正信号が加味されて生成される操作信号によって、ブームが操作されるようになっている。

特開２０００−１７０３８０号公報 特開平１０−１０２７７５号公報 特開平７−１３３０９４号公報

ところで、加速度センサの検出値には、ブームの基本振動に基づく基本振動成分の他に、ブームの高次振動に基づく高次振動成分が含まれている。このような高次振動成分が含まれた検出値に基づいてブームを操作すると、ブームが異常振動する等のトラブルが発生するおそれがある。また、ブームの振動態様はその長さによって異なることから、高次振動成分の周波数もまたブームの長さによって異なる。さらに、通常の高所作業車では、ブームは一方向のみ操作されるのではなく、旋回及び起伏の二方向に操作されなければならない。

そこで、本発明の目的は、ブームの長さ及び操作方向に応じてブームの振動が効果的に抑制され得る高所作業車を提供することである。

(1) 本発明に係る高所作業車は、伸縮式ブームと、第１アクチュエータと、第２アクチュエータと、操作レバーと、第１加速度センサと、第２加速度センサと、伸長センサと、第１フィルタと、第２フィルタと、第１生成手段と、第２生成手段と、を具備する。伸縮式ブームは、所定の旋回軸を中心として旋回動作可能に支持され且つ所定の起伏軸を中心として起伏動作可能に支持されている。第１アクチュエータは伸縮式ブームを旋回させ、第２アクチュエータは伸縮式ブームを起伏させる。操作レバーは、これら第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを駆動させるための操作信号を入力する。第１加速度センサは、伸縮式ブームの先端部に設けられており、当該伸縮式ブームの旋回方向加速度を検出する。第２加速度センサは、伸縮式ブームの先端部に設けられており、当該伸縮式ブームの起伏方向加速度を検出する。伸長センサは、伸縮式ブームの伸長度を検出する。第１フィルタは、第１加速度センサによって検出された旋回方向加速度の検出信号から高次振動成分を除去する。第２フィルタは、第２加速度センサによって検出された起伏方向加速度の検出信号から高次振動成分を除去する。第１生成手段は、伸縮式ブームの旋回方向の揺れを相殺すべく、第１アクチュエータに対する操作レバーからの操作信号、及び第１フィルタによって処理された旋回方向加速度の検出信号に基づいて、第１アクチュエータの第１制御信号を生成する。第２生成手段は、伸縮式ブームの起伏方向の揺れを相殺すべく、第２アクチュエータに対する操作レバーからの操作信号、及び第２フィルタによって処理された起伏方向加速度の検出信号に基づいて、第２アクチュエータの第２制御信号を生成する。上記第１フィルタ及び上記第２フィルタの周波数特性は、上記伸長センサによって検出された伸縮式ブームの伸長度に応じて変更される。

実際の作業においては、伸縮式ブームは、旋回及び停止並びに起伏及び停止の各動作が連続して行われる。例えば、動作中の伸縮式ブームは、旋回方向及び起伏方向に振動する。しかも、この振動の振動数は、伸縮式ブームの伸長度に応じて変化する。つまり、伸長度が大きいほど（伸縮式ブームの長さが長いほど）振動数が小さく（低周波に）なる。

伸縮式ブームの伸長度は、伸長センサによって検出される。また、伸縮式ブームの旋回方向の振動が旋回方向加速度として第１加速度センサによって検出され、伸縮式ブームの起伏方向の振動が起伏方向加速度として第２加速度センサによって検出される。第１加速度センサが検出する実際の検出波形（検出信号）には、旋回振動の基本振動に基づく基本振動成分の他に、高次振動に基づく高次振動成分が含まれている。第１加速度センサによって検出された旋回方向加速度の検出信号は、その高次振動成分（高周波成分）が第１フィルタによって除去される。また、第２加速度センサが検出する実際の検出波形（検出信号）には、起伏振動の基本振動に基づく基本振動成分の他に、高次振動に基づく高次振動成分が含まれている。第２加速度センサによって検出された起伏方向加速度の検出信号は、その高次振動成分が第２フィルタによって除去される。

操作レバーが操作されると、第１アクチュエータの制御信号、及び第２アクチュエータの制御信号が生成される。第１アクチュエータの制御信号は、第１アクチュエータに対する操作レバーからの操作信号、及び第１フィルタによって処理された旋回方向加速度の検出信号（すなわち、旋回振動の基本振動成分）に基づいて生成される。第２アクチュエータの制御信号は、第２アクチュエータに対する操作レバーからの操作信号、及び第２フィルタによって処理された起伏方向加速度の検出信号（すなわち、旋回振動の基本振動成分）に基づいて生成される。第１アクチュエータに制御信号が入力されることにより、第１アクチュエータは、伸縮式ブームの旋回方向の振動が抑制されるように動作する。また、第２アクチュエータに制御信号が入力されることにより、第２アクチュエータは、伸縮式ブームの起伏方向の振動が抑制されるように動作する。加えて、第１フィルタ及び第２フィルタの周波数特性が伸縮式ブームの伸長度に応じて変更されるので、第１加速度センサ及び第２加速度センサの検出信号から高次振動成分が好適に除去される。その結果、伸縮式ブームの長さ及び操作方向に応じて伸縮式ブームの振動が効果的に抑制される。

(2) 上記第１フィルタ及び上記第２フィルタは、デジタルフィルタであってもよい。

重み付けのパラメータ（重み係数）を変更することにより、第１フィルタ及び第２フィルタの周波数特性を容易に変更することが可能となる。

(3) 上記第１フィルタ及び上記第２フィルタは、ローパスフィルタであってもよい。

前述のように、第１加速度センサによる実際の検出波形には、旋回振動の基本振動に基づく基本振動成分及び高次振動に基づく高次振動成分が含まれており、第２加速度センサによる実際の検出波形には、起伏振動の基本振動に基づく基本振動成分及び高次振動に基づく高次振動成分が含まれている。これらの高次振動に基づく成分の周波数は基本振動に基づく成分の周波数に比べて高いので、ローパスフィルタによって遮断される。これにより、伸縮式ブームの旋回方向の振動の状態を示す旋回振動波形（すなわち、上記旋回振動の基本振動成分）及び起伏方向の振動の状態を示す起伏振動波形（すなわち、上記起伏振動の基本振動成分）が正確に検出される。したがって、伸縮式ブームの旋回方向の振動を抑えるための制御信号及び伸縮式ブームの起伏方向の振動を抑えるための制御信号が正確に生成される。また、例えばバンドパスフィルタを用いて高次振動成分を除去する場合に比べて構成が簡略化されるとともに、より少ない演算回数で上記各高次振動成分が除去される。

(4) 本発明の高所作業車は、周波数特性が相異なる複数のフィルタと、上記伸長センサによって検出された伸縮式ブームの伸長度に応じて、上記複数のフィルタのいずれかを上記第１フィルタ又は上記第２フィルタに設定する設定手段と、を備えていてもよい。

上記構成により、周波数特性の変更が容易に行われる。

(5) 上記第１アクチュエータ及び上記第２アクチュエータは、油圧アクチュエータであって、上記制御信号は、これらの油圧アクチュエータへ圧油を供給する比例電磁弁に対して入力される励磁信号であってもよい。

操作レバーが操作されると、第１アクチュエータに対する操作レバーからの操作信号、及び第１フィルタで処理された旋回方向加速度の検出信号に基づいて励磁信号が生成される。この励磁信号は、第１アクチュエータへ圧油を供給する比例電磁弁に対して入力される。同様に、第２アクチュエータに対する操作レバーからの操作信号、及び第２フィルタで処理された起伏方向加速度の検出信号に基づいて励磁信号が生成される。この励磁信号は、第２アクチュエータへ圧油を供給する比例電磁弁に対して入力される。これにより、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータへ供給される圧油量が調整されて、伸縮式ブームが旋回方向及び起伏方向の振動が抑制されるように動作する。

本発明によれば、加速度センサによって検出された波形のうち、伸縮式ブームの旋回方向の状態を示す旋回振動の基本振動波形及び起伏方向の振動の状態を示す起伏振動の基本振動波形に基づいて、伸縮式ブームの揺れを抑えるようにアクチュエータが動作される。このため、伸縮式ブームのオペレータが初心者であっても、伸縮式ブームの振動を抑えて安全に操作することができる。また、第１フィルタ及び第２フィルタの周波数特性が伸縮式ブームの伸長度に応じて変更されるので、第１加速度センサ及び第２加速度センサの検出信号から高次振動成分が好適に除去される。その結果、伸縮式ブームの長さ及び操作方向に応じて伸縮式ブームの振動が効果的に抑制される。

以下、適宜図面が参照されつつ、本発明の好ましい実施形態が説明される。なお、本実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更され得る。

まず、本発明の高所作業車の一実施形態に係る消防自動車２０の構成及び動作について説明される。

＜消防自動車２０の概略構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る伸縮梯子付き消防自動車２０の側面図（艤装図）である。

図１が示す伸縮梯子付き消防自動車２０（以下、単に「消防自動車２０」と称される。）は、車両本体２１と、車両本体２１に架装された伸縮梯子２２（本発明における伸縮式ブームの一例）と、伸縮梯子２２の先端に設けられたバスケット２３と、伸縮梯子２２の背面に設けられたリフター２４とを備えている。

車両本体２１は、既知の構成である。車両本体２１は、フレーム２５を有するシャシー２６と、フレーム２５に搭載されたエンジン及び駆動装置と、サブフレームを介してシャシー２６に取り付けられたブーム支持装置２７及びブーム起伏装置２８と、サブフレームとブーム支持装置２７との間に介在され、ブーム支持装置２７を旋回させるブーム旋回装置２９とを備えている。なお、ブーム旋回装置２９及びブーム起伏装置２８については後述される。

上記バスケット２３及びリフター２４も既知の構造を有する。バスケット２３は、伸縮梯子２２の先端に取り付けられており、リフター２４は、伸縮梯子２２の背面（図１における上面側）を昇降することができる。なお、リフター２４の昇降は、上記梯体フレーム３０に設けられた昇降装置３３によってなされる。この昇降装置３３の構成も既知である。これらバスケット２３及びリフター２４は、火災現場において被災者の救助活動や消火活動に利用される。

図２は、伸縮梯子２２の分解図である。

伸縮梯子２２は、図２が示す５つの梯子３４〜３８が既知の要領で組み立てられたものである。すなわち、伸縮梯子２２は、梯体フレーム３０に固定された第５段梯子３４に対して、第４段梯子３５、第３段梯子３６、第２段梯子３７、及び第１段梯子３８が順に重ね合わされたものである。各梯子３４〜３８は、断面が略Ｕ字形のものであって、それぞれ略相似形に形成されている。第４段梯子３５は、第５段梯子３４に対してその長手方向へスライド可能に第５段梯子３４の内側に嵌め込まれている。第３段梯子３６は、第４段梯子３５に対してその長手方向へスライド可能に第４段梯子３５の内側に嵌め込まれている。第２段梯子３７は、第３段梯子３６に対してその長手方向へスライド可能に第３段梯子３６の内側に嵌め込まれている。第１段梯子３８は、第２段梯子３７に対してその長手方向へスライド可能に第２段梯子３７の内側に嵌め込まれている。なお、本実施形態では伸縮梯子２２は、５つの梯子３４〜３８を有する５段編成からなるが、伸縮梯子２２を構成する梯子の数は特に限定されるものではない。

伸縮梯子２２は、伸縮装置３９を備えている。伸縮装置３９は、伸縮シリンダ４０、複数のプーリ、及び複数のワイヤを備えている。具体的には、伸縮シリンダ４０が第５段梯子３４の下面にその長手方向（図２における左右方向）へ伸縮自在な状態で取り付けられている。伸縮シリンダ４０の先端に可動プーリ４１が設けられており、伸縮シリンダ４０の伸縮に伴って可動プーリ４１が第５段梯子３４に沿って移動する。伸ワイヤ４２は、第５段梯子３４の先端及び後端に設けられたプーリ４３に掛け回され、梯体フレーム３０の先端と第４段梯子３５の後端に固定されている。伸ワイヤ４２は、可動プーリ４１にも掛け回されており、可動プーリ４１はいわゆる動滑車として機能する。

伸ワイヤ４４は、第４段梯子３５の先端に設けられたプーリ４５に掛け回され、第５段梯子３４の先端部と第３段梯子３６の後端部に固定されている。伸ワイヤ４６は、第３段梯子３６の先端に設けられたプーリ４７に掛け回され、第４段梯子３５の先端部と第２段梯子３７の後端部に固定されている。同様に、伸ワイヤ４８は、第２段梯子３７の先端に設けられたプーリ４９に掛け回され、第３段梯子３６の先端部と第１段梯子３８の後端部に固定されている。

したがって、伸縮シリンダ４０が伸長すると、伸ワイヤ４２が引っ張られて第４段梯子３５が第５段梯子３４に対して図中左側へスライドする。第４段梯子３５がスライドすると、伸ワイヤ４４が引っ張られて第３段梯子３６が第４段梯子３５に対して図中左側へスライドする。さらに、第３段梯子３６がスライドすると、伸ワイヤ４６が引っ張られて第２段梯子３７が第３段梯子３６に対して図中左側へスライドする。同様に、第２段梯子３７がスライドすると、伸ワイヤ４８が引っ張られて第１段梯子３８が第２段梯子３７に対して図中左側へスライドする。つまり、伸縮梯子２２が伸長する。

縮ワイヤ５０は、第５段梯子３４の先端と第４段梯子３５の先端に固定されている。縮ワイヤ５０は、可動プーリ４１にも掛け回されており、可動プーリ４１はいわゆる動滑車として機能する。

縮ワイヤ５２は、第４段梯子３５の後端に設けられたプーリ５３に掛け回され、第５段梯子３４の先端部と第３段梯子３６の後端部に固定されている。縮ワイヤ５４は、第３段梯子３６の後端に設けられたプーリ５５に掛け回され、第４段梯子３５の先端部と第２段梯子３７の後端部に固定されている。同様に、縮ワイヤ５６は、第２段梯子３７の後端に設けられたプーリ５７に掛け回され、第３段梯子３６の先端部と第１段梯子３８の後端部に固定されている。

したがって、伸縮シリンダ４０が縮短すると、縮ワイヤ５０が引っ張られて第４段梯子３５が第５段梯子３４に対して図中右側へスライドする。第４段梯子３５がスライドすると、縮ワイヤ５２が引っ張られて第３段梯子３６が第４段梯子３５に対して図中右側へスライドする。さらに、第３段梯子３６がスライドすると、縮ワイヤ５４が引っ張られて第２段梯子３７が第３段梯子３６に対して図中右側へスライドする。同様に、第２段梯子３７がスライドすると、縮ワイヤ５６が引っ張られて第１段梯子３８が第２段梯子３７に対して図中右側へスライドする。つまり、伸縮梯子２２が縮短する。

図３は、旋回モータ６１及び起伏シリンダ３１を示す伸縮梯子２２の模式図である。なお、図３においては、第４段梯子３５〜第２段梯子３７が省略されている。

伸縮梯子２２は、梯体フレーム３０を介してブーム支持装置２７に支持されている。図１及び図３が示すように、車両本体２１にはブーム旋回装置２９が設けられている。ブーム支持装置２７は、ブーム旋回装置２９を介して車両本体２１に支持されている。ブーム旋回装置２９は、旋回モータ６１（本発明における第１アクチュエータの一例）を備えている。

＜旋回モータ６１＞
旋回モータ６１は、油圧ポンプ６６（図３参照）で発生した油圧を受けて回転運動する油圧モータである。油圧ポンプ６６から旋回モータ６１へ圧油が供給される。これにより、ブーム支持装置２７が車両本体２１に対して旋回軸Ｏ（本発明における所定の旋回軸に相当する）を中心として旋回動作される。ブーム支持装置２７には伸縮梯子２２が設けられているので、伸縮梯子２２は、車両本体２１に対して旋回モータ６１によって旋回軸Ｏ回りに旋回方向６８へ旋回される。油圧ポンプ６６から旋回モータ６１へ供給される圧油量は、後述の第１比例電磁弁８６（図３及び図４参照）によって調整される。第１比例電磁弁８６によって旋回モータ６１へ供給される圧油量が増減されることにより、伸縮梯子２２の旋回速度が変更される。

＜起伏シリンダ３１＞
ブーム起伏装置２８は、起伏シリンダ３１（本発明における第２アクチュエータの一例）を備えている。起伏シリンダ３１は、油圧ポンプ６５で発生した油圧の動力を直線運動に換えて伸縮する油圧シリンダである。図１及び図３が示すように、起伏シリンダ３１は、その一端側がブーム支持装置２７に回動可能に支持され、その他端側が梯体フレーム３０に回動可能に支持されている。油圧ポンプ６５から起伏シリンダ３１へ圧油が供給される。これにより、起伏シリンダ３１が伸長される。油圧ポンプ６５から起伏シリンダ３１へ供給される圧油量は、後述の第２比例電磁弁８７（図３及び図４参照）によって調整される。第２比例電磁弁８７によって起伏シリンダ３１へ供給される圧油量が増減されることにより、起伏シリンダ３１が伸縮される。起伏シリンダ３１が伸縮することにより、梯体フレーム３０に固定された第５段梯子３４が起伏軸３２（本発明における起伏軸の一例、図１及び図３参照）を中心に起伏方向６９へ起伏する。第５段梯子３４には第４段梯子３５〜第１段梯子３８が設けられているので、起伏シリンダ３１が伸縮することにより、伸縮梯子２２全体が起伏する。

＜制御装置７０＞
図４は、消防自動車２０が備える制御装置７０の構成例を示すブロック図である。

制御装置７０の制御部７１は、伸縮梯子２２の旋回動作及び起伏動作、昇降装置３３によるリフター２４の昇降動作、伸縮装置３９による伸縮梯子２２の伸縮動作等を制御するものである。制御部７１は、車両本体２１内の所定の位置に配置されている。

制御部７１は、ＣＰＵ７２、ＲＯＭ７３、ＲＡＭ７４、及びＥＥＰＲＯＭ７５を主とするマイクロコンピュータとして構成されている。制御部７１は、バス７６を介して入力部７７、及び出力部７８と通信可能に接続されている。

ＲＯＭ７３には、ＣＰＵ７２が制御装置７０の各種動作を制御するためのプログラム等が記憶されている。ＲＡＭ７４は、ＣＰＵ７２が上記プログラムを実行する際に用いる各種データを一時的に格納する記憶領域又は作業領域として使用される。

ＥＥＰＲＯＭ７５には、電源オフ後も保持すべき設定やフラグ等が格納される。このＥＥＰＲＯＭ７５には、第１比例弁ドライバ７９及び第２比例弁ドライバ８０が格納されている。第１比例弁ドライバ７９は、第１比例電磁弁８６を動作させるためのプログラムである。後述の第１励磁信号（本発明における第１制御信号の一例）は、この第１比例弁ドライバ７９に基づいて生成される。第２比例弁ドライバ８０は、第２比例電磁弁８７を動作させるためのプログラムである。後述の第２励磁信号（本発明のおける第２制御信号の一例）は、この第２比例弁ドライバ８０に基づいて生成される。これらＣＰＵ７２、ＲＯＭ７３、ＲＡＭ７４、及びＥＥＰＲＯＭ７５によって構成される制御部７１が本発明における第１生成手段、及び第２生成手段として機能する。

入力部７７は、制御装置７０に対する各種信号の入力を受け付けるものである。入力部７７には、操作レバー８９（本発明における操作レバーの一例）、加速度センサ９０（本発明における第１加速度センサ、第２加速度センサの一例）、及び伸長センサ９１（本発明における伸長センサに相当する）が接続されている。

車両本体２１の所定位置に操作レバー８９が設けられている。操作レバー８９は、伸縮梯子２２を動作（旋回と起伏）させるための操作入力を受け付ける装置である。オペレータが操作レバー８９を操作することにより、操作レバー８９の操作量に応じた操作信号が入力部７７へ入力される。この操作信号は、旋回モータ６１及び起伏シリンダ３１を駆動させるための信号である。すなわち、旋回モータ６１に対する操作信号、及び起伏シリンダ３１に対する操作信号の２つの操作信号が操作レバー８９から入力される。後に詳述されるが、第１制御信号は旋回モータ６１に対する操作信号に基づいて生成され、第２制御信号は起伏シリンダ３１に対する操作信号に基づいて生成される。なお、操作レバー８９は、バスケット２３（図３参照）に設けられていてもよい。また、本実施形態においては、オペレータが単一の操作レバー８９を操作することにより上記２つの操作信号が入力されるが、２つの操作信号を入力するための操作レバーが個別に設けられてもよい。すなわち、操作レバー８９に代えて、旋回モータ６１に対する操作信号を入力する旋回操作レバーと、起伏シリンダ３１に対する操作信号を入力する起伏操作レバーが設けられてもよい。

図には示されていないが、車両本体２１における操作レバー８９と近接する位置に伸縮操作レバーが設けられている。伸縮装置３９（図２参照）は、この伸縮操作レバーから入力される操作信号に基づいて動作する。これにより、伸縮梯子２２が伸縮される。

図３が示すように、伸縮梯子２２の先端には、加速度センサ９０が設けられている。加速度センサ９０には、加速度によって発生する物体の変位を静電容量や歪みの変化として検出するもの、ピエゾ抵抗効果素子で検出するもの、バネに吊された錘の共振周波数の変化を検出するものなどがある。本実施形態では、加速度センサ９０は、第１段梯子３８の先端におけるバスケット２３と近接する位置に設けられている。加速度センサ９０は、直交する２方向の加速度を検出可能な、いわゆる２軸加速度センサである。この加速度センサ９０によって、伸縮梯子２２の動作中における伸縮梯子２２の旋回方向加速度及び起伏方向加速度が検出される。

ここで、旋回方向加速度は、旋回方向６８（図３参照）における伸縮梯子２２の加速度である。旋回方向加速度は、伸縮梯子２２の旋回時の基本振動に基づく基本振動成分及び高次振動に基づく高次振動成分を含む。起伏方向加速度は、起伏方向６９（図３参照）における伸縮梯子２２の加速度である。起伏方向加速度は、伸縮梯子２２の起伏時の基本振動に基づく基本振動成分及び高次振動に基づく高次振動成分が含まれている。これらの高次振動に基づく成分の周波数は基本振動に基づく成分の周波数に比べて高い。この加速度センサ９０の検出信号（センサ信号）は、後述の第１フィルタ８４（本発明における第１フィルタに相当する）及び第２フィルタ８５（本発明における第２フィルタに相当する）へ入力される。具体的には、加速度センサ９０から出力された旋回方向加速度の検出信号が第１フィルタ８４へ入力され、加速度センサ９０から出力された起伏方向加速度の検出信号が第２フィルタ８５へ入力される。

図３に示されるように、第５段梯子３４の先端には、伸長センサ９１が設けられている。伸長センサ９１は、典型的にはポテンショメータからなり、伸縮梯子２２の伸長度（伸び縮み）を検出するものである。この伸長度から、伸縮梯子２２の長さを判断することができる。伸長センサ９１によって検出された伸長度の検出信号は、後述の第１フィルタ８４及び第２フィルタ８５へ入力される。

出力部７８は、第１比例電磁弁８６、及び第２比例電磁弁８７が接続されている。この出力部７８には、旋回モータ６１を駆動させるための第１励磁信号、及び起伏シリンダ３１を駆動させるための第２励磁信号が制御部７１から入力される。出力部７８は、入力された第１励磁信号を第１比例電磁弁８６へ出力し、入力された第２励磁信号を第２比例電磁弁８７へ出力する。

油圧ポンプ６６（図３参照）から旋回モータ６１へ供給される圧油の流路には、第１比例電磁弁８６が設けられている。第１比例電磁弁８６には、第１比例電磁弁８６の駆動を制御する第１励磁信号が出力部７８から入力される。第１比例電磁弁８６が第１励磁信号に基づいて駆動することにより、油圧ポンプ６６（図３参照）から旋回モータ６１へ供給される圧油量が調整される。その結果、伸縮梯子２２の旋回速度が変更される。

油圧ポンプ６５（図３参照）から起伏シリンダ３１へ供給される圧油の流路には、第２比例電磁弁８７が設けられている。第２比例電磁弁８７には、第２比例電磁弁８７の駆動を制御する第２励磁信号が出力部７８から入力される。第２比例電磁弁８７が第２励磁信号に基づいて駆動することにより、油圧ポンプ６５から起伏シリンダ３１へ供給される圧油量が調整される。その結果、伸縮梯子２２の起伏速度が変更される。

入力部７７は、第１フィルタ８４及び第２フィルタ８５を有する。第１フィルタ８４は、本実施形態においては、加速度センサ９０によって検出された旋回方向加速度の検出信号から高次振動成分（高周波成分）を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low-pass filter）である。加速度センサ９０から入力された旋回方向加速度の検出信号は、第１フィルタ８４によって高次振動成分がカットされ、基本振動成分のみが第１フィルタ８４から出力される。

第２フィルタ８５は、本実施形態においては、加速度センサ９０によって検出された起伏方向加速度の検出信号から高次振動成分を除去するローパスフィルタである。加速度センサ９０から入力された起伏方向加速度の検出信号は、第２フィルタ８５によって高次振動成分がカットされ、基本振動成分のみが第２フィルタ８５から出力される。

図５は、加速度センサ９０によって検出された起伏方向加速度の信号波形の一例を示す図である。図５において、横軸は時間ｔ、縦軸は起伏方向加速度の検出値を示す。

図５に例示されるように、加速度センサ９０によって検出された起伏方向加速度の検出信号９３には、伸縮梯子２２の起伏方向６９へ揺れの基本振動成分の他に高次振動成分が含まれる。基本振動成分のみでは正弦波状の波形になるが、検出信号９３には高次振動成分９４が含まれているために、正弦波に比べて歪んだ波形となる。起伏方向加速度の検出信号９３は、第２フィルタ８５に入力されフィルタリングされる。これにより、検出信号９３から高次振動成分９４が除去されて、基本振動成分のみからなる検出信号９３が第２フィルタ８５から出力される。なお、図には示されていないが、旋回方向加速度の検出信号は、第１フィルタ８４によって高次振動成分が除去されて、基本振動成分のみからなる検出信号が第１フィルタ８４から出力される。

＜第１励磁信号と伸縮梯子２２の旋回＞
消防自動車２０の制御装置７０では、伸縮梯子２２を動作させるために操作レバー８９がオペレータによって操作される。これにより、伸縮梯子２２を旋回動作させるための操作信号、すなわち旋回モータ６１に対する操作信号が操作レバー８９から入力部７７へ入力される。これに伴い、加速度センサ９０によって伸縮梯子２２の旋回方向加速度が検出され、その検出信号が第１フィルタ８４へ入力される。旋回方向加速度の検出信号は、第１フィルタ８４で処理（フィルタリング）されることにより高次振動成分が除去される。制御部７１は、旋回モータ６１に対する操作信号、及び第１フィルタ８４によって処理された旋回方向加速度の検出信号に基づいて第１励磁信号を生成する。具体的には、制御部７１は、旋回方向加速度が打ち消されるように旋回モータ６１に対する操作信号を補正して第１励磁信号を生成する。この第１励磁信号は、出力部７８を介して第１比例電磁弁８６へ入力される。第１励磁信号は、伸縮梯子２２の旋回方向６８の振動を抑えるように第１比例電磁弁８６を駆動し、旋回モータ６１が動作して伸縮梯子２２が旋回する。

＜第２励磁信号と伸縮梯子２２の起伏＞
オペレータが操作レバー８９を操作することにより、伸縮梯子２２を起伏動作させるための操作信号、すなわち起伏シリンダ３１に対する操作信号が操作レバー８９から入力部７７へ入力される。これに伴い、加速度センサ９０によって伸縮梯子２２の起伏方向加速度が検出され、その検出信号が第２フィルタ８５へ入力される。起伏方向加速度の検出信号は、第２フィルタ８５で処理（フィルタリング）されることにより高次振動成分が除去される。制御部７１は、起伏シリンダ３１に対する操作信号、及び第２フィルタ８５によって処理された起伏方向加速度の検出信号に基づいて第２励磁信号を生成する。具体的には、制御部７１は、起伏方向加速度が打ち消されるように起伏シリンダ３１に対する操作信号を補正して第２励磁信号を生成する。この第２励磁信号は、出力部７８を介して第２比例電磁弁８７へ入力される。第２励磁信号は、伸縮梯子２２の起伏方向６９の振動を抑えるように第２比例電磁弁８７を駆動し、起伏シリンダ３１が動作して伸縮梯子２２が起伏する。

ところで、本実施形態においては、第１フィルタ８４及び第２フィルタ８５のフィルタ特性（周波数特性）における折れ点周波数（利得が減衰し始める周波数）が、伸縮梯子２２の基本振動周波数の例えば１．５倍に設定されている。伸縮梯子２２の基本振動周波数とは、伸縮梯子２２の固有振動数のうち最も小さいものを意味し、伸縮梯子２２の長さ、言い換えれば、伸縮梯子２２の伸長度に応じて変化する。このため、上記折れ点周波数を伸縮梯子２２の基本振動周波数に応じた最適な値に維持するためには、第１フィルタ８４及び第２フィルタ８５の周波数特性が伸縮梯子２２の伸長度に応じて適宜変更される必要がある。

本実施形態においては、第１フィルタ８４及び第２フィルタ８５として、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）型デジタルフィルタが用いられる。ＦＩＲ型デジタルフィルタは、入力信号を順次遅延させ、これらの遅延信号に重み付けパラメータ（重み係数）を乗算した値を加算して出力信号を生成するフィルタである。この重み付けのパラメータ（重み係数）が変更されることにより、その周波数特性（フィルタ特性）が容易に変更され得る。デジタルフィルタは、ハードウェアにて構成され得るが、本実施形態ではソフトウェアにて実現されている。制御部７１は、伸長センサ７１によって検出された伸縮梯子２２の伸長度に応じて、第１フィルタ８４及び第２フィルタ８５に対する上記パラメータを変更する。すなわち、制御部７１は、伸縮梯子２２が伸長又は縮短されると、第１フィルタ８４と第２フィルタ８５のフィルタ特性を変更する。なお、基本振動の周波数と高次振動の周波数は大きく異なるので、必ずしも伸縮梯子２２の長さが変わるごとにフィルタ特性が変更される必要はない。伸縮梯子２２の長さが幾つかの領域に区分され、各区分ごとにフィルタ特性が変更されてもよい。また、第１フィルタ８４及び第２フィルタ８５はＦＩＲ型デジタルフィルタに限定されるものではなく、ＩＩＲ（Infinite Inpulse Response）型デジタルフィルタであってもよい。

＜本実施形態の作用効果＞
以上説明したように、加速度センサ９０によって検出された旋回方向加速度に基づいて、旋回方向６８における伸縮梯子２２の揺れを抑えるように旋回モータ６１が動作される。また、加速度センサ９０によって検出された起伏方向加速度に基づいて、起伏方向６９における伸縮梯子２２の揺れを抑えるように起伏シリンダ３１が動作される。このため、伸縮梯子２２のオペレータが初心者であっても、伸縮梯子２２の振動を抑えて伸縮梯子２２を安全に操作することができる。また、第１フィルタ８４によって旋回方向加速度の検出信号から高次振動成分が除去され、第２フィルタ８５によって起伏方向加速度の検出信号から高次振動成分が除去される。これら第１フィルタ８４及び第２フィルタ８５のフィルタ特性（周波数特性）は、伸縮梯子２２の伸長度に応じて適宜変更されるので、旋回方向加速度及び起伏方向加速度から高次振動成分が好適に除去される。その結果、伸縮梯子２２の長さ及び操作方向に応じて伸縮梯子２２の振動が効果的に抑制される。

加速度センサ９０による実際の検出波形は、旋回振動の基本振動に基づく成分の他に、高次振動に基づく成分を含み、また、起伏振動の基本振動に基づく成分の他に、高次振動に基づく成分を含んでいる。これらの高次振動に基づく成分の周波数は伸縮梯子２２の基本振動周波数に比べて高周波であり、ローパスフィルタとして機能する第１フィルタ８４と第２フィルタ８５によって遮断される。これにより、伸縮梯子２２の旋回方向６８の振動の状態を示す基本振動波形及び起伏方向６９の振動の状態を示す基本振動波形が正確に検出される。したがって、伸縮梯子２２の旋回方向６８の振動を抑えるための第１励磁信号、及び伸縮梯子２２の起伏方向６９の振動を抑えるための第２励磁信号が正確に生成される。また、第１フィルタ８４と第２フィルタ８５にローパスフィルタを用いることで、これらのフィルタ８４，８５に例えばバンドパスフィルタを用いる場合に比べて、構成が簡略化されるとともに、より少ない演算回数で高次振動成分が除去される。

なお、本実施形態においては、本発明の第１アクチュエータ及び第２アクチュエータが油圧アクチュエータである形態について説明したが、これらのアクチュエータは油圧アクチュエータに限定されるものではない。すなわち、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータは、例えば電動アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、その他のアクチュエータであってもよい。

また、本実施形態においては、本発明の第１加速度センサ及び第２加速度センサが１つの加速度センサ９０（２軸加速度センサ）によって構成される形態について説明したが、第１加速度センサ及び第２加速度センサは、２つの１軸加速度センサにより構成されてもよい。すなわち、旋回方向６８における伸縮梯子２２の加速度を検出する第１加速度センサと、起伏方向６９における伸縮梯子２２の加速度を検出する第２加速度センサを第１段梯子３８の先端に設けるようにしてもよい。この場合、第１加速度センサを第１フィルタ８４に接続し、第２加速度センサを第２フィルタ８５に接続すればよい。

また、本実施形態においては、本発明の第１フィルタ及び第２フィルタがＦＩＲ型又はＩＩＲ型のデジタルフィルタである形態について説明したが、第１フィルタ及び第２フィルタは、アナログフィルタであってもよい。ただし、第１フィルタ及び第２フィルタをアナログフィルタで構成した場合、周波数特性を変更可能とするために、複数のアナログフィルタを設ける必要がある。このため、第１フィルタ及び第２フィルタにはＦＩＲ型又はＩＩＲ型のデジタルフィルタを用いることが好ましい。

また、本実施形態においては、本発明の第１フィルタ及び第２フィルタがローパスフィルタである形態について説明したが、これらのフィルタはローパスフィルタに限定されるものではない。すなわち、第１フィルタ及び第２フィルタは、例えばバンドパスフィルタであってもよい。ただし、この場合、第１フィルタ及び第２フィルタの構成が複雑になるとともに、フィルタリングにおける演算回数が増加する。したがって、第１フィルタ及び第２フィルタとしては、ローパスフィルタが好適である。

［変形例］
デジタルフィルタの重み付けパラメータが変更される代わりに、周波数特性が異なる複数のフィルタ（アナログフィルタ又はデジタルフィルタ）及びこのフィルタを切り換える切替器によって構成されるフィルタが第１フィルタ及び第２フィルタとして使用されてもよい。この場合、伸長センサ９１の出力によってこの切替器が切り替えられ、周波数特性が変更され得る。伸長センサ９１の出力をが制御部７１（本発明における設定手段に相当する）に入力され、制御部７１が上記切替器を制御するように構成されていてもよい。

また、周波数特性が相異なる複数のアナログフィルタを入力部７７に設ける。制御部７１は、伸長センサ９１によって検出された伸縮梯子２２の伸長度に応じて、伸長センサ９１から伸長度の検出信号が入力される第１フィルタ８４及び第２フィルタ８５を上記複数のアナログフィルタのいずれかに設定する（切り換える）。このように、周波数特性が相異なる複数のフィルタ（デジタルフィルタ又はアナログフィルタ）を設けておき、第１フィルタ及び第２フィルタに設定されるフィルタを変更することにより、周波数特性の変更が容易に行われる。なお、本実施形態では、第１フィルタ８４と第２フィルタ８５とにより構成される入力部７７が別に設けられているが、これらのフィルタとしてデジタルフィルタを用いる場合は、制御部７１に含まれるＣＰＵ７２を用いてフィルタ演算を行うように構成されていてもよい。

本発明は、伸縮式ブームを備えた消防自動車に代表される高所作業車におけるブームの制振制御に適用されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る伸縮梯子付き消防自動車２０の側面図（艤装図）である。 図２は、伸縮梯子２２の分解図である。 図３は、旋回モータ６１及び起伏シリンダ３１を示す伸縮梯子２２の模式図である。 図４は、消防自動車２０が備える制御装置７０の構成例を示すブロック図である。 図５は、加速度センサ９０によって検出された起伏方向加速度の信号波形の一例を示す図である。

符号の説明

２０・・・消防自動車（本発明の高所作業車の一例）
２２・・・伸縮梯子（本発明の伸縮式ブームの一例）
３２・・・起伏軸
６１・・・旋回モータ（本発明の第１アクチュエータの一例）
３１・・・起伏シリンダ（本発明の第２アクチュエータの一例）
６８・・・旋回方向
６９・・・起伏方向
７１・・・制御部（本発明の第１生成手段、第２生成手段、設定手段に相当）
８４・・・第１フィルタ
８５・・・第２フィルタ
８９・・・操作レバー
９０・・・加速度センサ（本発明の第１加速度センサ、第２加速度センサの一例）
９１・・・伸長センサ

Claims (5)

1. 所定の旋回軸を中心として旋回動作可能に支持され且つ所定の起伏軸を中心として起伏動作可能に支持された伸縮式ブームと、
   伸縮式ブームを旋回させる第１アクチュエータと、
   伸縮式ブームを起伏させる第２アクチュエータと、
   第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを駆動させるための操作信号を入力する操作レバーと、
   伸縮式ブームの先端部に設けられ、当該伸縮式ブームの旋回方向加速度を検出する第１加速度センサと、
   伸縮式ブームの先端部に設けられ、当該伸縮式ブームの起伏方向加速度を検出する第２加速度センサと、
   伸縮式ブームの伸長度を検出する伸長センサと、
   第１加速度センサによって検出された旋回方向加速度の検出信号から高次振動成分を除去する第１フィルタと、
   第２加速度センサによって検出された起伏方向加速度の検出信号から高次振動成分を除去する第２フィルタと、
   伸縮式ブームの旋回方向の揺れを相殺すべく、第１アクチュエータに対する操作レバーからの操作信号、及び第１フィルタによって処理された旋回方向加速度の検出信号に基づいて、第１アクチュエータの第１制御信号を生成する第１生成手段と、
   伸縮式ブームの起伏方向の揺れを相殺すべく、第２アクチュエータに対する操作レバーからの操作信号、及び第２フィルタによって処理された起伏方向加速度の検出信号に基づいて、第２アクチュエータの第２制御信号を生成する第２生成手段と、を備え、
   上記第１フィルタ及び上記第２フィルタは、その周波数特性が上記伸長センサによって検出された伸縮式ブームの伸長度に応じて変更されるものである高所作業車。
2. 上記第１フィルタ及び上記第２フィルタは、デジタルフィルタである請求項１に記載の高所作業車。
3. 上記第１フィルタ及び上記第２フィルタは、ローパスフィルタである請求項１又は２に記載の高所作業車。
4. 周波数特性が相異なる複数のフィルタと、
   上記伸長センサによって検出された伸縮式ブームの伸長度に応じて、上記複数のフィルタのいずれかを上記第１フィルタ又は上記第２フィルタに設定する設定手段と、を備える請求項１から３のいずれかに記載の高所作業車。
5. 上記第１アクチュエータ及び上記第２アクチュエータは、油圧アクチュエータであって、
   上記制御信号は、これらの油圧アクチュエータへ圧油を供給する比例電磁弁に対して入力される励磁信号である請求項１から４のいずれかに記載の高所作業車。

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