JPH07187600A - 作業機の作動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作動状態検出手段の故障により作業機の制御
が停止されるのを防止することで作業上の信頼性を高め
る。 【構成】 各油圧アクチュエ−タＡ１,Ａ２,・・毎に、
ポテンショメータでなる第１作動状態検出手段Ｂ１,Ｂ
２,・・とロータリエンコーダでなる第２作動状態検出
手段Ｃ１,Ｃ２,・・とを備え、故障判定手段Ｄ１,Ｄ２,
・・により該第２作動状態検出手段Ｃ１,Ｃ２,・・の故
障と判定されない場合には、該第２作動状態検出手段Ｃ
１,Ｃ２,・・の出力により、また故障と判定された場合
には第１作動状態検出手段Ｂ１,Ｂ２,・・の出力により
制御を行う如く構成する。かかる構成により、例え第２
作動状態検出手段Ｃ１,Ｃ２,・・が故障しても作業機の
制御そのものが停止するということはなく、相対的に制
御精度は劣るものの第１作動状態検出手段Ｂ１,Ｂ２,・
・の出力に基づいて作業機の制御が継続され、作業機の
作業上の信頼性が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばブーム付きクレ
ーン車とかブーム付き高所作業車等の作業機における作
動制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、伸縮式ブームを備えた高所作業
車等においては、ブームの旋回、起伏・伸縮の各ブーム
操作の他、該ブームの先端に備えられたバケットのスイ
ング操作(水平旋回操作)等をそれぞれ専用の油圧アクチ
ュエ−タによって行うようになっている。

【０００３】ところで、これらブームの各操作がそれぞ
れ単独で操作される場合、及び複数操作が並行して行な
われる場合であってもこれらの複数の操作によって変化
するブームの状態が何等の制限を受けずオペレータの自
由意思によって行なわれる場合にはなんら問題は無い
が、例えば、上記バケットを一定の作業半径を維持しつ
つ上下方向に移動させるいわゆる垂直制御とか、該バケ
ットをその高さ位置を一定に維持したままこれを同一水
平面内で移動させるいわゆる水平制御とかが行なわれる
場合には、かかるバケットの作動条件に合致するように
その作動条件の変更要因となるブーム操作(例えば、垂
直制御の場合にあっては、ブームの起伏操作と伸縮操
作)を相互に関連させながら行うことが必要となる。

【０００４】この場合、例えば、垂直制御においては、
オペレータは垂直操作用の操作レバーを操作することの
みによって自動的に設定条件(即ち、設定作業半径)に対
応してバケットが上下方向に移動するように上記各油圧
シリンダが作動制御されることが必要であって、そのた
めにはブームの起伏角度の変化とブーム長さの変化とを
常時監視してブーム起伏用及び伸縮用の油圧シリンダを
相互に関連させながらそれらの作動を制御することが必
要となる。この場合における、ブームの作動状態、即
ち、起伏角と長さとを検出する方法として、従来一般に
はブーム作動状態の変化を位置情報として検出するポテ
ンショメータを使用するのが通例であった。

【０００５】ところが、高所作業車における垂直制御の
如く作動特性(特に速度特性)の異なる起伏用油圧シリン
ダと伸縮用油圧シリンダとを相互に関連させなが作動さ
せて所定の設定条件に合致した作動を行わせる場合に
は、ポテンショメータによる位置情報のみでは制御上の
誤差が大きくなり易く、制御精度という点において十分
とは言えない。従って、より精度の良い制御を実現する
ためには、速度情報を勘案することが必要となる。この
場合、ポテンショメータにより検出された位置情報を微
分処理して速度情報として取り込むことも考えられる
が、このポテンショメータにはその情報分解能が比較的
低いという機構上の特性があることから、十分とは言え
ない。

【０００６】このような事情から、ブームの起伏角等の
検出手段として、上述のポテンショメータの他に、出力
パルス数によって起伏角等の変化を速度情報として検出
することができしかも情報の分解能が極めて高いロータ
リエンコーダを備え、ポテンショメータによる位置情報
とロータリエンコーダによる速度情報とに基づいて高精
度の制御を実現することが試みられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
作業機の状態検出手段としてポテンショメータとロータ
リエンコーダとを併置し、ポテンショメータによる位置
情報とロータリエンコーダによる速度情報とに基づいて
制御を行うようにした場合、ロータリエンコーダはその
情報分解能がポテンショメータに比べて極めて高いこと
からより高精度の制御が期待できるものの非常に敏感で
あって壊れ易いという側面をもっているためポテンショ
メータに比して故障し易く、従って、このロータリエン
コーダが故障した場合には例えポテンショメータが正常
に働いていたとしても、制御全体が停止してしまうとい
う問題があった。特に、クレーン車とか高所作業車のよ
うに作業振動が発生し易い建設機械にロータリエンコー
ダを搭載した場合には叙上の如き問題はより顕著なもの
となる。

【０００８】そこで本発明は、ポテンショメータとロー
タリエンコーダとを併用して作業機の制御を行うように
したものにおいて、ロータリエンコーダの故障による制
御の停止を回避し得るようにしたブーム付き作業機の作
動制御装置を提案せんとしてなされたものである。

【０００９】

【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、図１に示すように、
複数の油圧アクチュエータＡ１,Ａ２,・・によってそれ
ぞれ異なる形態の複数の作動が同時に関連してなされる
作業機を、作動条件設定手段Ｇにより設定された作動条
件に基づいて作動させるとともに、該作動条件に合致さ
せるべく上記各油圧アクチュエータＡ１,Ａ２を制御す
るようにした作業機の作動制御装置において、各油圧ア
クチュエ−タＡ１,Ａ２,・・毎に、該油圧アクチュエ−
タＡ１,Ａ２,・・に対応した作業機の作動状態を検出す
るポテンショメータで構成された第１作動状態検出手段
Ｂ１,Ｂ２,・・とロータリエンコーダで構成された第２
作動状態検出手段Ｃ１,Ｃ２,・・と、上記第２作動状態
検出手段Ｃ１,Ｃ２,・・の故障を判定して故障判定信号
を出力する故障判定手段Ｄ１,Ｄ２,・・と、上記第１作
動状態検出手段Ｂ１,Ｂ２,・・と第２作動状態検出手段
Ｃ１,Ｃ２,・・と上記故障判定手段Ｄ１,Ｄ２,・・とか
らの出力信号を受け、上記故障判定信号が入力された時
には上記第１作動状態検出手段Ｂ１,Ｂ２,・・からの出
力信号を、また上記故障判定信号が入力されていない時
には上記第２作動状態検出手段Ｃ１,Ｃ２,・・からの出
力信号を、それぞれ選択してこれを出力する出力選択手
段Ｅ１,Ｅ２,・・とを備えるとともに、上記各油圧アク
チュエ−タＡ１,Ａ２,・・にそれぞれ対応する上記出力
選択手段Ｅ１,Ｅ２,・・においてそれぞれ選択された複
数の作動状態検出手段(Ｂ１又はＣ１),(Ｂ２又はＣ２),
・・からの複数の出力信号を受けて現在の作業機の作動
状態と上記作動条件設定手段Ｇにより設定された作動条
件とを比較してその偏差を算出する作動状態偏差算出手
段Ｆと、上記作動状態偏差算出手段Ｆからの出力信号を
受けて上記各油圧アクチュエ−タＡ１,A2,・・の要求操
作量を算出する操作量算出手段Ｈと、該操作量算出手段
Ｈからの出力を受けて上記各油圧アクチュエ−タＡ１,
Ａ２,・・を駆動させるアクチュエ−タ駆動手段Ｉとを
備えたことを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明ではかかる構成とすることにより次のよ
うな作用が達成される。

【００１１】即ち、作業機を作動条件設定手段Ｇにより
設定された作動条件に従って作動させるべく複数の油圧
アクチュエ−タＡ１,Ａ２,・・により異なる形態の複数
の作動を行わせる場合、故障判定手段Ｄ１,Ｄ２,・・か
ら第２作動状態検出手段Ｃ１,Ｃ２,・・の故障を示す故
障判定信号が入力されていない場合(即ち、第２作動状
態検出手段Ｃ１,Ｃ２,・・が正常に作動している場合)
には、出力選択手段Ｅ１,Ｅ２,・・により第１作動状態
検出手段Ｂ１,Ｂ２,・・と第２作動状態検出手段Ｃ１,
Ｃ,・・のうち、情報分解能の高いロータリエンコーダ
で構成される上記第２作動状態検出手段Ｃ１,Ｃ２,・・
からの出力が選択される。従って、この場合には、該第
２作動状態検出手段Ｃ１,Ｃ２,・・の出力に基づき作動
状態偏差検出手段Ｆにおいて作動条件と実際の作動状態
との偏差が算出されるとともに、この偏差に基づいて操
作量算出手段Ｈにより上記各油圧アクチュエ−タＡ１,
Ａ２,・・の要求操作量が算出され、この要求操作量に
基づいてアクチュエ−タ駆動手段Ｉにより各油圧アクチ
ュエ−タＡ１,Ａ２,・・が駆動制御されることで、作業
機のより高精度の制御が実現されることになる。

【００１２】これに対して、出力選択手段Ｅ１,Ｅ２,・
・に故障判定信号が入力された場合(即ち、第２作動状
態検出手段Ｃ１,Ｃ２,・・が故障し正常な作動が確保さ
れない場合)には、該第２作動状態検出手段Ｃ１,Ｃ２,
・・に代わって、ポテンショメータで構成されロータリ
エンコーダに比して情報分解能は低いものの安定した状
態検出が可能な第１作動状態検出手段Ｂ１,Ｂ２・・か
らの出力が選択され、該第１作動状態検出手段Ｂ１,Ｂ
２,・・からの出力に基づいて上記各油圧アクチュエ−
タが駆動制御されることで、上記第２作動状態検出手段
Ｂ１,Ｂ２,・・の出力に基づく制御に比して相対的に制
御精度は低くなるものの、該第２作動状態検出手段Ｂ
１,Ｂ２,・・の故障にもかかわらず作業機の作動継続が
可能ならしめられるものである。

【００１３】

【発明の効果】従って、本発明の作業機の作動制御装置
によれば、情報分解能は低いものの安定した情報出力が
可能な信頼性の高いポテンショメータで構成される第１
作動状態検出手段と、ポテンショメータに比して情報分
解能が高く高精度の制御が可能なロータリエンコーダで
構成される第２作動状態検出手段とを並設し、該第２作
動状態検出手段が正常に作動している場合には該第２作
動状態検出手段の出力に基づいて高精度の制御を実現す
る一方、該第２作動上記検出手段が故障して正常な作動
の確保が困難となった場合にはこれに代わって第１作動
状態検出手段の出力に基づいて制御を行うようにしてい
ることから、例え第２作動状態検出手段が故障しても作
業機の制御そのものが停止するということはなく、相対
的に制御精度は劣るものの第１作動状態検出手段の出力
に基づいて作業機の制御が継続可能であり、それだけ作
業機の作業上の信頼性が高められるものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の作業機の作動制御装置を実施
例に基づいて具体的に説明すると、図２には、本発明の
作動制御装置を備えたブーム付き高所作業車１が示され
ている。この高所作業車１は、車体２上に旋回動可能に
搭載された旋回台３に伸縮ブーム４の基端部を枢支せし
めてこれを起伏動自在とするとともに、該伸縮ブーム４
の先端には作業者搭乗用のバケット５を上下方向へスイ
ング自在に取り付けて構成されている。そして、上記旋
回台３の旋回(即ち、上記伸縮ブーム４の旋回)は該旋回
台３側に設けた旋回用油圧モータ８によって行なわれ
る。さらに、伸縮ブーム４の伸縮はその内部に配置した
伸縮用油圧シリンダ７により、またその起伏は該伸縮ブ
ーム４と上記旋回台３との間に配置した起伏用油圧シリ
ンダ６によって行なわれる。また、上記バケット５のス
イングはバケットスイング用油圧モータ９によって行な
われる。

【００１５】尚、上記起伏用油圧シリンダ６と伸縮用油
圧シリンダ７と旋回用油圧モータ８とバケットスイング
用油圧モータ９は、上記旋回台３側の操作盤１１または
バケット５側での操作レバーの操作に対応して操作信号
出力ユニット１２から出力される操作信号に基づき後述
のコントロールユニット１３から出力される制御信号に
より油圧ユニット１０内の各制御バルブを操作すること
でその作動が制御されるものであって、この実施例にお
いては、これら各油圧シリンダ等６〜９がそれぞれ特許
請求の範囲中の油圧アクチュエ−タに該当する。

【００１６】また、この高所作業車１には、上記各油圧
シリンダ等６〜９の作動に関連して変化する高所作業車
１の状態を検出するために、上記旋回台３部分には旋回
位置検出用のポテンショメータ１４とロータリエンコー
ダ１８が、上記伸縮ブーム４には該伸縮ブーム４の起伏
角検出用のポテンショメータ１５とポテンショメータ１
６及びブーム長さ検出用のポテンショメータ１６とロー
タリエンコーダ２０とが、さらに上記バケット５側には
該バケット５のスイング位置検出用のポテンショメータ
１７とロータリエンコーダ２１とが、それぞれ配置され
ている。尚、この実施例においては、上記各ポテンショ
メータ１４〜１７が特許請求の範囲中の第１の作動状態
検出手段(Ｂ１,Ｂ２)に、また上記各ロータリエンコー
ダ１８〜２１が特許請求の範囲中の第２作動状態検出手
段(Ｃ１,Ｃ２)にそれぞれ該当する。そして、これら各
ポテンショメータ１４〜１７、及び各ロータリエンコー
ダ１８〜２１によりそれぞれ検出されるブーム等の状態
に対応した情報は上記油圧シリンダ等６〜９の制御要素
として後述のコントロールユニット１３に入力される。

【００１７】ところで、この高所作業車１は、オペレー
タの操作によりそれぞれ個別に、あるいは同時に作動さ
れることは勿論であるが、この同時操作のうちでも、各
油圧シリンダ６,７及び油圧モータ８を何等の作動条件
に基づかずに自由に操作する場合と特定の作動条件の下
で操作する場合とがある。そして、この後者の操作が上
述した垂直制御操作とか水平制御操作である。

【００１８】このような垂直あるいは水平制御操作を行
う場合には、複数の油圧アクチュエ−タを設定された特
定の作動条件に従って相互に関連させながら同時操作す
る必要があり、この場合の制御において上記各ポテンシ
ョメータ１４〜１７及び各ロータリエンコーダ１８〜２
１の出力信号が利用される。

【００１９】以下、この高所作業車１における垂直制御
及び水平制御を、垂直制御の場合を例にとって具体的に
説明するが、それに先立ってこの実施例の作動制御装置
の技術的背景を説明すると、この実施例の作動制御装置
は、より高精度の制御を実現すべく検出対象の状態変化
を速度情報として検出するとともにその情報分解能が極
めて高いロータリエンコーダ１８〜２１を設けたもので
あるが、それに加えて検出対象の状態変化を位置情報と
して検出するポテンショメータ１４〜１７を設けている
が、これは次のような理由によるものである。即ち、先
ず第１に、この実施例において使用されているロータリ
エンコーダ１８〜２１はインクリメント型ロータリエン
コーダであって、その速度情報から位置情報も得ること
はできるものの、絶対位置を得ることができないことか
ら、ポテンショメータ１４〜１７によって検出される位
置情報の絶対値を使用してロータリエンコーダ１８〜２
１プリセットし、以って該ロータリエンコーダ１８〜２
１から速度情報の他に位置情報をも得てより高精度の制
御を実現するためである。第２に、このロータリエンコ
ーダ１８〜２１は、その構造上、非常に敏感であり情報
分解能が高いという利点を有する反面、壊れ易いという
欠点があり、従って、このロータリエンコーダ１８〜２
１のみによる制御とした場合、このロータリエンコーダ
１８〜２１が故障して正常な作動が確保できなくなった
場合には制御そのものが停止されることとなるため、そ
のような場合にはロータリエンコーダ１８〜２１に比し
て相対的に制御精度は劣るものの安定した作動で信頼性
の高いポテンショメータ１４〜１７の出力信号に基づい
て制御を行うことでロータリエンコーダ１８〜２１の故
障に伴う制御そのものの停止を回避するためである(か
かる点が本発明の本来的な目的である)。

【００２０】続いて、この実施例の作動制御装置を垂直
制御の場合についてこれを具体的に説明する。図３には
垂直制御を行う場合の機能ブロック図を示している。こ
こで、高所作業車１の作動状態検出手段としては、バケ
ット５を一定の作業半径(これが作動条件となる)で垂直
方向に移動させる場合において作業半径の変動要因とな
るブーム長さを検出するポテンショメータ１６とロータ
リエンコーダ２０、及び起伏角を検出するポテンショメ
ータ１５とロータリエンコーダ１９とが該当する。ま
た、高所作業車１の作動条件設定手段としては上記操作
信号出力ユニット１２が該当する。

【００２１】尚、この操作信号出力ユニット１２は、オ
ペレータにより操作される垂直操作レバー(図示省略)の
操作量及び操作方向に対応した信号を出力するものであ
って、これが操作されること自体が垂直制御の開始条件
となり、またその操作方向信号はバケット５を上下いず
れの方向へ移動させるのかの移動方向条件となり、さら
にその操作量信号はその移動速度条件となるものであ
る。そして、上記各ポテンショメータ１５,１６とロー
タリエンコーダ１９,２０及び上記操作信号出力ユニッ
ト１２からの信号が後述のコントロールユニット１３に
入力されることで垂直制御が行なわれるものである。

【００２２】上記コントロールユニット１３は、後述す
るように、Ａ／Ｄ変換器３１とブーム長さ出力選択回路
３２と起伏角出力選択回路３３とブーム長さ検出器故障
判定回路３４と起伏角検出器故障判定回路３５と方向制
御回路３６と方向制御回路３７とアップダウンカウンタ
３８とアップダウンカウンタ３９と作業半径演算回路４
０と偏差演算回路４１とバルブ操作量演算回路４２と記
憶回路４３とＡ／Ｄ変換器４４と中立判定回路４５とＤ
／Ａ変換器４６とＤ／Ａ変換器４７と信号処理回路４８
と信号処理回路４９とを備えて構成される。

【００２３】上記ポテンショメータ１６からの絶対ブー
ム長さに関する情報は、Ａ／Ｄ変換器３１においてＡ／
Ｄ変換された後、次述の信号処理回路４８とブーム長さ
検出器故障判定回路３４とアップダウンカウンタ３８に
それぞれ位置情報として入力される。上記信号処理回路
４８においては、入力されたブーム長さの位置情報をそ
のまま後述のブーム長さ出力選択回路３２に出力するの
と並行して、該位置情報を微分処理してこれをブーム長
さの変化速度に関する速度情報としてブーム長さ出力選
択回路３２に出力する。従って、該ブーム長さ出力選択
回路３２には、ポテンショメータ１６側からブーム長さ
に関する位置情報と該位置情報に基づく速度情報の双方
が入力されることになる。

【００２４】また、上記ポテンショメータ１５からの絶
対起伏角に関する情報も、同様に、Ａ／Ｄ変換器３１に
おいてＡ／Ｄ変換された後、位置情報として、次述の信
号処理回路４９と起伏角検出器故障判定回路３５とアッ
プダウンカウンタ３９にそれぞれ入力される。そして、
上記信号処理回路４９においては、入力された位置情報
をそのまま後述の起伏角出力選択回路３３に出力するの
と並行して、該位置情報を微分処理してこれを起伏角の
変化速度に関する速度情報として起伏角出力選択回路３
３に出力する。従って、該起伏角出力選択回路３３に
は、ポテンショメータ１５側から起伏角に関する位置情
報と該位置情報に基づく速度情報の双方が入力されるこ
とになる。

【００２５】一方、上記各ロータリエンコーダ１９,２
０からの信号(パルス信号)は、ブーム長さ及び起伏角に
関する速度情報として、それぞれ方向制御回路３６及び
方向制御回路３７に入力される。そして、該各方向制御
回路３６．３７においては、上記各入力信号が伸縮ブー
ム４の伸長あるいは縮小のいずれの方向への変化である
のか、さらに伸縮ブーム４の倒伏あるいは起仰のいずれ
の方向への変化であるのかがそれぞれ判断され、実際の
変化方向についての速度情報としてそれぞれ各アップダ
ウンカウンタ３８,３９に入力される。この各アップダ
ウンカウンタ３８,３９においては、入力パルスをその
ままカウントしたのでは単にブーム伸縮あるいは起伏の
速度情報しか得られないため、ここでは上記Ａ／Ｄ変換
器３１を介して入力される各ポテンショメータ１５,１
６からの信号によってリセットしてその時のポテンショ
メータ信号により求められるブーム長さあるいは起伏角
を絶対ブーム長さあるいは絶対起伏角とし、この時点か
らカウントを開始して絶対ブーム長さあるいは絶対起伏
角を基点とした速度情報を得るとともに、この速度情報
とカウント時間とから演算により位置情報を得て、これ
らの位置情報と速度情報の双方をそれぞれ上記ブーム長
さ出力選択回路３２とブーム長さ検出器故障判定回路３
４、及び上記起伏角出力選択回路３３と起伏角検出器故
障判定回路３５に出力する。

【００２６】上記ブーム長さ検出器故障判定回路３４及
び起伏角検出器故障判定回路３５は、それぞれ特許請求
の範囲中の故障判定手段(Ｄ１,Ｄ２)に該当するもので
あって、それぞれブーム長さ検出器としての上記ロータ
リエンコーダ２０と起伏角検出器としての上記ロータリ
エンコーダ１９の故障判定を行うものであって、それぞ
れ上記ポテンショメータ１６あるいはポテンショメータ
１５から入力される位置情報と上記アップダウンカウン
タ３８あるいはアップダウンカウンタ３９から入力され
る二つの情報のうちの位置情報と比較し、これら比較さ
れる二つの位置情報の偏差が所定値以上である場合に初
めて故障判定信号を上記ブーム長さ出力選択回路３２あ
るいは起伏角出力選択回路３３にそれぞれ出力する。

【００２７】上記ブーム長さ出力選択回路３２及び起伏
角出力選択回路３３は、それぞれ特許請求の範囲中の出
力選択手段(Ｅ１,Ｅ２)に該当するものである。そし
て、このブーム長さ出力選択回路３２には、ポテンショ
メータ１６からの位置情報と速度情報、及びロータリエ
ンコーダ２０からの位置情報と速度情報が同時に入力さ
れている。また起伏角出力選択回路３３には、ポテンシ
ョメータ１５からの位置情報と速度情報、及びロータリ
エンコーダ１９からの位置情報と速度情報が同時に入力
されている。ここで、これら各出力選択回路３２,３３
においては、それぞれ上記ブーム長さ検出器故障判定回
路３４あるいは起伏角検出器故障判定回路３５から故障
判定信号が入力されていない場合には、上記ロータリエ
ンコーダ２０あるいはロータリエンコーダ１９からの位
置情報と速度情報を出力する一方、故障判定信号が入力
されている場合にはポテンショメータ１６あるいはポテ
ンショメータ１５からの位置情報と速度情報を出力す
る。

【００２８】上記ブーム長さ出力選択回路３２及び起伏
角出力選択回路３３においてそれぞれ選択された出力経
路からの位置情報と速度情報のうち、次述の作業半径演
算回路４０には位置情報が、またバルブ操作量演算回路
４２には位置情報と速度情報の双方がそれぞれ入力され
る。そして、作業半径演算回路４０では、ブーム長さ出
力選択回路３２からのブーム長さに関する位置情報と起
伏角出力選択回路３３からの起伏角に関する位置情報と
に基づいて現在の作業半径を演算し、その作業半径情報
を後述の誤差演算回路４１と記憶回路４３にそれぞれ出
力する。

【００２９】一方、上記操作信号出力ユニット１２から
の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器４４においてＡ／Ｄ変換さ
れた後、後述のバルブ操作量演算回路４２と中立判定回
路４５とに入力される。この中立判定回路４５では、垂
直操作レバーが操作されてこれが中立位置以外の位置に
ある場合(即ち、垂直制御要求が出された場合)に初めて
垂直制御開始信号を後述の記憶回路４３に出力する。こ
の記憶回路４３においては、上記中立判定回路４５から
垂直制御信号が入力された場合、上記作業半径演算回路
４０から入力されるその時点における作業半径を目標制
御値として記憶する。即ち、この目標値は上記操作信号
出力ユニット１２の操作信号によって設定されるもので
あり、この実施例においては該操作信号出力ユニット１
２と上記記憶回路４３とで特許請求の範囲中の作動条件
設定手段(Ｇ)が構成される。

【００３０】上記記憶回路４３において記憶された目標
値(作業半径)は、後述の誤差演算回路４１に入力され
る。この誤差演算回路４１では、この目標値と上記作業
半径演算回路４０から入力される現在の作業半径とに基
づいて両者の偏差を求めてこれを後述のバルブ操作量演
算回路４２に出力する。尚、この実施例においては、上
記作業半径演算回路４０と誤差演算回路４１とで特許請
求の範囲中の作動状態偏差算出手段(Ｆ)が構成されてい
る。

【００３１】バルブ操作量演算回路４２においては、上
記ブーム長さ出力選択回路３２から入力されるブーム長
さに関する位置情報と起伏角出力選択回路３３から入力
される位置情報とから求められる現在の作業半径と、上
記誤差演算回路４１から入力される作動状態の偏差に、
さらに上記ブーム長さ出力選択回路３２からのブーム長
さに関する速度情報と起伏角出力選択回路３３からの起
伏角に関する速度情報とを加味して、上記伸縮用油圧シ
リンダ７と起伏用油圧シリンダ６とを作動させて上記偏
差を零とするために必要な伸縮バルブ２２及び起伏バル
ブ２３の操作量を算出し、それぞれの操作量をＤ／Ａ変
換器４６及びＤ／Ａ変換器４７を介して伸縮バルブ２２
及び起伏バルブ２３に出力するものである。また、この
場合の操作方向は、上記操作信号出力ユニット１２から
の入力情報により設定される。

【００３２】尚、この実施例においては、上記バルブ操
作量演算回路４２が特許請求の範囲中の操作量算出手段
(Ｈ)に、また伸縮バルブ２２と起伏バルブ２３とが特許
請求の範囲中のアクチュエ−タ駆動手段(Ｉ)に該当す
る。

【００３３】以上がコントロールユニット１３の具体的
構成である。

【００３４】続いて、このコントロールユニット１３に
よる垂直制御の実際を図４及び図５に示すフロ−チャ−
トに基づいて説明する。

【００３５】垂直制御のスタート後(即ち、上記操作信
号出力ユニット１２が操作された後)、先ず作動条件(即
ち、一定に維持されることが要求される作業半径)の設
定を示すフラグＦをＦ＝０にセットする(ステップＳ
１)。尚、このフラグＦはＦ＝０で作動条件の未設定
を、Ｆ＝１で作動条件の既設定を、それぞれ示す。

【００３６】次に、ステップＳ２においてブーム長さ検
出用のポテンショメータ１６の出力(Ｌ₁)と起伏角検出
用のポテンショメータ１５の出力(θ₁)とをそれぞれ読
み込むとともに、ステップＳ３においては上記各出力
(Ｌ₁)及び(θ₂)に基づいてブーム長さ検出用のロータリ
エンコーダ２０と起伏角検出用のロータリエンコーダ１
９をそれぞれリセットして絶対ブーム長さ及び絶対起伏
角を得る。

【００３７】さらに、ステップＳ４においては、ブーム
長さに関する上記ロータリエンコーダ２０の出力(Ｌ₂)
と起伏角に関するロータリエンコーダ２０の出力(θ₂)
とをそれぞれ読み込む。

【００３８】次に、ステップＳ５〜ステップＳ１０にお
いて、上記各出力の選択を行う。即ち、先ずステップＳ
５においてはブーム長さに関するポテンショメータ１６
の出力(Ｌ₁)とロータリエンコーダ２０の出力(Ｌ₂)の絶
対値が所定値Ａより大きいか否かを判断する。ここで、
絶対値が所定値Ａより大きい場合には、ポテンショメー
タ１６に基づく位置情報(ブーム長さ情報)とロータリエ
ンコーダ２０に基づくそれとの偏差が大きいことからポ
テンショメータ１６とロータリエンコーダ２０のうちい
ずれかが故障していると考えられるが、両者の構造上の
特性としてロータリエンコーダ２０が故障する比率が圧
倒的に大きいため、ここではロータリエンコーダ２０の
故障と判定し、制御用出力信号としてポテンショメータ
１６の出力(Ｌ₁)を選択する(ステップＳ６)。これに対
して、絶対値が所定値Ａよりも小さ場合には、ポテンシ
ョメータ１６とロータリエンコーダ２０のいずれも正常
に作動していると判定し、この場合には情報分解能が大
きく高精度の制御が期待できるロータリエンコーダ２０
の出力(Ｌ₂)を選択する(ステップＳ７)。

【００３９】さらに、ステップＳ８においては、起伏角
に関するポテンショメータ１５の出力(θ₁)とロータリ
エンコーダ１９の出力(θ₂)の絶対値が所定値Ｂより大
きいか否かを判断する。ここで、絶対値が所定値Ｂより
大きい場合には、ポテンショメータ１５に基づく位置情
報(起伏角情報)とロータリエンコーダ１９に基づくそれ
との偏差が大きいことからポテンショメータ１５とロー
タリエンコーダ１９のうちいずれかが故障していると考
えられるが、この場合も上記ブーム長さ出力の選択の場
合と同様に、ロータリエンコーダ１９の故障と判定し、
制御用出力信号としてポテンショメータ１５の出力
(θ₁)を選択する(ステップＳ９)。これに対して、絶対
値が所定値Ｂよりも小さ場合には、ポテンショメータ１
５とロータリエンコーダ１９のいずれも正常に作動して
いると判定し、この場合にはロータリエンコーダ１９の
出力(θ₂)を選択する(ステップＳ１０)。

【００４０】続いて、上述の如くして選択されたブーム
長さに関する出力(Ｌ₁又はＬ₂)と起伏角に関する出力
(θ₁又はθ₂)とに基づいて現在の作業半径(Ｒ)を演算す
る。さらに、ステップＳ１２においてはフラグ判定を行
うが、最初はフラグＦ＝０であるため、ステップＳ１１
において算出された現在の作業半径(Ｒ)を制御の目標値
(Ｒ₀)としてこれをメモリーする(ステップＳ１３)とと
もに、フラグＦをＦ＝１にセット(ステップＳ１４)した
後、ステップＳ２の出力読み込み制御にリターンする。
ステップＳ２へのリターン後は、上記と同様にして各出
力の読み込みと出力の選択とを行うとともにさらに現在
の作業半径(Ｒ)を算出し、ステップＳ１５に至る。

【００４１】ステップＳ１５においては、垂直操作レバ
ーの操作量(即ち、要求作動速度)を読み込み、さらにス
テップＳ１６においては該垂直操作レバーの操作方向
(即ち、バケット５の要求移動方向)とを読み込む。そし
て、ステップＳ１７においては、作動速度と移動方向を
勘案した上で、現在の作業半径(Ｒ)が目標値(Ｒ₀)とな
るように伸縮バルブ２２と起伏バルブ２３の操作量
(Ｖ₁,Ｖ₂)を算出し、これを出力する(ステップＳ１
８)。

【００４２】伸縮バルブ２２と起伏バルブ２３の操作量
(Ｖ₁,Ｖ₂)を出力した後、垂直操作レバーが中立位置に
設定されたかどうか(即ち、垂直制御要求が解除された
かどうか)を判断し、中立位置でない場合には、さらに
ステップＳ２にリターンし、上記作業半径(Ｒ)と目標値
(Ｒ₀)とを合致させる制御を繰り返す。これに対して、
垂直操作レバーが中立位置に設定された場合には、その
時点で制御を終了する。

【００４３】叙上の如く制御が実行されることで、ロー
タリエンコーダ１９,２０が正常に作動している時には
これらからの位置情報と速度情報とに基づく高精度の制
御が実現され、またこれらロータリエンコーダ１９,２
０が故障した場合にはポテンショメータ１５,１６から
の位置情報と速度情報とに基づいて制御が行なわれるも
のである。従って、ロータリエンコーダ１９,２０の故
障時にあっても、分解能の差から相対的に制御精度は劣
るもののポテンショメータ１５,１６の出力に基づく制
御が継続されることから、従来のようにロータリエンコ
ーダ１９,２０の故障によって制御そのものが停止され
るというようなことがなく、それだけ高所作業車１の作
業上の信頼性が高められるものである。

【００４４】尚、ここでは垂直制御についてのみ説明し
たが、この他に水平制御等の他の制御にも本発明が適用
できることは勿論である。ここで、水平制御としては、
単にバケット５を一定高さで水平移動させる制御と、例
えば該バケット５が垂直壁面に対向している状態におい
て該壁面に対するバケット５の相対位置を一定に保持し
つつ該バケット５を水平移動させる制御とがあり、特に
後者の水平制御にあってはバケット５の位置制御に伸縮
ブーム４の伸縮と起伏と旋回及びバケット５のスイング
(いわゆる首振り動作)とが制御対象として関与するた
め、作動状態検出手段として、図２に示す各検出器、即
ち、旋回角検出用のポテンショメータ１４とロータリエ
ンコーダ１８、起伏角検出用のポテンショメータ１５と
ロータリエンコーダ１９、ブーム４長さ検出用のポテン
ショメータ１６とロータリエンコーダ２０、及びスイン
グ角検出用のポテンショメータ１７とロータリエンコー
ダ２１とが必要となる。従って、水平制御に際しては、
これら各検出器からの検出情報をそれぞれコントロール
ユニット１３内に取り込み、上述の垂直制御の場合と同
様の制御を行うこととなる。この場合においても、各ロ
ータリエンコーダ１８〜２１の故障の有無によってポテ
ンショメータの出力とロータリエンコーダからの出力と
を選択することで、該ロータリエンコーダ１８〜２１が
正常に作動している場合には高精度の制御が実現され、
またこれらが故障している場合には相対的に制御精度は
劣るものの制御そのものは継続されることは勿論であ
る。

【００４５】また、上記実施例においては、垂直制御あ
るいは水平制御用にそれ専用のポテンショメータ１４〜
１７を備えているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、該各ポテンショメータ１４〜１７として、高所
作業車１に一般的に設けられている過負荷防止装置のポ
テンショメータを利用することもできる。

【００４６】即ち、図６に示すように、過負荷防止装置
は、作業状態検出手段として、モーメントセンサ５１と
ブーム長さ検出用のポテンショメータ５２と起伏角検出
用のポテンショメータ５３と旋回角検出用のポテンショ
メータ５４とスイング角検出用のポテンショメータ５５
とアウトリガの張り出し幅検出用のポテンショメータ５
６とを備えるとともに、オペレータにより任意に設定さ
れる作業制限設定スイッチ５７を備えている。そして、
この各ポテンショメータ５１〜５６により検出される各
情報と上記作業制限スイッチ５７により設定される設定
条件をコントロールユニット５０に入力して制御を行
う。

【００４７】このコントロールユニット５０は、上記各
ポテンショメータ５２〜５６からの情報に基づいて現在
の作業状態下における定格モーメント(許容モーメント)
を算出する定格モーメント算出回路５８と、同様に上記
各ポテンショメータ５２〜２６)からの情報に基づいて
実際の作業状態(例えば、作業半径とか作業揚程等)を算
出する実作業状態算出回路６０とを備えている。そし
て、上記定格モーメント算出回路５８において算出され
た定格モーメントは、比較回路５９において上記モーメ
ントセンサ５１により検出された実モーメントと比較さ
れ、実モーメントが定格モーメントを越えた時には該比
較回路５９から作業停止判定回路６３にモーメント超過
信号が出力される。

【００４８】一方、上記実作業状態算出回路６０におい
て算出された実作業状態と、上記作業制限スイッチ５７
により設定された設定条件を記憶した制限値記憶回路６
２から出力される制限値とは、比較回路６１において比
較され、実作業状態が制限値を越えた時には該比較回路
６１から作業停止判定回路６３に作業状態超過信号が出
力される。この作業停止判定回路６３においては、上記
モーメント超過信号と作業状態超過信号の双方あるいは
いずれか一方が入力された場合には作業を停止すべきと
判断し、各油圧アクチュエ−タの駆動手段(即ち、制御
バルブ)に停止信号を出力し、作業をその時点で停止さ
せるようになっている。

【００４９】以上が過負荷防止装置の概要である。ここ
で、上述の如くこの過負荷防止装置には作業状態検出用
の各ポテンショメータ５２〜５６が備えられているた
め、図６に示すようにこれら各ポテンショメータ５２〜
５６の出力を垂直・水平制御用の上記コントロールユニ
ット１３ののＡ／Ｄ変換器３１に取り込むことで該各ポ
テンショメータ５２〜５６を過負荷防止制御と垂直・水
平制御の双方に利用することができる。従って、このよ
うにした場合には、垂直・水平制御に専用のポテンショ
メータを設ける必要がなくなることから、構造の簡略化
あるいは低コスト化が図られることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明の実施例にかかる作動制御装置を備えた
ブーム付き高所作業車の要部側面図である。

【図３】図２に示した作動制御装置の機能ブロック図で
ある。

【図４】図２に示した作動制御装置の制御フロ−チャ−
トである。

【図５】図２に示した作動制御装置の制御フロ−チャ−
トである。

【図６】過負荷防止装置の制御ブロック図である。

【符号の説明】

１は高所作業車、２は車体、３は旋回台、４は伸縮ブー
ム、５はバケット、６は起伏用油圧シリンダ、７は伸縮
用油圧シリンダ、８は旋回用油圧モータ、９はバケット
スイング用油圧モータ、１０は油圧ユニット、１１は操
作盤、１２は操作信号出力ユニット、１３はコントロー
ルユニット、１４〜１７はポテンショメータ、１８〜２
１はロータリエンコーダ、２２は伸縮バルブ、２３は起
伏バルブ、３１はＡ／Ｄ変換器、３２はブーム長さ出力
選択回路、３３は起伏角出力選択回路、３４はブーム長
さ検出器故障判定回路、３５は起伏角検出器故障判定回
路、３６は方向制御回路、３７は方向制御回路、３８及
び３９はアップダウンカウンタ、４０は作業半径演算回
路、４１は偏差演算回路、４２はバルブ操作量演算回
路、４３は記憶回路、４４はＡ／Ｄ変換器、４５は中立
判定回路、４６及び４７はＤ／Ａ変換器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の油圧アクチュエータによってそれ
   ぞれ異なる形態の複数の作動が同時に関連してなされる
   作業機を、作動条件設定手段により設定された作動条件
   に基づいて作動させるとともに、該作動条件に合致させ
   るべく上記各油圧アクチュエータを制御するようにした
   作業機の作動制御装置であって、 各油圧アクチュエ−タ毎に、 該油圧アクチュエ−タに対応した作業機の作動状態を検
   出するポテンショメータで構成された第１作動状態検出
   手段とロータリエンコーダで構成された第２作動状態検
   出手段と、 上記第２作動状態検出手段の故障を判定して故障判定信
   号を出力する故障判定手段と、 上記第１作動状態検出手段と第２作動状態検出手段と上
   記故障判定手段とからの出力信号を受け、上記故障判定
   信号が入力された時には上記第１作動状態検出手段から
   の出力信号を、また上記故障判定信号が入力されていな
   い時には上記第２作動状態検出手段からの出力信号を、
   それぞれ選択してこれを出力する出力選択手段とを備え
   るとともに、 上記各油圧アクチュエ−タにそれぞれ対応する上記出力
   選択手段においてそれぞれ選択された複数の作動状態検
   出手段からの複数の出力信号を受けて現在の作業機の作
   動状態と上記作動条件設定手段により設定された作動条
   件とを比較してその偏差を算出する作動状態偏差算出手
   段と、 上記作動状態偏差算出手段からの出力信号を受けて上記
   各油圧アクチュエ−タの要求操作量を算出する操作量算
   出手段と、 該操作量算出手段からの出力を受けて上記各油圧アクチ
   ュエ−タを駆動させるアクチュエ−タ駆動手段とを備え
   たことを特徴とする作業機の作動制御装置。