JPH1053398A

JPH1053398A - 作業機のブーム制御装置

Info

Publication number: JPH1053398A
Application number: JP21141396A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Kyohara; 鏡原　　和明; Shinji Noguchi; 野口　　真児; Masashi Nishimoto; 昌司西本
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 1998-02-24
Anticipated expiration: 2016-08-09
Also published as: JP4275199B2

Abstract

(57)【要約】【課題】伸縮ブームの先端を直線的に駆動する際、目
標軌跡に沿った移動を可能にする、作業機のブーム制御
装置を提供する。【解決手段】伸縮ブーム先端の現在位置を調べる現在
位置出力部（検出部１５、現在位置演算部１６）と、伸
縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速
度、移動方向が入力される操作入力部１１と、伸縮ブー
ム先端の目標位置を基準にして、移動速度、移動方向に
応じた目標速度ベクトルを算出する目標速度出力部１２
と、目標速度ベクトルに応じて、伸縮駆動部と起伏駆動
部を制御する制御出力演算部１３と、制御開始時には、
現在位置出力部が調べた現在位置を伸縮ブーム先端の目
標位置として目標速度出力部１２に出力し、制御中は目
標速度出力部１２からの目標速度ベクトルを用いて現在
の目標位置から次の目標位置を算出して目標速度出力部
１２に出力する目標位置演算部１４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高所作業車やク
レーン車などのような作業機の駆動を制御する、作業機
のブーム制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高所作業車やクレーン車などのような作
業機は、ブーム部をテレスコピックにはめ合わせた伸縮
ブームを備える。伸縮ブームは、伸縮シリンダにより伸
縮駆動され、起伏シリンダにより起伏駆動される。これ
らの駆動は、ブーム制御装置の操作入力部のレバーを倒
すことで行われる。

【０００３】例えば、伸縮ブームの先端を垂直に上昇さ
せる場合、操作者は、上昇を示す側にレバーを倒す。ブ
ーム制御装置は、レバーが倒された量であるレバーの操
作量と、伸縮ブームの現在の位置とから、伸縮ブームの
先端を垂直方向に上昇させるために必要な起伏角度と伸
縮量とを、幾何学的に算出する。

【０００４】伸縮ブームの現在位置は、ブーム制御装置
の検出部で検出される。検出部は、伸縮ブームの起伏角
度を検出するブーム起伏角センサと、伸縮ブームの伸縮
長を検出するブーム長センサとを備える。ブーム制御装
置は、これらのセンサの検出結果を用いて、伸縮ブーム
の伸縮長と起伏角度とを算出する。また、ブーム制御装
置は、伸縮ブームの伸縮長と起伏角度との算出を周期的
に行う。つまり、制御周期Ｔ毎にこれらの算出を行う。

【０００５】ブーム制御装置は、算出した伸縮量と起伏
角度とに基づいて、伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮シリ
ンダの油圧回路と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏シリ
ンダの油圧回路とを制御して、伸縮ブームの先端を垂直
駆動する。

【０００６】ブーム制御装置は、このような制御によ
り、目標位置に向かって伸縮ブームの先端を直線的に駆
動する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の作業
機のブーム制御装置には、次のような欠点がある。つま
り、検出部のブーム起伏角センサとして振り子装置を用
いた場合、振り子のふらつきにより、現在位置の検出に
誤差が発生する。また、振り子装置のふらつきを防ぐた
めに、フィルタ回路を挿入すると、このフィルタ回路に
よる遅延が発生し、検出結果が直ちに伝わらない。

【０００８】例えば、図１２（ａ）に示すように、伸縮
ブーム１０１の実際の位置が位置１０１Ａにあるとき、
ブーム起伏角センサによる誤差のために、伸縮ブーム１
０１が位置１０１Ｂにあると判断されたとき、ブーム制
御装置は、位置１０１Ｂに基づいて、レバーの操作量Ｖ
ｚを、伸縮長成分Ｖ_ZLと起伏角度成分Ｖ_Zθとに分解す
る。そして、ブーム制御装置は、この成分に応じて、起
伏シリンダの油圧回路と伸縮シリンダの油圧回路とを制
御する。

【０００９】しかし、伸縮ブーム１０１の実際の位置
は、位置１０１Ａにある。このために、図１２（ｂ）に
示すように、位置１０１Ａにある伸縮ブーム１０１を、
伸縮長成分Ｖ_ZLと起伏角度成分Ｖ_Zθとに応じて駆動す
ると、伸縮ブーム１０１の先端は、方向Ｈに移動し、垂
直方向に上昇しない。

【００１０】このように、センサの誤差、特に、ブーム
起伏角センサの誤差により、伸縮ブーム１０１の先端が
目標軌跡に沿って移動しない。つまり、図１３に示すよ
うに、伸縮ブーム１０１の目標軌跡１１１に対して、実
際の軌跡は、例えば、軌跡１１２のようなってしまう。
そして、伸縮ブーム１０１の先端が点ｂ２にあるとき、
ブーム制御装置が、この点ｂ２で垂直方向に上昇するよ
うな伸縮長と起伏角度とを算出して、伸縮ブーム１０１
を駆動すると、目標軌跡１１１から外れた軌跡となって
しまう。さらに、伸縮ブームの先端が軌跡１１２から軌
跡１１３に沿って移動し、点ｂ３で垂直方向に上昇する
ような起伏角度と伸縮長とを算出する場合も同様であ
る。

【００１１】つまり、振り子装置を用いたブーム起伏角
センサにより現在位置を算出すると、目標とする軌跡１
１１から外れてしまうという欠点がある。

【００１２】この発明の目的は、このような欠点を除
き、伸縮ブームの先端を直線的に駆動する際、目標軌跡
に沿った移動を可能にする、作業機のブーム制御装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】その目的を達成するた
め、請求項１の発明は、伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮
駆動部と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動部とを備
える作業機を制御する、作業機のブーム制御装置におい
て、伸縮ブーム先端の現在位置を調べる現在位置出力部
と、伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移
動速度および移動方向が入力される操作入力部と、伸縮
ブーム先端の目標位置を基準にして、操作入力部からの
移動速度および移動方向に応じた目標速度ベクトルを算
出する目標速度出力部と、目標速度出力部からの目標速
度ベクトルに応じて、伸縮駆動部と起伏駆動部とを制御
する制御出力演算部と、制御開始時には、現在位置出力
部が調べた現在位置を伸縮ブーム先端の目標位置として
目標速度出力部に出力し、制御中は目標速度出力部から
の目標速度ベクトルを用いて現在の目標位置から次の目
標位置を算出して目標速度出力部に出力する目標位置演
算部とを備えることを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明は、伸縮ブームを伸縮駆動
する伸縮駆動部と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動
部と、伸縮ブームを旋回駆動する旋回駆動部とを備える
作業機を制御する、作業機のブーム制御装置において、
伸縮ブーム先端の現在位置を調べる現在位置出力部と、
伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速
度および移動方向が入力される操作入力部と、伸縮ブー
ム先端の目標位置を基準にして、操作入力部からの移動
速度および移動方向に応じた目標速度ベクトルを算出す
る目標速度出力部と、目標速度出力部からの目標速度ベ
クトルに応じて、伸縮駆動部、起伏駆動部および旋回駆
動部を制御する制御出力演算部と、制御開始時には、現
在位置出力部が調べた現在位置を伸縮ブーム先端の目標
位置として目標速度出力部に出力し、制御中は目標速度
出力部からの目標速度ベクトルを用いて現在の目標位置
から次の目標位置を算出して目標速度出力部に出力する
目標位置演算部とを備えることを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明は、伸縮ブームを伸縮駆動
する伸縮駆動部と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動
部と、伸縮ブームを旋回駆動する旋回駆動部と、伸縮ブ
ームの先端に設けられたバケットを、旋回駆動部による
旋回方向に対して所定の位置関係を保って首振り駆動す
る首振り駆動部とを備える作業機を制御する、作業機の
ブーム制御装置において、伸縮ブーム先端およびバケッ
トの現在位置を調べる現在位置出力部と、伸縮ブーム先
端を目標位置に移動させるときに、移動速度および移動
方向が入力される操作入力部と、伸縮ブーム先端の目標
位置を基準にして、操作入力部からの移動速度および移
動方向に応じて、目標速度ベクトルおよび首振り速度を
算出する目標速度出力部と、目標速度出力部からの目標
速度ベクトルに応じて、伸縮駆動部、起伏駆動部、旋回
駆動部および首振り駆動部を制御する制御出力演算部
と、制御開始時には、現在位置出力部が調べた伸縮ブー
ム先端の現在位置およびバケットの現在の首振り位置
を、伸縮ブーム先端およびバケットの目標位置として目
標速度出力部に出力し、制御中は目標速度出力部からの
目標速度ベクトルおよび首振り速度を用いて現在の目標
位置から次の目標位置を算出して目標速度出力部に出力
する目標位置演算部とを備えることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を、
図面を用いて説明する。

【００１７】［発明の実施の形態１］図１は、この発明
の実施の形態１に係る、作業機のブーム制御装置を示す
ブロック図である。実施の形態１では、この発明が図
２，３に示す高所作業車の伸縮ブーム３を駆動制御する
ブーム制御装置に適用されている。伸縮ブーム３は、旋
回台２に設置され、さらに、旋回台２は、高所作業車の
車体１に設置されている。そして、伸縮駆動部としての
油圧回路および伸縮シリンダが、伸縮ブーム３を伸縮駆
動し、起伏駆動部としての油圧回路および起伏シリンダ
が、伸縮ブーム３を起伏駆動する。旋回駆動部としての
油圧回路および油圧モータが旋回台２を旋回駆動する。

【００１８】このような作業機を制御する、図１のブー
ム制御装置は、操作入力部１１と、目標速度出力部１２
と、制御出力演算部１３と、目標位置演算部１４と、検
出部１５と、現在位置演算部１６と、リセット信号発生
部１７とを備える。実施の形態１では、現在位置出力部
が検出部１５と現在位置演算部１６とを備える。

【００１９】操作入力部１１は、高所作業車のバケット
４に設置されている。操作入力部１１は、水平移動を入
力するための水平操作レバーと、垂直移動を入力するた
めの垂直操作レバーと、各アクチュエータを駆動するた
めのそれぞれの操作レバーとを備える。これらの操作レ
バーは、バケット４内の操作者により操作される。例え
ば、バケット４を上昇する場合、操作者が上昇を示す側
に垂直操作レバーを倒す。この垂直操作レバーの操作に
より、操作入力部１１は、垂直操作レバーが倒された量
および方向を示す操作量Ｖｚを出力する。つまり、操作
入力部１１は、移動速度と移動方向とを操作量Ｖｚとし
て出力する。同じように、他の操作レバーが操作される
と、この操作レバーの操作量が出力される。

【００２０】また、操作入力部１１として、次のもので
もよい。操作入力部１１は、兼用操作レバーと選択スイ
ッチとを備える。そして、選択スイッチの切り替えによ
り、兼用操作レバーを水平操作レバーや垂直操作レバー
として使用可能にする。

【００２１】目標速度出力部１２は、それぞれの制御周
期Ｔで次の演算をする。つまり、目標速度出力部１２
は、操作入力部１１からの操作量Ｖｚを受け取る。この
操作量Ｖｚは、バケット４の垂直上昇速度に対応するベ
クトル量である。また、目標速度出力部１２は、目標位
置演算部１４からの目標位置である（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ）を受け取る。目標速度出力部１２は、受け取ったデータ
を用いて、図４に示すように、目標起伏角度θｒに沿う
軸方向の速度（目標伸縮速度ＶＬｒ）と、この軸方向に
対して直角方向の速度（目標起伏速度Ｖθｒ）を算出す
る。このとき、目標速度出力部１２は、

【数１】

【数２】の式を用いる。

【００２２】こうして、目標速度出力部１２は、目標位
置演算部１４からの目標位置を基準にして、目標伸縮速
度ＶＬｒと目標起伏速度Ｖθｒとを算出する。

【００２３】制御出力演算部１３は、目標速度出力部１
２からの目標伸縮速度ＶＬｒに応じた制御出力を生成
し、この制御出力を、伸縮シリンダを駆動する油圧回路
に送る。また、制御出力演算部１３は、目標速度出力部
１２からの目標起伏速度Ｖθｒに応じた制御出力を生成
し、この制御出力を、起伏シリンダを駆動する油圧回路
に送る。これにより、伸縮シリンダが目標伸縮速度ＶＬ
ｒに応じた速度（目標速度ベクトル）で、伸縮ブーム１
０１を伸縮駆動し、起伏シリンダが目標起伏速度Ｖθｒ
に応じた速度（目標速度ベクトル）で伸縮ブーム１０１
を起伏駆動する。

【００２４】目標位置演算部１４は、それぞれの制御周
期Ｔで次の演算をする。つまり、目標位置演算部１４
は、目標速度出力部１２からの目標伸縮速度ＶＬｒと目
標起伏速度Ｖθｒとから、目標位置として、（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ）を算出する。このとき、目標位置演算部１４は、

【数３】

【数４】の積分式を用いて、目標伸縮長Ｌｒと目標起伏角度θｒ
とを算出する。ここで、値θ_r0：目標起伏角度θｒの初期値値Ｌ_r0：目標伸縮長Ｌｒの初期値である。つまり、目標位置演算部１４は、

【数５】として、目標位置を演算する。

【００２５】目標位置演算部１４は、リセット信号発生
部１７からリセット信号を受け取ると、現在位置演算部
１６からの現在位置を、初期値としてセットする。ま
た、リセット信号を受け取らないで、次の制御周期Ｔに
入ると、目標位置演算部１４は、前回算出した目標位置
を、初期値としてセットする。つまり、目標位置演算部
１４は、

【数６】として、目標位置を演算する。

【００２６】検出部１５は、伸縮ブーム３の伸縮長Ｌを
検出するブーム長センサと、伸縮ブーム３の起伏角度θ
を検出するブーム起伏角センサとを備える。この実施の
形態１では、ブーム起伏角センサとして、振り子装置を
用いた振り子式センサが用いられている。そして、検出
部１５は、これらのセンサの検出結果を示す信号を出力
する。

【００２７】現在位置演算部１６は、それぞれの制御周
期Ｔで次の演算をする。つまり、現在位置演算部１６
は、検出部１５からの検出結果を受け取ると、同一時
点、例えば、それぞれの制御周期Ｔの始まりで、ブーム
長センサおよびブーム起伏角センサの検出結果を取り出
して、伸縮ブームの現在位置とする。つまり、現在位置
演算部１６は、ある時点でのバケット４の現在位置を、（伸縮長Ｌ、起伏角度θ）で表す。現在位置演算部１６は、こうして現在位置を算
出する。

【００２８】リセット信号発生部１７は、単独操作した
後の次の水平操作レバーまたは垂直操作レバーが操作さ
れた時点で、リセット信号を出力する。この後、水平操
作レバーまたは垂直操作レバーが一旦中立位置に戻され
たとき、また、水平操作レバーまたは垂直操作レバーが
再度操作されたときには、リセット信号発生部１７は、
リセット信号を出力しない。

【００２９】また、リセット信号発生部１７は、次のよ
うなときにリセット信号を出力してもよい。つまり、リ
セット信号発生部１７は、単独操作した後の次の水平操
作レバーまたは垂直操作レバーが操作された時点で、リ
セット信号を出力する。この後、水平操作レバーまたは
垂直操作レバーが一旦中立位置に戻された後、再度操作
されたとき、リセット信号発生部１７は、リセット信号
を出力する。

【００３０】さらに、リセット信号発生部１７は、次の
ようなときにリセット信号を出力してもよい。つまり、
操作入力部１１として、兼用操作レバーと選択スイッチ
とを備えるものが用いられた場合、選択スイッチが操作
されたとき、リセット信号発生部１７は、リセット信号
を出力する。

【００３１】次に、実施の形態１の動作について説明す
る。

【００３２】バケット４内の操作者がバケット４を上昇
するとき、上昇を示す側に垂直操作レバーを倒す。垂直
操作レバーの操作により、操作入力部１１は、垂直操作
レバーが倒された量を示す操作量Ｖｚを出力する。

【００３３】垂直操作レバーが操作されると、リセット
信号発生部１７がリセット信号を目標位置演算部１４に
送る。目標位置演算部１４は、リセット信号を受け取る
と、目標位置をリセットする。つまり、目標位置演算部
１４は、検出部１５と現在位置演算部１６とが算出した
現在位置（現在伸縮長Ｌ₀、現在起伏角θ₀）を初期位置として用いる。このとき、

【数７】の中で、目標速度が未算出の状態であるので、目標位置
演算部１４は、現在位置（現在伸縮長Ｌ₀、現在起伏角θ₀）を目標位置とする。目標速度出力部１２は、目標位置演
算部１４が演算した目標位置を基準にして、操作入力部
１１からの操作量Ｖｚを分解して、

【数８】

【数９】を算出する。制御出力演算部１３は、目標速度出力部１
２からの目標速度に応じて、制御出力を出力する。

【００３４】これにより、伸縮ブーム３は、現在位置を
基準にして、バケット４の垂直駆動を開始する。

【００３５】次の制御周期Ｔでは、次の制御が行われ
る。つまり、目標位置演算部１４は、目標速度出力部１
２からの目標伸縮速度ＶＬｒと目標起伏速度Ｖθｒとを
用いて、目標位置とし、（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ）を算出する。つまり、目標位置演算部１４は、

【数１０】

【数１１】の式を用いて、目標伸縮長Ｌｒと目標起伏角度θｒとを
算出する。目標速度出力部１２は、目標位置演算部１４
が演算した目標位置を基準にして、操作入力部１１から
の操作量Ｖｚを分解し、

【数１２】

【数１３】を算出する。制御出力演算部１３は、目標速度出力部１
２からの目標速度に応じて、制御出力を出力する。

【００３６】これにより、伸縮ブーム３は、目標位置演
算部１４が演算した目標位置を基準にして、バケット４
を垂直駆動する。

【００３７】以下、同じような演算により、バケット４
を垂直駆動する。

【００３８】このようにして、実施の形態１により、目
標位置演算部１４が演算した目標位置を基準にして、次
の目標速度を演算するので、検出部１５の検出誤差、特
に起伏角度の検出誤差の影響を防ぐことができる。

【００３９】［発明の実施の形態２］図５は、この発明
の実施の形態２に係る作業機のブーム制御装置を示すブ
ロック図である。実施の形態２では、先に説明した実施
の形態１とは、目標位置演算部１９だけが相違し、その
他は同様である。以下の説明では、この相違する点だけ
を説明し、重複する部分については、図面に同一の参照
番号を付けて説明を省略する。

【００４０】目標位置演算部１９は、実施の形態１の目
標位置演算部１４の演算に加えて、次の演算をする。目
標位置演算部１９は、検出部１５と現在位置演算部１６
とにより算出される現在位置（現在伸縮長Ｌ、現在起伏角度θ）と、自身が算出した目標位置（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ）との位置誤差をそれぞれの制御周期Ｔで調べる。そし
て、位置誤差が、あらかじめ設定された許容位置誤差よ
り大きくなると、目標位置演算部１９は、

【数１４】を算出して、新たな目標位置とする。

【００４１】このように、目標位置演算部１９が目標位
置を修正するので、目標位置が現在位置から設定範囲以
上に離れることを防止することができる。

【００４２】なお、許容位置誤差は、補正可能な出力の
上限値とする。さらに、許容位置誤差の±符号は、発生
した誤差の増減に応じて、同じように選択する。

【００４３】なお、実施の形態１，２では、伸縮ブーム
１０１の垂直駆動の場合について、述べたが、垂直に限
らず、伸縮ブーム１０１の先端を直線的に移動させるブ
ーム制御装置に対して、この発明が適用可能である。

【００４４】また、実施の形態１，２では、高所作業車
にこの発明を適用したが、クレーン車のように伸縮ブー
ムを備える作業機であれば、この発明の適用が可能であ
る。

【００４５】［発明の実施の形態３］図６は、この発明
の実施の形態３に係る、作業機のブーム制御装置を示す
ブロック図である。実施の形態３では、この発明が図
２，３に示す高所作業車の伸縮ブーム３を駆動制御する
ブーム制御装置に適用されている。

【００４６】実施の形態３のブーム制御装置は、操作入
力部２１と、目標速度出力部２２と、制御出力演算部２
３と、目標位置演算部２４と、検出部２５と、現在位置
演算部２６と、リセット信号発生部２７とを備える。実
施の形態３では、現在位置出力部が検出部２５と現在位
置演算部２６とを備える。

【００４７】操作入力部２１は、高所作業車のバケット
４に設置されている。操作入力部２１は、水平移動を入
力するための水平操作レバーと、垂直移動を入力するた
めの垂直操作レバーと、各アクチュエータを駆動するた
めのそれぞれの操作レバーとを備える。これらの操作レ
バーは、バケット４内の操作者により操作される。例え
ば、バケット４を移動する場合、操作者が移動を示す側
に垂直操作レバーおよび水平操作レバーを倒す。この垂
直操作レバーおよび水平操作レバーの操作により、操作
入力部２１は、垂直操作レバーおよび水平操作レバーが
倒された量および方向を示す操作量Ｖｒを出力する。つ
まり、操作入力部２１は、移動速度と移動方向とを操作
量Ｖｒとして出力する。

【００４８】また、操作入力部２１として、次のもので
もよい。操作入力部２１は、兼用操作レバーと選択スイ
ッチとを備える。そして、選択スイッチの切り替えによ
り、兼用操作レバーを水平操作レバーや垂直操作レバー
として使用可能にする。

【００４９】目標速度出力部２２は、それぞれの制御周
期Ｔで次の演算をする。つまり、目標速度出力部２２
は、操作入力部２１からの操作量Ｖｒを受け取る。この
操作量Ｖｒは、バケット４の移動速度に対応するベクト
ル量である。また、目標速度出力部２２は、目標位置演
算部２４からの目標位置である（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ、目標旋回角度φ
ｒ）を受け取る。目標速度出力部２２は、受け取ったデータ
を用いて、図７に示すように、目標起伏角度θｒに沿う
軸方向の速度（目標伸縮速度ＶＬｒ）と、この軸方向に
対して直角方向の速度（目標起伏速度ＬｒＶθｒ）と、
目標旋回角度φｒに沿う方向の速度（目標旋回速度Ｌｒ
Ｖφｒ）とを算出する。このとき、目標速度出力部２２
は、目標位置演算部２４からの目標位置を基準にして、
目標伸縮速度ＶＬｒ、目標起伏速度ＬｒＶθｒおよび目
標旋回速度ＬｒＶφｒを算出する。

【００５０】制御出力演算部２３は、目標速度出力部２
２からの目標伸縮速度ＶＬｒに応じた制御出力を生成
し、この制御出力を、伸縮シリンダを駆動する油圧回路
に送り、目標速度出力部２２からの目標起伏速度ＬｒＶ
θｒに応じた制御出力を生成し、この制御出力を、起伏
シリンダを駆動する油圧回路に送る。また、制御出力演
算部２３は、目標速度出力部２２からの目標旋回速度Ｌ
ｒＶφｒに応じた制御出力を生成し、この制御出力を、
油圧モータを駆動する油圧回路に送る。これにより、伸
縮シリンダが目標伸縮速度ＶＬｒに応じた速度（目標速
度ベクトル）で、伸縮ブーム１０１を伸縮駆動し、起伏
シリンダが目標起伏速度ＬｒＶθｒに応じた速度（目標
速度ベクトル）で伸縮ブーム１０１を起伏駆動する。ま
た、油圧モータが目標旋回速度ＬｒＶφｒに応じた速度
（目標速度ベクトル）で伸縮ブーム１０１を旋回駆動す
る。

【００５１】目標位置演算部２４は、それぞれの制御周
期Ｔで次の演算をする。つまり、目標位置演算部２４
は、目標速度出力部２２からの目標伸縮速度ＶＬｒ、目
標起伏速度ＬｒＶθｒおよび目標旋回速度ＬｒＶφｒか
ら目標位置として、（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ、目標旋回角度φ
ｒ）を算出する。このとき、目標位置演算部２４は、

【数１５】

【数１６】

【数１７】の積分式を用いて、目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ
および目標旋回角度φｒを算出する。ここで、値θ_r0：目標起伏角度θｒの初期値値Ｌ_r0：目標伸縮長Ｌｒの初期値値φ_r0：目標旋回角度φｒの初期値である。つまり、目標位置演算部２４は、

【数１８】として、目標位置を演算する。

【００５２】目標位置演算部２４は、リセット信号発生
部２７からリセット信号を受け取ると、現在位置演算部
２６からの現在位置を、初期値としてセットする。ま
た、リセット信号を受け取らないで、次の制御周期Ｔに
入ると、目標位置演算部２４は、前回算出した目標位置
を、初期値としてセットする。つまり、目標位置演算部
２４は、

【数１９】として、目標位置を演算する。

【００５３】検出部２５は、伸縮ブーム３の伸縮長Ｌを
検出するブーム長センサと、伸縮ブーム３の起伏角度θ
を検出するブーム起伏角センサと、伸縮ブーム３の旋回
角度φを検出するブーム旋回角センサとを備える。この
実施の形態１では、ブーム起伏角センサとして、振り子
装置を用いた振り子式センサが用いられている。そし
て、検出部２５は、これらのセンサの検出結果を示す信
号を出力する。

【００５４】現在位置演算部２６は、それぞれの制御周
期Ｔで次の演算をする。つまり、現在位置演算部２６
は、検出部２５からの検出結果を受け取ると、同一時
点、例えば、それぞれの制御周期Ｔの始まりで、ブーム
長センサ、ブーム起伏角センサおよびブーム旋回角セン
サの検出結果を取り出して、伸縮ブームの現在位置とす
る。つまり、現在位置演算部２６は、ある時点でのバケ
ット４の現在位置を、（伸縮長Ｌ、起伏角度θ、旋回角度φ）で表す。現在位置演算部２６は、こうして現在位置を算
出する。

【００５５】リセット信号発生部２７は、単独操作した
後の次の水平操作レバーまたは垂直操作レバーが操作さ
れた時点で、リセット信号を出力する。この後、水平操
作レバーまたは垂直操作レバーが一旦中立位置に戻され
た後、再度操作されたとき、また、水平操作レバーまた
は垂直操作レバーが再度操作されたときには、リセット
信号発生部２７は、リセット信号を出力しない。

【００５６】また、リセット信号発生部２７は、次のよ
うなときにリセット信号を出力してもよい。つまり、リ
セット信号発生部２７は、単独操作した後の次の水平操
作レバーまたは垂直操作レバーが操作された時点で、リ
セット信号を出力する。この後、水平操作レバーまたは
垂直操作レバーが一旦中立位置に戻された後、再度操作
されたとき、リセット信号発生部２７は、リセット信号
を出力する。

【００５７】さらに、リセット信号発生部２７は、次の
ようなときにリセット信号を出力してもよい。つまり、
操作入力部２１として、兼用操作レバーと選択スイッチ
とを備えるものが用いられた場合、選択スイッチが操作
されたとき、リセット信号発生部２７は、リセット信号
を出力する。

【００５８】この実施の形態３により、伸縮ブーム３の
３次元的な移動に際して、目標位置演算部２４が演算し
た目標位置を基準にして、次の目標速度を演算するの
で、検出部２５の検出誤差、特に起伏角度の検出誤差の
影響を防ぐことができる。

【００５９】［発明の実施の形態４］図８は、この発明
の実施の形態４に係る作業機のブーム制御装置を示すブ
ロック図である。実施の形態４の高所作業車は、実施の
形態１に使用された作業車に対して、さらに次の機能が
付加されたものである。つまり、バケット４は首振り駆
動部４４により、伸縮ブーム３の旋回方向と所定の位置
関係を保って、図１０の矢印２０１方向に首振り駆動さ
れるようになっている。このような高所作業車には、バ
ケット４を水平直線方向に自動的に移動させる作動制御
装置３０が設けられている。この作動制御装置３０は以
下のように構成されている。

【００６０】バケット４上には、操作部３４の移動操作
レバー３４Ａが上方に向けて突設され、この移動操作レ
バー３４Ａは３６０°の範囲内で傾動可能となってい
る。この移動操作レバー３４Ａを所望の方向に傾動させ
ることにより、この傾動方向にてバケット４を移動させ
たい水平直線移動方向が選択され、また、この移動操作
レバー３４Ａの傾動量により、希望する移動速度が選択
されるようになっている。そして、この移動方向および
移動速度に関連する信号が操作部３４から演算部３５に
出力されるようになっている。

【００６１】具体的には、操作部３４は、平面視におい
て直交する方向への移動操作レバー３４Ａの操作変位量
をそれぞれ独立的に検出する２基のポテンショメータを
備えており、これら２基のポテンショメータの各出力信
号（Ｓｘ，Ｓｙ）を操作レバー１６のバケット４に対す
る傾動方向および傾動量に関連する信号として、演算部
３５に出力するようになっている。

【００６２】また、操作部３４は、実施の形態１と同じ
垂直操作レバーが設けられている。この操作レバーによ
り、バケット４が上下方向に駆動される。

【００６３】高所作業車には、伸縮ブーム３の起伏角度
θ1を検出するブーム起伏角センサ３１（例えば重力式
角度計）、伸縮ブーム３の長さＬを検出するブーム長セ
ンサ３２、バケット４の伸縮ブーム３に対する首振り角
度θ3を検出するバケット首振り角センサ３３が設けら
れている。そして、これら各センサ３１，３２，３３か
らの信号が演算部３５に出力されるようになっている。

【００６４】演算部３５は、移動操作レバー３４Ａのバ
ケット４に対する傾動方向および傾動量に関連する信号
たる２基のポテンショメータの出力Ｓｘ，Ｓｙを受け取
り、これら両信号Ｓｘ，Ｓｙから、次の演算式に基づき
移動操作レバー３４Ａのバケット４に対する傾動方向角
度θ4を演算する。

【００６５】

【数２０】さらに、演算部３５は、この傾動方向角度θ4と首振り
角センサ３３からの信号θ3とから、平面視における伸
縮ブーム３と移動操作レバー３４Ａとの成す角（以下
「移動方向角度α」という）を算出する。

【００６６】また、移動操作レバー３４Ａの傾動量Ｓ、
つまり移動速度信号は、上記出力Ｓｘ，Ｓｙに基づい
て、以下の式（２１）により算出される。

【００６７】

【数２１】次に、演算部３５は、上述のようにして得られた伸縮ブ
ーム３に対する移動操作レバー３４Ａの移動方向角度
α、ブーム長センサ３２からのブーム長さ信号Ｌ、およ
びブーム起伏角センサ３１からの起伏角度θ1の信号を
用いて、バケット４を作業対象物Ａに沿って水平直線移
動させ、かつ、バケット４を伸縮ブーム３と同角度で逆
方向に首振りさせるに必要な、ブーム長さＬ、ブーム起
伏角度θ1および移動方向角度αの、各変化速度比を算
出する。

【００６８】この算出は、下記の３変数を含む二つの連
立方程式（２２），（２３）から算出する。

【００６９】

【数２２】

【数２３】このようにして求められたブーム伸縮速度、ブーム起伏
速度、傾動方向角速度（これはバケット４の首振り角度
の変化速度に対応する。）の変化速度の速度比に演算部
３５内で上記の如く算出される移動操作レバー３４Ａの
傾動量Ｓを速度指令信号として乗じ、実際に移動させる
ブーム伸縮速度ＶＬ、ブーム起伏速度Ｖθ1および傾動
方向角速度Ｖαを求める。

【００７０】なお、伸縮ブーム３の旋回角θ2は、前述
したようにバケット４の首振り角θ3と反対方向に同量
だけ動くように関連させるものであるから、この伸縮ブ
ーム３の旋回角θ2の角速度Ｖθ2は、

【数２４】として求められる。

【００７１】演算部３５において求められた速度信号Ｖ
Ｌ，Ｖθ1，ＶαおよびＶθ2は、起伏駆動部４１、伸縮
駆動部４２、旋回駆動部４３および首振り駆動部４４に
操作信号として伝達されるのであるが、各駆動部４１，
４２，４３および４４の駆動方向（起伏駆動部４１にあ
っては起仰方向か倒伏方向か、伸縮駆動部４２にあって
は伸長方向か短縮方向か、旋回駆動部４３および首振り
駆動部４４にあっては左旋回方向か右旋回方向か）の決
定は、次の如くして演算部３５内において決定される。

【００７２】移動方向角度α、すなわち平面視における
伸縮ブーム３と移動操作レバー３４Ａの傾動方向との成
す角度α（この角度αは、前述したように、移動操作レ
バー３４Ａのバケット４に対する傾動方向角度θ4と、
首振り角センサ１４からの信号θ3とから求められ
る。）から、平面視において伸縮ブーム３に対する移動
操作レバー３４Ａの傾動方向が、伸縮ブーム３の伸縮方
向を基準にして左側に傾動操作されているか右側に傾動
操作されているかを判別すると共に、伸縮ブーム３の伸
縮方向に直交する方向を基準にして前方（伸縮ブーム３
の伸長方向）に傾動操作されているか後方（伸縮ブーム
３の短縮方向）に傾動操作されているかを判別し、これ
らの判別結果により、下記のように対応づけて各駆動部
４１，４２，４３および４４の駆動方向を決定する。

【００７３】左側傾動操作判別時…首振り駆動部４４を
左旋回駆動し、旋回駆動部４３を左旋回駆動する。

【００７４】右側傾動操作判別時…首振り駆動部４４を
右旋回駆動し、旋回駆動部４３を右旋回駆動する。

【００７５】前方傾動操作判別時…伸縮駆動部４２を伸
長駆動し、起伏駆動部４１を倒伏駆動する。

【００７６】後方傾動操作判別時…伸縮駆動部４２を短
縮駆動し、起伏駆動部４１を起仰駆動する。

【００７７】そして、演算部３５内で、速度信号ＶＬ，
Ｖθ1，ＶαおよびＶθ2の信号を、この決定結果に基づ
き対応する各駆動部４１，４２，４３および４４へ指向
させるのである。

【００７８】演算部３５は、上記の演算と共に、実施の
形態１のブーム制御装置と同じような演算をする。つま
り、ブーム起伏角センサ３１、ブーム長センサ３２およ
びバケット首振り角センサ３３からの信号に基づいて、
ブーム起伏速度Ｖθ1、ブーム伸縮速度ＶＬ、旋回の角
速度Ｖθ2および傾動方向角速度Ｖαを算出する。演算
部３５は、これらの速度を、起伏駆動部４１、伸縮駆動
部４２、旋回駆動部４３および首振り駆動部４４に操作
信号として伝達する。

【００７９】以降の各制御周期Ｔでは、演算部３５は、
バケット４内の各操作レバーの操作量に基づいて、最初
の伸縮ブーム３およびバケット４の位置を基準として、
目標位置としてブーム起伏速度Ｖθ1、ブーム伸縮速度
ＶＬ、旋回の角速度Ｖθ2および傾動方向角速度Ｖαを
算出する。演算部３５は、算出した値を操作信号として
起伏駆動部４１、伸縮駆動部４２、旋回駆動部４３およ
び首振り駆動部４４に伝達する。

【００８０】次に、かかる構成よりなる高所作業車の作
動制御装置の作用について説明する。

【００８１】図１０に示すように、まず、高所作業車を
適当な位置に停車させてアウトリガを伸ばして接地さ
せ、作業中に伸縮ブーム３が倒れないようにする。そし
て、手動操作で各駆動部４１，４２，４３，４４等によ
り、伸縮ブーム３を伸縮，旋回あるいは起伏させて、バ
ケット４を作業対象物Ａに対し所望の高さまで移動させ
る。実施の形態４の作業対象物Ａは鉛直方向に沿う壁の
ようなものであり、バケット４の側面４ａが作業対象物
Ａに平行に沿っている。この状態から、移動操作レバー
３４Ａを操作し、例えば図１０中矢印方向（作業対象物
Ａに沿う方向）へ所望量傾動させ、バケット４の水平直
線移動させたい方向および速度を選択する。この移動操
作レバー３４Ａの操作により、手動操作から自動操作に
切り換えられる。そして、その選択信号Ｓｘ，Ｓｙおよ
び首振り角度θ3の信号が演算部３５に入力され、前述
のように移動方向角度αが算出されると共に、ブーム起
伏角センサ１１およびブーム長センサ１２の信号（起伏
角度θ1，ブーム長さＬ）が演算部３５に入力される。

【００８２】そして、この演算部３５により、起伏角度
θ1、ブーム長さＬ、移動方向角度αの値を用いて式
（２２），（２３）を満足するように演算され、伸縮ブ
ーム３の伸縮、起伏、旋回の速度比が求められ、速度指
令信号に応じて、伸縮ブーム３の伸縮速度ＶＬ、起伏角
速度Ｖθ1およびバケット４の首振り角速度Ｖαが算出
され、さらに、バケット４の首振り角速度Ｖαに応じて
伸縮ブーム３の旋回角速度Ｖθ2が算出される。そし
て、この速度信号が各駆動部４１，４２，４３，４４に
入力され、この駆動部４１，４２，４３，４４にて伸縮
ブーム３およびバケット４が駆動される。この駆動中に
は、各センサ３１，３２，３３からの信号により、演算
部３５で補正制御が行われ、適正な値で伸縮ブーム３等
が駆動される。このようにして、自動的に所望の方向お
よび速度で、バケット４が作業対象物Ａに沿って水平直
線方向に移動される。

【００８３】以降の各制御周期Ｔでは、演算部３５は、
各操作レバーの操作量に基づいて、目標位置としてブー
ム起伏速度Ｖ、ブーム伸縮速度、旋回の角速度および傾
動方向角速度を算出する。演算部３５は、算出した値を
操作信号として起伏駆動部４１、伸縮駆動部４２、旋回
駆動部４３および首振り駆動部４４に伝達する。

【００８４】これにより、前回の目標位置を基準にし
て、各駆動部４１，４２，４３，４４が駆動される。こ
の駆動に際して、例えば重力式角度計のようなブーム起
伏角センサ３１の検出誤差の影響を除くことができる。

【００８５】なお、実施の形態４では、伸縮ブーム３の
旋回方向と所定の位置関係を保って、バケット４の首振
り駆動をしたが、旋回方向と逆方向にバケット４の首振
り駆動をしてもよい。

【００８６】［発明の実施の形態５］図１１は、この発
明の実施の形態５に係る作業機を示すブロック図であ
る。実施の形態５の高所作業車は、実施の形態１に使用
された作業車に対して、さらに次の機能が付加されたも
のである。つまり、実施の形態５の高所作業車は、伸縮
ブーム３の先端に水平面内で揺動可能なバケット４を平
衡保持している。バケット４は、アクチュエータ６１に
より揺動駆動される。

【００８７】実施の形態５の高所作業車は、制御装置５
０を備える。制御装置５０には、伸縮ブーム３の旋回角
度を検出する旋回角センサ５１が接続されている。制御
装置５０は、旋回角センサ５１からの信号により、バケ
ット４の揺動を自動的に制御する。このとき、制御装置
５０は、伸縮ブーム３の旋回角度と等しい角度に、か
つ、伸縮ブーム３の旋回方向と逆の方向へ、バケット４
を揺動させる制御をする。

【００８８】また、制御装置５０は、最初に伸縮ブーム
３と壁面とを直角に位置させ、バケット４の前面と壁面
とが平行になるようにする。制御装置５０は、この位置
を伸縮ブーム３の基準点とする。そして、制御装置５０
は、上記の演算と共に、実施の形態１のブーム制御装置
と同じような演算をする。つまり、ブーム起伏角セン
サ、ブーム長センサおよび旋回角センサ５１からの信号
に基づいて、ブーム起伏速度、ブーム伸縮速度、ブーム
旋回速度およびアクチュエータ６１に対する制御信号を
算出する。制御装置５０は、これらの速度に応じて伸縮
ブーム３を駆動し、制御信号に応じてバケット４の揺動
をする。

【００８９】以降の各制御周期Ｔでは、制御装置５０
は、バケット４内の操作レバーの操作量に基づいて算出
した目標位置を基準にして、目標伸縮速度、目標起伏速
度、目標旋回速度および制御信号を算出する。そして、
制御装置５０は、算出したこれらの速度および制御信号
に応じて伸縮ブーム３およびバケット４を制御する。

【００９０】これにより、例えば、重力式角度計のよう
なブーム起伏角センサの検出誤差の影響を除くことがで
きる。

【００９１】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
は、従来技術のように、現在位置を基準にして目標速度
を算出する代わりに、移動速度および移動方向に応じた
目標速度ベクトルを算出し、この後、この目標速度ベク
トルを用いて算出した目標位置を基準にして、目標速度
ベクトルを算出する。これにより、現在位置出力部の誤
差の影響を受けないで、目標とする軌跡に沿って、基準
点から直線的に伸縮ブームの先端を、２次元的に移動さ
せることができる。

【００９２】請求項２の発明は、従来技術のように、現
在位置を基準にして目標速度を算出する代わりに、移動
速度、移動方向および旋回方向に応じた目標速度ベクト
ルを算出し、この後、この目標速度ベクトルを用いて算
出した目標位置を基準にして、目標速度ベクトルを算出
する。これにより、現在位置出力部の誤差の影響を受け
ないで、目標とする軌跡に沿って、基準点から直線的に
伸縮ブームの先端を、３次元的に移動させることができ
る。

【００９３】請求項３の発明により、伸縮ブーム先端に
設けられたバケットを含む制御を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック図であ
る。

【図２】実施の形態１に用いられる高所作業車を示す図
である。

【図３】実施の形態１に用いられる高所作業車を示す図
である。

【図４】実施の形態１による速度の算出を説明するため
の図である。

【図５】この発明の実施の形態２を示すブロック図であ
る。

【図６】この発明の実施の形態３を示すブロック図であ
る。

【図７】実施の形態３による速度の算出を説明するため
の図である。

【図８】この発明の実施の形態４を示すブロック図であ
る。

【図９】実施の形態４の動作を説明するための図であ
る。

【図１０】実施の形態４の動作を説明するための図であ
る。

【図１１】この発明の実施の形態５を示す作業機を示す
図である。

【図１２】従来の制御の様子を示す図である。

【図１３】従来の制御の様子を示す図である。

【符号の説明】

１１操作入力部１２目標速度出力部１３制御出力演算部１４目標位置演算部１５検出部１６現在位置演算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動部
と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動部とを備える作
業機を制御する、作業機のブーム制御装置において、伸縮ブーム先端の現在位置を調べる現在位置出力部と、伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速
度および移動方向が入力される操作入力部と、伸縮ブーム先端の目標位置を基準にして、操作入力部か
らの移動速度および移動方向に応じた目標速度ベクトル
を算出する目標速度出力部と、目標速度出力部からの目標速度ベクトルに応じて、伸縮
駆動部と起伏駆動部とを制御する制御出力演算部と、制御開始時には、現在位置出力部が調べた現在位置を伸
縮ブーム先端の目標位置として目標速度出力部に出力
し、制御中は目標速度出力部からの目標速度ベクトルを
用いて現在の目標位置から次の目標位置を算出して目標
速度出力部に出力する目標位置演算部とを備えることを
特徴とする、作業機のブーム制御装置。
【請求項２】伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動部
と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動部と、伸縮ブー
ムを旋回駆動する旋回駆動部とを備える作業機を制御す
る、作業機のブーム制御装置において、伸縮ブーム先端の現在位置を調べる現在位置出力部と、伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速
度および移動方向が入力される操作入力部と、伸縮ブーム先端の目標位置を基準にして、操作入力部か
らの移動速度および移動方向に応じた目標速度ベクトル
を算出する目標速度出力部と、目標速度出力部からの目標速度ベクトルに応じて、伸縮
駆動部、起伏駆動部および旋回駆動部を制御する制御出
力演算部と、制御開始時には、現在位置出力部が調べた現在位置を伸
縮ブーム先端の目標位置として目標速度出力部に出力
し、制御中は目標速度出力部からの目標速度ベクトルを
用いて現在の目標位置から次の目標位置を算出して目標
速度出力部に出力する目標位置演算部とを備えることを
特徴とする、作業機のブーム制御装置。
【請求項３】伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動部
と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動部と、伸縮ブー
ムを旋回駆動する旋回駆動部と、伸縮ブームの先端に設
けられたバケットを、旋回駆動部による旋回方向に対し
て所定の位置関係を保って首振り駆動する首振り駆動部
とを備える作業機を制御する、作業機のブーム制御装置
において、伸縮ブーム先端およびバケットの現在位置を調べる現在
位置出力部と、伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速
度および移動方向が入力される操作入力部と、伸縮ブーム先端の目標位置を基準にして、操作入力部か
らの移動速度および移動方向に応じて、目標速度ベクト
ルおよび首振り速度を算出する目標速度出力部と、目標速度出力部からの目標速度ベクトルに応じて、伸縮
駆動部、起伏駆動部、旋回駆動部および首振り駆動部を
制御する制御出力演算部と、制御開始時には、現在位置出力部が調べた伸縮ブーム先
端の現在位置およびバケットの現在の首振り位置を、伸
縮ブーム先端およびバケットの目標位置として目標速度
出力部に出力し、制御中は目標速度出力部からの目標速
度ベクトルおよび首振り速度を用いて現在の目標位置か
ら次の目標位置を算出して目標速度出力部に出力する目
標位置演算部とを備えることを特徴とする、作業機のブ
ーム制御装置。