JP4275199B2

JP4275199B2 - Boom control device for work equipment

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Publication number: JP4275199B2
Application number: JP21141396A
Authority: JP
Inventors: 鏡原　　和明; 野口　　真児; 昌司西本
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2016-08-09
Also published as: JPH1053398A

Description

【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１０１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Ｖｚ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１１１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、検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により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伸縮ブーム先端の現在位置を初期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前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に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、検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により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伸縮ブーム先端の現在位置を初期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前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に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、検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により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、初期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前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に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１２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１２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１２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１２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２３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φｒ）
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ＬｒＶφｒ）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２２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ＬｒＶθｒ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ＬｒＶφｒ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φｒ）
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ＶＬ，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５０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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a boom control device for a work machine that controls driving of a work machine such as an aerial work vehicle or a crane truck.
[0002]
[Prior art]
A work machine such as an aerial work vehicle or a crane vehicle includes an extendable boom having a boom portion fitted telescopically. The telescopic boom is driven to extend and contract by the telescopic cylinder, and is driven to lift by the hoisting cylinder. These drives are performed by tilting the lever of the operation input unit of the boom control device.
[0003]
For example, when raising the front-end | tip of a telescopic boom vertically, an operator falls a lever to the side which shows a raise. The boom control device calculates the undulation angle and the amount of expansion / contraction required to raise the tip of the telescopic boom vertically from the lever operation amount, which is the amount by which the lever is tilted, and the current position of the telescopic boom. Calculate geometrically.
[0004]
The current position of the telescopic boom is detected by the detection unit of the boom control device. The detector includes a boom undulation angle sensor that detects the undulation angle of the telescopic boom, and a boom length sensor that detects the telescopic length of the telescopic boom. The boom control device calculates the telescopic length and the undulation angle of the telescopic boom using the detection results of these sensors. Further, the boom control device periodically calculates the extension length and the undulation angle of the extension boom. That is, these calculations are performed every control cycle T.
[0005]
The boom control device controls the hydraulic circuit of the telescopic cylinder that extends and retracts the telescopic boom and the hydraulic circuit of the hoisting cylinder that drives the telescopic boom based on the calculated amount of expansion and contraction and the hoisting angle. Drive the tip vertically.
[0006]
The boom control device linearly drives the tip of the telescopic boom toward the target position by such control.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the conventional boom control device of a working machine has the following drawbacks. That is, when the pendulum device is used as the boom undulation angle sensor of the detection unit, an error occurs in detection of the current position due to the swing of the pendulum. Further, when a filter circuit is inserted to prevent the pendulum device from wobbling, a delay occurs due to the filter circuit, and the detection result is not immediately transmitted.
[0008]
For example, as shown in FIG. 12 (a), when the actual position of the telescopic boom 101 is at the position 101A, when it is determined that the telescopic boom 101 is at the position 101B due to an error by the boom hoisting angle sensor, Based on the position 101B, the boom control device converts the lever operation amount Vz into the expansion / contraction length component V. _ZL And undulation angle component V _Z It decomposes into θ. Then, the boom control device controls the hydraulic circuit of the hoisting cylinder and the hydraulic circuit of the telescopic cylinder according to this component.
[0009]
However, the actual position of the telescopic boom 101 is at the position 101A. For this purpose, as shown in FIG. 12 (b), the telescopic boom 101 at the position 101A is moved into the telescopic length component V. _ZL And undulation angle component V _Z When driven according to θ, the tip of the telescopic boom 101 moves in the direction H and does not rise in the vertical direction.
[0010]
Thus, the tip of the telescopic boom 101 does not move along the target locus due to sensor errors, in particular, boom undulation angle sensor errors. That is, as shown in FIG. 13, the actual trajectory is, for example, a trajectory 112 with respect to the target trajectory 111 of the telescopic boom 101. When the tip of the telescopic boom 101 is at the point b2, the boom control device calculates the telescopic length and the undulation angle that rise in the vertical direction at the point b2, and drives the telescopic boom 101. The trajectory deviates from 111. Further, the same applies to the case where the undulation angle and the telescopic length are calculated such that the tip of the telescopic boom moves along the trajectory 112 from the trajectory 112 and rises in the vertical direction at the point b3.
[0011]
That is, when the current position is calculated by the boom undulation angle sensor using the pendulum device, there is a drawback that the target locus 111 is deviated.
[0012]
The objective of this invention is providing the boom control apparatus of a working machine which enables the movement along a target locus | trajectory, when driving the front-end | tip of a telescopic boom linearly except for such a fault.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, the invention according to claim 1 is a boom control device for a work machine that controls a work machine including an extendable drive unit that drives the extendable boom to extend and retracts, and a hoisting drive unit that drives the extendable boom to move up and down. , A current position calculator that calculates the current position of the telescopic boom tip in response to a signal from the detector Based on the current position output unit that checks the current position of the telescopic boom tip, the operation input unit that inputs the moving speed and direction when moving the telescopic boom tip to the target position, and the target position of the telescopic boom tip A target speed output unit that calculates a target speed vector according to the moving speed and moving direction from the operation input unit, and a telescopic drive unit and a undulating drive unit according to the target speed vector from the target speed output unit The control output calculation unit and the current position output unit checked at the start of control. Set the current position of the telescopic boom tip to the initial position. The target position is output to the target speed output unit. During control, the target speed vector from the target speed output unit is used. At the tip of the telescopic boom that was supposed to be reached in the previous cycle Target position Periodically And a target position calculation unit that calculates and outputs the target speed to the target speed output unit.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a working machine configured to control a working machine including a telescopic drive unit that drives the telescopic boom to extend and contract, a hoisting drive unit that drives the telescopic boom to undulate, and a turning drive unit that drives the telescopic boom to pivot. In the boom control device, A current position calculator that calculates the current position of the telescopic boom tip in response to a signal from the detector Based on the current position output unit that checks the current position of the telescopic boom tip, the operation input unit that inputs the moving speed and direction when moving the telescopic boom tip to the target position, and the target position of the telescopic boom tip A target speed output unit that calculates a target speed vector according to the moving speed and moving direction from the operation input unit, and a telescopic drive unit, a undulating drive unit, and a turning drive unit according to the target speed vector from the target speed output unit Output control unit to control the current position output unit at the start of control Set the current position of the telescopic boom tip to the initial position. The target position is output to the target speed output unit. During control, the target speed vector from the target speed output unit is used. At the tip of the telescopic boom that was supposed to be reached in the previous cycle Target position Periodically And a target position calculation unit that calculates and outputs the target speed to the target speed output unit.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a telescopic drive unit for extending and retracting the telescopic boom, a hoisting drive unit for driving the telescopic boom to swing, a turning drive unit for rotationally driving the telescopic boom, and a bucket provided at the tip of the telescopic boom. In the boom control device for a work machine, which controls a work machine provided with a swing drive unit that swings and drives with a predetermined positional relationship with respect to the turning direction by the swing drive part, A current position calculator that calculates the current position of the telescopic boom tip in response to a signal from the detector The current position output unit that checks the current position of the telescopic boom tip and bucket, the operation input unit that inputs the moving speed and direction when moving the telescopic boom tip to the target position, and the target position of the telescopic boom tip A target speed output unit that calculates a target speed vector and a swing speed according to the moving speed and moving direction from the operation input unit, and a telescopic drive unit according to the target speed vector from the target speed output unit, The control output calculation unit that controls the undulation drive unit, the turning drive unit, and the swing drive unit, and the current position output unit checked at the start of control Telescopic boom tip The current position and the current swing position of the bucket Early The target position is output to the target speed output unit. During control, the target speed vector and the swing speed are used from the target speed output unit. At the tip of the telescopic boom that was supposed to be reached in the previous cycle Target position Periodically And a target position calculation unit that calculates and outputs the target speed to the target speed output unit.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
Embodiment 1 of the Invention
1 is a block diagram showing a boom control device for a work machine according to Embodiment 1 of the present invention. In the first embodiment, the present invention is applied to a boom control device that drives and controls the telescopic boom 3 of an aerial work vehicle shown in FIGS. The telescopic boom 3 is installed on the turntable 2, and the turntable 2 is installed on the vehicle body 1 of the aerial work vehicle. Then, the hydraulic circuit and the telescopic cylinder as the telescopic drive unit drive the telescopic boom 3 to extend and contract, and the hydraulic circuit and the hoisting cylinder as the hoisting drive unit drive the telescopic boom 3 to swing up and down. A hydraulic circuit and a hydraulic motor as a turning drive unit turn the turntable 2.
[0018]
The boom control device of FIG. 1 that controls such a work machine includes an operation input unit 11, a target speed output unit 12, a control output calculation unit 13, a target position calculation unit 14, a detection unit 15, A position calculation unit 16 and a reset signal generation unit 17 are provided. In the first embodiment, the current position output unit includes a detection unit 15 and a current position calculation unit 16.
[0019]
The operation input part 11 is installed in the bucket 4 of an aerial work vehicle. The operation input unit 11 includes a horizontal operation lever for inputting horizontal movement, a vertical operation lever for inputting vertical movement, and respective operation levers for driving each actuator. These operation levers are operated by an operator in the bucket 4. For example, when the bucket 4 is raised, the operator tilts the vertical operation lever to the side showing the rise. By the operation of the vertical operation lever, the operation input unit 11 outputs an operation amount Vz indicating the amount and direction in which the vertical operation lever is tilted. That is, the operation input unit 11 outputs the movement speed and the movement direction as the operation amount Vz. Similarly, when another operation lever is operated, the operation amount of this operation lever is output.
[0020]
The operation input unit 11 may be the following. The operation input unit 11 includes a dual operation lever and a selection switch. Then, by switching the selection switch, the dual operation lever can be used as a horizontal operation lever or a vertical operation lever.
[0021]
The target speed output unit 12 performs the following calculation in each control cycle T. That is, the target speed output unit 12 receives the operation amount Vz from the operation input unit 11. This operation amount Vz is a vector amount corresponding to the vertical ascending speed of the bucket 4. The target speed output unit 12 is a target position from the target position calculation unit 14.
(Target stretch length Lr, target undulation angle θr)
Receive. The target speed output unit 12 uses the received data, as shown in FIG. 4, the speed in the axial direction (target expansion / contraction speed VLr) along the target undulation angle θr and the speed in the direction perpendicular to this axial direction ( A target undulation speed Vθr) is calculated. At this time, the target speed output unit 12
[Expression 1]

[Expression 2]

Is used.
[0022]
Thus, the target speed output unit 12 calculates the target expansion / contraction speed VLr and the target undulation speed Vθr based on the target position from the target position calculation unit 14.
[0023]
The control output calculation unit 13 generates a control output corresponding to the target expansion / contraction speed VLr from the target speed output unit 12, and sends this control output to a hydraulic circuit that drives the expansion / contraction cylinder. In addition, the control output calculation unit 13 generates a control output corresponding to the target undulation speed Vθr from the target speed output unit 12, and sends this control output to the hydraulic circuit that drives the undulation cylinder. Thereby, the telescopic cylinder drives the telescopic boom 101 to extend and contract at a speed (target speed vector) corresponding to the target telescopic speed VLr, and the hoisting cylinder moves the telescopic boom 101 at a speed (target speed vector) corresponding to the target hoisting speed Vθr. Drive ups and downs.
[0024]
The target position calculation unit 14 performs the following calculation at each control cycle T. That is, the target position calculation unit 14 uses the target expansion / contraction speed VLr and the target undulation speed Vθr from the target speed output unit 12 as a target position.
(Target stretch length Lr, target undulation angle θr)
Is calculated. At this time, the target position calculation unit 14
[Equation 3]

[Expression 4]

The target expansion / contraction length Lr and the target undulation angle θr are calculated using the integral formula of here,
Value θ _r0 : Initial value of target undulation angle θr
Value L _r0 : Initial value of the target expansion / contraction length Lr
It is. That is, the target position calculation unit 14
[Equation 5]

As a result, the target position is calculated.
[0025]
When the target position calculation unit 14 receives the reset signal from the reset signal generation unit 17, the target position calculation unit 14 sets the current position from the current position calculation unit 16 as an initial value. Further, when the next control cycle T is entered without receiving the reset signal, the target position calculation unit 14 sets the previously calculated target position as an initial value. That is, the target position calculation unit 14
[Formula 6]

As a result, the target position is calculated.
[0026]
The detection unit 15 includes a boom length sensor that detects the telescopic length L of the telescopic boom 3 and a boom hoisting angle sensor that detects the hoisting angle θ of the telescopic boom 3. In the first embodiment, a pendulum type sensor using a pendulum device is used as the boom undulation angle sensor. And the detection part 15 outputs the signal which shows the detection result of these sensors.
[0027]
The current position calculation unit 16 performs the following calculation at each control cycle T. That is, when receiving the detection result from the detection unit 15, the current position calculation unit 16 takes out the detection results of the boom length sensor and the boom undulation angle sensor at the same time, for example, at the beginning of each control cycle T, and expands and contracts. The current position of the boom. That is, the current position calculation unit 16 calculates the current position of the bucket 4 at a certain time point,
(Extension / contraction length L, undulation angle θ)
Represented by The current position calculation unit 16 thus calculates the current position.
[0028]
The reset signal generator 17 outputs a reset signal when the next horizontal operation lever or vertical operation lever after the single operation is operated. Thereafter, when the horizontal operation lever or the vertical operation lever is once returned to the neutral position, or when the horizontal operation lever or the vertical operation lever is operated again, the reset signal generator 17 does not output a reset signal.
[0029]
Further, the reset signal generator 17 may output a reset signal in the following cases. That is, the reset signal generator 17 outputs a reset signal when the next horizontal operation lever or vertical operation lever after the single operation is operated. Thereafter, when the horizontal operation lever or the vertical operation lever is once returned to the neutral position and then operated again, the reset signal generator 17 outputs a reset signal.
[0030]
Further, the reset signal generator 17 may output a reset signal at the following times. That is, when an operation input unit 11 including a dual operation lever and a selection switch is used, when the selection switch is operated, the reset signal generation unit 17 outputs a reset signal.
[0031]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
[0032]
When the operator in the bucket 4 raises the bucket 4, the vertical operation lever is tilted to the side showing the rise. By the operation of the vertical operation lever, the operation input unit 11 outputs an operation amount Vz indicating the amount by which the vertical operation lever is tilted.
[0033]
When the vertical operation lever is operated, the reset signal generator 17 sends a reset signal to the target position calculator 14. Upon receiving the reset signal, the target position calculation unit 14 resets the target position. That is, the target position calculation unit 14 calculates the current position calculated by the detection unit 15 and the current position calculation unit 16.
(Current stretch length L ₀ , Current undulation angle θ ₀ )
Is used as the initial position. At this time,
[Expression 7]

Since the target speed is not yet calculated, the target position calculation unit 14
(Current stretch length L ₀ , Current undulation angle θ ₀ )
Is the target position. The target speed output unit 12 decomposes the operation amount Vz from the operation input unit 11 with the target position calculated by the target position calculation unit 14 as a reference,
[Equation 8]

[Equation 9]

Is calculated. The control output calculation unit 13 outputs a control output according to the target speed from the target speed output unit 12.
[0034]
Thereby, the telescopic boom 3 starts the vertical drive of the bucket 4 on the basis of the current position.
[0035]
In the next control cycle T, the following control is performed. In other words, the target position calculation unit 14 uses the target expansion / contraction speed VLr and the target undulation speed Vθr from the target speed output unit 12 as a target position, (target expansion / contraction length Lr, target undulation angle θr).
Is calculated. That is, the target position calculation unit 14
[Expression 10]

[Expression 11]

Is used to calculate the target expansion / contraction length Lr and the target undulation angle θr. The target speed output unit 12 decomposes the operation amount Vz from the operation input unit 11 with the target position calculated by the target position calculation unit 14 as a reference,
[Expression 12]

[Formula 13]

Is calculated. The control output calculation unit 13 outputs a control output according to the target speed from the target speed output unit 12.
[0036]
Accordingly, the telescopic boom 3 drives the bucket 4 vertically with reference to the target position calculated by the target position calculation unit 14.
[0037]
Thereafter, the bucket 4 is vertically driven by the same calculation.
[0038]
In this way, according to the first embodiment, the next target speed is calculated based on the target position calculated by the target position calculation unit 14, so that the detection error of the detection unit 15, particularly the influence of the detection error of the undulation angle is affected. Can be prevented.
[0039]
[Embodiment 2 of the Invention]
FIG. 5 is a block diagram showing a boom control device for a work machine according to Embodiment 2 of the present invention. In the second embodiment, only the target position calculation unit 19 is different from the first embodiment described above, and the others are the same. In the following description, only this difference will be described, and overlapping parts will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0040]
The target position calculation unit 19 performs the following calculation in addition to the calculation of the target position calculation unit 14 of the first embodiment. The target position calculation unit 19 is a current position calculated by the detection unit 15 and the current position calculation unit 16.
(Current stretch length L, current undulation angle θ)
And the target position calculated by itself
(Target stretch length Lr, target undulation angle θr)
And the position error are examined in each control cycle T. When the position error becomes larger than the preset allowable position error, the target position calculation unit 19
[Expression 14]

Is calculated as a new target position.
[0041]
Thus, since the target position calculation part 19 corrects a target position, it can prevent that a target position leaves | separates more than a setting range from a present position.
[0042]
The allowable position error is the upper limit value of the output that can be corrected. Further, the ± sign of the allowable position error is selected in the same manner according to the increase / decrease in the generated error.
[0043]
In the first and second embodiments, the case of vertical driving of the telescopic boom 101 has been described. However, the present invention is not limited to the vertical, but is applied to a boom control device that linearly moves the tip of the telescopic boom 101. Applicable.
[0044]
In the first and second embodiments, the present invention is applied to an aerial work vehicle. However, the present invention can be applied to any working machine having an extendable boom such as a crane vehicle.
[0045]
Embodiment 3 of the Invention
FIG. 6 is a block diagram showing a boom control device for a work machine according to Embodiment 3 of the present invention. In the third embodiment, the present invention is applied to a boom control device that drives and controls the telescopic boom 3 of an aerial work vehicle shown in FIGS.
[0046]
The boom control device according to the third embodiment includes an operation input unit 21, a target speed output unit 22, a control output calculation unit 23, a target position calculation unit 24, a detection unit 25, a current position calculation unit 26, and a reset. And a signal generator 27. In the third embodiment, the current position output unit includes a detection unit 25 and a current position calculation unit 26.
[0047]
The operation input part 21 is installed in the bucket 4 of an aerial work vehicle. The operation input unit 21 includes a horizontal operation lever for inputting horizontal movement, a vertical operation lever for inputting vertical movement, and respective operation levers for driving each actuator. These operation levers are operated by an operator in the bucket 4. For example, when the bucket 4 is moved, the operator tilts the vertical operation lever and the horizontal operation lever to the side indicating movement. By the operation of the vertical operation lever and the horizontal operation lever, the operation input unit 21 outputs an operation amount Vr indicating the amount and direction in which the vertical operation lever and the horizontal operation lever are tilted. That is, the operation input unit 21 outputs the movement speed and the movement direction as the operation amount Vr.
[0048]
The operation input unit 21 may be the following. The operation input unit 21 includes a dual operation lever and a selection switch. Then, by switching the selection switch, the dual operation lever can be used as a horizontal operation lever or a vertical operation lever.
[0049]
The target speed output unit 22 performs the following calculation at each control cycle T. That is, the target speed output unit 22 receives the operation amount Vr from the operation input unit 21. This operation amount Vr is a vector amount corresponding to the moving speed of the bucket 4. The target speed output unit 22 is a target position from the target position calculation unit 24.
(Target stretch length Lr, target undulation angle θr, target turning angle φr)
Receive. The target speed output unit 22 uses the received data, as shown in FIG. 7, the speed in the axial direction (target expansion / contraction speed VLr) along the target undulation angle θr and the speed in the direction perpendicular to this axial direction ( The target hoisting speed LrVθr) and the speed in the direction along the target turning angle φr (target turning speed LrVφr) are calculated. At this time, the target speed output unit 22 calculates the target expansion / contraction speed VLr, the target undulation speed LrVθr, and the target turning speed LrVφr based on the target position from the target position calculation unit 24.
[0050]
The control output calculation unit 23 generates a control output corresponding to the target expansion / contraction speed VLr from the target speed output unit 22, sends this control output to a hydraulic circuit that drives the expansion / contraction cylinder, and outputs the control output from the target speed output unit 22. A control output corresponding to the undulation speed LrVθr is generated, and this control output is sent to a hydraulic circuit that drives the undulation cylinder. Further, the control output calculation unit 23 generates a control output corresponding to the target turning speed LrVφr from the target speed output unit 22, and sends this control output to the hydraulic circuit that drives the hydraulic motor. Thereby, the telescopic cylinder drives the telescopic boom 101 to extend and contract at a speed (target speed vector) corresponding to the target telescopic speed VLr, and the hoisting cylinder moves the telescopic boom 101 at a speed (target speed vector) corresponding to the target hoisting speed LrVθr. Drive ups and downs. Further, the hydraulic motor turns the telescopic boom 101 at a speed (target speed vector) corresponding to the target turning speed LrVφr.
[0051]
The target position calculation unit 24 performs the following calculation at each control cycle T. That is, the target position calculation unit 24 uses the target expansion / contraction speed VLr, the target undulation speed LrVθr, and the target turning speed LrVφr from the target speed output unit 22 as target positions.
(Target stretch length Lr, target undulation angle θr, target turning angle φr)
Is calculated. At this time, the target position calculation unit 24
[Expression 15]

[Expression 16]

[Expression 17]

The target expansion / contraction length Lr, the target undulation angle θr, and the target turning angle φr are calculated using the integral formula. here,
Value θ _r0 : Initial value of target undulation angle θr
Value L _r0 : Initial value of the target expansion / contraction length Lr
Value φ _r0 : Initial value of target turning angle φr
It is. That is, the target position calculation unit 24
[Formula 18]

As a result, the target position is calculated.
[0052]
When the target position calculation unit 24 receives the reset signal from the reset signal generation unit 27, the target position calculation unit 24 sets the current position from the current position calculation unit 26 as an initial value. When the next control cycle T is entered without receiving the reset signal, the target position calculation unit 24 sets the previously calculated target position as an initial value. That is, the target position calculation unit 24
[Equation 19]

As a result, the target position is calculated.
[0053]
The detection unit 25 includes a boom length sensor that detects the telescopic length L of the telescopic boom 3, a boom hoisting angle sensor that detects the hoisting angle θ of the telescopic boom 3, and a boom pivoting angle sensor that detects the pivoting angle φ of the telescopic boom 3. With. In the first embodiment, a pendulum type sensor using a pendulum device is used as the boom undulation angle sensor. And the detection part 25 outputs the signal which shows the detection result of these sensors.
[0054]
The current position calculation unit 26 performs the following calculation at each control cycle T. That is, when the current position calculation unit 26 receives the detection result from the detection unit 25, the detection result of the boom length sensor, the boom undulation angle sensor, and the boom turning angle sensor at the same time point, for example, at the beginning of each control cycle T. Is taken as the current position of the telescopic boom. That is, the current position calculation unit 26 calculates the current position of the bucket 4 at a certain time point.
(Extension / contraction length L, undulation angle θ, turning angle φ)
Represented by The current position calculation unit 26 thus calculates the current position.
[0055]
The reset signal generator 27 outputs a reset signal when the next horizontal operation lever or vertical operation lever after the single operation is operated. Thereafter, when the horizontal operation lever or the vertical operation lever is once returned to the neutral position and then operated again, or when the horizontal operation lever or the vertical operation lever is operated again, the reset signal generator 27 is reset. No signal is output.
[0056]
The reset signal generator 27 may output a reset signal in the following cases. That is, the reset signal generator 27 outputs a reset signal when the next horizontal operation lever or vertical operation lever after the single operation is operated. Thereafter, when the horizontal operation lever or the vertical operation lever is once returned to the neutral position and then operated again, the reset signal generation unit 27 outputs a reset signal.
[0057]
Further, the reset signal generator 27 may output a reset signal in the following cases. That is, when an operation input unit 21 including a dual operation lever and a selection switch is used, when the selection switch is operated, the reset signal generation unit 27 outputs a reset signal.
[0058]
According to the third embodiment, when the telescopic boom 3 is moved three-dimensionally, the next target speed is calculated with reference to the target position calculated by the target position calculation unit 24, so that the detection error of the detection unit 25, in particular, The influence of the undulation angle detection error can be prevented.
[0059]
[Embodiment 4 of the Invention]
FIG. 8 is a block diagram showing a boom control device for a working machine according to Embodiment 4 of the present invention. The aerial work vehicle of the fourth embodiment is obtained by further adding the following function to the work vehicle used in the first embodiment. That is, the bucket 4 is driven to swing in the direction of the arrow 201 in FIG. 10 by the swing drive unit 44 while maintaining a predetermined positional relationship with the turning direction of the telescopic boom 3. Such an aerial work vehicle is provided with an operation control device 30 that automatically moves the bucket 4 in the horizontal linear direction. The operation control device 30 is configured as follows.
[0060]
On the bucket 4, a movement operation lever 34 </ b> A of the operation unit 34 protrudes upward, and the movement operation lever 34 </ b> A can tilt within a range of 360 °. By tilting the moving operation lever 34A in a desired direction, a horizontal linear moving direction in which the bucket 4 is desired to move in this tilting direction is selected, and a desired moving speed is determined by the amount of tilting of the moving operation lever 34A. Is to be selected. A signal related to the moving direction and moving speed is output from the operation unit 34 to the calculation unit 35.
[0061]
Specifically, the operation unit 34 includes two potentiometers that independently detect the amount of operation displacement of the moving operation lever 34A in a direction orthogonal to each other in plan view, and outputs of the two potentiometers. The signals (Sx, Sy) are output to the calculation unit 35 as signals related to the tilt direction and tilt amount of the operation lever 16 with respect to the bucket 4.
[0062]
Further, the operation unit 34 is provided with the same vertical operation lever as in the first embodiment. By this operation lever, the bucket 4 is driven in the vertical direction.
[0063]
For an aerial work platform, a boom hoisting angle sensor 31 (for example, a gravitation goniometer) that detects the hoisting angle θ 1 of the telescopic boom 3, a boom length sensor 32 that detects the length L of the telescopic boom 3, and the telescopic boom of the bucket 4 A bucket swing angle sensor 33 for detecting a swing angle θ3 with respect to 3 is provided. Then, signals from these

sensors

31, 32, 33 are output to the calculation unit 35.
[0064]
The calculation unit 35 receives the outputs Sx and Sy of the two potentiometers, which are signals related to the tilt direction and the tilt amount of the moving operation lever 34A with respect to the bucket 4, and moves based on the following calculation formula from these two signals Sx and Sy. The tilting direction angle θ4 with respect to the bucket 4 of the operation lever 34A is calculated.
[0065]
[Expression 20]

Further, the calculation unit 35 uses the tilt direction angle θ4 and the signal θ3 from the swing angle sensor 33 to form an angle formed by the telescopic boom 3 and the movement operation lever 34A in plan view (hereinafter referred to as “movement direction angle α”). Is calculated.
[0066]
Further, the tilting amount S of the moving operation lever 34A, that is, the moving speed signal is calculated by the following equation (21) based on the outputs Sx and Sy.
[0067]
[Expression 21]

Next, the arithmetic unit 35 moves the movement direction angle α of the moving operation lever 34A with respect to the telescopic boom 3 obtained as described above, the boom length signal L from the boom length sensor 32, and the boom undulation angle sensor 31. Using the signal of the undulation angle θ1, the boom length L necessary for moving the bucket 4 horizontally linearly along the work object A and swinging the bucket 4 at the same angle as the telescopic boom 3 in the opposite direction. Then, each change speed ratio of the boom undulation angle θ1 and the movement direction angle α is calculated.
[0068]
This calculation is performed from two simultaneous equations (22) and (23) including the following three variables.
[0069]
[Expression 22]

[Expression 23]

The speed ratio of the boom expansion / contraction speed, the boom hoisting speed, and the tilting direction angular speed (which corresponds to the change speed of the swing angle of the bucket 4) thus determined is calculated in the calculation unit 35 as described above. By multiplying the calculated tilting amount S of the moving operation lever 34A as a speed command signal, the boom telescopic speed VL, boom raising / lowering speed Vθ1 and tilt direction angular speed Vα to be actually moved are obtained.
[0070]
Since the swing angle θ2 of the telescopic boom 3 is related to move by the same amount in the opposite direction to the swing angle θ3 of the bucket 4 as described above, the angular velocity Vθ2 of the swing angle θ2 of the telescopic boom 3 is related. Is
[Expression 24]

As required.
[0071]
The speed signals VL, Vθ1, Vα and Vθ2 obtained by the calculation unit 35 are transmitted as operation signals to the undulation drive unit 41, the telescopic drive unit 42, the turning drive unit 43 and the swing drive unit 44. Driving direction of the

drive units

41, 42, 43 and 44 (in the raising and lowering driving unit 41, the rising direction or the falling direction, in the extension driving unit 42 in the extending direction or the shortening direction, the turning driving unit 43 and the neck The determination of whether the swing drive unit 44 is the left turn direction or the right turn direction) is made in the calculation unit 35 as follows.
[0072]
The movement direction angle α, that is, the angle α formed between the telescopic boom 3 and the movement operation lever 34A in the plan view (this angle α is the inclination direction angle θ4 with respect to the bucket 4 of the movement operation lever 34A, as described above, Whether or not the tilting direction of the moving operation lever 34A with respect to the telescopic boom 3 is tilted to the left with reference to the telescopic direction of the telescopic boom 3 in plan view. It is determined whether the tilting operation is performed on the right side, and the tilting operation is performed forward (extension direction of the telescopic boom 3) or backward (the shortening direction of the telescopic boom 3) with reference to the direction orthogonal to the expansion / contraction direction of the telescopic boom 3. In accordance with these determination results, the drive directions of the

drive units

41, 42, 43 and 44 are associated with each other as follows. A constant.
[0073]
When discriminating the left side tilt operation: The swing drive unit 44 is driven to turn left and the turn drive unit 43 is driven to turn left.
[0074]
When discriminating the right side tilt operation: The swing drive unit 44 is driven to turn right, and the turn drive unit 43 is driven to turn right.
[0075]
When discriminating forward tilting operation: The expansion / contraction drive unit 42 is driven to extend, and the undulation drive unit 41 is driven to fall down.
[0076]
When discriminating the backward tilting operation: The expansion / contraction drive unit 42 is shortened and the undulation drive unit 41 is driven upright.
[0077]
Then, the signals of the speed signals VL, Vθ1, Vα, and Vθ2 are directed to the

corresponding driving units

41, 42, 43, and 44 based on the determination result in the calculation unit 35.
[0078]
The calculating part 35 performs the same calculation as the boom control apparatus of Embodiment 1 with said calculation. That is, based on the signals from the boom undulation angle sensor 31, the boom length sensor 32, and the bucket swing angle sensor 33, the boom undulation speed Vθ1, the boom expansion / contraction speed VL, the turning angular speed Vθ2 and the tilting direction angular speed Vα are calculated. The calculation unit 35 transmits these speeds as operation signals to the undulation drive unit 41, the telescopic drive unit 42, the turning drive unit 43, and the swing drive unit 44.
[0079]
In each subsequent control cycle T, the computing unit 35 uses the position of the first telescopic boom 3 and bucket 4 as a reference based on the operation amount of each operation lever in the bucket 4, and sets the boom hoisting speed Vθ1 and the boom as the target position. The expansion / contraction speed VL, the turning angular speed Vθ2 and the tilting direction angular speed Vα are calculated. The calculation unit 35 transmits the calculated value as an operation signal to the undulation drive unit 41, the telescopic drive unit 42, the turning drive unit 43, and the swing drive unit 44.
[0080]
Next, the operation of the operation control device for an aerial work vehicle having such a configuration will be described.
[0081]
As shown in FIG. 10, first, the aerial work vehicle is stopped at an appropriate position and the outrigger is extended and grounded so that the telescopic boom 3 does not fall down during the work. Then, the telescopic boom 3 is expanded / contracted, swiveled or raised / lowered manually by the

drive units

41, 42, 43, 44, etc., and the bucket 4 is moved to a desired height with respect to the work target A. The work object A according to the fourth embodiment is like a wall along the vertical direction, and the side surface 4a of the bucket 4 is parallel to the work object A. From this state, the movement operation lever 34A is operated, for example, tilted by a desired amount in the arrow direction (direction along the work target A) in FIG. The manual operation is switched to the automatic operation by operating the movement operation lever 34A. Then, the selection signals Sx and Sy and the signal of the swing angle θ3 are input to the calculation unit 35, the moving direction angle α is calculated as described above, and the signals of the boom undulation angle sensor 11 and the boom length sensor 12 ( The undulation angle θ 1 and the boom length L) are input to the calculation unit 35.
[0082]
Then, the calculation unit 35 calculates the undulation angle θ1, the boom length L, and the movement direction angle α so as to satisfy the expressions (22) and (23). The turning speed ratio is obtained, and the telescopic boom VL, the hoisting angular velocity Vθ1 and the swing angular velocity Vα of the bucket 4 are calculated according to the speed command signal, and further according to the swing angular velocity Vα of the bucket 4. The turning angular velocity Vθ2 of the telescopic boom 3 is calculated. The speed signal is input to each of the

drive units

41, 42, 43, 44, and the telescopic boom 3 and the bucket 4 are driven by the

drive units

41, 42, 43, 44. During this driving, correction control is performed by the calculation unit 35 based on signals from the

sensors

31, 32, 33, and the telescopic boom 3 and the like are driven with appropriate values. In this way, the bucket 4 is automatically moved in the horizontal linear direction along the work target A at a desired direction and speed.
[0083]
In each subsequent control cycle T, the calculation unit 35 calculates the boom raising / lowering speed V, boom expansion / contraction speed, turning angular speed, and tilting direction angular speed as target positions based on the operation amount of each operating lever. The calculation unit 35 transmits the calculated value as an operation signal to the undulation drive unit 41, the telescopic drive unit 42, the turning drive unit 43, and the swing drive unit 44.
[0084]
Thereby, each drive

part

41, 42, 43, 44 is driven on the basis of the last target position. At the time of this driving, for example, the influence of the detection error of the boom undulation angle sensor 31 such as a gravitational goniometer can be eliminated.
[0085]
In the fourth embodiment, the swing movement of the bucket 4 is performed while maintaining a predetermined positional relationship with the turning direction of the telescopic boom 3. However, the bucket 4 may be swung in the direction opposite to the turning direction. .
[0086]
[Embodiment 5 of the Invention]
FIG. 11 is a block diagram showing a working machine according to Embodiment 5 of the present invention. The aerial work vehicle of the fifth embodiment is obtained by adding the following functions to the work vehicle used in the first embodiment. That is, the aerial work vehicle of the fifth embodiment holds the bucket 4 that can swing in a horizontal plane at the tip of the telescopic boom 3 in equilibrium. Bucket 4 is driven to swing by actuator 61.
[0087]
The aerial work vehicle according to the fifth embodiment includes a control device 50. A turning angle sensor 51 that detects the turning angle of the telescopic boom 3 is connected to the control device 50. The control device 50 automatically controls swinging of the bucket 4 based on a signal from the turning angle sensor 51. At this time, the control device 50 performs control to swing the bucket 4 at an angle equal to the turning angle of the telescopic boom 3 and in a direction opposite to the turning direction of the telescopic boom 3.
[0088]
Further, the control device 50 first positions the telescopic boom 3 and the wall surface at a right angle so that the front surface of the bucket 4 and the wall surface are parallel to each other. The control device 50 sets this position as the reference point of the telescopic boom 3. And the control apparatus 50 performs the calculation similar to the boom control apparatus of Embodiment 1 with said calculation. That is, based on the signals from the boom raising / lowering angle sensor, boom length sensor, and turning angle sensor 51, the boom raising / lowering speed, boom extension / contraction speed, boom turning speed, and control signal for the actuator 61 are calculated. The control device 50 drives the telescopic boom 3 according to these speeds, and swings the bucket 4 according to the control signal.
[0089]
In each subsequent control cycle T, the control device 50 calculates the target expansion / contraction speed, the target undulation speed, the target turning speed, and the control signal based on the target position calculated based on the operation amount of the operation lever in the bucket 4. To do. Then, the control device 50 controls the telescopic boom 3 and the bucket 4 according to the calculated speed and control signal.
[0090]
Thereby, for example, the influence of the detection error of the boom undulation angle sensor such as a gravitational goniometer can be eliminated.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, the invention of claim 1 calculates the target speed vector corresponding to the moving speed and the moving direction instead of calculating the target speed based on the current position as in the prior art. Thereafter, the target speed vector is calculated based on the target position calculated using the target speed vector. Thus, the tip of the telescopic boom can be moved two-dimensionally linearly from the reference point along the target trajectory without being affected by the error of the current position output unit.
[0092]
In the invention of claim 2, instead of calculating the target speed based on the current position as in the prior art, a target speed vector corresponding to the moving speed, moving direction and turning direction is calculated. A target speed vector is calculated based on the target position calculated using the speed vector. Accordingly, the tip of the telescopic boom can be moved three-dimensionally linearly from the reference point along the target trajectory without being affected by the error of the current position output unit.
[0093]
According to the invention of claim 3, the control including the bucket provided at the tip of the telescopic boom is made possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an aerial work vehicle used in the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing an aerial work vehicle used in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining speed calculation according to the first embodiment;
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining speed calculation according to the third embodiment.
FIG. 8 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the fourth embodiment.
10 is a diagram for explaining the operation of the fourth embodiment. FIG.
FIG. 11 is a view showing a working machine according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a state of conventional control.
FIG. 13 is a diagram showing a state of conventional control.
[Explanation of symbols]
11 Operation input section
12 Target speed output section
13 Control output calculator
14 Target position calculator
15 detector
16 Current position calculator

Claims

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、
検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により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伸縮ブーム先端の現在位置を初期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前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に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。In a boom control device for a work machine that controls a work machine including a telescopic drive part for extending and retracting an extendable boom and a hoisting drive part for raising and lowering the telescopic boom,
A current position output unit for checking the current position of the telescopic boom tip by a current position calculation unit that receives a signal from the detection unit and calculates the current position of the telescopic boom tip;
An operation input unit for inputting a moving speed and a moving direction when moving the tip of the telescopic boom to the target position;
A target speed output unit that calculates a target speed vector according to the moving speed and moving direction from the operation input unit with reference to the target position of the telescopic boom tip;
In accordance with a target speed vector from the target speed output unit, a control output calculation unit that controls the expansion / contraction drive unit and the undulation drive unit,
At the start of control, the current position of the telescopic boom tip checked by the current position output unit is output to the target speed output unit as the initial target position. During control, the current position output unit reaches the previous cycle using the target speed vector from the target speed output unit. A boom control device for a working machine, comprising: a target position calculation unit that periodically calculates a target position of the tip of the telescopic boom and outputs the target position to a target speed output unit.

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、
検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により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伸縮ブーム先端の現在位置を初期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前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に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。In a boom control device for a working machine that controls a working machine that includes a telescopic drive unit that telescopically drives an telescopic boom, a hoisting drive unit that drives an hoisting operation of the telescopic boom, and a swivel drive unit that drives the telescopic boom to pivot.
A current position output unit for checking the current position of the telescopic boom tip by a current position calculation unit that receives a signal from the detection unit and calculates the current position of the telescopic boom tip;
An operation input unit for inputting a moving speed and a moving direction when moving the tip of the telescopic boom to the target position;
A target speed output unit that calculates a target speed vector according to the moving speed and moving direction from the operation input unit with reference to the target position of the telescopic boom tip;
In accordance with a target speed vector from the target speed output unit, a control output calculation unit that controls the expansion / contraction drive unit, the undulation drive unit, and the turning drive unit,
At the start of control, the current position of the telescopic boom tip checked by the current position output unit is output to the target speed output unit as the initial target position. During control, the current position output unit reaches the previous cycle using the target speed vector from the target speed output unit. A boom control device for a working machine, comprising: a target position calculation unit that periodically calculates a target position of the tip of the telescopic boom and outputs the target position to a target speed output unit.

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、
検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により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、初期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前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に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。A telescopic drive unit that telescopically drives the telescopic boom, a hoisting drive unit that drives the telescopic boom to undulate, a swivel drive unit that rotationally drives the telescopic boom, and a bucket provided at the tip of the telescopic boom, In a boom control device for a work machine, which controls a work machine provided with a swing drive unit that swings and drives while maintaining a predetermined positional relationship,
A current position output unit for checking a current position of the telescopic boom tip and the bucket by a current position calculation unit that receives a signal from the detection unit and calculates a current position of the telescopic boom tip;
An operation input unit for inputting a moving speed and a moving direction when moving the tip of the telescopic boom to the target position;
A target speed output unit that calculates a target speed vector and a swing speed according to the moving speed and moving direction from the operation input unit with reference to the target position of the tip of the telescopic boom;
In accordance with a target speed vector from the target speed output unit, a control output calculation unit that controls the expansion / contraction drive unit, the undulation drive unit, the turning drive unit, and the swing drive unit,
At the start of control, the current position of the telescopic boom tip and the current swinging position of the bucket investigated by the current position output unit are output to the target speed output unit as the initial target position. During control, the target speed output from the target speed output unit is output. A target position calculation unit that periodically calculates the target position of the tip of the telescopic boom that is supposed to be reached in the previous cycle using the speed vector and the swing speed, and outputs the target position to the target speed output unit. Machine boom control device.