【実施例1】
【0012】
まず、
図1を用いて、本発明の作業機の速度調整装置1を備える高所作業車Cの全体構成を説明する。高所作業車Cは、
図1に示すように、走行機能を有する車両の本体部分である車体10と、車体10の前方に配置されたキャビン11と、車体10に旋回自在に搭載された旋回台12と、旋回台12に立設されたブラケット13と、ブラケット13に取り付けられたブーム14と、車体10の四隅に設けられたアウトリガ16a〜16dと、を備えている。
【0013】
旋回台12は、旋回モータ31(不図示、
図3参照)を回転させることで旋回ベアリング機構によって車体10に相対的に回転(旋回)する。ブーム14は、基端ブーム、中間ブーム、先端ブームなどによって入れ子式に構成されており、内部の伸縮シリンダ32(不図示、
図3参照)を伸縮することによって伸縮する。基端ブームは、ブラケット13に水平に設置された支持軸に回動自在に取り付けられており、起伏シリンダ33(不図示、
図3参照)を伸縮することでブーム14全体が起伏する。
【0014】
そして、先端ブームの先端には、作業者が高所作業を行うために搭乗する作業台としてのバケット15が取り付けられている。バケット15には、作業者がバケット15に搭乗した状態でブーム14の旋回・起伏・伸縮操作とバケット15のスイング操作などができるように各種の操作手段としての操作レバーが配置された操作盤30が設けられている。
【0015】
すなわち、本実施例では、旋回モータ31、伸縮シリンダ32、及び、起伏シリンダ33業機としてのブーム14を作動させるアクチュエータである。これらのアクチュエータは、後述するように、バケット15に設けられた操作盤30の操作レバー、又は、有線若しくは無線の遠隔操作端末(不図示)の操作レバーを操作することで制御されている。
【0016】
そして、例えば作業機としてのブーム14の伸縮作動は、エンジンの回転動力を取り出すPTOによって回転された油圧ポンプからの作動油(圧油)を伸縮シリンダ32(
図3参照)のロッド側又はシリンダ側に供給することによって実施される。アクチュエータ駆動手段としての電磁比例バルブである伸縮バルブ22(
図3参照)には、コントローラ50(
図3参照)からの駆動信号によって左右いずれかのソレノイドが励磁されて伸縮シリンダ32のロッド側又はシリンダ側に作動油が供給されるようになっている。この際には、左右のソレノイドへ通電される電流が大きければ伸縮バルブ22の開度も電流値に応じて大きくなるようになっている。そして、電流値に対する伸縮バルブ22の開度の変更は、調整係数を変更することによって実施されるようになっている。
【0017】
図2を用いて、伸縮バルブ22を例に説明すると、伸ばし側では、調整係数が初期値の場合には600(mA)の電流が流れて約1500(cL/min)の流量が供給されるようになっている。調整係数が最大値の場合には800(mA)の電流が流れて約4000(cL/min)の流量が供給され、調整係数が最小値の場合には400(mA)の電流が流れて約200(cL/min)の流量が供給されるようになっている。縮め側では、調整係数が初期値の場合には540(mA)の電流が流れて約1000(cL/min)の流量が供給されるようになっている。調整係数が最大値の場合には730(mA)の電流が流れて約2800(cL/min)の流量が供給され、調整係数が最小値の場合には330(mA)の電流が流れてほぼ0(cL/min)の流量が供給されるようになっている。
【0018】
そして、作業車としての高所作業車Cでは、組立完了時に工場内で作業機の速度調整が実施されるのであるが、後述するように本実施例の作業機の速度調整装置1を使用することで、作業機としてのブーム14が作動している途中において、ブーム14の速度(旋回速度、伸縮速度、及び、起伏速度)が所定の範囲内となるように調整されるようになっている。
【0019】
(作業機の速度調整装置の構成)
次に、
図3を用いて、本発明の作業車としての高所作業車Cの作業機(ブーム14)の速度調整装置1の構成を説明する。作業機の速度調整装置1は、アクチュエータ駆動手段として旋回バルブ21、伸縮バルブ22、及び起伏バルブ23と、これらの各々に駆動されるアクチュエータとして旋回モータ31、伸縮シリンダ32、及び起伏シリンダ33と、姿勢検出器として旋回角度検出器41、長さ検出器42、及び起伏角度検出器43と、オペレータの操作によって操作信号を出力する操作手段51と、オペレータに各種の情報を伝達するための表示装置52と、アクチュエータ駆動手段を駆動させる駆動信号を出力する制御部としてのコントローラ50と、を備えている。制御部としてのコントローラ50としては、例えば、CPU、主記憶装置(メモリ)、補助記憶装置(SSD又はHDなど)を有する、いわゆるマイクロコントローラ又はマイクロコンピュータを使用することができる。
【0020】
(作用)
次に、
図4のフローチャートを用いて、伸縮シリンダ32を例として作業機の速度調整装置1の作用について説明する。以下に説明するように、制御部としてのコントローラ50は、伸縮シリンダ32を駆動させてブーム14が伸縮作動している途中において、ブーム14の伸縮速度が所定の範囲内となるように伸縮バルブ22への駆動信号を自動的に調整するようになっている。
【0021】
オペレータは、操作手段51である操作レバー群を操作して、ブーム14を調整姿勢にする(ステップS1)。ここにおいて、調整姿勢とは、作業機に制限がかからない姿勢のことであり、例えば、旋回モータ31の調整であれば全縮かつ最大起伏の姿勢であり、起伏シリンダ33の調整であれば全縮かつ障害物に当たらない姿勢であり、伸縮シリンダ32の調整であれば起伏を起こしている姿勢のことである。
【0022】
次にオペレータは、モード選択スイッチ(不図示)を操作して、スパン点オート調整モードを選択する(ステップS2)。このスパン点オート調整モードとは、本発明で説明する作業機の速度が所定の範囲となるように駆動信号を自動的に調整するモードである。
【0023】
次にオペレータは、操作手段51としての伸縮操作レバーを正側(例えば伸ばし側)にいっぱいまで倒す(ステップS3)。あるいは、操作手段51として操作スイッチを備える場合には、操作スイッチを押す。これによって、コントローラ50には最高速度となる操作信号が入力されて、アクチュエータ駆動手段としての伸縮バルブ22に、伸縮シリンダ32を最高速度で伸長させる駆動信号が出力される。そうすると、伸縮シリンダ32は、現在の調整係数に対応した最高速度で伸長する。
【0024】
伸縮シリンダ32が最高速度で伸長している途中において、コントローラ50には長さ検出器42からブーム14の長さが入力されて所定の時間間隔で記憶される。この所定の時間間隔は、速度を正確に計算するためにある程度の長さは必要であるものの、1回の駆動可能範囲(測定範囲)において、複数回にわたって駆動信号を調整できる程度の長さとされることが好ましい。例えば、ブーム14を最長まで伸長させるために60秒要する場合には、所定の時間間隔を5秒とすれば12回の調整作業を実施できる。
【0025】
そして、得られたブーム14の長さの変化量を、所定の時間間隔で除算する(割る)ことによって、ブーム14の伸長速度が計算される。このとき、伸縮シリンダ32の速度が、コントローラ50に記憶されている目標速度前後の所定の範囲となるように、目標速度からのずれ量に応じて調整係数が修正されるようになっている。
【0026】
調整係数k(i)は、具体的には、下式によって逐次的に修正されるようになっている。
【数1】
ここにおいて、k(i)は更新i回目の調整係数であり、k(i−1)は更新(i−1)回目の調整係数であり、vtはアクチュエータの目標速度であり、v(i−1)は更新(i−1)回目の調整係数でのアクチュエータ速度であり、Gは調整ゲインである。なお、調整係数の変化量が大きすぎてアクチュエータ速度が所定の範囲に入らない場合には調整ゲインGを小さく設定することができる。
【0027】
伸縮シリンダ32の速度がコントローラ50に記憶されている所定の範囲内に入るまで、伸縮シリンダ32を伸長させながら、数1を用いて調整係数の修正が繰り返し実行される。すなわち、伸縮シリンダ32の速度が所定の範囲になると、コントローラ50は表示装置52に「Good」を表示させてステップS5へ進む(ステップS4のYES)。一方で、伸縮シリンダ32の速度が所定の範囲に入らなければ、ステップS3へ戻る(ステップS4のNO)。このように、ブーム14の1回の伸長動作においてステップS3とステップS4を複数回繰り返して調整係数を収束させることができるようになっている。
【0028】
さらに、伸縮シリンダ32の速度が所定の範囲に入らずに、測定範囲いっぱいまで伸縮シリンダ32が伸びた場合にも、次のステップS5へ進む。なお、このステップS4で「Good」が表示されていない場合には、後述するステップS7でNOとなって、再度、ステップS3からステップS4を繰り返すようになっている。
【0029】
次にオペレータは、操作手段51としての伸縮操作レバーを負側(例えば縮め側)にいっぱいまで倒す(ステップS5)。あるいは、操作手段51として操作スイッチを備える場合には、操作スイッチを押す。これによって、コントローラ50には最高速度となる操作信号が入力されて、アクチュエータ駆動手段としての伸縮バルブ22に、伸縮シリンダ32を最高速度で短縮させる駆動信号が出力される。そうすると、伸縮シリンダ32は、現在の調整係数に対応した最高速度で短縮する。
【0030】
伸縮シリンダ32が最高速度で短縮している途中において、コントローラ50には長さ検出器42からブーム14の長さが入力されて所定の時間間隔(例えば5秒ごと)で記憶される。そして、得られたブーム14の長さの変化量を、所定の時間間隔で除算する(割る)ことによって、ブーム14の短縮速度が計算される。このとき、伸縮シリンダ32の速度が、コントローラ50に記憶されている目標速度前後の所定の範囲となるように、目標速度からのずれ量に応じて調整係数が修正されるようになっている。
【0031】
伸縮シリンダ32の速度がコントローラ50に記憶されている所定の範囲内に入るまで、伸縮シリンダ32を短縮させながら、数1を用いて調整係数の修正が繰り返し実行される。すなわち、伸縮シリンダ32の速度が所定の範囲になると、コントローラ50は表示装置52に「Good」を表示させてステップS7へ進む(ステップS6のYES)。一方で、伸縮シリンダ32の速度が所定の範囲に入らなければ、ステップS5へ戻る(ステップS6のNO)。
【0032】
さらに、伸縮シリンダ32の速度が所定の範囲に入らずに、測定範囲いっぱいまで伸縮シリンダ32が縮んだ場合にも、次のステップS7へ進む。なお、このステップS6で「Good」が表示されていない場合には、後述するステップS7でNOとなって、再度、ステップS5からステップS6を繰り返すようになっている。
【0033】
次に、正側・負側の両方の伸縮シリンダ32の速度が所定の範囲内に入って「Good」が表示されていなければ、再度、ステップS3〜S6を繰り返す(ステップS7のNO)。一方、正側・負側の両方の伸縮シリンダ32の速度が所定の範囲内に入って「Good」が表示されていれば、オペレータに書き込みスイッチ(不図示)を押すように表示装置52にメッセージを表示し、オペレータは書き込みスイッチを1秒以上押すことで調整係数を決定してコントローラ50に記憶させる(ステップS8)。さらに、図示しないが、コントローラ50は、正側又は負側いずれかの伸縮シリンダ32の駆動信号の調整が完了したときに(具体的には、ステップS4のYESの後に、又は、ステップS6のYESの後に)、伸縮バルブ22に対して伸縮シリンダ32を停止させるための駆動信号を出力するようになっていることが好ましい。
【0034】
なお、実施例1では、伸縮シリンダ32の速度が所定の範囲に入ったか否かを表示装置52に表示させるようにしたが、表示装置52ではなく、例えば、ブザーを設け、伸縮シリンダ32の速度が所定の範囲に入っているか否かをブザーで報知するようにしてもよい。
【0035】
最後に、オペレータはチェックスイッチ(不図示)を押して、スパン点オート調整モードから通常モードへ戻る(ステップS9)。上述してきたように、伸縮シリンダ32を例にすると、ブーム14の伸縮駆動可能範囲において、複数回の調整作業を実施して調整係数を収束させることができるようになっている。
【0036】
(効果)
次に、本実施例の作業機の速度調整装置1の奏する効果を列挙して説明する。
【0037】
(1)上述してきたように、本実施例の作業機の速度調整装置1は、作業機としてのブーム14を伸縮作動させるアクチュエータとしての伸縮シリンダ32と、伸縮シリンダ32を駆動させるアクチュエータ駆動手段としての伸縮バルブ22と、ブーム14の姿勢を検出する姿勢検出器としての長さ検出器42と、オペレータの操作によって操作信号を出力する操作手段51と、操作信号に基づいて、伸縮バルブ22を駆動させる駆動信号を出力する制御部としてのコントローラ50、を備えており、コントローラ50は、伸縮シリンダ32を駆動させてブーム14が伸縮作動している途中において、ブーム14の伸縮速度が所定の範囲内となるように駆動信号を調整するようになっている。このような構成によれば、アクチュエータ(伸縮シリンダ32)を測定範囲全域まで作動させることなく、比較的に短時間に作業機の速度を調整することができるようになる。
【0038】
すなわち、従来は、測定範囲全域までアクチュエータを作動させて、要する時間を測定することでアクチュエータの速度に換算していた。このため、炎天下で調整作業を数回実施すると、作動油が高温になってしまい、作業を中断しなければならず余計に時間がかかってしまう、という問題があった。そこで、本実施例の作業機の速度調整装置1を用いることで、手動で時間をかけて実施されていた調整作業を自動化して、調整作業を迅速、簡単かつ確実に実施できるようになる。
【0039】
(2)また、コントローラ50は、アクチュエータとしての伸縮シリンダ32を駆動させてブーム14が作動している途中において、所定の時間間隔で検出された姿勢によって移動距離を算出したうえでブーム14の伸縮速度を算出して、ブーム14の伸縮速度が所定の範囲内となるように駆動信号を調整するようになっている。このように時間を基準とすることで、所定の時間内にアクチュエータ(伸縮シリンダ32)の速度を所定の範囲内に収束させることができるようになる。
【0040】
(3)さらに、所定の時間間隔は、伸縮シリンダ32の駆動可能範囲において、複数回にわたって駆動信号を調整することができるように設定されているため、短時間でアクチュエータ(伸縮シリンダ32)の速度を所定の範囲内に収束させることができるようになる。
【0041】
(4)また、コントローラ50は、駆動信号の調整が完了したときに、アクチュエータ駆動手段としての伸縮バルブ22に対して、アクチュエータとしての伸縮シリンダ32を停止させるための駆動信号を出力するようになっており、調整が完了すると自動的に伸縮シリンダ32が停止するため、オペレータは調整が完了したか否かを気にかけることなく、操作レバー51を操作するだけでよく操作が簡便になる。さらに、例えば伸縮シリンダ32が作動の途中で自動的に(強制的に)停止したことをもって、調整が完了したことを知ることができるようになる。
【実施例2】
【0042】
以下、実施例1で示した所定の時間間隔で移動距離を算出する例とは異なり、所定の移動距離に要した時間を算出する例について説明する。なお、実施例1で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【0043】
(構成・作用)
まず構成について説明すると、本実施例の構成は実施例1と略同様である。次に、作用について説明すると、本実施例の作用も実施例1と略同様である。ただし、以下のように、所定の時間間隔で姿勢を検出するのではなく、検出された姿勢によって所定の移動距離に要した時間を算出する点が実施例1と異なる。
【0044】
次に、
図4のフローチャートを用いて、伸縮シリンダ32を例として作業機の速度調整装置1の作用について説明する。ステップS1〜ステップS3までは実施例1と略同様であるから説明を省略する。そして、伸縮シリンダ32が最高速度で伸長している途中において、コントローラ50には長さ検出器42からブーム14の長さが入力されて所定の移動距離に達すると時刻が記憶される。
【0045】
この所定の移動距離は、速度を正確に計算するためにある程度の長さは必要であるものの、1回の駆動可能範囲(測定範囲)において、複数回にわたって駆動信号を調整できる程度の移動距離とされることが好ましい。例えば、ブーム14を最長まで伸長させるために4(m)要する場合には、所定の移動距離を50(cm)に設定すれば8回の調整作業を実施できる。
【0046】
そして、移動に要した時間を算出して、所定の移動距離を、算出された時間で除算する(割る)ことによって、ブーム14の伸長速度が計算される。このとき、伸縮シリンダ32の速度が、コントローラ50に記憶されている目標速度前後の所定の範囲となるように、目標速度からのずれ量に応じて調整係数が修正されるようになっている。ステップS6についても、同様に所定の移動距離を移動するのに要した時間に基づいて速度を算出する。その他、ステップS5、ステップS7〜ステップS9については、実施例1と略同様であるから説明を省略する。
【0047】
(効果)
次に、本実施例の作業機の速度調整装置1の奏する効果を列挙して説明する。
【0048】
(1)上述してきたように、本実施例の作業機の速度調整装置1では、コントローラ50は、伸縮シリンダ32を駆動させてブーム14が伸縮作動している途中において、ブーム14の伸縮速度が所定の範囲内となるように駆動信号を調整するようになっている。このような構成によれば、アクチュエータ(伸縮シリンダ32)を測定範囲全域まで作動させることなく、比較的に短時間に作業機の速度を調整することができるようになる。
【0049】
(2)また、コントローラ50は、アクチュエータとしての伸縮シリンダ32を駆動させてブーム14が作動している途中において、所定の移動距離を移動するのに要した時間を算出したうえでブーム14の伸縮速度を算出して、ブーム14の伸縮速度が所定の範囲内となるように駆動信号を調整するようになっている。このように移動距離を基準とすることで、所定の駆動可能範囲内において、アクチュエータ(伸縮シリンダ32)の速度を所定の範囲内に収束させることができるようになる。
【0050】
(3)さらに、所定の移動距離は、伸縮シリンダ32の駆動可能範囲において、複数回にわたって駆動信号を調整することができるように設定されているため、短時間でアクチュエータ(伸縮シリンダ32)の速度を所定の範囲内に収束させることができるようになる。
【0051】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
【0052】
以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【0053】
例えば、実施例1、2では、アクチュエータとして旋回モータ31、伸縮シリンダ32、及び起伏シリンダ33を挙げたが、これに限定されるものではなく、連続的に姿勢を検出できる姿勢検出器を有してバルブを制御できれば、他のアクチュエータにも本発明の作業機の速度調整装置を適用することができる。例えば、作業台旋回用のシリンダや、アーム旋回用のシリンダなどにも適用できる。