JP4741834B2

JP4741834B2 - ブーム作業車のノンストップ作動制御装置

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Publication number: JP4741834B2
Application number: JP2004361112A
Authority: JP
Inventors: 孝明大葉; 元昭須田
Original assignee: Aichi Corp
Current assignee: Aichi Corp
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: JP2006168871A

Description

本発明は、ブームの倒伏作動の途中でブームの収縮作動を併せて行うことにより、走行体に作用する転倒モーメントの負荷率が限界値を超えることなくブームの倒伏作動を続行できるようにしたブーム作業車のノンストップ作動制御装置に関する。

ブーム作業車は、走行体上に起伏、伸縮、旋回動自在に設けたブームの先端部に作業機を備えた車両であり、作業機が作業者搭乗用の作業台であるものは高所作業車として、また作業機が吊り上げ装置であるものはクレーン車として知られている。このようなブーム作業車では、オペレータが操作するブーム操作レバーの操作によりブームを起伏、伸縮、旋回作動させることができ、ブームの先端部に設けられた作業機を所望の位置に移動させて所要の作業を行うことができる。

このようなブーム作業車では、ブームの自重及び作業機の負荷等により生ずる転倒モーメントによって走行体が転倒することを防止する転倒防止装置が備えられている。この転倒防止装置には種々のものが知られているが、例えば、走行体に作用する転倒モーメントを検出してこれが過大とならないようにするタイプ（モーメント規制タイプ）のものでは、予め定められた許容転倒モーメントに対する検出転倒モーメントの比として求められる算出負荷率が設定された限界負荷率を超えるようなブームの作動が禁止されるようになっている。

また、このような転倒防止装置とは別に、ブームの倒伏作動時における作業性を高める装置として、ノンストップ作動制御装置が知られている（例えば、下記の特許文献参照）。この装置は、上記モーメント規制タイプのものでは、ブームの倒伏作動中、算出負荷率が限界負荷率よりも小さい所定負荷率に達した後は、ブームの倒伏作動のみならずブームの収縮作動も行うことにより、算出負荷率が上記所定負荷率を維持する状態で、ブームの先端部を下降移動させるようになっている。このようなノンストップ作動制御装置によれば、ブームの倒伏作動によって算出負荷率が限界負荷率に達するような場合であっても、ブームの作動を止めることなく倒伏作動を継続して行うことができるので、作業性を向上させることができる。
特開平４−１９１５９号公報特開２００２−２６５１９９号公報

しかしながら、上記従来のノンストップ作動制御では、ブームの先端部がそれまでの円弧運動から直線運動（ノンストップ作動）に移行する際、ブームの先端部の進行方向が急変させられるためにブームの先端部に大きな慣性力が作用してしまうという問題があった。この作業機に作用する慣性力は、作業機が作業者搭乗用の作業台である場合には、作業台に搭乗した作業者に大きなショックを与えることになってしまう。また、ブームの倒伏作動速度が大きいときには算出負荷率が限界負荷率を超えることがあり、算出負荷率が限界負荷率を予想以上に超えてしまった場合には走行体の安定度が低下するおそれがでてくる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、ブームの先端部が円弧運動から直進運動に移行する際にブームの先端部に大きな力が作用することを防止でき、加えてブームの倒伏作動速度が大きいときでも算出負荷率が限界負荷率を大きく超えてしまうことを防止することが可能な構成のブーム作業車のノンストップ作動制御装置を提供することを目的としている。

本発明に係るブーム作業車のノンストップ作動制御装置は、走行体と、走行体に起伏及び伸縮動自在に設けられ、先端部に作業機（例えば、実施形態における作業台４０）を有したブームと、走行体に作用する転倒モーメントを検出する転倒モーメント検出手段と、走行体に作用する転倒モーメントの限界値として設定された許容転倒モーメントを記憶した記憶手段（例えば、実施形態におけるコントローラ６０の記憶部６４）と、転倒モーメント検出手段において検出された検出転倒モーメント及び記憶手段に記憶された許容転倒モーメントから、許容転倒モーメントに対する検出転倒モーメントの比である算出負荷率を算出する負荷率算出手段（例えば、実施形態におけるコントローラ６０の負荷率算出部６７）と、ブームの倒伏作動中、負荷率算出手段により算出された算出負荷率が予め定められた限界負荷率に達しようとしていると判断したとき、ブームの倒伏作動に併せてブームの収縮作動を行わせることにより、負荷率算出手段により算出された算出負荷率が限界負荷率を超えないようにブームの先端部を下降移動させるノンストップ作動制御手段（例えば、実施形態におけるコントローラ６０のノンストップ作動制御部６５）とを備え、ノンストップ作動制御手段は、負荷率算出手段により算出された算出負荷率が限界負荷率よりも小さい値として定められた所定負荷率（実施形態における第２の所定負荷率γ₂に相当）に達したときにブームの収縮作動を開始するとともに、ブームの倒伏作動に伴う算出負荷率の変化に応じてブームの収縮作動速度を変化させるようになっている。なお、上記ブームの先端部とは作業機をも含む概念である。

ここで、上記所定負荷率は、ブームの長さに応じた値に（ブームの長さが大きいときほど小さい値に）設定されることが好ましい。また、所定負荷率は、ブームの倒伏作動速度に応じた値に（ブームの倒伏作動速度が大きいときほど小さい値に）設定されることが好ましい。

また、ノンストップ作動制御手段は、負荷率算出手段により算出された算出負荷率が限界負荷率に達する前にブームの倒伏作動速度を低下させるようになっていることが好ましい。

本発明に係るブーム作業車のノンストップ作動制御装置では、ブームの倒伏作動中、負荷率算出手段により算出された算出負荷率が限界負荷率よりも小さい値として定められた所定負荷率（実施形態における第２の所定負荷率に相当）に達したときにブームの収縮作動を開始するとともに、ブームの倒伏作動に伴う算出負荷率の変化に応じてブームの収縮作動速度を変化させる（具体的にはブームの倒伏作動に伴う算出負荷率の増大に応じて収縮作動速度を増大させる）ようになっている。このため、それまで円弧運動を行っていたブームの先端部はその円弧軌道の下方領域を通って滑らかに直進運動（算出負荷率が限界負荷率、若しくは限界負荷率よりも小さく上記所定負荷率よりも大きい負荷率（実施形態における第１の所定負荷率に相当）を維持する状態で下降移動する運動）に移行できるようになり、ブームの先端部に作用する力（慣性力）を軽減することができる。また、これにより作業機が作業者搭乗用の作業台であっても、作業台上の作業者は大きなショックを受けずに済む。また、ブームの倒伏作動速度が大きいときでもブームの先端部の急激な方向変化を抑えることができるので、算出負荷率が限界負荷率を大きく超えてしまうことを防止することができる。

ここで、上記所定負荷率（実施形態における第２の所定負荷率に相当）が、ブームの長さに応じた値に（ブームの長さが大きいときほど小さい値に）設定されるのであれば、ブームの長さが大きいときほどブームの収縮作動の開始位置は早くなるので、ブームの長さによらず、円弧運動をしていたブームの先端部を滑らかに直進運動に移行させることができる。

また、上記所定負荷率（実施形態における第２の所定負荷率に相当）が、ブームの倒伏作動速度に応じた値に（ブームの倒伏作動速度が大きいときほど小さい値に）設定されるのであれば、円弧運動をしていたブームの先端部を滑らかに直進運動に移行させることができる。

また、ノンストップ作動制御手段が、負荷率算出手段により算出された算出負荷率が限界負荷率に達する前にブームの倒伏作動速度を低下させるようになっているのであれば、ブームの倒伏作動速度が比較的大きい場合であっても、ブームの先端部を滑らかに上記所定の負荷率線（実施形態における第１所定負荷率線に相当）上に乗せることができるようになる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図２は本発明の一実施形態に係るノンストップ作動制御装置が適用されたクローラ式の高所作業車１である。この高所作業車１は、走行体（クローラ走行体）１０の上部に旋回体２０を有し、旋回体２０の上部にはブーム（伸縮ブーム）３０がフートピン２３を介して起伏自在に取り付けられた構成を有している。

旋回体２０は旋回体２０の内部に設けられた旋回モータ（油圧モータ）２１を回転作動させることにより走行体１０に対して水平面内３６０度の範囲で旋回動させることができ、ブーム３０は旋回体２０との間に設けられた起伏シリンダ（油圧シリンダ）２２を伸縮作動させることにより旋回体２０に対して起伏動させることができる。ブーム３０は基端ブーム３０ａ、中間ブーム３０ｂ及び先端ブーム３０ｃが入れ子式に構成されており、ブーム３０の内部に設けられた伸縮シリンダ（油圧シリンダ）３１を伸縮作動させることにより長手方向に伸縮動させることができる。

ブーム３０の先端部には垂直ポスト３２が設けられており、この垂直ポスト３２には作業者搭乗用の作業台４０が回動自在に取り付けられている。作業台４０は作業台４０の内部に設けられた首振りモータ（油圧モータ）４１を回転作動させることにより垂直ポスト３２に対して水平面内で首振り動させることができる。なお、垂直ポスト３２は図示しない平衡装置により常時垂直姿勢に保持されるため、結果として作業台４０の床面は常に水平姿勢が保たれる。

作業台４０には上部操作装置５０が設けられており、ここにはブーム３０の起伏、伸縮及び旋回操作を行うブーム操作レバー５１と、作業台４０の首振り操作を行う作業台操作レバー５２とが設けられている（図１参照）。このため作業台４０に搭乗したオペレータ（作業者）ＯＰは、ブーム操作レバー５１を操作してブーム３０を起伏、伸縮、旋回させ、また作業台操作レバー５２を操作して作業台４０を垂直ポスト３２まわりに首振り作動させることにより、自身の乗った作業台４０を自在に移動させて、所望の位置で高所作業を行うことが可能である。

走行体１０は、フレーム１１の左右両側にクローラ走行装置１２を一基ずつ備えている。各クローラ走行装置１２はフレーム１１の後部に取り付けられた起動輪１２ａと、フレーム１１の前部に取り付けられた遊動輪１２ｂと、これら起動輪１２ａ及び遊動輪１２ｂに巻き掛けられたクローラベルト１２ｃとを有して構成されている。左右のクローラ走行装置１２の各起動輪１２ａはそれぞれフレーム１１に取り付けられた走行モータ（油圧モータ）１３，１４（図２では左側の走行モータ１３のみを示す）により図示しないスプロケットを回転させて駆動することが可能であり、左右の走行モータ１３，１４は上部操作装置５０に備えられた走行操作レバー５３，５４（図１参照）を操作することにより所望に回転・停止動作を行わせることができる。

図１に示すように、走行体１０内に設けられた油圧ポンプＰは図示しない動力源（エンジンや電動モータ等）により駆動され、油圧ポンプＰが吐出した作動油は起伏シリンダ２２の作動を制御する起伏シリンダ制御バルブＶ１、伸縮シリンダ３１の作動を制御する伸縮シリンダ制御バルブＶ２、旋回モータ２１の作動を制御する旋回モータ制御バルブＶ３、首振りモータ４１の作動を制御する首振りモータ制御バルブＶ４及び左右の走行モータ１３，１４の作動を制御する走行モータ制御バルブＶ５，Ｖ６を介して対応する油圧アクチュエータ（起伏シリンダ２２、伸縮シリンダ３１、旋回モータ２１首振りモータ４１及び左右の走行モータ１３，１４）に供給されるようになっている。

ブーム操作レバー５１又は作業台操作レバー５２が作業台４０上のオペレータＯＰにより操作されると、そのレバーの操作方向（傾動方向）及び操作量（傾動量）に対応した電圧信号が出力され、それぞれコントローラ６０のバルブ作動制御部６１に入力される。そして、コントローラ６０のバルブ作動制御部６１は、これらレバー５１，５２の操作により出力された電圧信号に応じた方向及び量で対応する制御バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の各スプール（図示せず）を電磁駆動する。ここで、制御バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の各スプールの駆動方向は対応する油圧アクチュエータの駆動方向（伸縮若しくは回転方向）に関係し、各スプールの駆動量は対応する油圧アクチュエータに供給される作動油の流量（単位時間当たりの流量）、すなわち各油圧アクチュエータの作動速度に関係する。したがって、各制御バルブのスプールの駆動方向が逆になると対応する油圧アクチュエータの作動方向が逆になり、各制御バルブのスプールの駆動量が大きくなるほど対応する油圧アクチュエータの作動速度は大きくなる。

ここで、ブーム操作レバー５１又は首振り操作レバー５２の操作により出力される電圧信号の電圧レベルはその操作量にほぼ比例するようになっており、オペレータＯＰは各操作レバー５１，５２の操作量を調節することで、対応する上記油圧アクチュエータの作動速度を自在に調節することができる。

また、左右の走行操作レバー５３，５４がオペレータＯＰにより操作されると、その操作方向（傾動方向）及び操作量（傾動量）に対応した電圧信号が出力され、それぞれコントローラ６０のバルブ作動制御部６１に入力される。そして、このバルブ作動制御部６１は、これら走行操作レバー５３，５４の操作により出力された電圧信号に応じた方向及び量で対応する左右の走行モータ制御バルブＶ５，Ｖ６の各スプール（図示せず）を電磁駆動する。ここで、両制御バルブＶ５，Ｖ６の各スプールの駆動方向は対応する走行モータ１３，１４の回転方向に関係し、各スプールの駆動量は走行モータ１３，１４に供給される作動油の流量（単位時間当たりの流量）、すなわち走行モータ１３，１４の回転数（回転速度）に関係する。したがって、制御バルブのスプールの駆動方向が逆になると対応する走行モータ１３，１４の作動方向が逆になり、各制御バルブのスプールの駆動量が大きくなるほど対応する走行モータ１３，１４の作動速度は大きくなる。

ここで、左右の走行操作レバー５３，５４の操作により出力される電圧信号の電圧レベルはその操作量にほぼ比例し、左右の走行操作レバー５３，５４の操作量が同じであれば出力される電圧レベルは同じになるようになっている。このため、オペレータＯＰは走行操作レバー５３，５４の操作量を調節することで、左右の走行モータ１３，１４の回転速度を自在に調節して直進走行或いはターン走行をすることができる。なお、ターン走行はピボットターン（小半径での旋回ターン）とスピンターン（その場でのターン）とがあり、左右のクローラ走行装置１２の一方を（ほぼ）固定した状態で他方を順方向或いは逆方向に回転させることによりピボットターンをすることができ、左右のクローラ走行装置１２を互いに異なる方向に回転させることによりスピンターンをすることができる。

また、本高所作業車１には、図２及び図１に示すように、ブーム３０の起伏角度θ（図３参照）を検出する起伏角度検出器８１、ブーム３０の長さＬ（図３参照）を検出する長さ検出器８２及びブーム３０の（旋回体２０の）旋回角度を検出する旋回角度検出器８３が設けられており、これら検出器８１，８２，８３により検出されたブーム３０の起伏角度θ、長さＬ及び旋回角度の各情報はコントローラ６０の位置算出部６２に入力されるようになっている（図１参照）。ここで、コントローラ６０の位置算出部６２は、検出器８１，８２，８３からの情報に基づいて走行体１０を基準としたブーム３０の先端部（このブーム３０の先端部とは作業台４０をも含む概念である。ブーム先端部と称することがある）の位置を算出し、その結果得られたブーム先端部の位置の情報を検出器８１，８２，８３が検出する各情報とともにコントローラ６０の規制制御部６３に出力する（図１参照）。

起伏角度検出器８１、長さ検出器８２、旋回角度検出器８３及びコントローラ６０の位置算出部６２はブーム先端部の位置（座標）を検出する機能を有しており、以下、これらを一組にして位置検出手段８０と称する。なお、位置検出手段８０は、直接的には、或るブーム３０の旋回角度におけるブーム先端部の位置を座標（θ，Ｌ）として求めるが、ブーム３０の作業半径Ｒ（図３に示すようにフートピン２３を含む鉛直線ＰＬからブーム３０の先端部ＢＰまでの間の水平距離）及びブーム３０の先端部高さＨ（図３に示すようにフートピン２３を含む水平線ＷＬからのブーム３０の先端部ＢＰの高さ）はそれぞれθとＬとを用いて表すことができるので、ブーム先端部の位置を座標（Ｒ，Ｈ）として求めることも可能である。

図１に示すように、コントローラ６０は上述のバルブ作動制御部６１、位置算出部６２及び規制制御部６３のほか、記憶部６４、ノンストップ作動制御部６５、転倒モーメント算出部６６及び負荷率算出部６７を有している。コントローラ６０の記憶部６４には、走行体１０に作用する転倒モーメントの限界値として設定された許容転倒モーメントＭ₀がブーム３０の起伏角度θ及び長さＬに対応した値として記憶されている。また、コントローラ６０の転倒モーメント算出部６６は、起伏シリンダ２２の軸力を検出する軸力検出器８４（図１参照）からの検出情報及び起伏角度検出器８１からの検出情報に基づいて、走行体１０に作用する転倒モーメントＭを算出する。これら軸力検出器８４、起伏角度検出器８１及びコントローラ６０の転倒モーメント算出部６６は、走行体１０に作用する転倒モーメントを検出する（検出された転倒モーメントを検出転倒モーメントＭとする）機能を有しており、以下、これらを一組にして転倒モーメント検出手段９０と称する。

コントローラ６０の負荷率算出部６７は、転倒モーメント検出手段９０において検出された検出転倒モーメントＭと、その時々で検出されているブーム３０の起伏角度θ及び長さＬに応じて求められる許容転倒モーメントＭ₀とから、許容転倒モーメントＭ₀に対する検出転倒モーメントＭの比である算出負荷率γ（＝Ｍ／Ｍ₀）を算出し、その結果を規制制御部６３とノンストップ作動制御部６５とに出力する。

コントローラ６０の負荷率算出部６７において算出される（モニターされる）算出負荷率γはブーム３０の姿勢（ブーム先端部の位置）及び作業台４０の積載荷重に応じて変化し、その値が大きいときほど転倒に対する不安定度が増大していることを示す。但し、算出負荷率γが、予め定められた限界負荷率γ₀（例えば１００％）を超えるようなブーム３０作動は後述するようにコントローラ６０の規制制御部６３によって規制されるので、算出負荷率γは限界負荷率γ₀を超えて大きくなることはない。

図３は作業台４０の積載荷重が或る値をとっているときにブーム３０の先端部を移動させることができる領域の外縁を示したものである。この外縁において、直線Ｌ１、直線Ｌ２、曲線Ｌ３及び曲線Ｌ４はブーム３０の長さがとり得る範囲とブーム３０の起伏角度がとり得る範囲との関係から自ずと画定される外縁（作動限界線）であり、直線Ｌγ₀は、算出負荷率γが限界負荷率γ₀となるときのブーム先端部の位置をブーム３０の長さごとにプロットすることにより形成される線である（この線を限界負荷率線と称する）。また、点線で示す曲線Ｌ４′は、最大伸長状態のブーム３０を倒伏させていったときに、算出負荷率γが限界負荷率γ₀を超えることが許されると仮定した場合にブーム３０の先端部が描くであろう仮想の作動限界線である。すなわち、限界負荷率線Ｌγ₀と仮想の作動限界線Ｌ４′との間の領域は、ブーム３０の先端部の移動が禁止される領域（構造上はブーム３０の先端部を移動させ得るが、算出負荷率γが限界負荷率γ₀を超えないように規制制御部６３が働くために、結果としてブーム３０の先端部の移動ができない領域）であり、限界負荷率線Ｌγ₀は、このブーム３０の先端部の移動が禁止される領域との境界線ということもできる。なお、当然ながら、設定された限界負荷率γ₀の値が同じであっても作業台４０の積載荷重に応じて限界負荷率線Ｌγ₀の位置は変化し、作業台４０の積載荷重が大きいときには限界負荷率線Ｌγ₀は走行体１０に寄る側（図３では図の右側）に移動する。また、作業台４０の積載荷重が同じであっても、設定した限界負荷率γ₀の値が大きいときには限界負荷率線Ｌγ₀は走行体１０から離れる側（図３では図の左側）に移動することになる。

作業台４０の積載荷重が或る値をとっているとき、ブーム３０を伸長或いは倒伏作動させていった場合には、負荷率算出部６７において算出される算出負荷率γの値は次第に大きくなっていく。ここで、倒伏作動を伴わないブーム３０の作動（例えばブーム３０の単純伸長作動）が行われた場合であって、算出負荷率γの値が限界負荷率γ₀に達したときには（これは、ブーム３０の先端部が限界負荷率線Ｌγ₀に達したとみることもできる）、ブーム３０の作動は停止される。なお、このようなブーム３０の規制は、コントローラ６０の規制制御部６３において行われる。すなわち、コントローラ６０の規制制御部６３は、負荷率算出部６７により算出された算出負荷率γが限界負荷率γ₀を超えるようなブーム３０の作動を禁止する働きをする。

コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、ブーム３０の倒伏作動中、コントローラ６０の負荷率算出部６７により算出されている（モニターされている）算出負荷率γが限界負荷率γ₀に達しようとしていると判断したときには、ブーム３０の倒伏作動に併せてブーム３０の収縮作動を行わせることにより、算出負荷率γが限界負荷率γ₀を超えないようにブーム３０の先端部を下降移動させる。具体的には、算出負荷率γが限界負荷率γ₀と同じ若しくは限界負荷率γ₀よりも小さい値として定めた第１の所定負荷率γ₁（例えば９８％）を維持する状態でブーム３０の先端部を下降移動させる（図４参照。以下、このような制御をノンストップ作動制御と称する）。なお、図４中に示す一点鎖線は算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁を維持する状態でブーム３０を倒伏作動させた場合にブーム３０の先端部が描く軌跡（以下、第１所定負荷率線Ｌγ₁と称する）である。

コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５がこのようなノンストップ作動制御を行わなかったとした場合、上記ケースでは、ブーム３０の倒伏作動により算出負荷率γが限界負荷率γ₀に達したところでコントローラ６０の規制制御部６３によりブーム３０の作動は強制停止されてしまうところであるが、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５が上記のようなノンストップ作動制御を行うことにより、ブーム３０の先端部の外方（走行体１０から離れる側）への移動は規制されるものの、オペレータＯＰが意図していたブーム３０の倒伏作動は続行することができるので、作業性が向上することになる。

コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、上記ノンストップ作動制御を開始する条件となる、ブーム３０が倒伏作動中であることの検知を、位置検出手段８０により検出されている（モニターされている）ブーム３０の先端部の移動軌跡に基づいて、或いはブーム操作レバー５１の操作状態を検出することにより行う。また、算出負荷率γが限界負荷率γ₀に達しようとしているか否かの判断は、コントローラ６０の負荷率算出部６７により算出されている（モニターされている）算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁よりも小さい値として予め定められた第２の所定負荷率γ₂（例えば９０％近傍）に達したか否かに基づいて行う。なお、これら第１の所定負荷率γ₁のデータと第２所定負荷率γ₂のデータとは、コントローラ６０の記憶部６４に予め記憶されている。

コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、上記のようにして、ブーム３０の倒伏作動中、算出負荷率γが限界負荷率γ₀に達しようとしていると判断したとき、伸縮シリンダ３１を作動させてブーム３０の収縮作動を開始する（ブーム３０の収縮作動を開始する軌道ｍ上の点を開始点Ｐ₁とする。図４参照）。また、必要があれば、ブーム３０の倒伏作動速度を低下させる制御も開始する。そして、このようにブーム３０の収縮作動を開始した後は、ブーム３０の先端部がそれまで描いていた軌道ｍの下方領域を通って（例えば図４に示すような曲線軌跡ｎ或いは図７に示すような直線軌跡ｎを描いて）第１所定負荷率線Ｌγ₁に至るようにブーム３０を作動させる。このとき、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、ブーム３０の倒伏作動に伴う算出負荷率γの変化に応じてブーム３０の収縮作動速度を変化させる。具体的には、ブーム３０の倒伏作動に伴う算出負荷率γの増大に応じてブーム３０の収縮作動速度を増大させる。これによりブーム３０の先端部は滑らかな軌道を描いて第１所定負荷率曲線Ｌγ₁に乗り移り、その後はこの第１所定負荷率線Ｌγ₁に沿って下降移動することになる。なお、図４中に示す点Ｐ₀は、ブーム３０の先端部が第１所定負荷率線Ｌγ₁に至るまでブーム３０の収縮作動を行わなかったと仮定した場合にブーム３０の先端部が描くであろう仮想軌道ｍ′と第１所定負荷率線Ｌγ₁との交点であり、点Ｐ₂は、軌跡ｎと第１所定負荷率線Ｌγ₁とが交わるときの点である。

ブーム３０の倒伏作動中、コントローラ６０の負荷率算出部６７により算出されている（モニターされている）算出負荷率γが第２の所定負荷率γ₂に至るまでの間は、ブーム３０は倒伏作動のみが行われるが、算出負荷率γが第２の所定負荷率γ₂に至った後、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁になるまでの間は、ブーム３０は倒伏作動に加えて収縮作動が行われる（倒伏作動と収縮作動とが連動して行われる）。そして、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁に達した後も、ブーム３０は倒伏作動に加えて収縮作動が行われるが、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁を維持する状態で下降移動している間のブーム３０の収縮作動速度は、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁に至るまでの間のブーム３０の収縮作動速度よりも大きくする必要がある。これは、図４において、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁に至るまでの領域を移動しているブーム３０の先端部が仮想軌道ｍ′から離れていく距離と、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁に維持された状態での移動中（第１所定負荷率線Ｌγ₁に沿っての移動中）にブーム３０の先端部が仮想軌道ｍ′から離れていく距離とを比較したとき、後者の方が前者よりも大きくなることから容易に推察することができる。なお、上述のように、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁に至るまでの間及び算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁に維持されている間は、必要に応じて（ブーム３０の収縮作動速度に合わせて）ブーム３０の倒伏作動速度を低下させる制御が行われる。

図５は、ブーム３０の倒伏作動時における、算出負荷率γに対するブーム３０の収縮作動速度を示すグラフである。このグラフは、或るブーム３０の長さ及び倒伏作動速度に対するものであるが、このように、算出負荷率γが第２の所定負荷率γ₂よりも小さいときにはブーム３０の収縮作動速度を零とし、算出負荷率γが第２の所定負荷率γ₂を超えて大きくなると、その算出負荷率γの増大に従ってブーム３０の収縮作動速度を増大させるという傾向はブーム３０の長さやブーム３０の倒伏作動速度によらず同じである。

このように、本実施形態に係るノンストップ作動制御装置では、ブーム３０の倒伏作動中、算出負荷率γが限界負荷率γ₀よりも（更にはこの限界負荷率γ₀より小さい第１の所定負荷率γ₁よりも）小さい値として定められた所定負荷率（第２の所定負荷率γ₂）に達したときにブーム３０の収縮作動を開始するとともに、ブーム３０の倒伏作動に伴う算出負荷率γの変化に応じてブーム３０の収縮作動速度を変化させる（具体的には、ブーム３０の倒伏作動に伴う算出負荷率γの増大に応じて収縮作動速度を増大させる）ようになっている。このため、それまで円弧運動を行っていたブーム３０の先端部はその円弧軌道の下方領域を通って滑らかに直進運動（第１の所定負荷率γ₁を維持する状態で下降移動する運動）に移行できるようになり、ブーム３０の先端部に作用する力（慣性力）を軽減することができる。また、これにより作業台４０上のＯＰは大きなショックを受けずに済む。また、ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときでもブーム３０の先端部の急激な方向変化を抑えることができるので、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁を（すなわち限界負荷率γ₀を）大きく超えてしまうことを防止することができる。

ここで、第２の所定負荷率γ₂は、長さ検出器８２により検出されるブーム３０の長さに応じた値に（ブーム３０の長さが大きいときほど小さい値に）設定されるようになっている。このため、ブーム３０の長さが大きいときほどブーム３０の収縮作動の開始位置は早くなる（第１所定負荷率線Ｌγ₁から離れた位置から開始される）ことになり、ブーム３０の長さによらず、円弧運動をしていたブーム３０の先端部を滑らかに直進運動に移行させることができる。これによりブーム３０の先端部は算出負荷率γが第２の所定負荷率γ₂に達した後、軌道ｍの下方領域を滑らかな軌跡を描いて移動し、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁を維持する状態で下降移動する（これは、ブーム３０の先端部が第１所定負荷率線Ｌγ₁に沿って下降移動したとみることもできる）。なお、第２の所定負荷率γ₂となる点をブーム３０の長さごとにプロットすると、図３中に示す破線のようになる（この線を第２所定負荷率線Ｌγ₂と称する）。この第２所定負荷率線Ｌγ₂は、第１所定負荷率線Ｌγ₁よりも走行体１０側の領域内において、第１所定負荷率線Ｌγ₁から内側（走行体１０側）に離れる距離が、高さ方向距離が大きくなるほど大きくなるように延びる。

また、上記のように第２の所定負荷率γ₂が、ブーム３０の長さに応じた値に（ブーム３０の長さが大きいときほど小さい値に）設定されることにより、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁を超えてしまう（ブーム３０の先端部が第１所定負荷率線Ｌγ₁をオーバーシュートしてしまう）事態を効果的に防止することができる。これは、図６に示すように、倒伏作動をしているブーム３０の先端部が描く軌道ｍが第１所定負荷率線Ｌγ₁と交わるときの交叉角αは、第１所定負荷率線Ｌγ₁と交わるときのブーム３０の高さが大きいとき（ブーム３０の長さが大きいとき）ほど大きく、軌道ｍと第１所定負荷率線Ｌγ₁とは滑らかに交わらなくなるので、開始点Ｐ₁を第１所定負荷率線Ｌγ₁から遠ざけなければ（開始点Ｐ₁を早めに設定、すなわち開始点Ｐ₁が設定されるときの算出負荷率γを小さくしなければ）算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁を超え易くなることによる。

また、第２の所定負荷率γ₂は、ブーム３０の倒伏作動速度に応じた値に（ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときほど小さい値に）設定される。ブーム３０の先端部に作用する慣性力は（ブーム３０の長さが同一であれば）ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときほど大きいため、ブーム３０の倒伏作動速度が大きいときほど開始点Ｐ₁を第１所定負荷率線Ｌγ₁から離す（開始点Ｐ₁を早めに設定する、すなわち開始点Ｐ₁が設定されるときの算出負荷率γを小さくする）ようにしたものである（図７参照）。これにより、円弧運動をしていたブーム３０の先端部を滑らかに直進運動に移行させることができるとともに、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁を超える（ブーム３０の先端部が第１所定負荷率線Ｌγ₁をオーバーシュートする）事態を効果的に防止することができる。なお、図８（Ａ）はブーム３０の倒伏作動速度と第２の所定負荷率γ₂との関係を表したグラフであり、図８（Ｂ）はブーム３０の倒伏作動速度の大きさに応じて算出負荷率γに対するブーム３０の収縮作動速度の関係（図５に示す関係）がどのように変化するかを表したグラフである。

コントローラ６０のバルブ作動制御部６１が出力する制御バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の駆動信号（電圧信号）はコントローラ６０のノンストップ作動制御部６５にも入力されており、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、これら駆動信号のうち起伏シリンダ制御バルブＶ１の駆動信号に基づいてブーム３０の倒伏作動速度を検知する。これは、起伏シリンダ制御バルブＶ１の駆動信号（の電圧レベル）が大きいときほど起伏シリンダ制御バルブＶ１のスプールの駆動量は大きく、起伏シリンダ２２に供給される作動油の流量（単位時間当たりの流量）が多くなって起伏シリンダ２２の作動速度が大きくなるという関係を利用したものである。このため上記図８（Ａ）におけるγ₂を起伏シリンダ制御バルブの駆動信号或いは起伏シリンダの作動制御信号との関係でも規定することができ、図８（Ａ）の横軸を「起伏シリンダ制御バルブの駆動信号」或いは「起伏シリンダの作動制御信号」としてもグラフの形状は図８（Ａ）と同傾向となる。そして、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、その検知したブーム３０の倒伏作動速度に対応する第２の所定負荷率γ₂のデータを記憶部６４から呼び出してノンストップ作動制御に使用する。この場合、コントローラ６０のバルブ作動制御部６１がブーム３０の倒伏作動速度を検出するブーム倒伏作動速度検出手段として機能することになる。

また、ブーム３０の倒伏作動速度は、ブーム３０の起伏角度を検出する起伏角度検出器８１により検出されるブーム３０の起伏角度の時間変化率（ｄθ／ｄｔ）やブーム３０の作業半径Ｒの時間変化率（ｄＲ／ｄｔ）或いはブーム先端部高さＨの時間変化率（ｄＨ／ｄｔ）により求めることができるほか、算出負荷率γの時間変化率（ｄγ／ｄｔ）、ブーム３０を起伏作動させる起伏シリンダ２２の出力や作動速度、或いはブーム３０の起伏作動指令を行うブーム操作レバー５１の操作量等によっても求めることができるので、γ₂はこれらのいずれかとの関係で規定することもできる。このとき図８（Ａ）の横軸を「ブームの起伏角度の時間変化率」、「ブームの作業半径の時間変化率」、「ブーム先端部高さの時間変化率」、「算出負荷率の時間変化率」、「起伏シリンダの出力」、「起伏シリンダの作動速度」或いは「ブーム操作レバーの操作量」とすれば、グラフの形状は図８（Ａ）と同傾向となる。

また、コントローラ６０のノンストップ作動制御部６５は、コントローラ６０の負荷率算出部６７により算出される算出負荷率γが限界負荷率γ₀に達する前に（更にはこの限界負荷率γ₀より小さい第１の所定負荷率γ₁に達する前に）ブーム３０の倒伏作動速度を低下させるようになっている。具体的には、ブーム３０の収縮作動を開始した直後など、ブーム３０の収縮作動速度がまだ小さい間において、ブーム３０の倒伏作動速度を低下させる。これは、ブーム３０の倒伏作動速度が比較的大きいとき、その倒伏作動速度を保ったままではブーム３０の収縮速度を限界まで大きくしてもブーム３０の先端部を目的の軌道に乗せることができない場合があるからである。このような場合には、ブーム３０の倒伏作動速度をブーム操作レバー５１による指令値（ブーム操作レバー５１の傾動量に相当）よりも小さくし、ブーム３０の倒伏作動速度を低下させて、ブーム３０の収縮作動速度とのバランスをとることにより、算出負荷率γが第１の所定負荷率γ₁を超えるのを防ぐことができる。これにより、ブーム３０の倒伏作動速度が比較的大きい場合であっても、ブーム３０の先端部を滑らかに第１所定負荷率線Ｌγ₁上に乗せることができる。ここで、ブーム３０の倒伏作動速度の調整は、起伏シリンダ２２の出力、作動速度等を調整することにより行う。なお、ブーム３０の倒伏作動速度を低下させ始めるタイミングは算出負荷率γの変化率などに応じて任意に設定することができる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示されたものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、本発明が適用される対象は走行体がクローラ式である高所作業車であったが、走行体は必ずしもクローラ式でなくてもよい。また、本発明が適用される対象は必ずしも高所作業車でなくてもよく、走行体に起伏及び伸縮動自在に設けたブームの先端部に作業機を有して構成されるブーム作業車であれば他のブーム作業車（例えばクレーン車や穴掘り建柱車など）であってもよい。

本発明の一実施形態に係るノンストップ作動制御装置が適用されたクローラ式高所作業車における油圧アクチュエータの駆動制御系統図である。上記クローラ式高所作業車の側面図である。作業台の積載荷重が或る値をとっているときにブームの先端部を移動させることができる領域の外縁を示す図である。ブームの収縮作動を開始した後におけるブーム先端部の移動軌跡の一例を示す図であり、図３中に示す領域IVの拡大図である。ブームの倒伏作動時における、算出負荷率γに対するブームの収縮作動速度を示すグラフである。倒伏作動をしているブームの先端部が描く軌道ｍが第１所定負荷率線Ｌγ₁と交わるときの交叉角αが、ブームの長さが小さいときほど小さくなる様子を示す図である。ブームの長さが同一である場合において、ブームの倒伏作動速度が大きいときほど第２の所定負荷率γ₂が小さい値に設定される様子を示す図である。（Ａ）は、ブームの長さが同一である場合における、ブームの倒伏作動速度と第２の所定負荷率γ₂との関係を表したグラフであり、（Ｂ）は、ブームの倒伏作動速度の大きさに応じて算出負荷率γに対するブームの収縮作動速度の関係がどのように変化するかを表したグラフである。

符号の説明

１高所作業車（ブーム作業車）
１０走行体
３０ブーム
４０作業台（作業機）
５１ブーム操作レバー
６０コントローラ
６１バルブ作動制御部
６３規制制御部
６４記憶部（記憶手段）
６５ノンストップ作動制御部（ノンストップ作動制御手段）
６７負荷率算出部（負荷率算出手段）
９０転倒モーメント検出手段

Claims

走行体と、
前記走行体に起伏及び伸縮動自在に設けられ、先端部に作業機を有したブームと、
前記走行体に作用する転倒モーメントを検出する転倒モーメント検出手段と、
前記走行体に作用する転倒モーメントの限界値として設定された許容転倒モーメントを記憶した記憶手段と、
前記転倒モーメント検出手段において検出された検出転倒モーメント及び前記記憶手段に記憶された前記許容転倒モーメントから、前記許容転倒モーメントに対する検出転倒モーメントの比である算出負荷率を算出する負荷率算出手段と、
前記ブームの倒伏作動中、前記負荷率算出手段により算出された算出負荷率が予め定められた限界負荷率に達しようとしていると判断したとき、前記ブームの倒伏作動に併せて前記ブームの収縮作動を行わせることにより、前記負荷率算出手段により算出された算出負荷率が前記限界負荷率を超えないように前記ブームの先端部を下降移動させるノンストップ作動制御手段とを備え、
前記ノンストップ作動制御手段は、前記負荷率算出手段により算出された算出負荷率が前記限界負荷率よりも小さい値として定められた所定負荷率に達したときに前記ブームの収縮作動を開始するとともに、前記ブームの倒伏作動に伴う前記算出負荷率の増大に応じて前記ブームの収縮作動速度を増大させ、
前記所定負荷率は、前記ブームの長さが大きいときほど小さい値に設定されることを特徴とするブーム作業車のノンストップ作動制御装置。
走行体と、
前記走行体に起伏及び伸縮動自在に設けられ、先端部に作業機を有したブームと、
前記走行体に作用する転倒モーメントを検出する転倒モーメント検出手段と、
前記走行体に作用する転倒モーメントの限界値として設定された許容転倒モーメントを記憶した記憶手段と、
前記転倒モーメント検出手段において検出された検出転倒モーメント及び前記記憶手段に記憶された前記許容転倒モーメントから、前記許容転倒モーメントに対する検出転倒モーメントの比である算出負荷率を算出する負荷率算出手段と、
前記ブームの倒伏作動中、前記負荷率算出手段により算出された算出負荷率が予め定められた限界負荷率に達しようとしていると判断したとき、前記ブームの倒伏作動に併せて前記ブームの収縮作動を行わせることにより、前記負荷率算出手段により算出された算出負荷率が前記限界負荷率を超えないように前記ブームの先端部を下降移動させるノンストップ作動制御手段とを備え、
前記ノンストップ作動制御手段は、前記負荷率算出手段により算出された算出負荷率が前記限界負荷率よりも小さい値として定められた所定負荷率に達したときに前記ブームの収縮作動を開始するとともに、前記ブームの倒伏作動に伴う前記算出負荷率の増大に応じて前記ブームの収縮作動速度を増大させ、
前記所定負荷率は、前記ブームの倒伏作動速度が大きいときほど小さい値に設定されることを特徴とするブーム作業車のノンストップ作動制御装置。
前記ノンストップ作動制御手段は、前記負荷率算出手段により算出された算出負荷率が前記限界負荷率に達する前に前記ブームの倒伏作動速度を低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載のブーム作業車のノンストップ作動制御装置。