JP2000027242A - 建設機械の衝突回避装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 泥やほこりの多い環境でも誤動作や故障が生
じることのない簡便な衝突回避装置を提供する。 【解決手段】 バケットとアームと二段ブームを有し左
右方向にバケットをオフセットできるようにした建設機
械において、アームの根元にケーブルを取り付け、その
ワイヤを先端ブームと次段ブームの連結支点に設けた第
１のリンクに連結し、第１のリンクから次段ブームの根
元に設けた第２のリンクにワイヤを連結し、第３のリン
クをブームの根元で第２のリンクと対向する位置に設
け、第２のリンクと第３のリンクが接近したことを検知
する検知手段を第２、第３のリンクのいずれかに設けて
おけば、この検知手段がリンク同士の接近を検知すると
油圧が切り替わり、バケットが運転席側と反対側に移動
して衝突が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧ショベル等の建
設機械において作動部分と車体との衝突を回避する装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】せまい道路の側溝を掘ったり、せまい工
場内での掘削作業を行うショベルは、走行部とその上の
基台と、基台に取り付けられたブームおよびブーム先端
に取り付けられたアームとその先端のバケットから構成
されている。せまい場所での作業では走行部の左右の移
動が妨げられるのでブームを左右に振る（オフセットす
る）機構が備えられている。このようなショベルではオ
フセットされない状態でバケットと車体、特に運転部が
衝突しないように設計されているが、ブームがオフセッ
トされた状態ではバケットと車体の間隔がせまくなるた
め、バケットと運転室とが衝突する危険が生じる。そこ
でオフセット時のバケットと運転室との衝突を回避する
ために各ブームやブームとアーム、アームとバケットと
の連結部にポテンショメータ等を取り付けてその回転角
度を検出し、それを基にコンピューターで処理してバケ
ット先端と運転室との距離を算出し、衝突を回避するも
のがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような連
結部の回転角度をセンサーで検出するタイプのもので
は、ショベルが使用される環境が悪いためセンサーが誤
動作したり、故障することが多かった。すなわちショベ
ルにおいてはバケットで土を掘削するので、泥やほこり
が多い所で使用しなければならず、また屋外作業のた
め、気温の変化、風雨の影響、振動の影響もあり、これ
らがセンサーの誤動作や故障の原因となっていたのであ
る。そこで本発明は泥やほこりの多い環境でも誤動作や
故障が生じることのない簡便な衝突回避装置を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために、本発明は次のような衝突回避装置を採用し
た。すなわち請求項１記載の発明にかかる衝突回避装置
は、走行部の上部の旋回体に、運転室と、二段ブームと
アーム及びその先端のバケットからなる掘削用装置を設
け、左右方向にバケットをオフセットできるようにした
建設機械において、先端ブームと次段ブームとの連結支
点に回動自在に取り付けられた第１のリンクと、基端ブ
ームに設けられた第２のリンクと、基端ブームと基端ブ
ームの取付台との間に設けられた第３のリンクと、第２
のリンク又は第３のリンクに設けられた互いのリンクの
接近を検知する検知手段と、その一端をアームの運転室
側側面の先端ブームの連結支点より先端側位置に取り付
け、他の一端を第１のリンクに取り付けた第１のケーブ
ルと、第１のリンクと第２のリンクを連結する第２のケ
ーブルとからなり、アームが運転室側にオフセットさ
れ、かつアームが先端ブーム側に折り畳まれた状態で第
２のリンクが第３のリンクに近づき、基端ブームが起立
した状態で第３のリンクが第２のリンクに近づくように
なっていることを特徴とするものである。次に請求項２
記載の発明にかかる衝突回避装置は、請求項１記載の衝
突回避装置において、上記第２のリンクと第３のリンク
の接近検知手段が、接近を検知したときに上記アームを
左右にオフセットするオフセットシリンダの切換弁を切
り換える切換手段を具備し、接近検知手段が接近を検知
したとき、上記切換手段によってオフセットシリンダに
より、バケットを運転室の反対側の方向へ移動させるよ
うになっていることを特徴としている。

【０００５】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下図面を基に請求
項１記載の発明に係る衝突回避装置の実施例について説
明する。図１は衝突回避装置を取り付けた油圧ショベル
の側面図である。衝突回避装置はフロントブーム４Ｂと
リアブーム４Ａとの連結部分に設けられたリンク２０及
びリアブーム４Ａの基端部に設けられたリンク３０及び
それに対向するリンク４０と、リンクを結ぶケーブルを
アーム５、ブーム４に取り付けて構成されている。すな
わちアーム５の基端部のＡ点に回動自在に取り付けられ
たプッシュプルワイヤ１１がフロントブーム４Ｂに設け
られた管１２の中を通ってリンク２０のＢ点に取り付け
られており、リンク２０のＣ点に取り付けられたプッシ
ュプルワイヤ２１がリアブーム４Ａに設けられた管２２
の中を通ってリアブーム４Ａの基端部のリンク３０のＤ
点に取り付けられている。そしてリアブーム４Ａの基端
部とリアブーム取付部との間にリンク４０が設置されて
おり、リンク４０の先端側板がリンク３０と対向するよ
うになっている。

【０００６】次にリンク２０について図２を基に説明す
る。リンク２０はフロントブーム４Ｂとリアブーム４Ａ
との連結部に回動自在に取り付けられており、その先端
のＢ点にプッシュプルワイヤ１１が、Ｃ点にプッシュプ
ルワイヤ２１が取り付けられている。図２（ａ）（ｂ）
はフロントブーム４Ｂが左側（図面の下側）にオフセッ
トしたときの図であり、図２（ａ）が図１のようにアー
ム５がフロントブーム４Ｂに対して折り畳まれた状態を
示しており、図２（ｂ）がアーム５がフロントブーム４
Ｂに対して振り出された状態を示している。図２（ｃ）
はアーム５が振り出された状態でフロントブーム４Ｂが
右にオフセットしたときの状態を示している。

【０００７】次に図３を基にリンク３０及びリンク４０
について説明する。リンク３０は板３１とそれに取り付
けられたリミットスイッチ３２とで構成されており、Ｅ
点でリアブーム４Ａの基端部に回動自在に取り付けられ
ていて、その先端のＤ点でプッシュプルワイヤ２１と連
結されている。

【０００８】リンク４０は図３に示すように板４１と４
２とによって構成されている。板４１の基端部がリアブ
ーム４Ａの取付台のＨ点に回動自在に取り付けられてお
り、板４２はリアブーム４ＡのＦ点で回動自在に取り付
けられている。そして板４１と板４２とはＧ点で互いに
回動自在に連結されている。以上が本実施例の構造につ
いての説明である。

【０００９】以上説明した構造をもつ実施例がどのよう
にして衝突回避作用を果たすかについて述べる。図４に
示すようにアームに取り付けられたバケット６が運転室
に衝突する虞があるのは、アーム５を折り畳んだ状態で
運転室側（本実施例では進行方向左側に運転室があるも
のを想定している）にオフセットし、かつブーム４Ａが
もっとも立ち上がった状態である。まずフロントブーム
４Ｂが左側にオフセットされた状態を想定する。アーム
５が図２に示す折り畳まれた状態ではリンク２０は図２
（ａ）の状態である。次にアーム５が折り畳まれた状態
から開かれていくと、図１に示すＡ点がフロントブーム
４Ｂから先の方へ遠ざかるので、Ａ点で固定されたケー
ブル１１が先の方へ引き出され、リンク２０が先の方へ
引っ張られて図２（ｂ）に示す状態となる。このように
リンク２０が図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に
変化すると、リンク２０に連結されているプッシュプル
ワイヤ２１が先の方へ引っ張られ、リアブーム４Ａの基
端部に設けられたリンク３０は図３（ａ）の実線で示す
状態から鎖線で示す状態となる。

【００１０】次にリアブーム４Ａが図１、図３（ａ）に
示す伏せた状態から図３（ｂ）、図４に示す起立状態と
なると、リンク４０の板４１がＨ点を、板４２がＦ点を
中心として回転するのでリアブーム４Ａが起立するにつ
れて板４２がリンク３０のリミットスイッチの接点に近
づく。一方リンク３０は、アームの折り畳みの程度とフ
ロントブーム４Ｂの左右のオフセットの程度によって動
く。すなわちアームが折り畳まれるとリンク板３１はそ
の先端のＤ点がリアブーム４Ａの根本に近づくように回
転し、リミットスイッチ３２の接点がリンク４０の板４
２に近づく。なお、フロントブーム４Ｂが右側（運転室
と反対側）にオフセットしたときには、図２（ｃ）に示
すようにフロントブームの右回転によってリンク２０が
右に回りケーブル２１を介してリンク３０がリンク４０
から離れる。

【００１１】すでに説明したようにバケット６が運転室
に衝突する虞があるのは、フロントブーム４Ｂが左側
（運転室側）にオフセットされた場合で、アームが最も
折り畳まれ、かつリアブーム４Ａが立ち上がった場合で
ある。本実施例のように左オフセットでアーム５が最も
折り畳まれるとリンク３０の先端のＤ点が回転しリンク
４０の板４２に近づきリアブーム４Ａが最も起立したと
きにリンク４０の板４２の先端がリンク３０の先端に近
づくようになっている。したがって左オフセットでリア
ブーム４Ａが最も起立し、アーム５が最も折り畳まれる
状態となると、リンク３０のリミットスイッチとリンク
４０の板４２とが最も近づき、リンク３０は図４の点線
で示す状態となりリミットスイッチ３２の接点がリンク
４０の板４２に押されてスイッチがＯＮとなる。このス
イッチがＯＮとなるときをバケット６が運転室に衝突す
る少し前まで近づいたときとなるようにケーブル２１の
長さリンク３０及びリンク４０の構造を決めておき、リ
ンク３０のリミットスイッチ３２がＯＮとなったときに
警報を発するようにしておけばバケット６が運転室７に
衝突するのを回避できる。なお実施例１ではケーブルと
してプッシュプルワイヤを用いたが、リング３０の板３
２のＤ点にバネをつけて基端部側に引っ張っておけば、
通常のワイヤを用いてもよい。

【００１２】（実施例２）次にバケット先端が運転室に
衝突する寸前まで近づいたときに自動的に衝突を回避す
る回避手段を備えた請求項２記載の発明にかかる衝突回
避装置の実施例について説明する。この実施例２の衝突
回避装置は実施例１のものにさらに、図６に示す衝突回
避手段を設けたものである。この衝突回避手段はリンク
３０に設けられたリミットスイッチ３２からの電気信号
により、リミットスイッチがオンとなったときに、オフ
セットシリンダを作動させて、アーム５を運転室７の前
方から横方向（運転室と反対側）へ移動させて、バケッ
ト６と運転室７との衝突を自動的に回避させるものであ
る（図５参照）。その作動を図６に基づいて説明すると
次のようになる。図６はリミットスイッチ３２がオフの
状態、すなわちバケットと運転席との距離が一定の値よ
り大きく衝突の危険がない場合を示している。この図に
おいて５０はアーム５を左右にオフセットするためのオ
フセットシリンダであり、６０はそのオフセットシリン
ダへの油の供給のしかたを制御する切換弁である。７１
〜７２は、上記切換弁６０の作動を通常のオフセット操
作弁７４より回避方向に切り換えるための電磁切換弁で
あり、７３は他の操作弁による図示しないブーム、アー
ム、バケット等の作動速度を減ずるため、減圧弁７５へ
の通路を開くための電磁切換弁である。図６に示した状
態では電磁切換弁７１〜７３がいずれも閉状態となって
おり、オフセット用操作弁７４を操作することにより右
にオフセットする時は、パイロット切換弁６０には６０
ー１に送油され、６０ー２からは解放され、オフセット
シリンダ５０に油が供給されるようになっている。また
左にオフセットする時は、パイロット切換弁６０には６
０−２に送油され、６０ー１からは解放され、オフセッ
トシリンダ５０に油が供給されるようになっている。次
に図６でリミットスイッチ３２がオンとなると電気信号
が電磁切換弁（７１〜７３）の各ソレノイド（７１ａ〜
７３ａ）に送信され、電磁切換弁７１〜７３が閉状態か
ら開状態となる。するとオフセット用操作弁からの油路
が断たれ、電磁切換弁７１が開状態となると、油がパイ
ロット切換弁の６０ー２側が解放されタンク８０へ流出
する。それと同時に電磁切換弁７２も開状態となり、油
がポンプ９０からパイロット切換弁６０の６０ー１側に
送油される。そうすると、パイロット切換弁６０からオ
フセットシリンダの右オフセット側（５０ー１）に送油
され、アーム先端のバケットが右方向に移動する。した
がって運転室７の直前まで近づいていたバケットが運転
室７と衝突するのを回避できる。

【００１３】なお右オフセットの場合にはリンク３０の
リミットスイッチ３２が左オフセットの場合よりもリン
ク４０の板４２に近づかないので、リミットスイッチは
ＯＮとならない。本実施例ではリミットスイッチ３２を
リンク３０側に設けているが、リンク４０側に設けても
よく、またリミットスイッチの代わりに近接スイッチ等
の非接触のものを用いてもよい。

【００１４】

【発明の効果】本発明はケーブルとリンク機構を用いた
簡便な衝突回避装置であるので安価であり、油圧ショベ
ルに簡単に設置できる。そして電気式センサーはブーム
の基端部に設けたリミットスイッチのみで、先端部には
電気式センサーは用いられていないので泥やほこりの多
い作業環境でも誤動作や故障等を起こすことがなく安心
して使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る衝突回避装置を設けた油圧ショベ
ル側面図である。

【図２】本発明に係る衝突回避装置のリンク２０の構造
と作動を説明するための図である。

【図３】本発明に係る衝突回避装置のリンク３０とリン
ク４０の構造と作動を説明するための図である。

【図４】油圧ショベルのバケットの移動範囲を示す図で
ある。

【図５】図４に示した油圧ショベルの平面図である。

【図６】衝突回避手段の回路図である。

【符号の説明】

１ 油圧ショベル ２ 走行部 ３ 旋回台 ４ ブーム ４Ａ リアブーム ４Ｂ フロントブーム ５ アーム ６ バケット ７ 運転室 １１ プッシュプルワイヤ １２ 管 ２０ リンク ２１ プッシュプルワイヤ ２２ 管 ３０ リンク ３１ リンク板 ３２ リミットスイッチ ４０ リンク ４１ リンク板 ４２ リンク板 ５０ オフセットシリンダ ６０ 切換弁 ７１〜７３ 電磁切換弁 ７１ａ〜７３ａ ソレノイド ７４ オフセット操作弁 ７５ 減圧弁 ８０ タンク ９０ ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行部の上部の旋回体に、運転室と、二
   段ブームとアーム及びその先端のバケットからなる掘削
   用装置を設け、左右方向にバケットをオフセットできる
   ようにした建設機械において、先端ブームと次段ブーム
   との連結支点に回動自在に取り付けられた第１のリンク
   と、基端ブームに設けられた第２のリンクと、基端ブー
   ムと基端ブームの取付台との間に設けられた第３のリン
   クと、第２のリンク又は第３のリンクに設けられた互い
   のリンクの接近を検知する検知手段と、その一端をアー
   ムの運転室側側面の先端ブームの連結支点より先端側位
   置に取り付け、他の一端を第１のリンクに取り付けた第
   １のケーブルと、第１のリンクと第２のリンクを連結す
   る第２のケーブルとからなり、アームが運転室側にオフ
   セットされ、かつアームが先端ブーム側に折り畳まれた
   状態で第２のリンクが第３のリンクに近づき、基端ブー
   ムが起立した状態で第３のリンクが第２のリンクに近づ
   くようになっていることを特徴とする衝突回避装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の衝突回避装置において、
   上記第２のリンクと第３のリンクの接近検知手段が、接
   近を検知したときに上記アームを左右にオフセットする
   オフセットシリンダの切換弁を切り換える切換手段を具
   備し、接近検知手段が接近を検知した時、上記切換手段
   によってオフセットシリンダにより、バケットを運転室
   の反対側の方向へ移動させるようになっていることを特
   徴とする衝突回避装置