JP2001064992A - 油圧掘削機等の建設機械における干渉防止装置 - Google Patents

油圧掘削機等の建設機械における干渉防止装置

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昇 佐野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な演算を必要としないで、キャブとバケ
ットとの接近を検出し、干渉を防止する干渉防止装置を
提供することを課題とする。 【解決手段】 バケットがキャブに近接した状態を検出
する近接センサを設けて、バケットとキャブの干渉を防
止したことを特徴とする。なお、近接センサは複数のセ
ンサからなり、バケットとキャブの干渉する第1干渉領
域とその外部に設定した第2干渉領域へのバケットの侵
入を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、建設機械のキャ
ブとバケット等との干渉防止装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】掘削機等の建設機械において、操作中に
バケットがキャブに接触又は衝突等の事故(以下、干渉
という)を起こすことがある。このため従来からこれら
の干渉を防止する装置が建設機械に具備されている。従
来の干渉防止装置としては、公開特許公報第平8ー33
767号に記載されているものがある。図3、図4は上
記公報に記載されている干渉防止装置を示す。
【0003】図3は従来から使用されている油圧ショベ
ル機で、作業機本体31には作業機33と共にキャブ3
2が設けられている。作業機33は、ブーム34、ブー
ム34にオフセットブーム35を連結するための連結部
34a、オフセットブームに35に回動可能に連結され
たアーム36、アーム36に回動可能に連結されたバケ
ット37とこれら駆動制御するためのブームシリンダ3
8、オフセットシリンダ39、アームシリンダ40、バ
ケットシリンダ41とから構成されている。作業機33
はキャブ32内に設けられている操作レバー(図示省
略)を操作することにより操作が行われる。
【0004】図4は上記油圧ショベル機の干渉防止装置
に使用されるコントローラ45の制御ブロック図を示
す。コントローラ45は座標演算部49、比較演算部5
2、駆動制御部53及び記憶部50、51から構成され
ている。コントローラ45にはアーム角度センサ46、
ブーム角度センサ47、オフセット角度センサ48から
の角度信号θ1〜θ3が入力される。センサ46〜48
は回動部又は連結部に設けられており、部材間の相対角
度θ1〜θ3を検出する。座標演算部49は入力された
角度信号に基づいて作業機の所定箇所、例えばアームの
先端座標を算出する。干渉防止領域記憶部50は図3の
斜線で示した干渉防止領域43が記憶されており、干渉
回避領域記憶部51は干渉防止領域43の外側に設定さ
れている干渉回避領域44が記憶されている。
【0005】比較演算部52は座標演算部49で算出さ
れたアーム先端座標が干渉回避領域44の内部にあるか
否かを判断し、判断結果に応じて所定の制御信号を駆動
制御部53に出力する。駆動制御部53は駆動制御信号
を油圧駆動回路54に出力する。アーム先端座標が干渉
回避領域内にあるときは、駆動油圧回路54は作業機を
キャブから離れる方向に迅速に待避させる。
【0006】以上に説明した従来装置では、所定の短時
間毎にアーム先端座標を演算し、干渉回避領域内(及び
干渉防止領域内)に該座標があるか否かを判断する必要
があり、このためコントローラの演算量が増大し、コン
トローラが高価になるだけでなく、他の作業の制御との
関係(プログラムの作成等)が複雑になるという問題が
あった。更に、バケットの位置まで含めると演算量は急
増し、問題は更に深刻となる。従って、従来装置ではバ
ケットの位置姿勢は省略され、正確な干渉回避の制御が
困難であった。また、キャブ位置が前後に移動可能な建
設機械ではキャブ位置を移動する毎に干渉防止領域のデ
ータを変更する必要があり、メンテナンスが煩雑になる
という問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述のよ
うな背景の下になされたもので、複雑な演算を必要とし
ないで、キャブとバケットとの接近を検出し、干渉を防
止する干渉防止装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は以下の手段を採用している。即ち、請求項1
記載の発明は、油圧掘削機等の建設機械において、バケ
ットがキャブに近接した状態を検出する近接センサを設
けて、バケットとキャブの干渉を防止したことを特徴と
している。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1に記載の
発明において、前記近接センサは複数のセンサからな
り、バケットとキャブの干渉する第1干渉領域とその外
部に設定した第2干渉領域へのバケットの侵入を検出可
能に設けたことを特徴としている。複数の近接センサは
配置位置を異ならせることにより、或いは検出範囲の異
なるセンサを使用することにより第1干渉領域と第2干
渉領域内の検出を行う。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1又は請求
項2に記載の発明において、前記近接センサが前記第1
又は第2干渉領域にバケットが侵入したことを検出した
ときはバケットのキャブへの更なる接近を阻止するため
の停止回路を設けたことを特徴としている。
【0011】請求項4記載の発明は、請求項1又は請求
項2に記載の発明において、前記近接センサが前記第1
又は第2干渉領域にバケットが侵入したことを検出した
ときは警報音又は警報灯による警報を出力する警報手段
を設けたことを特徴としている。
【0012】請求項5記載の発明は、請求項1〜請求項
4に記載の発明において、前記近接センサをキャブ位置
が建設機械の前後に移動可能なスライドキャブに設けた
ことを特徴としている。
【0013】請求項6記載の発明は、請求項1〜請求項
5に記載の発明において、前記近接センサは、超音波セ
ンサ又は光センサ等の非接触センサからなることをを特
徴としている。
【0014】
【発明の実施形態】図1は本発明を実施した油圧ショベ
ル機の外観図を示す。図2は本発明の実施形態の回路図
を示す。以下、図面を参照してこの発明の実施形態につ
いて説明する。なお、図1、2において上記従来装置で
説明したものと同一の構成要素については同じ番号を付
して詳細な説明は省略する。
【0015】図1においてキャブ32の前面に近接セン
サ11、12が設けられている。近接センサ11、12
はバケット37(又は作業機の他の部分)がキャブに近
接していることを検出するセンサである。近接センサ1
1、12は超音波センサ、光センサ等から構成される。
超音波センサは、高周波の音波を送信器から発射し、物
体からの反射を受信器で受信し、物体の検出を行うセン
サである。送信器と受信器が一体になったものを使用し
て中距離(第2干渉領域)のセンサとして利用できる。
【0016】また、光センサは、太陽光やランプの光を
利用したセンサとレーザ光のような単色光を利用したも
のがある。前者は投光器から発射した光を光導電素子又
はフォトトランジスタ等の受光器で受け、物体が発射光
を遮るかどうかにより物体の検出を行う。従って、近接
距離(第1干渉領域)のセンサとして利用できる。後者
はレーザ光発射器からのレーザ光を物体からの反射光を
レーザ測定器で測定する方法と、物体がレーザ光を遮る
かどうかで物体の検出を測定する方法がある。反射光を
検出する方法は近接距離(第1干渉領域)のセンサとし
て利用できる。なお、センサの検出範囲の説明は一般的
な目安であり、出力を小さくしたり、大きくしたりする
ことにより検出範囲も異なる。従って、本発明の範囲は
上記説明に限定されない。
【0017】また、近接センサ11、12は検出範囲の
異なるセンサ(同じ方式でも異なる方式でもよい)を使
用してもよいし、検出範囲の同じセンサを複数個異なる
位置に配置し、第1干渉領域及び第2干渉領域(又は第
1干渉領域のみ、或いは第2干渉領域のみ)を検出する
ようにしてもよい。図2は第1及び第2干渉領域を検出
する場合の回路構成を示す。図2において、近接センサ
11は第1干渉領域を検出するセンサで、近接センサ1
2は第2干渉領域を検出するセンサである。なお、近接
センサ11は複数のセンサで構成してもよいし、単独の
センサでもよい。近接センサ12も同様である。
【0018】図2で、近接センサ12が第2干渉領域に
バケット37が侵入したことを検出すると、その信号に
より警報灯13及びブザー14からなる警報手段が警報
をオペレータに報せる。更に、バケット37がキャブ3
2に接近し、第1干渉領域に侵入すると近接センサ11
がそれを検出し、その出力信号により電磁弁が切り替わ
り、リモコン弁17のパイロット出力圧をタンク圧に切
り換えて作業機34の操作を一時停止する。スイッチ1
5、16は解除スイッチである。
【0019】なお、作業機の一時停止はバケット37が
キャブ32の方向に更に接近するパイロット弁の出力の
みをタンク圧に切り換えるようにしてもよい。また、警
報を報せる動作又は操作回路を遮断する動作は近接セン
サ11又は12がバケット37の検出をしたときにプロ
グラムの割り込み動作を入れて処理し、常時(それ以外
とき)は割り込みをしない。
【0020】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、座標の位置計算等の複雑な演算を短時間で繰り返し
行う必要がないので、それだけ装置を簡易に構成できる
という効果がある。また、プログラムが簡単になるた
め、プログラムバグによる事故の可能性も少なくなる。
また、キャブ位置が前後に移動可能な建設機械ではキャ
ブ位置を移動する毎に干渉防止領域のデータを変更する
必要がなく干渉を防止できるという効果がある。
【0021】以上、この発明の実施形態、実施例を図面
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例え
ば、干渉領域を区別することなく、干渉を起こしそうな
部分に近接センサを設けるようにしてもよい。また、セ
ンサの個数は複数でなく、1個でもよい。さらに、警報
を報せる手段と操作回路を遮断する手段は別々の信号で
動作する必要はなく、一緒に作動するようにしてもよ
い。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、座標の位置計算等の複雑な演算を繰り返し行う
必要がないので、それだけ装置を簡易に構成できるとい
う効果が得られる。また、プログラムが簡単になるた
め、プログラムバグによる事故の可能性も少なくなり、
より安全性の高い装置が製作可能であるという効果も得
られる。更に、キャブ位置が前後に移動可能な建設機械
では、キャブ位置を移動する毎に干渉防止領域のデータ
を変更する必要がなく干渉を防止できるという効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施した油圧ショベル機の外観図を
示す。
【図2】 本発明の実施形態の回路図を示す。
【図3】 従来から使用されている油圧ショベル機の構
成を示す。
【図4】 従来の干渉防止装置に使用されるコントロー
ラ45の制御ブロック図を示す。
【符号の説明】
11 近接センサ(第1干渉領域用) 12 近接センサ(第2干渉領域用) 13 警報灯(警報手段) 14 ブザー(警報手段) 17 リモコン弁 18 電磁切換弁(操作停止回路) 32 キャブ 37 バケット

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油圧掘削機等の建設機械において、バケ
    ットがキャブに近接した状態を検出する近接センサを設
    けて、バケットとキャブの干渉を防止したことを特徴と
    する干渉防止装置。
  2. 【請求項2】 前記近接センサは複数のセンサからな
    り、バケットとキャブの干渉する第1干渉領域とその外
    部に設定した第2干渉領域へのバケットの侵入を検出可
    能に設けたことを特徴とする請求項1に記載の建設機械
    における干渉防止装置。
  3. 【請求項3】 前記干渉防止装置は、前記近接センサが
    前記第1又は第2干渉領域にバケットが侵入したことを
    検出したときは警報音又は警報灯による警報を出力する
    警報手段を設けたことを特徴とする請求項1又は請求項
    2の何れか1に記載の干渉防止装置。
  4. 【請求項4】 前記干渉防止装置は、前記近接センサが
    前記第1又は第2干渉領域にバケットが侵入したことを
    検出したときはバケットのキャブへの更なる接近を阻止
    するための停止回路を設けたことを特徴とする請求項1
    〜請求項3の何れか1に記載の干渉防止装置。
  5. 【請求項5】 前記近接センサを、キャブ位置が建設機
    械の前後方向に移動可能なスライドキャブに設けたこと
    を特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1に記載の干
    渉防止装置。
  6. 【請求項6】 前記近接センサは、超音波センサ又は光
    センサ等の非接触センサからなることを特徴とする請求
    項1〜請求項5の何れか1に記載の干渉防止装置。
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