JP2009102870A

JP2009102870A - 作業機械

Info

Publication number: JP2009102870A
Application number: JP2007275030A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Tanaka; 恒次郎田中; Takashi Tazoe; 崇司田添
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: JP5194712B2

Abstract

【課題】機械が不安定姿勢になった状態での作業続行を防止しながら、不安定側への一切の機械動作を自動停止させることによる弊害を除去する。
【解決手段】作業アタッチメントの先端に掴み／離し動作を行う破砕装置が設けられた破砕機において、作業姿勢検出手段２１により、作業アタッチメントの関節角度や荷重、機械の傾斜角度等の作業姿勢を検出してコントローラ１９に送る。コントローラ１９は、検出信号から機械が不安定姿勢か否かを判別し、不安定姿勢であると判別したときに、制御弁２０を制御して掴みシリンダ１２の掴み動作のみを停止させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は対象物の掴み／離し動作を行う作業装置を備えた破砕機等の作業機械に関するものである。

作業装置として破砕装置を備えた破砕機（解体機ともいう）の例を図４に示す。

同図において、１はクローラ式の下部走行体、２はこの下部走行体１上に旋回自在に搭載された上部旋回体で、これらによってベースマシン３が構成され、このベースマシン３の上部旋回体２に関節（屈伸）運動を行う作業アタッチメント４が装着される。

この作業アタッチメント４は、ブーム５と、このブーム５の先端にピン連結されたアーム６とを備え、このアーム６の先端に作業装置としての破砕装置７が取付けられる。ここではブーム５として、第１及び第２両ブーム体５ａ,５ｂがピン連結されたセパレートブームを用いた場合を例示している。

図中、８はブーム５(アタッチメント全体)を起伏させる第１ブームシリンダ、９はブーム５の第２ブーム体５ｂを起伏作動させる第２ブームシリンダ、１０はアーム６を起伏作動させるアームシリンダ、１１は破砕装置７を上下回動させる破砕装置シリンダである。

破砕装置７は、一対の破砕体７ａ,７ｂを図示しない油圧シリンダ（以下、掴みシリンダという）で開閉させることにより、コンクリート塊等の破砕対象物の掴み／離し動作を行うように構成されている。

なお、この明細書において、「掴み」動作とは、対象物を単に掴む動作だけでなく、例示の破砕装置７のように掴んで破砕する動作を含む。

このような破砕機において、不安定な作業姿勢での作業によって機械が転倒することを防止するため、シリンダ圧（荷重）、関節角度（作業半径）、上部旋回体２の旋回角度、機械傾斜角度等の各種パラメータから機械の安定度を割り出し、予め定めた不安定姿勢であると判別した場合に、オペレータに注意を促すための表示と警報動作を行うとともに、機械のより不安定側への一切の動作（たとえば作業アタッチメント４の倒し動作や旋回動作等）を自動的に停止させる技術が公知である（特許文献１参照）。
特開平５−１８１２２号公報

しかし、公知技術のように不安定姿勢になると、危険回避制御として、オペレータの意思と無関係に不安定側への一切の動作を自動的に停止させるやり方では、停止の反動やショックによって機械が停止前よりも不安定な状態に陥る場合がある。

また、不安定姿勢から安定姿勢に移行する過程において、不安定側への一切の動作が制限されることで、周辺の建物その他の障害物を回避するために一時的に不安定側動作を要する場合に対応できないという問題があった。

そこで本発明は、不安定姿勢での作業続行を防止しながら、危険回避制御による弊害を除去することができる作業機械提供するものである。

請求項１の発明は、ベースマシンに、関節運動を行う作業アタッチメントが取付けられるとともに、この作業アタッチメントの先端に、アクチュエータにより駆動されて対象物の掴み／離し動作を行う作業装置が設けられた作業機械において、上記作業アタッチメントの関節角度や荷重、機械の傾斜角度等の機械の作業姿勢を検出する作業姿勢検出手段と、コントローラとを備え、このコントローラは、上記作業姿勢検出手段からの検出信号に基づいて機械の作業姿勢が予め定めた不安定姿勢である否かを判別し、不安定姿勢と判別したときに、危険回避制御として、上記アクチュエータを制御して作業装置の掴み動作を制限するように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、コントローラは、危険回避制御として、作業装置の掴み動作を停止させるように構成されたものである。

請求項３の発明は、請求項１の構成において、コントローラは、危険回避制御として、作業装置の掴み動作を減速させるように構成されたものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの構成において、作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータの作動を制御するコントロールバルブを備えた油圧回路中に作業装置の掴み動作を制限する制御弁が設けられ、コントローラはこの制御弁に制御信号を出力するように構成されたものである。

請求項５の発明は、請求項４の構成において、コントロールバルブとして油圧パイロット弁が用いられ、このコントロールバルブのパイロットラインに制御弁が設けられたものである。

本発明によると、機械が不安定姿勢になったときに、危険回避制御として、作業装置の掴み動作を制限する（請求項２では停止させ、請求項３では減速させる）ため、不安定姿勢での作業が実質的にできなくなる。

従って、作業を続けるためには安定姿勢に戻すしかなくなること、掴み動作ができなくなることでオペレータに不安定姿勢であることを明確に認識させ得ることの二点により、不安定姿勢での作業続行を防止することができる。

しかも、制限するのは作業装置の掴み動作のみであるため、不安定側の動作すべてを停止させる公知技術と異なり、制限動作による反動やショックが発生しない。このため、機械がより不安定な状態に陥るおそれがない。

また、掴み動作のみを制限し、作業アタッチメントの倒し動作等の他の動作は制限しないため、安定姿勢に移行するための障害物回避動作が可能となる。

さらに、作業装置の離し動作も制限しないため、対象物を掴んだ状態であればこれを離すことで安定姿勢に速やかに復帰させることができる。

以上の点により、不安定姿勢での作業続行を防止しながら、危険回避制御による弊害を除去することができる。

加えて、掴み動作以外の機械動作は制限しない、つまり多くのアクチュエータの制限機能が不要となるため、回路構成が簡単となり、コストダウンし得るとともに、回路設計の点で有利となる。

具体的には、請求項４、５の発明にように、作業装置を駆動する油圧アクチュエータ回路（請求項５ではコントロールバルブのパイロットライン）のみに制御弁を設け、これをコントローラで制御するだけでよい。

本発明の実施形態を図１〜図３によって説明する。ここでは破砕機を適用対象として例にとっている。

第１実施形態（図１，２参照）
図１において、１２は破砕装置７を掴み／離し駆動する油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ（以下、掴みシリンダという）、１３はその油圧源としての油圧ポンプで、この両者間に油圧パイロット式切換弁であるコントロールバルブ１４が設けられている。

このコントロールバルブ１４の両側パイロットライン１５,１６にはリモコン弁１７が接続され、このリモコン弁１７の操作により、コントロールバルブ１４が中立位置ａと掴み位置ｂと離し位置ｃとの間で切換わって掴みシリンダ１２の伸縮動作（破砕装置７の掴み／離し動作）が制御される。１８はリモコン弁１７のパイロット油圧源としてのパイロットポンプである。

コントロールバルブ１４の両側パイロットライン１５,１６のうち、掴み側パイロットライン１５に、コントローラ１９によって制御される電磁切換弁である制御弁２０が設けられている。

この制御弁２０は、ソレノイド出力のＯＮ／ＯＦＦにより、掴み側パイロットライン１５を開通させる開通位置イと、タンクＴに連通させるタンク位置ロとの間で切換わる。

従って、制御弁２０が開通位置イにあるときはコントロールバルブ１４が掴み位置ｂに作動可能となり、タンク位置ロに切換わるとコントロールバルブ１４がパイロット圧を断たれて掴み位置ｂに作動不能となる。

つまり、制御弁２０が開通位置イにあれば図４の破砕装置７の掴み動作が可能となり、タンク位置ロに切換わると掴み動作ができなくなる（離し動作は可能）。

コントローラ１９には、図４中の作業アタッチメント４のブーム角度やアーム角度（関節角度）、ブームシリンダ圧（荷重）、機械の傾斜角度、上部旋回体２の旋回角度等を検出する複数のセンサから成る作業姿勢検出手段２１からの検出信号が入力される。

コントローラ１９は、この検出信号に基づいて現在の機械の安定度を割り出して、機械の現在の作業姿勢が予め定めた不安定姿勢か否かを判別し、不安定姿勢と判別すると制御弁２０に対して危険回避のための所定の制御を行うとともに、警報器２２を作動させる。

この点の作用を図２のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１で安定度を算出し、ステップＳ２で不安定姿勢か否かを判別する。

ここでＮＯ（安定姿勢と判別）の場合は、ステップＳ３に移行し、制御弁２０に対して通常出力信号、すなわち開通位置イにセットするための信号（ソレノイド電流）が出力される。

一方、ＹＥＳ（不安定姿勢と判別）の場合は、ステップＳ４で出力停止処理、すなわち制御弁２０を開通位置イにセットする信号の出力を停止させる処理を行う。

また、ステップＳ５で警報器２２に信号を出力し、オペレータに注意を促すための警報動作（モニタ画面への表示と警報音の発生の一方または双方）を行わせる。

こうして、不安定姿勢のときは、リモコン弁１７が掴み操作されてもコントロールバルブ１４が掴み位置ｂに切換わらず、破砕装置７の掴み動作が停止する。

従って、作業を続けるためには機械を安定姿勢に戻す操作を行うしかなくなる。また、掴み動作ができなくなることでオペレータに不安定姿勢であることを明確に認識させることができる。この二点により、不安定姿勢での作業続行を防止することができる。

しかも、停止させるのは破砕装置７の掴み動作のみであって、他の機械動作（アタッチメント動作や旋回動作等）は安定側か不安定側かにかかわらず許容されるため、不安定側への一切の機械動作を停止させる公知技術と異なり、停止による反動やショックが発生しない。このため、機械がより不安定な状態に陥るおそれがない。

また、掴み動作のみを制限し、作業アタッチメントの倒し動作等の他の動作は許容するため、安定姿勢に移行するために建物等の障害物を回避するための動作が可能となる。

さらに、破砕装置７の離し動作は可能であるため、対象物を掴んだ状態であればこれを離すことで安定姿勢に速やかに復帰させることができる。

以上の点により、不安定姿勢での作業を防止しながら、公知技術のような危険回避制御による弊害を除去することができる。

加えて、掴み動作以外の機械動作は停止させない、つまり多くのアクチュエータの停止機能が不要となり、この実施形態のように掴みシリンダ１２の回路中（コントロールバルブ１４の掴み側パイロットライン１５）中に制御弁２０を設け、これだけをコントローラ１９で制御すればよいため、回路構成が簡単となり、コストダウンし得るとともに、回路設計の点で有利となる。

なお、安定側への機械動作によって機械が安定姿勢に復帰すると、図２のステップＳ２からステップＳ３に移行して通常処理状態に戻り、破砕装置７の掴み動作が再び可能となる。

第２実施形態（図３参照）
第１実施形態との相違点のみを説明する。

第１実施形態では、危険回避制御として、電磁切換弁である制御弁２０をタンク位置ロに切換えて破砕装置７の掴み動作を停止させるようにしたのに対し、第２実施形態では、掴み側パイロットライン１５に電磁比例減圧弁である制御弁２３を設け、不安定姿勢となったときにコントローラ１９によりこの制御弁２３を制御してパイロット圧を低下させ、破砕装置７の掴み動作を減速させるように構成している。

こうすれば、掴み動作そのものは可能でも、減速することで現実的には掴み動作が困難となるため、基本的に第１実施形態と同様に、不安定姿勢での作業続行を防止しながら、公知技術のような危険回避制御による弊害を除去する点の効果を得ることができる。

ところで、電磁切換弁または電磁比例減圧弁である制御弁２０,２３を図１中の掴みシリンダ１２の掴み側管路中に設け、同シリンダ１２の掴み動作を直接停止または減速させるように構成してもよい。

また、本発明は、作業装置として上記実施形態で挙げた対象物を破砕する破砕装置７を備えた破砕機に限らず、対象物を掴んで運搬するグラップルやクラムセルを備えた運搬機械を含めて、掴み／離し動作を行う作業装置を備えた作業機械に広く適用することができる。

本発明の第１実施形態にかかる破砕機における破砕装置のシリンダ回路とその制御系の構成を示す図である。実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。本発明の第２実施形態を示す図１相当図である。破砕機の概略側面図である。

符号の説明

１下部走行体
２上部旋回体
３ベースマシン
４作業アタッチメント
７破砕装置
１２作業装置用アクチュエータとしての掴みシリンダ
１４コントロールバルブ
１５コントロールバルブの両側パイロットライン
１７リモコン弁
１９コントローラ
２０制御弁
２１作業姿勢検出手段
２２警報器
２３制御弁

Claims

ベースマシンに、関節運動を行う作業アタッチメントが取付けられるとともに、この作業アタッチメントの先端に、アクチュエータにより駆動されて対象物の掴み／離し動作を行う作業装置が設けられた作業機械において、上記作業アタッチメントの関節角度や荷重、機械の傾斜角度等の機械の作業姿勢を検出する作業姿勢検出手段と、コントローラとを備え、このコントローラは、上記作業姿勢検出手段からの検出信号に基づいて機械の作業姿勢が予め定めた不安定姿勢である否かを判別し、不安定姿勢と判別したときに、危険回避制御として、上記アクチュエータを制御して作業装置の掴み動作を制限するように構成されたことを特徴とする作業機械。
コントローラは、危険回避制御として、作業装置の掴み動作を停止させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
コントローラは、危険回避制御として、作業装置の掴み動作を減速させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータの作動を制御するコントロールバルブを備えた油圧回路中に作業装置の掴み動作を制限する制御弁が設けられ、コントローラはこの制御弁に制御信号を出力するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機械。
コントロールバルブとして油圧パイロット弁が用いられ、このコントロールバルブのパイロットラインに制御弁が設けられたことを特徴とする請求項４記載の作業機械。