JP2009197438A - 作業機械における干渉防止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャブおよび作業装置の一方が動いている最中に他方を動かしても作業装置のツールとキャブとの干渉を防止でき、作業能率を向上できる干渉防止制御装置を提供する。
【解決手段】キャブを可動的に設けた作業機械にて、キャブ位置を検出するキャブ位置センサ43と、作業装置先端のツール位置を検出するブーム角センサ41およびアーム角センサ42をコントローラ77に接続する。作業装置を作動するブームシリンダ23およびアームシリンダ26の動作を規制する電磁比例弁71〜74をパイロット操作式コントロール弁47のパイロット通路中に設け、それらのソレノイドをコントローラ77に接続する。コントローラ77は、キャブ位置センサ43で検出したキャブ位置と微分演算したキャブ移動速度から移動ベクトルを求め、一定時間後のキャブ位置を予測し、その予測位置とツール位置とが干渉しないように電磁比例弁71〜74によりブームシリンダ23およびアームシリンダ26を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、機体に搭載されたキャブおよび作業装置が機体に対しそれぞれ可動的に設けられた作業機械における干渉防止制御装置に関する。

機体に搭載されたキャブおよび作業装置が機体に対しそれぞれ可動的に設けられた作業機械において、従来のキャブと作業装置との干渉を防止するキャブ干渉防止制御は、キャブの移動した量を検出し、その移動量の実際の検出結果に基づいて、キャブと作業装置とが干渉しないように干渉防止領域を補正している（例えば、特許文献１参照）。
特許第３３１０７８３号公報（第４−５頁、図３−５）

上記干渉防止装置は、実際にキャブが移動した量を把握した上で干渉防止領域を補正するので、キャブが移動している最中は、作業装置の干渉防止制御は困難であり、また、作業中にキャブが移動することで作業装置と干渉するおそれもある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、キャブおよび作業装置の一方が動いている最中に他方を動かしても作業装置のツールとキャブとの干渉を防止でき、作業能率を向上できる作業機械における干渉防止制御装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、機体に搭載されたキャブおよび作業装置が、機体に対しそれぞれ可動的に設けられた作業機械において、キャブの位置を検出するキャブ位置センサと、作業装置に取付けられたツールの位置を検出するツール位置センサと、作業装置を作動するアクチュエータの動作を規制する規制手段と、キャブ位置センサにより検出されたキャブの位置およびこの位置を微分して演算したキャブの移動速度からキャブの移動ベクトルを求め、このキャブの移動ベクトルから一定時間後のキャブの位置を予測するとともに、その予測されたキャブの位置とツールの位置とが干渉しないように規制手段により作業装置のアクチュエータ動作を制御するコントローラとを具備した作業機械における干渉防止制御装置である。

請求項２に記載された発明は、機体に搭載されたキャブおよび作業装置が、機体に対しそれぞれ可動的に設けられた作業機械において、キャブの位置を検出するキャブ位置センサと、作業装置に取付けられたツールの位置を検出するツール位置センサと、キャブを作動するアクチュエータの動作を規制する規制手段と、ツール位置センサにより検出されたツールの位置およびこの位置を微分して演算したツールの移動速度からツールの移動ベクトルを求め、このツールの移動ベクトルから一定時間後のツールの位置を予測するとともに、その予測されたツールの位置とキャブの位置とが干渉しないように規制手段によりキャブのアクチュエータ動作を制御するコントローラとを具備した作業機械における干渉防止制御装置である。

請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の作業機械における干渉防止制御装置において、規制手段によって動作規制されるアクチュエータを、パイロット操作式コントロール弁により動作制御される油圧アクチュエータとし、規制手段を、パイロット操作式コントロール弁のパイロット通路中に設けられた電磁比例弁としたものである。

請求項４に記載された発明は、請求項３記載の作業機械における干渉防止制御装置のコントローラが、一定時間後の予測された位置関係から、所定量の動作でツールとキャブとが干渉しないと判断した場合は、電磁比例弁に最大指令信号を出力するとともに、干渉すると判断した場合は、位置関係に応じた指令信号を出力するものである。

請求項１に記載された発明によれば、コントローラが、キャブ位置センサにより検出されたキャブの位置およびこの位置を微分して演算したキャブの移動速度からキャブの移動ベクトルを求め、このキャブの移動ベクトルから一定時間後のキャブの位置を予測するとともに、その予測されたキャブの位置とツールの位置とが干渉しないように規制手段により作業装置のアクチュエータ動作を制御するので、キャブが移動している最中に作業装置を動かしても、作業装置のツールとキャブとの干渉を防止でき、作業能率を向上できる。

請求項２に記載された発明によれば、コントローラが、ツール位置センサにより検出されたツールの位置およびこの位置を微分して演算したツールの移動速度からツールの移動ベクトルを求め、このツールの移動ベクトルから一定時間後のツールの位置を予測するとともに、その予測されたツールの位置とキャブの位置とが干渉しないように規制手段によりキャブのアクチュエータ動作を制御するので、作業装置が動いている最中すなわち作業中にキャブを移動させても、作業装置のツールとキャブとの干渉を防止でき、作業能率を向上できる。

請求項３に記載された発明によれば、規制手段は、油圧アクチュエータを動作制御するパイロット操作式コントロール弁のパイロット通路中に設けられた電磁比例弁であるので、油圧アクチュエータの動作を高精度に制御して、作業装置のツールとキャブとの干渉を確実に防止できる。。

請求項４に記載された発明によれば、コントローラが、一定時間後の予測された位置関係から、所定量の動作でツールとキャブとが干渉しないと判断した場合は、電磁比例弁に最大指令信号を出力して、作業能率の高い高速動作が得られるとともに、干渉すると判断した場合は、位置関係に応じた指令信号を電磁比例弁に出力するので、ツールとキャブとが近づくにしたがって減速して、ショックレスの円滑な停止動作が得られる。

以下、本発明を、図面に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図２は、作業機械10を示し、機体11に作業装置としてのフロント作業装置12が設置され、このフロント作業装置12の側方にて機体11上にキャブ13が、機体11に対し昇降可能に設けられ、機体11とキャブ13との間には、このキャブ13を昇降するキャブ移動装置14が設けられている。機体11は、履帯15を装着された下部走行体16に、上部旋回体17が旋回可能に設けられている。

キャブ13とともに機体11に設置されたフロント作業装置12は、機体11の旋回フレーム20に対し、ブームフートピン21により、ブーム22の基端が回動自在に軸支され、旋回フレーム20とブーム22との間に、ブーム22を上下方向に回動するアクチュエータとしてのブームシリンダ23が設けられ、ブーム22の先端に対し、ブーム先端ピン24により、アーム25の基端が回動自在に軸支され、ブーム22とアーム25との間に、アームを回動するアクチュエータとしてのアームシリンダ26が設けられ、アーム25の先端に、アーム先端ピン27によりツール28が軸支されている。

図示されたツール28は、解体作業などに用いられるグラップルであり、このグラップルは、ワークを把持するためにツール用アクチュエータ（図示せず）により開閉駆動されるので、その径が変化する。ツールとしては、クラムシェルバケット、マグネットまたはフォークなどを用いても良い。

キャブ移動装置14は、キャブ13を所定の姿勢に保つリンク機構31と、キャブ13を昇降駆動するアクチュエータとしてのキャブ昇降シリンダ32とを備えている。

リンク機構31は、機体11の上部旋回体17上に立設された支持塔体33と、キャブ13の下部に一体に設けられたＬ形のリンク接続部34と、支持塔体33の上部とリンク接続部34の後背部との間に常に平行に保たれるようにピン35，36，37，38により回動自在に連結されキャブ昇降シリンダ32により上下方向に回動される上リンク39および下リンク40とを具備している。

キャブ昇降シリンダ32の基端は、支持塔体33の下部にピンにより回動自在に軸支され、キャブ昇降シリンダ32のピストンロッド先端は、上リンク39にピンにより回動自在に連結されている。

このように、キャブ13は、キャブ移動装置14により昇降可能に設けられ、また、フロント作業装置12は、機体11に対しブームフートピン21を中心にブームシリンダ23により回動されるブーム22と、このブーム22に対しブーム先端ピン24を中心にアームシリンダ26により回動されるアーム25と、このアーム25に対しアーム先端ピン27を中心に回動可能なツール28とを備えている。

このフロント作業装置12の先端部に取付けられたツール28の位置を検出するツール位置センサとして、ブームフートピン21の一端部には旋回フレーム20に対するブーム22の角度位置を検出するブーム角センサ41が取付けられ、ブーム先端ピン24の一端部にはブーム22に対するアーム25の角度位置を検出するアーム角センサ42が取付けられている。また、ピン35の一端部には、支持塔体33に対する上リンク39の角度位置を検出することでキャブ13の位置を検出するキャブ位置センサ43が設けられている。これらのブーム角センサ41、アーム角センサ42およびキャブ位置センサ43は、回転型ポテンショメータなどを用いる。

図１には、各シリンダを制御する制御回路が示され、キャブ13内には、座席上のオペレータにより手動操作される操作器としての操作弁44，45，46が設置され、一方、機体11側には、下部走行体16に装着された走行モータ（図示せず）、下部走行体16に対し上部旋回体17を旋回駆動する旋回モータ（図示せず）、ブームシリンダ23、アームシリンダ26、キャブ昇降シリンダ32などの油圧アクチュエータを制御するパイロット操作式コントロール弁47が設置されている。

このパイロット操作式コントロール弁47は、ブームシリンダ23、アームシリンダ26およびキャブ昇降シリンダ32のそれぞれを制御するスプール48，49，50を少なくとも含んでいる。

これらのスプール48，49，50は、車載エンジンなどの原動機51により駆動されるメインポンプ52から、タンク53内の作動油がメイン通路54を経てそれぞれ供給されると、これらのスプール48，49，50からブームシリンダ23、アームシリンダ26およびキャブ昇降シリンダ32のそれぞれに供給される作動油をストローク位置により方向制御および流量制御し、戻り油をタンク53に戻す働きがある。

原動機51によりメインポンプ52とともに駆動されるパイロットポンプ55は、リリーフ弁56で設定されたパイロット１次圧のパイロット圧油を、チェック弁57を有する１次圧通路58を経て各操作弁44，45，46に供給する。各操作弁44，45，46は、レバー操作量に応じたパイロット２次圧をパイロット通路としての２次圧通路61，62，63，64，65，66を経て各スプール48，49，50のパイロット操作部に供給する。

ブーム用の２次圧通路61，62中には、規制手段としての電磁比例弁71，72が介在され、アーム用の２次圧通路63，64中には、規制手段としての電磁比例弁73，74が介在され、キャブ用の２次圧通路65，66中には、規制手段としての電磁比例弁75，76が介在されている。

これらの電磁比例弁71〜76は、ソレノイドを備え、その各ソレノイドは、コントローラ77の出力部に接続されている。このコントローラ77の入力部には、前記のブーム角センサ41、アーム角センサ42およびキャブ位置センサ43が接続され、さらに、干渉防止制御を開始させるスイッチ78が接続されている。

コントローラ77は、キャブ位置センサ43により検出されたキャブ13の位置（以下、キャブ13の位置は、キャブ13の周囲に設定されたキャブ干渉域80の位置を意味する）およびこのキャブ13の位置を微分して演算したキャブ13の移動速度から、図２に示されるようにキャブ干渉域80が一定時間後のキャブ予測位置80aへと移動する際の移動ベクトル81，82，83，84，85を求め、このキャブ干渉域80の移動ベクトル81，82，83，84，85から一定時間後のキャブ位置を予測するとともに、その予測されたキャブ位置とツール位置とが干渉しないように電磁比例弁71，72，73，74によりフロント作業装置12のアクチュエータ動作を制御するものである。

次に、図３に示されたフローチャートを参照しながら、コントローラ77による干渉防止制御Ａを説明する。なお、このフローチャートにおける丸数字は、制御手順を示すステップ番号である。

（ステップ１）
ブーム角センサ41およびアーム角センサ42によりブーム角およびアーム角を検出して、これらに既知のブーム長およびアーム長を掛けることで、アーム先端の座標すなわちツール28の位置を求める。

（ステップ２）
キャブ位置センサ43によりリンク機構31の角度を検出することで、キャブ位置（すなわち、キャブ干渉域80の位置）を求める。このとき、キャブ13は、リンク機構31により水平に昇降するので、キャブ13の１点（例えばピン37など）の座標を決めて、その１点の座標変化を追跡することで、キャブ干渉域80の各部位置の変化を把握することができる。

（ステップ３）
キャブ位置（時間関数）を時間で微分することにより、キャブ13の移動速度を演算する。

（ステップ４）
キャブ位置とキャブ移動速度とから、キャブ干渉域80の移動ベクトル81，82，83，84，85を求める。

（ステップ５）
移動ベクトル81，82，83，84，85から一定時間後のキャブ予測位置80aを予測する。

（ステップ６）
ブーム上げ操作指令があるか否かを判断する。ブーム上げ操作指令がない場合は、ステップ10に進む。

（ステップ７）
ブーム上げ操作指令がある場合は、所定量すなわち所定角度のブーム上げ動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれかと干渉するか否かを判断する。

（ステップ８）
所定角度のブーム上げ動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれとも干渉しないと判断した場合は、ブーム上げ用の電磁比例弁72に最大指令信号を出力して、この電磁比例弁72を全開状態に制御する。これにより、操作弁44からのブーム上げ操作用のパイロット２次圧は規制されないので、操作弁44の操作量に応じたブーム上げ速度が得られる。

（ステップ９）
所定角度のブーム上げ動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれかと干渉すると判断した場合は、一定時間後のキャブ予測位置（キャブ干渉域80のキャブ予測位置80a）との間で時々刻々と変化するツール28の残り角度に応じた指令信号をブーム上げ用の電磁比例弁72に出力する。これにより、操作弁44からの操作量に応じたブーム上げ操作用のパイロット２次圧が発生していても、図４に示されるように残り角度が小さくなるほど、コントローラ77から電磁比例弁72に出力される電磁比例弁指令信号を漸次減少させ、操作弁44の操作量と関係なく、電磁比例弁72によりブーム上げ操作用のパイロット２次圧を、零に至るまで漸次絞っていく。

（ステップ10）
次に、ブーム下げ操作指令があるか否かを判断する。ブーム下げ操作指令がない場合は、ステップ14に進む。

（ステップ11）
ブーム下げ操作指令がある場合は、所定角度のブーム下げ動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれかと干渉するか否かを判断する。

（ステップ12）
所定角度のブーム下げ動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれとも干渉しないと判断した場合は、ブーム下げ用の電磁比例弁71に最大指令信号を出力して、この電磁比例弁71を全開状態に制御する。これにより、操作弁44からのブーム下げ操作用のパイロット２次圧は規制されないので、操作弁44の操作量に応じたブーム下げ速度が得られる。

（ステップ13）
所定角度のブーム下げ動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれかと干渉すると判断した場合は、一定時間後のキャブ予測位置（キャブ干渉域80のキャブ予測位置80a）との間で時々刻々と変化するツール28の残り角度に応じた指令信号をブーム下げ用の電磁比例弁71に出力する。これにより、操作弁44からの操作量に応じたブーム下げ操作用のパイロット２次圧が発生していても、図４に示されるように残り角度が小さくなるほど、コントローラ77から電磁比例弁71に出力される電磁比例弁指令信号を漸次減少させ、操作弁44の操作量と関係なく、電磁比例弁71によりブーム下げ操作用のパイロット２次圧を、零に至るまで漸次絞っていく。

（ステップ14）
次にアームイン操作指令があるか否かを判断する。アームイン操作指令がない場合は、ステップ18に進む。

（ステップ15）
アームイン操作指令がある場合は、所定量すなわち所定角度のアームイン動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれかと干渉するか否かを判断する。

（ステップ16）
所定角度のアームイン動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれとも干渉しないと判断した場合は、アームイン用の電磁比例弁74に最大指令信号を出力して、この電磁比例弁74を全開状態に制御する。これにより、操作弁45からのアームイン操作用のパイロット２次圧は規制されないので、操作弁45の操作量に応じたアームイン速度が得られる。

（ステップ17）
所定角度のアームイン動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれかと干渉すると判断した場合は、一定時間後のキャブ予測位置（キャブ干渉域80のキャブ予測位置80a）との間で時々刻々と変化するツール28の残り角度に応じた指令信号をアームイン用の電磁比例弁74に出力する。これにより、操作弁45からの操作量に応じたアームイン操作用のパイロット２次圧が発生していても、図４に示されるように残り角度が小さくなるほど、コントローラ77から電磁比例弁74に出力される電磁比例弁指令信号を漸次減少させ、操作弁45の操作量と関係なく、電磁比例弁74によりアームイン操作用のパイロット２次圧を、零に至るまで漸次絞っていく。

（ステップ18）
次にアームアウト操作指令があるか否かを判断する。アームアウト操作指令がない場合は、ステップ22に進む。

（ステップ19）
アームアウト操作指令がある場合は、所定角度のアームアウト動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれかと干渉するか否かを判断する。

（ステップ20）
所定角度のアームアウト動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれとも干渉しないと判断した場合は、アームアウト用の電磁比例弁73に最大指令信号を出力して、この電磁比例弁73を全開状態に制御する。これにより、操作弁45からのアームアウト操作用のパイロット２次圧は規制されないので、操作弁45の操作量に応じたアームアウト速度が得られる。

（ステップ21）
所定角度のアームアウト動作でツール28が移動ベクトル81，82，83，84，85のいずれかと干渉すると判断した場合は、一定時間後のキャブ予測位置（キャブ干渉域80のキャブ予測位置80a）との間で時々刻々と変化するツール28の残り角度に応じた指令信号をアームアウト用の電磁比例弁73に出力する。これにより、操作弁45からの操作量に応じたアームアウト操作用のパイロット２次圧が発生していても、図４に示されるように残り角度が小さくなるほど、コントローラ77から電磁比例弁73に出力される電磁比例弁指令信号を漸次減少させ、操作弁45の操作量と関係なく、電磁比例弁73によりアームアウト操作用のパイロット２次圧を、零に至るまで漸次絞っていく。

（ステップ22）
スイッチ78のオン／オフにより、干渉防止制御が終了したか否かを判断して、干渉防止制御が継続される間は、ステップ１に戻る。

次に、図５に示されたフローチャートを参照しながら、コントローラ77による干渉防止制御Ｂを説明する。この干渉防止制御Ｂは、干渉防止制御Ａとは逆に、ツール28の動きを移動ベクトルにより予測して、キャブ13の動作を規制するものである。ハードウェアは、図１、図２および図４に示されたものと同様である。ただし、図２に示されたキャブ干渉域80の移動ベクトル81，82，83，84，85の替わりに、同様にツール28の周囲に設定されたツール干渉域（図示せず）の移動ベクトルを求めて、これを用いる。

コントローラ77は、ブーム角センサ41およびアーム角センサ42により検出されたツール28の位置およびこのツール位置を微分して演算したツール28の移動速度からツール28の移動ベクトル（図示せず）を求め、このツール28の移動ベクトルから一定時間後のツール28の位置を予測するとともに、その予測されたツール28の位置とキャブ13の位置とが干渉しないように規制手段としての電磁比例弁75，76によりキャブ13のアクチュエータ動作すなわちキャブ昇降シリンダ32の動作を制御するものである。

（ステップ31）
ブーム角センサ41およびアーム角センサ42によりブーム角およびアーム角を検出して、これらに既知のブーム長およびアーム長を掛けることで、アーム先端の座標すなわちツール28の位置（さらには、ツール干渉域の位置）を求める。

（ステップ32）
キャブ位置センサ43によりリンク機構31の角度を検出することで、キャブ位置を求める。

（ステップ33）
ツール位置（時間関数）を時間で微分することにより、ツール28の移動速度を演算する。

（ステップ34）
ツール位置とツール移動速度とから、ツール干渉域の移動ベクトルを求める。

（ステップ35）
ツール干渉域の移動ベクトルから一定時間後のツール位置を予測する。

（ステップ36）
キャブ上げ操作指令があるか否かを判断する。キャブ上げ操作指令がない場合は、ステップ40に進む。

（ステップ37）
キャブ上げ操作指令がある場合は、所定量すなわち所定角度のキャブ上げ動作でキャブ13がツール干渉域の移動ベクトルと干渉するか否かを判断する。

（ステップ38）
所定角度のキャブ上げ動作でキャブ13がツール干渉域の移動ベクトルと干渉しないと判断した場合は、キャブ上げ用の電磁比例弁76に最大指令信号を出力して、この電磁比例弁76を全開状態に制御する。これにより、操作弁46からのキャブ上げ操作用のパイロット２次圧は規制されないので、操作弁46の操作量に応じたキャブ上げ速度が得られる。

（ステップ39）
所定角度のキャブ上げ動作でキャブ13がツール干渉域の移動ベクトルと干渉すると判断した場合は、一定時間後のツール位置（ツール干渉域の予測位置）との間で時々刻々と変化するキャブ13の残り角度に応じた指令信号をキャブ上げ用の電磁比例弁76に出力する。これにより、操作弁46からの操作量に応じたキャブ上げ操作用のパイロット２次圧が発生していても、図４に示されるように残り角度が小さくなるほど、コントローラ77から電磁比例弁76に出力される電磁比例弁指令信号を漸次減少させ、操作弁46の操作量と関係なく、電磁比例弁76によりキャブ上げ操作用のパイロット２次圧を、零に至るまで漸次絞っていく。

（ステップ40）
次に、キャブ下げ操作指令があるか否かを判断する。キャブ下げ操作指令がない場合は、ステップ44に進む。

（ステップ41）
キャブ下げ操作指令がある場合は、所定角度のキャブ下げ動作でキャブ13がツール干渉域の移動ベクトルと干渉するか否かを判断する。

（ステップ42）
所定角度のキャブ下げ動作でキャブ13がツール干渉域の移動ベクトルと干渉しないと判断した場合は、キャブ下げ用の電磁比例弁75に最大指令信号を出力して、この電磁比例弁75を全開状態に制御する。これにより、操作弁46からのキャブ下げ操作用のパイロット２次圧は規制されないので、操作弁46の操作量に応じたキャブ下げ速度が得られる。

（ステップ43）
所定角度のキャブ下げ動作でキャブ13がツール干渉域の移動ベクトルと干渉すると判断した場合は、一定時間後のツール位置（ツール干渉域の予測位置）との間で時々刻々と変化するキャブ13の残り角度に応じた指令信号をキャブ下げ用の電磁比例弁75に出力する。これにより、操作弁46からの操作量に応じたキャブ下げ操作用のパイロット２次圧が発生していても、図４に示されるように残り角度が小さくなるほど、コントローラ77から電磁比例弁75に出力される電磁比例弁指令信号を漸次減少させ、操作弁46の操作量と関係なく、電磁比例弁75によりキャブ下げ操作用のパイロット２次圧を、零に至るまで漸次絞っていく。

（ステップ44）
スイッチ78のオン／オフにより、干渉防止制御が終了したか否かを判断して、干渉防止制御が継続される間は、ステップ31に戻る。

以上のように、図３に示された制御例では、コントローラ77が、キャブ位置と、それを微分して求めたキャブ移動速度とから、キャブ移動ベクトルを演算して、このベクトルから一定時間後のキャブ位置を予測し、その予測されたキャブ位置でのツール28の干渉を防止する制御手法であり、一方、図５に示された制御例では、コントローラ77が、ツール位置と、それを微分して求めたツール移動速度とから、ツール移動ベクトルを演算して、このベクトルから一定時間後のツール位置を予測し、その予測されたツール位置でのキャブ13の干渉を防止する制御手法であり、どちらの制御手法を採用するかは、キャブ内オペレータが選択して、コントローラ77に接続されたモニタなどの入力手段から選択を入力すると良い。

次に、上記実施の形態の効果を説明する。

図１乃至図３に示された干渉防止制御によれば、コントローラ77が、キャブ位置センサ43により検出されたキャブ13またはキャブ干渉域80の位置およびこの位置を微分して演算したキャブ13またはキャブ干渉域80の移動速度からキャブ13またはキャブ干渉域80の移動ベクトル81，82，83，84，85を求め、このキャブ13またはキャブ干渉域80の移動ベクトル81，82，83，84，85から一定時間後のキャブ予測位置80aを演算するとともに、そのキャブ予測位置80aに対してツール位置が干渉しようとするときは、電磁比例弁71〜74によりフロント作業装置12のアクチュエータであるブームシリンダ23およびアームシリンダ26の動作を、オペレータ操作と無関係に規制するように制御するので、キャブ13またはキャブ干渉域80が移動している最中にフロント作業装置12を動かしても、フロント作業装置12のツール28とキャブ13またはキャブ干渉域80との干渉を防止でき、作業能率を向上できる。

図５に示された干渉防止制御によれば、コントローラ77が、ツール位置センサとしてのブーム角センサ41およびアーム角センサ42により検出されたツール28の位置およびこの位置を微分して演算したツール28の移動速度からツール28の移動ベクトルを求め、このツール28の移動ベクトルから一定時間後のツール位置を予測するとともに、その予測されたツール位置に対してキャブ位置が干渉しようとするときは、電磁比例弁75，76によりキャブ13のアクチュエータであるキャブ昇降シリンダ32の動作を、オペレータ操作と無関係に規制するように制御するので、フロント作業装置12のツール28が動いている最中すなわち作業中にキャブ13を移動させても、フロント作業装置12のツール28とキャブ13との干渉を防止でき、作業能率を向上できる。

図１に示された制御回路によれば、規制手段は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ23およびアームシリンダ26、またはキャブ昇降シリンダ32を動作制御するパイロット操作式コントロール弁47のパイロット通路としての２次圧通路61〜66中に設けられた電磁比例弁71〜76であるので、油圧アクチュエータの動作を高精度に制御して、フロント作業装置12のツール28とキャブ13との干渉を確実に防止できる。

図４に示されるように、コントローラ77は、所定量すなわち所定角度のブーム動作、アーム動作またはキャブ動作をしても、ツール28とキャブ13とが干渉しないと判断した場合（残り角度が大きい場合）は、電磁比例弁71〜76に最大指令信号を出力して、作業能率の高い高速動作が得られるとともに、干渉しようとする場合（残り角度が小さい場合）は、位置関係に応じた指令信号を電磁比例弁71〜76に出力するので、ツール28とキャブ13とが近づくにしたがって減速して、ショックレスの円滑な停止動作が得られる。

本発明は、可動型キャブを備えた作業機械に利用可能である。

本発明に係る作業機械における干渉防止制御装置の一実施の形態を示す制御回路図である。 同上制御装置を備えた作業機械の側面図である。 同上制御装置のコントローラが処理する干渉防止制御Ａの内容を示すフローチャートである。 同上制御装置のコントローラから電磁比例弁に出力される指令信号の特性を示す特性図である。 同上制御装置のコントローラが処理する干渉防止制御Ｂの内容を示すフローチャートである。

符号の説明

10 作業機械
11 機体
12 作業装置としてのフロント作業装置
13 キャブ
23 アクチュエータとしてのブームシリンダ
26 アクチュエータとしてのアームシリンダ
28 ツール
32 アクチュエータとしてのキャブ昇降シリンダ
41 ツール位置センサとしてのブーム角センサ
42 ツール位置センサとしてのアーム角センサ
43 キャブ位置センサ
47 パイロット操作式コントロール弁
61〜66 パイロット通路としての２次圧通路
71〜76 規制手段としての電磁比例弁
77 コントローラ
81〜85 移動ベクトル

Claims (4)

1. 機体に搭載されたキャブおよび作業装置が、機体に対しそれぞれ可動的に設けられた作業機械において、
   キャブの位置を検出するキャブ位置センサと、
   作業装置に取付けられたツールの位置を検出するツール位置センサと、
   作業装置を作動するアクチュエータの動作を規制する規制手段と、
   キャブ位置センサにより検出されたキャブの位置およびこの位置を微分して演算したキャブの移動速度からキャブの移動ベクトルを求め、このキャブの移動ベクトルから一定時間後のキャブの位置を予測するとともに、その予測されたキャブの位置とツールの位置とが干渉しないように規制手段により作業装置のアクチュエータ動作を制御するコントローラと
   を具備したことを特徴とする作業機械における干渉防止制御装置。
2. 機体に搭載されたキャブおよび作業装置が、機体に対しそれぞれ可動的に設けられた作業機械において、
   キャブの位置を検出するキャブ位置センサと、
   作業装置に取付けられたツールの位置を検出するツール位置センサと、
   キャブを作動するアクチュエータの動作を規制する規制手段と、
   ツール位置センサにより検出されたツールの位置およびこの位置を微分して演算したツールの移動速度からツールの移動ベクトルを求め、このツールの移動ベクトルから一定時間後のツールの位置を予測するとともに、その予測されたツールの位置とキャブの位置とが干渉しないように規制手段によりキャブのアクチュエータ動作を制御するコントローラと
   を具備したことを特徴とする作業機械における干渉防止制御装置。
3. 規制手段によって動作規制されるアクチュエータは、パイロット操作式コントロール弁により動作制御される油圧アクチュエータであり、
   規制手段は、パイロット操作式コントロール弁のパイロット通路中に設けられた電磁比例弁である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械における干渉防止制御装置。
4. コントローラは、一定時間後の予測された位置関係から、所定量の動作でツールとキャブとが干渉しないと判断した場合は、電磁比例弁に最大指令信号を出力するとともに、干渉すると判断した場合は、位置関係に応じた指令信号を出力する
   ことを特徴とする請求項３記載の作業機械における干渉防止制御装置。

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