JP2012006132A - 双腕作業機械 - Google Patents
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【解決手段】干渉負荷軽減装置200Aは、電磁切換弁50とリリーフ弁52とを備える。電磁切換弁50は、スイング用油圧シリンダ91のボトム油室91aに接続され、通常、リリーフ弁52を遮断している。スイング用油圧シリンダ91により駆動される作業フロントが干渉危険領域に達すると、電磁切換弁が位置dに切り換わり、スイング用油圧シリンダ71とリリーフ弁52が連通する。リリーフ弁52は、予め設定された圧力以上となると圧油を作動油タンク32に解放する。
【選択図】図3
Description
この対応として、予め、2台の作業フロントが接触するような干渉危険領域を演算しておき、作業中における作業フロントの位置を監視して、干渉危険領域に達すると作業フロントの動作を強制的に停止するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
<全体構成>
以下、本発明の双腕作業機械の実施形態1を図面と共に説明する。
図1は、本発明の双腕作業機械の一実施形態を示す外観斜視図である。図1に示すように、双腕作業機械100は、走行体12に旋回体11が旋回可能に取り付けられている。旋回体11の前部には運転室305が取り付けられている。旋回体11の前側には、左右で一対を構成する左作業フロント101と右作業フロント102とが、旋回体11に上下方向および水平方向(左右方向)に回動可能に取り付けられている。
グリッパ110は、アーム15の先端に固定されるピン141に回動可能に嵌合する開口部151と、アーム用油圧シリンダ18のロッド先端に固定されるピン142に回動可能に嵌合する開口部152が形成されたフレーム17を有する。フレーム17には、把持用油圧シリンダ20の一端が回動可能に取り付けられている。また、フレーム17には、一対の把持爪19がピン143により回動可能に取り付けられている。
作業具用油圧シリンダ18が伸縮すると、フレーム17はピン141を中心として上下方向に回動する。
この構造により、把持用油圧シリンダ20が伸縮すると、一対の把持爪19は、ピン143を中心として、相互に反対方向に回動する。換言すれば、把持爪19の先端部を開く方向および閉じる方向に回動する。この把持爪19の動作により、対象物を把持し、または把持した対象物を開放する。
グリッパ120においても、グリッパ110と同様であり、その説明を省略する。
図3は、本発明の双腕作業機械の実施形態1として示す駆動回路のブロック図である。
先ず、図3に図示された油圧系に関して説明する。
なお、図3においては、左作業フロント101側に関連する駆動系のみが図示され、且つ、油圧シリンダとしては、スイング用油圧シリンダ91に関連する駆動系のみが図示され、ブーム上下用油圧シリンダ14、アーム用油圧シリンダ16、作業具用油圧シリンダ18および把持用油圧シリンダ20に関連する駆動系は、図示を省略されている。
また、後述するコントローラからの指令により、コントロール弁30が位置bに切り換わると、主油圧ポンプ31から吐出される圧油は、スイング用油圧シリンダ91のロッド側油室91bに供給される。これにより、左作業フロント101は、旋回体11に対して、図1における反時計回り方向、換言すれば、右作業フロント102から離間する方向に回動する。
コントローラ(制御手段)36は、ROM、RAMおよび演算処理部を含んで構成されており、後述する干渉危険領域が、予め記憶されている。
コントローラ36には、コントロール弁30、電磁切換弁50、ポテンショメータ(角度検出器)60およびスイング用操作レバー(操作装置)34の出力端子が接続されている。
操作レバー34は、図5に図示されたレバー操作量が0の位置である中立位置から所定の長さの不感帯、すなわち、速度0のシリンダ速度指令を送出する領域を有する。不感帯を越えた操作量領域では、レバー操作量の増加に比例して増加するシリンダ速度指令値が送出される。操作レバー34を中立位置から逆方向に向けて操作すると、逆方向のシリンダ操作指令が出力される。
ポテンショメータ60は、スイング用油圧シリンダ91、ブーム上下用油圧シリンダ、14、アーム用油圧シリンダ24の各シリンダの変位によって回動される各角度検出器に対応するものであり、コントローラ36は、これらの角度検出器の検出値に基づいて、左作業フロント101および右作業フロント102の先端の位置を演算する。
干渉危険領域は、左作業フロント101の先端の装着されたグリッパ110と右作業フロント102の先端に装着されたグリッパ120が干渉する危険性がある所定の広さの空間領域として定められる。具体的には、左作業フロント101の先端から半径Raの球状の領域内および右作業フロント102の先端から半径Rbの球状の領域内として設定される。半径RaおよびRbは、それぞれ、グリッパ110または120の把持シリンダ20を縮退して、グリッパ110または120を最大に開いた状態における半径に基づいて設定される。
x>(Ra+Rb)
を満足する場合は、図6に図示されるように、左作業フロント101と右作業フロント102は、干渉していない。
x≦(Ra+Rb)
を満足する状態では、図7に図示されるように、左作業フロント101と右作業フロント102は、干渉している。
図4は、本発明の双腕作業機械におけるコントローラの処理を、関連部材と共に模式的に示した図であり、以下、同図を参照して、本発明の双腕作業機械における動作の一実施形態を説明する。
コントローラ36は、予め干渉危険領域設定値703が設定された干渉危険領域設定部(図示せず)を有する。干渉危険領域は、上述した如く、グリッパ110および120が把持爪19を最大に開いた状態に対応する半径RaおよびRbに基づいて設定される。
操作レバー34を操作すると、レバーの操作量がコントローラ36に送出され、コントローラ36はコントロール弁指令演算701を行う。すなわち、レバーの操作量に比例するシリンダ速度指令値が演算される。この演算結果は、コントロール弁30に速度指令として出力される。そして、左作業フロント101と右作業フロント102が、操作レバー34の操作量に対応した速度で水平方向に旋回される。
x≦(Ra+Rb)
を満足し、且つ、操作方向判定705の判定結果が作業フロント101と右作業フロント102が相対的に接近しているものであるか否かが判断される。
このように、左作業フロント101と右作業フロント102が干渉しても、干渉による弊害が生じることがないので、グリッパ110および120を十分に接近させて作業を行うことが可能となり、作業の効率を向上することができる。
実施形態1においては、干渉危険領域のみが設けられたものであった。しかし、干渉危険領域に隣接する外周に準干渉危険領域を設けるようにしてもよい。
図8は、本発明の双腕作業機械の実施形態2を示し、コントローラの処理を関連部材と共に模式的に示した図である。また、図9は、干渉危険領域および準干渉危険領域を説明するための双腕作業機械の側面図および平面図である。
この相違点に関して説明する。
(Ra+Rb)<x≦(Rc+Rd)
であると判断され、且つ、操作方向判定705において作業フロント101と右作業フロント102が相対的に接近していると判断された場合には、図5における操作レバー34の操作量に対応するシリンダ速度指令の値を、所定の割合で低減させた値をコントロール弁30に送出する。
左作業フロント101のアーム15の先端と右作業フロント102のアーム23の先端との距離(フロント先端間距離)xが、準干渉危険領域設定値よりも大きい範囲においては、シリンダ速度指令割合は、操作レバー34の操作量に対応するシリンダ速度指令の値に対して、100%である。
フロント先端間距離xが、干渉危険領域設定値よりも小さい範囲においては、シリンダ速度指令割合は、操作レバー34の操作量に対応するシリンダ速度指令の値に対して、例えば20%である。
フロント先端間距離xが、干渉危険領域設定値と準干渉危険領域設定値との間の範囲においては、シリンダ速度指令割合は、100%から20%の値である。この場合、フロント先端間距離xが、準干渉危険領域から遠ざかる距離に比例して、シリンダ速度指令割合は増大する。
上記相違点以外は実施形態1と同様であり、同一の構成に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
図11は、本発明の双腕作業機械の実施形態3を示し、図4とは異なる駆動回路のブロック図を示す。
図11に図示された駆動回路のブロック図が図4と異なる点は、図4におけるリリーフ弁52を比例電磁式圧力制御弁401に置き換えた点である。
比例電磁式圧力制御弁401に設定する開放圧力は、設定器410により電気的に設定することができる。設定器410または設定器410を操作する操作部材を運転室305内に配置することにより、取扱う負荷、作業機械の傾斜角度等、作業機械を取扱う条件、状況に応じて、スイング用油圧シリンダ91のボトム側油室91a内の圧油が作動油タンク32に解放される圧力値を、運転室305内における操作により任意に変更することが可能となる。
上記相違点以外は実施形態1と同様であり、同一の構成に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
図12は、本発明の双腕作業機械の実施形態4を示し、さらに別の駆動回路のブロック図を示す。
図12に図示された駆動回路のブロック図が図4と異なる点は、干渉負荷軽減装置200A’が、電磁切換弁50とリリーフ弁52との間に介装されたアキュムレータ55を有する点である。
フロント先端間距離xが干渉危険領域内となり、電磁切換弁50が位置dに切り換わって、油路42が油路56に連通すると、油路56の圧力は、時間と共に図13に図示された実線のように変化する。
干渉危険領域を、作業フロント同士が実際に接触する領域より少し大きく設定しておくと、油路56の圧力増大に伴って、作業フロントの動作速度が自動的に低減する。
上記相違点以外は実施形態1と同様であり、同一の構成に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
図14は、本発明の双腕作業機械の実施形態5を示し、さらに別の駆動回路のブロック図を示す。
図14に図示された駆動回路のブロック図が図11と異なる点は、干渉負荷軽減装置200B’が、電磁切換弁50とリリーフ弁52との間に介装されたアキュムレータ55を有する点である。
実施形態2に関して説明した如く、シリンダ速度は準干渉危険領域内において低減する。
このため、図14に図示された干渉軽減装置200B’の場合には、準干渉危険領域内におけるシリンダ速度の低減に、油路55における漸次的な圧力増大が作用するので、シリンダ速度の低減率を大きくし、且つ、確実性を向上する。このことは、準干渉危険領域の広さを小さくしても同様な効果が得られることを意味し、準干渉危険領域が小さくなることにより、さらに作業効率を向上することができる。
上記相違点以外は実施形態2と同様であり、同一の構成に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
12 走行体
30 コントロール弁
34 操作レバー(操作部材)
36 コントローラ(制御手段)
50 電磁切換弁
52 リリーフ弁(圧力制御弁)
55 アキュムレータ
60 ポテンショメータ(角度検出器)
91 スイング用油圧シリンダ
91a ボトム側油室
91b ロッド側油室
100 双腕作業機械
101 左作業フロント
102 右作業フロント
110 グリッパ(作業具)
200A、200A’、200B、200B’ 干渉負荷軽減装置
401 比例電磁式圧力制御弁
Ra、Rb 干渉危険領域
Rc、Rd 準干渉危険領域
Claims (6)
- 第1の作業具が装着され、第1の油圧アクチュエータで駆動される第1の作業フロントと、
第2の作業具が装着され、第2の油圧アクチュエータで駆動される第2の作業フロントと、
前記第1および前記第2の油圧アクチュエータをそれぞれ操作する第1および第2の操作装置と、
前記第1および第2の油圧アクチュエータのうち、少なくとも一方の油圧アクチュエータの駆動圧力を低減する干渉負荷軽減装置と、
前記第1および第2の作業フロントの先端の相対的な位置が、前記第1および第2の作業具が干渉する所定の広さの空間領域として予め定められた干渉危険領域内であるか否かを判定するとともに、前記第1および第2の作業フロントの先端が相対的に接近しているか否かを判定する判定手段と、
予め前記干渉危険領域が設定された干渉危険設定部を有し、前記判定手段で前記第1および第2の作業フロントの先端の相対的な位置が前記干渉危険領域内であると判定され、かつ、前記第1および第2の作業フロントの先端が相対的に接近していると判定されているときに、前記干渉負荷軽減装置を駆動して駆動中の油圧アクチュエータの駆動圧力を軽減する制御手段とを備えることを特徴とする双腕作業機械。 - 請求項1に記載の双腕作業機械において、前記制御手段は、前記干渉危険領域の外周側に予め設定された準干渉危険領域が設定された準干渉危険領域を有し、前記判定手段は、前記第1および第2の作業フロントの先端の相対的な位置が前記準干渉領域内であるか否かも判定し、
前記制御手段は、前記判定手段により、前記第1および第2の作業フロントの先端の相対的な位置が前記準干渉危険領域内であると判定されたとき、判定されないときと比べて、前記操作装置による油圧アクチュエータの速度を遅くすることを特徴とする双腕作業機械。 - 請求項1または請求項2に記載の双腕作業機械において、前記第1および第2の油圧アクチュエータの駆動力を低減する第1および第2の干渉負荷軽減装置を備え、前記第1および第2の干渉負荷軽減装置は、それぞれ、圧力制御弁と前記圧力制御弁に接続された切換弁とを備え、前記第1の干渉負荷軽減装置は、前記第1の油圧アクチュエータと前記第1の干渉負荷軽減装置における前記圧力制御弁とを連通および遮断可能に設けられ、前記第2の干渉負荷軽減装置は、前記第2の油圧アクチュエータと前記第2の干渉負荷軽減装置における前記圧力制御弁とを連通および遮断可能に設けられていることを特徴とする双腕作業機械。
- 請求項3に記載の双腕作業機械において、前記判定手段で前記第1および第2の作業フロントの先端の相対的な位置が前記干渉危険領域内であると判定されていても、前記第1および第2の作業フロントの先端の相対的な位置が接近していると判定されていないときは、前記切換弁を前記第1または第2の油圧アクチュエータと前記圧力制御弁とを遮断する状態に保持することを特徴とする双腕作業機械。
- 請求項3に記載の双腕作業機械において、前記第1および第2干渉負荷軽減装置のうち、少なくとも一方は、さらに、前記圧力制御弁と前記切換弁との間に設けられたアキュムレータを含むことを特徴とする双腕作業機械。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の双腕作業機械において、前記干渉負荷軽減装置は、前記第1および第2の油圧アクチュエータのうち前記第1の油圧アクチュエータのみに対応して設けられ、前記第2の油圧アクチュエータは、前記第1の油圧アクチュエータよりも大きい容量を有することを特徴とする双腕作業機械。
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