JP2014163156A - Interference prevention device of construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建設機械の干渉防止装置に関する。 The present invention relates to a construction machine interference prevention apparatus.
建設機械では、アタッチメントをキャブの前方及び上方で操作することがある。このとき、建設機械には、アタッチメント(例えばバケット)がキャブに接触(又は衝突)しないようにアタッチメントを駆動する油圧シリンダの動作を制限する必要がある。 In construction machines, the attachment may be operated in front of and above the cab. At this time, it is necessary for the construction machine to limit the operation of the hydraulic cylinder that drives the attachment so that the attachment (for example, bucket) does not contact (or collide) with the cab.
特許文献1には、作業機(建設機械)の運転範囲内に運転室(キャブ)と干渉する区域が存在する場合に、作業時にバケット(アタッチメント)が運転室に衝突することを防止するために、設定した干渉区域(準危険域、危険域)にバケットが進入したときにアタッチメントを駆動する油圧シリンダの作業速度の減速若しくは作業の停止を行う技術を開示している。 In Patent Document 1, in order to prevent the bucket (attachment) from colliding with the cab during work when there is an area that interferes with the cab (cab) within the operation range of the work machine (construction machine). Discloses a technique for decelerating or stopping the working speed of a hydraulic cylinder that drives an attachment when a bucket enters a set interference area (quasi-dangerous area, dangerous area).
しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、キャブとアタッチメントとが干渉しない領域(例えばキャブの上方)でアタッチメントの操作(例えばブームの上げ操作)をする場合でも、アタッチメント(を駆動する油圧シリンダ)の動作を制限する。このため、特許文献1に開示されている技術では、アタッチメントの操作可能範囲が減少し、アタッチメントの操作性が低下する。また、特許文献1に開示されている技術では、キャブの上方におけるアタッチメントの操作時に、ブームの上げ操作の制限を解除することができる制御方法が記載されていない。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, even when an attachment operation (for example, a boom raising operation) is performed in an area where the cab and the attachment do not interfere (for example, above the cab), the hydraulic cylinder for driving the attachment ( ) Is restricted. For this reason, in the technique disclosed in Patent Document 1, the operable range of the attachment is reduced, and the operability of the attachment is lowered. In addition, the technique disclosed in Patent Document 1 does not describe a control method that can release the limitation of the boom raising operation when the attachment is operated above the cab.
本発明は、このような事情の下に為され、アタッチメントの先端の位置及びアタッチメントの操作内容に応じて、アタッチメントの動作を制限する干渉防止範囲を設定することができる建設機械の干渉防止装置を提供することを目的とする。 The present invention is made under such circumstances, and provides an interference prevention device for a construction machine that can set an interference prevention range that restricts the operation of the attachment according to the position of the tip of the attachment and the operation content of the attachment. The purpose is to provide.
本発明の一の態様によれば、アタッチメントの操作方向及び操作量を入力される操作レバーと、前記操作レバーによって入力された前記操作方向及び前記操作量に基づいて前記アタッチメントの動作を制御する油圧回路とを備える建設機械に搭載される前記アタッチメントの動作を制限する干渉防止装置であって、前記アタッチメントの位置を検出する検出手段と、前記検出手段及び前記油圧回路を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記アタッチメントの位置及び前記操作レバーによって入力された前記操作方向に基づいて干渉防止範囲を設定し、該検出手段が検出した該アタッチメントの位置に基づいて該アタッチメントが前記干渉防止範囲内に進入したか否かを判断し、該アタッチメントが前記干渉防止範囲内に進入した場合に前記油圧回路を用いて該アタッチメントを駆動する油圧シリンダを減速又は停止すると共に、前記検出手段が検出した前記アタッチメントの位置が前記キャブの上方であり、且つ、前記操作レバーによって入力された前記操作方向がブームの上げ方向であるときに、前記キャブの上方の所定領域を除く領域を前記干渉防止範囲として設定し、前記アタッチメントの位置が前記所定領域におけるブーム上げ操作に対する前記油圧シリンダの減速又は停止をしない、ことを特徴とする建設機械の干渉防止装置が提供される。また、前記干渉防止範囲は、キャブの外周であって前記油圧シリンダを停止させる停止範囲と前記停止範囲の外周であって前記油圧シリンダを減速させる減速範囲とを有し、前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記アタッチメントの位置が前記キャブの上方であり、且つ、前記操作レバーによって入力された前記操作方向がブームの上げ方向であるときに、前記所定領域に前記停止領域及び前記減速領域を設定しない、ことを特徴とする建設機械の干渉防止装置であってもよい。前記制御手段は、前記アタッチメントが前記干渉防止範囲内に進入した場合に、前記油圧回路の減圧弁を用いて前記油圧回路の方向制御弁に入力するパイロット圧を制御して、該アタッチメントの動作を制限する、ことを特徴とする建設機械の干渉防止装置であってもよい。前記制御手段は、前記アタッチメントが前記干渉防止範囲内に進入した場合に、入力された前記操作方向及び前記操作量を補正して、該アタッチメントを駆動する前記油圧シリンダの動作を制限する、ことを特徴とする建設機械の干渉防止装置であってもよい。前記検出手段は、前記アタッチメントの位置として、該アタッチメントの先端の位置を検出する、ことを特徴とする建設機械の干渉防止装置であってもよい。前記検出手段は、前記アタッチメントの角度を検出して、該アタッチメントの位置を検出する、ことを特徴とする建設機械の干渉防止装置であってもよい。前記検出手段は、前記操作レバーによって入力された前記操作方向及び前記操作量に基づいて、前記アタッチメントの位置を検出する、ことを特徴とする建設機械の干渉防止装置であってもよい。 According to one aspect of the present invention, an operation lever that receives an operation direction and an operation amount of an attachment, and a hydraulic pressure that controls an operation of the attachment based on the operation direction and the operation amount input by the operation lever. An interference preventing apparatus for restricting an operation of the attachment mounted on a construction machine including a circuit, the detection means detecting a position of the attachment, and a control means for controlling the detection means and the hydraulic circuit. The control means sets an interference prevention range based on the position of the attachment detected by the detection means and the operation direction input by the operation lever, and based on the position of the attachment detected by the detection means. To determine whether the attachment has entered the interference prevention range, and the attachment is When entering the stopping range, the hydraulic cylinder that drives the attachment is decelerated or stopped using the hydraulic circuit, and the position of the attachment detected by the detecting means is above the cab, and the operation When the operation direction input by the lever is the boom raising direction, an area excluding the predetermined area above the cab is set as the interference prevention range, and the position of the attachment corresponds to the boom raising operation in the predetermined area. There is provided an interference prevention device for a construction machine, wherein the hydraulic cylinder is not decelerated or stopped. The interference prevention range includes a stop range in which the hydraulic cylinder is stopped at the outer periphery of the cab, and a deceleration range in which the hydraulic cylinder is decelerated at the outer periphery of the stop range. When the position of the attachment detected by the detecting means is above the cab and the operation direction input by the operation lever is a boom raising direction, the stop region and the deceleration region are included in the predetermined region. It is also possible to use a construction machine interference prevention device characterized by not setting. When the attachment enters the interference prevention range, the control means controls the pilot pressure input to the direction control valve of the hydraulic circuit using the pressure reducing valve of the hydraulic circuit, and controls the operation of the attachment. It may be a construction machine interference prevention device characterized by limiting. The control means corrects the input operation direction and the operation amount when the attachment enters the interference prevention range, and restricts the operation of the hydraulic cylinder that drives the attachment. The feature may be a construction machine interference prevention device. The detection means may be a construction machine interference prevention device, characterized in that the position of the tip of the attachment is detected as the position of the attachment. The detection unit may be an interference prevention device for a construction machine that detects an angle of the attachment and detects a position of the attachment. The detection means may be a construction machine interference prevention device, wherein the position of the attachment is detected based on the operation direction and the operation amount input by the operation lever.
本発明に係る建設機械の干渉防止装置によれば、アタッチメントの先端の位置及びアタッチメントの操作内容に応じて、アタッチメントの動作を制限する干渉防止範囲を設定することができる。 According to the interference prevention device for a construction machine according to the present invention, it is possible to set an interference prevention range that restricts the operation of the attachment in accordance with the position of the tip of the attachment and the operation content of the attachment.
添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。 Non-limiting exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of all attached drawings, the same or corresponding members or parts are denoted by the same or corresponding reference numerals, and redundant description is omitted. Also, the drawings are not intended to show the relative ratio between members or parts. Accordingly, specific dimensions can be determined by one skilled in the art in light of the following non-limiting embodiments.
以後に、実施形態に係る建設機械100を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、本実施形態以外でも、アタッチメントの操作に応じて、キャブとアタッチメントとが干渉することを防止するためにアタッチメントの動作を制御(例えば制限)するものであればいずれのものにも用いることができる。また、本発明を用いることができる建設機械には、油圧ショベル、クレーン車、ブルドーザ、ホイールローダ及びダンプトラック、並びに、杭打ち機、杭抜き機、ウォータージェット、泥排水処理設備、グラウトミキサ、深礎工用機械及びせん孔機械などが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described using the construction machine 100 according to the embodiment. Note that the present invention is not limited to this embodiment, as long as the operation of the attachment is controlled (for example, restricted) in order to prevent the cab and the attachment from interfering with each other according to the operation of the attachment. Can also be used. Construction machines that can use the present invention include hydraulic excavators, crane trucks, bulldozers, wheel loaders and dump trucks, pile driving machines, pile removers, water jets, mud drainage treatment equipment, grout mixers, deep Includes foundation and drilling machines.
本実施形態に係る建設機械100を用いて、下記に示す順序で本発明を説明する。 The present invention will be described in the following order using the construction machine 100 according to the present embodiment.
1.建設機械の構成
2.油圧回路
3.建設機械の動作
4.アタッチメントの例
[1.建設機械の構成]
図1及び図2を用いて、本発明の実施形態に係る建設機械100の概略構成を説明する。
1. Construction machine construction 2. Hydraulic circuit 3. Construction machine operation Example of attachment [1. Construction machine construction]
A schematic configuration of the construction machine 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1に示すように、本実施形態に係る建設機械100は、キャブ(運転室)10Cbを搭載した上部旋回体10Upと、車輪等を用いて建設機械100の移動を行う下部走行体10Dwとを備える。また、建設機械100は、アタッチメントとして、上部旋回体10Upに基端部(例えば図4のOb)を軸支されたブーム11と、ブーム11の先端に軸支されたアーム12と、アーム12の先端に軸支されたバケット13とを備える。更に、建設機械100は、油圧シリンダとして、ブーム11を駆動するブーム用シリンダ11cと、アーム12を駆動するアーム用シリンダ12cと、バケット13を駆動するバケット用シリンダ13cと、アタッチメントの位置を建設機械100の幅方向にオフセット(移動)するオフセット用シリンダ12oと、を備える。
As shown in FIG. 1, the construction machine 100 according to the present embodiment includes an upper swing body 10Up on which a cab (cab) 10Cb is mounted, and a lower traveling body 10Dw that moves the construction machine 100 using wheels and the like. Prepare. In addition, the construction machine 100 includes, as an attachment, a
なお、本発明を用いることができる建設機械は、アームの先端に取り付けるアタッチメント(エンドアタッチメント)として、バケット以外のアタッチメントを用いてもよい。例えば後述する[4.アタッチメントの例]で説明するリフティングマグネット13A又はフォーク13Bなどを用いてもよい。また、本発明を用いることができる建設機械は、オフセット用シリンダ12oを備えないものでもよい。
In addition, the construction machine which can use this invention may use attachments other than a bucket as an attachment (end attachment) attached to the front-end | tip of an arm. For example, [4. A
本実施形態に係る建設機械100は、後述する油圧回路30C(図2)を用いて、ブーム用シリンダ11cに作動油(圧油)を供給することによって、ブーム用シリンダ11cを長手方向に伸縮する。このとき、ブーム11は、ブーム用シリンダ11cの伸縮によって、キャブ10Cbの前方及び上方で上下方向に駆動される。また、建設機械100は、キャブ10Cbの室内のオペレータ(運転者、作業者)の操作レバーの操作量(及び操作方向)に応じてブーム用方向制御弁を制御し、ブーム用シリンダ11cに供給される作動油を制御する。この結果、建設機械100は、オペレータの操作レバーの操作量等に応じて、所望の作業を実施することができる。
The construction machine 100 according to the present embodiment expands and contracts the
ブーム11の場合と同様に、建設機械100は、アーム用シリンダ12c及びバケット用シリンダ13cの伸縮によって、キャブ10Cbの前方及び/又は上方でアーム12及びバケット13を駆動する。建設機械100は、ブーム用シリンダ11cの場合と同様に、アーム用方向制御弁及びバケット用方向制御弁によって、アーム用シリンダ12c及びバケット用シリンダ13cに供給される作動油を制御する。
As in the case of the
また、本実施形態に係る建設機械100は、下部走行体10Dwの車輪及び旋回装置等を用いて、建設機械100の走行(前後左右の移動)及び回転(旋回など)を行う。また、建設機械100は、走行用の方向制御弁などを更に用いて、オペレータの操作レバーの操作量などに応じて、建設機械100の走行などを実施してもよい。 In addition, the construction machine 100 according to the present embodiment travels (moves back and forth, right and left) and rotates (turns and the like) of the construction machine 100 using the wheels and the turning device of the lower traveling body 10Dw. Further, the construction machine 100 may further use a traveling direction control valve or the like to travel the construction machine 100 according to the amount of operation of the operation lever of the operator.
更に、本実施形態に係る建設機械100は、後述する制御手段20(図2)を用いて、アタッチメント(11、12及び13)の位置及び操作方向に基づいて、アタッチメントとキャブ10Cbとが干渉することを防止する。制御手段20は、アタッチメントとキャブ10Cbとが干渉することを防止するために、例えばアタッチメントを駆動する油圧シリンダを減速又は停止する。すなわち、本実施形態に係る建設機械100の制御手段20は、アタッチメントとキャブ10Cbとが干渉することを防止する干渉防止装置として用いられる。なお、制御手段20(建設機械100)がアタッチメントの位置に応じてアタッチメントの動作を制限する方法(干渉防止制御)は、後述する[3.建設機械の動作]で説明する。 Furthermore, in the construction machine 100 according to the present embodiment, the attachment and the cab 10Cb interfere with each other based on the position and the operation direction of the attachment (11, 12 and 13) using the control unit 20 (FIG. 2) described later. To prevent that. The control means 20 decelerates or stops, for example, a hydraulic cylinder that drives the attachment in order to prevent the attachment and the cab 10Cb from interfering with each other. That is, the control means 20 of the construction machine 100 according to the present embodiment is used as an interference prevention device that prevents the attachment and the cab 10Cb from interfering with each other. Note that a method (interference prevention control) in which the control unit 20 (the construction machine 100) restricts the operation of the attachment in accordance with the position of the attachment will be described later [3. The operation of the construction machine] will be described.
[2.油圧回路]
本発明の実施形態に係る建設機械100に用いる油圧回路30Cを図2に示す。ここで、図2に記載した実線は、油路(圧油の通路)を示す。また、//を付加している実線は、電気制御系を示す。
[2. Hydraulic circuit]
FIG. 2 shows a
なお、図2では本発明を説明するために主にリモコン回路を示し、その他の部分は省略している。また、本発明に係る建設機械は、図2に示す油圧回路30C以外でも、キャブ10Cbとの干渉を防止するために油圧シリンダ(アタッチメント)の動作を制限することができる油圧回路であればいずれのものにも用いることができる。
In FIG. 2, a remote control circuit is mainly shown to explain the present invention, and other parts are omitted. Further, the construction machine according to the present invention may be any hydraulic circuit that can restrict the operation of the hydraulic cylinder (attachment) in order to prevent interference with the cab 10Cb other than the
図2に示すように、油圧回路30Cは、油圧ポンプ(不図示)から吐出された圧油を供給されるブーム用方向制御弁Vcbと、ブーム用方向制御弁Vcbを経由して圧油(作動油)を供給(流入)されるブーム用シリンダCb(図1の11c)とを有する。また、油圧回路30Cは、本実施形態では、ブーム11(図1)の上げ操作のパイロット圧をブーム用方向制御弁Vcbの制御ポートに入力する油路にブーム用減圧弁Vpbを備える。また、油圧回路30Cは、ブーム用方向制御弁Vcb及びブーム用シリンダCbと同様に、アーム用方向制御弁Vca、アーム用シリンダCa(図1の12c)及びアーム用減圧弁Vpa、並びに、オフセット用方向制御弁Vco、オフセット用シリンダCo(図1の12o)及びオフセット用減圧弁Vpoを備える。更に、本実施形態に係る建設機械100は、油圧回路30Cの全体の動作を制御する制御手段20を油圧回路30Cに接続している。また、建設機械100は、アタッチメント(図1のブーム11等)の位置を検出する検出手段31を制御手段20に接続している。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態に係る油圧回路30Cは、油圧ポンプの動作を制御することによって、油圧ポンプから吐出した圧油を方向制御弁(Vcb、Vca、Vco)に供給する。また、油圧回路30Cは、方向制御弁(Vcb等)の動作を制御することによって、方向制御弁から油圧シリンダ(Cb、Ca、Co)に供給する圧油の流量及び方向を制御する。更に、油圧回路30Cは、検出手段31の検出結果に基づいてアタッチメントの動作を制限する場合に、制御手段20によってブーム用減圧弁Vpb、アーム用減圧弁Vpa及びオフセット用減圧弁Vpoの動作を制御される。油圧回路30Cは、ブーム用減圧弁Vpb及びアーム用減圧弁Vpaを用いて、例えばブーム上げ方向のパイロット圧及びアーム閉じ方向のパイロット圧を減圧される。
The
方向制御弁(Vcb等)は、油圧シリンダ(Cb等)に供給する圧油を制御するものである。方向制御弁は、油圧シリンダに供給する圧油の流量及び流れ方向を制御する。具体的には、方向制御弁は、入力されたパイロット圧に応じてスプール位置を切り替えられ、その内部通路の経路を変化される。方向制御弁は、例えばオペレータが操作した操作レバー(Lvb、Lva、Lvo)の操作量(及び操作方向)に応じたパイロット圧を入力されて、油圧シリンダに供給する圧油(作動油)の流量(操作量)及び流れ方向(操作方向)を変化される。 The direction control valve (Vcb or the like) controls the pressure oil supplied to the hydraulic cylinder (Cb or the like). The direction control valve controls the flow rate and flow direction of the pressure oil supplied to the hydraulic cylinder. Specifically, the directional control valve is switched in the spool position according to the input pilot pressure, and the path of the internal passage is changed. The directional control valve receives, for example, a pilot pressure corresponding to an operation amount (and operation direction) of an operation lever (Lvb, Lva, Lvo) operated by an operator, and a flow rate of pressure oil (operating oil) supplied to the hydraulic cylinder. (Operation amount) and flow direction (operation direction) are changed.
油圧シリンダ(Cb等)は、その伸縮動作によってアタッチメント(図1の11等)を駆動するものである。油圧シリンダは、方向制御弁から供給された圧油(作動油)を用いて、長手方向に伸縮する。なお、油圧シリンダからの戻り油(作動油)は、方向制御弁等を介して、タンク(不図示)に排出される。油圧シリンダは、例えばシリンダ容器とピストン等で構成することができる。 The hydraulic cylinder (Cb, etc.) drives the attachment (11, etc. in FIG. 1) by its expansion / contraction operation. The hydraulic cylinder expands and contracts in the longitudinal direction using pressure oil (operating oil) supplied from the direction control valve. The return oil (hydraulic oil) from the hydraulic cylinder is discharged to a tank (not shown) via a direction control valve or the like. The hydraulic cylinder can be composed of, for example, a cylinder container and a piston.
減圧弁(Vpb等)は、方向制御弁に入力するパイロット圧を制御するものである。減圧弁は、本実施形態では、制御手段20の入力信号に基づいて、その開度を変化される。すなわち、減圧弁は、その開度を変化することによって、その下流側の油路の圧力(方向制御弁に入力するパイロット圧)を減圧することができる。減圧弁は、例えば比例弁、圧力調整弁などを用いてもよい。 The pressure reducing valve (Vpb or the like) controls the pilot pressure input to the direction control valve. In this embodiment, the opening of the pressure reducing valve is changed based on an input signal of the control means 20. That is, the pressure reducing valve can reduce the pressure in the downstream oil passage (pilot pressure input to the direction control valve) by changing the opening. As the pressure reducing valve, for example, a proportional valve, a pressure adjusting valve, or the like may be used.
検出手段31は、アタッチメントの位置を検出する手段である。検出手段31は、本実施形態では、ブーム用センサ31b、アーム用センサ31a及びオフセット用センサ31oを用いてブーム、アーム及びオフセットの角度(例えば図4のθa、θb)を夫々検出し、検出した角度に基づいてアタッチメントの位置を算出する。検出手段31は、アタッチメントの位置として、検出した角度に基づいてアーム12(図1)の先端の位置を算出する。これにより、検出手段31(建設機械100)は、アーム12の先端に異なるエンドアタッチメント(アタッチメント)が装着されている場合でも、先端の位置を算出する算出式を共通に用いることができる。
The detection means 31 is a means for detecting the position of the attachment. In this embodiment, the detection means 31 detects and detects the boom, arm, and offset angles (for example, θa and θb in FIG. 4) using the boom sensor 31b, the
なお、本発明を用いることができる建設機械は、アーム12の先端に装着されるエンドアタッチメント(アタッチメント)の種類に応じて算出式を切り換えるようにして、各エンドアタッチメント(アタッチメント)の干渉端部位置をアタッチメントの位置として検出するようにしてもよい。また、本発明を用いることができる建設機械は、オペレータによって入力された操作レバーの操作方向及び操作量に基づいて、アタッチメント(の先端)の位置を検出(算出)してもよい。
The construction machine that can use the present invention switches the calculation formula in accordance with the type of the end attachment (attachment) attached to the tip of the
制御手段20は、油圧回路30Cの全体の動作を制御する手段である。制御手段20は、操作レバー(Lvb等)の操作量(及び操作方向)に応じて、油圧ポンプ及び減圧弁(Vpb等)を制御する。制御手段20は、例えば建設機械100の動作を制御するために搭載されたコントローラを利用してもよい。ここで、コントローラをCPU及びメモリ(ROM、RAMなど)等を含む演算処理装置で構成することができる。
The control means 20 is a means for controlling the overall operation of the
制御手段20は、本実施形態では、アタッチメント(図1の11、12及び13)の位置及び操作方向に基づいて、アタッチメントとキャブ10Cbとが干渉することを防止する。すなわち、制御手段20は、アタッチメントとキャブ10Cbとが干渉することを防止するために、アタッチメントを駆動する油圧シリンダ(Cb等)を減速又は停止する。 In this embodiment, the control means 20 prevents the attachment and the cab 10Cb from interfering with each other based on the position and the operation direction of the attachment (11, 12 and 13 in FIG. 1). That is, the control means 20 decelerates or stops the hydraulic cylinder (Cb or the like) that drives the attachment in order to prevent the attachment and the cab 10Cb from interfering with each other.
具体的には、制御手段20は、先ず、検出手段31が検出したアタッチメント(11等)の位置及び操作レバー(Lvb等)によって入力された操作方向に基づいて、干渉防止範囲(後述する図4のRc1、Rd1)を設定する。次に、制御手段20は、作業時に検出手段31が検出するアタッチメントの位置に基づいて、アタッチメントが干渉防止範囲内に進入したか否かを判断する。
Specifically, the
このとき、制御手段20は、アタッチメントが干渉防止範囲内に進入したと判断した場合に、油圧回路30Cの減圧弁Vpb等を用いて、アタッチメントを駆動する油圧シリンダCb等に供給する作動油の流量を減少する、又は、油圧シリンダCb等への作動油の供給を停止する。すなわち、制御手段20は、油圧回路30Cの減圧弁Vpb等を用いて、方向制御弁Vcb等の制御ポートに入力するパイロット圧を減圧し、アタッチメントを駆動する油圧シリンダCb等を減速又は停止する。また、制御手段20は、アタッチメントが干渉防止範囲外に退避する方向への操作をされたと判断した場合に、アタッチメントを駆動する油圧シリンダの減速又は停止を解除する。
At this time, when the
ここで、干渉防止範囲とは、キャブ10Cbの外周であって油圧シリンダ(図1の11c等、図2のCb等)を停止させる停止範囲(例えば後述する図4のRc1又は図5のRc2)と、停止範囲の外周であって油圧シリンダを減速させる減速範囲(図4のRd1又は図5のRd2)とを有する。制御手段20は、アタッチメントの位置に応じて停止範囲及び減速範囲を夫々設定する。なお、停止範囲及び減速範囲は、図4及び図5に示すものに限定されるものではない。すなわち、本発明を用いることができる建設機械100は、アタッチメントの種類及び動作方法に応じて、適宜、停止範囲及び減速範囲を設定することができる。 Here, the interference prevention range is a stop range (for example, Rc1 in FIG. 4 or Rc2 in FIG. 5 described later) that stops the hydraulic cylinder (11c in FIG. 1, Cb in FIG. 2, etc.) on the outer periphery of the cab 10Cb. And a deceleration range (Rd1 in FIG. 4 or Rd2 in FIG. 5) that is the outer periphery of the stop range and decelerates the hydraulic cylinder. The control means 20 sets a stop range and a deceleration range according to the position of the attachment. The stop range and the deceleration range are not limited to those shown in FIGS. That is, the construction machine 100 to which the present invention can be used can appropriately set the stop range and the deceleration range according to the type of attachment and the operation method.
制御手段20(建設機械100)がアタッチメントの位置に応じてアタッチメントの動作を制限する方法(干渉防止制御)は、後述する[3.建設機械の動作]で説明する。 A method (interference prevention control) in which the control means 20 (the construction machine 100) restricts the operation of the attachment in accordance with the position of the attachment will be described later [3. The operation of the construction machine] will be described.
[3.建設機械の動作]
図3、図4及び図5を用いて、本発明の実施形態に係る建設機械100(制御手段20)がアタッチメントの動作を制御する方法を説明する。図3は、建設機械100の制御手段20の動作(干渉防止制御)の一例を説明するフローチャート図である。図4は、建設機械100の制御手段20が設定する干渉防止範囲(ブーム上げ操作用)の例を説明する説明図である。図5は、建設機械100の制御手段20が設定する干渉防止範囲(アーム及びオフセット操作用)の例を説明する説明図である。
[3. Construction machine operation]
A method in which the construction machine 100 (control unit 20) according to the embodiment of the present invention controls the operation of the attachment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of the operation (interference prevention control) of the control means 20 of the construction machine 100. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of an interference prevention range (for boom raising operation) set by the control means 20 of the construction machine 100. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an example of the interference prevention range (for arm and offset operation) set by the control means 20 of the construction machine 100.
図3に示すように、本実施形態に係る建設機械100の制御手段20は、先ず、ステップS301において、オペレータが操作した操作レバー(図2のLvb等)の操作方向(及び操作量)に応じて、アタッチメント(図1のブーム11等)の動作を開始する。
As shown in FIG. 3, the control means 20 of the construction machine 100 according to the present embodiment first responds to the operation direction (and the operation amount) of the operation lever (Lvb in FIG. 2) operated by the operator in step S301. Then, the operation of the attachment (such as the
その後、制御手段20は、ステップS302に進む。 Thereafter, the control means 20 proceeds to step S302.
次に、ステップS302において、制御手段20は、検出手段31(図2)が検出した検出結果に基づいて、建設機械100の作業姿勢を演算する。具体的には、制御手段20は、ブーム用センサ31b、アーム用センサ31a及びオフセット用センサ31o(図2)が検出したブーム11、アーム12及びオフセットの角度に基づいて、アタッチメントの位置(姿勢)を算出する。制御手段20は、例えば図4に示すブーム11の角度θb及びアーム12の角度θaを検出して、建設機械100の作業姿勢としてアーム12の先端の角度θasを算出する。
Next, in step S302, the control means 20 calculates the work posture of the construction machine 100 based on the detection result detected by the detection means 31 (FIG. 2). Specifically, the control means 20 determines the position (posture) of the attachment based on the
演算後、制御手段20は、ステップS303に進む。
After the calculation, the
次いで、ステップS303において、制御手段20は、アーム12の先端の位置を演算する。具体的には、制御手段20は、ブーム用センサ31b等が検出したブーム11等の角度及び予め記憶されているブーム11及びアーム12の長手方向の長さを用いて、アーム12の先端の位置を算出する。
Next, in step S303, the control means 20 calculates the position of the tip of the
演算後、制御手段20は、ステップS304に進む。 After the calculation, the control means 20 proceeds to step S304.
ステップS304において、制御手段20は、アーム12の先端とキャブ10Cbの外形との離間距離(以下、「安全距離」という。)を演算する。具体的には、制御手段20は、ステップS303で演算したアーム12の先端の位置及び予め記憶されているキャブ10Cbの形状に基づいて、安全距離を算出する。
In step S304, the control means 20 calculates a separation distance (hereinafter referred to as “safety distance”) between the tip of the
演算後、制御手段20は、ステップS305に進む。
After the calculation, the
ステップS305において、制御手段20は、ブーム上げ操作の許可領域であるか否かを判断する。ここで、制御手段20は、先ず、ステップS303で演算したアーム12の先端の位置に基づいて、アーム12の先端がキャブ10Cbの上方であるか否かを判断する。次に、制御手段20は、ステップS301で入力された操作レバーの操作方向がブームの上げ方向であるか否かを判断する。
In step S305, the control means 20 determines whether or not it is a boom raising operation permission area. Here, the control means 20 first determines whether or not the tip of the
具体的には、制御手段20は、図4に示すようにキャブ10Cbの周辺領域を領域R1乃至領域R6に分割し、領域R1若しくは領域R2(所定領域)にアーム12の先端が位置されているか否かを判断する。また、制御手段20は、領域R1若しくは領域R2にアーム12の先端が位置されている場合に、操作レバーの操作方向がブームの上げ方向Mbであるか否かを判断する。
Specifically, as shown in FIG. 4, the control means 20 divides the peripheral area of the cab 10Cb into areas R1 to R6, and is the tip of the
なお、制御手段20は、図4に示すようにアーム12の駆動角度θa及びブーム11の駆動角度θbを用いて、アーム12の先端の角度θasについて次式が成り立つときに、アーム12の先端がキャブ10Cbの上方であると判断してもよい。ここで、次式において、θcは上部旋回体10Upに軸支されたブーム11の基端部Obを中心としたときのキャブ前方上端角部の角度である。
The control means 20 uses the drive angle θa of the
(数1)
θas>θc
また、制御手段20は、上部旋回体10Upに軸支されたブーム11の基端部Obを中心としたときのアーム12の先端の座標(xa、ya)について次式が成り立つときに、アーム12の先端がキャブ10Cbの上方であると判断してもよい。ここで、次式において、xc、ycはキャブ10Cbの前方上端角部の座標である。
(Equation 1)
θas> θc
Further, the control means 20 is configured so that the following expression is established with respect to the coordinates (xa, ya) of the tip of the
(数2)
ya/xa>yc/xc
制御手段20は、領域R1若しくは領域R2にアーム12の先端が位置され、且つ、入力された操作方向がブームの上げ方向Mbである場合に、ブーム上げ操作の許可領域であると判断し、ステップS306Aに進む。それ以外の場合には、制御手段20は、ステップS306Bに進む。
(Equation 2)
ya / xa> yc / xc
When the tip of the
ステップS306Aにおいて、制御手段20は、アタッチメントの動作を制限するために干渉防止範囲を設定する。このとき、制御手段20は、ブーム11の上げ操作を許可する(ブーム11の上げ動作を制限しない)ブーム上げ操作用干渉防止範囲として、図4に示す停止範囲Rc1及び減速範囲Rd1を夫々設定する。すなわち、制御手段20は、キャブ10Cbの周辺領域で領域R1及び領域R2以外の領域(領域3〜領域6)に干渉防止範囲を設定する。
In step S306A, the control means 20 sets an interference prevention range in order to limit the operation of the attachment. At this time, the
設定後、制御手段20は、ステップS307に進む。
After the setting, the
一方、ステップS306Bにおいて、制御手段20は、アタッチメントの動作を制限するために干渉防止範囲を設定する。このとき、制御手段20は、ブーム11、アーム12及びオフセットの動作を制限するブーム、アーム及びオフセット用干渉防止範囲として、図5に示す停止範囲Rc2及び減速範囲Rd2を夫々設定する。すなわち、制御手段20は、キャブ10Cbの周辺領域で領域R1乃至領域R6の領域に干渉防止範囲を設定する。
On the other hand, in step S306B, the
設定後、制御手段20は、ステップS307に進む。
After the setting, the
ステップS307において、制御手段20は、アタッチメントの動作を制限すること(干渉防止制御)を実施する。 In step S307, the control means 20 implements limiting the operation of the attachment (interference prevention control).
具体的には、制御手段20は、先ず、作業時に検出手段31を用いて検出したアタッチメントの位置(及びステップS304演算した安全距離)に基づいて、アタッチメントがステップS306A又はステップS306Bで設定した干渉防止範囲(図4のRc1及びRd1、又は、図5のRc2及びRd2)内に進入したか否かを判断する。
Specifically, the
次いで、制御手段20は、アタッチメントが干渉防止範囲内に進入したと判断した場合に、アタッチメントを駆動する油圧シリンダの動作を制限する。制御手段20は、アタッチメントが減速範囲(図4のRd1、又は、図5のRd2)内に進入した場合に、油圧回路30Cに配置した減圧弁(図2のVpb等)に入力する電流値(指令信号)を制御し、減圧弁を用いてパイロット圧を減圧する。また、制御手段20は、アタッチメントが停止範囲(図4のRc1、又は、図5のRc2)内に進入した場合に、油圧回路30Cに配置した減圧弁(Vpb等)を全閉して、方向制御弁(Vcb等)へのパイロット圧の入力を停止し、方向制御弁のスプールの位置を中立にして油圧シリンダの動作を停止する。更に、制御手段20は、その後、アタッチメントが干渉防止範囲外に退避する方向への操作をされた場合に、アタッチメントを駆動する油圧シリンダの動作を制限することを解除する。これにより、制御手段20は、アタッチメントを駆動する油圧シリンダの動作速度を減速し、干渉防止制御を実施することができる。
Next, when it is determined that the attachment has entered the interference prevention range, the
なお、制御手段20は、アタッチメントが干渉防止範囲内に進入した場合に、オペレータによって入力された操作方向(及び操作量)を補正して、油圧シリンダの動作を制限してもよい。制御手段20は、例えば補正した操作方向(及び操作量)に基づいて、方向制御弁のスプールの位置を制御してもよい。また、制御手段20は、例えば補正した操作方向(及び操作量)に基づいて、油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御してもよい。
Note that when the attachment enters the interference prevention range, the
本発明に係る制御手段20は、ブーム11の上げ操作をする場合にキャブ10Cbとアタッチメントとが干渉しないキャブ10Cbの上方の領域R1、R2(所定領域)を干渉防止範囲から除く。これにより、制御手段20は、アタッチメントの先端の位置がキャブの上方の領域R1、R2で、且つ、ブーム11の上げ操作時に油圧シリンダの減速又は停止をしない(ブーム11の上げ動作を制限しない)。すなわち、制御手段20は、ステップS306Aでブーム11の上げ操作を許可するブーム上げ操作用干渉防止範囲(図4の停止範囲Rc1及び減速範囲Rd1)を設定し、干渉防止制御を行う。このため、本発明に係る制御手段20(建設機械100)は、キャブ10Cbの上方でのアタッチメントの操作時(ブーム11の上げ操作時)に、アタッチメントの操作性を向上することができる。
The control means 20 according to the present invention excludes the regions R1 and R2 (predetermined regions) above the cab 10Cb where the cab 10Cb and the attachment do not interfere when the
その後、制御手段20は、ステップS308に進む。 Thereafter, the control means 20 proceeds to step S308.
ステップS308において、制御手段20は、オペレータが建設機械100に入力する情報に応じて、アタッチメントの動作(作業)を継続するか否かを判断する。アタッチメントの動作を継続する場合には、制御手段20は、ステップS302に戻る。アタッチメントの動作を継続しない場合には、制御手段20は、図中のENDに進み、アタッチメントを制御する動作を終了する。
In step S <b> 308, the
以上により、本発明の実施形態に係る建設機械100の制御手段20(干渉防止装置)によれば、アタッチメントの位置(アーム12の先端の位置)に応じて、アタッチメント(11等)の動作を制限することができる。すなわち、本実施形態に係る制御手段20(干渉防止装置)によれば、アーム12の先端の位置に応じて干渉防止範囲を設定し、設定した干渉防止範囲に基づいてアタッチメントとキャブ10Cbとが干渉することを防止することができる。これにより、本実施形態に係る制御手段20(干渉防止装置)によれば、キャブ10Cbの上方(領域R1、R2)でブーム11の上げ操作を許可することができ、キャブ10Cbの上方でアタッチメントの操作性を向上することができる。
As described above, according to the control means 20 (interference prevention device) of the construction machine 100 according to the embodiment of the present invention, the operation of the attachment (11 or the like) is restricted according to the position of the attachment (the position of the tip of the arm 12). can do. That is, according to the control means 20 (interference prevention device) according to the present embodiment, the interference prevention range is set according to the position of the tip of the
また、本発明の実施形態に係る建設機械100の制御手段20(干渉防止装置)によれば、アタッチメントとキャブ10Cbとの干渉を防止しつつ、例えば狭い道路若しくはその他限られた作業空間で作業(例えばブーム11による荷上げ作業)をする場合に、キャブ10Cbの上方(領域R1、R2)でブーム11の上げ操作をすることができる。これにより、本実施形態に係る制御手段20(干渉防止装置)によれば、建設機械100の作業性を向上することができる。
In addition, according to the control means 20 (interference prevention device) of the construction machine 100 according to the embodiment of the present invention, the work (for example, a narrow road or other limited work space can be performed while preventing interference between the attachment and the cab 10Cb). For example, when carrying out the lifting work by the
更に、本発明の実施形態に係る建設機械100の制御手段20(干渉防止装置)によれば、例えば作動油の油温を上昇させるためにブーム11の上げ動作を行う場合に、キャブ10Cbの上方(領域R1、R2)でブーム11の上げ操作をすることができる。これにより、本実施形態に係る建設機械100は、狭い作業範囲で作動油の油温を容易且つ迅速に上昇させることができる。
Furthermore, according to the control means 20 (interference prevention device) of the construction machine 100 according to the embodiment of the present invention, for example, when the
[4.アタッチメントの例]
本実施形態に係る建設機械100が用いることができるアタッチメントのその他の例を図6に示す。なお、本発明に係る建設機械が用いることができるアタッチメントは、図6に示すものに限定されるものではない。
[4. Example of attachment]
FIG. 6 shows another example of the attachment that can be used by the construction machine 100 according to the present embodiment. The attachment that can be used by the construction machine according to the present invention is not limited to that shown in FIG.
図6(a)に示すように、建設機械100は、アタッチメント(エンドアタッチメント)として、リフティングマグネット13Aを用いることができる。ここで、リフティングマグネットとは、磁力を用いて、破材、鉄屑などの作業対象物を移動するアタッチメントである。リフティングマグネット13Aを用いた建設機械100では、一般的に、アタッチメントの作業範囲(可動範囲)が広くなる。なお、図6(a)に示す建設機械100のリフティングマグネット13A以外の部分は、前述のバケット13の場合と同様のため、説明を省略する。
As shown in FIG. 6A, the construction machine 100 can use a
建設機械100は、本発明に係る干渉防止制御を用いることによって、アタッチメントの作業範囲が広くなった場合でも、設定した干渉防止範囲に基づいてアタッチメントとキャブ10Cbとが干渉することを防止することができる。また、建設機械100は、本発明に係る干渉防止制御を用いることによって、キャブ10Cbの上方でのブーム11の上げ操作の制限(干渉防止制限)を解除することができるので、アタッチメントの操作性を向上することができる。
By using the interference prevention control according to the present invention, the construction machine 100 can prevent the attachment and the cab 10Cb from interfering with each other based on the set interference prevention range even when the attachment work range is widened. it can. In addition, the construction machine 100 can release the restriction of the raising operation of the
図6(b)に示すように、建設機械100は、アタッチメント(エンドアタッチメント)として、フォーク13Bを用いることができる。ここで、フォークとは、一対の部材(例えば一対のフォーク形状の部材)を用いて、の作業対象物を挟んで移動するアタッチメントである。なお、図6(b)に示す建設機械100のフォーク13B以外の部分は、前述のバケット13の場合と同様のため、説明を省略する。 As shown in FIG. 6B, the construction machine 100 can use a fork 13B as an attachment (end attachment). Here, the fork is an attachment that moves using a pair of members (for example, a pair of fork-shaped members) sandwiching the work object. Note that portions other than the fork 13B of the construction machine 100 shown in FIG.
建設機械100は、本発明に係る干渉防止制御を用いることによって、フォーク13Bのアタッチメントを用いた場合でも、設定した干渉防止範囲に基づいてアタッチメントとキャブ10Cbとが干渉することを防止することができる。また、建設機械100は、本発明に係る干渉防止制御を用いることによって、キャブ10Cbの上方でのブーム11の上げ操作の制限(干渉防止制限)を解除することができるので、アタッチメントの操作性を向上することができる。
By using the interference prevention control according to the present invention, the construction machine 100 can prevent the attachment and the cab 10Cb from interfering based on the set interference prevention range even when the attachment of the fork 13B is used. . In addition, the construction machine 100 can release the restriction of the raising operation of the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited to embodiment mentioned above. The present invention can be variously modified or changed in light of the appended claims.
100 : 建設機械
10Cb: キャブ(運転室)
10Up: 上部旋回体
10Dw: 下部走行体
11 : ブーム
11c : ブーム用シリンダ
12 : アーム
12c : アーム用シリンダ
12o : オフセット用シリンダ
13 : バケット
13c : バケット用シリンダ
13A : リフティングマグネット
13B : フォーク
20 : 制御手段(コントローラなど)
30C : 油圧回路
31,31a,31b,31o : 検出手段
Lva,Lvb,Lvo : 操作レバー
Vca,Vcb,Vco : 方向制御弁(コントロールバルブ)
Vpa,Vpb,Vpo : 減圧弁
R1,R2,R3,R4,R5,R6 : キャブ周辺領域
Rc1,Rc2 : 停止範囲(干渉防止範囲)
Rd1,Rd2 : 減速範囲(干渉防止範囲)
100: Construction machine 10Cb: Cab (cab)
10Up: Upper turning body 10Dw: Lower traveling body 11:
30C:
Vpa, Vpb, Vpo: Pressure reducing valves R1, R2, R3, R4, R5, R6: Cab peripheral area Rc1, Rc2: Stop range (interference prevention range)
Rd1, Rd2: Deceleration range (interference prevention range)
Claims (7)
前記アタッチメントの位置を検出する検出手段と、
前記検出手段及び前記油圧回路を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記アタッチメントの位置及び前記操作レバーによって入力された前記操作方向に基づいて干渉防止範囲を設定し、該検出手段が検出した該アタッチメントの位置に基づいて該アタッチメントが前記干渉防止範囲内に進入したか否かを判断し、該アタッチメントが前記干渉防止範囲内に進入した場合に前記油圧回路を用いて該アタッチメントを駆動する油圧シリンダを減速又は停止すると共に、前記検出手段が検出した前記アタッチメントの位置が前記キャブの上方であり、且つ、前記操作レバーによって入力された前記操作方向がブームの上げ方向であるときに、前記キャブの上方の所定領域を除く領域を前記干渉防止範囲として設定し、前記アタッチメントの位置が前記所定領域におけるブーム上げ操作に対する前記油圧シリンダの減速又は停止をしない、
ことを特徴とする建設機械の干渉防止装置。 It is mounted on a construction machine including an operation lever for inputting an operation direction and an operation amount of an attachment, and a hydraulic circuit for controlling an operation of the attachment based on the operation direction and the operation amount input by the operation lever. An interference prevention device for restricting the operation of the attachment,
Detecting means for detecting a position of the attachment;
Control means for controlling the detection means and the hydraulic circuit,
The control means sets an interference prevention range based on the position of the attachment detected by the detection means and the operation direction input by the operation lever, and based on the position of the attachment detected by the detection means It is determined whether or not the attachment has entered the interference prevention range, and when the attachment has entered the interference prevention range, the hydraulic cylinder that drives the attachment is decelerated or stopped using the hydraulic circuit, and An area excluding a predetermined area above the cab when the position of the attachment detected by the detection means is above the cab and the operation direction input by the operation lever is a boom raising direction. Is set as the interference prevention range, and the position of the attachment is a boom in the predetermined area. No deceleration or stop of the hydraulic cylinder relative to the lower operation,
An interference prevention device for construction machinery.
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記アタッチメントの位置が前記キャブの上方であり、且つ、前記操作レバーによって入力された前記操作方向がブームの上げ方向であるときに、前記所定領域に前記停止領域及び前記減速領域を設定しない、
ことを特徴とする請求項1に記載の建設機械の干渉防止装置。 The interference prevention range has a stop range for stopping the hydraulic cylinder at the outer periphery of the cab and a deceleration range for reducing the speed of the hydraulic cylinder at the outer periphery of the stop range;
When the position of the attachment detected by the detection means is above the cab and the operation direction input by the operation lever is a boom raising direction, the control means is in the predetermined area. Do not set stop area and deceleration area,
The construction machine interference prevention apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の建設機械の干渉防止装置。 When the attachment enters the interference prevention range, the control means controls the pilot pressure input to the direction control valve of the hydraulic circuit using the pressure reducing valve of the hydraulic circuit, and controls the operation of the attachment. Restrict,
The construction machine interference prevention device according to claim 1 or 2,
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の建設機械の干渉防止装置。 The control means corrects the input operation direction and the operation amount when the attachment enters the interference prevention range, and restricts the operation of the hydraulic cylinder that drives the attachment.
The construction machine interference prevention device according to claim 1 or 2,
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