JP2016030954A - 建設機械及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】建設機械において、アタッチメント先端とキャブとの干渉防止に使用するブーム及びアームの制限角度をブーム及びアームの長さを用いずに算出することが可能な技術の提供。【解決手段】ブーム制限角度は、アタッチメントと作業内容との少なくとも一方に応じて設定される角度である。第１アーム制限角度は、ブームの位置にかかわらずアタッチメントの先端が前記キャブに干渉しない最小の角度である。第２アーム制限角度は、ブーム角度がブーム制限角度である場合にアタッチメントの先端がキャブに干渉しない最小の角度である。制限部は、アーム角度が第１アーム制限角度と第２アーム制限角度との間の値であり（Ｓ２１：ＮＯ，Ｓ２３：ＹＥＳ）、且つ、ブーム角度がブーム制限角度よりも小さい値である場合に（Ｓ２５：ＮＯ）、ブームの上げ動作及びアームの引き動作を許可する（Ｓ２９）。【選択図】図９

Description

本発明は、建設機械に関し、より詳細には、アタッチメント先端がキャブに干渉するのを防止する技術に関する。

従来、建設機械において、作業アームがキャブに干渉するのを防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

具体的には、キャブと作業アームとの干渉防止に用いられる「制限域」として、「円弧状制限域」（線ＬＭＮ）と、「直線状制限域」（線ＰＱＨＩＭＮ）とが示されている（特許文献１の図５）。そして、「円弧状制限域」のブーム制限角及びアーム制限角の計算式と（特許文献１の段落００３３〜００５７）、「直線状制限域」のブーム制限角及びアーム制限角の計算式とが示されている（特許文献１の段落００５８〜００７８）。

特開２０１２−３１６３５号公報

上記特許文献１記載の技術によれば、「円弧状制限域」や「直線状制限域」のブーム制限角及びアーム制限角を用いて、作業アーム（詳細にはアタッチメント先端）がキャブに干渉するのを防止することは可能である。

しかし、ブーム制限角及びアーム制限角を計算する際に、ブームの角度やアームの角度のみならず、ブームの長さ（ブーム長L_ob）やアームの長さ（アーム長L_ab）をも用いなければならない。

そこで本発明は、建設機械において、アタッチメント先端とキャブとの干渉防止に使用するブーム及びアームの制限角度をブーム及びアームの長さを用いずに算出することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、建設機械であって、キャブを有する機械本体と、前記機械本体に回動可能に取り付けられるブームと当該ブームの先端に回動可能に取り付けられるアームとを有するアタッチメントと、水平方向に対する前記ブームの角度をブーム角度として算出するブーム角度演算部と、前記ブームに対する前記アームの角度をアーム角度として算出するアーム角度演算部と、前記ブーム角度及び前記アーム角度に基づいて、前記ブームの上げ動作を制限するとともに前記アームの引き動作を制限する制限部とを備え、前記水平方向に対する前記ブームの角度であって、前記アタッチメントと作業内容との少なくとも一方に応じて設定される角度をブーム制限角度とし、前記ブームに対する前記アームの角度であって、前記ブームの位置にかかわらず前記アタッチメントの先端が前記キャブに干渉しない最小の角度を第１アーム制限角度とし、前記ブームに対する前記アームの角度であって、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度である場合に前記アタッチメントの先端が前記キャブに干渉しない最小の角度を第２アーム制限角度とし、前記制限部は、前記ブーム制限角度と前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度とを参照し、前記アーム角度が前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度との間の値であり、且つ、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度よりも小さい値である場合に、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を許可することを特徴とする建設機械を提供している。

また、前記制限部は、前記アーム角度が前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度との間の値であり、且つ、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度よりも大きい値である場合に、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を停止するのが好ましい。

また、前記制限部は、前記アーム角度が前記第２アーム制限角度よりも小さい値である場合に、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を停止するのが好ましい。

また、前記制限部は、前記アーム角度が前記第１アーム制限角度よりも大きい値である場合に、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を許可するのが好ましい。

また、前記ブームの回動角度を検出するブーム用ポテンショメータと、前記アームの回動角度を検出するアーム用ポテンショメータと、励磁状態と非励磁状態とを切り替えることにより前記ブームの上げ動作を許可又は停止するブーム停止弁と、励磁状態と非励磁状態とを切り替えることにより前記アームの引き動作を許可又は停止するアーム停止弁とをさらに備え、前記ブーム角度演算部は、前記ブーム用ポテンショメータによって出力される電圧に基づいて前記ブーム角度を算出し、前記アーム角度演算部は、前記アーム用ポテンショメータによって出力される電圧に基づいて前記アーム角度を算出し、前記制限部は、前記アーム角度が前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度との間の値であり、且つ、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度よりも小さい値である場合に、前記ブーム停止弁及び前記アーム停止弁を制御して、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を許可するのが好ましい。

また、本発明は、機械本体に回動可能に取り付けられるブームと当該ブームの先端に回動可能に取り付けられるアームとを有するアタッチメントを備える建設機械を制御するための制御装置であって、水平方向に対する前記ブームの角度をブーム角度として算出するブーム角度演算部と、前記ブームに対する前記アームの角度をアーム角度として算出するアーム角度演算部と、前記ブーム角度及び前記アーム角度に基づいて、前記ブームの上げ動作を制限するとともに前記アームの引き動作を制限する制限部とを備え、前記水平方向に対する前記ブームの角度であって、前記アタッチメントと作業内容との少なくとも一方に応じて設定される角度をブーム制限角度とし、前記ブームに対する前記アームの角度であって、前記ブームの位置にかかわらず前記アタッチメントの先端が前記機械本体のキャブに干渉しない最小の角度を第１アーム制限角度とし、前記ブームに対する前記アームの角度であって、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度である場合に前記アタッチメントの先端が前記キャブに干渉しない最小の角度を第２アーム制限角度とし、前記制限部は、前記ブーム制限角度と前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度とを参照し、前記アーム角度が前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度との間の値であり、且つ、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度よりも小さい値である場合に、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を許可することを特徴とする制御装置を更に提供している。

請求項１記載の建設機械によれば、アタッチメント先端とキャブとの干渉防止に使用するブーム制限角度、第１アーム制限角度及び第２アーム制限角度のそれぞれをブーム及びアームの長さを用いることなく算出することが可能である。

請求項２記載の建設機械によれば、ブーム角度がブーム制限角度よりも大きい値である場合に、ブーム上げ及びアーム引きの双方を停止することが可能である。

請求項３記載の建設機械によれば、アーム角度が第２アーム制限角度よりも小さい値である場合に、ブーム上げ及びアーム引きの双方を停止することが可能である。

請求項４記載の建設機械によれば、アーム角度が第１アーム制限角度よりも大きい値である場合に、ブーム上げ及びアーム引きの双方を許可することが可能である。

請求項５記載の建設機械によれば、ブーム用ポテンショメータ及びアーム用ポテンショメータを用いてブーム角度及びアーム角度をそれぞれ算出するとともに、ブーム停止電磁弁及びアーム停止電磁弁を用いてブーム上げ及びアーム引きを制御することが可能である。

請求項６記載の制御装置によれば、アタッチメント先端とキャブとの干渉防止に使用するブーム制限角度、第１アーム制限角度及び第２アーム制限角度のそれぞれをブーム及びアームの長さを用いることなく算出することが可能である。

本発明の実施形態によるスクラップローダを示す側面図。 ブームシリンダの油圧回路図。 アームシリンダの油圧回路図。 制御装置の概略構成を示すブロック図。 ブーム及びアームの制限角度の設定処理を示すフローチャート。 第１アーム制限角度を設定する際のスクラップローダを示す側面図。 ブーム制限角度を設定する際のスクラップローダを示す側面図。 第２アーム制限角度を設定する際のスクラップローダを示す側面図。 ブームの上げ動作及びアームの引き動作の制限処理を示すフローチャート。 ブーム角度及びアーム角度に対応するブーム上げ動作及びアーム引き動作を表にした図。 変形例に係るアーム角度とパイロット圧との関係を示すグラフ。 別の変形例に係るアーム角度とパイロット圧との関係を示すグラフ。

＜１．実施形態＞
＜１−１．構成＞
本発明の実施形態による作業機械について図１乃至図１０に基づき説明する。以下、建設機械の一例として、スクラップローダ１を例にとって説明する。

図１に示すように、スクラップローダ１は、クローラ式の下部走行体２と、機械本体３とを備えて構成される。なお、図１では、便宜的に前後方向を定義している。

機械本体３は、下部走行体２上に搭載されており、下部走行体２に対して鉛直軸まわりに旋回することが可能である。機械本体３は、昇降可能なリンク式のキャブ（運転室）４を有する。また、機械本体３にはアタッチメント５が接続されている。

アタッチメント５は、機械本体３に回動可能に取付けられたブーム６と、ブーム６の先端に回動可能に取付けられたアーム７と、アーム７の先端に揺動可能に取付けられたマグネット８とを備えて構成されている。

ブーム６は、ブームシリンダ６０の伸縮動作によって起伏する。アーム７は、アームシリンダ７０の伸縮動作によって前後に押し引きする。マグネット８は、マグネット用シリンダ８０の伸縮動作によって揺動する。このマグネット８は、励磁させることにより磁性廃棄物等を吸着することが可能である。

図２に示すように、ブームシリンダ６０の油圧回路には、ブームシリンダ６０に作動油を供給するための油圧ポンプ１１と、作動油の給排を制御する給排制御弁１３と、給排制御弁１３を操作するための操作レバー１５と、ブーム６の上げを停止するための停止弁１７とが備えられている。

給排制御弁１３は、操作レバー１５の操作に応じて、図２に示す中立位置から左右のいずれか一方に移動し、ブームシリンダ６０を伸長又は縮小させる。

具体的には、操作レバー１５の操作に応じて、給排制御弁１３が図２の中立位置から左側に移動すると、油路ｙ１と油路ｙ２とが接続されるとともに、油路ｙ３がタンクＴに接続される。これにより、油圧ポンプ１１からブームシリンダ６０の領域６１に作動油が供給されるとともに、ブームシリンダ６０の領域６２内の作動油がタンクＴに落ちる。そして、ブームシリンダ６０内のピストンが図面左側に移動し、ブームシリンダ６０が縮小してブーム６が下がる。

一方、操作レバー１５の操作に応じて、給排制御弁１３が図２の中立位置から右側に移動すると、今度は油路ｙ１と油路ｙ３とが接続されるとともに、油路ｙ２がタンクＴに接続される。これにより、油圧ポンプ１１からブームシリンダ６０の領域６２に作動油が供給されるとともに、ブームシリンダ６０の領域６１内の作動油がタンクＴに落ちる。これに伴って、ブームシリンダ６０内のピストンが図面右側に移動し、ブームシリンダ６０が伸長してブーム６が持ち上がる。

また、図２に示すように、停止弁１７は、油路ｘ１に設けられ、給排制御弁１３にかかるパイロット圧（操作圧）を制御する。停止弁１７には、ブーム停止ソレノイド１８が設けられている。停止弁１７は、ブーム停止ソレノイド１８が励磁状態である場合に開放され、非励磁状態である場合に閉じられる。

このため、操作レバー１５を介してブーム６の上げ操作が受け付けられている最中であっても、ブーム停止ソレノイド１８を非励磁状態にすれば、停止弁１７が閉じられる。これに伴って、右側に移動していた給排制御弁１３が図２に示す中立位置に戻る。そのため、ブームシリンダ６０の領域６２への作動油の供給が停止し、ブーム６の上げが停止する。

続いて、アームシリンダ７０の油圧回路について説明する。図３に示すように、アームシリンダ７０の油圧回路には、アームシリンダ７０に作動油を供給するための油圧ポンプ２１と、作動油の給排を制御する給排制御弁２３と、給排制御弁２３を操作するための操作レバー２５と、アーム７の引きを停止するための停止弁２７とが備えられている。

給排制御弁２３は、操作レバー２５の操作に応じて、図３に示す中立位置から左右のいずれか一方に移動し、アームシリンダ７０を伸長又は縮小させる。

具体的には、操作レバー２５の操作に応じて、給排制御弁２３が図３の中立位置から左側に移動すると、油路ｙ４と油路ｙ５とが接続されるとともに、油路ｙ６がタンクＴに接続される。これにより、油圧ポンプ２１からアームシリンダ７０の領域７１に作動油が供給されるとともに、アームシリンダ７０の領域７２内の作動油がタンクＴに落ちる。これに伴って、アームシリンダ７０内のピストンが図面左側に移動し、アームシリンダ７０が縮小してアーム７が引かれる。

一方、操作レバー２５の操作に応じて、給排制御弁２３が図３の中立位置から右側に移動すると、今度は油路ｙ４と油路ｙ６とが接続されるとともに、油路ｙ５がタンクＴに接続される。これにより、油圧ポンプ２１からアームシリンダ７０の領域７２に作動油が供給されるとともに、アームシリンダ７０の領域７１内の作動油がタンクＴに落ちる。これに伴って、アームシリンダ７０内のピストンが図面右側に移動し、アームシリンダ７０が伸長してアーム７が押される。

また、図３に示すように、停止弁２７は、油路ｘ２に設けられ、給排制御弁２３にかかるパイロット圧（操作圧）を制御する。停止弁２７には、アーム停止ソレノイド２８が設けられている。停止弁２７は、アーム停止ソレノイド２８が励磁状態である場合に開放され、非励磁状態である場合に閉じられる。

このため、操作レバー２５を介してアーム７の引き操作が受け付けられている最中であっても、アーム停止ソレノイド２８を非励磁状態にすれば、停止弁２７が閉じられる。これに伴って、左側に移動していた給排制御弁２３が図３に示す中立位置に戻る。そのため、アームシリンダ７０の領域７１への作動油の供給が停止し、アーム７の引きが停止する。

次に、図４を参照しながら、ブーム６及びアーム７を制御する制御装置３０について説明する。

図４に示すように、制御装置３０には、ブーム用ポテンショメータ１９と、アーム用ポテンショメータ２９と、ブーム停止ソレノイド１８と、アーム停止ソレノイド２８とが接続されている。

ブーム用ポテンショメータ１９は、ブームの回動角度を電圧に変換するための機器であり、アーム用ポテンショメータ２９は、アームの回動角度を電圧に変換するための機器である。ブーム停止ソレノイド１８は、停止弁１７に設けられたソレノイドであり（図２参照）、アーム停止ソレノイド２８は、停止弁２７に設けられたソレノイドである（図３参照）。

制御装置３０は、図４に示すように、ブーム角度演算部３１と、アーム角度演算部３３と、制限部３５と、記憶部３７とを備えている。なお、ブーム角度演算部３１、アーム角度演算部３３及び制限部３５の処理はＣＰＵ等によって実行される。

ブーム角度演算部３１は、ブーム用ポテンショメータ１９によって出力される電圧に基づいて、水平方向に対するブーム６の角度をブーム角度Ｂとして算出する処理部である。

アーム角度演算部３３は、アーム用ポテンショメータ２９によって出力される電圧に基づいて、ブーム６に対するアーム７の角度をアーム角度Ａとして算出する処理部である。

制限部３５は、ブーム角度演算部３１により算出されたブーム角度Ｂとアーム角度演算部３３により算出されたアーム角度Ａとに基づいて、ブーム６の上げ動作を制限すると共に、アーム７の引き動作を制限する処理部である。

＜１−２．動作＞
次に、図５のフローチャートを参照しながら、第１アーム制限角度Ａ１と、ブーム制限角度Ｂ１と、第２アーム制限角度Ａ２との設定処理について説明する。

ステップＳ１１では、制御装置３０は、第１アーム制限角度Ａ１を設定する。第１アーム制限角度Ａ１とは、ブーム６に対するアーム７の角度であって、ブーム６の位置にかかわらずマグネット８（アタッチメント５の先端）がキャブ４に干渉しない最小の角度である。

本実施形態では、アタッチメント５の先端であるマグネット８がキャブ４に最も干渉し易いのは、図６に示すように、キャブ４が最上部に位置する状態においてブーム６を一番上に持ち上げてアーム７を引く場合である。したがって、ブーム６を一番上に持ち上げた状態でアタッチメント５の先端であるマグネット８がキャブ４に干渉しなければ、ブーム６がいずれの位置にあってもマグネット８とキャブ４とは干渉しない。

そこで、ステップＳ１１では、キャブ４を最上部に移動させてブーム６を一番上まで持ち上げた後、図６に示すように、アタッチメント５の先端であるマグネット８がアーム引き制限域ＢＤに接するまでアーム７を引く。なお、アーム引き制限域ＢＤは、キャブ４前面の昇降軌跡から所定長さだけ前方に設定されるものとする。

そして、図６に示すように、アーム７をアーム引き制限域ＢＤまで引いた場合のブーム６に対するアーム７の角度は、ブーム６の位置にかかわらずマグネット８（アタッチメント５の先端）がキャブ４に干渉しない最小の角度となる。

そこで、図６に示す状態において、アーム角度演算部３３は、アーム用ポテンショメータ２９によって出力される電圧に基づきブーム６に対するアーム７の角度（ここでは３６度）を第１アーム制限角度Ａ１として算出する。この後、制御装置３０は、算出された第１アーム制限角度Ａ１を記憶部３７に記憶する。

次に、ステップＳ１２では、制御装置３０は、ブーム制限角度Ｂ１を設定する。ブーム制限角度Ｂ１とは、水平方向に対するブーム６の角度であって、アタッチメント５の種類やサイズ、作業内容等に基づいて設定される角度である。

本実施形態では、図７に示すように、アーム７の先端（アームトップとも称する）とブーム６の基端（ブームフットとも称する）とがほぼ同じ高さとなる位置がグラウンドレベルの作業に最も適している。

そこで、本実施形態では、上述のステップＳ１１の処理が完了すると、図７に示すように、キャブ４を最下部に移動させるとともに、ブーム６に対するアーム７の角度（ここでは３６度）を保ったまま、アーム７の先端がブーム６の基端とほぼ同じ高さになるまでブーム６を降ろす。

そして、ブーム角度演算部３１は、ブーム用ポテンショメータ１９によって出力される電圧に基づき水平方向に対するブーム６の角度（ここでは３８度）をブーム制限角度Ｂ１として算出する。この後、制御装置３０は、算出されたブーム制限角度Ｂ１を記憶部３７に記憶する。

ここで、ブーム６に対するアーム７の角度（ここでは３６度）を保った状態でブーム６を図７に示す位置まで降ろすと、アタッチメント５の先端であるマグネット８とアーム引き制限域ＢＤとの間に間隙が生じる。

最後に、ステップＳ１３では、制御装置３０は、第２アーム制限角度Ａ２を設定する。第２アーム制限角度Ａ２とは、ブーム６に対するアーム７の角度であって、ブーム角度Ｂがブーム制限角度Ｂ１である場合にアタッチメント５の先端であるマグネット８がキャブ４に干渉しない最小の角度である。

ここでは、ステップＳ１２の処理が完了した時点において、ブーム角度Ｂがブーム制限角度Ｂ１となっている。また、図７に示すように、アタッチメント５の先端であるマグネット８とアーム引き制限域ＢＤとの間には間隙が生じている。

そこで、図８に示すように、アタッチメント５の先端であるマグネット８がアーム引き制限域ＢＤに接するまでアーム７を更に引く。そして、アーム角度演算部３３は、アーム用ポテンショメータ２９によって出力される電圧に基づきブーム６に対するアーム７の角度（ここでは２５度）を第２アーム制限角度Ａ２として算出する。この後、制御装置３０は、算出された第２アーム制限角度Ａ２を記憶部３７に記憶する。

以上のような動作により、第１アーム制限角度Ａ１と、ブーム制限角度Ｂ１と、第２アーム制限角度Ａ２とが記憶部３７に記憶される。

続いて、図９のフローチャートを参照しながら、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作の制限処理について説明する。なお、以下の図９に示すフローチャートの処理は、アタッチメント５が動作している最中は所定の間隔で実行される。

まず、ステップＳ２１では、制御装置３０は、アーム角度Ａが第１アーム制限角度Ａ１よりも大きいか否かを判定する。具体的には、まず、アーム角度演算部３３は、現時点でのアーム角度Ａを算出する。次に、制限部３５は、記憶部３７内の第１アーム制限角度Ａ１を取得し、アーム角度Ａとの大小判定を行う。

ステップＳ２１において、アーム角度Ａが第１アーム制限角度Ａ１よりも大きいと判定されると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２９に進む。ステップＳ２９では、制限部３５は、ブーム停止ソレノイド１８を励磁状態にするとともに、アーム停止ソレノイド２８を励磁状態にする。これによって、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作がそれぞれ許可される。

一方、ステップＳ２１において、アーム角度Ａが第１アーム制限角度Ａ１以下であると判定されると（Ｓ２１：ＮＯ）、ステップＳ２３の判定処理に進む。

ステップＳ２３では、制御装置３０は、アーム角度Ａが第２アーム制限角度Ａ２よりも大きいか否かを判定する。具体的には、制限部３５は、記憶部３７内の第２アーム制限角度Ａ２を取得し、アーム角度Ａとの大小判定を行う。

ステップＳ２３において、アーム角度Ａが第２アーム制限角度Ａ２よりも大きいと判定されると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、後述のステップＳ２５の判定処理に進む。一方、アーム角度Ａが第２アーム制限角度Ａ２以下であると判定されると（Ｓ２３：ＮＯ）、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、制限部３５は、ブーム停止ソレノイド１８を非励磁状態にするとともに、アーム停止ソレノイド２８を非励磁状態にする。これによって、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作がそれぞれ停止される。

ステップＳ２５では、制御装置３０は、ブーム角度Ｂがブーム制限角度Ｂ１より小さいか否かを判定する。具体的には、まず、ブーム角度演算部３１は、現時点でのブーム角度Ｂを算出する。次に、制限部３５は、記憶部３７内のブーム制限角度Ｂ１を取得し、ブーム角度Ｂとの大小判定を行う。

ステップＳ２５において、ブーム角度Ｂがブーム制限角度Ｂ１より小さいと判定されると（Ｓ２５：ＹＥＳ）、上述のステップＳ２９に進み、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作がそれぞれ許可される。

一方、ステップＳ２５において、ブーム角度Ｂがブーム制限角度Ｂ１以上であると判定されると（Ｓ２５：ＮＯ）、上述のステップＳ２７に進み、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作がそれぞれ停止される。

図１０は、ブーム角度Ｂ及びアーム角度Ａに応じたブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作を纏めた表である。

図１０に示すように、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作は、ブーム角度Ｂ及びアーム角度Ａに応じた４つのパターンＰＴ１〜ＰＴ４に分けられる。

パターンＰＴ１では、アーム角度Ａが第１アーム制限角度Ａ１より大きい場合には、ブーム角度Ｂの値に関係なく、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作の双方が許可される。

パターンＰＴ２では、アーム角度Ａが第１アーム制限角度Ａ１以下であって第２アーム制限角度Ａ２より大きい値であり、且つ、ブーム角度Ｂがブーム制限角度Ｂ１よりも小さい値である場合には、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作の双方が許可される。

パターンＰＴ３では、アーム角度Ａが第１アーム制限角度Ａ１以下であって第２アーム制限角度Ａ２より大きい値であり、且つ、ブーム角度Ｂがブーム制限角度Ｂ１以上の値である場合には、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作の双方が停止される。

パターンＰＴ４では、アーム角度Ａが第２アーム制限角度Ａ２以下の値である場合には、ブーム角度Ｂの値に関係なく、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作の双方が停止される。

以上、本実施形態のスクラップローダ１によれば、アタッチメント５の先端であるマグネット８とキャブ４との干渉防止に使用するブーム制限角度Ｂ１、第１アーム制限角度Ａ１及び第２アーム制限角度Ａ２のそれぞれをブーム６及びアーム７の長さを用いることなく算出することが可能である。

また、本実施形態では、第１アーム制限角度Ａ１のみならず、第２アーム制限角度Ａ２を用いて、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作が制御されるので、ブーム６及びアーム７の作業範囲をより広く確保することが可能である。

例えば、第１アーム制限角度Ａ１のみを用いてブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作を制御しようとすると、アーム角度Ａが第１アーム制限角度Ａ１以下になった時点において、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作を停止しなければならない。

これに対して、本実施形態では、第２アーム制限角度Ａ２をも用いる。このため、アーム角度Ａが第１アーム制限角度Ａ１以下になったとしても、アーム角度Ａが第２アーム制限角度よりも大きく、ブーム角度Ｂがブーム制限角度Ｂ１よりも小さければ、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作が許容される。そのため、特にグラウンドレベルに近い領域において、ブーム６及びアーム７の作業範囲をより広く確保することが可能である。

＜２．変形例＞
本発明による建設機械は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上記実施形態では、本発明の思想をスクラップローダ１に適用する場合を例示したが、これに限定されず、油圧ショベル等のその他の建設機械に適用するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、キャブ４が昇降可能なリンク式のキャブにより構成される場合を例示したが、これに限定されず、昇降可能なエレベータキャブや昇降機能を有しない固定キャブ等により構成されるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ２３又はステップＳ２５においてＮＯと判定されると、ステップＳ２７に進み、ブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作の双方が停止される場合を例示したが、これに限定されない。

例えば、ステップＳ２３又はステップＳ２５においてＮＯと判定されると、キャブ４内に設けられた一時解除スイッチ又は常時解除スイッチがＯＮであるか否かを更に判定し、ＯＮであると判定された場合には、ブーム６の上げ動作を停止する一方、アーム７の引き動作を許可するようにしてもよい。なお、一時解除スイッチ又は常時解除スイッチがＯＮでないと判定された場合には、図９のステップＳ２７と同様にブーム６の上げ動作及びアーム７の引き動作の双方を停止する。

また、上記実施形態では、マグネット８が取り付けられた状態で図５のフローチャートの設定処理が行われる場合を例示したが（図６〜図８）、これに限定されず、例えば、マグネット８が取り外された状態で当該設定処理が行われるようにしてもよい。このような変形例では、アームの先端（アームトップ）をアタッチメントの先端とすればよい。

また、上記実施形態では、停止弁１７にブーム停止ソレノイド１８が設けられ、停止弁２７にアーム停止ソレノイド２８が設けられる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、ブーム停止ソレノイド１８の代わりにブーム停止比例弁を設け、アーム停止ソレノイド２８の代わりにアーム停止比例弁を設けるようにしてもよい。かかる変形例によれば、停止弁１７，２７へのパイロット圧を無段階又は段階的に制御できるので、ブーム６やアーム７の停止に伴うショックを緩和することが可能である。

例えば、図１１に示すように、アーム７を引いている最中のアーム角度Ａが第２アーム制限角度Ａ２に所定角度（例えば５度）を加算した角度（Ａ２＋５）よりも小さくなると、停止弁２７へのパイロット圧を最大圧から徐々に減圧し、アーム角度Ａが第２アーム制限角度Ａ２になった時点でゼロになるように制御する。

これによれば、アーム７の引きの速度が徐々に減速するため、アーム７の停止に伴うショックを緩和することが可能である。

また、図１２に示すように、アーム７を引いている最中のアーム角度Ａが第２アーム制限角度Ａ２に所定角度（例えば５度）を加算した角度（Ａ２＋５）より小さくなると、パイロット圧を最大圧から予め定められた一定の減速圧に切り替え、当該減速圧をアーム角度Ａが第２アーム制限角度Ａ２になるまで維持する。そして、アーム角度Ａが第２アーム制限角度Ａ２になると、パイロット圧を減速圧からゼロに切り替える。つまり、アーム７の引きの速度を「全速から減速」、「減速からゼロ」の２段階で切り替える２速切替式とする。

これによれば、アーム７の引き速度が、全速の状態から一旦減速状態に切り替えられ、その後、減速の状態からゼロの状態に切り替えられるので、アーム７の停止に伴うショックを緩和することが可能である。

以上のように本発明にかかる建設機械は、アタッチメント先端とキャブとの干渉防止機能を有する建設機械に適用可能である。

１ スクラップローダ、２ 下部走行体、３ 機械本体、４ キャブ、
５ アタッチメント、６ ブーム、７ アーム、８ マグネット、１１ 油圧ポンプ、
１３ 給排制御弁、１５ 操作レバー、１８ ブーム停止ソレノイド、
１９ ブーム用ポテンショメータ、２１ 油圧ポンプ、２３ 給排制御弁、
２５ 操作レバー、２７ 停止弁、２８ アーム停止ソレノイド、
２９ アーム用ポテンショメータ、３０ 制御装置、３１ ブーム角度演算部、
３３ アーム角度演算部、３５ 制限部、３７ 記憶部、４０ 入力部、
６０ ブームシリンダ、６１，６２ 領域、７０ アームシリンダ、
７１，７２ 領域、８０ マグネット用シリンダ、Ａ アーム角度、
Ａ１，Ａ２ アーム制限角度、Ｂ ブーム角度、Ｂ１ ブーム制限角度、ＢＤ 制限域、
ＰＴ１〜ＰＴ４ パターン、Ｔ タンク、ｙ１〜ｙ６ 油路

Claims (6)

1. 建設機械であって、
   キャブを有する機械本体と、
   前記機械本体に回動可能に取り付けられるブームと当該ブームの先端に回動可能に取り付けられるアームとを有するアタッチメントと、
   水平方向に対する前記ブームの角度をブーム角度として算出するブーム角度演算部と、
   前記ブームに対する前記アームの角度をアーム角度として算出するアーム角度演算部と、
   前記ブーム角度及び前記アーム角度に基づいて、前記ブームの上げ動作を制限するとともに前記アームの引き動作を制限する制限部と、
   を備え、
   前記水平方向に対する前記ブームの角度であって、前記アタッチメントと作業内容との少なくとも一方に応じて設定される角度をブーム制限角度とし、
   前記ブームに対する前記アームの角度であって、前記ブームの位置にかかわらず前記アタッチメントの先端が前記キャブに干渉しない最小の角度を第１アーム制限角度とし、
   前記ブームに対する前記アームの角度であって、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度である場合に前記アタッチメントの先端が前記キャブに干渉しない最小の角度を第２アーム制限角度とし、
   前記制限部は、前記ブーム制限角度と前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度とを参照し、前記アーム角度が前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度との間の値であり、且つ、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度よりも小さい値である場合に、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を許可することを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記制限部は、前記アーム角度が前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度との間の値であり、且つ、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度よりも大きい値である場合に、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を停止することを特徴とする建設機械。
3. 請求項１又は請求項２に記載の建設機械において、
   前記制限部は、前記アーム角度が前記第２アーム制限角度よりも小さい値である場合に、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を停止することを特徴とする建設機械。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の建設機械において、
   前記制限部は、前記アーム角度が前記第１アーム制限角度よりも大きい値である場合に、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を許可することを特徴とする建設機械。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の建設機械において、
   前記ブームの回動角度を検出するブーム用ポテンショメータと、
   前記アームの回動角度を検出するアーム用ポテンショメータと、
   励磁状態と非励磁状態とを切り替えることにより前記ブームの上げ動作を許可又は停止するブーム停止弁と、
   励磁状態と非励磁状態とを切り替えることにより前記アームの引き動作を許可又は停止するアーム停止弁と、
   をさらに備え、
   前記ブーム角度演算部は、前記ブーム用ポテンショメータによって出力される電圧に基づいて前記ブーム角度を算出し、
   前記アーム角度演算部は、前記アーム用ポテンショメータによって出力される電圧に基づいて前記アーム角度を算出し、
   前記制限部は、前記アーム角度が前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度との間の値であり、且つ、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度よりも小さい値である場合に、前記ブーム停止弁及び前記アーム停止弁を制御して、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を許可することを特徴とする建設機械。
6. 機械本体に回動可能に取り付けられるブームと当該ブームの先端に回動可能に取り付けられるアームとを有するアタッチメントを備える建設機械を制御するための制御装置であって、
   水平方向に対する前記ブームの角度をブーム角度として算出するブーム角度演算部と、
   前記ブームに対する前記アームの角度をアーム角度として算出するアーム角度演算部と、
   前記ブーム角度及び前記アーム角度に基づいて、前記ブームの上げ動作を制限するとともに前記アームの引き動作を制限する制限部と、
   を備え、
   前記水平方向に対する前記ブームの角度であって、前記アタッチメントと作業内容との少なくとも一方に応じて設定される角度をブーム制限角度とし、
   前記ブームに対する前記アームの角度であって、前記ブームの位置にかかわらず前記アタッチメントの先端が前記機械本体のキャブに干渉しない最小の角度を第１アーム制限角度とし、
   前記ブームに対する前記アームの角度であって、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度である場合に前記アタッチメントの先端が前記キャブに干渉しない最小の角度を第２アーム制限角度とし、
   前記制限部は、前記ブーム制限角度と前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度とを参照し、前記アーム角度が前記第１アーム制限角度と前記第２アーム制限角度との間の値であり、且つ、前記ブーム角度が前記ブーム制限角度よりも小さい値である場合に、前記ブームの上げ動作及び前記アームの引き動作を許可することを特徴とする制御装置。

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