JP2017145665A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】フロント作業装置のアタッチメントを長さが大きいものに交換した場合でも、アームの掻き込み操作時にアタッチメントが他のフロント部材又は運転室に干渉することを確実に防止できる建設機械を提供する。【解決手段】フロント作業装置１０３のアタッチメントをバケット１０３ｃからブレーカ１０３ｄに交換する際に、ブーム１０３ａの先端部に設けられた先端ブラケット４０に、アーム１０３ｂの掻き込み側の停止角度位置を機械的に制限するストッパ５０を取り付けることにより、ブレーカ１０３ｄがブーム１０３ａに干渉することを防止する。【選択図】 図３

Description

本発明は、フロント作業装置を備えた建設機械に係り、特に、フロント作業装置のアタッチメントが交換可能な建設機械に関する。

オフセットブーム式建設機械においては、アッパブームを運転室の側に偏心させた状態でアームを巻込んだとき、またはアームを最大に巻込んだ状態でアッパブームを運転室の側に偏心させるとき、バケットが運転室に干渉する危険性がある。このようにバケットが運転室に干渉することを防止するための安全装置として、例えば特許文献１に記載のものがある。

特許文献１には、「上端がシリンダステー５のブラケット５ａに前後方向に摺動可能なように取付られたブロック１５と、ブロック１５をロッド１２に連結し、アッパーブーム４の横方向の揺動に応じてブロック１５をブラケット５ａ上で摺動させるリンク１４と、アーム６の上端付近でロッド１２と同じ側の側面に取付けられたストッパであって、作業用アタッチメント７が運転室１に干渉する範囲内にあるときに、その干渉を起こす前にブロック１５に当たることによってアーム６の巻込みまたはアッパーブーム４の揺動を制限するストッパ１３とを備え」たオフセットブーム式建設機械が開示されている（要約）。

一方、オフセットブーム式ではない建設機械においても、バケットをブレーカに付換えたときに、アーム掻込み移動でブレーカ先端がブームシリンダに衝突するおそれがある。このようにブレーカ先端がブームシリンダに衝突することを未然に防止する装置として、例えば特許文献２に記載のものがある。

特許文献２には、「アーム１１のブーム９に対する角度位置を検出するアームセンサ１６を設け、掻込み側に移動するアーム１１がブーム９に対する所定角度位置に到達するとアーム１１の掻込み移動を停止させるよう、アーム用制御弁とアームセンサ１６とを連係する停止制御手段と、所定角度位置を随時設定変更する停止位置設定手段とを備え、停止位置設定手段を、記憶指令が出された時点におけるアーム１１のブーム９に対する角度位置を所定角度位置として記憶するものに構成」したバックホウのアーム停止装置が開示されている（要約）。

特開平５−１４２８号公報 特開２０００−１７０２１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のオフセットブーム式建設機械では、アームの巻込み及びアッパーブームの揺動を制限するための部材（ストッパ、リンク、ブロック等）の各寸法が特定の作業用アタッチメントに依拠しているため、当該特定の作業用アタッチメントに代えて寸法の異なる他の作業用アタッチメントを装着した場合に、アーム又はアッパーブームをそれぞれ適切な巻込み角又は揺動角で停止させることができず、アームの巻込み時又はアッパーブームの揺動時に作業用アタッチメントが運転室に当たるおそれがある。

一方、特許文献２に記載のバックホウのアーム停止装置では、アームセンサの故障によりアームのブームに対する角度位置が検出不能となった場合や電気系統に異常が生じた場合に、アームを所定角度位置で停止させることができず、アーム掻込み時にブレーカ先端がブームシリンダに衝突するおそれがある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フロント作業装置のアタッチメントを長さが大きいものに交換した場合でも、アームの掻き込み操作時にアタッチメントが他のフロント部材又は運転室に干渉することを確実に防止できる建設機械を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に設けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられた運転室と、前記上部旋回体の前部に設けられたフロント作業装置とを備え、前記フロント作業装置は、前記上部旋回体の前部に上下方向に回動可能に設けられた第１フロント部材、前記第１フロント部材の先端部に上下方向に回動可能に設けられた第２フロント部材及び前記第２フロント部材の先端部に上下方向に回動可能に設けられたアタッチメントを含む複数のフロント部材を有し、前記第２フロント部材を掻き込み操作することにより前記アタッチメントを前記上部旋回体に向かう方向に操作可能である建設機械において、前記第１フロント部材は、上板、下板及び左右の側板により断面ボックス状に構成されたフロント本体と、前記フロント本体の先端部に設けられ、前記第２フロント部材が回動可能に取り付けられた先端ブラケットと、前記先端ブラケットに設けられたストッパ取付座とを備え、前記ストッパ取付座には、前記第２フロント部材が掻き込み操作されて所定角度位置に到達すると前記第２フロント部材の下面に突き当たり、前記第２フロント部材のそれ以上の掻き込み動作を停止させるストッパが取り付けられているものである。

本発明によれば、フロント作業装置のアタッチメントを長さが大きいものに交換した場合でも、アームの掻き込み操作時にアタッチメントが他のフロント部材又は運転室に干渉することを確実に防止することが可能となる。

建設機械としての油圧ショベルの外観図である。 ブレーカを装着した油圧ショベルにおいて、ブレーカがブームに干渉した状態を示す図である。 ブレーカを装着した油圧ショベルにおいて、アームとブームとの連結部分にストッパが取り付けられた状態を示すである。 ストッパの斜視図である。 ストッパの正面図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。 ブームの先端部の分解斜視図である。 ストッパが取り付けられていない状態でのアームとブームとの連結部分の拡大図である。 ストッパが取り付けられた状態でのアームとブームとの連結部分の拡大図である。 建設機械としてのオフセット式油圧ショベルの外観図である。 オフセット式油圧ショベルの油圧システム及び干渉防止制御システムを示す図である。 干渉防止制御の概念をオフセット式油圧ショベルの側面で示す図である。 干渉防止制御の概念をオフセット式油圧ショベルの上面で示す図である。 干渉防止コントローラの入出力を示す図である。 干渉防止コントローラの処理を示すフローチャートである。 干渉防止コントローラによって参照される変換テーブルを示す図である。 ブレーカを装着したオフセット式油圧ショベルにおいて、ブレーカが運転室に干渉した状態を示す図である。 ブレーカを装着したオフセット式油圧ショベルにおいて、アームとシリンダステーとの連結部分にストッパが取り付けられた状態を示す図である。 シリンダステーの先端部の分解斜視図である。 ストッパが取り付けられていない状態でのアームとシリンダステーとの連結部分の拡大図である。 ストッパが取り付けられた状態でのアームとシリンダステーとの連結部分の拡大図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、各図中、同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

本発明の第１の実施例として、本発明を建設機械としての油圧ショベルに適用した例を説明する。

図１は、本実施例に係る油圧ショベルの外観図である。

図１において、油圧ショベル１は、下部走行体１０１と、下部走行体１０１に旋回可能に搭載された上部旋回体１０２と、フロント作業装置１０３とで構成されている。上部旋回体１０２の前方左側部分には、作業者が搭乗する運転室１０４が設けられている。

フロント作業装置１０３は、第１フロント部材としてのブーム１０３ａ、第２フロント部材としてのアーム１０３ｂ及びアタッチメントとしてのバケット１０３ｃを含む複数のフロント部材を有している。ブーム１０３ａの基端部は上部旋回体１０２の前部に上下方向に回動可能に支持され、アーム１０３ｂの基端部はブーム１０３ａの先端部に上下方向に回動可能に連結され、バケット１０３ｃはアーム１０３ｂの先端部に上下方向に回動可能に連結されている。

ブーム１０３ａ、アーム１０３ｂ、バケット１０３ｃ、上部旋回体１０２及び下部走行体１０１はそれぞれブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ（図示せず）及び左右の走行モータ３ｆ，３ｇにより駆動される。

図２は、アタッチメントとしてバケット１０３ｃに代えて長さが大きいブレーカ１０３ｄを装着した場合の従来の油圧ショベルの外観図である。

図１に示した本実施例に係る油圧ショベル１では、アーム１０３ｂを掻き込み操作したときにバケット１０３ｃがブーム１０３ａに干渉することがないようにアーム１０３ｂの掻き込み側の停止角度位置Ｒ１が設定されている。この点は、図２に示した従来の油圧ショベル１Ｘでも同様である。しかしながら、従来の油圧ショベル１Ｘでは、バケット１０３ｃに代えてブレーカ１０３ｄを装着した場合、アタッチメントの回動支点から先端までの寸法がバケット１０３ｃの場合よりも大きくなるため、アーム１０３ｂを掻き込み操作したときに、図２に示すようにブレーカ１０３ｄがブーム１０３ａに干渉するおそれがある。

図３は、アタッチメントとしてバケット１０３ｃに代えて長さが大きいブレーカ１０３ｄを装着した場合の本実施例に係る油圧ショベル１の外観図である。

本実施例に係る油圧ショベル１では、フロント作業装置１０３のアタッチメントをバケット１０３ｃからブレーカ１０３ｄに交換する際に、図３に示すように、ブーム１０３ａの先端部に設けられた先端ブラケット４０に、アーム１０３ｂの掻き込み側の停止角度位置を図１の矢印Ｒ１で示す位置から矢印Ｒ２で示す位置に機械的に制限するストッパ５０を取り付けることにより、ブレーカ１０３ｄがブーム１０３ａに干渉することを防止する。

ストッパ５０は、以下に説明するストッパ本体５１と後述する緩衝材５２（図１０に示す）とを有する。図４にストッパ本体５１の斜視図、図５にストッパ本体５１の正面図、図６に図５のＡ−Ａ断面図、図７に図５のＢ−Ｂ断面図を示す。

ストッパ本体５１は、図４に示すように、上面が底面に対して所定の角度（以下「上面傾斜角」という。）θを有する角柱形状の部材によって構成されている。ストッパ本体５１の上部には、図４及び図５に示すように、ストッパ本体５１の上面から底面に向かって２つの円柱穴５３が形成されており、これら２つの円柱穴５３の底部には、図６及び図７に示すように、ストッパ本体５１の底面に貫通するボルト穴５４がそれぞれ形成されている。

ストッパ本体５１の高さ寸法Ｈ及び上面傾斜角θは、アーム１０３ｂの掻き込み側の停止角度位置Ｒ２（図３に示す）に応じて設定される。また、ストッパ本体５１の幅寸法Ｗ及び厚さ寸法Ｔは、アーム１０３ｂの衝突時の負荷や先端ブラケット４０内の取り付けスペース等を考慮して設定される。

図８に、ブーム１０３ａの先端部の分解斜視図を示し、図９に、ストッパ５０が取り付けられていない状態でのアーム１０３ｂとブーム１０３ａとの連結部分の拡大図を示し、図１０に、ストッパ５０が取り付けられた状態でのブーム１０３ａとアーム１０３ｂとの連結部分の拡大図を示す。

ブーム１０３ａの本体部分は、左右の側板１０３ａ１，１０３ａ２、左右の側板１０３ａ１，１０３ａ２の上縁部に溶接された上板１０３ａ３及び左右の側板の下縁部に溶接された下板１０３ａ４によって断面ボックス状に構成されている。アーム１０３ｂの本体部分も同様に、左右の側板１０３ｂ１（左側のみ図示）、左右の側板１０３ｂ１の上縁部に溶接された上板（図示せず）及び左右の側板の下縁部に溶接された下板１０３ｂ２によって断面ボックス状に構成されている。

先端ブラケット４０は、アーム１０３ｂの基端部を回動可能に支持する左右のブラケット側板４１，４２と、これら左右のブラケット側板４１，４２を内側より補強する中間閉鎖板４３とで構成されている。

左右のブラケット側板４１，４２は、鍛造又は厚板で製造された鋼製の板部材であり、その先端付近には、アーム１０３ｂの基端部をピン結合する軸ピン４４を挿通するためのピン孔４１ａ，４２ａがそれぞれ形成されている。左右のブラケット側板４１，４２の外側面には、補強板４５，４６がそれぞれ接合されている。左右のブラケット側板４１，４２の基端側の端面は、ブーム１０３ａの左右の側板１０３ａ１，１０３ａ２の先端側の端面にそれぞれ溶接で接合されている。

中間閉鎖板４３は、曲げ板構造をしており、略く字状の曲げ板部分４３ａと、曲げ板部分４３ａの上側端部及び下側端部からそれぞれ後方に延びる上板部分４３ｂ及び下板部分４３ｃとにより概略Ｕ字型に構成されている。中間閉鎖板４３の左右の端面は、左右のブラケット側板４１，４２の内側面にそれぞれ溶接で接合されている。中間閉鎖板４３の上側端面（上板部分４３ｂの端面）は、ブーム１０３ａの上板１０３ａ３の先端面に溶接で接合されており、中間閉鎖板４３の下側端面（下板部分４３ｃの端面）は、ブーム１０３ａの下板１０３ａ４の先端面に溶接で接合されている。

中間閉鎖板４３の曲げ板部分４３ａの下側傾斜部４３ａ１には、厚板部材で構成されたストッパ取付座６０が溶接で接合されている。ストッパ取付座６０は、ストッパ５０を取り付けるための台座であり、ストッパ本体５１の２つのボルト穴５４（図６及び図７に示す）に対応して形成された２つのボルト穴６１を有する。ストッパ本体５１の２つのボルト穴５４とストッパ取付座６０の２つのボルト穴６１とに２本の取付ボルト７０をそれぞれ通すことにより、ストッパ５０が先端ブラケット４０に固定される。

ストッパ取付座６０の厚さ寸法は、先端ブラケット４０の側方から見たときに左右のブラケット側板４１，４２によって隠れるように、かつできるだけ大きく設定することが望ましい。これにより、取付ボルト７０によるストッパ５０の取り付け強度を確保すると共に、ストッパ５０を取り付けていない状態での油圧ショベル１の外観を維持することができる。

ストッパ本体５１の上面（アーム１０３ｂの下板１０３ｂ２に突き当たる側の面）には、硬質ゴム等からなる板状の緩衝材５２が接着等により接合されている。これにより、アーム１０３ｂが衝突した際の衝撃を和らげると共に、ストッパ５０との衝突からアーム１０３ｂの下板１０３ｂ２を保護することができる。

本実施例によれば、油圧ショベル１のフロント作業装置１０３のアタッチメントをバケット１０３ｃから長さが大きいブレーカ１０３ｄに交換する際に、ブーム１０３ａの先端部に設けられた先端ブラケット４０（ストッパ取付座６０）にストッパ５０を取り付けることにより、アーム１０３ｂの掻き込み側の停止角度位置が図１の矢印Ｒ１で示す位置から図３の矢印Ｒ２に示す位置に機械的に制限される。すなわち、アーム１０３ｂが掻き込み操作されて停止角度位置Ｒ２に到達すると、ストッパ５０がアーム１０３ｂの下面（下板１０３ｂ２）に突き当たり、アーム１０３ｂのそれ以上の掻き込み動作が停止する。これにより、バケット１０３ｃに代えて長さが大きいブレーカ１０３ｄを装着した場合でも、アーム１０３ｂの掻き込み操作時にブレーカ１０３ｄがブーム１０３ａに干渉することを確実に防止することが可能となる。

なお、ブレーカ１０３ｄ以外のアタッチメントを装着する場合は、当該アタッチメントの種類に応じてアーム１０３ｂの掻き込み側の停止角度位置を変更できるように高さ寸法Ｈが設定されたストッパ５０をストッパ取付座６０に取り付けることにより、ブレーカ１０３ｄを装着した場合と同様に、他のフロント部材との干渉を確実に防止することが可能となる。

本発明の第２の実施例として、本発明を建設機械としてのオフセット式油圧ショベルに適用した例を説明する。

図１１は、本実施例に係るオフセット式油圧ショベルの外観図である。

図１１において、オフセット式油圧ショベル１Ａは、自走可能な下部走行体１０１と、下部走行体１０１に旋回可能に搭載された上部旋回体１０２と、オフセットタイプのフロント作業装置２０３とで構成されている。上部旋回体１０２の前方左側部分には、作業者が搭乗する運転室１０４が設けられている。

フロント作業装置２０３は、ブーム（ロアブーム）２０３ａ、オフセット（アッパブーム）２０３ｄ、シリンダステー２０３ｅ、アーム１０３ｂ及びバケット１０３ｃを含む複数のフロント部材を有している。ブーム２０３ａの基端部は上部旋回体１０２の前部に上下方向に回動可能に支持され、オフセット２０３ｄの基端部はブーム２０３ａの先端部に左右方向に回動可能に連結され、シリンダステー２０３ｅの基端部はオフセット２０３ｄの先端部に左右方向に回動可能に連結され、アーム１０３ｂの基端部はシリンダステー２０３ｅの先端部に上下方向に回動可能に連結され、バケット１０３ｃはアーム１０３ｂの先端部に上下方向に回動可能に連結されている。

ブーム２０３ａとシリンダステー２０３ｅとの間には、一端が連結部材２０３ｆを介してシリンダステー２０３ｅの基端部に左右方向に回動可能に連結され、他端が連結部材２０３ｇを介してブーム２０３ａの先端部に左右方向に回動可能に連結されたロッド２０３ｈが設けられている。これにより、ロッド２０３ｈは、ブーム２０３ａ、オフセット２０３ｄ及びシリンダステー２０３ｅと共に、平行リンク機構を構成している。なお、本実施例における第１フロント部材は、ブーム１０１ａ、オフセット２０３ｄ及びシリンダステー２０３ｅによって構成されている。

ブーム２０３ａ、オフセット２０３ｄ、アーム１０３ｂ、バケット１０３ｃ、上部旋回体１０２及び下部走行体１０１はそれぞれブームシリンダ３ａ、オフセットシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ（図示せず）及び左右の走行モータ３ｆ，３ｇにより駆動される。オフセットシリンダ３ｄを伸縮させたときには、ブーム２０３ａの先端側でオフセット２０３ｄが左右方向に揺動する。このとき、シリンダステー２０３ｅは、上述した平行リンク機構によってオフセット２０３ｄと逆向きに揺動され、ブーム２０３ａに対して平行な状態に保持される。下部走行体１０１の前方部にはブレード１０５が上下方向に回動可能に連結されており、ブレード１０５は図示しないブレードシリンダにより駆動される。

ブーム２０３ａ、アーム１０３ｂ及びオフセット２０３ｄのそれぞれの回動支点には、ブーム２０３ａ、アーム１０３ｂ及びオフセット２０３ｄの回動角を検出する角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃがそれぞれ設けられている。

図１２は、オフセット式油圧ショベル１Ａの油圧システム及び干渉防止制御システムを示す図である。図１２において、オフセット式油圧ショベル１Ａの油圧システムは、エンジン（図示せず）によって駆動される油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２からの圧油により駆動されるブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、オフセットシリンダ３ｄ、旋回モータ３ｅ及び左右の走行モータ３ｆ，３ｇを含む複数のアクチュエータと、これら油圧アクチュエータ３ａ〜３ｇのそれぞれに対応して設けられた操作レバー装置４ａ〜４ｇと、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエータ３ａ〜３ｇ間に接続され、操作レバー装置４ａ〜４ｇの操作パイロット圧によって中立位置から切り換えられ、油圧アクチュエータ３ａ〜３ｇに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁５ａ〜５ｇと、安全弁としてのメインリリーフ弁６とを有している。なお、図１２においては図示を省略しているが、ブレードシリンダの駆動に係わる部分も油圧システムに含まれる。

操作レバー装置４ａ〜４ｇはリモコン弁（減圧弁）を内蔵した油圧パイロット式であり、エンジンによって駆動されるパイロットポンプ７の吐出油路７ａにパイロット圧供給油路７ｂを介して接続され、パイロットポンプ７で生成される油圧（一次圧）に基づいて、それぞれ作業者により操作される操作レバーの操作量と操作方向に応じた指令パイロット圧（二次圧）を生成する。これらの指令パイロット圧はパイロットライン１０ａ，１０ｂ〜１６ａ，１６ｂを介して対応する流量制御弁５ａ〜５ｇの油圧駆動部２０ａ，２０ｂ〜２６ａ，２６ｂに導かれる。パイロットポンプ７の吐出油路７ａはパイロットポンプ７の吐出圧を一定に保持するパイロットリリーフ弁８を備えている。

図１２において、オフセット式油圧ショベル１Ａの干渉防止制御システムは、ブーム２０３ａ、アーム１０３ｂ及びオフセット２０３ｄの回動角をそれぞれ検出する角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃからの信号を入力し、干渉防止制御の演算処理を行う干渉防止コントローラ（以下単に「コントローラ」という。）３２と、パイロットライン１０ａ，１１ａ，１３ｂに設けられ、コントローラ３２から出力される駆動電流により駆動される電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、パイロットポンプ７の吐出油路７ａとパイロット圧供給油路７ｂとの間に配置された電磁切換式の油圧ロック弁３４とを備えている。

電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃは操作レバー装置４ａ，４ｂ，４ｄにより生成された指令パイロット圧を駆動電流に応じて減圧し、その減圧した指令パイロット圧がパイロットライン１０ａ，１１ａ，１３ｂを介して流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｄの油圧駆動部２０ａ，２１ａ，２３ｂに導かれる。

油圧ロック弁３４は、通常時は、コントローラ３２から出力されるＯＮ信号により図示左側の位置に切り換えられており、この場合は、パイロットポンプ７の吐出圧が一次圧としてパイロット圧供給油路７ｂに導かれ、操作レバー装置４ａ〜４ｇはそれぞれの操作レバーの操作により指令パイロット圧を生成可能である。コントローラ３２から出力されていたＯＮ信号がＯＦＦ信号に切り換わると油圧ロック弁３４は図示右側の位置に切り換えられ、パイロットポンプ７の吐出油路７ａとパイロット圧供給油路７ｂとの接続を遮断し、パイロット圧供給油路７ｂをタンクに接続する。これにより操作レバー装置４ａ〜４ｇはそれぞれの操作レバーが操作されても指令パイロット圧が生成不能となり、油圧システムが動作不能となる。その結果、油圧ショベル１の全動作が停止する。

図１３及び図１４は、干渉防止制御の概念をそれぞれオフセット式油圧ショベル１Ａの側面及び上面で示す図である。図１３及び図１４において、運転室１０４の周囲に外側から内側に向かって順に、非制御領域Ｘ、減速領域Ａ、停止領域Ｂ及び禁止領域Ｃが設定されている。ここで、減速領域Ａ、停止領域Ｂ及び禁止領域Ｃは、制御領域Ｙを構成している。非制御領域Ｘと減速領域Ａとは境界面Ｅ１によって仕切られ、減速領域Ａと停止領域Ｂとは境界面Ｅ２によって仕切られ、停止領域Ｂと禁止領域Ｃとは境界面Ｅ３によって仕切られ、禁止領域Ｃの内側には運転室１０４と接するように基準面Ｆが設定されている。減速領域Ａは駆動されているフロント部材の動作速度を減速させることでフロント作業装置２０３の動作速度を減速する領域であり、停止領域Ｂは駆動されているフロント部材の動作を停止させることでフロント作業装置２０３の動作を停止させる領域である。禁止領域Ｃは、万一、フロント作業装置２０３が停止領域Ｂを超えて禁止領域Ｃに侵入したときに、油圧システムを動作不能とすることで油圧ショベル１の全動作を停止させる領域である。

次に、上述した干渉防止制御を実現するコントローラ３２の機能を図１５〜図１７を用いて説明する。

図１５は、コントローラ３２の入出力を示す図である。

コントローラ３２は、後述する変換テーブル３２ａを参照し、角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃで検出したブーム２０３ａ、アーム１０３ｂ及びオフセット２０３ｄの回動角に応じて、ブーム上げ指令パイロット圧を減圧する電磁比例減圧弁３３ａ、アーム掻き込み指令パイロット圧を減圧する電磁比例減圧弁３３ｂ、オフセット左指令パイロット圧を減圧する電磁比例減圧弁３３ｃ、及び油圧ロック弁３４に駆動電流を出力する。

図１６は、コントローラ３２の処理を示すフローチャートである。以下、各ステップを順に説明する。

まず、コントローラ３２は、角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃから入力されたブーム２０３ａ、アーム１０３ｂ及びオフセット２０３ｄの回動角と、メモリ等に記憶してある各フロント部材の寸法とに基づいて、バケット１０３ｃの位置を計算する（ステップＳ１）。この場合、バケット１０３ｃの位置としては、バケット１０３ｃが運転室１０４の前面及び頂部に向かうよう操作されたときの第１位置と、バケット１０３ｃが運転室１０４の右側面に向かうようオフセット左操作されたときの第２位置の２つの位置を計算することが好ましい。例えば、図１３及び図１４に示すように、第１位置は、アーム１０３ｂの先端部を支点として回動するバケット１０３ｃの先端の軌跡上で運転室１０４に最も近い点の位置であり、第２位置は、運転室１０４内の運転席から見てバケット１０３ｃの左側面の中央の位置である。

ステップＳ１に次いで、基準面Ｆからバケット１０３ｃの第１又は第２位置までの距離Ｄを計算する（ステップＳ２）。

ステップＳ２に次いで、比例弁減圧制御を実行する（ステップＳ３）。この比例弁減圧制御は、図１７に示す変換テーブルを用いて次のように行う。

図１７において、横軸はバケット１０３ｃの第１又は第２位置と運転室１０４の前側の基準面Ｆとの距離Ｄであり、縦軸は電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃの前後圧力比ｒである。距離Ｄと前後圧力比ｒの関係は、距離Ｄが第１設定値Ｄ１以上であるときは前後圧力比ｒが１であり、距離Ｄが第１設定値Ｄ１より小さくなると前後圧力比ｒは１から次第に小さくなり、距離Ｄが第２設定値Ｄ２に達すると前後圧力比ｒは０となるように設定されている。第１設定値Ｄ１は図１３及び図１４の境界面Ｅ１に対応し、第２設定値Ｄ２は図１３及び図１４の境界面Ｅ２に対応する。第２設定値Ｄ２より小さい側（原点に近い側）には、図１３及び図１４の境界面Ｅ３に対応する第３設定値Ｄ３が設定されている。すなわち、第１設定値Ｄ１以上（原点から遠い側）の領域は非制御領域Ｘに対応し、第１設定値Ｄ１と第２設定値Ｄ２との間の領域は減速領域Ａに対応し、第２設定値Ｄ２と第３設定値Ｄ３との間の領域は停止領域Ｂに対応し、第３設定値Ｄ３以下の領域は禁止領域Ｃに対応する。

コントローラ３２は、変換テーブル３２ａを参照し、バケット１０３ｃの第１位置と運転室１０４の前側の基準面Ｆとの距離Ｄに対応する前後圧力比ｒを求める。次いで、この前後圧力比ｒを電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂの駆動電流に変換し、電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂにそれぞれ出力する。なお、変換テーブル３２ａは電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂのそれぞれに個別に設けてもよい。

また、コントローラ３２は、変換テーブル３２ａを参照し、バケット１０３ｃの第２位置と運転室１０４の側面側の基準面Ｆとの距離Ｄに対応する前後圧力比ｒを求める。次いで、この前後圧力比ｒを電磁比例減圧弁３３ｃの駆動電流に変換し、電磁比例減圧弁３３ｃに出力する。なお、変換テーブル３２ａは電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ用（ブーム２０３ａ及びアーム１０３ｂの干渉防止制御用）とは別に電磁比例減圧弁３３ｃ用（オフセット２０３ｄの干渉防止制御用）のものを設けてもよい。

図１６に戻り、ステップＳ３に次いで、コントローラ３２は、バケット１０３ｃの第１位置と運転室１０４の前側の基準面Ｆとの距離Ｄ又はバケット１０３ｃの第２位置と運転室１０４の前側の基準面Ｆとの距離Ｄが第３設定値Ｄ３を下回ったか否か、すなわち、バケット１０３ｃの第１位置又は第２位置が禁止領域Ｃに侵入したか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４において、バケット１０３ｃが禁止領域Ｃに侵入していないと判定すると、上記ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ４の処理を繰り返す。一方、ステップＳ４において、バケット１０３ｃが禁止領域Ｃに侵入したと判定すると、コントローラ３２は、油圧ロック弁３４に出力されているＯＮ信号をＯＦＦ信号に切り換え（ステップＳ５）、フローを終了する。

以上のように構成した干渉防止制御システムの動作は次の通りである。

（１）フロント作業装置２０３の少なくとも１つのフロント部材を動作させることでバケット１０３ｃの第１又は第２位置が減速領域Ａに侵入すると、電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃの対応するものを駆動して指令パイロット圧を減圧し、当該フロント部材の動作速度を徐々に低下させることでフロント作業装置２０３の動作を徐々に減速させる（ステップＳ３）。

例えば、ブーム用の操作レバー装置４ａの操作レバーがブーム上げ側に倒されると、操作レバー装置４ａはパイロットポンプ７で生成される油圧（一次圧）に基づいてその操作量に応じた指令パイロット圧（二次圧）を生成し、この指令パイロット圧がパイロットライン１０ａ及び電磁比例減圧弁３３ａを経由してブーム上げ用の流量制御弁５ａの油圧駆動部２０ａに導かれ、流量制御弁５ａは図示の中立位置から左側の位置に切り換えられる。これにより油圧ポンプ２の吐出油は流量制御弁５ａを経由してブームシリンダ３ａのボトム側に供給され、ブームシリンダ３ａが伸長してブーム２０３ａが上昇する。このようなブーム２０３ａの上昇（ブーム上げ動作）によりフロント作業装置２０３のバケット１０３ｃの第１又は第２位置が減速領域Ａに侵入すると、コントローラ３２は、図１７に示した変換テーブル３２ａに基づいてそのときの距離Ｄに応じた前後圧力比ｒに相当する駆動電流を出力し、ブーム上げ用の電磁比例減圧弁３３ａはブーム上げパイロットライン１０ａの指令パイロット圧を減圧する。これによりブームシリンダ３ａの減速動作が行われる。アーム用の操作レバー装置４ｂの操作レバーをアーム掻き込み側に倒してアーム掻き込み動作を行うとき、ブーム上げ動作とアーム掻き込み動作の両方を行うとき、オフセット用の操作レバー装置４ｄの操作レバーをオフセット左方向に操作しオフセット動作を行うときにバケット１０３ｃの第１又は第２位置が減速領域Ａに侵入する場合も同様であり、電磁比例減圧弁３３ａ〜３３ｃの対応するものが動作して指令パイロット圧を減圧することにより、対応するフロント部材の減速動作が行われる。

（２）バケット１０３ｃの第１又は第２位置が減速領域Ａを超えて停止領域Ｂに達すると、コントローラ３２は、図１７に示した変換テーブル３２ａに基づいて前後圧力比ｒ＝０に相当する駆動電流を出力し、電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃの対応するものを全閉して指令パイロット圧をタンク圧まで減圧する。これにより当該フロント部材の動作を停止させ、フロント作業装置２０３の動作を自動停止させる（ステップＳ３）。

（３）バケット１０３ｃの第１又は第２位置が、万一、停止領域Ｂを超えて禁止領域Ｃに侵入すると、コントローラ３２は油圧ロック弁３４に出力されているＯＮ信号をＯＦＦ信号に切り換え、油圧ロック弁３４を図示右側の位置に切り換えてパイロット圧供給油路７ｂの圧力（一次圧）をタンク圧とする。これにより油圧システムが動作不能となり、油圧ショベル１の全動作が停止する（ステップＳ５）。

図１８は、アタッチメントとしてバケット１０３ｃに代えブレーカ１０３ｄを装着した場合の従来のオフセット式油圧ショベルの外観図である。

図１１に示した本実施例に係るオフセット式油圧ショベル１Ａでは、干渉防止制御システムの働きにより、バケット１０３ｃが運転室１０４に干渉することはない。この点は、図１８に示した従来のオフセット式油圧ショベル１ＡＸでも同様である。しかしながら、従来のオフセット式油圧ショベル１ＡＸでは、バケット１０３ｃに代えてブレーカ１０３ｄを装着した場合、アタッチメントの回動支点から先端までの寸法がバケット１０３ｃの場合よりも大きくなるため、アーム１０３ｂを掻き込み操作したときに、ブレーカ１０３ｄの先端部が減速領域Ａ（図１３及び図１４に示す）に侵入しても干渉防止制御システムによる制動が働かず、図１８に示すようにブレーカ１０３ｄが運転室１０４に干渉するおそれがある。

図１９は、アタッチメントとしてバケット１０３ｃに代えて長さが大きいブレーカ１０３ｄを装着した場合の本実施例に係るオフセット式油圧ショベル１Ａの外観図である。

本実施例に係るオフセット式油圧ショベル１Ａでは、フロント作業装置２０３のアタッチメントをバケット１０３ｃからブレーカ１０３ｄに交換する際に、図１９に示すように、シリンダステー２０３ｅの先端部に設けられた先端ブラケット４０に、アーム１０３ｂの掻き込み側の停止角度位置を図１１の矢印ＲＡ１で示す位置から矢印ＲＡ２に示す位置に機械的に制限するストッパ５０を取り付けることにより、ブレーカ１０３ｄが運転室１０４に干渉することを防止する。ストッパ５０の構成は、第１の実施例（図４〜図７及び図１０に示す）と同様である。

図２０に、シリンダステー２０３ｅの先端部の分解斜視図を示し、図２１に、ストッパ５０が取り付けられていない状態でのアーム１０３ｂとシリンダステー２０３ｅとの連結部分の拡大図を示し、図２２に、ストッパ５０が取り付けられた状態でのアーム１０３ｂとシリンダステー２０３ｅとの連結部分の拡大図を示す。以下、第１の実施例（図８〜図１０に示す）と相違する部分を中心に説明する。

シリンダステー２０３ｅの本体は、左右の側板２０３ｅ１，２０３ｅ２、左右の側板２０３ｅ１，２０３ｅ２の上縁部に溶接された上板２０３ｅ３及び左右の側板の下縁部に溶接された下板２０３ｅ４によって断面ボックス状に構成されている。

左右のブラケット側板４１，４２は、シリンダステー２０３ｅシリンダステー２０３ｅの左右の側板２０３ｅ１，２０３ｅ２をそれぞれ先端側に延出して形成されている。左右のブラケット側板４１，４２の外側面には、それぞれ２枚の補強板４５ａ，４５ｂ（左側のみ図示）が重ね合わせて接合されている。

中間閉鎖板４３の上側端部（上板部分４３ｂの端部）は、シリンダステー２０３ｅの薄肉の上板２０３ｅ３の先端部に継ぎ板４７を介して溶接で接合されており、中間閉鎖板４３の下側端部（下板部分４３ｃの端部）は、シリンダステー２０３ｅの薄肉の下板２０３ｅ４の先端部に継ぎ板４８を介して溶接で接合されている。上板部分４３ｂと下板部分４３ｃとの間には、左右のブラケット側板４１，４２と中間閉鎖板４３の上板部分４３ｂ及び下板部分４３ｃとにそれぞれ接合された補強板４９が設けられている。ストッパ取付座６０の構成は、第１の実施例（図８〜図１０に示す）と同様である。

本実施例によれば、オフセット式油圧ショベル１Ａのフロント作業装置２０３のアタッチメントをバケット１０３ｃから長さが大きいブレーカ１０３ｄに交換する際に、シリンダステー２０３ｅの先端部に設けられた先端ブラケット４０（ストッパ取付座６０）にストッパ５０を取り付けることにより、アーム１０３ｂの掻き込み側の停止角度位置が図１１の矢印ＲＡ１で示す位置から図１９の矢印ＲＡ２に示す位置に機械的に制限される。すなわち、アーム１０３ｂが掻き込み操作されて停止角度位置ＲＡ２に到達すると、ストッパ５０がアーム１０３ｂの下面（下板１０３ｂ２）に突き当たり、アーム１０３ｂのそれ以上の掻き込み動作が停止する。これにより、バケット１０３ｃに代えて長さが大きいブレーカ１０３ｄを装着した場合でも、バケット１０３ｃの寸法に依拠した干渉防止制御システムに変更を加えることなく、アーム１０３ｂの掻き込み操作時にブレーカ１０３ｄが運転室１０４に干渉することを確実に防止することが可能となる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

１，１Ｘ…油圧ショベル、１Ａ，１ＡＸ…オフセット式油圧ショベル、２…油圧ポンプ、３ａ…ブームシリンダ、３ｂ…アームシリンダ、３ｃ…バケットシリンダ、３ｄ…オフセットシリンダ、３ｅ…旋回モータ、３ｆ，３ｇ…走行モータ、４ａ〜４ｇ…操作レバー装置、５ａ〜５ｇ…流量制御弁、６…メインリリーフ弁、７…パイロットポンプ、７ａ…吐出油路、７ｂ…パイロット圧供給油路、８…パイロットリリーフ弁、１０ａ，１０ｂ〜１６ａ，１６ｂ…パイロットライン、２０ａ，２０ｂ〜２６ａ，２６ｂ…油圧駆動部、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…角度センサ、３２…干渉防止コントローラ、３２ａ…変換テーブル、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…電磁比例減圧弁、３４…油圧ロック弁、４０…先端ブラケット、４１，４２…ブラケット側板、４１ａ，４２ａ…ピン孔、４３…中間閉鎖板、４３ａ…曲げ板部分、４３ａ１…下側傾斜部、４３ｂ…上板部分、４３ｃ…下板部分、４４…軸ピン、４５，４５ａ，４５ｂ，４６…補強板、４７，４８…継ぎ板、４９…補強板、５０…ストッパ、５１…ストッパ本体、５２…緩衝材、５３…円柱穴、５４…ボルト穴、６０…ストッパ取付座、６１…ボルト穴、７０…取付ボルト、１０１…下部走行体、１０２…上部旋回体、１０３…フロント作業装置、１０３ａ…ブーム（第１フロント部材）、１０３ａ１，１０３ａ２…側板、１０３ａ３…上板、１０３ａ４…下板、１０３ｂ…アーム（第２フロント部材）、１０３ｂ１…側板、１０３ｂ２…下板、１０３ｃ…バケット（アタッチメント）、１０３ｄ…ブレーカ（アタッチメント）、１０４…運転室、１０５…ブレード、２０３…フロント作業装置、２０３ａ…ブーム（第１フロント部材）、２０３ｄ…オフセット（第１フロント部材）、２０３ｅ…シリンダステー（第１フロント部材）、２０３ｅ１，２０３ｅ２…側板、２０３ｅ３…上板、２０３ｅ４…下板、２０３ｆ，２０３ｇ…連結部材、２０３ｈ…ロッド、Ａ…減速領域、Ｂ…停止領域、Ｃ…禁止領域、Ｄ…基準面との距離、Ｄ１…第１設定値、Ｄ２…第２設定値、Ｄ３…第３設定値、Ｅ１…減速領域の境界面、Ｅ２…停止領域の境界面、Ｅ３…禁止領域の境界面、Ｆ…基準面、ｒ…電磁比例減圧弁の前後圧力比、Ｒ１，Ｒ２，ＲＡ１，ＲＡ２…停止角度位置、Ｘ…非制御領域、Ｙ…制御領域。

Claims (7)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回可能に設けられた上部旋回体と、
   前記上部旋回体に設けられた運転室と、
   前記上部旋回体の前部に設けられたフロント作業装置とを備え、
   前記フロント作業装置は、前記上部旋回体の前部に上下方向に回動可能に設けられた第１フロント部材、前記第１フロント部材の先端部に上下方向に回動可能に設けられた第２フロント部材及び前記第２フロント部材の先端部に上下方向に回動可能に設けられたアタッチメントを含む複数のフロント部材を有し、前記第２フロント部材を掻き込み操作することにより前記アタッチメントを前記上部旋回体に向かう方向に操作可能である建設機械において、
   前記第１フロント部材は、上板、下板及び左右の側板により断面ボックス状に構成されたフロント本体と、前記フロント本体の先端部に設けられ、前記第２フロント部材が回動可能に取り付けられた先端ブラケットと、
   前記先端ブラケットに設けられたストッパ取付座とを備え、
   前記ストッパ取付座には、前記第２フロント部材が掻き込み操作されて所定の停止角度位置に到達すると前記第２フロント部材の下面に突き当たり、前記第２フロント部材のそれ以上の掻き込み動作を停止させるストッパが取り付けられてい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、
   前記先端ブラケットは、前記フロント本体の左右の側板の先端部にそれぞれ接合され、ピン孔がそれぞれ形成された左右のブラケット側板と、前記第１フロント部材の上板の先端部と前記第１フロント部材の下板の先端部に接合され前記上板の先端部と前記下板の先端部の間を閉じかつ前記左右のブラケット側板の内側に接合され前記左右のブラケット側板を補強する中間閉鎖板とを備え、
   前記中間閉鎖板は、前記左右のブラケット側板の間に位置し下側傾斜部を有する曲げ板部分を備え、
   前記ストッパ取付座は、前記下側傾斜部に設けられたことを特徴とする建設機械。
3. 請求項２に記載の建設機械において、
   前記ストッパ取付座は、前記先端ブラケットの側方から見たときに前記左右のブラケット側板によって隠れるように配置されたことを特徴とする建設機械。
4. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記ストッパは、前記第２フロント部材の先端に取り付けられるアタッチメントの種類に応じて前記所定の停止角度位置が変更可能となるように高さ寸法が設定されていることを特徴とする建設機械。
5. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記ストッパは、前記ストッパ取付座に取り付けられるストッパ本体と、前記ストッパ本体の前記第２フロント部材の下面に突き当たる側の面に接合された緩衝材とを有することを特徴とする建設機械。
6. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記フロント作業装置は、前記上部旋回体の前部に上下方向に回動可能に設けられたブームと、前記ブームの先端部に上下方向に回動可能に設けられたアームとを有し、
   前記第１フロント部材は前記ブームであり、
   前記第２フロント部材は前記アームであることを特徴とする建設機械。
7. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記フロント作業装置は、前記上部旋回体の前部に上下方向に回動可能に設けられたブームと、このブームの先端部に左右方向に回動可能に設けられたオフセットと、このオフセットの先端部に左右方向に回動可能に設けられたシリンダステーと、前記シリンダステーの先端部に上下方向に回動可能に設けられたアームとを有するオフセットタイプであり、
   前記第１フロント部材は前記シリンダステーであり、
   前記第２フロント部材は前記アームであることを特徴とする建設機械。

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