JP2913250B2 - 建設機械の作業高さ制限装置 - Google Patents
建設機械の作業高さ制限装置Info
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- JP2913250B2 JP2913250B2 JP29666493A JP29666493A JP2913250B2 JP 2913250 B2 JP2913250 B2 JP 2913250B2 JP 29666493 A JP29666493 A JP 29666493A JP 29666493 A JP29666493 A JP 29666493A JP 2913250 B2 JP2913250 B2 JP 2913250B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の建設
機械に備えられるフロント部材の作業高さ制限装置に関
する。
機械に備えられるフロント部材の作業高さ制限装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械の作業現場に
おいては、上方に電線や看板等の障害物が存在すること
があり、このような作業現場で作業を続行すると、作業
中にフロント部材がこれらの障害物を破損したり、場合
によってはオペレータに災害が及ぶこともある。そこ
で、従来より、特開平３−２０８９２３号公報に開示さ
れているように、フロント部材の作業高さを制限する作
業高さ制限装置を具備し、この作業高さ制限装置によっ
て、フロント部材と上方の障害物との衝突を回避するよ
うにした油圧ショベルが提案されている。
おいては、上方に電線や看板等の障害物が存在すること
があり、このような作業現場で作業を続行すると、作業
中にフロント部材がこれらの障害物を破損したり、場合
によってはオペレータに災害が及ぶこともある。そこ
で、従来より、特開平３−２０８９２３号公報に開示さ
れているように、フロント部材の作業高さを制限する作
業高さ制限装置を具備し、この作業高さ制限装置によっ
て、フロント部材と上方の障害物との衝突を回避するよ
うにした油圧ショベルが提案されている。
【０００３】上記公報に記載された作業高さ制限装置
は、予め上方位置に侵入禁止領域を設定すると共に、こ
の侵入禁止領域の下方に減速領域を設定し、フロント部
材の最も高い位置にある部分が前記減速領域に侵入する
と、該フロント部材を駆動するアクチュエータの動作速
度を落とし、フロント部材の最も高い位置にある部分が
前記侵入禁止領域に到達すると、前記アクチュエータの
動作を停止するように構成されている。
は、予め上方位置に侵入禁止領域を設定すると共に、こ
の侵入禁止領域の下方に減速領域を設定し、フロント部
材の最も高い位置にある部分が前記減速領域に侵入する
と、該フロント部材を駆動するアクチュエータの動作速
度を落とし、フロント部材の最も高い位置にある部分が
前記侵入禁止領域に到達すると、前記アクチュエータの
動作を停止するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような作業高さ制
限装置において、フロント部材を侵入禁止領域で確実に
停止させるためには、侵入禁止領域の下方の減速領域の
大きさ（距離）をどのような値に設定するかが重要な問
題となる。すなわち、作業中のフロント部材の慣性力に
対して設定された減速領域が小さ過ぎると、減速領域内
でフロント部材が十分に減速されず、侵入禁止領域を越
える位置までフロント部材がオーバーランしてしまい、
フロント部材と上方の障害物との衝突を回避できなくな
るからである。
限装置において、フロント部材を侵入禁止領域で確実に
停止させるためには、侵入禁止領域の下方の減速領域の
大きさ（距離）をどのような値に設定するかが重要な問
題となる。すなわち、作業中のフロント部材の慣性力に
対して設定された減速領域が小さ過ぎると、減速領域内
でフロント部材が十分に減速されず、侵入禁止領域を越
える位置までフロント部材がオーバーランしてしまい、
フロント部材と上方の障害物との衝突を回避できなくな
るからである。
【０００５】減速領域の値をどのように決めるかはいく
つかの考え方があるが、一例を挙げると、フロント部材
を伸長してその旋回半径が最大となるような姿勢、すな
わち、フロント部材のブームピン回りの慣性モーメント
が最大となる状態にし、この状態でフルスロットルでブ
ームを上げ、スロットルを中立に戻してからフロント部
材が停止するまでのオーバーラン量を減速領域とする、
という方法がある。また、フロント部材をショックなく
停止させようとすると、減速領域の値はさらに大きくな
るが、いずれにしても最悪のケースを想定して設定する
必要がある。
つかの考え方があるが、一例を挙げると、フロント部材
を伸長してその旋回半径が最大となるような姿勢、すな
わち、フロント部材のブームピン回りの慣性モーメント
が最大となる状態にし、この状態でフルスロットルでブ
ームを上げ、スロットルを中立に戻してからフロント部
材が停止するまでのオーバーラン量を減速領域とする、
という方法がある。また、フロント部材をショックなく
停止させようとすると、減速領域の値はさらに大きくな
るが、いずれにしても最悪のケースを想定して設定する
必要がある。
【０００６】ところで、前述した従来の作業高さ制限装
置では、侵入禁止領域の下方に一定の幅で減速領域を設
定しているため、この減速領域はフロント部材の慣性力
が最大の時にも確実に減速できる値、つまり、最悪のケ
ースを基準とした十分に大きな値に設定する必要があ
る。このため、フロント部材を小旋回姿勢にした場合の
ように、ブームピン回りの慣性モーメントが小さい場合
も、慣性力が最大の時と同じ高さでフロント部材の減速
が始まってしまい、本来は減速をする必要がない姿勢で
の減速の頻度が高くなり、アクチュエータの動作速度が
変わることを好まないオペレータにとっては操作しにく
いものであった。
置では、侵入禁止領域の下方に一定の幅で減速領域を設
定しているため、この減速領域はフロント部材の慣性力
が最大の時にも確実に減速できる値、つまり、最悪のケ
ースを基準とした十分に大きな値に設定する必要があ
る。このため、フロント部材を小旋回姿勢にした場合の
ように、ブームピン回りの慣性モーメントが小さい場合
も、慣性力が最大の時と同じ高さでフロント部材の減速
が始まってしまい、本来は減速をする必要がない姿勢で
の減速の頻度が高くなり、アクチュエータの動作速度が
変わることを好まないオペレータにとっては操作しにく
いものであった。
【０００７】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、フロント部材を駆動
するアクチュエータの動作速度を極力落とさずに、上方
の障害物に対する接触事故を確実に防止できる建設機械
の作業高さ制限装置を提供することにある。
みてなされたもので、その目的は、フロント部材を駆動
するアクチュエータの動作速度を極力落とさずに、上方
の障害物に対する接触事故を確実に防止できる建設機械
の作業高さ制限装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、建設機械の作業機本体と、この作業機本
体に回転可能に連結されたブームと、このブームに回転
可能に連結されたアームと、このアームに回転可能に連
結されたバケットと、これらブームとアームおよびバケ
ットとで構成されるフロント部材の位置を検出する位置
検出手段とを備え、前記フロント部材が上方位置に設定
された侵入禁止領域に到達したとき、該フロント部材の
動作を停止させる建設機械の作業高さ制限装置におい
て、前記フロント部材の所定箇所に複数のモニタポイン
トを設定し、前記侵入禁止領域の下方にこれらのモニタ
ポイントに対応した複数の減速領域を設定し、前記フロ
ント部材の動作時に、各モニタポイント毎に対応する減
速領域に到達したか否かを判断し、いずれかのモニタポ
イントが対応する減速領域に到達した場合、そのモニタ
ポイントと前記侵入禁止領域との距離に応じて前記フロ
ント部材の動作速度を減速処理し、各モニタポイントの
いずれか１つが前記侵入禁止領域に到達したとき、前記
フロント部材の動作を停止処理するように構成した点に
特徴がある。
に、本発明は、建設機械の作業機本体と、この作業機本
体に回転可能に連結されたブームと、このブームに回転
可能に連結されたアームと、このアームに回転可能に連
結されたバケットと、これらブームとアームおよびバケ
ットとで構成されるフロント部材の位置を検出する位置
検出手段とを備え、前記フロント部材が上方位置に設定
された侵入禁止領域に到達したとき、該フロント部材の
動作を停止させる建設機械の作業高さ制限装置におい
て、前記フロント部材の所定箇所に複数のモニタポイン
トを設定し、前記侵入禁止領域の下方にこれらのモニタ
ポイントに対応した複数の減速領域を設定し、前記フロ
ント部材の動作時に、各モニタポイント毎に対応する減
速領域に到達したか否かを判断し、いずれかのモニタポ
イントが対応する減速領域に到達した場合、そのモニタ
ポイントと前記侵入禁止領域との距離に応じて前記フロ
ント部材の動作速度を減速処理し、各モニタポイントの
いずれか１つが前記侵入禁止領域に到達したとき、前記
フロント部材の動作を停止処理するように構成した点に
特徴がある。
【０００９】
【作用】フロント部材の各関節角は位置検出手段である
角度センサ等により検出され、その検出信号からフロン
ト部材の所定箇所に設定された複数のモニタポイントの
座標が演算される。フロント部材の操作時に、これらの
モニタポイントはそれぞれの位置に対応して設定された
減速領域に到達したか否か判断され、各モニタポイント
のいずれか１つが対応する減速領域に到達した場合、そ
の位置から予め設定された侵入禁止領域までの距離に応
じて減速指令信号が生成され、この減速指令信号に従っ
てアクチュエータの動作速度が減速される。別のモニタ
ポイントがそれに対応する減速領域に到達した場合も、
このモニタポイントに対する減速指令信号が生成され、
この減速指令信号が複数ある場合は、最も減速の割合が
大きい信号を減速指令信号として、アクチュエータの動
作速度が減速される。また、各モニタポイントのいずれ
か１つが侵入禁止領域に到達した場合、停止指令信号が
生成され、この信号に従ってアクチュエータの動作は停
止される。
角度センサ等により検出され、その検出信号からフロン
ト部材の所定箇所に設定された複数のモニタポイントの
座標が演算される。フロント部材の操作時に、これらの
モニタポイントはそれぞれの位置に対応して設定された
減速領域に到達したか否か判断され、各モニタポイント
のいずれか１つが対応する減速領域に到達した場合、そ
の位置から予め設定された侵入禁止領域までの距離に応
じて減速指令信号が生成され、この減速指令信号に従っ
てアクチュエータの動作速度が減速される。別のモニタ
ポイントがそれに対応する減速領域に到達した場合も、
このモニタポイントに対する減速指令信号が生成され、
この減速指令信号が複数ある場合は、最も減速の割合が
大きい信号を減速指令信号として、アクチュエータの動
作速度が減速される。また、各モニタポイントのいずれ
か１つが侵入禁止領域に到達した場合、停止指令信号が
生成され、この信号に従ってアクチュエータの動作は停
止される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る油圧ショベルの側面
図であり、同図において、１は下部走行体、２は運転室
２ａを有する上部旋回体で、これら下部走行体１と上部
旋回体２とで作業機本体を構成している。３は上部旋回
体２に回動可能に連結されたブーム、４はブーム３に回
動可能に連結されたアーム、５はアーム４に回動可能に
連結されたバケットであり、これらブーム３とアーム４
およびバケット５とでフロント６を構成している。７は
ブーム３を駆動するブームシリンダ、８はアーム４を駆
動するアームシリンダ、９はバケット５を駆動するバケ
ットシリンダであり、これら各シリンダ７〜９は運転室
２ａ内に設けた操作レバー１０によって動作される。１
１はブーム３のピン結合部、１２はアーム４のピン結合
部、１３はバケット５のピン結合部である。１４はブー
ム３のピン結合部１１に取り付けられたブーム角センサ
であり、上部旋回体２とブーム３との相対角度、すなわ
ちブーム角を検出する。１５はアーム４のピン結合部１
２に取り付けられたアーム角センサであり、ブーム３と
アーム４との相対角度、すなわちアーム角を検出する。
また、Ｍ１はブーム３の上面に設定されたモニタポイン
ト、Ｍ２とＭ３はアーム４後端の２箇所に設定されたモ
ニタポイント、Ｍ４はバケット５の刃先円のうち最も高
い位置に設定されたモニタポイントであり、ブーム３の
ピン結合部１１に対してモニタポイントＭ１が最も近い
位置に設定され、モニタポイントＭ４が最も離れた位置
に設定されている。
る。図１は本発明の一実施例に係る油圧ショベルの側面
図であり、同図において、１は下部走行体、２は運転室
２ａを有する上部旋回体で、これら下部走行体１と上部
旋回体２とで作業機本体を構成している。３は上部旋回
体２に回動可能に連結されたブーム、４はブーム３に回
動可能に連結されたアーム、５はアーム４に回動可能に
連結されたバケットであり、これらブーム３とアーム４
およびバケット５とでフロント６を構成している。７は
ブーム３を駆動するブームシリンダ、８はアーム４を駆
動するアームシリンダ、９はバケット５を駆動するバケ
ットシリンダであり、これら各シリンダ７〜９は運転室
２ａ内に設けた操作レバー１０によって動作される。１
１はブーム３のピン結合部、１２はアーム４のピン結合
部、１３はバケット５のピン結合部である。１４はブー
ム３のピン結合部１１に取り付けられたブーム角センサ
であり、上部旋回体２とブーム３との相対角度、すなわ
ちブーム角を検出する。１５はアーム４のピン結合部１
２に取り付けられたアーム角センサであり、ブーム３と
アーム４との相対角度、すなわちアーム角を検出する。
また、Ｍ１はブーム３の上面に設定されたモニタポイン
ト、Ｍ２とＭ３はアーム４後端の２箇所に設定されたモ
ニタポイント、Ｍ４はバケット５の刃先円のうち最も高
い位置に設定されたモニタポイントであり、ブーム３の
ピン結合部１１に対してモニタポイントＭ１が最も近い
位置に設定され、モニタポイントＭ４が最も離れた位置
に設定されている。
【００１１】図２は前記各モニタポイントＭ１〜Ｍ４の
寸法を示す説明図であり、同図において、αAはアーム
角、αBはブーム角、Ｔ0は地面からブーム３のピン結合
部１１までの長さ、ＬＢはブーム３のリンク長さ、ＬＡ
はアーム４のリンク長さ、ＬＶはバケット５の回動半径
である。また、Ｌb1はモニタポイントＭ１からピン結合
部１１までのリンク長ＬＢに平行な成分長さ、Ｌb2はモ
ニタポイントＭ１からピン結合部１１までのリンク長Ｌ
Ｂに垂直な成分長さ、Ｌa1はモニタポイントＭ２からピ
ン結合部１２までのリンク長ＬＡに平行な成分長さ、Ｌ
a2はモニタポイントＭ２からピン結合部１２までのリン
ク長ＬＡに垂直な成分長さ、Ｌa3はモニタポイントＭ３
からピン結合部１２までのリンク長ＬＡに平行な成分長
さ、Ｌa4はモニタポイントＭ３からピン結合部１２まで
のリンク長ＬＡに垂直な成分長さである。
寸法を示す説明図であり、同図において、αAはアーム
角、αBはブーム角、Ｔ0は地面からブーム３のピン結合
部１１までの長さ、ＬＢはブーム３のリンク長さ、ＬＡ
はアーム４のリンク長さ、ＬＶはバケット５の回動半径
である。また、Ｌb1はモニタポイントＭ１からピン結合
部１１までのリンク長ＬＢに平行な成分長さ、Ｌb2はモ
ニタポイントＭ１からピン結合部１１までのリンク長Ｌ
Ｂに垂直な成分長さ、Ｌa1はモニタポイントＭ２からピ
ン結合部１２までのリンク長ＬＡに平行な成分長さ、Ｌ
a2はモニタポイントＭ２からピン結合部１２までのリン
ク長ＬＡに垂直な成分長さ、Ｌa3はモニタポイントＭ３
からピン結合部１２までのリンク長ＬＡに平行な成分長
さ、Ｌa4はモニタポイントＭ３からピン結合部１２まで
のリンク長ＬＡに垂直な成分長さである。
【００１２】図３は図１の油圧ショベルに設定される侵
入禁止領域と減速領域を示す側面図である。同図におい
て、Ｚ0は侵入禁止領域、Ｚ1〜Ｚ4は侵入禁止領域Ｚ0の
下方に設定される複数の減速領域、イは侵入禁止領域Ｚ
0と減速領域Ｚ1との境界線、ロは減速領域Ｚ1と減速領
域Ｚ2との境界線、ハは減速領域Ｚ2と減速領域Ｚ3との
境界線、ニは減速領域Ｚ3と減速領域Ｚ4との境界線、ホ
は減速領域Ｚ4と安全域との境界線であり、これらのう
ち減速領域Ｚ1はモニタポイントＭ１に、減速領域Ｚ2は
モニタポイントＭ２に、減速領域Ｚ3はモニタポイント
Ｍ３に、減速領域Ｚ4はモニタポイントＭ４にそれぞれ
対応して設定される。
入禁止領域と減速領域を示す側面図である。同図におい
て、Ｚ0は侵入禁止領域、Ｚ1〜Ｚ4は侵入禁止領域Ｚ0の
下方に設定される複数の減速領域、イは侵入禁止領域Ｚ
0と減速領域Ｚ1との境界線、ロは減速領域Ｚ1と減速領
域Ｚ2との境界線、ハは減速領域Ｚ2と減速領域Ｚ3との
境界線、ニは減速領域Ｚ3と減速領域Ｚ4との境界線、ホ
は減速領域Ｚ4と安全域との境界線であり、これらのう
ち減速領域Ｚ1はモニタポイントＭ１に、減速領域Ｚ2は
モニタポイントＭ２に、減速領域Ｚ3はモニタポイント
Ｍ３に、減速領域Ｚ4はモニタポイントＭ４にそれぞれ
対応して設定される。
【００１３】図４は図１の油圧ショベルに備えられる作
業高さ制限装置を示す回路図であり、前述したブームシ
リンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、ブ
ーム角センサ１４およびアーム角センサ１５については
同一符号を付してある。図４において、１６，１７は前
記操作レバー１０の一例として用いられる電気レバー、
１８はコントローラ、１９は旋回モータ、２０，２１は
左右の走行モータ、２２〜２７は方向切換弁、２８は原
動機、２９は油圧ポンプ、３０はパイロット油圧ポン
プ、３１は比例減圧弁ユニット、３２は前記侵入禁止領
域Ｚ0を設定する設定機、３３はマイクロコンピュータ
であり、このマイクロコンピュータ３３のメモリには前
記減速領域Ｚ1〜Ｚ4の距離が記憶されている。
業高さ制限装置を示す回路図であり、前述したブームシ
リンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、ブ
ーム角センサ１４およびアーム角センサ１５については
同一符号を付してある。図４において、１６，１７は前
記操作レバー１０の一例として用いられる電気レバー、
１８はコントローラ、１９は旋回モータ、２０，２１は
左右の走行モータ、２２〜２７は方向切換弁、２８は原
動機、２９は油圧ポンプ、３０はパイロット油圧ポン
プ、３１は比例減圧弁ユニット、３２は前記侵入禁止領
域Ｚ0を設定する設定機、３３はマイクロコンピュータ
であり、このマイクロコンピュータ３３のメモリには前
記減速領域Ｚ1〜Ｚ4の距離が記憶されている。
【００１４】このように構成された油圧ショベルにおい
て、オペレータが電気レバー１６，１７を操作すると、
その操作量（レバーの傾き）に応じた出力信号がコント
ローラ１８に入力され、コントローラ１８はレバー出力
信号に応じた比例減圧弁駆動信号を比例減圧弁ユニット
３１に出力し、方向切換弁２２〜２７を駆動する。方向
切換弁２２〜２７は油圧ポンプ２９から各アクチュエー
タに供給される圧油の流れを制御し、例えば方向切換弁
２２が駆動されるとブームシリンダ７が伸縮または伸長
し、方向切換弁２５が駆動されると上部旋回体２が旋回
する。また、方向切換弁２６，２７は図示省略した走行
用レバーおよび走行用パイロット油圧により駆動され、
例えば方向切換弁２７が駆動されると右側の走行モータ
２１が前進または後退する。
て、オペレータが電気レバー１６，１７を操作すると、
その操作量（レバーの傾き）に応じた出力信号がコント
ローラ１８に入力され、コントローラ１８はレバー出力
信号に応じた比例減圧弁駆動信号を比例減圧弁ユニット
３１に出力し、方向切換弁２２〜２７を駆動する。方向
切換弁２２〜２７は油圧ポンプ２９から各アクチュエー
タに供給される圧油の流れを制御し、例えば方向切換弁
２２が駆動されるとブームシリンダ７が伸縮または伸長
し、方向切換弁２５が駆動されると上部旋回体２が旋回
する。また、方向切換弁２６，２７は図示省略した走行
用レバーおよび走行用パイロット油圧により駆動され、
例えば方向切換弁２７が駆動されると右側の走行モータ
２１が前進または後退する。
【００１５】次に、本実施例の動作を前述した図１〜図
４と図５，６に示すフローチャートに基づいて説明す
る。まず、作業を開始する前に、図示せぬ高さ制限スイ
ッチをＯＮし、設定機３２によって侵入禁止領域Ｚ0を
設定する。侵入禁止領域Ｚ0を決める方法としては、例
えばブーム３を上方の障害物の近くまで上げ、その高さ
をブーム角から演算したり、障害物までの距離を物差し
等で実測する方法がある。また、マイクロコンピュータ
３３のメモリに各減速領域Ｚ1〜Ｚ4の距離が記憶されて
いるため、侵入禁止領域Ｚ0が設定されると、その高さ
に応じて各減速領域Ｚ1〜Ｚ4の高さも設定される。
４と図５，６に示すフローチャートに基づいて説明す
る。まず、作業を開始する前に、図示せぬ高さ制限スイ
ッチをＯＮし、設定機３２によって侵入禁止領域Ｚ0を
設定する。侵入禁止領域Ｚ0を決める方法としては、例
えばブーム３を上方の障害物の近くまで上げ、その高さ
をブーム角から演算したり、障害物までの距離を物差し
等で実測する方法がある。また、マイクロコンピュータ
３３のメモリに各減速領域Ｚ1〜Ｚ4の距離が記憶されて
いるため、侵入禁止領域Ｚ0が設定されると、その高さ
に応じて各減速領域Ｚ1〜Ｚ4の高さも設定される。
【００１６】このように侵入禁止領域Ｚ0を設定した
後、オペレータが操作レバー１０（電気レバー１６，１
７）を操作すると、前述の如く、その操作量に応じて各
シリンダ７〜９や各モータ１９〜２１等のアクチュエー
タが動作し、油圧ショベルは掘削等の作業を行う。かか
る作業中に、マイクロコンピュータ３３は、ブーム角セ
ンサ１４とアーム角センサ１５から検出されるブーム角
αBとアーム角αAを入力し、これらのブーム角αBとア
ーム角αAを変数として各モニタポイントＭ１〜Ｍ４の
高さを演算する。各モニタポイントＭ１〜Ｍ４の高さを
演算する式は以下の通りである。 Ｍ１＝-Ｌb1・sinαB+Ｌb2・cosαB+Ｔ0 Ｍ２＝Ｌa1・sin(αB+αA)+Ｌa2・cos(αB+αA)-ＬＢ・sin
αB+Ｔ0 Ｍ３＝Ｌa3・sin(αB+αA)+Ｌa4・cos(αB+αA)-ＬＢ・sin
αB+Ｔ0 Ｍ４＝-ＬＡ・sin(αB+αA)-ＬＢ・sinαB+ＬＶ+Ｔ0 作業中に各モニタポイントＭ１〜Ｍ４の高さは刻々変化
するが、マイクロコンピュータ３３は、上記の演算結果
に基づいて各モニタポイント毎に対応する減速領域に到
達したか否かを判断する。そして、各モニタポイントＭ
１〜Ｍ４の１つがそれに対応する減速領域Ｚ1〜Ｚ4に到
達すると、マイクロコンピュータ３３は減速の度合いＫ
を演算し、その演算結果Ｋをコントローラ１８に出力す
る。減速の度合いＫを演算する式の一例を示すと、 Ｋ＝（Ｈ0−Ｈ1）／ａ0 （ただし０≦Ｋ≦１） として表せる。この式中、Ｈ0は侵入禁止領域Ｚ0の高
さ、ａ0は侵入禁止領域Ｚ0までの減速領域の距離、Ｈ1
は減速領域に入っているモニタポイントの高さであり、
減速しない時はＫ＝１である。
後、オペレータが操作レバー１０（電気レバー１６，１
７）を操作すると、前述の如く、その操作量に応じて各
シリンダ７〜９や各モータ１９〜２１等のアクチュエー
タが動作し、油圧ショベルは掘削等の作業を行う。かか
る作業中に、マイクロコンピュータ３３は、ブーム角セ
ンサ１４とアーム角センサ１５から検出されるブーム角
αBとアーム角αAを入力し、これらのブーム角αBとア
ーム角αAを変数として各モニタポイントＭ１〜Ｍ４の
高さを演算する。各モニタポイントＭ１〜Ｍ４の高さを
演算する式は以下の通りである。 Ｍ１＝-Ｌb1・sinαB+Ｌb2・cosαB+Ｔ0 Ｍ２＝Ｌa1・sin(αB+αA)+Ｌa2・cos(αB+αA)-ＬＢ・sin
αB+Ｔ0 Ｍ３＝Ｌa3・sin(αB+αA)+Ｌa4・cos(αB+αA)-ＬＢ・sin
αB+Ｔ0 Ｍ４＝-ＬＡ・sin(αB+αA)-ＬＢ・sinαB+ＬＶ+Ｔ0 作業中に各モニタポイントＭ１〜Ｍ４の高さは刻々変化
するが、マイクロコンピュータ３３は、上記の演算結果
に基づいて各モニタポイント毎に対応する減速領域に到
達したか否かを判断する。そして、各モニタポイントＭ
１〜Ｍ４の１つがそれに対応する減速領域Ｚ1〜Ｚ4に到
達すると、マイクロコンピュータ３３は減速の度合いＫ
を演算し、その演算結果Ｋをコントローラ１８に出力す
る。減速の度合いＫを演算する式の一例を示すと、 Ｋ＝（Ｈ0−Ｈ1）／ａ0 （ただし０≦Ｋ≦１） として表せる。この式中、Ｈ0は侵入禁止領域Ｚ0の高
さ、ａ0は侵入禁止領域Ｚ0までの減速領域の距離、Ｈ1
は減速領域に入っているモニタポイントの高さであり、
減速しない時はＫ＝１である。
【００１７】このように、マイクロコンピュータ３３か
らコントローラ１８に減速の度合いＫが出力されると、
コントローラ１８はこのＫ（０≦Ｋ≦１）を現在のアク
チュエータの動作速度に乗じ、この値に応じて比例減圧
弁駆動信号を比例減圧弁ユニット３１に出力するため、
該アクチュエータの動作速度は、電気レバー１６，１７
の操作量に対応する動作速度に比べて減じられる。
らコントローラ１８に減速の度合いＫが出力されると、
コントローラ１８はこのＫ（０≦Ｋ≦１）を現在のアク
チュエータの動作速度に乗じ、この値に応じて比例減圧
弁駆動信号を比例減圧弁ユニット３１に出力するため、
該アクチュエータの動作速度は、電気レバー１６，１７
の操作量に対応する動作速度に比べて減じられる。
【００１８】アクチュエータが動作し続けると、別のモ
ニタポイントがそれに対応する減速領域に到達すること
がある。例えば、フロント６が図３に示す姿勢にあり、
この姿勢からブームシリンダ７が伸長され、ブーム３の
上げ操作が行われると、まず、モニタポイントＭ３が境
界線ニを越えて減速領域Ｚ3に到達し、ここで前述の如
くブームシリンダ７の動作速度が減じられた後、さらに
ブーム３の上げ操作が続行されると、モニタポイントＭ
２が境界線ハを越えて減速領域Ｚ2に到達する。この場
合も同様にしてモニタポイントＭ２に対する減速の度合
いＫが演算され、マイクロコンピュータ３３はモニタポ
イントＭ２に対するＫの値とモニタポイントＭ３に対す
るＫの値とを比較し、小さい方の値をブームシリンダ７
の動作速度に乗じる。さらに別のモニタポイントがそれ
に対応する減速領域に到達した場合、例えば図３に示す
フロント６の姿勢からアームシリンダ８が伸縮され、ア
ーム４の押し（ダンプ）操作が行われると、モニタポイ
ントＭ４も境界線ホを越えて減速領域Ｚ4に到達する。
このように、減速領域に到達するモニタポイントが複数
ある場合は、それぞれのモニタポイントに対して演算さ
れたＫの値（Ｋ1〜Ｋ4）を比較し、最小の値を現在のア
クチュエータの動作速度に乗じる。
ニタポイントがそれに対応する減速領域に到達すること
がある。例えば、フロント６が図３に示す姿勢にあり、
この姿勢からブームシリンダ７が伸長され、ブーム３の
上げ操作が行われると、まず、モニタポイントＭ３が境
界線ニを越えて減速領域Ｚ3に到達し、ここで前述の如
くブームシリンダ７の動作速度が減じられた後、さらに
ブーム３の上げ操作が続行されると、モニタポイントＭ
２が境界線ハを越えて減速領域Ｚ2に到達する。この場
合も同様にしてモニタポイントＭ２に対する減速の度合
いＫが演算され、マイクロコンピュータ３３はモニタポ
イントＭ２に対するＫの値とモニタポイントＭ３に対す
るＫの値とを比較し、小さい方の値をブームシリンダ７
の動作速度に乗じる。さらに別のモニタポイントがそれ
に対応する減速領域に到達した場合、例えば図３に示す
フロント６の姿勢からアームシリンダ８が伸縮され、ア
ーム４の押し（ダンプ）操作が行われると、モニタポイ
ントＭ４も境界線ホを越えて減速領域Ｚ4に到達する。
このように、減速領域に到達するモニタポイントが複数
ある場合は、それぞれのモニタポイントに対して演算さ
れたＫの値（Ｋ1〜Ｋ4）を比較し、最小の値を現在のア
クチュエータの動作速度に乗じる。
【００１９】また、モニタポイントＭ１〜Ｍ４の１つが
境界線イを越えて侵入禁止領域Ｚ0に到達すると、上記
したＫの演算式中のＨ0とＨ1が等しくなりＫ＝０となる
ため、このＫ＝０を乗じたアクチュエータの動作速度は
０となり、アクチュエータは停止する。
境界線イを越えて侵入禁止領域Ｚ0に到達すると、上記
したＫの演算式中のＨ0とＨ1が等しくなりＫ＝０となる
ため、このＫ＝０を乗じたアクチュエータの動作速度は
０となり、アクチュエータは停止する。
【００２０】なお、各モニタポイントＭ１〜Ｍ４が侵入
禁止領域Ｚ0から遠ざかる方向、すなわち、フロント６
が下方へ移動する場合は、各モニタポイントＭ１〜Ｍ４
が侵入禁止領域Ｚ0へ到達するおそれがないため、アク
チュエータの動作速度を減じる必要はなく、その場合の
減速の度合いＫは１である。
禁止領域Ｚ0から遠ざかる方向、すなわち、フロント６
が下方へ移動する場合は、各モニタポイントＭ１〜Ｍ４
が侵入禁止領域Ｚ0へ到達するおそれがないため、アク
チュエータの動作速度を減じる必要はなく、その場合の
減速の度合いＫは１である。
【００２１】このように、上記一実施例にあっては、フ
ロント６を構成するブーム３とアーム４およびバケット
５にそれぞれモニタポイントＭ１〜Ｍ４を設定すると共
に、各モニタポイントＭ１〜Ｍ４毎に大きさ（距離）の
異なる減速領域Ｚ1〜Ｚ4をそれぞれ設定し、フロント６
の操作時に、各モニタポイントＭ１〜Ｍ４毎に対応する
減速領域Ｚ1〜Ｚ4に到達したか否かを判断するため、本
来は減速をする必要がない姿勢での減速の頻度が少なく
なる。このため、アクチュエータの動作速度が不所望に
変わることも少なくなり、オペレータにとっての操作性
を高めることができる。また、各モニタポイントＭ１〜
Ｍ４のいずれかが対応する減速領域Ｚ1〜Ｚ4に到達した
場合、そのモニタポイントの高さに応じて減速の度合い
Ｋを求め、このＫの値を現在のアクチュエータの動作速
度に乗じて減速するようにしたため、モニタポイントと
侵入禁止領域Ｚ0との距離に応じた減速処理が実行さ
れ、フロント６を侵入禁止領域Ｚ0に到達する前に確実
に減速することができる。したがって、フロント６の各
部を駆動するアクチュエータの動作速度を極力落とさず
に、フロント６と上方の障害物との接触事故を確実に防
止することができる。
ロント６を構成するブーム３とアーム４およびバケット
５にそれぞれモニタポイントＭ１〜Ｍ４を設定すると共
に、各モニタポイントＭ１〜Ｍ４毎に大きさ（距離）の
異なる減速領域Ｚ1〜Ｚ4をそれぞれ設定し、フロント６
の操作時に、各モニタポイントＭ１〜Ｍ４毎に対応する
減速領域Ｚ1〜Ｚ4に到達したか否かを判断するため、本
来は減速をする必要がない姿勢での減速の頻度が少なく
なる。このため、アクチュエータの動作速度が不所望に
変わることも少なくなり、オペレータにとっての操作性
を高めることができる。また、各モニタポイントＭ１〜
Ｍ４のいずれかが対応する減速領域Ｚ1〜Ｚ4に到達した
場合、そのモニタポイントの高さに応じて減速の度合い
Ｋを求め、このＫの値を現在のアクチュエータの動作速
度に乗じて減速するようにしたため、モニタポイントと
侵入禁止領域Ｚ0との距離に応じた減速処理が実行さ
れ、フロント６を侵入禁止領域Ｚ0に到達する前に確実
に減速することができる。したがって、フロント６の各
部を駆動するアクチュエータの動作速度を極力落とさず
に、フロント６と上方の障害物との接触事故を確実に防
止することができる。
【００２２】なお、本発明による建設機械の作業高さ制
限装置は上記一実施例に限定されず、種々の変形例が可
能である。例えば、上記一実施例では、操作レバーとし
て電気レバーを用いた場合について説明したが、その代
りに油圧パイロットレバーを用いることも可能であり、
また、フロントの各関節角を検出する手段として、上記
一実施例で挙げた角度センサの代わりにシリンダのスト
ロークセンサ等を用いることも可能である。さらに、上
記一実施例では、モニタポイントをフロントの４箇所に
設定した場合について説明したが、モニタポイントの数
はこれに限定されず、フロントの形状等応じて適宜増減
しても良い。
限装置は上記一実施例に限定されず、種々の変形例が可
能である。例えば、上記一実施例では、操作レバーとし
て電気レバーを用いた場合について説明したが、その代
りに油圧パイロットレバーを用いることも可能であり、
また、フロントの各関節角を検出する手段として、上記
一実施例で挙げた角度センサの代わりにシリンダのスト
ロークセンサ等を用いることも可能である。さらに、上
記一実施例では、モニタポイントをフロントの４箇所に
設定した場合について説明したが、モニタポイントの数
はこれに限定されず、フロントの形状等応じて適宜増減
しても良い。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フロント部材を駆動するアクチュエータの動作速度を極
力落とさずに、上方の障害物に対する接触事故を確実に
防止することができ、操作性に優れた建設機械の作業高
さ制限装置を提供することができる。
フロント部材を駆動するアクチュエータの動作速度を極
力落とさずに、上方の障害物に対する接触事故を確実に
防止することができ、操作性に優れた建設機械の作業高
さ制限装置を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例に係る油圧ショベルの側面図
である。
である。
【図２】各モニタポイントの寸法を示す油圧ショベルの
側面図である。
側面図である。
【図３】図１の油圧ショベルに設定される侵入禁止領域
と各減速領域との関係を示す側面図である。
と各減速領域との関係を示す側面図である。
【図４】図１の油圧ショベルに備えられる作業高さ制限
装置を示す回路図である。
装置を示す回路図である。
【図５】図４の作業高さ制限装置の処理内容を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図６】図４の作業高さ制限装置の処理内容を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
１ 下部走行体 ２ 上部旋回体 ２ａ 運転室 ３ ブーム ４ アーム ５ バケット ６ フロント ７ ブームシリンダ ８ アームシリンダ ９ バケットシリンダ １０ 操作レバー １１〜１３ ピン結合部 １４ ブーム角センサ １５ アーム角センサ １６，１７ 電気レバー １８ コントローラ １９ 旋回モータ ２０，２１ 走行モータ ３１ 比例減圧弁ユニット ３２ 設定機 ３３ マイクロコンピュータ Ｍ１〜Ｍ４ モニタポイント Ｚ0 侵入禁止領域 Ｚ1〜Ｚ4 減速領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−136324（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−306534（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E02F 9/24 E02F 3/43 E02F 9/20
Claims (1)
- 【請求項１】 建設機械の作業機本体と、この作業機本
体に回転可能に連結されたブームと、このブームに回転
可能に連結されたアームと、このアームに回転可能に連
結されたバケットと、これらブームとアームおよびバケ
ットとで構成されるフロント部材の位置を検出する位置
検出手段とを備え、前記フロント部材が上方位置に設定
された侵入禁止領域に到達したとき、該フロント部材の
動作を停止させる建設機械の作業高さ制限装置におい
て、 前記フロント部材の所定箇所に複数のモニタポイントを
設定し、前記侵入禁止領域の下方にこれらのモニタポイ
ントに対応した複数の減速領域を設定し、前記フロント
部材の動作時に、各モニタポイント毎に対応する減速領
域に到達したか否かを判断し、いずれかのモニタポイン
トが対応する減速領域に到達した場合、そのモニタポイ
ントと前記侵入禁止領域との距離に応じて前記フロント
部材の動作速度を減速処理し、各モニタポイントのいず
れか１つが前記侵入禁止領域に到達したとき、前記フロ
ント部材の動作を停止処理するように構成したことを特
徴とする建設機械の作業高さ制限装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29666493A JP2913250B2 (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 建設機械の作業高さ制限装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29666493A JP2913250B2 (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 建設機械の作業高さ制限装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07150594A JPH07150594A (ja) | 1995-06-13 |
| JP2913250B2 true JP2913250B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=17836482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29666493A Expired - Fee Related JP2913250B2 (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 建設機械の作業高さ制限装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2913250B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3679848B2 (ja) * | 1995-12-27 | 2005-08-03 | 日立建機株式会社 | 建設機械の作業範囲制限制御装置 |
| JP3679850B2 (ja) * | 1996-01-22 | 2005-08-03 | 日立建機株式会社 | 建設機械の干渉防止装置 |
| JP7058100B2 (ja) * | 2017-10-04 | 2022-04-21 | 株式会社小松製作所 | 制御装置および制御方法 |
| WO2020012609A1 (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
| WO2021225361A1 (ko) * | 2020-05-07 | 2021-11-11 | 두산인프라코어 주식회사 | 굴삭기 및 이의 제어 방법 |
-
1993
- 1993-11-26 JP JP29666493A patent/JP2913250B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07150594A (ja) | 1995-06-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |