JP3091937B2 - 超小旋回パワーショベルの作業機干渉防止装置 - Google Patents

超小旋回パワーショベルの作業機干渉防止装置

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JP3091937B2 JP05080832A JP8083293A JP3091937B2 JP 3091937 B2 JP3091937 B2 JP 3091937B2 JP 05080832 A JP05080832 A JP 05080832A JP 8083293 A JP8083293 A JP 8083293A JP 3091937 B2 JP3091937 B2 JP 3091937B2
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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2025Particular purposes of control systems not otherwise provided for
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  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ブームおよびアーム
等からなる作業機を備えた超小旋回パワーショベルに関
し、詳しくは超小旋回パワーショベルにおける作業機干
渉防止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的なパワーショベルでは、作業機を
どのように移動してもオペレータ室に干渉するようなこ
とはないが、超小旋回パワーショベルでは、ブームやア
ームの構造的な特徴から、作業機がオペレータ室に干渉
するおそれがある。そこで、従来の超小旋回パワーショ
ベルでは、作業機がオペレータ室に干渉するのを防止す
るため、作業機の位置(バケット先端等)を所定のセン
サ信号から計算し、求められた位置が予め定められた停
止領域に達したときは、作業機の油圧回路に挿入された
ソレノイドバルブを動作させて作業機の動きを止めるよ
うにした干渉防止装置が設けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような干
渉防止装置を使用した場合でも、図7に示すように、作
業機の慣性、作業環境によるソレノイドバルブやメイン
バルブにおける油圧の時間的な遅れ(作動油の抜け遅
れ)等の要因により、停止指令位置と実際の停止位置と
の間に停止誤差d0 を生じる。特に、油圧回路の油温が
低いときや、作業機の移動速度が早いときは停止誤差が
大きくなるため、干渉防止装置が正常に機能しているに
もかかわらず、作業機が停止領域を越えてオペレータ室
に干渉するおそれがあった。
【0004】この発明は、油圧回路中の遅れ要素等によ
り生じる停止誤差を補正し、作業機を安全な領域で停止
できるようにした超小旋回パワーショベルの作業機干渉
防止装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる超小旋
回パワーショベルの作業機干渉防止装置は、複数の腕部
と、該各腕部を連結するための関節部からなる作業機を
備えた超小旋回パワーショベルにおいて、前記各腕部の
旋回角を検出する角度検出手段と、前記作業機を駆動す
る油圧回路の油温を検出する油温検出手段と、前記作業
機の移動速度を検出する速度検出手段と、前記角度検出
手段によって検出された旋回角に基づいて前記作業機の
車体原点に対する位置を求めるとともに、求められた前
記作業機の位置が予め定められた領域に達しているかど
うかを判定する演算手段と、前記演算手段によって前記
作業機の位置が前記領域に達したと判定された場合は、
前記作業機の動作を停止させる停止手段と、前記油温検
出手段と速度検出手段で検出された検出値に基づいて前
記演算手段における領域判定のための判定位置を修正す
る修正手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】
【作用】上記構成によれば、作業機速度および油圧回路
の油温を検出し、この検出値を用いて領域判定のための
判定位置を修正するようにしたので、停止誤差の原因と
なる作業機の慣性や作動油の抜け遅れ作業条件や環境条
件によって作業器の停止誤差の範囲が変動しても、作業
機の停止位置を常にオペレータ室からほぼ一定の距離に
保つことができる。
【0007】
【実施例】以下、この発明に係わる超小旋回パワーショ
ベルの作業機干渉防止装置の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。
【0008】図2(a)および(b)は、超小旋回パワ
ーショベルの概略的な構成を示したもので、(a)は側
面(b)は平面を表している。この超小旋回パワーショ
ベルは、上下方向にそれぞれ旋回するブーム1、アーム
2、バケット3を作業機として具えている。ブーム1は
第1の小腕部101、第2の小腕部102、第3の小腕
部103からなり、各小腕部が相互に接続されている。
前記ブーム1の回転軸には角度検出器4が設けられ、ま
たアーム2の回転軸には角度検出器5が設けられ、さら
にブーム1の第2の小腕部102の回転軸には角度検出
器5が設けられている。これらの角度検出器4、5およ
び6は、それぞれブーム角、アーム角、オフセット角を
検出している。
【0009】図1は、図2の超小旋回パワーショベルに
おける作業機干渉防止装置の機能的な構成を示すブロッ
ク図である。この作業機干渉防止装置は、ブーム角等の
検出器11〜13、油温検出器14、制御コントローラ
15、油圧回路の電磁弁16〜18、警報機19により
構成されている。
【0010】ブーム角検出器11、アーム角検出器1
2、オフセット角検出器13は、それぞれ図2の角度検
出器4〜6に相当し、作業機の接続部における角度を検
出する。油温検出器14は図示せぬ油圧回路の油温を検
出する。
【0011】制御コントローラ15は、入力バッファ2
1、A/D変換器22、ROM23、RAM24、CP
U25、アンプ26により構成され、上述の各検出器か
らの情報に基づいて演算処理を行い、各電磁弁に制御信
号を出力して作業機の動作を制御する。
【0012】ROM23には、油圧回路の油温や作業機
の移動速度に関するデータや、作業機の干渉防止制御処
理、停止補正量算出処理等を実現するためのプログラム
群が格納されている。
【0013】RAM24には、停止補正処理で算出され
た停止補正量や、オペレータ室近房の停止領域に関する
データ等が格納されている。
【0014】CPU25は、ROM23から所定の制御
プログラムを読み込んでコントローラ全体を制御する。
またCPU25は、前記検出器11〜13によって検出
された旋回角に基づいて作業機の車体原点(図2の角度
検出器4の位置)に対する位置を求めるとともに、求め
られた作業機の位置が予め定められた停止領域に達して
いるかどうかを判定する演算処理と、前記演算処理によ
って作業機の位置が前記停止領域に達したと判定された
場合は作業機の動作を停止させる停止処理と、前記油温
検出器14と前記検出器11〜13で検出された旋回角
に基づいて求めた作業機の移動速度に基づいて、前記演
算処理における領域判定のための判定位置を修正する修
正処理を実行している。
【0015】ブーム上げ制御用電磁弁16、アーム掘削
制御用電磁弁17、左オフセット制御用電磁弁18は、
CPU25からの制御信号(停止指令)により起動し、
それぞれの油圧回路に作動油を送出または排出する。
【0016】警報器19は、作業機が予め定められた停
止領域に達したと判断された場合に、制御コントローラ
15からの信号により警報を発する。
【0017】次に、上述した作業機干渉防止装置の動作
を図3および図4のフローチャートにより説明する。
【0018】まず、作業器の停止補正量を求める場合の
処理の流れを図3のフローチャートを用いて説明する。
この停止補正量を求める処理は作業機が停止するごとに
実施され、停止補正量はそのつど更新される。
【0019】各検出器11〜13からの信号は、入力バ
ッファ21を介してA/D変換器22に入力され、ここ
でアナログデジタル変換されてCPU25に送られる。
まず、CPU25は作業機の停止指令が出ているかどう
かを判断し(ステップ201)、停止指令が出ていると
きは、作業機が停止しているかどうかを判断する(ステ
ップ202)。作業機が停止していると判断したとき
は、停止指令位置と実際の停止位置との差d0 (停止誤
差)を算出する(ステップ203)。次に、上記算出さ
れた停止誤差d0 と後述する油温補正量e0 と速度補正
量e1 を元にして停止補正量eを求める。
【0020】図5は、油圧回路における作動油の油温と
停止誤差の関係を示した図であって、油温が上がると圧
油の粘度が低くなり作動油の抜け遅れによる停止誤差は
少なくなるが、油温が下がると圧油の粘度が高くなり停
止誤差は大きくなることを表している。ここでは、油温
検出器14で検出された油温t0 に対応する停止誤差の
値を油温補正量e0 とする。また、図6は、作業機の移
動速度と停止誤差の関係を示した図であって、移動速度
が速くなると作業機の慣性力が大きくなり停止誤差は大
きくなるが、移動速度が遅くなると停止誤差は小さくな
ることを表している。ここでは、前記検出器11〜13
で検出された旋回角に基づいて求めた作業機の移動速度
v1 に対応する停止誤差の値を速度補正量e1 とする。
【0021】停止補正量eは、停止誤差d0 を上記2つ
の要件で補正することにより求められる。すなわち停止
補正量eは、d0 …停止誤差、e0 …油温補正量、e1
…速度補正量とすると、 e=d0 −e0 −e1 により表される(ステップ204)。
【0022】次に、上記算出された停止補正量eを保存
するかどうかを判断し(ステップ205)、記憶する場
合は前記算出された停止補正量eをRAM24に記憶す
る(ステップ206)。
【0023】上述した処理によって、作業機が停止した
時点での個々の停止補正量eが求められる。次に、求め
られた停止補正量eを使って作業機の干渉防止制御を行
う場合の処理の流れを図4のフローチャートを用いて説
明する。
【0024】まず、各検出器11〜13からの信号は、
入力バッファ21を介してA/D変換器22に入力さ
れ、ここでアナログデジタル変換されてCPU25に送
られる(ステップ301)。CPU25は入力された信
号に基づいて作業機の車体原点に対する位置を計算する
(ステップ302)。次に、CPU25は図3の処理で
求めた停止補正量eを用いて領域判定のための判定位置
を修正する(ステップ303)。そして、作業機の現在
位置と前記修正された判定位置に基づいて、作業機の先
端が停止領域に達しているかどうかを判断する(ステッ
プ304)。ここで、作業機の先端が停止領域に達して
いると判断された場合、CPU25はアンプ26を介し
て警報機19および電磁弁16〜18にそれぞれの信号
を出力する。これにより、警報機19はオペレータに注
意を喚起するために警報を発する。また、電磁弁16〜
18は各メインバルブへの圧油を制御して作業機を停止
させる(ステップ305)。
【0025】すなわち、作業機の停止誤差が大きくなる
ような条件下では、判定位置を安全領域側に移動するこ
とにより、停止領域を越えない位置で作業機を停止させ
ることができる。また、作業機の停止誤差が小さくなる
ような条件下では、判定位置を停止領域側に移動するこ
とにより、通常の作業範囲内で作業機を停止させること
ができる。この場合は、作業範囲が狭くなり作業効率が
落ちるのを防止することができる。いずれの場合も、作
業機が停止したときの位置が変動する要因や条件に応じ
て判定位置が修正されるため、作業機の停止位置を常に
オペレータ室からほぼ一定の距離に保つことができる。
【0026】なお、判定位置の停止補正量eは油圧回路
の油温または作業機の移動速度のいずれか一方だけでも
求められるが、油温と移動速度を用いて停止補正量を求
めることにより、より精度の高い補正が可能となる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
超小旋回パワーショベルの作業機干渉防止装置において
は、油圧回路の油温および作業機速度を検出し、この検
出値を用いて領域判定のための判定位置を修正し、作業
機の位置が前記修正された判定位置に基づく停止領域に
達した場合は、前記作業機の動作を停止させるするよう
にしたので、作業条件や環境条件によって停止誤差の範
囲が変動しても作業機の停止位置を常にオペレータ室か
らほぼ一定の距離に保つことができる。したがって、作
業機を常に安全な領域で停止させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例における作業機干渉防止装置の機能的な
構成を示す図。
【図2】超小旋回パワーショベルの概略的な構成を示す
図。
【図3】停止補正量を求める際の処理の流れを示すフロ
ーチャート。
【図4】干渉防止制御を行う場合の処理の流れを示すフ
ローチャート。
【図5】油圧回路における作動油の油温と停止誤差の関
係を示した図。
【図6】作業機の移動速度と停止誤差の関係を示した
図。
【図7】超小旋回パワーショベルの動作説明図。
【符号の説明】
11…ブーム角検出器 12…アーム角検出器12 13…オフセット角検出器 14…油温検出器 15…制御コントローラ 16…ブーム挙げ制御用電磁弁 17…アーム掘削制御用電磁弁 18…左オフセット制御用電磁弁 21…入力バッファ 22…A/D変換器 23…ROM 24…RAM 25…CPU 26…アンプ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の腕部と、該各腕部を連結するための
    関節部からなる作業機を備えた超小旋回パワーショベル
    において、 前記各腕部の旋回角を検出する角度検出手段と、 前記作業機を駆動する油圧回路の油温を検出する油温検
    出手段と、 前記作業機の移動速度を検出する速度検出手段と、 前記角度検出手段によって検出された旋回角に基づいて
    前記作業機の車体原点に対する位置を求めるとともに、
    求められた前記作業機の位置が予め定められた領域に達
    しているかどうかを判定する演算手段と、 前記演算手段によって前記作業機の位置が前記領域に達
    したと判定された場合は、前記作業機の動作を停止させ
    る停止手段と、 前記油温検出手段と速度検出手段で検出された検出値に
    基づいて前記演算手段における領域判定のための判定位
    置を修正する修正手段と、 を備えたことを特徴とする超小旋回パワーショベルの作
    業機干渉防止装置。
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