JP3161816B2 - Safety equipment for construction machinery - Google Patents
Safety equipment for construction machineryInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、傾斜地や不整地におい
て作業中に建設機械がバランスを崩して転倒し、オペレ
ーターの人身事故が発生するのを予防する為の警報発生
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alarm generating device for preventing a construction machine from falling out of balance when working on a slope or uneven terrain, thereby preventing an operator from being injured.
【０００２】[0002]
【従来技術】従来から、建設機械がバランスを崩す可能
性のある状態を検出して警報を発生する技術は公知とさ
れているのである。しかし、従来の技術においては、危
険な状態であることを判断する演算方法として、作業機
自重分と、作業時の作用力を、分離して転倒モーメント
を計算するのであるが、センサーの数が多く、又作用力
の位置が不明確で、精度的に低く、更にアタッチメント
を付けた場合の対応が複雑であり、正確にバランスを崩
した危険な状態を検出することが出来なかったのであ
る。また、図３において示す如く、バケット支点角検出
器１とアーム角検出器２とブームシリンダ圧力検出器３
とブーム支点角検出器４等の多数のセンサーが必要であ
ったのである。2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for detecting a state in which a construction machine may lose balance and generating an alarm has been known. However, in the conventional technique, as a calculation method for judging a dangerous state, the weight of the working machine is separated from the working force at the time of work to calculate the overturning moment. In many cases, the position of the acting force is unclear, the accuracy is low, the handling when an attachment is attached is complicated, and it is not possible to accurately detect a dangerous state in which the balance has been lost. As shown in FIG. 3, a bucket fulcrum angle detector 1, an arm angle detector 2, and a boom cylinder pressure detector 3
Thus, a large number of sensors such as the boom fulcrum angle detector 4 were required.
【０００３】図３において、従来の転倒危険状態検出方
法が図示されている。従来の考え方としては、作業機状
態を検出して、負荷荷重の作用点位置と、掘削部の重心
を求めた後で、ブーム支点回りのモーメントの釣合いか
ら負荷荷重を求める。両者の力により転倒支点回りのモ
ーメントを転倒モーメントとして算出する。そして、こ
の転倒モーメントと本機重量により転倒支点Ｏ回りのモ
ーメントとの比較により、転倒危険性を検出する方法で
あった。FIG. 3 shows a conventional method of detecting a dangerous danger state of falling. As a conventional idea, after detecting the state of the work machine, determining the position of the applied point of the load and the center of gravity of the excavated portion, the load is determined from the balance of the moment around the boom fulcrum. The moment around the overturning fulcrum is calculated as the overturning moment by both forces. In this method, the danger of overturning is detected by comparing the overturning moment with the moment around the overturning fulcrum O based on the weight of the machine.
【０００４】即ち、「転倒モーメント＝Ｗ・Ｌ＋Ｗ F ・
Ｌ F 」と、「本機重量によるモーメント＝Ｗ G ・Ｌ G 」
の両者の大小を比較して、転倒危険性を判断する。 ここ
で、図３において、Ａはブーム支点、Ｂはブームシリン
ダ支点、Ｏは転倒支点、Ｇは本機重心（掘削部を除
く）、Ｗ G は本機重量（掘削部を除く）、Ｌ G はＷ G の
腕の長さ、Ｇ F は掘削部の重心、Ｗ F は掘削部の重量、
Ｌ F はＷ F の腕の長さ、Ｗは負荷荷重、ＬはＷの腕の長
さ、Ｆ 1 はブームシリンダ支点にかかる力、Ｌ 1 はブー
ム支点に対するＦ 1 の腕の長さ、Ｌ A は転倒支点Ｏとブ
ーム支点の距離である。 That is, “falling moment = W · L + W F ·
And L F "," the moment according to the machine weight = W G · L G "
The magnitude of the two is compared to determine the risk of falling. here
In FIG. 3, A is a boom fulcrum, and B is a boom sillin.
D fulcrum, O is the overturning fulcrum, G is the center of gravity of the machine
Ku), W G except the unit weight (excavation), L G is of W G
Arm length, G F is the center of gravity of the drilling unit, W F is the weight of the excavation,
L F is W F arm length of, W is applied load, L is the arm of W length
Is, F 1 is exerted on the boom cylinder fulcrum force, L 1 is Boo
The length of the arm of the F 1 against arm pivot, L A is tipping fulcrum O and Bed
This is the distance of the fulcrum.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、バックホー
やクレーン等の転倒防止装置として、ブームシリンダに
作用する力の大きさと方向、及びブーム支点に作用する
力の大きさと方向を同時に検出して、これらの値からモ
ーメントを測定することにより、建設機械がバランスを
崩す可能性がある状態を検出して、警報を発するもので
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, as a fall prevention device for a backhoe or a crane, detects the magnitude and direction of a force acting on a boom cylinder and the magnitude and direction of a force acting on a boom fulcrum at the same time. By measuring the moment from these values, a state in which the construction machine may lose balance is detected and an alarm is issued.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。請求項１においては、建設機械の作
業時に発生する転倒モーメントを、ブームシリンダの支
点Ｂに作用する力の大きさと方向と、及びブームの支点
Ａに作用する力の大きさと方向とから演算して求め、該
転倒モーメントと本機重量によるモーメントとの比較演
算を行い、転倒危険性を判断するものである。The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described. In claim 1, the construction machine
The overturning moment generated during work is supported by the boom cylinder support.
The magnitude and direction of the force acting on point B, and the boom fulcrum
A is calculated from the magnitude and direction of the force acting on A.
Performance comparison between overturning moment and moment by the weight of the machine
Calculation to determine the risk of falling .
【０００７】請求項２においては、建設機械の作業時に
発生する転倒モーメントを、ブームシリンダの支点Ｂに
作用する力の水平分力成分と垂直分力成分とに分割し
て、それぞれの転倒モーメントを求め、及びブームの支
点Ａに作用する力の水平分力成分と垂直分力成分とに分
割して、それぞれの転倒モーメントを求め、ブームシリ
ンダ支点Ｂとブーム支点Ａの転倒モーメントを合計する
ことにより求めた転倒モーメントと、本機重量によるモ
ーメントとの比較演算を行い、転倒危険性を判断するも
のである。According to the second aspect, when the construction machine is operated,
The generated overturning moment is applied to the fulcrum B of the boom cylinder.
The applied force is divided into a horizontal component and a vertical component.
To determine each falling moment, and to support the boom.
The horizontal component and the vertical component of the force acting on point A are divided into
To determine the falling moment of each
Sum the overturn moments of the fulcrum B and the boom fulcrum A
And the moment due to the weight of the machine
A comparison operation is performed to determine the danger of falling .
【０００８】[0008]
【作用】次に作用を説明する。本発明の建設機械の安全
装置の考え方としては、負荷荷重と掘削部重量による力
が、ブーム支点ピンとブームシリンダ支点ピンとにかか
る力となって現れるため、この２つの力による転倒支点
まわりのモーメントを転倒モーメントとして算出する。
そして、この転倒モーメントと本機重量による転倒支点
まわりのモーメントとの比較により、転倒を検出するも
のである。Next, the operation will be described. According to the concept of the safety device for construction equipment of the present invention, since the force due to the applied load and the weight of the excavated portion appears as a force applied to the boom fulcrum pin and the boom cylinder fulcrum pin, the moment around the overturning fulcrum due to these two forces is calculated. Calculate as the overturning moment.
Then, the fall is detected by comparing the fall moment with the moment around the fall fulcrum due to the weight of the machine.
【０００９】[0009]
【実施例】次に実施例を説明する。図１は本発明の転倒
危険性の判断方法の各部の重量と寸法を示す図面、図２
は本発明の転倒危険性を演算する場合のモーメントの模
式図、図３は従来の転倒危険性の判断方法の各部の重量
と寸法を示す図面である。Next, an embodiment will be described. FIG. 1 is a drawing showing the weight and dimensions of each part in the method of judging the risk of falling according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram of a moment when the falling risk is calculated according to the present invention, and FIG. 3 is a drawing showing the weight and dimensions of each part in the conventional method of determining the falling risk.
【００１０】図１において、Ａはブーム支点、Ｂはブー
ムシリンダ支点、Ｏは転倒支点であり、ＦA はブーム支
点にかかる力、ＦB はブームシリンダ支点にかかる力で
ある。次にブーム支点Ａとブームシリンダ支点Ｂに掛か
る力と転倒支点Ｏまでの腕の長さから転倒モーメントを
求める計算方法を説明する。[0010] In FIG 1, A boom support point, B is the boom cylinder fulcrum, O is tipping fulcrum, F A is the force exerted on the boom support point, F B is the force exerted on the boom cylinder fulcrum. Next, a calculation method for calculating the overturning moment from the force applied to the boom fulcrum A and the boom cylinder fulcrum B and the length of the arm to the overturning fulcrum O will be described.
【００１１】〔計算例１〕支点にかかる力と転倒支点ま
での腕の長さから転倒モーメントを求める方法。 （１）ブーム支点Ａによる転倒支点Ｏまわりのモーメン
トベクトルＦ A の直線の方程式は、次の「数１」であ
る。 [Calculation Example 1] Force applied to fulcrum and fall fulcrum
Method to find the overturning moment from the arm length. (1) Moment around the falling fulcrum O by the boom fulcrum A
The equation of the straight line of the vector F A is given by the following “Equation 1”.
You.
【００１２】[0012]
【数１】 (Equation 1)
【００１３】原点をとおり、この直線に直角な直線の方
程式は、次の「数２」である。 A straight line passing through the origin and perpendicular to this straight line
The formula is the following “Equation 2”.
【００１４】[0014]
【数２】 (Equation 2)
【００１５】そして、ふたつの直線の交点を求めると、
次の「数３」に示す如くである。 Then, when the intersection of the two straight lines is obtained,
As shown in the following “Equation 3”.
【００１６】[0016]
【数３】 (Equation 3)
【００１７】したがって、転倒支点からベクトルＦ A の
直線までの距離とは、Ｌ 1 ＝√ｘ 1 2 ＋ｙ 1 2 、よって
モーメントは、Ｍ 1 ＝Ｆ A ・Ｌ 1 である。 Therefore, the vector F A is calculated from the fall fulcrum.
The distance to the straight line, L 1 = √x 1 2 + y 1 2, thus
The moment is M 1 = F A · L 1 .
【００１８】（２）ブームシリンダ支点荷重による転倒
支点まわりのモーメントベクトルＦB の直線の方程式
は、ｙ＝ｔａｎθｂ・ｘ＋Ｈｂ−ｔａｎθ・Ｌｂ（∵Ｈ
ｂ＝ｔａｎθｂ・Ｌｂ＋ｂ）である。原点をとおり、こ
の直線に直角な直線の方程式は、次の「数４」である。[0018] (2) a boom equation of a straight line of moment vector F B around tipping fulcrum by the cylinder fulcrum load, y = tanθb · x + Hb -tanθ · Lb (∵H
b = tan θb · Lb + b). The equation of a straight line passing through the origin and perpendicular to this straight line is the following “Equation 4”.
【００１９】[0019]
【数４】 (Equation 4)
【００２０】そして、ふたつの直線の交点は、次の「数
５」の如くである。The intersection of the two straight lines is as shown in the following "Equation 5".
【００２１】[0021]
【数５】 (Equation 5)
【００２２】転倒支点からベクトルＦB の直線までの距
離は、Ｌ2 ＝√ｘ2 2 ＋ｙ2 2 、よってモーメントハ
は、Ｍ2 ＝ＦB ・Ｌ2 である。The distance from the tipping fulcrum to linear vector F B is, L 2 = √x 2 2 + y 2 2, thus the moment Ha is M 2 = F B · L 2 .
【００２３】以上の計算結果から、転倒モーメントを求
める。 （３）転倒モーメント＝Ｍ1 −Ｍ2 ＝ＦA ・Ｌ1 −ＦB
・Ｌ2 となる。From the above calculation result, the overturning moment is obtained. (3) Overturning moment = M 1- M 2 = F A · L 1- F B
· L 2 become.
【００２４】次に請求項２における、転倒モーメントの
求め方を示す。〔計算例２〕支点にかかる力を水平成分
と垂直成分とに分割して、それぞれの転倒モーメントを
求める方法。次の如くである（条件として、９０°≦θ
ａ≦１８０°、２７０°≦θｂ≦３６０°）。左回りの
モーメント＝｜ＦA ｃｏｓθa ・Ｈａ｜＋ＦA ｓｉｎθ
ａ・＋Ｌａ。右回りのモーメント＝ＦB ｃｏｓθb ・Ｈ
ｂ＋｜ＦB ｓｉｎθb ・Ｌｂ｜。転倒モーメント＝左回
りのモーメント−右回りのモーメント＝｜ＦA ｃｏｓθ
a ・Ｈａ｜＋ＦA ｓｉｎθａ・＋Ｌａ−ＦB ｃｏｓθb
・Ｈｂ＋｜ＦB ｓｉｎθb ・Ｌｂ｜。Next, a method of obtaining the overturning moment according to claim 2 will be described. [Calculation Example 2] A method in which the force applied to the fulcrum is divided into a horizontal component and a vertical component, and the respective falling moments are obtained. It is as follows (as a condition, 90 ° ≦ θ
a ≦ 180 °, 270 ° ≦ θb ≦ 360 °). Counterclockwise moment = | F A cos θ a · Ha | + F A sin θ
a + La. Clockwise moment = F B cos θ b H
b + | F B sinθ b · Lb |. Overturning moment = counterclockwise moment - clockwise moment = | F A cos [theta]
a · Ha | + F A sinθa · + La-F B cosθ b
· Hb + | F B sinθ b · Lb |.
【００２５】以上の如くして求めた転倒モーメントと、
本機重量によるモーメントとの比較演算を行い、両者が
接近してくると、危険な状態となったものとして、転倒
警報を発するのである。該転倒モーメントはＭ1 −Ｍ2
＝ＦA ・Ｌ1 −ＦB ・Ｌ2 であり、本機重量によるモー
メント＝ＷG ・ＬG である。The overturning moment obtained as described above,
A comparison operation with the moment due to the weight of the machine is performed, and when both approach, it is determined that a dangerous state has occurred and a fall warning is issued. The overturning moment is M 1 -M 2
= F A · L 1- F B · L 2 , and the moment due to the weight of the machine = W G · L G.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明は、以上の如く構成したので、次
のような効果を奏するのである。請求項１と計算例１に
示す如く演算するので、ブーム支点Ａとブームシリンダ
支点Ｂの部分に設けた負荷センサーから、ＦA とＦB を
検出し、ブーム支点Ａとブームシリンダ支点Ｂの部分に
設けたポテンショメータから角度θａとθｂを得て、そ
の他は機械毎の定数であるＨａとＨｂと、Ｌ1 とＬ
2 と、本機重量ＷG と重心位置と転倒支点Ｏの距離ＬG
を挿入するだけであり、少ないセンサーの数、即ち負荷
センサー２個と、角度メータ２個のみで演算することが
出来るのである。またブーム支点Ａとブームシリンダ支
点Ｂの位置に設けた負荷センサーにより、ブーム支点Ａ
とブームシリンダ支点Ｂに掛かる力を検出するので、バ
ケットにかかる荷重位置による誤差がなくなることとな
り、正確に転倒方向の力を得ることが出来るのである。
上記の理由により、ブームの先端に他の作業機が取り付
けられた場合にも、ブーム支点Ａとブームシリンダ支点
Ｂの部分で負荷を検出するので、影響を受けることがな
く、アタッチメントの変更にも対応することが出来るの
である。According to the present invention having the above-described structure, the following effects can be obtained. Since computed as shown in claim 1 and calculation example 1, part of the load sensor provided in a portion of the boom support point A and the boom cylinder fulcrum B, it detects the F A and F B, the boom support point A and the boom cylinder fulcrum B , The angles θa and θb are obtained from potentiometers provided in the other, and the other values are constants Ha and Hb, L 1 and L
2, the unit weight W G and the position of the center of gravity and tipping fulcrum O of the distance L G
Can be calculated with only a small number of sensors, that is, only two load sensors and two angle meters. The load sensors provided at the positions of the boom fulcrum A and the boom cylinder fulcrum B allow the boom fulcrum A
And the force applied to the boom cylinder fulcrum B is detected, so that errors due to the load position applied to the bucket are eliminated, and the force in the overturning direction can be obtained accurately.
For the above reason, even when another working machine is attached to the tip of the boom, the load is detected at the boom fulcrum A and the boom cylinder fulcrum B, so it is not affected and the attachment can be changed. We can respond.
【００２７】また請求項２と計算例２の如く、ブーム支
点Ａとブームシリンダ支点Ｂに作用する各分力のままで
モーメントを計算し合計することにより、転倒危険性を
判断するので、ブーム支点Ａに設けた負荷センサーと角
度センサーによる計算値と、ブームシリンダ支点Ｂに設
けた負荷センサーと角度センサーよりの検出値より、簡
単に危険度が判断出来るので、常時正確な危険度の判断
が出来るのである。As in claim 2 and calculation example 2, the danger of tipping is determined by calculating and summing the moments with the respective component forces acting on the boom fulcrum A and the boom cylinder fulcrum B. The degree of risk can be easily determined from the values calculated by the load sensor and angle sensor provided at A and the values detected by the load sensor and angle sensor provided at the boom cylinder fulcrum B, so that the degree of danger can always be accurately determined. It is.
【図１】本発明の転倒危険性の判断方法の各部の重量と
寸法を示す図面。FIG. 1 is a drawing showing the weight and dimensions of each part in a method for determining the risk of falling according to the present invention.
【図２】本発明の転倒危険性を演算する場合のモーメン
トの模式図。FIG. 2 is a schematic diagram of a moment when calculating a danger of falling according to the present invention.
【図３】従来の転倒危険性の判断方法の各部の重量と寸
法を示す図面。FIG. 3 is a view showing the weight and dimensions of each part in the conventional method of determining the risk of falling.
Ｇ 本機重心（掘削部を除く） ＷG 本機重量（掘削部を除く） ＬG ＷG の腕の長さ ＧF 掘削部の重心 ＷF 掘削部重量 Ｗ 負荷荷重 ＦA ブーム支点Ａに掛かる力 Ｌ1 ＦA の腕の長さ ＦB ブームシリンダ支点Ｂに掛かる力 Ｌ2 ＦB の腕の長さ Ｏ 転倒支点To G (excluding excavation) the machine center of gravity W (excluding excavation) G This unit weight L G W centroid W F digging unit weight W applied load length G F excavation arm G F A boom support point A length O tipping fulcrum of the arm of the force L 2 F B exerted on the arm of the force L 1 F a length F B boom cylinder fulcrum B
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島添 秀雄 岡山市江並428番地 セイレイ工業株式 会社内 (56)参考文献 特開 昭59−72333（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E02F 9/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hideo Shimazoe 428 Enami, Okayama City Inside of Seirei Kogyo Co., Ltd. (56) References JP-A-59-72333 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) E02F 9/24
Claims (2)
ントを、ブームシリンダの支点Ｂに作用する力の大きさ
と方向と、及びブームの支点Ａに作用する力の大きさと
方向とから演算して求め、該転倒モーメントと本機重量
によるモーメントとの比較演算を行い、転倒危険性を判
断することを特徴とする建設機械の安全装置。 An overturning dome generated during operation of a construction machine.
Of the force acting on the fulcrum B of the boom cylinder
And the magnitude of the force acting on the fulcrum A of the boom
From the direction and the weight of the machine
Performs a comparison operation with the moment by
A safety device for construction machinery, characterized in that it is turned off.
ントを、ブームシリンダの支点Ｂに作用する力の水平分
力成分と垂直分力成分とに分割して、それぞれの転倒モ
ーメントを求め、及びブームの支点Ａに作用する力の水
平分力成分と垂直分力成分とに分割して、それぞれの転
倒モーメントを求め、ブームシリンダ支点Ｂとブーム支
点Ａの転倒モーメントを合計することにより求めた転倒
モーメントと、本機重量によるモーメントとの比較演算
を行い、転倒危険性を判断することを特徴とする建設機
械の安全装置。2. Overturning dome generated during operation of a construction machine.
Of the force acting on the fulcrum B of the boom cylinder.
Is divided into a force component and a vertical component component.
Of water acting on the fulcrum A of the boom
It is divided into a flat component and a vertical component, and
Obtain the tilting moment and calculate the boom cylinder fulcrum B and the boom support.
Fall obtained by summing the fall moments at point A
Comparison calculation of moment and moment due to machine weight
And safety equipment for construction machinery, which determines the danger of falling .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP17443592A JP3161816B2 (en) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | Safety equipment for construction machinery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17443592A JP3161816B2 (en) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | Safety equipment for construction machinery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617451A JPH0617451A (en) | 1994-01-25 |
| JP3161816B2 true JP3161816B2 (en) | 2001-04-25 |
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ID=15978480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17443592A Expired - Fee Related JP3161816B2 (en) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | Safety equipment for construction machinery |
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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| US5641834A (en) * | 1995-12-11 | 1997-06-24 | Lord Corporation | Modified polyalkadiene-containing compositions |
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1992
- 1992-07-01 JP JP17443592A patent/JP3161816B2/en not_active Expired - Fee Related
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