JP3198249B2 - 建設機械の干渉防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多関節型のフロント
装置を備えた建設機械の干渉防止装置に係わり、特に、
アーム、ブーム、バケット、オフセット等のフロント装
置を備えた油圧ショベルにおいて、フロント装置とキャ
ブ（運転室）等の干渉を防止する干渉防止装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルではオペレータがブームな
どのフロント部材をそれぞれの手動操作レバーによって
操作しているが、掘削範囲を広くとるためオフセットを
備えたフロント装置では姿勢によってはフロント装置が
キャブに干渉する恐れがある。

【０００３】そこで、このような干渉を防止するための
干渉防止装置が特開平３−２１７５２３号公報や、特公
平６−１０４９８５号公報に記載されている。

【０００４】特開平３−２１７５２３号公報の提案によ
れば、フロント装置の先端が、キャブの前面側、上方側
および側面側に設定された面よりもキャブ側に移動した
ときに、フロント装置の作動を停止することにより、フ
ロント装置とキャブの干渉が防止できる。

【０００５】また、特公平６−１０４９８５号公報の提
案によれば、フロント装置の先端が、キャブの前面側、
上方側および側面側に設定された面よりもキャブ側に移
動したときに、フロント装置がキャブから離れるように
（戻るように）アクチュエータを制御することにより、
フロント装置とキャブの干渉が防止できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。特開平３−２１７５
２３公報に記載の従来技術では、干渉防止のための設定
面内ですべてのアクチュエータが停止してしまうため
に、キャブの付近では連続した掘削動作ができず、作業
能率が著しく低下してしまう。

【０００７】また、特公平６−１０４９８５号公報に記
載の従来技術では、フロント装置が設定面に到達したこ
とを検出し、戻るように制御するフィードバック制御で
あるため、フロント装置が設定面内にある程度侵入する
ことは避けられない。このため、その侵入量を見込んで
設定面をキャブから大きく離して設定する必要があり、
作業範囲が狭くなる。また、フロント装置が設定面の外
に戻った後、再びキャブ方向に移動するというような動
作が繰り返され、フロント装置の動きがぎくしゃくす
る。

【０００８】また、上記油圧ショベルで作業を行うと
き、作業現場によっては、上方に電線、橋等の障害物や
下方に埋設物等の障害物がある場合がある。この場合に
は、オペレータは、フロント装置がこれらの障害物に接
触しないように、細心の注意を払う必要があり、オペレ
ータの負担が増し、作業能率が低下してしまう。

【０００９】本発明の目的は、フロント装置とキャブと
の干渉を防止しながらフロント装置を連続的に動かすこ
とができ、かつ広い作業範囲を確保できるとともに、建
設機械のまわりに障害物がある場所であっても、作業能
率を低下させずにフロント装置を動かすことができる建
設機械の干渉防止装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、上下・左
右方向に回動可能な第１及び第２フロント部材を含む複
数のフロント部材により構成されるフロント装置と、前
記複数のフロント部材を駆動する複数の油圧アクチュエ
ータと、前記複数のフロント部材の動作を指示する複数
の操作手段と、これら複数の操作手段のそれぞれの操作
信号に応じて対応する油圧アクチュエータに供給される
圧油の流量を制御する複数の流量制御弁とを有する建設
機械に備えられ、前記フロント装置の位置と姿勢の計算
値に基づき前記フロント装置が予め設定された干渉防止
領域に侵入しないよう前記複数の流量制御弁の該当する
ものを制御する干渉防止装置において、（ａ）前記第１
フロント部材の操作手段の操作信号と前記フロント装置
の位置と姿勢の計算値とに基づき、前記第１フロント部
材の動作により前記フロント装置が前記干渉防止領域に
近づくと第１フロント部材の動作に応じて前記第２フロ
ント部材の干渉防止領域の干渉回避方向の増速指令値を
計算する演算手段と、（ｂ）前記干渉回避方向の増速指
令値に応じて前記第２フロント部材の操作手段の操作信
号を補正する第１信号補正手段と、（ｃ）前記フロント
装置の位置と姿勢の計算値に基づき前記フロント装置の
動作を予め設定された動作範囲内に制限するための第１
制限値を演算し、この第１制限値を越えないよう前記第
１フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第２信
号補正手段とを備えるものとする。

【００１１】以上のように演算手段と第１信号補正手段
とを設け、第１フロント部材の動作によりフロント装置
が干渉防止領域に近づくと第１フロント部材の動作に応
じて第２フロント部材の干渉回避方向の増速指令値を計
算し、この干渉回避方向の増速指令値に応じて第２フロ
ント部材の操作手段の操作信号を補正することにより、
フロント装置は干渉防止領域に近づくと干渉防止領域の
境界付近に沿って動くようになり、フロント装置とキャ
ブとの干渉を防止しながらフロント装置を連続的に動か
すことができる。

【００１２】また、第１フロント部材の操作手段の操作
信号に基づき、第１フロント部材の動作に応じて第２フ
ロント部材の干渉回避方向の増速指令値を計算すること
により、第１フロント部材の動作からフロント装置の動
きを予測しフロント装置が干渉防止領域に侵入する前に
干渉回避動作をさせるという予測制御での干渉回避動作
が可能となり、これにより干渉防止領域への侵入量を０
又は最小にできるので干渉防止領域を狭くでき、広い作
業範囲を確保できる。

【００１３】また、第２信号補正手段を設け、フロント
装置の動作を予め設定された動作範囲内に制限するため
の第１制限値を越えないよう第１フロント部材の操作手
段の操作信号を補正することにより、上記干渉回避動作
に際してフロント装置が予め設定された動作範囲の境界
に近づくと第１フロント部材は停止し、フロント装置の
動作を設定した動作範囲内に制限できるとともに、第２
信号補正手段は第１フロント部材の動作に応じて第２フ
ロント部材の干渉回避方向の増速指令値を計算している
ため、この増速指令値も０になって第２フロント部材も
停止する。これにより、建設機械の回りに障害物があっ
ても、障害物にぶつけること無くかつ作業能率を低下さ
せずにフロント装置を動かし、上記干渉回避動作を行う
ことができる。

【００１４】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記第２信号補正手段は、前記フロント装置が前記動作
範囲の境界に近づくに従って小さくなり、フロント装置
が動作範囲に到達すると０になるよう前記第１制限値を
計算する。

【００１５】このように、フロント装置が動作範囲の境
界に近づくに従って小さくなるように、第１制限値を計
算することにより、フロント装置が動作範囲の境界に近
づくに従って減速され、動作範囲の境界で確実に停止さ
れる。

【００１６】（３）また、上記（１）において、好まし
くは、前記演算手段は、前記フロント装置が前記干渉防
止領域に近づくに従って０から次第に大きくなる制御ゲ
インを計算し、前記補正操作信号にその制御ゲインを乗
じて前記干渉回避方向の増速指令値を計算する。

【００１７】このように、演算手段が０から次第に大き
くなる制御ゲインを計算し、補正操作信号にその制御ゲ
インを乗じて、干渉回避目標速度を計算することによ
り、フロント装置が干渉防止領域に近づくに従って、第
２フロント部材の干渉回避方向の増速指令値が大きくな
る。

【００１８】（４）また、上記（１）において、好まし
くは、前記第２信号補正手段は、前記フロント装置の位
置と姿勢の計算値に基づき前記フロント装置が前記干渉
防止領域に近づくに従って小さくなり、フロント装置が
干渉防止領域を越えて０となる第２制限値を計算し、前
記第１制限値及び第２制限値のいずれも越えないよう前
記第１フロント部材の操作手段の操作信号を補正する。

【００１９】このように、第２信号補正手段は、フロン
ト装置が干渉防止領域に近づくに従って小さくなり、フ
ロント装置が干渉防止領域を越えて０となる第２制限値
を計算することにより、第１フロント部材はフロント装
置が干渉防止領域内に侵入したとしても動作が可能であ
り、上記（１）で述べたようにフロント装置を連続的に
動かすことができる。

【００２０】（５）また、上記（１）又は（４）におい
て、好ましくは、前記第１信号補正手段は、前記フロン
ト装置の位置と姿勢の計算値に基づき前記フロント装置
が前記干渉防止領域に近づくに従って小さくなる第３制
限値を計算し、この第３制限値から前記干渉回避方向の
増速指令値を減算し、その減算した値を越えないよう前
記第２フロント部材の操作手段の操作信号を補正する。

【００２１】（６）上記（５）において、好ましくは、
前記第１信号補正手段は、前記フロント装置の位置と姿
勢の計算値に基づき前記フロント装置が前記干渉防止領
域に近づくに従って小さくなり、フロント装置が干渉防
止領域に到達すると０になり、フロント装置が干渉防止
領域に侵入するとその侵入量に応じて負の値で小さくな
るよう前記第３制限値を計算する。

【００２２】このように第１信号補正手段により第２フ
ロント部材の操作手段の操作信号を補正することによ
り、第２フロント部材を操作したときに、フロント装置
が干渉防止領域に近づくにつれて第２フロント部材が徐
々に減速され、干渉防止領域の境界で停止するととも
に、万が一フロント装置が干渉防止領域に侵入した場合
には、第２フロント部材が戻るよう制御され、フロント
装置を干渉防止領域より退避させるので、安全に第２フ
ロント部材の操作ができる。

【００２３】（７）また、上記（１）において、例え
ば、前記複数の操作手段は前記操作信号として電気信号
を出力する電気レバー方式であり、前記第１信号補正手
段は前記第２フロント部材の操作手段の操作信号と前記
干渉回避方向の増速指令値との小さい方を選択し、その
選択した値を指令信号として前記第２フロント部材の流
量制御弁に出力し、前記第２信号補正手段は、前記第１
フロント部材の操作手段の操作信号と前記第１制限値の
小さい方を選択し、その選択した値を指令信号として前
記第１フロント部材の流量制御弁に出力する。

【００２４】（８）上記（７）において、好ましくは、
前記演算手段は前記第１フロント部材の流量制御弁に出
力される指令信号を前記補正操作信号として用い、前記
干渉回避方向の増速指令値を計算する。

【００２５】（９）また、上記（１）において、前記複
数の操作手段は前記操作信号としてパイロット圧を出力
する油圧パイロット方式であってもよく、この場合は、
前記第１信号補正手段は、前記干渉回避方向の増速指令
値に応じたパイロット圧を出力する比例電磁減圧弁と、
前記第２フロント部材の操作手段のパイロット圧を第２
フロント部材の流量制御弁に導く経路に配置され、前記
比例電磁減圧弁のパイロット圧と前記第２フロント部材
の操作手段のパイロット圧の高い方を選択するシャトル
弁とを含み、前記第２信号補正手段は、前記第１フロン
ト部材の操作手段のパイロット圧を第１フロント部材の
流量制御弁に導く経路に配置され、前記第１制限値に応
じて前記パイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁を含
む。

【００２６】（１０）上記（９）において、好ましく
は、前記第１フロント部材の操作手段のパイロット圧を
検出する手段を更に備え、前記演算手段は、前記パイロ
ット圧の検出値と前記第１制限値の小さい方を選択し、
この選択した値を前記補正操作信号として用い前記干渉
回避方向の増速指令値を計算する。

【００２７】（１１）上記（１）〜（１０）において、
好ましくは、前記第１フロント部材は、前記フロント装
置の先端を干渉防止領域付近で連続的に動かすのに連続
したアクチュエータ動作が要求されるフロント部材であ
り、前記第２フロント部材は、前記フロント装置の先端
を干渉防止領域付近で連続的に動かすのに連続したアク
チュエータ動作が要求されないフロント部材である。

【００２８】（１２）また、上記（１）〜（１０）にお
いて、例えば、前記第１フロント部材が油圧ショベルの
ブームであり、前記第２フロント部材が油圧ショベルの
アームであり、前記第１信号補正手段が補正する操作信
号は前記アームのダンプ方向の操作信号であり、前記第
２信号補正手段が補正する操作信号は前記ブームの上げ
方向の操作信号である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態を
図１〜図７により説明する。図１において、本発明が適
用される油圧ショベルは、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３
ａ、アームシリンンダ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の操作信号によって制御さ
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とを有して
いる。

【００３０】また、油圧ショベルは、図２及び図３に示
すように、垂直方向にそれぞれ回動するブーム１ａ、ア
ーム１ｂ、バケット１ｃ及びオフセット１ｄからなる多
関節型のフロント装置１Ａと、上部旋回体１ｅ及び下部
走行体１ｆからなる車体１Ｂとで構成され、フロント装
置１Ａのブーム１ａの基端は上部旋回体１ｅの前部に支
持されている。ブーム１ａ、アーム１ｂ、バケット１
ｃ、オフセット１ｄ、上部旋回体１ｅ及び下部走行体１
ｆはそれぞれブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３
ｂ、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により
それぞれ駆動され、それらの動作は上記操作レバー装置
４ａ〜４ｇにより指示される。また、上部旋回体１ｅは
作業者が操作する運転席としてキャブ３ｈを有してい
る。

【００３１】図１に戻り、操作レバー装置４ａ〜４ｇは
操作量により対応する流量制御弁５ａ〜５ｇを駆動する
電気レバー方式であり、それぞれがオペレータにより操
作される操作レバー４ａ〜４ｇの操作量と操作方向に応
じた電流を、対応する流量制御弁の電磁駆動部２０ａ〜
２６ｂに供給する。

【００３２】以上のような油圧ショベルに本実施形態に
よる範囲制限制御を備えた干渉防止装置が設けられてい
る。

【００３３】この干渉防止装置は、ブーム１ａ、アーム
１ｂ、オフセット１ｄのそれぞれの回動支点に設けら
れ、フロント装置１Ａの位置と姿勢に関する状態量とし
てそれぞれの回動角を検出する角度検出器６ａ、６ｂ、
６ｃと、角度検出器６ａ、６ｂ、６ｃ及び操作レバー装
置４ａ〜４ｇの信号を入力し、干渉防止制御を行うため
の電気信号を出力する制御ユニット７とで構成されてい
る。

【００３４】また、制御ユニット７には、フロント装置
１Ａの高さ方向の動作範囲を予め設定しておくための動
作範囲設定器１４が接続されている。動作範囲設定器１
４では、例えば、キー入力やアップダウンスイッチによ
り、高さ方向の制限位置を入力し動作範囲を設定する。
フロント装置１Ａを設定したい位置に移動して、スイッ
チを押すダイレクトティーチングによってもよい。

【００３５】制御ユニット７の制御機能を図４に示す。
制御ユニット７は、フロント姿勢演算部７ａ、入力の制
限値の演算部７ｂ〜７ｄ及び７ｐ、範囲制限演算器（本
実施形態では高さ制限演算器）７Ｌ、入力の制限を行う
最大・最小値の選択部７ｅ〜７ｇ、制御ゲインの演算部
７ｈ、乗算部７ｉ、加算部７ｊ、検出ライン７ｍ、各ア
クチュエータの伸び側・縮み側に対応する流量制御弁へ
の指令値の演算部３０ａ〜３６ｂの各機能を有してい
る。

【００３６】フロント姿勢演算部７ａでは、角度検出器
６ａ〜６ｃで検出したブーム、アーム、オフセットの回
動角を入力し、これら回動角に基づき、座標変換によ
り、フロント装置１Ａの先端位置（モニターポイント）
を計算し、その先端位置から干渉防止領域までの距離ｒ
を演算する。このとき、干渉防止領域は図５及び図６に
示すように、キャブ３ｈの周りに安全な距離、例えば３
０ｃｍを置いて設定されている。また、フロント装置の
１Ａの先端位置としては、バケット１ｃの回動支点Ｏｖ
を中心にしたバケット１ｃの先端Ｐまでの半径ｒｖの仮
想円Ｘ上の干渉防止領域の境界に最も近い点の位置を計
算し、この点から干渉防止領域までの距離ｒを計算す
る。

【００３７】入力の制限値の演算部７ｂ〜７ｄでは、上
記のようにして求められた距離ｒと予め設定された減速
制御の計算式とに基づき、入力の制限値ｕを演算する。

【００３８】ここで、オフセット１ｄの演算部７ｄで
は、距離ｒが制御開始距離ｒ0よりも大きいときは制限
値ｕが最大値を保ち、距離ｒが制御開始距離ｒ0以下に
なると、距離ｒが小さくなるに従って制限値ｕが小さく
なり、距離ｒが０以下になると制限値ｕも０になるよう
距離ｒと制限値ｕとの関係が設定され、これにより干渉
防止領域の境界上における制限値ｕを０としてオフセッ
ト１ｄを停止させる。

【００３９】一方、ブーム１ａの演算部７ｂでは、距離
ｒが制御開始距離ｒ0よりも大きいときは制限値ｕが最
大値を保ち、距離ｒが制御開始距離ｒ0以下になると、
距離ｒが小さくなるに従って制限値ｕが小さくなり、距
離ｒが負の値ｒn以下になると制限値ｕが０となるよう
距離ｒと制限値ｕとの関係が設定され、これにより干渉
防止領域の境界上における制限値ｕを０より大きく設定
しブーム１ａを動作可能としている。

【００４０】また、アーム１ｂの演算部７ｃでは、距離
ｒが制御開始距離ｒ0よりも大きいときは制限値ｕが最
大値を保ち、距離ｒが制御開始距離ｒ0以下になると、
距離ｒが小さくなるに従って制限値ｕが小さくなり、距
離ｒが０になると制限値ｕも０になり、距離ｒが負の値
になるとその負の値に応じて制限値ｕも小さくなるよう
距離ｒと制限値ｕとの関係が設定され、これにより干渉
防止領域の境界上において制限値ｕを０とし、それより
アーム１ｂが干渉防止領域に入り込むと制限値ｕを
（−）とし、逆方向（アームダンプ方向）へ動くように
している。

【００４１】また、フロント姿勢演算部７ａは、オフセ
ット１ｄの先端の位置を計算し、位置情報として高さ制
限演算器７Ｌに入力する。

【００４２】高さ制限演算器７Ｌでは、フロント姿勢演
算部７ａで計算されたオフセット１ｄの先端位置と設定
器１４で設定された高さ制限位置（以下、高さ設定面と
いう）から図７に示すように高さ制限位置とオフセット
１ｄの先端位置との距離ｈ１を演算する。そして、演算
した距離ｈ１をブーム１ａの第２の入力の制限値演算部
７ｐに出力する。

【００４３】入力の制限値演算部７ｐでは、上記のよう
にして求められた距離ｈ１と予め設定された減速制御の
計算式とに基づき、入力の制限値ｕ１を計算する。ここ
で、入力の制限値演算部７ｐでは、高さ設定面までの距
離ｈ１が小さくなるにつれて、つまりオフセット１ｄの
先端が高さ設定面に近づくにつれて、制限値ｕ１が小さ
くなり、高さ設定面に到達すると０になるように、距離
ｒと制限値ｕ１との関係が設定され、これにより高さ設
定面における制限値ｕ１を０としてブーム１ａを停止さ
せる。

【００４４】なお、上記演算部７ｂ〜７ｄにおいて、制
限値ｕの最大値は操作レバー装置４ａ，４ｂ，４ｄの操
作信号の最大値にほぼ一致する値とされる。

【００４５】最小値選択部７ｅでは、操作レバー装置４
ａによる入力信号と、第１のブームの入力の制限値演算
部７ｂからの制限値ｕと、第２のブームの入力の制限値
演算部７ｐからの制限値ｕ１とを比較し、入力信号が制
限値ｕ又はｕ１を越えないように信号の選択を行う。

【００４６】また、最小・最大値の選択部７ｆ及び７ｇ
では、操作レバー装置４ｂ、４ｄによる入力信号と入力
の制限値ｕを比較し、入力信号が制限値ｕを越えないよ
うに信号の選択を行う。

【００４７】各アクチュエータの伸び側・縮み側に対応
する減圧弁への指令値の演算部３０ａ〜３６ｂでは、入
力の符号が正の場合には伸び側の電磁駆動部２０ａ〜２
６ａに、入力の符号が負の場合には縮み側の電磁駆動部
２０ｂ〜２６ｂを励磁するように指令値を演算する。こ
こで、最小値選択部７ｅ〜７ｇにおいて演算部７ｂ〜７
ｄで計算された制限値ｕが選択された場合、演算部３０
ａ，３１ａ，３３ｂで演算される指令値は減速指令値と
なる。

【００４８】制御ゲインの演算部７ｈでは、干渉防止領
域までの距離ｒと予め設定された計算式に基づき制御ゲ
インＫを演算する。ここで、演算部７ｈには、距離ｒが
制御開始距離ｒ0よりも大きいときは制御ゲインＫが０
を保ち、距離ｒが制御開始距離ｒ0以下になると、距離
ｒが小さくなるに従って制御ゲインＫが大きくなり、距
離ｒが０以下になると制御ゲインＫが最大の一定値とな
るように距離ｒと制御ゲインＫとの関係が設定されてい
る。検出ライン７ｍでは、指令値演算部３０ａで演算さ
れたブーム上げ側の指令値を検出する。

【００４９】乗算部７ｉでは、制御ゲインＫと検出ライ
ン７ｍにより取り出されたブーム上げ側の指令値との積
を求める。なお、ここで求めた値は後述するように干渉
回避方向の増速指令値（干渉回避目標速度）となる。

【００５０】加算部７ｊでは、アームの入力の制限値
と、制御ゲインＫとブーム上げ側の指令値の積との差を
求める。

【００５１】以上において、操作レバー装置４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄは複数のフロント部材であるブーム１
ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、オフセット１ｄの動作
を指示する複数の操作手段を構成し、高さ制限演算器７
Ｌ、制限値演算部７ｐ、７ｂ、最小値選択部７ｅは、フ
ロント装置１Ａの位置と姿勢の計算値に基づきフロント
装置１Ａの動作を予め設定された動作範囲内に制限する
ための第１制限値を演算し、この第１制限値を越えない
ようブーム１ａの操作レバー装置４ａの操作信号を補正
する第１信号補正手段を構成する。

【００５２】また、制御ゲイン演算部７ｈ、乗算部７
ｉ、検出ライン７ｍは、第１信号補正手段で補正された
補正操作信号とフロント装置１Ａの位置と姿勢の計算値
とに基づき、フロント装置１Ａが干渉防止領域に侵入す
る前にその侵入を回避する方向に動くようアーム１ｂの
干渉回避方向の増速指令値を計算する演算手段を構成す
る。

【００５３】また、制限値演算部７ｃ、加算部７ｊ、最
小値選択部７ｆは、干渉回避方向の増速指令値に応じて
アーム１ｂの操作手段の操作信号を補正する第２信号補
正手段を構成する。

【００５４】以上のように構成した本実施形態の動作を
説明する。作業例として、（ａ）フロント装置１Ａをキ
ャブ３ｈの前方から近づけるように、アーム１ｂを手前
（後方）に操作した場合と、（ｂ）ブーム１ａを上方に
操作した場合と、（ｃ）ブーム１ａを上方に操作しなが
らアーム１ｂを手前（後方）に操作した場合と、（ｄ）
オフセット１ｄを左方に操作した場合について説明す
る。

【００５５】（ａ）まず、アーム１ｂを手前（後方、す
なわちアームクラウド方向）に操作した場合には、フロ
ント装置１Ａの先端が干渉防止領域に近づき、距離ｒが
制御開始距離ｒ0より小さくなると、制限値演算部７ｃ
により計算される制限値ｕに応じてアームシリンダ３ｂ
の伸び側の指令値が制限され、アーム１ｂの減速指令が
出される。これによりアーム１ｂは徐々に減速され、干
渉防止領域の境界Ｌで停止する。

【００５６】また、万が一フロント装置先端が干渉防止
領域に侵入した場合には、制限値演算部７ｃの制限値ｕ
が（−）となってアームシリンダ３ｂの縮み側の指令値
が強制的に増加されることでアーム１ｂが前方（アーム
ダンプ方向）に増速され、フロント装置先端を干渉防止
領域より退避させる。したがって、オペレータはフロン
ト装置１Ａとキャブ３ｈとの干渉を気にすることなく安
全にアーム１ｂの操作ができる。

【００５７】（ｂ）また、ブーム１ａを上方に操作した
場合には、フロント装置１Ａの先端が干渉防止領域に近
づき、距離ｒが制御開始距離ｒ0より小さくなると、制
限値演算部７ｂにより計算される制限値ｕに応じてブー
ムシリンダ３ａの伸び側の指令値が制限され、ブーム１
ａの減速指令が出され、これによりブーム１ａは徐々に
減速される。これと同時に、検出ライン７ｍ、制御ゲイ
ン演算部７ｈ、乗算部７ｉによりブームシリンダ３ａの
伸び側指令値に比例したアームダンプ方向の指令値が干
渉回避方向の増速指令値として計算され、この干渉回避
方向の増速指令値が制限値演算部７ｃで計算された制限
値ｕよりも大きくり、加算部７ｊにおいて当該制限値ｕ
から干渉回避方向の増速指令値を減算した値が（−）に
なると、干渉回避方向の増速指令値がアームシリンダ３
ｂの縮み側に出力され、アーム１ｂは干渉回避方向に増
速され干渉防止領域に対して干渉回避動作をする。この
ようなブーム１ａの減速とアーム１ｂの干渉回避方向の
動作により、フロント装置１Ａの先端は、図５で矢印Ｍ
で示すように、干渉防止領域の境界Ｌの近傍で境界Ｌに
沿った動作を行う。したがって、フロント装置１Ａとキ
ャブ３ｈとの干渉を気にすることなく安全に連続したブ
ーム１ａの操作ができる。

【００５８】（ｃ）ブーム１ａを上方に操作しながらア
ーム１ｂを手前（後方）に操作した場合には、距離ｒが
制御開始距離ｒ0より小さくなると、上記（ｂ）のよう
にブームシリンダ３ａの伸び側の指令値が制限され、ブ
ーム１ａは徐々に減速される。また、これと同時に乗算
部７ｉによりブームシリンダ３ａの伸び側指令値に比例
したアームダンプ方向の指令値（干渉回避方向の増速指
令値）が計算される。一方、制限値演算部７ｃにおいて
計算された制限値ｕから干渉回避方向の増速指令値を減
算した値が（＋）の時はその値に応じてアームシリンダ
３ｂの伸び側の指令値が制限され、その値が（−）にな
ると、その値がアームシリンダ３ｂの縮み側に指令値と
して出力され、アーム１ｂが干渉回避方向に増速され、
アーム１ｂは干渉防止領域に対して干渉回避動作をす
る。このような動作の複合の結果として、この場合も、
フロント装置１Ａの先端は、図５で矢印Ｍで示すよう
に、干渉防止領域の境界Ｌの近傍で境界Ｌに沿った動作
を行い、フロント装置１Ａとキャブ３ｈとの干渉を気に
することなく安全に連続したブーム１ａの操作ができ
る。

【００５９】（ｄ）オフセット１ｄを左方に操作した場
合には、フロント装置１Ａの先端が干渉防止領域に近づ
き、距離ｒが制御開始距離ｒ0より小さくなると、制限
値演算部７ｄにより計算される制限値ｕに応じてオフセ
ットシリンダ３ｄの縮み側の指令値が制限され、オフセ
ット１ｄの減速指令が出される。これによりオフセット
１ｄは徐々に減速され、干渉防止領域の境界Ｌで停止す
る。したがって、フロント装置１Ａとキャブ３ｈとの干
渉を気にすることなく安全にオフセット１ｄの操作がで
きる。

【００６０】また、上記（ｂ）及び（ｃ）の操作におい
て、オフセット１ｄの先端が高さ設定面に近づくと、高
さ制限演算器７Ｌで演算された高さ設定面までの距離ｈ
１が小さくなってくる。その結果、入力の制限値演算部
７ｐで演算される制限値ｕ１が減少していき、０に近づ
く。そして、最小値選択部７ｅにおいてこの制限値ｕ１
が選択されると、ブーム１ａを上げる速度が徐々に小さ
くなる。オフセット１ｄの先端が高さ設定面に達する
と、距離ｈ１が０になり、その結果、制限値ｕ１も０に
なってブーム１ａが停止する。

【００６１】また、このとき、距離ｈ１が小さくなるに
従って、乗算部７ｉに入力されるブーム伸び側指令値が
小さくなり、乗算部７ｉで計算されるアーム１ｂの増速
指令値も小さくなり、アーム１ｂの前方への増速も徐々
に小さくなる。距離ｈ１が０になると、乗算部７ｉに入
力されるブーム伸び側指令値は０になるので、乗算部７
ｉの出力は０になる。そのため、干渉防止領域Ｌに沿っ
て（ｒ＝０の点）前方に動いていたアーム１ｂも停止す
る。

【００６２】したがって、油圧ショベルの上方側に、障
害物等がある場合でも、安全にフロント装置１Ａの操作
ができる。

【００６３】以上のように本実施形態によれば、ブーム
１ａを上方に操作した場合、又はブーム１ａを上方に操
作しながらアーム１ｂを手前（後方）に操作した場合に
は、フロント装置１Ａは干渉防止領域に近づくと徐々に
減速し、干渉防止領域に到達すると干渉防止領域の境界
付近に沿って動くようになり、フロント装置とキャブと
の干渉を防止しながらフロント装置を連続的に動かすこ
とができる。したがって、キャブ３ｈの近くでも、停止
させずに連続した土砂の持ち上げなどができる。

【００６４】また、ブーム１ａの動作からフロント装置
１Ａの動きを予測しフロント装置が干渉防止領域に侵入
する前に干渉回避動作をさせるので、干渉防止領域への
侵入量を０又は最小にでき、干渉防止領域を狭くできる
ため、広い作業範囲を確保できる。

【００６５】また、アーム１ｂを手前（後方）に操作し
た場合は、フロント装置先端が干渉防止領域に近づくに
つれてアームが徐々に減速され、干渉防止領域の境界Ｌ
で停止するとともに、万が一フロント装置先端が干渉防
止領域に侵入した場合には、アームが前方に増速され、
フロント先端を干渉防止領域より退避させるので、安全
にアームの操作ができる。

【００６６】更に、オフセット１ｄを左方に操作した場
合は、フロント装置先端が干渉防止領域に近づくにつれ
てオフセットが徐々に減速され、干渉防止領域の境界Ｌ
で停止するので、同様に安全にオフセットの操作ができ
る。

【００６７】また、本実施形態によれば、ブーム１ａを
上げ側に操作した場合、オフセット１ｄの先端が高さ設
定面に近づくにつれ、ブーム１ａが減速され、オフセッ
ト１ｄの先端が高さ設定面に達すると、ブーム１ａが停
止するので、上記減速・干渉回避動作に際しても設定面
にてブーム及びアームを確実に停止できる。したがっ
て、キャブ３ｈの近くでも、停止させずに連続した土砂
の持ち上げなどができ、広い作業範囲を確保できるとと
もに、油圧ショベルの上方側に障害物等がある作業場所
でも、作業能率を低下させずに、安全にフロント装置１
Ａを動かし、上記（ｂ）及び（ｃ）の減速・干渉回避動
作が行える。

【００６８】次に、本発明の第２の実施形態を図８及び
図９により説明する。本実施形態は、操作レバー装置と
して油圧パイロット方式を用いた油圧ショベルに適用し
たものである。図中、前掲図面に示す部材及び部分と同
等のものには同じ符号を付している。

【００６９】図８において、本実施形態が適用される油
圧ショベルは、電気方式の操作レバー装置４ａ〜４ｇの
代わりに油圧パイロット方式の操作レバー装置９ａ〜９
ｇを備えている。操作レバー装置９ａ〜９ｇは、パイロ
ットポンプ８で生成されるパイロット圧に基づいて、そ
れぞれオペレータにより操作される操作レバー装置９ａ
〜９ｇの操作量と操作方向に応じたパイロット圧を、パ
イロットライン４０ａ〜４６ｂを介して、対応する流量
制御弁の油圧駆動部５０ａ〜５６ｂに供給し、そのパイ
ロット圧により対応する流量制御弁１０ａ〜１０ｇを駆
動する。以上のような油圧ショベルに本実施形態による
干渉防止装置が設けられている。

【００７０】この干渉防止装置は、第１の実施形態で備
えられていたものの他に、ブーム用の操作レバー装置９
ａのパイロットライン４０ａに設けられ、操作レバー９
ａの操作量としてパイロット圧を検出する圧力検出器１
３と、電気信号により駆動される比例電磁減圧弁１１ａ
〜１１ｄと、シャトル弁１２が設けられている。比例電
磁減圧弁１１ａ、１１ｂ、１１ｄはそれぞれパイロット
ライン４０ａ、４１ａ、４３ｂに設置され、電気信号に
応じてパイロット圧を減圧して、流量制御弁１０ａ、１
０ｂ、１０ｄの油圧駆動部５０ａ、５１ａ、５３ｂに出
力する。比例電磁減圧弁１１ｃはパイロットポンプ８に
接続された専用のパイロットライン４１ｃに設置され、
シャトル弁１２はパイロットライン４１ｂ内のパイロッ
ト圧と比例電磁減圧弁１１ｃから出力される制御圧の高
圧側を選択し、流量制御弁１０ｂの油圧駆動部５１ｂに
導く。

【００７１】図９を用いて、第１の実施形態との制御機
能の違いを説明する。

【００７２】干渉防止装置のない元々の油圧パイロット
方式の油圧ショベルにおいては、操作レバー装置９ａ〜
９ｇで調整されたパイロット圧によって流量制御弁１０
ａ〜１０ｇが直接駆動されるために、伸び側、縮み側に
対応する減圧弁への指令値の演算部としてアームに関す
るもの以外が必要なくなる。

【００７３】また、比例電磁減圧弁１１ａ〜１１ｄとシ
ャトル弁１２の特性により、入力の制限を行う最大・最
小値の選択部が必要なくなり、その代わり、制限値演算
部７ｐの出力と制限値演算部７ｂの出力との小さい方を
選択する最小値選択部７ｎを追加するとともに、パイロ
ットライン４０ａにおけるパイロット圧から、ブーム上
げ（伸び）側の油圧駆動部５０ａに作用するパイロット
圧を推定するために、操作レバー９ａの操作量としての
パイロット圧を検出する圧力検出器１３の出力と最小値
選択部７ｎの出力の小さい方を選択する選択部７ｋを追
加する。なお、比例電磁減圧弁１１ａの出力側に圧力検
出器１３を設けて、その検出値を直接用いても良いが、
応答性の点で比例電磁減圧弁１１ａの入側で検出した方
が優れている。

【００７４】以上において、高さ制限演算器７Ｌ、制限
値演算部７ｐ、７ｂ、最小値選択部７ｋ及び７ｎ、比例
電磁減圧弁１１ａは、フロント装置１Ａの位置と姿勢の
計算値に基づき、フロント装置１Ａの動作を予め設定さ
れた動作範囲内に制限するための第１制限値を演算し、
この第１制限値を越えないようブーム１ａの操作装置４
ａの操作信号を補正する第１信号補正手段を構成する。

【００７５】また、最小値選択部７ｋ、制御ゲイン演算
部７ｈ、乗算部７ｉ、検出ライン７ｍは、第１信号補正
手段で補正された補正操作信号とフロント装置１Ａの位
置と姿勢の計算値とに基づき、フロント装置１Ａが干渉
防止領域に侵入する前にその侵入を回避する方向に動く
ようアーム１ｂの油圧アクチュエータの干渉回避方向の
増速指令値を計算する演算手段を構成する。

【００７６】また、制限値演算部７ｃ、加算部７ｊ、比
例電磁減圧弁１１ｂ、１１ｃ、シャトル弁１２は、干渉
回避方向の増速指令値に応じてアーム１ｂの操作手段の
操作信号を補正する第２信号補正手段を構成する。

【００７７】以上のように構成した本実施形態の動作を
説明する。 （ａ）アーム１ｂを手前（後方、すなわちアームクラウ
ド方向）に操作した場合には、フロント装置１Ａの先端
が干渉防止領域に近づき、距離ｒが制御開始距離ｒ0よ
り小さくなると、制限値演算部７ｃにより計算される制
限値ｕに応じて比例電磁減圧弁１１ｂによりアームシリ
ンダ３ｂの伸び側のパイロット圧が制限され、アーム１
ｂの減速指令が出される。これによりアーム１ｂは徐々
に減速され、干渉防止領域の境界Ｌで停止する。

【００７８】また、万が一フロント装置先端が干渉防止
領域に侵入した場合には、制限値演算部７ｃの制限値ｕ
が（−）となって比例電磁減圧弁１１ｃが作動し、アー
ムシリンダ３ｂの縮み側のパイロット圧が強制的に増加
されることでアーム１ｂが前方（アームダンプ方向）に
増速され、フロント装置１Ａの先端を干渉防止領域より
退避させる。したがって、オペレータはフロント装置１
Ａとキャブ３ｈとの干渉を気にすることなく安全にアー
ム１ｂの操作ができる。

【００７９】（ｂ）また、ブーム１ａを上方に操作した
場合には、フロント装置１Ａの先端が干渉防止領域に近
づき、距離ｒが制御開始距離ｒ0より小さくなると、制
限値演算部７ｂにより計算される制限値ｕに応じて比例
電磁減圧弁１１ａによりブームシリンダ３ａの伸び側の
パイロット圧が制限され、ブーム１ａの減速指令が出さ
れ、これによりブーム１ａは徐々に減速される。これと
同時に、検出ライン７ｍ、制御ゲイン演算部７ｈ、乗算
部７ｉによりブームシリンダ３ａの伸び側のパイロット
圧に比例した干渉回避方向の増速指令値が計算され、こ
の干渉回避方向の増速指令値が制限値演算部７ｃで計算
される制限値ｕよりも大きくり、加算部７ｊにおいて当
該制限値ｕから干渉回避方向の増速指令値を減算した値
が（−）になると、干渉回避方向の増速指令値がアーム
シリンダ３ｂの縮み側にも出力され、アーム１ｂは干渉
回避方向に増速され干渉防止領域に対して干渉回避動作
をする。このようなブーム１ａの減速とアーム１ｂの干
渉回避方向の動作により、フロント装置１Ａの先端は、
図５で矢印Ｍで示すように、干渉防止領域の境界Ｌの近
傍で境界Ｌに沿った動作を行う。したがって、フロント
装置１Ａとキャブ３ｈとの干渉を気にすることなく安全
に連続したブーム１ａの操作ができる。

【００８０】（ｃ）ブーム１ａを上方に操作しながらア
ーム１ｂを手前（後方）に操作した場合には、距離ｒが
制御開始距離ｒ0より小さくなると、上記（ｂ）のよう
に比例電磁減圧弁１１ａによりブームシリンダ３ａの伸
び側のパイロット圧が制限され、ブーム１ａは徐々に減
速される。また、これと同時に乗算部７ｉによりブーム
シリンダ３ａの伸び側指令値に比例したアームダンプ方
向の指令値（干渉回避方向の増速指令値）が計算され
る。一方、制限値演算部７ｃにおいて計算された制限値
ｕから干渉回避方向の増速指令値を減算した値が（＋）
の時はその値に応じて比例電磁減圧弁１１ｂによりアー
ムシリンダ３ｂの伸び側の指令値が制限され、その値が
（−）になると、比例電磁減圧弁１１ｃが作動してアー
ムシリンダ３ｂの縮み側のパイロット圧が強制的に増加
し、アーム１ｂが干渉回避方向に増速され干渉防止領域
に対して干渉回避動作をする。このような動作の複合の
結果として、この場合も、フロント装置１Ａの先端は、
図５で矢印Ｍで示すように、干渉防止領域の境界Ｌの近
傍で境界Ｌに沿った動作を行い、フロント装置１Ａとキ
ャブ３ｈとの干渉を気にすることなく安全に連続したブ
ーム１ａの操作ができる。

【００８１】（ｄ）オフセット１ｄを左方に操作した場
合には、フロント装置１Ａの先端が干渉防止領域に近づ
き、距離ｒが制御開始距離ｒ0より小さくなると、制限
値演算部７ｄにより計算される制限値ｕに応じて電磁比
例減圧弁１１ｄによりオフセットシリンダ３ｄの縮み側
のパイロット圧が制限され、オフセット１ｄの減速指令
が出される。これによりオフセット１ｄは徐々に減速さ
れ、干渉防止領域の境界Ｌで停止する。したがって、フ
ロント装置１Ａとキャブ３ｈとの干渉を気にすることな
く安全にオフセット１ｄの操作ができる。また、上記
（ｂ）及び（ｃ）の操作において、オフセット１ｄの先
端が高さ設定面に近づくと、高さ制限演算器７Ｌで演算
された高さ設定面までの距離ｈ１が小さくなってくる。
その結果、入力の制限値演算部７ｐで演算される制限値
ｕ１が減少していき、０に近づく。そして、最小値選択
部７ｎにおいてこの制限値ｕ１が選択されると、比例電
磁減圧弁１１ａによりブーム１ａを上げる速度が徐々に
小さくなる。オフセット１ｄの先端が高さ設定面に達す
ると、距離ｈ１が０になり、その結果、制限値ｕ１も０
になってブーム１ａが停止する。

【００８２】また、このとき、距離ｈ１が小さくなるに
従って、乗算部７ｉに入力されるブーム伸び側指令値が
小さくなり、乗算部７ｉで計算されるアーム１ｂの増速
指令値も小さくなり、比例電磁減圧弁１１ｃによりアー
ム１ｂの前方への増速も徐々に小さくなる。距離ｈ１が
０になると、乗算部７ｉに入力されるブーム伸び側指令
値は０になるので、乗算部７ｉの出力は０になる。その
ため、干渉防止領域Ｌに沿って（ｒ＝０の点）前方に動
いていたアーム１ｂも停止する。

【００８３】したがって、油圧ショベルの上方側に、障
害物等がある場合でも、安全にフロント装置１Ａの操作
ができる。

【００８４】以上のように本実施形態によっても、油圧
パイロット方式の操作レバー装置を用いた油圧ショベル
において第１の実施形態と同様の効果が得られる。

【００８５】本発明の第３の実施形態を図１０により説
明する。第１及び２の実施形態では、高さ方向の動作範
囲の制限をオフセット１ｄの先端の高さを観測すること
で行っていたが、この第３の実施形態は、第２の実施形
態にアーム１ｂの第３の入力の制限値演算部７ｑを追加
し、図７に示すようにオフセット１ｄの先端と高さ設定
面との距離ｈ１及びアーム１ｂの先端と高さ設定面との
距離ｈ２の両方を観測して行う。

【００８６】つまり、図１０において、高さ制限演算器
７Ｌは、高さ設定面とオフセット１ｄとの距離ｈ１と、
アーム１ｂの先端と高さ設定面との距離ｈ２とを演算す
る。そして、演算された距離ｈ２は、入力の制限値演算
部７ｑに供給され、この制限値演算部７ｑにおいて、距
離ｈ２が小さくなるにつれて、移動速度を小さく制限
し、高さ設定面で停止するように予め設定された演算式
に基づいて制限値ｕ２を演算する。

【００８７】これら制限値ｕ１、ｕ２を最小値選択部７
ｎに入力して、オフセット１ｄの先端あるいはアーム１
ｂの先端のどちらか早く高さ設定面に近づいた方の情報
でブーム上げと干渉回避動作のアーム前方動作を停止す
る。

【００８８】以上のように本実施形態によっても、油圧
パイロット方式の操作レバー装置を用いた油圧ショベル
において第１の実施形態と同様の効果が得られる。さら
に、本実施形態によれば、アーム１ｂの先端又はオフセ
ット１ｄの先端のどちらか先に、高さ設定面に接近して
いる方の距離情報により、フロント装置を減速し、停止
するように構成しているので、油圧ショベルの上方側
に、障害物等がある作業場所でも、作業能率を低下させ
ずに、より安全にフロント装置１Ａを動かし、上記
（ｂ）及び（ｃ）の減速・干渉回避動作を行える。

【００８９】なお、本発明の干渉防止装置は上述の実施
形態に限定されず、種々の変形が可能である。

【００９０】例えば、上述の実施形態では、フロント装
置の動きを予測するのにブームの流量制御弁に与えられ
る操作信号を検出したが、ブームの回動角を検出する角
度検出器の検出値を微分して角速度を求め、この値を用
いても良い。また、フロント装置１Ａの位置と姿勢に関
する状態量を検出する手段として回動角を検出する角度
計を用いたが、シリンダのストロークを検出してもよ
い。また、フロント装置とキャブの干渉を防止する場合
について説明したが、フロント装置とキャブ以外の部分
との干渉を防止する場合も同様に本発明を適用できる。

【００９１】また、上述の実施形態では第１フロント部
材がブーム、第２フロント部材がアームで、フロント装
置先端がキャブ前方から干渉防止領域に向かって動く場
合の干渉回避動作に本発明を適用したが、第１フロント
部材がフロント装置の先端を干渉防止領域付近で連続的
に動かすのに連続したアクチュエータ動作が要求される
フロント部材であり、第２フロント部材がフロント装置
の先端を干渉防止領域付近で連続的に動かすのに連続し
たアクチュエータ動作が要求されないフロント部材であ
れば、他のフロント部材でも良く、例えば第１フロント
部材がオフセット、第２フロント部材がアームで、フロ
ント装置側面がキャブ横方向から干渉防止領域に向かっ
て動く場合の干渉回避動作に本発明を適用しても良い。

【００９２】また、上述の実施形態では、フロント装置
にオフセットを備える油圧ショベルに本発明を適用した
が、フロント装置にモノブームを備える通常の油圧ショ
ベルやフロント装置にツーピースブームを備える油圧シ
ョベルにも同様に本発明を適用し、同様の効果が得られ
る。

【００９３】更に、以上の実施形態は、キャブ３ｈとの
干渉防止とブーム１ａの上げの停止による高さ方向の制
限とを組み合わせたものであるが、動作範囲の制限とし
て高さ方向以外に、下方、前方の動作範囲制限を組み合
わせても良い。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、フロント装置とキャブ
との干渉を防止しかつフロント装置を連続的に動かすこ
とができ、干渉防止領域の近くでも停止させずに連続し
た土砂の持ち上げなどができるとともに、広い作業範囲
を確保することができる。

【００９５】さらに、油圧ショベル等の建設機械のまわ
りに障害物がある場所であっても、作業能率を低下させ
ずにフロント装置を動かし、上記干渉回避動作を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による油圧ショベルの
干渉防止装置をその油圧回路とともに示す図である。

【図２】本発明が適用される油圧ショベルの外観を側面
から示す図である。

【図３】本発明が適用される油圧ショベルの外観を上方
から示す図である。

【図４】制御ユニットの制御機能を示す機能ブロック図
である。

【図５】本実施形態の干渉防止制御で用いる領域を示す
図である。

【図６】本実施形態の干渉防止制御で用いる領域を示す
図である。

【図７】高さ設定面とフロント装置との距離の測定箇所
の例を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施形態による油圧ショベルの
干渉防止装置をその油圧回路とともに示す図である。

【図９】本発明の第２の実施形態の制御ユニットの制御
機能を示す機能ブロック図である。

【図１０】本発明の第３の実施形態の制御ユニットの制
御機能を示す機能ブロック図である。

【符号の説明】 １Ａ フロント装置 １Ｂ 車体 １ａ ブーム １ｂ アーム １ｃ バケット １ｄ オフセット １ｅ 上部旋回体 １ｆ 下部走行体 ２、８ ポンプ ３ａ〜３ｇ 油圧アクチュエータ ４ａ〜４ｇ 操作レバー装置（電気式） ５ａ〜５ｇ 流量制御弁（電磁駆動式） ６ａ〜６ｃ 角度検出器 ７ 制御ユニット ７ａ フロント姿勢演算部 ７ｂ〜７ｄ、７ｐ、７ｑ 制限値演算部 ７ｅ、７ｆ、７ｋ、７ｎ 最小値選択部 ７ｇ 最大値選択部 ７ｈ 制御ゲイン演算部 ９ 操作レバー装置（油圧式） １０ａ〜１０ｇ 流量制御弁（油圧駆動式） １１ａ〜１１ｄ 比例電磁減圧弁 １２ シャトル弁 １３ 圧力検出器 １４ 動作範囲設定器

フロントページの続き (72)発明者 江川 栄治 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 細野 純一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 西田 利明 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (56)参考文献 特開 平５−321290（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−71051（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−109750（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−150594（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−4047（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 3/43 E02F 9/20 E02F 9/24

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下・左右方向に回動可能な第１及び第２
   フロント部材を含む複数のフロント部材により構成され
   るフロント装置と、前記複数のフロント部材を駆動する
   複数の油圧アクチュエータと、前記複数のフロント部材
   の動作を指示する複数の操作手段と、これら複数の操作
   手段のそれぞれの操作信号に応じて対応する油圧アクチ
   ュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量
   制御弁とを有する建設機械に備えられ、前記フロント装
   置の位置と姿勢の計算値に基づき前記フロント装置が予
   め設定された干渉防止領域に侵入しないよう前記複数の
   流量制御弁の該当するものを制御する干渉防止装置にお
   いて、 （ａ）前記第１フロント部材の操作手段の操作信号と前
   記フロント装置の位置と姿勢の計算値とに基づき、前記
   第１フロント部材の動作により前記フロント装置が前記
   干渉防止領域に近づくと第１フロント部材の動作に応じ
   て前記第２フロント部材の干渉防止領域の干渉回避方向
   の増速指令値を計算する演算手段と、 （ｂ）前記干渉回避方向の増速指令値に応じて前記第２
   フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第１信号
   補正手段と、 （ｃ）前記フロント装置の位置と姿勢の計算値に基づき
   前記フロント装置の動作を予め設定された動作範囲内に
   制限するための第１制限値を演算し、この第１制限値を
   越えないよう前記第１フロント部材の操作手段の操作信
   号を補正する第２信号補正手段とを備えることを特徴と
   する建設機械の干渉防止装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の建設機械の干渉防止装置に
   おいて、前記第２信号補正手段は、前記フロント装置が
   前記動作範囲の境界に近づくに従って小さくなり、フロ
   ント装置が動作範囲に到達すると０になるよう前記第１
   制限値を計算することを特徴とする建設機械の干渉防止
   装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の建設機械の干渉防止装置に
   おいて、前記演算手段は、前記フロント装置が前記干渉
   防止領域に近づくに従って０から次第に大きくなる制御
   ゲインを計算し、前記補正操作信号にその制御ゲインを
   乗じて前記干渉回避方向の増速指令値を計算することを
   特徴とする建設機械の干渉防止装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の建設機械の干渉防止装置に
   おいて、前記第２信号補正手段は、前記フロント装置の
   位置と姿勢の計算値に基づき前記フロント装置が前記干
   渉防止領域に近づくに従って小さくなり、フロント装置
   が干渉防止領域を越えて０となる第２制限値を計算し、
   前記第１制限値及び第２制限値のいずれも越えないよう
   前記第１フロント部材の操作手段の操作信号を補正する
   ことを特徴とする建設機械の干渉防止装置。
5. 【請求項５】請求項１又は４記載の建設機械の干渉防止
   装置において、前記第１信号補正手段は、前記フロント
   装置の位置と姿勢の計算値に基づき前記フロント装置が
   前記干渉防止領域に近づくに従って小さくなる第３制限
   値を計算し、この第３制限値から前記干渉回避方向の増
   速指令値を減算し、その減算した値を越えないよう前記
   第２フロント部材の操作手段の操作信号を補正すること
   を特徴とする建設機械の干渉防止装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の建設機械の干渉防止装置に
   おいて、前記第１信号補正手段は、前記フロント装置の
   位置と姿勢の計算値に基づき前記フロント装置が前記干
   渉防止領域に近づくに従って小さくなり、フロント装置
   が干渉防止領域に到達すると０になり、フロント装置が
   干渉防止領域に侵入するとその侵入量に応じて負の値で
   小さくなるよう前記第３制限値を計算することを特徴と
   する建設機械の干渉防止装置。
7. 【請求項７】請求項１記載の建設機械の干渉防止装置に
   おいて、前記複数の操作手段は前記操作信号として電気
   信号を出力する電気レバー方式であり、前記第１信号補
   正手段は前記第２フロント部材の操作手段の操作信号と
   前記干渉回避方向の増速指令値との小さい方を選択し、
   その選択した値を指令信号として前記第２フロント部材
   の流量制御弁に出力し、前記第２信号補正手段は、前記
   第１フロント部材の操作手段の操作信号と前記第１制限
   値の小さい方を選択し、その選択した値を指令信号とし
   て前記第１フロント部材の流量制御弁に出力することを
   特徴とする建設機械の干渉防止装置。
8. 【請求項８】請求項７記載の建設機械の干渉防止装置に
   おいて、前記演算手段は前記第１フロント部材の流量制
   御弁に出力される指令信号を前記補正操作信号として用
   い、前記干渉回避方向の増速指令値を計算することを特
   徴とする建設機械の干渉防止装置。
9. 【請求項９】請求項１記載の建設機械の干渉防止装置に
   おいて、前記複数の操作手段は前記操作信号としてパイ
   ロット圧を出力する油圧パイロット方式であり、前記第
   １信号補正手段は、前記干渉回避方向の増速指令値に応
   じたパイロット圧を出力する比例電磁減圧弁と、前記第
   ２フロント部材の操作手段のパイロット圧を第２フロン
   ト部材の流量制御弁に導く経路に配置され、前記比例電
   磁減圧弁のパイロット圧と前記第２フロント部材の操作
   手段のパイロット圧の高い方を選択するシャトル弁とを
   含み、前記第２信号補正手段は、前記第１フロント部材
   の操作手段のパイロット圧を第１フロント部材の流量制
   御弁に導く経路に配置され、前記第１制限値に応じて前
   記パイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁を含むことを
   特徴とする建設機械の干渉防止装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の建設機械の干渉防止装置
    において、前記第１フロント部材の操作手段のパイロッ
    ト圧を検出する手段を更に備え、前記演算手段は、前記
    パイロット圧の検出値と前記第１制限値の小さい方を選
    択し、この選択した値を前記補正操作信号として用い前
    記干渉回避方向の増速指令値を計算することを特徴とす
    る建設機械の干渉防止装置。
11. 【請求項１１】請求項１記載の建設機械の干渉防止装置
    において、前記第１フロント部材は、前記フロント装置
    の先端を干渉防止領域付近で連続的に動かすのに連続し
    たアクチュエータ動作が要求されるフロント部材であ
    り、前記第２フロント部材は、前記フロント装置の先端
    を干渉防止領域付近で連続的に動かすのに連続したアク
    チュエータ動作が要求されないフロント部材であること
    を特徴とする建設機械の干渉防止装置。
12. 【請求項１２】請求項１記載の建設機械の干渉防止装置
    において、前記第１フロント部材が油圧ショベルのブー
    ムであり、前記第２フロント部材が油圧ショベルのアー
    ムであり、前記第１信号補正手段が補正する操作信号は
    前記アームのダンプ方向の操作信号であり、前記第２信
    号補正手段が補正する操作信号は前記ブームの上げ方向
    の操作信号であることを特徴とする建設機械の干渉防止
    装置。