JP3468331B2 - 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、上記従来技術では、フロント装置の
動作特性に影響を与える状態量の変化、例えば、油圧回
路の油温の変化を考慮することなく、フロント装置の動
作制御を行っている。このため、上記状態量の変化によ
り、フロント装置の動作停止指令に対してフロント装置
の実際の動作停止に遅れが生じ、停止位置を超えて干渉
防止領域内にフロント装置が侵入してしまう可能性があ
る。

【０００９】本発明の第１の目的は、フロント装置と運
転室又は運転室以外の車体部分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とともに、
広い作業範囲を確保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】本発明の第２の目的は、フロント装置の動
作特性に影響を与える状態量が変化しても、フロント装
置の干渉領域内への侵入を確実に回避可能な建設機械の
干渉防止装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）上記第１及び第２
の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を計算し、この
位置と姿勢に基づき前記フロント装置が運転室又は運転
室以外の車体部分の周囲に予め設定された干渉防止領域
に侵入しないよう制御する干渉防止装置において、
（ａ）前記フロント装置の位置と姿勢に基づきフロント
装置から前記干渉防止領域までの距離を計算し、その距
離が予め設定した制御開始距離以下になると、前記第１
フロント部材を減速するよう前記第１フロント部材の操
作手段の操作信号を補正し、かつこの補正された操作信
号の指令値と前記フロント装置から干渉防止領域までの
距離に応じて前記第２フロント部材を干渉回避方向に増
速するよう前記第２フロント部材の操作手段の操作信号
を補正する第１補正手段と、（ｂ）前記フロント装置の
動作特性に影響を与える状態量を検出する検出手段と、
（ｃ）この検出手段で検出された状態量に応じて当該状
態量の変化による前記フロント装置の干渉防止領域への
侵入を回避するよう前記第１補正手段の制御開始距離を
補正する第２補正手段とを備えるものとする。

【００１２】以上のように第１補正手段を設け、フロン
ト装置から干渉防止領域までの距離が予め設定した制御
開始距離よりも小さくなると、第１フロント部材を減速
するよう第１フロント部材の操作手段の操作信号を補正
し、かつこの補正された操作信号の指令値とフロント装
置から干渉防止領域までの距離に応じて第２フロント部
材を干渉回避方向に増速するよう第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徐々に減速しながら、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
置と運転室又は運転室以外の車体部分との干渉を防止し
ながらフロント装置を連続的に動かすことができる。

【００１３】また、補正された操作信号の指令値とフロ
ント装置から干渉防止領域までの距離に応じて第２フロ
ント部材を干渉防止領域の干渉回避方向に増速させるこ
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。

【００１４】また、油圧ショベル等の油圧建設機械にあ
っては、油温等の状態量が変化するとフロント装置の動
作特性が変化し、上記減速・干渉回避動作時にフロント
装置が減速又は停止、あるいは増速し難くなり、干渉防
止領域に入り込む可能性がある。

【００１５】本発明では、上記のようにフロント装置の
動作特性に影響を与える状態量を検出し、第２補正手段
によりその状態量に応じて、状態量の変化によるフロン
ト装置の干渉防止領域への侵入を回避するよう第１補正
手段の制御開始距離を補正する。これにより油温等の状
態量が変化しても、フロント装置の干渉領域内への侵入
を確実に回避できる。

【００１６】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記第２補正手段は前記状態量に応じて前記制御開始距
離の補正値を計算する手段と、前記第１補正手段で計算
されたフロント装置から干渉防止領域までの距離から前
記補正値を減算する手段とを有する。

【００１７】（３）また、上記（１）において、例え
ば、前記状態量は油温であり、前記第２補正手段は前記
油温が低くなるに従って前記第１補正手段の制御開始距
離が長くなるよう補正する。

【００１８】（４）また、上記（１）において、例え
ば、前記状態量は前記油圧ポンプを駆動する原動機の回
転数であり、前記第２補正手段は前記回転数が高くなる
に従って前記第１補正手段の制御開始距離が長くなるよ
う補正する。

【００１９】（５）更に、上記（１）において、例え
ば、前記状態量は前記第１フロント部材の油圧アクチュ
エータの負荷圧力であり、前記第２補正手段は前記負荷
圧力が高くなるに従って前記第１補正手段の制御開始距
離が長くなるよう補正する。

【００２０】（６）また、上記（１）において、好まし
くは、前記第１補正手段は、（ａ１）前記フロント装置
から干渉防止領域までの距離が前記制御開始距離よりも
大きいときは最大値を保ち、当該距離が制御開始距離以
下になると、距離が小さくなるに従って小さくなり、距
離が負のある値以下になると０となる前記第１フロント
部材の操作信号の第１制限値を計算する第１演算手段
と、（ａ２）前記フロント装置から干渉防止領域までの
距離が前記制御開始距離よりも大きいときは最大値を保
ち、当該距離が制御開始距離以下になると、距離が小さ
くなるに従って小さくなり、距離が０になると０にな
り、距離が負の値になるとその負の値に応じて小さくな
る前記第２フロント部材の操作信号の第２制限値を計算
する第２演算手段と、（ａ３）前記フロント装置から干
渉防止領域までの距離が前記制御開始距離よりも大きい
ときは０を保ち、当該距離が制御開始距離以下になる
と、距離が小さくなるに従って大きくなり、距離が０以
下になると最大値になる前記第２フロント部材の増速の
制御ゲインを計算する第３演算手段と、（ａ４）前記第
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１信号補正手段と、（ａ５）
この第１信号補正手段で補正された補正操作信号と前記
第３演算手段で計算された制御ゲインとに基づき、前記
第２フロント部材の前記干渉防止領域に対する干渉回避
方向の増速指令値を計算する第４演算手段と、（ａ６）
前記第２演算手段で計算された第２制限値と前記第４演
算手段で計算された干渉回避方向の増速指令値とを用い
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２信号補正手段とを有する。

【００２１】第１演算手段で上記のように距離が負のあ
る値以下になると０となるよう第１制限値を計算し、第
１信号補正手段でこの第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、フロント装置が干渉防止領域に到達しても第１フロ
ント部材を停止させずに第１フロント部材を減速するよ
うになり、これによりフロント装置を干渉防止領域の境
界に最も接近させた状態で上記減速・干渉回避動作が行
える。

【００２２】第２演算手段で上記のように距離が負の値
になるとその負の値に応じて小さくなるよう第２制限値
を計算し、第２信号補正手段でこの第２制限値を用いて
第２フロント部材の操作手段の操作信号を補正するする
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】第４演算手段で、第１信号補正手段で補正
された補正操作信号と第３演算手段で計算された制御ゲ
インとに基づき、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、第２信号補正手段でこの増速指令値
とを用いて第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、フロント装置が干渉防止領域に侵入
しないよう第１フロント部材の動作に応じて第２フロン
ト部材が干渉回避方向に増速するようになる。

【００２４】（７）上記（６）において、好ましくは、
前記第４演算手段は、前記第１信号補正手段で補正され
た補正操作信号と前記第３演算手段で計算された制御ゲ
インとを乗算する手段であり、この乗算値を前記干渉回
避方向の増速指令値とする（８）また、上記（６）にお
いて、好ましくは、前記第２信号補正手段は、前記第２
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。

【００２５】（９）更に、上記（６）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
し、前記第２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する。

【００２６】（１０）上記（９）において、好ましく
は、前記第４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。

【００２７】（１１）また、上記（６）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、
前記第１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み、前記第２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
む。

【００２８】（１２）上記（１１）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、前記第４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。

【００２９】（１３）また、上記（１）〜（１２）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、前記信号補正手段が補正する第１フロン
ト部材の操作信号は前記ブームの上げ方向の操作信号で
あり、前記第２フロント部材の操作信号は前記アームの
ダンプ方向の操作信号である。

【００３０】

【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とを有する
油圧駆動装置を備えている。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。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。

【００３５】また、本実施形態の干渉防止装置は、フロ
ント装置の動作特性、特に本発明の制御に係わるフロン
ト装置の減速・干渉回避動作（後述）をさせるときの動
作特性に影響を与える状態量として、油圧回路の油温を
検出する油温センサ１５を有し、この油温センサ１５の
信号も制御ユニット７に入力される。

【００３６】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、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、制御開始距離補正値の演算部７
ｎ、加算部７ｐの各機能を有している。

【００３７】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。

【００３８】制御開始距離補正値の演算部７ｎは、油温
センサ１５で検出した油温Ｔoを入力し、入力した油温
Ｔoに応じて演算部７ｂ〜７ｄ，７ｈにおける制御開始
距離ｒ0の補正値ｒofを演算する。このとき、演算部７
ｎでは、油温が所定温度Ｔa、例えば５０℃以上であれ
ば、補正値ｒofは０であり、油温が所定温度Ｔa以下に
なると、油温が低くなるに従って補正値ｒofが一定値、
例えば２０ｃｍに向かって徐々に増加するように設定さ
れている。

【００３９】加算部７ｐでは、フロント姿勢演算部７ａ
で計算した距離ｒから、制御開始距離補正値の演算部７
ｎで計算された補正値ｒofを減算し、補正後の距離ｒを
演算する。このように距離ｒを補正することにより、図
７に示すように、演算部７ｂ〜７ｄ及び７ｈにおいて、
油温Ｔoが低くなるに従って制御開始距離ｒ0が長くなる
よう補正される。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【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】最大・最小値の選択部７ｅ〜７ｇでは、操
作レバー装置４ａ、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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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取り出し、乗算部
７ｉに供給する。

【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、ア
ーム、バケット、オフセットの動作を指示する複数の操
作手段を構成し、ブーム１ａ及びアーム１ｂをそれぞれ
第１及び第２フロント部材とするとき、角度検出器６ａ
〜６ｃ、演算部７ａ〜７ｃ、選択部７ｅ，７ｆ、演算部
７ｈ、乗算部７ｉ、加算部７ｊ、演算部３０ａ〜３１
ｂ、電磁駆動部２０ａ〜２１ｂは、フロント装置１Ａの
位置と姿勢に基づきフロント装置から干渉防止領域まで
の距離ｒを計算し、その距離ｒが予め設定した制御開始
距離ｒ0よりも小さくなると、第１フロント部材１ａを
減速しかつこの第１フロント部材１ａの動作に応じて第
２フロント部材１ｂを干渉回避方向に増速するよう第１
及び第２フロント部材１ａ，１ｂの操作手段４ａ，４ｂ
の操作信号を補正する第１補正手段を構成し、温度セン
サ１５はフロント装置１Ａの動作特性に影響を与える状
態量を検出する検出手段を構成し、演算部７ｎ及び加算
部７ｐは、前記検出手段で検出された状態量に応じて当
該状態量の変化によるフロント装置１Ａの干渉防止領域
への侵入を回避するよう前記第１補正手段の制御開始距
離ｒ0を補正する第２補正手段を構成する。

【００５２】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。

【００５３】（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。

【００５４】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。

【００５５】（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。

【００５６】（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。

【００５７】（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。

【００５８】ここで、油圧ショベル等の油圧建設機械に
用いられる油圧駆動装置は、油温の変化により特性が変
化する。すなわち、油温が低くなれば圧油の粘性が大き
くなり、油圧機器の応答が遅くなって制御システム全体
の応答が悪くなる。

【００５９】本発明の制御では、油温が低くなると油圧
機器の応答に遅れを生じることにより、フロント装置１
Ａの動作特性が変化し、上記減速・干渉回避動作時又は
減速・停止動作時にフロント装置が減速又は停止、ある
いは増速し難くなり、干渉防止領域に入り込む可能性が
ある。

【００６０】つまり、上記（ｂ）のブーム１ａを上方に
操作した場合には、フロント装置１Ａの先端から干渉防
止領域までの距離ｒに対してブーム１ａの減速指令を出
しても実際に油圧機器が応答して減速するまでに遅れが
生じることと、アーム１ｂに対して前方（ダンプ方向）
に動くように指令を出しても実際に油圧機器が応答して
アーム１ｂが前方に動くまでに遅れが生じることで、フ
ロント装置１Ａの先端が干渉防止領域に入り込む可能性
がある。

【００６１】また、上記（ａ）のアーム１ｂを手前に操
作した場合は、油圧機器の応答遅れにより演算部７ｃに
よる減速制御に遅れを生じ、フロント装置１Ａの先端が
干渉防止領域内に入り込む可能性がある。

【００６２】上記（ｃ）のブーム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、上
記（ｂ）の場合と同様に、フロント装置１Ａの先端が干
渉防止領域に入り込む可能性がある。

【００６３】更に、上記（ｄ）のオフセット１ｄを左方
に操作した場合には、油圧機器の応答遅れにより演算部
７ｄによる減速制御に遅れを生じ、フロント装置１Ａの
先端が干渉防止領域内に入り込む可能性がある。

【００６４】そこで、本実施形態では、温度センサ１５
により油温を検出し、制御開始距離補正値演算部７ｎと
加算部７ｐで、油温が所定温度Ｔaより低くなるに従っ
て演算部７ｂ〜７ｄ及び７ｈにおける制御開始距離ｒ0
が長くなるように距離ｒを補正する。これにより、上記
（ｂ）のブーム１ａを上方に操作した場合は、油温が所
定温度Ｔaより低くなると、演算部７ｂ，７ｃにおいて
距離ｒに対して早めに制限値ｕを小さくし、ブーム１ａ
及びアーム１ｂの減速指令を出すと同時に、同様に演算
部７ｈにおいて距離ｒに対して早めに制御ゲインＫを立
ち上がらせ、アーム１ｂの前方への動作指令を出すよう
にする。このように距離ｒが遠いところからブーム及び
アームの減速指令とアームの前方への動作指令を出すよ
うにすることにより、フロント装置１Ａの先端が干渉防
止領域に入り込むことが防止される。

【００６５】上記（ｃ）の場合も同様である。

【００６６】また、上記（ａ）のアーム１ｂを手前に操
作した場合は、油温が所定温度Ｔaより低くなると、演
算部７ｃにおいて距離ｒに対して早めに制限値ｕを小さ
くし、アーム１ｂの減速指令を出すようにする。これに
より、フロント装置１Ａの先端が干渉防止領域に入り込
むことが防止できる。

【００６７】更に、上記（ｄ）のオフセット１ｄを左方
に操作した場合も、油温が所定温度Ｔaより低くなる
と、演算部７ｄにおいて距離ｒに対して早めに制限値ｕ
を小さくし、オフセット１ｄの減速指令を出すようにす
る。これにより、フロント装置１Ａの先端が干渉防止領
域に入り込むことが防止できる。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】また、本実施形態によれば、冬季や寒冷地
での作業で油温が低い場合でも、上記のブーム及びアー
ムの減速・干渉回避動作時やオフセットの減速・停止動
作時にフロント装置１Ａの先端が干渉防止領域に入り込
むことが防止できる。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。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９ａのパイロットライン４０ａに
設けられ、操作レバー９ａの操作量としてパイロット圧
を検出する圧力検出器１３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，１１
ｄ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，１０ｂ，１０ｄの油圧駆動部５
０ａ，５１ａ，５３ｂに出力する。比例電磁減圧弁１１
ｃ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１
０ｂの油圧駆動部５１ｂに導く。

【００７６】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。

【００７７】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が直接駆動されたるために、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。

【００７８】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、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の出力と制限値演
算部７ｂ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。

【００７９】以上において、第１の実施形態と同様、ブ
ーム１ａ及びアーム１ｂをそれぞれ第１及び第２フロン
ト部材とするとき、角度検出器６ａ〜６ｃ、圧力検出器
１３、演算部７ａ〜７ｃ、選択部７ｋ、演算部７ｈ、乗
算部７ｉ、加算部７ｊ、演算部３１ａ，３１ｂ、比例電
磁弁圧弁１１ａ〜１１ｃは、フロント装置１Ａの位置と
姿勢に基づきフロント装置から干渉防止領域までの距離
ｒを計算し、その距離ｒが予め設定した制御開始距離ｒ
0よりも小さくなると、第１フロント部材１ａを減速し
かつこの第１フロント部材の動作に応じて第２フロント
部材１ｂを干渉回避方向に増速するよう第１及び第２フ
ロント部材１ａ，１ｂの操作手段４ａ，４ｂの操作信号
を補正する第１補正手段を構成し、温度センサ１５はフ
ロント装置１Ａの動作特性に影響を与える状態量を検出
する検出手段を構成し、演算部７ｎ及び加算部７ｐは、
前記検出手段で検出された状態量に応じて当該状態量の
変化によるフロント装置１ａの干渉防止領域への侵入を
回避するよう前記第１補正手段の制御開始距離ｒ0を補
正する第２補正手段を構成する。

【００８０】以上のように構成した本実施形態の動作を
説明する。

【００８１】（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。

【００８２】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。

【００８３】（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。

【００８４】（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。

【００８５】（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。

【００８６】また、以上の操作に際して、温度センサ１
５により油温を検出し、制御開始距離補正値演算部７ｎ
と加算部７ｐで、油温が低くなるに従って演算部７ｂ〜
７ｃ及び７ｈにおける制御開始距離ｒ0が長くなるよう
に距離ｒを補正する。これにより、第１の実施形態で説
明したように、上記（ａ）〜（ｄ）のブーム及びアーム
の減速・干渉回避動作時やオフセットの減速・停止動作
時に油温が変化してもフロント装置１Ａの先端が干渉防
止領域に入り込むことが防止できる。

【００８７】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。

【００８８】本発明の第３の実施形態を図１０及び図１
１により説明する。上記実施形態では、フロント装置１
Ａの動作特性に影響を与える状態量として油温を検出し
たが、本実施形態は油圧ポンプを駆動する原動機の回転
数を検出するものである。図中、図１及び図４に示すも
のと同等の部材及び機能には同じ符号を付している。

【００８９】図１０において、油圧ポンプ２はエンジン
１６に連結され、このエンジン１６により回転駆動され
る。エンジン１６にはエンジン１６の回転数を検出する
回転数センサ１７が配置され、この回転数センサ１７の
信号は制御ユニット７（図１参照）の制御開始距離補正
値の演算部７ｑに入力される。演算部７ｑは、入力した
エンジン回転数Ｎeに応じて演算部７ｂ〜７ｄ，７ｈに
おける制御開始距離ｒ0の補正値ｒofを演算する。この
とき、演算部７ｑでは、エンジン回転数Ｎeが低速の所
定回転数Ｎi、例えばアイドル回転数７００ｒｐｍ以下
であれば、補正値ｒofは０であり、エンジン回転数Ｎe
が所定回転数Ｎi以上になると、エンジン回転数Ｎeが高
くなるに従って補正値ｒofが一定値、例えば２０ｃｍに
向かって徐々に増加し、エンジン回転数Ｎeが高速の所
定回転数Ｎｐ、例えば２０００ｒｐｍに達すると、それ
以上では補正値ｒofが当該一定値を保つように設定され
ている。

【００９０】加算部７ｐでは、フロント姿勢演算部７ａ
で計算した距離ｒから、制御開始距離補正値の演算部７
ｑで計算された補正値ｒofを減算し、補正後の距離ｒを
演算する。このように距離ｒを補正することにより、図
７に示す第１の実施形態の場合と同様に、演算部７ｂ〜
７ｄ及び７ｈにおいて、エンジン回転数Ｎeが高くなる
に従って制御開始距離ｒ0が長くなるよう補正される。

【００９１】ここで、油圧ショベル等の油圧建設機械に
用いられる油圧駆動装置は、エンジン１７の回転数の変
化によっても特性が変化する。すなわち、エンジン１７
の回転数の変化により油圧ポンプ２の最大吐出流量が変
化することから、使用できる圧油の最大流量が変化し、
特に、エンジン回転数が高くなると、圧油の流量が増大
することで、フロント装置全体の動作速度が大きくな
る。このようにフロント装置の動作速度が大きくなる
と、上記（ａ）〜（ｄ）の減速・干渉回避動作時又は減
速・停止動作時にフロント装置が減速又は停止、あるい
は増速し難くなり、油温が高くなる場合と同様に、フロ
ント装置１Ａの先端が干渉防止領域に入り込む可能性が
ある。

【００９２】そこで、本実施形態では、回転数センサ１
７によりエンジン１６の回転数を検出し、制御開始距離
補正値演算部７ｑと加算部７ｐで、エンジン回転数が所
定回転数Ｎiより高くなるに従って演算部７ｂ〜７ｄ及
び７ｈにおける制御開始距離ｒ0が長くなるように距離
ｒを補正する。これにより、上記（ｂ）のブーム１ａを
上方に操作した場合は、エンジン回転数Ｎeが所定回転
数Ｎiより高くなると、演算部７ｂ，７ｃにおいて距離
ｒに対して早めに制限値ｕを小さくし、ブーム１ａ及び
アーム１ｂの減速指令を出すと同時に、同様に演算部７
ｈにおいて距離ｒに対して早めに制御ゲインＫを立ち上
がらせ、アーム１ｂの前方への動作指令を出すようにす
る。このように距離ｒが遠いところからブーム及びアー
ムの減速指令とアームの前方への動作指令を出すように
することにより、フロント装置１Ａの先端が干渉防止領
域に入り込むことが防止できる。

【００９３】上記（ｃ）の場合も同様である。

【００９４】また、上記（ａ）のアーム１ｂを手前に操
作した場合も、エンジン回転数Ｎeが所定回転数Ｎiより
高くなると、演算部７ｃにおいて距離ｒに対して早めに
制限値ｕを小さくし、アーム１ｂの減速指令を出すよう
にする。これにより、フロント装置１Ａの先端が干渉防
止領域に入り込むことが防止できる。

【００９５】更に、上記（ｃ）のオフセット１ｄを左方
に操作した場合も、エンジン回転数Ｎeが所定回転数Ｎi
より高くなると、演算部７ｄにおいて距離ｒに対して早
めに制限値ｕを小さくし、オフセット１ｄの減速指令を
出すようにする。これにより、フロント装置１Ａの先端
が干渉防止領域に入り込むことが防止できる。

【００９６】なお、図１０に示す演算部７ｑでは、図示
の特性に代え、図１１に示すようにエンジン回転数Ｎe
と補正値ｒofとの関係を設定しても良い。すなわち、図
１１では、エンジン回転数Ｎeが低速の所定回転数Ｎi、
例えばアイドル回転数７００ｒｐｍ以下であれば、補正
値ｒofは負の一定値、例えば−２０ｃｍであり、エンジ
ン回転数Ｎeが所定回転数Ｎi以上になると、エンジン回
転数Ｎeが高くなるに従って補正値ｒofが０に向かって
徐々に増加し、エンジン回転数Ｎeが高速の所定回転数
Ｎｐ、例えば２０００ｒｐｍに達すると、それ以上では
補正値ｒofが０を保つように設定されている。一方、こ
の時、演算部７ｂ〜７ｄ及び７ｈでの制御開始距離の初
期値ｒ0は、エンジン回転数が高いときの特性に合わ
せ、上記実施形態より長い、例えば５０ｃｍに設定され
る。このように演算部７ｑ及び演算部７ｂ〜７ｄ及び７
ｈを設定しても、減速開始距離の補正結果は図１０に示
す場合と同じであり、同様の効果が得られる。

【００９７】以上のように本実施形態によれば、第１の
実施形態と同様のブーム及びアームの減速・干渉回避動
作やオフセットの減速・停止動作が行えると共に、油圧
ポンプを駆動するエンジンの回転数が変化しても、ブー
ム及びアームの減速・干渉回避動作時やオフセットの減
速・停止動作時にフロント装置１Ａの先端が干渉防止領
域に入り込むことが防止できる。

【００９８】本発明の第４の実施形態を図１２により説
明する。本実施形態は、フロント装置１Ａの動作特性に
影響を与える状態量としてブームシリンダ３ａのブーム
上げの負荷圧を検出するものである。図中、図１及び図
４に示すものと同等の部材及び機能には同じ符号を付し
ている。

【００９９】図１２において、ブームシリンダ３ａのボ
トム側につながるアクチュエータ管路にはブームシリン
ダ３ａのブーム上げの負荷圧力Ｐaを検出する圧力検出
器１８が設けられ、この圧力検出器１８の信号は制御ユ
ニット７（図１参照）の制御開始距離補正値の演算部７
ｒに入力される。演算部７ｒは、入力したブーム上げの
負荷圧力Ｐaに応じて演算部７ｂ〜７ｄ，７ｈにおける
制御開始距離ｒ0の補正値ｒofを演算する。このとき、
演算部７ｒでは、ブーム上げの負荷圧力Ｐaが低圧の所
定圧力Ｐo以下であれば、補正値ｒofは０であり、ブー
ム上げの負荷圧力Ｐaが所定圧力Ｐo以上になると、負荷
圧力Ｐaが高くなるに従って補正値ｒofが一定値、例え
ば２０ｃｍに向かって徐々に増加し、負荷圧力Ｐaが高
圧の所定圧力Ｐｐに達すると、それ以上では補正値ｒof
が当該一定値を保つように設定されている。

【０１００】加算部７ｐでは、フロント姿勢演算部７ａ
で計算した距離ｒから、制御開始距離補正値の演算部７
ｒで計算された補正値ｒofを減算し、補正後の距離ｒを
演算部７ｂ〜７ｄ，７ｈに出力する。このように距離ｒ
を補正することにより、図７に示す第１の実施形態の場
合と同様に、演算部７ｂ〜７ｄ，７ｈにおいて、ブーム
上げの負荷圧力Ｐaが高くなるに従って制御開始距離ｒ0
が長くなるよう補正される。

【０１０１】ここで、フロント装置１Ａに掛かる荷重が
大きくなると、フロント装置の慣性が大きくなり、上記
（ａ）〜（ｄ）の減速・干渉回避動作時にフロント装置
が減速又は停止、あるいは増速し難くなり、フロント装
置１Ａの先端が干渉防止領域に入り込む可能性がある。

【０１０２】一方、フロント装置１Ａに掛かる荷重が大
きくなるとブームシリンダ３ａのブーム上げ側の負荷圧
力が高くなるので、ブーム上げの負荷圧力Ｐaを検出す
ればフロント装置１Ａに掛かる荷重を検出できる。

【０１０３】そこで、本実施形態では、圧力検出器１８
によりブーム上げの負荷圧力Ｐaを検出し、制御開始距
離補正値演算部７ｑと加算部７ｐで、ブーム上げの負荷
圧力Ｐaが所定圧力Ｐoより高くなるに従って演算部７ｂ
〜７ｄ及び７ｈにおける制御開始距離ｒ0が長くなるよ
うに距離ｒを補正する。これにより、上記（ｂ）のブー
ム１ａを上方に操作した場合は、ブーム上げの負荷圧力
Ｐaが所定圧力Ｐoより高くなると、演算部７ｂ，７ｃに
おいて距離ｒに対して早めに制限値ｕを小さくし、ブー
ム１ａ及びアーム１ｂの減速指令を出すと同時に、同様
に演算部７ｈにおいて距離ｒに対して早めに制御ゲイン
Ｋを立ち上がらせ、アーム１ｂの前方への動作指令を出
すようにする。このように距離ｒが遠いところからブー
ム及びアームの減速指令とアームの前方への動作指令を
出すようにすることにより、フロント装置１Ａの先端が
干渉防止領域に入り込むことが防止できる。

【０１０４】上記（ｃ）の場合も同様である。

【０１０５】また、上記（ａ）のアーム１ｂを手前に操
作した場合も、ブーム上げの負荷圧力Ｐaが所定圧力Ｐo
より高くなると、演算部７ｃにおいて距離ｒに対して早
めに制限値ｕを小さくし、アーム１ｂの減速指令を出す
ようにする。これにより、フロント装置１Ａの先端が干
渉防止領域に入り込むことが防止できる。

【０１０６】更に、上記（ｃ）のオフセット１ｄを左方
に操作した場合も、ブーム上げの負荷圧力Ｐaが所定圧
力Ｐoより高くなると、演算部７ｄにおいて距離ｒに対
して早めに制限値ｕを小さくし、オフセット１ｄの減速
指令を出すようにする。これにより、フロント装置１Ａ
の先端が干渉防止領域に入り込むことが防止できる。

【０１０７】以上のように本実施形態によれば、第１の
実施形態と同様のブーム及びアームの減速・干渉回避動
作やオフセットの減速・停止動作が行えると共に、フロ
ント装置にかかる荷重が変化しても、ブーム及びアーム
の減速・干渉回避動作時にフロント装置１Ａの先端が干
渉防止領域に入り込むことが防止できる。

【０１０８】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。

【０１０９】例えば、上述の実施形態では、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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】更に、上記実施形態では、フロント装置の
動作特性に影響を与える状態量として、油温、エンジン
回転数、フロント荷重（ブーム上げの負荷圧力）を考慮
したが、フロント装置の動作特性に影響を与える状態量
であればそれ以外のものを検出し、本発明を適用しても
良い。

【０１１３】

【発明の効果】本発明によれば、フロント装置と運転室
又は運転室以外の車体部分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、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。

【０１１４】また、本発明によれば、フロント部材の動
作特性に影響を与える状態量が変化しても、第１及び第
２フロント部材の減速・干渉回避動作時にフロント装置
の先端が干渉防止領域に入り込むことが防止できる。

【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】距離を補正することによる制御開始距離の変化
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。

【図１１】第３の実施形態の制御開始距離補正値演算部
の変形例を示す図である。

【図１２】本発明の第４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 ７ｎ，７ｑ，７ｒ 制御開始距離補正値演算部 ７ｐ 加算部 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 １５ 温度センサ １６ エンジン １７ 回転数センサ １８ 圧力検出器

───────────────────────────────────────────────────── 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６−294150（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−146326（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−71051（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−3846（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35105（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−321290（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−217523（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−104985（ＪＰ，Ｂ２) 国際公開95／030059（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 3/43 E02F 9/24

Claims (13)

(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
   置の位置と姿勢を計算し、この位置と姿勢に基づき前記
   フロント装置が運転室又は運転室以外の車体部分の周囲
   に予め設定された干渉防止領域に侵入しないよう制御す
   る干渉防止装置において、 （ａ）前記フロント装置の位置と姿勢に基づきフロント
   装置から前記干渉防止領域までの距離を計算し、その距
   離が予め設定した制御開始距離以下になると、前記第１
   フロント部材を減速するよう前記第１フロント部材の操
   作手段の操作信号を補正し、かつこの補正された操作信
   号の指令値と前記フロント装置から干渉防止領域までの
   距離に応じて前記第２フロント部材を干渉回避方向に増
   速するよう前記第２フロント部材の操作手段の操作信号
   を補正する第１補正手段と、 （ｂ）前記フロント装置の動作特性に影響を与える状態
   量を検出する検出手段と、 （ｃ）この検出手段で検出された状態量に応じて当該状
   態量の変化による前記フロント装置の干渉防止領域への
   侵入を回避するよう前記第１補正手段の制御開始距離を
   補正する第２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補正手段は前記状態量に応じて前記制
   御開始距離の補正値を計算する手段と、前記第１補正手
   段で計算されたフロント装置から干渉防止領域までの距
   離から前記補正値を減算する手段とを有することを特徴
   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、前記状態量は油温であり、前記第２補正手段は
   前記油温が低くなるに従って前記第１補正手段の制御開
   始距離が長くなるよう補正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、前記状態量は前記油圧ポンプを駆動する原動機
   の回転数であり、前記第２補正手段は前記回転数が高く
   なるに従って前記第１補正手段の制御開始距離が長くな
   るよう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記載の建設機械の干渉防止装置に
   おいて、前記状態量は前記第１フロント部材の油圧アク
   チュエータの負荷圧力であり、前記第２補正手段は前記
   負荷圧力が高くなるに従って前記第１補正手段の制御開
   始距離が長くなるよう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１記載の建設機械の干渉防止装置に
   おいて、 前記第１補正手段は、 （ａ１）前記フロント装置から干渉防止領域までの距離
   が前記制御開始距離よりも大きいときは最大値を保ち、
   当該距離が制御開始距離以下になると、距離が小さくな
   るに従って小さくなり、距離が負のある値以下になると
   ０となる前記第１フロント部材の操作信号の第１制限値
   を計算する第１演算手段と、 （ａ２）前記フロント装置から干渉防止領域までの距離
   が前記制御開始距離よりも大きいときは最大値を保ち、
   当該距離が制御開始距離以下になると、距離が小さくな
   るに従って小さくなり、距離が０になると０になり、距
   離が負の値になるとその負の値に応じて小さくなる前記
   第２フロント部材の操作信号の第２制限値を計算する第
   ２演算手段と、 （ａ３）前記フロント装置から干渉防止領域までの距離
   が前記制御開始距離よりも大きいときは０を保ち、当該
   距離が制御開始距離以下になると、距離が小さくなるに
   従って大きくなり、距離が０以下になると最大値になる
   前記第２フロント部材の増速の制御ゲインを計算する第
   ３演算手段と、 （ａ４）前記第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１信号補正手
   段と、 （ａ５）この第１信号補正手段で補正された補正操作信
   号と前記第３演算手段で計算された制御ゲインとに基づ
   き、前記第２フロント部材の前記干渉防止領域に対する
   干渉回避方向の増速指令値を計算する第４演算手段と、 （ａ６）前記第２演算手段で計算された第２制限値と前
   記第４演算手段で計算された干渉回避方向の増速指令値
   とを用いて前記第２フロント部材の操作手段の操作信号
   を補正する第２信号補正手段とを有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６記載の建設機械の干渉防止装置に
   おいて、前記第４演算手段は、前記第１信号補正手段で
   補正された補正操作信号と前記第３演算手段で計算され
   た制御ゲインとを乗算する手段であり、この乗算値を前
   記干渉回避方向の増速指令値と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６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、前記第２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。
9. 【請求項９】請求項６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
   出力し、前記第２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することを
   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４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。
11. 【請求項１１】請求項６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み、前記第２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むこと
    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１１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、前記第４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。
13. 【請求項１３】請求項１〜１２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、前記信号補正手段が補正する第１フロ
    ント部材の操作信号は前記ブームの上げ方向の操作信号
    であり、前記第２フロント部材の操作信号は前記アーム
    のダンプ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。