JP3615361B2

JP3615361B2 - 建設機械の干渉防止装置

Info

Publication number: JP3615361B2
Application number: JP23109497A
Authority: JP
Inventors: 一浩柴森; 一雄藤島
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2017-08-27
Also published as: JPH1171780A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機が運転室に近づいたときに作業機と運転室との干渉を防止する建設機械の干渉防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による建設機械の干渉防止装置について、油圧ショベルを例に、以下図面を用いて説明する。図５は側溝掘可能なオフセット式油圧ショベルの側面図、図６は該油圧ショベルの作業機が運転室に接近した状態を示す側面図である。図５において、１は本体、２はこの本体１に備えられた運転室、３はブーム、６はブーム３に対して回動可能に連結されたアーム、７はアーム６に対して回動可能に連結されたバケット、８はブーム３を駆動するブームシリンダ、９はブーム３に装着されるオフセットシリンダ、１０はアーム６を駆動するアームシリンダ、１１はバケット７を駆動するバケットシリンダである。各シリンダ８，９，１０，１１は運転室２内に配置した後述する操作レバーによって動作され、運転者がこれらの操作レバーを適宜操作すると、その操作量に応じた指示信号に基づいて、各シリンダ８，９，１０，１１に供給される圧油の供給量が制御される。
【０００３】
前記ブーム３は、本体１の運転室２側方に回動可能に設けられた第１ブーム４と、この第１ブーム４に対して横方向に移動可能に連結された第２ブーム５と、これら第１ブーム４および第２ブーム５を連結する連結部４ａと、前記オフセットシリンダ９とからなり、これら連結部４ａおよびオフセットシリンダ９により、第２ブーム５を横方向へ移動可能に保持するオフセット機構が構成されている。なお、前記ブーム３とアーム６およびバケット７によって作業機１２が構成されている。
【０００４】
従来より、このような油圧ショベルにおいて、作業機１２と運転室２との干渉を防止する油圧ショベルの干渉防止装置が種々提案されているが、その一例として例えば、特公平６−１０４９８５号公報に記載の発明がある。この発明は、油圧ショベルに、その本体１に対するブーム３の上下揺動角を検出するブーム角センサと、ブーム３に対するアーム６の揺動角を検出するアーム角センサと、本体１に対する横偏位量を検出する横偏位センサを設け、これらセンサの検出結果に基づいて、バケット７の運転室２に対する位置を判断すると共に、前記バケット７が運転室２に対する干渉防止領域に侵入したと判断されたときに、そのバケット７の侵入を回避する方向へブームシリンダ、アームシリンダ、及びオフセットシリンダを自動操作してバケット７と運転室２との干渉を防ごうとするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の油圧ショベルの干渉防止装置では、運転室２の周囲に設定された所定の干渉防止領域にバケット７が侵入したとき、このバケット７が運転室２から離れる方向に退避するように各シリンダ８，９，１０が自動的に動作し、オペレータの操作に何ら係わりなく第１ブーム４、アーム６がそれぞれ前方へ、第２ブーム５が側方へ移動する。このため、作業機１２の運転の中断を招くと共に操作感覚が損われ、また、所望の姿勢に戻す際には煩雑なレバー操作が要求されるので操作性が劣るという問題があった。
【０００６】
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、作業機の操作性を損なわず、オペレータが作業機の操作に違和感を感じることなく作業機と運転室との干渉を防止できる建設機械の干渉防止装置を提供することにある。
【０００７】
【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の請求項１に係る建設機械の干渉防止装置は、運転室を有する本体と、この本体に回動可能に連結された複数の関節形可動部からなる作業機とを備えた建設機械に設けられ、前記作業機の位置を検出する位置検出手段と、前記運転室の周囲に設定された干渉防止領域を記憶し、前記位置検出手段により検出された位置信号に基づいて前記作業機と前記干渉防止領域との位置関係を演算する演算手段とを有し、該演算手段による演算結果に基づき、前記作業機と前記運転室との干渉を防止する建設機械の干渉防止装置において、前記作業機と前記運転室との干渉を阻止する方向への前記運転室の移動を可能にする移動手段を備え、前記演算手段が、前記干渉防止領域に前記作業機が侵入したと判断したときに、前記作業機と前記運転室との干渉を阻止する方向へ前記運転室が移動するよう前記移動手段を制御することを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、演算手段が位置検出手段からの位置信号により作業機の位置を演算すると共に、作業機と干渉防止領域との位置関係を演算し、前記干渉防止領域に前記作業機が侵入したと判断したときに、移動手段が演算手段による演算結果に基づいて運転室を作業機との干渉を阻止する方向、例えば作業機から離れる方向に移動させることができる。このため、作業機の操作性を損なわず、オペレータが作業機の操作に違和感を感じることなく、作業機と運転室の干渉を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。なお、図５，６に示した従来技術によるオフセット式油圧ショベルと同一箇所については同一の符号を付し、その説明は一部省略する。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態に係る油圧ショベルの干渉防止装置の構成を示す図、図２は図１に示す一実施形態に備えられる演算装置の詳細を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態による干渉防止装置では、本体１と運転室２とが油圧シリンダ１３で連結されている。本体１には例えば油圧シリンダ１３のボトム側が固定され、運転室２には油圧シリンダ１３のロッド側が固定されており、この油圧シリンダ１３に作動油を供給して伸縮させることにより運転室２が本体１上に設けられたレール１４上を例えば前後方向に移動する。また、第１ブーム４，第２ブーム５から成るブーム３と，アーム６と，バケット７とから形成される作業機１２には、この作業機１２の位置を検出する位置検出手段、すなわち、本体１に対するブーム３の上下揺動角を検出するブーム角検出装置３ａと、バケット７の本体１に対する横偏位量を検出する横偏位量検出装置５ａと、ブーム３に対するアーム６の揺動角を検出するアーム角検出装置６ａと、アーム６に対するバケット７の揺動角を検出するバケット角検出装置７ａとが備えられている。そして、これらのブーム角検出装置３ａ，横偏位量検出装置５ａ，アーム角検出装置６ａ，バケット角検出装置７ａにより検出された作業機１２の各部材間の相対角度信号θ１，θ２，θ３，θ４は演算手段、すなわち演算装置１５に取り込まれる。
【００１１】
この演算装置１５は、図２に示すように、前述した相対角度信号θ１，θ２，θ３，θ４に基づいて作業機１２の所定箇所の座標を算出する座標演算部１６と、後述する干渉防止領域αを記憶する干渉防止領域記憶部１７と、座標演算部１６で演算された作業機１２の座標が干渉防止領域α内にあるか否かを判断し、その結果に応じて所定の制御信号を出力する比較演算部１８と、この比較演算部１８からの制御信号に応じて油圧駆動回路２０へ所定の制御信号を出力する駆動制御部１９とを備えている。
【００１２】
図１に戻り、前記油圧駆動回路２０は、主油圧ポンプ２２と、パイロット油圧ポンプ２３と、主油圧ポンプ２２から油圧シリンダ１３に供給される圧油の流れを制御する流量制御弁２４を備えており、その他作業機用シリンダや旋回、走行用モータについては図示省略してある。流量制御弁２４は、主油圧ポンプ２２から吐出された作動油を油圧シリンダ１３のボトム側に供給する切換位置（Ａ）と、ロッド側に供給する切換位置（Ｃ）と、主油圧ポンプ２２から油圧シリンダ１３への作動油の供給を遮断する切換位置（Ｂ）とを有している。そして、パイロット油圧ポンプ２３と、流量制御弁２４のパイロット受圧部２４ａ，２４ｂとは、パイロット管路２５，２６によってそれぞれ接続されており、このパイロット受圧部２４ａ，２４ｂに作用するパイロット圧によって流量制御弁２４が切り換わる。
【００１３】
また、パイロット管路２５，２６には電磁比例弁２７，２８がそれぞれ設けられている。この電磁比例弁２７は演算装置１５から出力される制御信号の電流値に比例して作動し、最大レベルの電流が入力されると切換位置（イ）に切り換えられパイロット管路２５を全開にし、最小レベルの電流が入力されると切換位置（ロ）に切り換えられパイロット管路２５を遮断する。また、制御信号の電流値が最大レベルと最小レベルの間の場合、その電流値に応じた切換位置となり、パイロット管路２５の圧油を絞ってパイロット圧を減圧する。なお、電磁比例弁２８の働きは電磁比例弁２７と同様であり、その説明は省略する。
【００１４】
図３は本実施形態に係る油圧ショベルの運転室２の周囲に設定された干渉防止領域αを表した図である。この図３においてハッチングで示した干渉防止領域αは前述した干渉防止領域記憶部１７に記憶されている。なお、同図３において、（ａ）は油圧ショベルの平面、（ｂ）は油圧ショベルの側面をそれぞれ示している。
【００１５】
上述したレール１４、油圧シリンダ１３、流量制御弁２４、主油圧ポンプ２２、及びパイロット管路２５，２６、電磁比例弁２７，２８、パイロット油圧ポンプ２３は、演算装置１５による演算結果に応じて作業機１２と運転室２との干渉を阻止する方向に運転室２を移動させる移動手段を構成している。
【００１６】
次に、図１，図２，および図４のフローチャートを用いて本実施形態の動作について説明する。なお、運転室２とバケット７とが干渉するおそれがない時は、運転室２が例えば最前位置に固定されると共に、電磁比例弁２７，２８に最小電流が流され、切換位置がそれぞれ（ロ）（ニ）位置に保持される。
【００１７】
まず、図４の手順Ｓ１において、作業機１２間の相対角度をブーム角検出装置３ａ，横偏位量検出装置５ａ，アーム角検出装置６ａ，バケット角検出装置７ａにより検出し、相対角度信号θ１，θ２，θ３，θ４を演算装置１５に入力する。手順Ｓ２では、図２に示す演算装置１５内の座標演算部１６により、入力された相対角度信号θ１〜θ４に基づいて例えばバケット７の先端座標を算出する。手順Ｓ３では、比較演算部１８により、手順Ｓ２で算出したバケット７の先端座標が干渉防止領域記憶部１７に記憶された干渉防止領域α内にあるか否かを判断し、その結果に応じて駆動制御部１９から所定の制御信号を油圧駆動回路２０に出力する。すなわち、この手順Ｓ３において、バケット７の先端座標が干渉防止領域α内にあると判断された場合、手順Ｓ４に進み、運転室２を後方へ移動させる処理を行なう。この場合、駆動制御部１９から電磁比例弁２８に最大電流が流れて切換位置が（ハ）に切り換わり、パイロットポンプ２３からの圧油がパイロット管路２６を介して流量制御弁２４のパイロット受圧部２４ｂに供給される。すると、流量制御弁２４が（Ｃ）位置に切り換わり、主油圧ポンプ２２から吐出された作動油が油圧シリンダ１３のロッド側に供給され、油圧シリンダ１３が縮小するのに伴い、運転室２がレール１４上を後方へ移動する。
【００１８】
一方、バケット７の先端座標が干渉防止領域α外にある場合には図４の手順Ｓ３から手順Ｓ５に移行し、運転室２の位置を確認する。そして、運転室２が通常作業時の位置（最前位置）にないと判断された場合、手順Ｓ６により運転室２を前方へ移動させ、通常作業位置に戻す処理を行なう。この場合、駆動制御部１９から電磁比例弁２７に最大電流を流して切換位置を（イ）に切り換えると共に、電磁比例弁２８に最小電流を流し切換位置を（ニ）に切り換える。パイロットポンプ２３から吐出された圧油はパイロット管路２５を介してパイロット受圧部２４ａに供給される。流量制御弁２４は（Ａ）位置に切り換わり、主油圧ポンプ２２から吐出された作動油は油圧シリンダ１３のボトム側に供給される。このため、油圧シリンダ１３が伸長し、これに伴い、運転室２がレール１４上を前方へ移動する。
【００１９】
そして、運転室２が通常（最前）位置に戻った場合には、図４の手順Ｓ５から手順Ｓ７へ移行し、運転室２を通常位置で固定する。この場合、駆動制御部１９からは、電磁比例弁２７，２８共に最小電流を流して切換位置をそれぞれ（ロ）（ニ）に固定する。すると、流量制御弁２４の切換位置が中立の（Ｂ）位置に切り換えられ、主油圧ポンプ２２から油圧シリンダ１３への作動油の供給が遮断される。このため、油圧シリンダ１３が伸縮動作を止め、運転室２が通常位置で固定される。
【００２０】
なお、手順Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７の処理動作の後は手順Ｓ１に戻り、再び手順Ｓ１〜Ｓ７の動作を繰り返す。
【００２１】
このように構成した本実施形態にあっては、作業機１２の先端、即ちバケット７の先端座標が干渉防止領域α内に侵入した場合、運転室２を作業機１２から遠ざける方向に移動させるようにしたため、作業機１２がオペレータの意思とは別の動作をすることがなく、その操作性を損なうことはない。そのため、オペレータが作業機１２の操作に違和感を感じることなく作業機１２と運転室２との干渉を防止することができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、作業機１２の先端を検出するのに相対角度信号θ１〜θ４によりバケット７の先端座標を検出したが、バケット角検出装置７ａを用いずに相対角度信号θ１〜θ３によりアーム６の先端座標を求め、このアーム６の先端座標から作業機１２の先端を導き出しても良い。
【００２３】
また、本実施形態では、運転室２を後方へ移動させる場合、作業機１２の先端が設定した干渉防止領域α内に侵入したかどうかということを判断基準にしていたが、さらに操作レバーの操作情報を取り込んで、これを判断基準に加えても良い。
【００２４】
その場合には、作業機１２の先端座標が干渉防止領域α内にあっても、作業機１２が停止、若しくは運転室２から遠ざかる方向に操作されている場合には運転室２を後方へ移動させないようにしても良い。
【００２５】
また、本実施形態では、電磁比例弁２７，２８をＯＮ，ＯＦＦ的に切り換わるようにしたが、上述した操作レバーの操作情報を取り込んで判断基準に加えた場合には、その作業機１２の移動速度に合わせて電磁比例弁２７，２８に流す電流量を調整し、運転室２の移動速度を制御しても良い。
【００２６】
また、本実施形態では、運転室２を前後方向に移動させるようにしたが、左右方向へ移動させるようにしても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の油圧機械の干渉防止装置は、作業機の先端が干渉防止領域に侵入したときに、運転室を作業機から遠ざける方向に移動させるので、作業機の操作性を損なわず、オペレータが作業機の操作に違和感を感じることなく作業機と運転室との干渉を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧ショベルの干渉防止装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す一実施形態に備えられる演算装置の詳細を示すブロック図である。
【図３】図１に示す一実施形態に係る油圧ショベルの運転室の周囲に設けられた干渉防止領域を表した図である。
【図４】図１に示す一実施形態でおこなわれる運転室の移動処理を示すフローチャートである。
【図５】従来提案されているオフセット式油圧ショベルの側面図である。
【図６】図５の油圧ショベルに備えられる作業機が運転室に接近した状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１本体
２運転室
３ａブーム角検出装置（位置検出手段）
５ａ横偏位量検出装置（位置検出手段）
６ａアーム角検出装置（位置検出手段）
７ａブーム角検出装置（位置検出手段）
１２作業機
１３油圧シリンダ（移動手段）
１４レール（移動手段）
１５演算装置
２２主油圧ポンプ
２３パイロット油圧ポンプ（移動手段）
２４流量制御手段（移動手段）
２５パイロット管路（移動手段）
２６パイロット管路（移動手段）
２７電磁比例弁（移動手段）
２８電磁比例弁（移動手段）
α 干渉防止領域

Claims

運転室を有する本体と、この本体に回動可能に連結された複数の関節形可動部からなる作業機とを備えた建設機械に設けられ、前記作業機の位置を検出する位置検出手段と、前記運転室の周囲に設定された干渉防止領域を記憶し、前記位置検出手段により検出された位置信号に基づいて前記作業機と前記干渉防止領域との位置関係を演算する演算手段とを有し、該演算手段による演算結果に基づき、前記作業機と前記運転室との干渉を防止する建設機械の干渉防止装置において、
前記作業機と前記運転室との干渉を阻止する方向への前記運転室の移動を可能にする移動手段を備え、
前記演算手段が、前記干渉防止領域に前記作業機が侵入したと判断したときに、前記作業機と前記運転室との干渉を阻止する方向へ前記運転室が移動するよう前記移動手段を制御することを特徴とする建設機械の干渉防止装置。
前記移動手段は、前記演算手段による演算により前記作業機が前記干渉防止領域から退避したと判断されたときに、前記運転室を元の位置に戻す方向へ移動させることを特徴とする請求項１記載の建設機械の干渉防止装置。
前記移動手段により移動される運転室の移動方向は、前記本体に対して前後方向であることを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の干渉防止装置。
前記移動手段は、シリンダを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の建設機械の干渉防止装置。