JP3679848B2 - 建設機械の作業範囲制限制御装置 - Google Patents
建設機械の作業範囲制限制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3679848B2 JP3679848B2 JP34144895A JP34144895A JP3679848B2 JP 3679848 B2 JP3679848 B2 JP 3679848B2 JP 34144895 A JP34144895 A JP 34144895A JP 34144895 A JP34144895 A JP 34144895A JP 3679848 B2 JP3679848 B2 JP 3679848B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control device
- construction machine
- range restriction
- restriction control
- intrusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
- E02F9/2033—Limiting the movement of frames or implements, e.g. to avoid collision between implements and the cabin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
【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作業範囲制限制御装置に係わり、特に、アーム、ブーム、バケット等のフロント部材からなるフロント装置を備えた油圧ショベルの作業範囲制限制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルでは、上部旋回体のフロント部にブームを取り付け、そのブーム先端部に順次アーム、バケットを連結して多関節型の作業機（フロント装置）を構成している。そして上記作業機の屈折運動を操作することにより、掘削積込作業などを行っている。
【０００３】
ところで、油圧ショベルが作業を行うとき作業現場によっては上方や前方に障害物がある場合がある。例えば屋外の作業では電線、屋内の作業では天井などが上方の障害物となる。また、狭い住宅地等の作業では、前方に民家の壁などがあり、これらが前方の障害物となる。オペレータは作業中これらの障害物にバケット爪先などの部分を接触させたり、引っかけたりしないように細心の注意を払う必要があり、オペレータにとって大きな負担となる。
【０００４】
このような問題に対して特開平３−２０８９２３号公報に記載の発明がある。この発明では、上方に予め侵入禁止領域を設定し、更にその下方にアクチュエータの減速領域を設定し、作業機を構成するフロント部材の各先端位置のうち最大高さにある部分が減速領域に侵入するとアクチュエータの動作速度を落として作業機を減速し、更に侵入禁止領域まで達するとアクチュエータの動作を止めて作業機を停止させることにより作業機の一部が上方の障害物に接触することを防ぐようにしている。
【０００５】
また、特開平３−２１７５２３号公報では作業機がキャブに干渉しないようにするため予め侵入禁止領域を設定し、作業機の先端が侵入禁止領域に到達するアクチュエータの動作を止めて作業機を停止させるようにしている。
【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。
【０００７】
実際の現場で作業をしているオペレータは、作業中にいきなり全アクチュエータの動作が停止することや、動作速度が低下することを好まない。それは全アクチュエータの動作が停止したり、動作速度が落ちたりすると、操作性が低下し、作業能率が落ちるからである。しかし、上記従来技術では、侵入禁止領域近傍に作業機を持っていくような作業では、作業機が侵入禁止領域に到達するといきなり全アクチュエータの動作を停止させるため、作業中、侵入禁止領域に到達する度に作業機が完全に停止してしまい、操作性及び作業能率が大幅に低下してしまう。また、減速領域を設ける場合は、侵入禁止領域近傍におけるアクチュエータの動作速度が遅くなるため、この点でも操作性が低下し、作業能率が低下してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、操作性を極力低下させることなく、フロント装置と障害物との接触が防止できる建設機械の作業範囲制限制御装置を提供することである。
【０００９】
【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、建設機械の作業機本体と、この作業機本体に連結された第一フロント部材とこの第一フロント部材に回動するように関節結合された第二フロント部材を含む複数のフロント部材からなる多関節型のフロント装置と、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、前記複数の操作手段からの操作信号に応じて駆動され、前記複数の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、前記フロント装置が侵入禁止領域に対して予め設定された第一侵入禁止領域に到達すると前記油圧アクチュエータに対する圧油の供給を停止し、前記フロント装置を停止させる建設機械の作業範囲制限制御装置において、前記第一侵入禁止領域よりも前記フロント装置側で前記第一侵入禁止領域に沿って位置する第二侵入禁止領域を設定する侵入禁止領域設定手段と、前記第一フロント部材上に設定された第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一フロント部材が停止し、かつ前記第二フロント部材は前記第二侵入禁止領域を越え前記第一侵入禁止領域に向かう方向に動けるように前記第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第一操作信号補正手段と、前記第二フロント部材に設定された第二モニターポイントが前記第一侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一及び第二フロント部材の両方が停止するように前記第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第二操作信号補正手段とを備える
【００１０】
以上のように第一操作信号補正手段を設け、第一フロント部材上に設定された第一モニターポイントが第二侵入禁止領域に侵入しようとすると、その直前で第一フロント部材が停止しかつ第二フロント部材は第二侵入禁止領域を越え第一侵入禁止領域に向かう方向に動けるように操作手段の操作信号を補正することにより、第一モニターポイントが第二侵入禁止領域の境界に到達したとき、第一フロント部材は停止しても、第二フロント部材は動けるため、操作性の低下が抑えられる。また、第二侵入禁止領域は第一侵入禁止領域よりもフロント装置側に位置するよう設定されているため、両侵入禁止領域間の境界間の距離を適宜設定することにより、第二フロント部材を動かしても、フロント装置の一部が第一侵入禁止領域に侵入することはなく、フロント装置と障害物との接触が防止できる。
また、第二操作信号補正手段を更に設け、第二モニターポイントが第一侵入禁止領域に侵入する直前で第一及び第二フロント部材の両方を停止させることにより、フロント装置が第一侵入禁止領域に侵入することがなくなる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記第一操作信号補正手段は、前記第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域に近づくと前記第一フロント部材を減速するよう前記第一フロント部材の操作手段の操作信号を補正する。
【００１２】
このように第一操作信号補正手段で更に第一フロント部材を減速することにより、第一フロント部材は第二侵入禁止領域に侵入する直前で滑らかに停止し、第一フロント部材の行き過ぎや停止時のショックの発生が緩和される。また、このように減速制御をしても、第二フロント部材が減速制御されない限り、第二フロント部材は自由に動かすことができ、操作性の低下を極力抑えることができる。
【００１５】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記第二操作信号補正手段は、前記第二モニターポイントが前記第一侵入禁止領域に近づくと前記第一及び第二フロント部材の両方を減速するよう前記第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する。
【００１６】
このように第二操作信号補正手段で第一及び第二フロント部材を減速することにより、第一及び第二フロント部材はそれぞれ第一侵入禁止領域及び第二侵入禁止領域に侵入する直前で滑らかに停止し、第一及び第二フロント部材の行き過ぎや停止時のショックの発生が緩和される。
【００１８】
（４）更に、上記（１）にいて、例えば、前記第一及び第二フロント部材は油圧ショベルのブームとアームである。
【００１９】
（５）また、上記（１）において、前記侵入禁止領域設定手段は、前記第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域の境界上に位置する状態で前記第二フロント部材を動かしたときに前記第二フロント部材の前記第一モニターポイント側の端部が前記第一侵入禁止領域に侵入しない距離だけ、前記第二侵入禁止領域を前記第一侵入禁止領域から隔てて設定する。
【００２０】
このように第二侵入禁止領域を設定することにより、上記のように、第二フロント部材を動かしても、フロント装置の一部が第一侵入禁止領域に侵入することはない。
【００２１】
（６）更に、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、前記第一操作信号補正手段は、前記第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一フロント部材の操作手段のパイロット圧をタンク圧に低下させるパイロット圧補正手段を含む。
【００２２】
（７）また、上記（１）においても、例えば、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、前記第二操作信号補正手段は、前記第二モニターポイントが前記第一侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一及び第二フロント部材の操作手段のパイロット圧をタンク圧に低下させるパイロット圧補正手段を含む。
【００２３】
（８）上記（６）又は（７）において、好ましくは、前記パイロット圧補正手段は、前記第一及び第二フロント部材の操作手段から出力されたパイロット圧を対応する流量制御弁に伝達するパイロットライン上に設けられた電気式減圧弁を含む。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を油圧ショベルに適用した場合の第１の実施形態を図１〜図１０により説明する。なお、本実施形態は上方の範囲制限を行う場合についてのものである。
【００２５】
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３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆを含む複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆのそれぞれに対応して設けられた複数の操作レバー装置４ａ〜４ｆと、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆ間に接続され、操作レバー装置４ａ〜４ｆの操作信号によって制御され、油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆ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〜５ｆと、油圧ポンプ２と流量制御弁５ａ〜５の間の圧力が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁６とからなる油圧駆動装置を有している。
【００２６】
また、油圧ショベルは、図２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及びバケット１ｃからなる多関節型の作業機、すなわちフロント装置１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅ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１ｄの前部に支持されている。ブーム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅはそれぞれ上記のブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆによりそれぞれ駆動される。
【００２７】
操作レバー装置４ａ〜４ｆはパイロット圧により対応する流量制御弁５ａ〜５ｆを駆動する油圧パイロット方式であり、それぞれ、図３に示すように、オペレータにより操作される操作レバー４０と、操作レバー４０の操作量と操作方向に応じたパイロット圧を生成する一対の減圧弁４１，４２とにより構成され、減圧弁４１，４２の一次ポートはパイロットポンプ４３に接続され、二次ポートはパイロットライン４４ａ，４４ｂ；４５ａ，４５ｂ；４６ａ，４６ｂ；４７ａ，４７ｂ；４８ａ，４８ｂ；４９ａ，４９ｂを介して対応する流量制御弁の油圧駆動部５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４ｂ；５５ａ，５５ｂに接続されている。
【００２８】
以上のような油圧ショベルに本実施形態による作業範囲制限制御装置が設けられている。この制限制御装置は、予め作業の種類に応じてフロント装置１Ａが侵入してはならない領域（以下、第一侵入禁止領域という）の設定の指示をする設定器７と、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃのそれぞれの関節結合部である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８ａ，８ｂ，８ｃと、設定器７の設定信号、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃの検出信号を入力し、作業範囲を制限するための指令信号として電気信号を出力する制御ユニット９と、前記電気信号により駆動される比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂとで構成されている。比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂはそれぞれパイロットライン４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂに設置され、それぞれの電気信号に応じて操作レバー装置４ａ，４ｂで発生したパイロット圧を減圧して出力する。
【００２９】
設定器７は、操作パネルあるいはグリップ上に設けられたスイッチ等の操作手段により侵入禁止領域の設定を指示するための設定信号を制御ユニット９に出力するもので、操作パネル上には表示装置等、他の補助手段があってもよい。また、ＩＣカードによる方法、バーコードによる方法、レーザによる方法、無線通信による方法等、他の方法を用いてもよい。
【００３０】
制御ユニット９の制御機能を図４に示す。制御ユニット９は、第一侵入禁止領域演算部９ａ、第二侵入禁止領域演算部９ｂ、制限値記憶メモリ部９ｃ、フロント姿勢演算部９ｄ、減速制御演算部９ｅ、最大シリンダ速度演算部９ｆ、最大パイロット圧演算部９ｇ、バルブ指令演算部９ｈ、電流出力部９ｉの各機能を有している。
【００３１】
第一侵入禁止領域演算部９ａでは、設定器７からの指示でフロント装置１Ａが侵入してはならない第一侵入禁止領域の設定演算を行う。その一例を図５を用いて説明する。
【００３２】
図５において、フロント装置１Ａには予め所定箇所に複数のモニターポイントＰ１〜Ｐ５が設定されており、オペレータの操作でフロント装置１Ａを制限したい高さまでもってゆき、設定器７からの指示でそのときの各モニターポイントＰ１〜Ｐ５の高さＰ１ｚ〜Ｐ５ｚを計算し、最も高い値を第一侵入禁止領域の境界値（Ｐcz1）とする。この例では、アーム１ｂの後端に設定されたモニターポイントＰ２が最も高く、その高さＰ２ｚが第一侵入禁止領域の境界値（Ｐcz1）として設定される。ここで、Ｐ１ｚ〜Ｐ５ｚの値はフロント姿勢演算部９ｄにて計算される。
【００３３】
第二侵入禁止領域演算部９ｂでは、第一侵入禁止領域演算部９ａで演算された第一侵入禁止領域の境界値（Ｐcz1）から第二侵入禁止領域の境界値（Ｐcz2）の演算を行う。演算式は以下のようである。
【００３４】
Ｐｃｚ２＝Ｐｃｚ１−ＬＡ４
ここで、ＬＡ４はアーム１ｂの後端に設定されたモニターポイントＰ２のモニターポイントＰ１からの距離である。モニターポイントＰ１はブーム１ａとアーム１ｂの回動支点に設定されている。
【００３５】
制限値記憶メモリ部９ｃは第一、第二侵入禁止領域演算部９ａ，９ｂにおいて演算された境界値Ｐcz1，Ｐcz2を記憶しておく。
【００３６】
フロント姿勢演算部９ｄでは、角度検出器８ａ〜８ｃで検出したブーム、アーム、バケットの回動角と、制御ユニット９の記憶装置に予め記憶した図５に示すようなフロント装置１Ａ及び車体１Ｂの各部寸法ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４，ＬＢ１，ＬＶ１，ＬＶ２，ＬＶ３等のデータとを用いてフロント装置１Ａの位置と姿勢を計算する。このとき、位置と姿勢は例えばブーム１ａの回動支点を原点としたＸＺ座標系の座標値として求める。ＸＺ座標系は本体１Ｂに固定した垂直面内にある直交座標系である。
【００３７】
ここで、フロント姿勢演算部９ｄは、演算部９ａによる第一侵入禁止領域の設定時には、各モニターポイントＰ１〜Ｐ５の値をＸＺ座標系のＺ座標値として計算し、そのうちの最も大きな値を侵入禁止領域の境界値（Ｚ座標値＝Ｐcz1）とする。
【００３８】
また、フロント姿勢演算部９ｄは、油圧ショベルの作業中には、各モニターポイントＰ１〜Ｐ５の位置を計算している。本実施形態では上限制御を行う際に計算するモニターポイントはＰ１，Ｐ５の２点とする。モニターポイントＰ１は上記のようにブーム１ａとアーム１ｂの回動支点に設定され、モニターポイントＰ５はバケット１ｃの回動中心（バケットピン）を中心にした半径ＬＶ１（バケットピンからバケット先端までの距離）の円の最高点に設定されている。
【００３９】
ここで、フロント姿勢演算部９ｄで計算されるモニターポイントＰ１〜Ｐ５のＺ座標値は、回動角α，β，γから記憶装置に記憶した図５に示される各部寸法を用いて下記の式により求まる。
【００４０】
なお、α，β，γは図５中の矢印で示す時計廻り方向を正とする。
【００４１】
減速制御演算部９ｅでは、フロント姿勢演算部９ｄで計算されるモニターポイントＰ１，Ｐ５のＺ座標値Ｐ１ｚ，Ｐ５ｚと、制限値記憶メモリ９ｃに記憶した第一及び第二侵入禁止領域の境界値Ｐcz1，Ｐcz2と、制御ユニット９の記憶装置に予め記憶しておいた減速領域の範囲を示す距離（以下、減速距離という）Ｌj及び減速関数（後述）とから、ブームシリンダ３ａの伸び方向と縮み方向、アームシリンダ３ｂの伸び方向と縮み方向の減速指令信号ＫBU，ＫBD，ＫAC，ＫADを演算する。この演算内容を図６を参照して以下に説明する。
【００４２】
まず、モニターポイントＰ１と第二侵入禁止領域との間の距離Ｌj1、モニターポイントＰ５と第一侵入禁止領域との間の距離Ｌj5を計算する。そして、
（１）距離Ｌj1，Ｌj5が共に減速距離Ｌjより大きければ（Ｌj1≧ＬjでかつＬj5≧Ｌjであれば）、減速指令信号ＫBU，ＫBD，ＫAC，ＫADは１とする。すなわち、
ＫBU＝１
ＫBD＝１
ＫAC＝１
ＫAD＝１
（２）また、Ｌj1＜ＬjでかつＬj5≧Ｌjならば、ＫBU，ＫBD，ＫAC，ＫADは以下の式によって求める。
【００４３】
ＫBU＝Ｌj1／Ｌj
ＫBD＝１
ＫAC＝１
ＫAD＝１
（３）更に、Ｌj1≧ＬjでかつＬj5＜Ｌjならば、ＫBU，ＫBD，ＫAC,，ＫADは以下の式によって求める。
【００４４】
ＫBU＝Ｌj5／Ｌj
ＫBD＝１
ＫAC＝１
ＫAD＝Ｌj5／Ｌj
（４）また、Ｌj1＜ＬjでかつＬj5＜Ｌjならば、ＫBU，ＫBD，ＫAC，ＫADは以下の式によって求める。
【００４５】
ＫBU＝ｍｉｎ（Ｌj1，Ｌj5）／Ｌj
ＫBD＝１
ＫAC＝１
ＫAD＝Ｌj5／Ｌj
上記の式を図７に示す。図７において、図７（ａ）は上記（２）の場合を、図７（ｂ）は上記（３）の場合を、図７（ｃ）は上記（４）の場合をそれぞれ示す。図７（ａ）に示すように、上記（２）の場合は、減速指令信号ＫBUは減速距離Ｌjの範囲内で距離Ｌj1が小さくなるにしたがって１から直線的に小さくなり、距離Ｌj1＝Ｐcz2、すなわち、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2に到達すると、減速指令信号ＫBUは０になる。すなわち、モニターポイントＰ１が減速領域に入るとブームシリンダ３ａの伸び方向の動作（ブーム上げ）を減速し、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2に到達すると、その動作（ブーム上げ）を停止させる。一方、その他の減速指令信号ＫBD，ＫAC，ＫADは１のままであり、アーム１ｂは自由に動かすことができる。
【００４６】
図７（ｂ）に示すように、上記（３）の場合は、減速指令信号ＫBU，ＫADは減速距離Ｌjの範囲内で距離Ｌj5が小さくなるにしたがって１から直線的に小さくなり、距離Ｌj5＝Ｐcz1、すなわち、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域の境界Ｐcz1に到達すると、減速指令信号ＫBU,ＫADは０になる。すなわち、モニターポイントＰ５が減速領域に入るとブームシリンダ３ａの伸び方向の動作（ブーム上げ）とアームシリンダ３ｂの縮み方向の動作（アームダンプ）の両方を減速し、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域の境界Ｐcz1に到達すると、それらの動作（ブーム上げ及びアームダンプ）を停止させる。
【００４７】
図７（ｃ）に示すように、上記（４）の場合は、減速指令信号ＫBUは上記（２）と（３）で計算される減速指令信号の小さい方の値となり、減速指令信号ＫADは上記（３）で計算されたのと同じ値なる。すなわち、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2に到達した後は減速指令信号ＫBUは０になり、ブーム３ａを第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2の位置より上がらなくし、アームシリンダ３ｂの縮み方向の動作（アームダンプ）のみを減速させる。
【００４８】
最大シリンダ速度演算部９ｆでは予め制御ユニット９に記憶していおいたブーム伸び方向及び縮み方向の最大シリンダ速度ＶBUｍａｘ，ＶBDｍａｘとアーム伸び方向の最大シリンダ速度ＶACｍａｘ，ＶADｍａｘと前記ＫB，ＫAよりブーム伸び、縮み動作の減速時最大シリンダ速度ＶBUｍａｘc、ＶBDｍａｘcとアーム伸び、縮み動作の減速時最大シリンダ速度ＶACｍａｘc、ＶADｍａｘcを演算する。この演算式を以下に示す。
【００４９】
ＶＢＵｍａｘｃ＝ＫＢＵ×ＶＢＵｍａｘ
ＶＢＤｍａｘｃ＝ＫＢＤ×ＶＢＤｍａｘ
ＶＡＣｍａｘｃ＝ＫＡＣ×ＶＡＣｍａｘ
ＶＡＤｍａｘｃ＝ＫＡＤ×ＶＡＤｍａｘ
最大パイロット圧演算部９ｇで最大シリンダ速度演算部９ｆで演算したＶＢＵｍａｘｃ，ＶＢＤｍａｘｃ，ＶＡＣｍａｘｃ，ＶＡＤｍａｘｃ，と予め制御ユニット９に記憶しておいた図８に示すようなパイロット圧とシリンダ速度のテーブルよりブーム伸び、縮み動作の減速最大パイロット圧ＰＢＵｍａｘｃ，ＰＢＤｍａｘｃと、アーム伸び、縮み動作の減速最大パイロット圧ＰＡＣｍａｘｃ，ＰＡＤｍａｘｃを演算する。
【００５０】
バルブ指令演算部９ｈでは最大パイロット圧演算部９ｇで演算したＰＢＵｍａｘｃ，ＰＢＤｍａｘｃ，ＰＡＣｍａｘｃ，ＰＡＤｍａｘｃと予め制御ユニット９に記憶しておいた図９に示すようなパイロット圧と電流値のテーブルより、ブーム伸び、縮み、アーム伸び、縮み動作の速度を規定する電気式減圧弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂに対する電気信号ｉＢＵ，ｉＢＤ，ｉＡＣ，ｉＡＤを演算する。
【００５１】
電流出力部９ｉでは、ｉBU，ｉBD，ｉAC，ｉADに応じた電流値を電気式減圧弁１０ａ〜１１ｂに出力する。
【００５２】
ここで、減速制御演算部９ｅで計算される減速指令信号がＫBD＝１、ＫBU＝１、ＫAD＝１、ＫAC＝１のときに最大パイロット圧演算部９ｇで演算される減速最大パイロット圧ＰBUｍａｘc，ＰBDｍａｘc，ＰACｍａｘc，ＰADｍａｘcはパイロット圧の最大圧力（パイロットポンプ元圧）に設定されており、このときの指令電流値ｉBU，ｉBD，ｉAC，ｉADは比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂをフルオープンにする電流値である。また、ＫBD＝０、ＫBU＝０、ＫAD＝０、ＫAC＝０のときは減速最大パイロット圧ＰBUｍａｘc，ＰBDｍａｘc，ＰACｍａｘc，ＰADｍａｘcを０にすることであり、このときの指令電流値ｉBU，ｉBD，ｉAC，ｉADは比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂをフルクローズにする電流値である。
【００５３】
以上の制御の流れを図１０にフローチャートとして示す。
【００５４】
図１０において、手順４００，４１０はフロント姿勢演算部９ｄに相当し、手順２００，５００〜５５０は減速制御演算部９ｅに相当し、手順６００は最大シリンダ速度演算部９ｆに相当し、手順７００，７１０は最大パイロット圧演算部９ｇに相当し、手順８００はバルブ指令演算部９ｈに相当し、手順９００，９１０は電流出力部９ｉに相当する。また、手順３００〜３２０は安全のための初期設定である。
【００５５】
また、以上において、ブーム１ａを第一フロント部材、アーム１ｂを第二フロント部材とした場合、操作レバー装置４ａ，４ｂは複数のフロント部材の動作を指示する複数の操作手段を構成し、モニターポイントＰ１は第一フロント部材上に設定された第一モニターポイントに相当し、制御ユニット９の第二侵入禁止領域演算部９ｂ及び制限値記憶メモリ部９ｃは第一侵入禁止領域よりもフロント装置１Ａ側に位置する第二侵入禁止領域を設定する侵入禁止領域設定手段を構成し、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃ、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ、及び制御ユニット９のフロント姿勢演算部９ｄ、減速制御演算部９ｅ、最大シリンダ速度演算部９ｆ、最大パイロット圧演算部９ｇ、バルブ指令演算部９ｈ、電流出力部９ｉは第二フロント部材上に設定された第一モニターポイントが第二侵入禁止領域に侵入する直前で第一フロント部材が停止し、かつ第二フロント部材は動けるように第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第一操作信号補正手段を構成する。この第一操作信号補正手段は、前述したように、第一モニターポイントが第二侵入禁止領域に近づくと第一フロント部材を減速するように第一フロント部材の操作手段の操作信号を補正するものである。
【００５６】
また、モニターポイントＰ５はフロント装置１Ａに設定された第二モニターポイントに相当し、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃ、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ、及び制御ユニット９のフロント姿勢演算部９ｄ、減速制御演算部９ｅ、最大シリンダ速度演算部９ｆ、最大パイロット圧演算部９ｇ、バルブ指令演算部９ｈ、電流出力部９ｉは、フロント装置１Ａに設定された第二モニターポイントが第一侵入禁止領域に侵入する直前で第一及び第二フロント部材の両方が停止するように第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第二操作信号補正手段を構成する。この第二操作信号補正手段は、前述したように、第二モニターポイントが第一侵入禁止領域に近づくと第一及び第二フロント部材の両方を減速するよう第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正するものでもある。
【００５７】
更に、第二侵入禁止領域演算部９ｂで第二侵入禁止領域の境界値Ｐｃｚ２を計算するときに第一侵入禁止領域の境界値Ｐｃｚ１から減算される距離ＬＡ４（アーム１ｂの後端に設定されたモニターポイントＰ２のモニターポイントＰ１からの距離）は、第一モニターポイントが第二侵入禁止領域の境界上に位置する状態で第二フロント部材を動かしたときに第二フロント部材の前記第一モニタポイント側の端部が第一侵入禁止領域に侵入しない距離であり、上記侵入禁止領域設定手段は当該距離だけ、第二侵入禁止領域を第一侵入禁止領域から隔てて設定される。
【００５８】
次に、以上のように構成した本実施例の動作を説明する。
【００５９】
フロント装置１Ａを上方に動かそうとしてオペレータがブーム用及びアーム用の操作レバー装置４ａ，４ｂをそれぞれブーム上げ方向及びアームダンプ方向に操作すると、ブーム上げ側のパイロットライン４４ａ及びアームダンプ側のパイロットライン４５ｂにパイロット圧が生成され、油圧制御弁５ａ，５ｂが駆動され、フロント部材であるブーム１ａ及びアーム１ｂが動かされる。ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃの各関節角は位置検出手段である角度検出器８ａ〜８ｃにより検出され、その検出信号が制御ユニット９のフロント姿勢演算部９ｄに入力される。フロント姿勢演算部９ｄではこの入力信号によりモニターポイントＰ１〜Ｐ５の位置を演算し、減速制御演算部９ｅでは、フロント姿勢演算部９ｄで計算されたモニターポイントＰ１，Ｐ５のＺ座標値Ｐ１ｚ，Ｐ５ｚと制限値記憶メモリ９ｃに記憶した第一及び及び第二侵入禁止領域の境界値Ｐｃｚ１，Ｐｃｚ２とから、モニターポイントＰ１と第二侵入禁止領域の境界値Ｐｃｚ２との距離Ｌj1、モニターポイントＰ５と第一侵入禁止領域の境界値Ｐｃｚ１との距離Ｌ j5を計算し、更にこれらの距離Ｌj1，Ｌ j5と減速距離Ｌjとを比較してモニターポイントＰ１，Ｐ５がそれぞれの減速領域に入っているか判断する。
【００６０】
このとき、フロント装置１Ａがまだ高く上がっておらず、モニターポイントＰ１，Ｐ５が第一及び第二侵入禁止領域から遠いときは、Ｌj1≧ＬjでかつＬj5≧Ｌjであるので、減速制御演算部９ｅではモニターポイントＰ１，Ｐ５のいずれもそれぞれの減速領域に入っていないと判断し、ＫBU＝１，ＫBD＝１，ＫAC＝１，ＫAD＝１の減速指令信号を生成する。これにより、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂはフルオープンし、ブーム用の油圧制御弁５ａ及びアーム用の油圧制御弁５ｂには操作レバー装置４ａ，４ｂで生成されたパイロット圧がそのまま伝達され、フロント装置１Ａをオペレータの操作通りに動かすことができる。
【００６１】
フロント装置１Ａが上がり、モニターポイントＰ１，Ｐ５の一方、例えばモニターポイントＰ１が減速領域に到達すると、減速制御演算部９ｅではＬj1＜ＬjでかつＬj5≧ＬjとなってモニターポイントＰ１が減速領域に入ったと判断され、距離Ｌjに従って上記（２）で示した式（図７（ａ）に示す関係）によりＫBU＜１，ＫBD＝１，ＫAC＝１，ＫAD＝１が演算される。このため、ブームシリンダ３ａの伸び方向の動作、すなわちブーム上げが減速されるとともに、アーム１ｂはオペレータの操作通りに自由に動かすことができる。
【００６２】
フロント装置１Ａが更に上がり、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域に到達するとＬj1＝Ｐcz2となり、減速制御演算部９ｅでは減速指令信号ＫBUは０になり、ブーム上げは停止する。一方、このとき、モニターポイントＰ５が減速領域に到達していなければ、減速指令信号ＫBD，ＫAC，ＫADは１のままであり、アーム１ｂは自由に動かすことができる。また、モニターポイントＰ５が減速領域内にあればＫBU＜１，ＫBD＝１，ＫAC＝１，ＫAD＜１となって（後述）アーム１ｂが減速されるが、停止することはない。そして、このとき、第二侵入禁止領域は第一侵入禁止領域から距離ＬＡ４だけ隔てられているので、アーム１ｂを動かしてもアーム１ｂのいずれの部位も第一侵入禁止領域に侵入することはない。
【００６３】
また、モニターポイントＰ５が減速領域に到達した場合、減速制御演算部９ｅではＬj1≧ＬjでかつＬj5＜ＬjとなってモニターポイントＰ５が減速領域に入ったと判断され、距離Ｌjに従って上記（３）で示した式（図７（ｂ）に示す関係）によりＫBU＜１，ＫBD＝１，ＫAC＝１，ＫAD＜１が演算される。このため、ブームシリンダ３ａの伸び方向の動作、すなわちブーム上げとアームシリンダ３ｂの縮み方向の動作、すなわちアームダンプの両方が減速される。
【００６４】
更に、モニターポイントＰ１，Ｐ５の両方が減速領域にある場合は、減速制御演算部９ｅではＬj1＜ＬjでかつＬj5＜ＬjとなってモニターポイントＰ１，Ｐ５が両方とも減速領域に入ったと判断され、距離Ｌjに従って上記（４）で示した式（図７（ｃ）に示す関係）によりＫBU＜１，ＫBD＝１，ＫAC＝１，ＫAD＜１が演算される。このため、ブームシリンダ３ａの伸び方向の動作、すなわちブーム上げとアームシリンダ３ｂの縮み方向の動作、すなわちアームダンプの両方が減速される。そして、この時も、減速指令信号ＫBUは上記（２）と（３）で計算される減速指令信号の小さい方の値となるので、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2に到達した後は減速指令信号ＫBUは０になり、ブーム３ａは第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2の位置より上がらなくなる。
【００６５】
アーム１ｂのみが更に上がり、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域に到達するとＬj5＝Ｐcz1となり、減速制御演算部９ｅでは減速指令信号ＫADも０となり、アームシリンダ３ｂの縮み方向の動作、すなわちアームダンプも停止し、フロント装置１Ａは完全に停止する。
【００６６】
以上のように本実施形態によれば、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の境界に到達すると、ブーム１ａは停止してもアーム１ｂは停止しないため、操作性の低下が極力抑えられる。
【００６７】
また、モニターポイントＰ１が減速領域に侵入するとブーム１ａは減速されるが、モニターポイントＰ５が減速領域に侵入しない限り、アーム１ｂは自由に動かすことができ、これによっても操作性の低下が抑えられる。
【００６８】
また、第二侵入禁止領域は第一侵入禁止領域よりもＬＡ４の距離だけフロント装置側に位置するよう設定されているため、アーム１ｂを動かしても、アーム１ｂの後端（フロント装置１Ａの一部）が第一侵入禁止領域に侵入することはなく、フロント装置１Ａと障害物との接触が防止できる。
【００６９】
また、モニターポイントＰ１，Ｐ５がそれぞれの減速領域に侵入するとブーム１ａ及びアーム１ｂは減速されるので、それぞれ第一侵入領域及び第二侵入禁止領域に侵入する直前で滑らかに停止し、ブーム１ａ及びアーム１ｂの行き過ぎや停止時のショックの発生が緩和される。
【００７０】
そして、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域に侵入する直前でブーム１ａ及びアーム１ｂの両方を停止させるので、フロント装置１Ａは完全に停止し、第一侵入禁止領域に侵入することはない。
【００７１】
本発明の第２の実施形態を図１１〜図１４により説明する。本実施形態も上方の範囲制限を行う場合のものである。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。
【００７２】
図１１において、本実施形態の作業範囲制限制御装置は、図１に示した第１の実施形態の構成に加えてブザー５６を備えている。このブザー５６は、フロント装置１Ａ上に設けられたモニターポイントが予め設定された侵入禁止領域に接近すると吹鳴することにより、オペレータに危険を知らせるもので、制御ユニット９Ａにより制御される。
【００７３】
制御ユニット９Ａは図１２に示すような制御機能を有している。すなわち、制御ユニット９Ａは、第一侵入禁止領域演算部９ａ、第二侵入禁止領域演算部９ｂ、制限値記憶メモリ部９ｃ、フロント姿勢演算部９ｄ、余裕距離演算部９ｊ、バルブ指令演算部９ｈ、電流出力部９ｉ、ブザー制御演算部９ｍの各機能を有している。
【００７４】
第一侵入禁止領域演算部９ａ、第二侵入禁止領域演算部９ｂ、制限値記憶メモリ部９ｃ、フロント姿勢演算部９ｄ、電流出力部９ｉの各機能は第１の実施形態で説明したのと同じである。
【００７５】
余裕距離演算部９ｊでは、フロント姿勢演算部９ｄで計算されるモニターポイントＰ１，Ｐ５のＺ座標値Ｐ１ｚ，Ｐ５ｚと、制限値記憶メモリ９ｃに記憶した第一及び第二侵入禁止領域の境界値Ｐcz1，Ｐcz2とから、モニターポイントＰ１と第二侵入禁止領域との間の距離Ｌj1、モニターポイントＰ５と第一侵入禁止領域との距離Ｌj5を計算する。
【００７６】
バルブ指令演算部９ｈでは、余裕距離演算部９ｊで演算された距離Ｌj1，Ｌj5と予め設定しておいた距離Ｌm1，Ｌm5とを比較し、その結果より電気式比例減圧弁１０ａ〜１１ｂに出力する電気信号ｉＢＵ，ｉＢＤ，ｉＡＣ，ｉＡＤを演算する。ここで、距離Ｌm1，Ｌm5はオペレータが操作レバー装置を中立に戻したときに、制御系等の遅れがあってもフロント装置を第一侵入禁止領域及び第二侵入禁止領域に入らないように停止できる余裕距離である。また、電気信号ｉＢＵ，ｉＢＤ，ｉＡＣ，ｉＡＤの演算の内容は以下の通りである。
【００７７】
（１）Ｌj1≧Ｌm1かつＬj5≧Ｌm5であれば、
ｉBU＝ｉMAX
ｉBD＝ｉMAX
ｉAC＝ｉMAX
ｉAD＝ｉMAX
ここで、ｉMAXは、図９において、減速最大パイロット圧がパイロット圧の最大圧力（パイロットポンプ元圧）になる時の電流指令値、すなわち、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂをフルオープンにする電流値である。
【００７８】
（２）Ｌj1＜Ｌm1かつＬj5≧Ｌm5であれば、
ｉBU＝０
ｉBD＝ｉMAX
ｉAC＝ｉMAX
ｉAD＝ｉMAX
ここで、ｉBU＝０は比例電磁弁１０ａをフルクローズさせることである。
【００７９】
（３）Ｌj1≧Ｌm1かつＬj5＜Ｌm5であれば、
ｉBU＝０
ｉBD＝ｉMAX
ｉAC＝ｉMAX
ｉAD＝０
（４）Ｌj1＜Ｌm1かつＬj5＜Ｌm5であれば、
ｉBU＝０
ｉBD＝ｉMAX
ｉAC＝ｉMAX
ｉAD＝０
ブザー制御演算部９ｍでは、余裕距離演算部９ｊで演算された距離Ｌj1，Ｌj5と予め設定しておいた距離Ｌb1，Ｌb5とを比較し、その結果よりブザー５６に出力する電気信号を演算する。ここで、距離Ｌb1，Ｌb5はモニターポイントＰ１，Ｐ５が第一及び第二侵入禁止領域に近づいたことを知らせる警報距離であり、Ｌb1＞Ｌm1，Ｌb5＞Ｌm5に設定されている。また、このときの演算内容は以下の通りである。
【００８０】
（１）Ｌj1≧Ｌb1かつＬj5≧Ｌb5であれば、ブザー５６を鳴らさない。
【００８１】
（２）Ｌj1＜Ｌb1又はＬj5＜Ｌb5であれば、ブザー５６を断続的に鳴らす。
【００８２】
以上の制御の流れを図１４にフローチャートとして示す。
【００８３】
図１４において、手順４００，４１０はフロント姿勢演算部９ｄに相当し、手順２００，１０００は余裕距離演算部９ｊに相当し、手順１１００，１１１０はブザー制御演算部９ｍに相当し、手順１２００〜１２６０はバルブ指令演算部９ｈに相当し、手順９００，９１０は電流出力部９ｉに相当する。
【００８４】
以上のように構成した本実施形態では、モニターポイントＰ１に対する第二侵入禁止領域とモニターポイントＰ５に対する第一侵入禁止領域を別々に設定し、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域からＬm1の距離にあってブーム上げが停止しても、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域からＬm5の距離にない限り、アームの停止制御が行われないので、操作性の低下を極力抑えることができる。
【００８５】
また、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の直前でブームの動作速度が０になるが、第二侵入禁止領域は第一侵入禁止領域よりＬＡ４だけ低い高さであるので、アームを動かしてもアームの後端が第一侵入禁止領域に侵入することはない。
【００８６】
一方、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域からＬm5の距離に存在する場合は、ブーム、アーム共に停止制御が行われ、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域に侵入する直前でブーム、アームの速度が０になるので、フロント装置が第一侵入禁止領域に侵入することがない。
【００８７】
また、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域からＬb1以下の距離にある場合、もしくはモニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域からＬb5以下の距離にある場合は、ブザー５６の断続音が吹鳴するので、オペレータはモニターポイントＰ１又はＰ５がもうすぐ侵入禁止領域に達することが分かるため、事前に操作レバーの操作を緩めてアクチュエータを減速させ、停止時のショックを緩和することができる。
【００８８】
なお、本発明の作業範囲制限制御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。一例として、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、上方の範囲制限を行う場合を説明したが、前方に垂直又は傾斜した境界で画定される侵入禁止領域を設定した場合も同様に本発明を適用でき、更に下方についても同様である。
【００８９】
また、上述の実施形態では第一フロント部材がブーム、第二フロント部材がアームである場合について本発明を適用したが、アームとバケットとの場合にも同様に本発明を適用し、同様の効果が得られる。
【００９０】
更に、上述の実施形態では、建設機械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である場合に本発明を適用したが、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や、フロント装置にオフセットを備える油圧ショベルにも同様に本発明を適用することができ、この場合は、ツーピースブームの２つのブーム、ツーピースブームの１つのブームとアーム、ブームとオフセット、ブームとアーム等について本発明を適用し、同様の効果が得られる。
【００９１】
また、上記の実施形態では、油圧パイロット方式の操作レバー装置で流量制御弁を駆動する油圧駆動装置に本発明を適用したが、電気レバー装置を有する油圧駆動装置に対しても同様に本発明を適用し、同様の効果が得られる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、操作性を極力低下させることなく、フロント部材の障害物との接触の防止ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による建設機械の作業範囲制限制御装置をその油圧駆動装置と共に示す図である。
【図２】本実施形態が適用される油圧ショベルの外観を示す図である。
【図３】油圧パイロット方式の操作レバー装置の詳細を示す図である。
【図４】本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５】本実施形態の作業範囲制限制御装置で用いる座標系と領域の設定方法を示す図である。
【図６】本実施形態の作業範囲制限制御における第一及び第二侵入禁止領域と減速領域を示す図である。
【図７】減速制御演算におけるモニターポイントと侵入禁止領域との距離に対する減速指令信号との関係を示す図である。
【図８】最大パイロット圧演算部におけるパイロット圧とシリンダ速度との関係を示す図である。
【図９】バルブ指令演算部におけるパイロット圧と電気式減圧弁に出力する電流値との関係を示す図である。
【図１０】制御ユニットの処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態による建設機械の作業範囲制限制御装置をその油圧駆動装置と共に示す図である。
【図１２】本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１３】本実施形態の作業範囲制限制御における第一及び第二侵入禁止領域と設定距離を示す図である。
【図１４】制御ユニットの処理内容を示すフローチャートである。
【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 上部旋回体
１ｅ 下部走行体
２ 油圧ポンプ
３ａ〜３ｆ 油圧アクチュエータ
４ａ〜４ｆ 操作レバー装置
５ａ〜５ｆ 流量制御弁
６ リリーフ弁
７ 設定器
８ａ，８ｂ，８ｃ 角度検出器
９；９Ａ 制御ユニット
１０ａ〜１１ｂ 電気式比例減圧弁
９ａ 第一侵入禁止領域演算部
９ｂ 第二侵入禁止領域演算部
９ｃ 制限値記憶メモリ部
９ｄ フロント姿勢演算部
９ｅ 減速制御演算部
９ｆ 最大シリンダ速度演算部
９ｇ 最大パイロット圧演算部
９ｈ バルブ指令演算部
９ｉ 電流出力部
９ｊ 余裕距離演算部
９ｋ バルブ指令演算部
９ｍ ブザー制御演算部
【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作業範囲制限制御装置に係わり、特に、アーム、ブーム、バケット等のフロント部材からなるフロント装置を備えた油圧ショベルの作業範囲制限制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルでは、上部旋回体のフロント部にブームを取り付け、そのブーム先端部に順次アーム、バケットを連結して多関節型の作業機（フロント装置）を構成している。そして上記作業機の屈折運動を操作することにより、掘削積込作業などを行っている。
【０００３】
ところで、油圧ショベルが作業を行うとき作業現場によっては上方や前方に障害物がある場合がある。例えば屋外の作業では電線、屋内の作業では天井などが上方の障害物となる。また、狭い住宅地等の作業では、前方に民家の壁などがあり、これらが前方の障害物となる。オペレータは作業中これらの障害物にバケット爪先などの部分を接触させたり、引っかけたりしないように細心の注意を払う必要があり、オペレータにとって大きな負担となる。
【０００４】
このような問題に対して特開平３−２０８９２３号公報に記載の発明がある。この発明では、上方に予め侵入禁止領域を設定し、更にその下方にアクチュエータの減速領域を設定し、作業機を構成するフロント部材の各先端位置のうち最大高さにある部分が減速領域に侵入するとアクチュエータの動作速度を落として作業機を減速し、更に侵入禁止領域まで達するとアクチュエータの動作を止めて作業機を停止させることにより作業機の一部が上方の障害物に接触することを防ぐようにしている。
【０００５】
また、特開平３−２１７５２３号公報では作業機がキャブに干渉しないようにするため予め侵入禁止領域を設定し、作業機の先端が侵入禁止領域に到達するアクチュエータの動作を止めて作業機を停止させるようにしている。
【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。
【０００７】
実際の現場で作業をしているオペレータは、作業中にいきなり全アクチュエータの動作が停止することや、動作速度が低下することを好まない。それは全アクチュエータの動作が停止したり、動作速度が落ちたりすると、操作性が低下し、作業能率が落ちるからである。しかし、上記従来技術では、侵入禁止領域近傍に作業機を持っていくような作業では、作業機が侵入禁止領域に到達するといきなり全アクチュエータの動作を停止させるため、作業中、侵入禁止領域に到達する度に作業機が完全に停止してしまい、操作性及び作業能率が大幅に低下してしまう。また、減速領域を設ける場合は、侵入禁止領域近傍におけるアクチュエータの動作速度が遅くなるため、この点でも操作性が低下し、作業能率が低下してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、操作性を極力低下させることなく、フロント装置と障害物との接触が防止できる建設機械の作業範囲制限制御装置を提供することである。
【０００９】
【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、建設機械の作業機本体と、この作業機本体に連結された第一フロント部材とこの第一フロント部材に回動するように関節結合された第二フロント部材を含む複数のフロント部材からなる多関節型のフロント装置と、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、前記複数の操作手段からの操作信号に応じて駆動され、前記複数の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、前記フロント装置が侵入禁止領域に対して予め設定された第一侵入禁止領域に到達すると前記油圧アクチュエータに対する圧油の供給を停止し、前記フロント装置を停止させる建設機械の作業範囲制限制御装置において、前記第一侵入禁止領域よりも前記フロント装置側で前記第一侵入禁止領域に沿って位置する第二侵入禁止領域を設定する侵入禁止領域設定手段と、前記第一フロント部材上に設定された第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一フロント部材が停止し、かつ前記第二フロント部材は前記第二侵入禁止領域を越え前記第一侵入禁止領域に向かう方向に動けるように前記第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第一操作信号補正手段と、前記第二フロント部材に設定された第二モニターポイントが前記第一侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一及び第二フロント部材の両方が停止するように前記第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第二操作信号補正手段とを備える
【００１０】
以上のように第一操作信号補正手段を設け、第一フロント部材上に設定された第一モニターポイントが第二侵入禁止領域に侵入しようとすると、その直前で第一フロント部材が停止しかつ第二フロント部材は第二侵入禁止領域を越え第一侵入禁止領域に向かう方向に動けるように操作手段の操作信号を補正することにより、第一モニターポイントが第二侵入禁止領域の境界に到達したとき、第一フロント部材は停止しても、第二フロント部材は動けるため、操作性の低下が抑えられる。また、第二侵入禁止領域は第一侵入禁止領域よりもフロント装置側に位置するよう設定されているため、両侵入禁止領域間の境界間の距離を適宜設定することにより、第二フロント部材を動かしても、フロント装置の一部が第一侵入禁止領域に侵入することはなく、フロント装置と障害物との接触が防止できる。
また、第二操作信号補正手段を更に設け、第二モニターポイントが第一侵入禁止領域に侵入する直前で第一及び第二フロント部材の両方を停止させることにより、フロント装置が第一侵入禁止領域に侵入することがなくなる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記第一操作信号補正手段は、前記第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域に近づくと前記第一フロント部材を減速するよう前記第一フロント部材の操作手段の操作信号を補正する。
【００１２】
このように第一操作信号補正手段で更に第一フロント部材を減速することにより、第一フロント部材は第二侵入禁止領域に侵入する直前で滑らかに停止し、第一フロント部材の行き過ぎや停止時のショックの発生が緩和される。また、このように減速制御をしても、第二フロント部材が減速制御されない限り、第二フロント部材は自由に動かすことができ、操作性の低下を極力抑えることができる。
【００１５】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記第二操作信号補正手段は、前記第二モニターポイントが前記第一侵入禁止領域に近づくと前記第一及び第二フロント部材の両方を減速するよう前記第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する。
【００１６】
このように第二操作信号補正手段で第一及び第二フロント部材を減速することにより、第一及び第二フロント部材はそれぞれ第一侵入禁止領域及び第二侵入禁止領域に侵入する直前で滑らかに停止し、第一及び第二フロント部材の行き過ぎや停止時のショックの発生が緩和される。
【００１８】
（４）更に、上記（１）にいて、例えば、前記第一及び第二フロント部材は油圧ショベルのブームとアームである。
【００１９】
（５）また、上記（１）において、前記侵入禁止領域設定手段は、前記第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域の境界上に位置する状態で前記第二フロント部材を動かしたときに前記第二フロント部材の前記第一モニターポイント側の端部が前記第一侵入禁止領域に侵入しない距離だけ、前記第二侵入禁止領域を前記第一侵入禁止領域から隔てて設定する。
【００２０】
このように第二侵入禁止領域を設定することにより、上記のように、第二フロント部材を動かしても、フロント装置の一部が第一侵入禁止領域に侵入することはない。
【００２１】
（６）更に、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、前記第一操作信号補正手段は、前記第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一フロント部材の操作手段のパイロット圧をタンク圧に低下させるパイロット圧補正手段を含む。
【００２２】
（７）また、上記（１）においても、例えば、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、前記第二操作信号補正手段は、前記第二モニターポイントが前記第一侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一及び第二フロント部材の操作手段のパイロット圧をタンク圧に低下させるパイロット圧補正手段を含む。
【００２３】
（８）上記（６）又は（７）において、好ましくは、前記パイロット圧補正手段は、前記第一及び第二フロント部材の操作手段から出力されたパイロット圧を対応する流量制御弁に伝達するパイロットライン上に設けられた電気式減圧弁を含む。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を油圧ショベルに適用した場合の第１の実施形態を図１〜図１０により説明する。なお、本実施形態は上方の範囲制限を行う場合についてのものである。
【００２５】
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３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆを含む複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆのそれぞれに対応して設けられた複数の操作レバー装置４ａ〜４ｆと、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆ間に接続され、操作レバー装置４ａ〜４ｆの操作信号によって制御され、油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆ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〜５ｆと、油圧ポンプ２と流量制御弁５ａ〜５の間の圧力が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁６とからなる油圧駆動装置を有している。
【００２６】
また、油圧ショベルは、図２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及びバケット１ｃからなる多関節型の作業機、すなわちフロント装置１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅ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１ｄの前部に支持されている。ブーム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅはそれぞれ上記のブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆによりそれぞれ駆動される。
【００２７】
操作レバー装置４ａ〜４ｆはパイロット圧により対応する流量制御弁５ａ〜５ｆを駆動する油圧パイロット方式であり、それぞれ、図３に示すように、オペレータにより操作される操作レバー４０と、操作レバー４０の操作量と操作方向に応じたパイロット圧を生成する一対の減圧弁４１，４２とにより構成され、減圧弁４１，４２の一次ポートはパイロットポンプ４３に接続され、二次ポートはパイロットライン４４ａ，４４ｂ；４５ａ，４５ｂ；４６ａ，４６ｂ；４７ａ，４７ｂ；４８ａ，４８ｂ；４９ａ，４９ｂを介して対応する流量制御弁の油圧駆動部５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４ｂ；５５ａ，５５ｂに接続されている。
【００２８】
以上のような油圧ショベルに本実施形態による作業範囲制限制御装置が設けられている。この制限制御装置は、予め作業の種類に応じてフロント装置１Ａが侵入してはならない領域（以下、第一侵入禁止領域という）の設定の指示をする設定器７と、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃのそれぞれの関節結合部である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８ａ，８ｂ，８ｃと、設定器７の設定信号、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃの検出信号を入力し、作業範囲を制限するための指令信号として電気信号を出力する制御ユニット９と、前記電気信号により駆動される比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂとで構成されている。比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂはそれぞれパイロットライン４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂに設置され、それぞれの電気信号に応じて操作レバー装置４ａ，４ｂで発生したパイロット圧を減圧して出力する。
【００２９】
設定器７は、操作パネルあるいはグリップ上に設けられたスイッチ等の操作手段により侵入禁止領域の設定を指示するための設定信号を制御ユニット９に出力するもので、操作パネル上には表示装置等、他の補助手段があってもよい。また、ＩＣカードによる方法、バーコードによる方法、レーザによる方法、無線通信による方法等、他の方法を用いてもよい。
【００３０】
制御ユニット９の制御機能を図４に示す。制御ユニット９は、第一侵入禁止領域演算部９ａ、第二侵入禁止領域演算部９ｂ、制限値記憶メモリ部９ｃ、フロント姿勢演算部９ｄ、減速制御演算部９ｅ、最大シリンダ速度演算部９ｆ、最大パイロット圧演算部９ｇ、バルブ指令演算部９ｈ、電流出力部９ｉの各機能を有している。
【００３１】
第一侵入禁止領域演算部９ａでは、設定器７からの指示でフロント装置１Ａが侵入してはならない第一侵入禁止領域の設定演算を行う。その一例を図５を用いて説明する。
【００３２】
図５において、フロント装置１Ａには予め所定箇所に複数のモニターポイントＰ１〜Ｐ５が設定されており、オペレータの操作でフロント装置１Ａを制限したい高さまでもってゆき、設定器７からの指示でそのときの各モニターポイントＰ１〜Ｐ５の高さＰ１ｚ〜Ｐ５ｚを計算し、最も高い値を第一侵入禁止領域の境界値（Ｐcz1）とする。この例では、アーム１ｂの後端に設定されたモニターポイントＰ２が最も高く、その高さＰ２ｚが第一侵入禁止領域の境界値（Ｐcz1）として設定される。ここで、Ｐ１ｚ〜Ｐ５ｚの値はフロント姿勢演算部９ｄにて計算される。
【００３３】
第二侵入禁止領域演算部９ｂでは、第一侵入禁止領域演算部９ａで演算された第一侵入禁止領域の境界値（Ｐcz1）から第二侵入禁止領域の境界値（Ｐcz2）の演算を行う。演算式は以下のようである。
【００３４】
Ｐｃｚ２＝Ｐｃｚ１−ＬＡ４
ここで、ＬＡ４はアーム１ｂの後端に設定されたモニターポイントＰ２のモニターポイントＰ１からの距離である。モニターポイントＰ１はブーム１ａとアーム１ｂの回動支点に設定されている。
【００３５】
制限値記憶メモリ部９ｃは第一、第二侵入禁止領域演算部９ａ，９ｂにおいて演算された境界値Ｐcz1，Ｐcz2を記憶しておく。
【００３６】
フロント姿勢演算部９ｄでは、角度検出器８ａ〜８ｃで検出したブーム、アーム、バケットの回動角と、制御ユニット９の記憶装置に予め記憶した図５に示すようなフロント装置１Ａ及び車体１Ｂの各部寸法ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４，ＬＢ１，ＬＶ１，ＬＶ２，ＬＶ３等のデータとを用いてフロント装置１Ａの位置と姿勢を計算する。このとき、位置と姿勢は例えばブーム１ａの回動支点を原点としたＸＺ座標系の座標値として求める。ＸＺ座標系は本体１Ｂに固定した垂直面内にある直交座標系である。
【００３７】
ここで、フロント姿勢演算部９ｄは、演算部９ａによる第一侵入禁止領域の設定時には、各モニターポイントＰ１〜Ｐ５の値をＸＺ座標系のＺ座標値として計算し、そのうちの最も大きな値を侵入禁止領域の境界値（Ｚ座標値＝Ｐcz1）とする。
【００３８】
また、フロント姿勢演算部９ｄは、油圧ショベルの作業中には、各モニターポイントＰ１〜Ｐ５の位置を計算している。本実施形態では上限制御を行う際に計算するモニターポイントはＰ１，Ｐ５の２点とする。モニターポイントＰ１は上記のようにブーム１ａとアーム１ｂの回動支点に設定され、モニターポイントＰ５はバケット１ｃの回動中心（バケットピン）を中心にした半径ＬＶ１（バケットピンからバケット先端までの距離）の円の最高点に設定されている。
【００３９】
ここで、フロント姿勢演算部９ｄで計算されるモニターポイントＰ１〜Ｐ５のＺ座標値は、回動角α，β，γから記憶装置に記憶した図５に示される各部寸法を用いて下記の式により求まる。
【００４０】
【００４１】
減速制御演算部９ｅでは、フロント姿勢演算部９ｄで計算されるモニターポイントＰ１，Ｐ５のＺ座標値Ｐ１ｚ，Ｐ５ｚと、制限値記憶メモリ９ｃに記憶した第一及び第二侵入禁止領域の境界値Ｐcz1，Ｐcz2と、制御ユニット９の記憶装置に予め記憶しておいた減速領域の範囲を示す距離（以下、減速距離という）Ｌj及び減速関数（後述）とから、ブームシリンダ３ａの伸び方向と縮み方向、アームシリンダ３ｂの伸び方向と縮み方向の減速指令信号ＫBU，ＫBD，ＫAC，ＫADを演算する。この演算内容を図６を参照して以下に説明する。
【００４２】
まず、モニターポイントＰ１と第二侵入禁止領域との間の距離Ｌj1、モニターポイントＰ５と第一侵入禁止領域との間の距離Ｌj5を計算する。そして、
（１）距離Ｌj1，Ｌj5が共に減速距離Ｌjより大きければ（Ｌj1≧ＬjでかつＬj5≧Ｌjであれば）、減速指令信号ＫBU，ＫBD，ＫAC，ＫADは１とする。すなわち、
ＫBU＝１
ＫBD＝１
ＫAC＝１
ＫAD＝１
（２）また、Ｌj1＜ＬjでかつＬj5≧Ｌjならば、ＫBU，ＫBD，ＫAC，ＫADは以下の式によって求める。
【００４３】
ＫBU＝Ｌj1／Ｌj
ＫBD＝１
ＫAC＝１
ＫAD＝１
（３）更に、Ｌj1≧ＬjでかつＬj5＜Ｌjならば、ＫBU，ＫBD，ＫAC,，ＫADは以下の式によって求める。
【００４４】
ＫBU＝Ｌj5／Ｌj
ＫBD＝１
ＫAC＝１
ＫAD＝Ｌj5／Ｌj
（４）また、Ｌj1＜ＬjでかつＬj5＜Ｌjならば、ＫBU，ＫBD，ＫAC，ＫADは以下の式によって求める。
【００４５】
ＫBU＝ｍｉｎ（Ｌj1，Ｌj5）／Ｌj
ＫBD＝１
ＫAC＝１
ＫAD＝Ｌj5／Ｌj
上記の式を図７に示す。図７において、図７（ａ）は上記（２）の場合を、図７（ｂ）は上記（３）の場合を、図７（ｃ）は上記（４）の場合をそれぞれ示す。図７（ａ）に示すように、上記（２）の場合は、減速指令信号ＫBUは減速距離Ｌjの範囲内で距離Ｌj1が小さくなるにしたがって１から直線的に小さくなり、距離Ｌj1＝Ｐcz2、すなわち、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2に到達すると、減速指令信号ＫBUは０になる。すなわち、モニターポイントＰ１が減速領域に入るとブームシリンダ３ａの伸び方向の動作（ブーム上げ）を減速し、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2に到達すると、その動作（ブーム上げ）を停止させる。一方、その他の減速指令信号ＫBD，ＫAC，ＫADは１のままであり、アーム１ｂは自由に動かすことができる。
【００４６】
図７（ｂ）に示すように、上記（３）の場合は、減速指令信号ＫBU，ＫADは減速距離Ｌjの範囲内で距離Ｌj5が小さくなるにしたがって１から直線的に小さくなり、距離Ｌj5＝Ｐcz1、すなわち、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域の境界Ｐcz1に到達すると、減速指令信号ＫBU,ＫADは０になる。すなわち、モニターポイントＰ５が減速領域に入るとブームシリンダ３ａの伸び方向の動作（ブーム上げ）とアームシリンダ３ｂの縮み方向の動作（アームダンプ）の両方を減速し、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域の境界Ｐcz1に到達すると、それらの動作（ブーム上げ及びアームダンプ）を停止させる。
【００４７】
図７（ｃ）に示すように、上記（４）の場合は、減速指令信号ＫBUは上記（２）と（３）で計算される減速指令信号の小さい方の値となり、減速指令信号ＫADは上記（３）で計算されたのと同じ値なる。すなわち、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2に到達した後は減速指令信号ＫBUは０になり、ブーム３ａを第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2の位置より上がらなくし、アームシリンダ３ｂの縮み方向の動作（アームダンプ）のみを減速させる。
【００４８】
最大シリンダ速度演算部９ｆでは予め制御ユニット９に記憶していおいたブーム伸び方向及び縮み方向の最大シリンダ速度ＶBUｍａｘ，ＶBDｍａｘとアーム伸び方向の最大シリンダ速度ＶACｍａｘ，ＶADｍａｘと前記ＫB，ＫAよりブーム伸び、縮み動作の減速時最大シリンダ速度ＶBUｍａｘc、ＶBDｍａｘcとアーム伸び、縮み動作の減速時最大シリンダ速度ＶACｍａｘc、ＶADｍａｘcを演算する。この演算式を以下に示す。
【００４９】
ＶＢＵｍａｘｃ＝ＫＢＵ×ＶＢＵｍａｘ
ＶＢＤｍａｘｃ＝ＫＢＤ×ＶＢＤｍａｘ
ＶＡＣｍａｘｃ＝ＫＡＣ×ＶＡＣｍａｘ
ＶＡＤｍａｘｃ＝ＫＡＤ×ＶＡＤｍａｘ
最大パイロット圧演算部９ｇで最大シリンダ速度演算部９ｆで演算したＶＢＵｍａｘｃ，ＶＢＤｍａｘｃ，ＶＡＣｍａｘｃ，ＶＡＤｍａｘｃ，と予め制御ユニット９に記憶しておいた図８に示すようなパイロット圧とシリンダ速度のテーブルよりブーム伸び、縮み動作の減速最大パイロット圧ＰＢＵｍａｘｃ，ＰＢＤｍａｘｃと、アーム伸び、縮み動作の減速最大パイロット圧ＰＡＣｍａｘｃ，ＰＡＤｍａｘｃを演算する。
【００５０】
バルブ指令演算部９ｈでは最大パイロット圧演算部９ｇで演算したＰＢＵｍａｘｃ，ＰＢＤｍａｘｃ，ＰＡＣｍａｘｃ，ＰＡＤｍａｘｃと予め制御ユニット９に記憶しておいた図９に示すようなパイロット圧と電流値のテーブルより、ブーム伸び、縮み、アーム伸び、縮み動作の速度を規定する電気式減圧弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂに対する電気信号ｉＢＵ，ｉＢＤ，ｉＡＣ，ｉＡＤを演算する。
【００５１】
電流出力部９ｉでは、ｉBU，ｉBD，ｉAC，ｉADに応じた電流値を電気式減圧弁１０ａ〜１１ｂに出力する。
【００５２】
ここで、減速制御演算部９ｅで計算される減速指令信号がＫBD＝１、ＫBU＝１、ＫAD＝１、ＫAC＝１のときに最大パイロット圧演算部９ｇで演算される減速最大パイロット圧ＰBUｍａｘc，ＰBDｍａｘc，ＰACｍａｘc，ＰADｍａｘcはパイロット圧の最大圧力（パイロットポンプ元圧）に設定されており、このときの指令電流値ｉBU，ｉBD，ｉAC，ｉADは比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂをフルオープンにする電流値である。また、ＫBD＝０、ＫBU＝０、ＫAD＝０、ＫAC＝０のときは減速最大パイロット圧ＰBUｍａｘc，ＰBDｍａｘc，ＰACｍａｘc，ＰADｍａｘcを０にすることであり、このときの指令電流値ｉBU，ｉBD，ｉAC，ｉADは比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂをフルクローズにする電流値である。
【００５３】
以上の制御の流れを図１０にフローチャートとして示す。
【００５４】
図１０において、手順４００，４１０はフロント姿勢演算部９ｄに相当し、手順２００，５００〜５５０は減速制御演算部９ｅに相当し、手順６００は最大シリンダ速度演算部９ｆに相当し、手順７００，７１０は最大パイロット圧演算部９ｇに相当し、手順８００はバルブ指令演算部９ｈに相当し、手順９００，９１０は電流出力部９ｉに相当する。また、手順３００〜３２０は安全のための初期設定である。
【００５５】
また、以上において、ブーム１ａを第一フロント部材、アーム１ｂを第二フロント部材とした場合、操作レバー装置４ａ，４ｂは複数のフロント部材の動作を指示する複数の操作手段を構成し、モニターポイントＰ１は第一フロント部材上に設定された第一モニターポイントに相当し、制御ユニット９の第二侵入禁止領域演算部９ｂ及び制限値記憶メモリ部９ｃは第一侵入禁止領域よりもフロント装置１Ａ側に位置する第二侵入禁止領域を設定する侵入禁止領域設定手段を構成し、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃ、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ、及び制御ユニット９のフロント姿勢演算部９ｄ、減速制御演算部９ｅ、最大シリンダ速度演算部９ｆ、最大パイロット圧演算部９ｇ、バルブ指令演算部９ｈ、電流出力部９ｉは第二フロント部材上に設定された第一モニターポイントが第二侵入禁止領域に侵入する直前で第一フロント部材が停止し、かつ第二フロント部材は動けるように第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第一操作信号補正手段を構成する。この第一操作信号補正手段は、前述したように、第一モニターポイントが第二侵入禁止領域に近づくと第一フロント部材を減速するように第一フロント部材の操作手段の操作信号を補正するものである。
【００５６】
また、モニターポイントＰ５はフロント装置１Ａに設定された第二モニターポイントに相当し、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃ、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ、及び制御ユニット９のフロント姿勢演算部９ｄ、減速制御演算部９ｅ、最大シリンダ速度演算部９ｆ、最大パイロット圧演算部９ｇ、バルブ指令演算部９ｈ、電流出力部９ｉは、フロント装置１Ａに設定された第二モニターポイントが第一侵入禁止領域に侵入する直前で第一及び第二フロント部材の両方が停止するように第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第二操作信号補正手段を構成する。この第二操作信号補正手段は、前述したように、第二モニターポイントが第一侵入禁止領域に近づくと第一及び第二フロント部材の両方を減速するよう第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正するものでもある。
【００５７】
更に、第二侵入禁止領域演算部９ｂで第二侵入禁止領域の境界値Ｐｃｚ２を計算するときに第一侵入禁止領域の境界値Ｐｃｚ１から減算される距離ＬＡ４（アーム１ｂの後端に設定されたモニターポイントＰ２のモニターポイントＰ１からの距離）は、第一モニターポイントが第二侵入禁止領域の境界上に位置する状態で第二フロント部材を動かしたときに第二フロント部材の前記第一モニタポイント側の端部が第一侵入禁止領域に侵入しない距離であり、上記侵入禁止領域設定手段は当該距離だけ、第二侵入禁止領域を第一侵入禁止領域から隔てて設定される。
【００５８】
次に、以上のように構成した本実施例の動作を説明する。
【００５９】
フロント装置１Ａを上方に動かそうとしてオペレータがブーム用及びアーム用の操作レバー装置４ａ，４ｂをそれぞれブーム上げ方向及びアームダンプ方向に操作すると、ブーム上げ側のパイロットライン４４ａ及びアームダンプ側のパイロットライン４５ｂにパイロット圧が生成され、油圧制御弁５ａ，５ｂが駆動され、フロント部材であるブーム１ａ及びアーム１ｂが動かされる。ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃの各関節角は位置検出手段である角度検出器８ａ〜８ｃにより検出され、その検出信号が制御ユニット９のフロント姿勢演算部９ｄに入力される。フロント姿勢演算部９ｄではこの入力信号によりモニターポイントＰ１〜Ｐ５の位置を演算し、減速制御演算部９ｅでは、フロント姿勢演算部９ｄで計算されたモニターポイントＰ１，Ｐ５のＺ座標値Ｐ１ｚ，Ｐ５ｚと制限値記憶メモリ９ｃに記憶した第一及び及び第二侵入禁止領域の境界値Ｐｃｚ１，Ｐｃｚ２とから、モニターポイントＰ１と第二侵入禁止領域の境界値Ｐｃｚ２との距離Ｌj1、モニターポイントＰ５と第一侵入禁止領域の境界値Ｐｃｚ１との距離Ｌ j5を計算し、更にこれらの距離Ｌj1，Ｌ j5と減速距離Ｌjとを比較してモニターポイントＰ１，Ｐ５がそれぞれの減速領域に入っているか判断する。
【００６０】
このとき、フロント装置１Ａがまだ高く上がっておらず、モニターポイントＰ１，Ｐ５が第一及び第二侵入禁止領域から遠いときは、Ｌj1≧ＬjでかつＬj5≧Ｌjであるので、減速制御演算部９ｅではモニターポイントＰ１，Ｐ５のいずれもそれぞれの減速領域に入っていないと判断し、ＫBU＝１，ＫBD＝１，ＫAC＝１，ＫAD＝１の減速指令信号を生成する。これにより、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂはフルオープンし、ブーム用の油圧制御弁５ａ及びアーム用の油圧制御弁５ｂには操作レバー装置４ａ，４ｂで生成されたパイロット圧がそのまま伝達され、フロント装置１Ａをオペレータの操作通りに動かすことができる。
【００６１】
フロント装置１Ａが上がり、モニターポイントＰ１，Ｐ５の一方、例えばモニターポイントＰ１が減速領域に到達すると、減速制御演算部９ｅではＬj1＜ＬjでかつＬj5≧ＬjとなってモニターポイントＰ１が減速領域に入ったと判断され、距離Ｌjに従って上記（２）で示した式（図７（ａ）に示す関係）によりＫBU＜１，ＫBD＝１，ＫAC＝１，ＫAD＝１が演算される。このため、ブームシリンダ３ａの伸び方向の動作、すなわちブーム上げが減速されるとともに、アーム１ｂはオペレータの操作通りに自由に動かすことができる。
【００６２】
フロント装置１Ａが更に上がり、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域に到達するとＬj1＝Ｐcz2となり、減速制御演算部９ｅでは減速指令信号ＫBUは０になり、ブーム上げは停止する。一方、このとき、モニターポイントＰ５が減速領域に到達していなければ、減速指令信号ＫBD，ＫAC，ＫADは１のままであり、アーム１ｂは自由に動かすことができる。また、モニターポイントＰ５が減速領域内にあればＫBU＜１，ＫBD＝１，ＫAC＝１，ＫAD＜１となって（後述）アーム１ｂが減速されるが、停止することはない。そして、このとき、第二侵入禁止領域は第一侵入禁止領域から距離ＬＡ４だけ隔てられているので、アーム１ｂを動かしてもアーム１ｂのいずれの部位も第一侵入禁止領域に侵入することはない。
【００６３】
また、モニターポイントＰ５が減速領域に到達した場合、減速制御演算部９ｅではＬj1≧ＬjでかつＬj5＜ＬjとなってモニターポイントＰ５が減速領域に入ったと判断され、距離Ｌjに従って上記（３）で示した式（図７（ｂ）に示す関係）によりＫBU＜１，ＫBD＝１，ＫAC＝１，ＫAD＜１が演算される。このため、ブームシリンダ３ａの伸び方向の動作、すなわちブーム上げとアームシリンダ３ｂの縮み方向の動作、すなわちアームダンプの両方が減速される。
【００６４】
更に、モニターポイントＰ１，Ｐ５の両方が減速領域にある場合は、減速制御演算部９ｅではＬj1＜ＬjでかつＬj5＜ＬjとなってモニターポイントＰ１，Ｐ５が両方とも減速領域に入ったと判断され、距離Ｌjに従って上記（４）で示した式（図７（ｃ）に示す関係）によりＫBU＜１，ＫBD＝１，ＫAC＝１，ＫAD＜１が演算される。このため、ブームシリンダ３ａの伸び方向の動作、すなわちブーム上げとアームシリンダ３ｂの縮み方向の動作、すなわちアームダンプの両方が減速される。そして、この時も、減速指令信号ＫBUは上記（２）と（３）で計算される減速指令信号の小さい方の値となるので、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2に到達した後は減速指令信号ＫBUは０になり、ブーム３ａは第二侵入禁止領域の境界Ｐcz2の位置より上がらなくなる。
【００６５】
アーム１ｂのみが更に上がり、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域に到達するとＬj5＝Ｐcz1となり、減速制御演算部９ｅでは減速指令信号ＫADも０となり、アームシリンダ３ｂの縮み方向の動作、すなわちアームダンプも停止し、フロント装置１Ａは完全に停止する。
【００６６】
以上のように本実施形態によれば、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の境界に到達すると、ブーム１ａは停止してもアーム１ｂは停止しないため、操作性の低下が極力抑えられる。
【００６７】
また、モニターポイントＰ１が減速領域に侵入するとブーム１ａは減速されるが、モニターポイントＰ５が減速領域に侵入しない限り、アーム１ｂは自由に動かすことができ、これによっても操作性の低下が抑えられる。
【００６８】
また、第二侵入禁止領域は第一侵入禁止領域よりもＬＡ４の距離だけフロント装置側に位置するよう設定されているため、アーム１ｂを動かしても、アーム１ｂの後端（フロント装置１Ａの一部）が第一侵入禁止領域に侵入することはなく、フロント装置１Ａと障害物との接触が防止できる。
【００６９】
また、モニターポイントＰ１，Ｐ５がそれぞれの減速領域に侵入するとブーム１ａ及びアーム１ｂは減速されるので、それぞれ第一侵入領域及び第二侵入禁止領域に侵入する直前で滑らかに停止し、ブーム１ａ及びアーム１ｂの行き過ぎや停止時のショックの発生が緩和される。
【００７０】
そして、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域に侵入する直前でブーム１ａ及びアーム１ｂの両方を停止させるので、フロント装置１Ａは完全に停止し、第一侵入禁止領域に侵入することはない。
【００７１】
本発明の第２の実施形態を図１１〜図１４により説明する。本実施形態も上方の範囲制限を行う場合のものである。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。
【００７２】
図１１において、本実施形態の作業範囲制限制御装置は、図１に示した第１の実施形態の構成に加えてブザー５６を備えている。このブザー５６は、フロント装置１Ａ上に設けられたモニターポイントが予め設定された侵入禁止領域に接近すると吹鳴することにより、オペレータに危険を知らせるもので、制御ユニット９Ａにより制御される。
【００７３】
制御ユニット９Ａは図１２に示すような制御機能を有している。すなわち、制御ユニット９Ａは、第一侵入禁止領域演算部９ａ、第二侵入禁止領域演算部９ｂ、制限値記憶メモリ部９ｃ、フロント姿勢演算部９ｄ、余裕距離演算部９ｊ、バルブ指令演算部９ｈ、電流出力部９ｉ、ブザー制御演算部９ｍの各機能を有している。
【００７４】
第一侵入禁止領域演算部９ａ、第二侵入禁止領域演算部９ｂ、制限値記憶メモリ部９ｃ、フロント姿勢演算部９ｄ、電流出力部９ｉの各機能は第１の実施形態で説明したのと同じである。
【００７５】
余裕距離演算部９ｊでは、フロント姿勢演算部９ｄで計算されるモニターポイントＰ１，Ｐ５のＺ座標値Ｐ１ｚ，Ｐ５ｚと、制限値記憶メモリ９ｃに記憶した第一及び第二侵入禁止領域の境界値Ｐcz1，Ｐcz2とから、モニターポイントＰ１と第二侵入禁止領域との間の距離Ｌj1、モニターポイントＰ５と第一侵入禁止領域との距離Ｌj5を計算する。
【００７６】
バルブ指令演算部９ｈでは、余裕距離演算部９ｊで演算された距離Ｌj1，Ｌj5と予め設定しておいた距離Ｌm1，Ｌm5とを比較し、その結果より電気式比例減圧弁１０ａ〜１１ｂに出力する電気信号ｉＢＵ，ｉＢＤ，ｉＡＣ，ｉＡＤを演算する。ここで、距離Ｌm1，Ｌm5はオペレータが操作レバー装置を中立に戻したときに、制御系等の遅れがあってもフロント装置を第一侵入禁止領域及び第二侵入禁止領域に入らないように停止できる余裕距離である。また、電気信号ｉＢＵ，ｉＢＤ，ｉＡＣ，ｉＡＤの演算の内容は以下の通りである。
【００７７】
（１）Ｌj1≧Ｌm1かつＬj5≧Ｌm5であれば、
ｉBU＝ｉMAX
ｉBD＝ｉMAX
ｉAC＝ｉMAX
ｉAD＝ｉMAX
ここで、ｉMAXは、図９において、減速最大パイロット圧がパイロット圧の最大圧力（パイロットポンプ元圧）になる時の電流指令値、すなわち、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂをフルオープンにする電流値である。
【００７８】
（２）Ｌj1＜Ｌm1かつＬj5≧Ｌm5であれば、
ｉBU＝０
ｉBD＝ｉMAX
ｉAC＝ｉMAX
ｉAD＝ｉMAX
ここで、ｉBU＝０は比例電磁弁１０ａをフルクローズさせることである。
【００７９】
（３）Ｌj1≧Ｌm1かつＬj5＜Ｌm5であれば、
ｉBU＝０
ｉBD＝ｉMAX
ｉAC＝ｉMAX
ｉAD＝０
（４）Ｌj1＜Ｌm1かつＬj5＜Ｌm5であれば、
ｉBU＝０
ｉBD＝ｉMAX
ｉAC＝ｉMAX
ｉAD＝０
ブザー制御演算部９ｍでは、余裕距離演算部９ｊで演算された距離Ｌj1，Ｌj5と予め設定しておいた距離Ｌb1，Ｌb5とを比較し、その結果よりブザー５６に出力する電気信号を演算する。ここで、距離Ｌb1，Ｌb5はモニターポイントＰ１，Ｐ５が第一及び第二侵入禁止領域に近づいたことを知らせる警報距離であり、Ｌb1＞Ｌm1，Ｌb5＞Ｌm5に設定されている。また、このときの演算内容は以下の通りである。
【００８０】
（１）Ｌj1≧Ｌb1かつＬj5≧Ｌb5であれば、ブザー５６を鳴らさない。
【００８１】
（２）Ｌj1＜Ｌb1又はＬj5＜Ｌb5であれば、ブザー５６を断続的に鳴らす。
【００８２】
以上の制御の流れを図１４にフローチャートとして示す。
【００８３】
図１４において、手順４００，４１０はフロント姿勢演算部９ｄに相当し、手順２００，１０００は余裕距離演算部９ｊに相当し、手順１１００，１１１０はブザー制御演算部９ｍに相当し、手順１２００〜１２６０はバルブ指令演算部９ｈに相当し、手順９００，９１０は電流出力部９ｉに相当する。
【００８４】
以上のように構成した本実施形態では、モニターポイントＰ１に対する第二侵入禁止領域とモニターポイントＰ５に対する第一侵入禁止領域を別々に設定し、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域からＬm1の距離にあってブーム上げが停止しても、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域からＬm5の距離にない限り、アームの停止制御が行われないので、操作性の低下を極力抑えることができる。
【００８５】
また、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域の直前でブームの動作速度が０になるが、第二侵入禁止領域は第一侵入禁止領域よりＬＡ４だけ低い高さであるので、アームを動かしてもアームの後端が第一侵入禁止領域に侵入することはない。
【００８６】
一方、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域からＬm5の距離に存在する場合は、ブーム、アーム共に停止制御が行われ、モニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域に侵入する直前でブーム、アームの速度が０になるので、フロント装置が第一侵入禁止領域に侵入することがない。
【００８７】
また、モニターポイントＰ１が第二侵入禁止領域からＬb1以下の距離にある場合、もしくはモニターポイントＰ５が第一侵入禁止領域からＬb5以下の距離にある場合は、ブザー５６の断続音が吹鳴するので、オペレータはモニターポイントＰ１又はＰ５がもうすぐ侵入禁止領域に達することが分かるため、事前に操作レバーの操作を緩めてアクチュエータを減速させ、停止時のショックを緩和することができる。
【００８８】
なお、本発明の作業範囲制限制御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。一例として、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、上方の範囲制限を行う場合を説明したが、前方に垂直又は傾斜した境界で画定される侵入禁止領域を設定した場合も同様に本発明を適用でき、更に下方についても同様である。
【００８９】
また、上述の実施形態では第一フロント部材がブーム、第二フロント部材がアームである場合について本発明を適用したが、アームとバケットとの場合にも同様に本発明を適用し、同様の効果が得られる。
【００９０】
更に、上述の実施形態では、建設機械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である場合に本発明を適用したが、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や、フロント装置にオフセットを備える油圧ショベルにも同様に本発明を適用することができ、この場合は、ツーピースブームの２つのブーム、ツーピースブームの１つのブームとアーム、ブームとオフセット、ブームとアーム等について本発明を適用し、同様の効果が得られる。
【００９１】
また、上記の実施形態では、油圧パイロット方式の操作レバー装置で流量制御弁を駆動する油圧駆動装置に本発明を適用したが、電気レバー装置を有する油圧駆動装置に対しても同様に本発明を適用し、同様の効果が得られる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、操作性を極力低下させることなく、フロント部材の障害物との接触の防止ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による建設機械の作業範囲制限制御装置をその油圧駆動装置と共に示す図である。
【図２】本実施形態が適用される油圧ショベルの外観を示す図である。
【図３】油圧パイロット方式の操作レバー装置の詳細を示す図である。
【図４】本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５】本実施形態の作業範囲制限制御装置で用いる座標系と領域の設定方法を示す図である。
【図６】本実施形態の作業範囲制限制御における第一及び第二侵入禁止領域と減速領域を示す図である。
【図７】減速制御演算におけるモニターポイントと侵入禁止領域との距離に対する減速指令信号との関係を示す図である。
【図８】最大パイロット圧演算部におけるパイロット圧とシリンダ速度との関係を示す図である。
【図９】バルブ指令演算部におけるパイロット圧と電気式減圧弁に出力する電流値との関係を示す図である。
【図１０】制御ユニットの処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態による建設機械の作業範囲制限制御装置をその油圧駆動装置と共に示す図である。
【図１２】本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１３】本実施形態の作業範囲制限制御における第一及び第二侵入禁止領域と設定距離を示す図である。
【図１４】制御ユニットの処理内容を示すフローチャートである。
【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 上部旋回体
１ｅ 下部走行体
２ 油圧ポンプ
３ａ〜３ｆ 油圧アクチュエータ
４ａ〜４ｆ 操作レバー装置
５ａ〜５ｆ 流量制御弁
６ リリーフ弁
７ 設定器
８ａ，８ｂ，８ｃ 角度検出器
９；９Ａ 制御ユニット
１０ａ〜１１ｂ 電気式比例減圧弁
９ａ 第一侵入禁止領域演算部
９ｂ 第二侵入禁止領域演算部
９ｃ 制限値記憶メモリ部
９ｄ フロント姿勢演算部
９ｅ 減速制御演算部
９ｆ 最大シリンダ速度演算部
９ｇ 最大パイロット圧演算部
９ｈ バルブ指令演算部
９ｉ 電流出力部
９ｊ 余裕距離演算部
９ｋ バルブ指令演算部
９ｍ ブザー制御演算部
Claims (8)
- 建設機械の作業機本体と、この作業機本体に連結された第一フロント部材とこの第一フロント部材に回動するように関節結合された第二フロント部材を含む複数のフロント部材からなる多関節型のフロント装置と、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、前記複数の操作手段からの操作信号に応じて駆動され、前記複数の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、前記フロント装置が侵入禁止領域に対して予め設定された第一侵入禁止領域に到達すると前記油圧アクチュエータに対する圧油の供給を停止し、前記フロント装置を停止させる建設機械の作業範囲制限制御装置において、
前記第一侵入禁止領域よりも前記フロント装置側で前記第一侵入禁止領域に沿って位置する第二侵入禁止領域を設定する侵入禁止領域設定手段と、
前記第一フロント部材上に設定された第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一フロント部材が停止し、かつ前記第二フロント部材は前記第二侵入禁止領域を越え前記第一侵入禁止領域に向かう方向に動けるように前記第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第一操作信号補正手段と、
前記第二フロント部材に設定された第二モニターポイントが前記第一侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一及び第二フロント部材の両方が停止するように前記第一及び第二フロント部材の操作手段の操作信号を補正する第二操作信号補正手段とを備えることを特徴とする建設機械の作業範囲制限制御装置。 - 請求項１記載の建設機械の作業範囲制限制御装置において、前記第一操作信号補正手段は、前記第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域に近づくと前記第一フロント部材を減速するよう前記第一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作業範囲制限制御装置。
- 請求項１記載の建設機械の作業範囲制限制御装置において、前記第二操作信号補正手段は、前記第二モニターポイントが前記第一侵入禁止領域に近づくと前記第一及び第二フロント部材の両方を減速するよう前記第一及び第二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作業範囲制限制御装置。
- 請求項１記載の建設機械の作業範囲制限制御装置において、前記第一及び第二フロント部材は油圧ショベルのブームとアームであることを特徴とする建設機械の作業範囲制限制御装置。
- 請求項１記載の建設機械の作業範囲制限制御装置において、前記侵入禁止領域設定手段は、前記第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域の境界上に位置する状態で前記第二フロント部材を動かしたときに前記第二フロント部材の前記第一モニターポイント側の端部が前記第一侵入禁止領域に侵入しない距離だけ、前記第二侵入禁止領域を前記第一侵入禁止領域から隔てて設定することを特徴とする建設機械の作業版に制限制御装置。
- 請求項１記載の建設機械の作業範囲制限制御装置において、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、前記第一操作信号補正手段は、前記第一モニターポイントが前記第二侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一フロント部材の操作手段のパイロット圧をタンク圧に低下させるパイロット圧補正手段を含むことを特徴とする建設機械の作業範囲制限制御装置。
- 請求項１記載の建設機械の作業範囲制限制御装置において、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、前記第二操作信号補正手段は、前記第二モニターポイントが前記第一侵入禁止領域に侵入する直前で前記第一及び第二フロント部材の操作手段のパイロット圧をタンク圧に低下させるパイロット圧補正手段を含むことを特徴とする建設機械の作業範囲制限制御装置。
- 請求項６又は７に記載の建設機械の作業範囲制限制御装置において、前記パイロット圧補正手段は、前記第一及び第二フロント部材の操作手段から出力されたパイロット圧を対応する流量制御弁に伝達するパイロットライン上に設けられた電気式減圧弁を含むことを特徴とする建設機械の作業範囲制限制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34144895A JP3679848B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 建設機械の作業範囲制限制御装置 |
| US08/768,471 US5822891A (en) | 1995-12-27 | 1996-12-18 | Work area limitation control system for construction machine |
| EP96120779A EP0786559B1 (en) | 1995-12-27 | 1996-12-23 | Work area limitation control system for construction machine |
| DE69631028T DE69631028T2 (de) | 1995-12-27 | 1996-12-23 | Arbeitsbereich-Begrenzungssystem für eine Baumaschine. |
| CN96123423A CN1068918C (zh) | 1995-12-27 | 1996-12-25 | 施工机械作业范围极限控制装置 |
| KR1019960071990A KR100207927B1 (ko) | 1995-12-27 | 1996-12-26 | 건설기계의 작업범위 제한 제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34144895A JP3679848B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 建設機械の作業範囲制限制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09177115A JPH09177115A (ja) | 1997-07-08 |
| JP3679848B2 true JP3679848B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=18346162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34144895A Expired - Fee Related JP3679848B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 建設機械の作業範囲制限制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5822891A (ja) |
| EP (1) | EP0786559B1 (ja) |
| JP (1) | JP3679848B2 (ja) |
| KR (1) | KR100207927B1 (ja) |
| CN (1) | CN1068918C (ja) |
| DE (1) | DE69631028T2 (ja) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6131061A (en) * | 1997-07-07 | 2000-10-10 | Caterpillar Inc. | Apparatus and method for preventing underdigging of a work machine |
| JP3413092B2 (ja) * | 1998-01-08 | 2003-06-03 | 日立建機株式会社 | 油圧作業機のポンプ故障警告装置 |
| US6711838B2 (en) * | 2002-07-29 | 2004-03-30 | Caterpillar Inc | Method and apparatus for determining machine location |
| ITTO20021105A1 (it) * | 2002-12-20 | 2004-06-21 | Fiat Kobelco Construction Machinery Spa | Veicolo movimento terra provvisto di un dispositivo di configurazione della sagoma per la circolazione su strada |
| US6843004B2 (en) | 2003-01-15 | 2005-01-18 | Robert G. Loeb | Heavy equipment safety device |
| US7793442B2 (en) * | 2008-04-29 | 2010-09-14 | Caterpillar Inc | Avoidance system for locating electric cables |
| US7958982B2 (en) * | 2008-04-29 | 2011-06-14 | Caterpilar Inc. | Cable guide having a signaling instrument |
| US8332106B2 (en) * | 2009-10-21 | 2012-12-11 | Caterpillar Inc. | Tether tracking system and method for mobile machine |
| JP2012031641A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Caterpillar Sarl | クレーンモード起動装置および起動方法 |
| KR101751405B1 (ko) * | 2010-10-22 | 2017-06-27 | 히다치 겡키 가부시키 가이샤 | 작업 기계의 주변 감시 장치 |
| US8788155B2 (en) | 2012-07-16 | 2014-07-22 | Flanders Electric Motor Service, Inc. | Optimized bank penetration system |
| JP6101498B2 (ja) * | 2013-01-31 | 2017-03-22 | ヤンマー株式会社 | 作業車両 |
| US10048154B2 (en) | 2014-04-17 | 2018-08-14 | Flanders Electric Motor Service, Inc. | Boom calibration system |
| JP5706050B1 (ja) * | 2014-04-24 | 2015-04-22 | 株式会社小松製作所 | 作業車両 |
| JP6429489B2 (ja) * | 2014-05-12 | 2018-11-28 | 東洋建設株式会社 | 浚渫作業システム及び浚渫作業方法 |
| CN103941611B (zh) * | 2014-05-15 | 2017-06-13 | 广西柳工机械股份有限公司 | 工程机械工作装置安全操作报警控制方法 |
| DE102015222485A1 (de) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Hirschmann Automation And Control Gmbh | Verfahren zur Hubhöhen- und/oder Schwenkwinkelbegrenzung eines Baggers |
| EP3283352A2 (en) * | 2015-04-17 | 2018-02-21 | Hudson Bay Holding B.V. | Safetysystem for foldable arm on mobile construction machine |
| JP6619163B2 (ja) * | 2015-06-17 | 2019-12-11 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
| JP6629430B2 (ja) * | 2016-03-30 | 2020-01-15 | 住友建機株式会社 | 作業機械 |
| JP6416268B2 (ja) * | 2016-05-31 | 2018-10-31 | 株式会社小松製作所 | 作業機械の制御システム、作業機械及び作業機械の制御方法 |
| CN106759585A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-31 | 太原重型机械集团工程技术研发有限公司 | 挖掘机的挖掘斗控制方法及装置 |
| WO2018155629A1 (ja) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル、ショベルの制御方法及び携帯情報端末 |
| JP6819462B2 (ja) * | 2017-05-30 | 2021-01-27 | コベルコ建機株式会社 | 作業機械 |
| JP6807293B2 (ja) * | 2017-09-26 | 2021-01-06 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
| CN108710342A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-10-26 | 清华大学 | 施工时的实时在线监控系统 |
| KR102638315B1 (ko) | 2018-03-26 | 2024-02-16 | 스미토모 겐키 가부시키가이샤 | 쇼벨 |
| WO2019244574A1 (ja) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | 住友建機株式会社 | 掘削機、情報処理装置 |
| JP7093277B2 (ja) * | 2018-09-14 | 2022-06-29 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
| CN112302068B (zh) * | 2020-11-04 | 2023-02-07 | 三一重机有限公司 | 高度限定装置及挖掘机 |
| CN114482160B (zh) * | 2022-01-10 | 2023-04-25 | 上海华兴数字科技有限公司 | 作业控制方法、装置和作业机械 |
| JP2023112995A (ja) * | 2022-02-02 | 2023-08-15 | 株式会社小松製作所 | 作業機械および作業機械の制御方法 |
| DE102022119045A1 (de) | 2022-07-28 | 2024-02-08 | Wacker Neuson Linz Gmbh | Arbeitsmaschine mit einer Begrenzungseinheit zum Festlegen eines Grenz-Parameters |
| DE102022122737A1 (de) | 2022-09-07 | 2024-03-07 | Wacker Neuson Linz Gmbh | Mobile Arbeitsmaschine mit einer einen elektrischen und/oder hydraulischen Aktuator aufweisenden Antriebseinheit |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1229731A (ja) * | 1968-01-15 | 1971-04-28 | ||
| US3911602A (en) * | 1974-08-07 | 1975-10-14 | A & A Mfg Co Inc | Hydraulic and mechanical no-cut earth working machine |
| DE2811585C2 (de) * | 1978-03-17 | 1987-11-12 | Mannesmann Rexroth GmbH, 8770 Lohr | Hydraulische Anstellvorrichtung mit Rückführungseinrichtung |
| JPS58211001A (ja) * | 1982-06-02 | 1983-12-08 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 制御弁集合装置 |
| JPS5917074A (ja) * | 1982-07-16 | 1984-01-28 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | ロジツク弁 |
| GB2222997B (en) * | 1988-09-21 | 1992-09-30 | Kubota Ltd | Backhoe implement control system for use in work vehicle |
| JPH0297437U (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-02 | ||
| JP2733354B2 (ja) * | 1990-01-11 | 1998-03-30 | 油谷重工株式会社 | 建設機械の作業高さ制限方法 |
| JP2870599B2 (ja) * | 1990-01-23 | 1999-03-17 | 油谷重工株式会社 | 建設機械の作業機干渉防止装置 |
| JP2802134B2 (ja) * | 1990-01-25 | 1998-09-24 | 油谷重工株式会社 | 油圧ショベルの作業機制御装置 |
| GB2242886B (en) * | 1990-04-11 | 1994-12-07 | Kubota Kk | Backhoe |
| US5392539A (en) * | 1991-12-24 | 1995-02-28 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Hydraulic drive system for construction machine |
| JP3215502B2 (ja) * | 1992-05-19 | 2001-10-09 | 株式会社小松製作所 | 作業機動作範囲制限装置 |
| KR940703973A (ko) * | 1992-10-29 | 1994-12-12 | 오까다 하지메 | 유압제어밸브장치 및 유압구동장치 |
| JP3133520B2 (ja) * | 1992-11-09 | 2001-02-13 | 株式会社クボタ | バックホウ |
| JP2744569B2 (ja) * | 1993-03-05 | 1998-04-28 | 株式会社クボタ | バックホウ |
| JPH06264475A (ja) * | 1993-03-11 | 1994-09-20 | Kubota Corp | バックホウ |
| JP3357120B2 (ja) * | 1993-04-30 | 2002-12-16 | 日立建機株式会社 | 作業機の干渉防止装置 |
| WO1994027052A1 (en) * | 1993-05-07 | 1994-11-24 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Driving controller of hydraulic machine |
| JPH0790887A (ja) * | 1993-09-24 | 1995-04-04 | Komatsu Ltd | 作業機干渉防止装置 |
| JP2913250B2 (ja) * | 1993-11-26 | 1999-06-28 | 日立建機株式会社 | 建設機械の作業高さ制限装置 |
| US5479729A (en) * | 1994-04-04 | 1996-01-02 | At&T Corp. | Method and apparatus for controlling excavation eqiupment |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34144895A patent/JP3679848B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-12-18 US US08/768,471 patent/US5822891A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-23 EP EP96120779A patent/EP0786559B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-23 DE DE69631028T patent/DE69631028T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-25 CN CN96123423A patent/CN1068918C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-26 KR KR1019960071990A patent/KR100207927B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100207927B1 (ko) | 1999-07-15 |
| CN1160108A (zh) | 1997-09-24 |
| EP0786559A3 (ja) | 1997-08-27 |
| CN1068918C (zh) | 2001-07-25 |
| EP0786559B1 (en) | 2003-12-10 |
| US5822891A (en) | 1998-10-20 |
| EP0786559A2 (en) | 1997-07-30 |
| JPH09177115A (ja) | 1997-07-08 |
| DE69631028D1 (de) | 2004-01-22 |
| DE69631028T2 (de) | 2004-09-16 |
| KR970043643A (ko) | 1997-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3679848B2 (ja) | 建設機械の作業範囲制限制御装置 | |
| JP6526321B2 (ja) | 作業機械 | |
| KR100191391B1 (ko) | 건설 기계용 영역 제한 굴삭 제어 시스템 | |
| EP0747541B1 (en) | Area limiting excavation control system for construction machine | |
| US6230090B1 (en) | Interference prevention system for two-piece boom type hydraulic excavator | |
| JP3455369B2 (ja) | 建設機械のフロント制御装置 | |
| US20220205225A1 (en) | Shovel, display device for shovel, and control device for shovel | |
| JPH0971965A (ja) | 建設作業機の作業範囲制限装置 | |
| JP3198249B2 (ja) | 建設機械の干渉防止装置 | |
| JP2006144349A (ja) | 建設機械の安全装置 | |
| JP3287420B2 (ja) | 作業深さ制限装置 | |
| JP3310783B2 (ja) | 作業機の干渉防止装置 | |
| JP3247464B2 (ja) | 油圧ショベルの領域制限掘削制御装置 | |
| JPH08311918A (ja) | 建設機械の領域制限掘削制御装置 | |
| JPH09256406A (ja) | 建設機械の作業範囲制限制御装置 | |
| JPH0820974A (ja) | 建設機械の作業範囲制限装置 | |
| JP2913250B2 (ja) | 建設機械の作業高さ制限装置 | |
| JP2870599B2 (ja) | 建設機械の作業機干渉防止装置 | |
| JP3850604B2 (ja) | 建設機械の作業機制御装置 | |
| JP3735427B2 (ja) | 自動運転ショベル | |
| JP3664781B2 (ja) | 建設機械の作業範囲制限制御装置 | |
| JP3664780B2 (ja) | 建設機械の作業範囲制限制御装置 | |
| JP2000352076A (ja) | 建設機械の作業機制御装置 | |
| JPH07292708A (ja) | 建設機械の作業範囲制限装置 | |
| JPH08134949A (ja) | 建設作業機の制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050111 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050308 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050510 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050516 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080520 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |