JP3759961B2 - ２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置に係わり、特に作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと作業フロントの動きを規制する２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置に関する。
背景技術
油圧ショベルの作業フロントは上下動可能なブーム及びアーム等のフロント部材からなり、アームの先端にバケット等の作業具が装着される。作業フロントのブームはある角度で屈曲しており、通常これは一本のモノブームで構成されているが、第１ブームと第２ブームの２本のブームに分割したものもあり、これは２ピースブーム式油圧ショベルと呼ばれている。
２ピースブーム式油圧ショベルでは、オペレータが第１ブーム、第２ブーム、アームなどの各フロント部材を操作レバーによって操作するとき、第１ブームと第２ブームの角度を任意に変えれるため、その角度によってはバケットが車両本体、特に運転室（キャブ）に干渉する恐れがある。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２−３０８０１８公報に提案されている。
特開平２−３０８０１８公報の提案では、第１、第２ブーム及びアームの各関節の枢着部に各関節の相対角を検出するポテンショメータを設け、このポテンショメータからの出力に基づいてアームの先端位置を演算するとともに、この演算されたアーム先端位置が予め設定した危険領域に入った時、警報装置を作動させる信号を出力する。また、アーム先端位置が予め設定された危険領域に入った時、干渉防止コントローラより出力される信号により各フロント部材の作業アクチュエータと操作弁との間に設置された切換弁を停止位置に切り換えて、作動中のフロント部材の動きを自動停止させる。
発明の開示
以上のように特開平２−３０８０１８公報に記載の従来技術では、危険領域にアーム先端が進入した場合、各フロント部材が停止するよう規制される。しかし、このようにフロント部材を停止させると、運転室近くでの作業を行う時は、作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす掘削・放土作業のような作業は連続的にスムーズに行えず、作業性が大幅に損なわれる。
本発明の目的は、作業フロントを手前方向に動かす作業を連続的にスムーズに行え、作業性を向上する２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を提供することにある。
（１）上記目的を達成するために、本発明は、車両本体と、この車両本体に設けられ、上下方向に回動可能な第１、第２ブーム及びアームを含む複数のフロント部材からなる作業フロントと、第１ブームを駆動する第１ブームシリンダ、第２ブームを駆動する第２ブームシリンダ及びアームを駆動するアームシリンダと、第１ブームの操作手段の操作信号に応じて第１ブームシリンダに供給される圧油の流量を制御する第１ブーム用流量制御弁と、第２ブームの操作手段の操作信号に応じて第２ブームシリンダに供給される圧油の流量を制御する第２ブーム用流量制御弁と、アームの操作手段の操作信号に応じてアームシリンダに供給される圧油の流量を制御するアーム用流量制御弁とを備えた２ピースブーム式油圧ショベルに設けられ、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと作業フロントの動きを規制する２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記作業フロントの姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記第１ブームの操作手段の第１ブーム上げ方向の操作信号、前記第２ブームの操作手段の第２ブームクラウド方向の操作信号及び前記アームの操作手段のアームクラウド方向の操作信号と前記姿勢検出手段の検出信号を入力し、前記第１ブームの操作手段により第１ブームが上げ方向に動かされたときは、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、その第１ブーム上げを続行しながら前記第２ブームをダンプ方向に動かすよう第２ブーム用流量制御弁に指令信号を出力するとともに、前記第１ブームが上げ方向に動かされておらず、かつ前記第２ブームの操作手段(21)又は前記アームの操作手段(23)により前記第２ブーム又はアームがクラウド方向に動かされているときは、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくにしたがって減速し、その後停止するように前記第２ブームのクラウド方向の操作信号及びアームのクラウド方向の操作信号を補正する制御手段とを備えるものとする。
以上のように構成した本発明では、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、第２ブームがダンプ方向に動かされるので、作業フロントが停止すること無く車両本体及び運転室との干渉を防止し、作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行える。
また、アームでなく、実際の作業中に使用頻度の少ない第２ブームをダンプ方向に動かして上記の制御を行うことにより、オペレータに違和感の少ない干渉防止制御が行える。
また、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、第１ブーム上げと第２ブームダンプとの複合により、作業フロントの所定部位が車両本体（運転室）を迂回して動くようになり、作業フロントと車両本体との干渉を回避しつつ作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行える。
また、第１ブームを上げ方向に操作せず、第２ブームかつ／又はアームをクラウド方向に操作する作業にあっては、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと減速停止するだけであり、第２ブームダンプにより作業フロントが車両本体から離れる方向に移動することがない。
ここで、第１ブーム上げをせずに第２ブームかつ／又はアームをクラウド方向に操作する作業では、オペレータは作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業だけを意図する場合が多く、第２ブームダンプにより作業フロントが車両本体から離れる方向に移動するとオペレータにとっては不測の動きとなり、ダンプ方向に壁などの物体があると作業フロントがぶつかることがある。上記のように作業フロントを減速停止させることによりオペレータの不測の動きが生じなくなり、良好な操作性が確保される。
（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記第１ブームが上げ方向に動かされているときは、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくにしたがって第１ブームの上げ動作を減速し、その後減速した第１ブーム上げ動作を続行するように前記第１ブームの上げ方向の操作信号を補正する。
これにより作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと第１ブームの上げ動作が減速されるので、油圧ポンプの最大容量に限りがあっても第２ブームシリンダには十分な流量の圧油が供給でき、第２ブームを素早くダンプし、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
また、第１ブーム上げ動作が減速されるので、車両本体に対する作業フロントの所定部位の接近量が抑えられ、第２ブームダンプにより作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
（３）更に、上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記第１ブームが上げ方向に動かされかつ前記アームがクラウド方向に動かされているときは、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくにしたがってアームクラウド動作を減速し、その後減速したアームクラウド動作を続行するよう前記アームのクラウド方向の操作信号を補正する。
これにより第１ブーム上げとアームクラウド操作により作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、アームクラウドは減速後ある程度の速度で動き続けるようになり、第２ブームダンプによる復元制御に際してアームクラウドの停止・減速の繰り返しが回避され、スムーズな干渉回避制御が可能となる。
（４）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位の移動速度に応じた第２ブームのダンプ方向の目標速度を計算し、第２ブームがこの目標速度で動くよう前記制御を行う。
これにより第２ブームをダンプするよう制御するとき、作業フロントの所定部位の移動速度に適合した第２ブームダンプ速度が得られ、スムーズな干渉防止制御が行える。
（５）上記（４）において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位の移動速度が大きくなるに従って大きくなるよう前記第２ブームのダンプ方向の目標速度を計算する。
（６）また、上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくに従って大きくなる第２ブームのダンプ方向の目標速度を計算し、第２ブームがこの目標速度で動くよう前記制御を行う。
これにより作業部材の所定部位が車両本体に近づけば近づくほど第２ブームダンプ速度が大きくなり、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
（７）また、上記（１）において、好ましくは、前記姿勢検出手段は、前記作業フロントの所定部位から車両本体の周囲に予め設定された領域までの距離を計算する手段を有し、前記制御手段は、前記計算した距離が予め設定された第１制御開始距離以下になると当該距離が小さくなるに従って減速するよう各操作手段の操作信号を補正するとともに、前記計算した距離が予め設定された前記第１制御開始距離よりも小さい第２制御開始距離になると、少なくとも前記第１ブームの上げ動作を除いて各フロント部材が停止するよう各操作手段の操作信号を補正し、更に前記計算した距離が前記第２制御開始距離以下になると前記第２ブームをダンプ方向に動かすよう制御する。
これにより作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、まず第１制御開始距離以下で各フロント部材が減速されかつ少なくとも第１ブームの上げ動作を除いて各フロント部材が停止し、その後第２制御開始距離以下で第２ブームがダンプ方向に動かされるよう制御されるので、油圧ポンプの最大容量に限りがあっても第２ブームシリンダには十分な流量の圧油が供給でき、第２ブームを素早くダンプし、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
また、第２ブームがダンプ方向に動かされるよう制御する前に各フロント部材が減速されるので、作業フロントの所定部位の第２制御開始距離を超えた進入量が抑えられ、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
（８）上記（７）において、好ましくは、前記制御手段は、前記計算した距離が予め設定された前記第１制御開始距離よりも小さい第２制御開始距離になると、前記第１ブームの上げ動作と前記アームのクラウド動作を除いて各フロント部材が停止するよう各操作手段の操作信号を補正する。
これにより第１ブーム上げとアームクラウド操作により作業フロントの所定部位が車両本体に近づき、第２制御開始距離以下になったとき、アームクラウドはある程度の速度で動き続けるようになり、第２ブームダンプによる復元制御に際してアームクラウドの停止・減速の繰り返しが回避され、スムーズな干渉回避制御が可能となる。
（９）また、上記（７）において、好ましくは、前記制御手段は、前記操作手段の操作量が大きくなるにしたがって減速度合いが小さくなるようにそれぞれの操作手段の操作信号を補正する。
これにより各操作手段の操作量係わらず常に第１制御開始距離近辺から減速制御が開始されるようになり、スムーズな減速制御が可能となる。
（１０）更に、上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、前記第２ブームとアームの両方をダンプ方向に動かすよう第２ブーム用流量制御弁及びアーム用流量制御弁に指令信号を出力する。
これにより応答の良い迅速な干渉防止制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態による２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を示す図である。
図２は、本発明の第１の実施形態による干渉防止制御方法を説明するフローチャートである。
図３は、作業フロントの寸法、角度及び座標系を示す図である。
図４は、コントローラの制御アルゴリズムを示す機能ブロック図である。
図５は、アーム先端位置から復元領域の境界線までの距離偏差ΔＺを算出する方法を説明する図である。
図６は、減速制御の詳細を示す機能ブロック図である。
図７は、制御ゲインブロックでの偏差ΔＺと減速ゲインの設定関係を拡大して示す図である。
図８は、偏差ΔＺと減速ゲインの設定関係がパイロット圧によりどのように変化するかを示す図である。
図９は 復元制御の詳細を示す機能ブロック図である。
図１０は、制御ゲインブロックでの偏差ΔＺと復元ゲインの設定関係及びフィードバックゲインブロックでの第２ブームシリンダ目標速度とフィードバックゲインの設定関係を拡大して示す図である。
図１１は、アーム先端目標速度の求めるときの考え方を説明する図である。
図１２は、本発明の第２の実施形態による２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を示す図である。
図１３は、復元制御の詳細を示す機能ブロック図である。
図１４は、本発明の第３の実施形態による２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を示す図である。
図１５は、コントローラの制御アルゴリズムを示す機能ブロック図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のいくつかの実施形態を図面を用いて説明する。
まず、本発明の第１の実施形態を図１〜図１１により説明する。
図１において、本発明が係わる２ピースブーム式油圧ショベル４０は、車両本体４１と多関節形の作業フロント４２を有し、車両本体４１は下部走行体４１Ａ、この下部走行体４１Ａ上に旋回可能に搭載された上部旋回体４１Ｂ、この上部旋回体４１Ｂ上に設けられた運転室４１Ｃで構成され、作業フロント４２は上部旋回体４１Ｂの前部に上下方向に回動可能に取り付けられた第１ブーム１と、この第１ブーム１に上下方向に回動可能に取り付けられた第２ブーム２と、この第２ブーム２に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム３と、このアーム３に上下方向に回動可能に取り付けられた作業具、例えばバケット４とで構成されている。
また、第１ブーム１は第１ブームシリンダ１Ａで駆動され、第２ブーム２は第２ブームシリンダ２Ａで駆動され、アーム３はアームシリンダ３Ａで駆動され、バケット４はバケットシリンダ４Ａで駆動される。
図１の下側に油圧ショベル４０の油圧駆動回路を示す。この油圧駆動回路は、上記の第１ブームシリンダ１Ａ、第２ブームシリンダ２Ａ、アームシリンダ３Ａと、容量可変機構２９Ａ及び３０Ａを備え持つ油圧ポンプ２９，３０と、油圧ポンプ２９から第１ブームシリンダ１Ａ及び第２ブームシリンダ２Ａに供給される圧油の流量を制御する第１ブーム用流量制御弁１０及び第２ブーム用流量制御弁１１と、油圧ポンプ３０からアームシリンダ３Ａに供給される圧油の流量を制御するアーム用流量制御弁１２と、第１ブーム流量制御弁１０に対しパイロット圧の操作信号を出力するパイロット弁１９，２０と、第２ブーム流量制御弁１１に対しパイロット圧の操作信号を出力するパイロット弁２１，２２と、アーム用流量制御弁１２に対しパイロット圧の操作信号を出力するパイロット弁２３，２４とを備えている。パイロット弁１９，２０は同じ操作レバーの操作方向に応じて選択的に操作され、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を指令信号として出力する。パイロット弁２１，２２及びパイロット弁２３，２４もそれぞれ同じ操作レバーの操作方向に応じて選択的に操作され、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を指令信号として出力する。流量制御弁１０，１１，１２はパイロット弁からのパイロット圧によりそれぞれの操作レバーの操作量（パイロット圧）に応じた開口面積となるよう制御され、圧油の流量と供給方向を制御する。
図１では、油圧駆動回路として、第１ブームシリンダ１Ａ、第２ブームシリンダ２Ａ、アームシリンダ３Ａに係わる部分のみを示し、バケットシリンダ４Ａや旋回用及び走行用のアクチュエータに係わる部分は省略している。
以上のような２ピースブーム式油圧ショベルに本発明の干渉防止装置が設けられている。この干渉防止装置は、上部旋回体４１Ｂと第１ブーム１との接続部に設けられ、上部旋回体４１Ｂと第１ブーム１との相対角度を検出する第１ブーム角度センサ５と、第１ブーム１と第２ブーム２との接続部に設けられ、第１ブーム１と第２ブーム２との相対角度を検出する第２ブーム角度センサ６と、第２ブーム２とアーム３との接続部に設けられ、第２ブーム２とアーム３との相対角度を検出するアーム角度センサ７と、パイロット弁１９，２０から出力されたパイロット圧をそれぞれ検出する圧力センサ２５，２６と、パイロット弁２１から出力されたパイロット圧を検出する圧力センサ２７と、パイロット弁２３から出力されたパイロット圧を検出する圧力センサ２８と、パイロット弁１９，２０から出力されたパイロット圧をそれぞれ減圧する比例電磁減圧弁１３，１４と、パイロット弁２１から出力されたパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁１６と、パイロット油圧源３２からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁１７と、パイロット弁２３からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁１８と、パイロット弁２２から出力されたパイロット圧と比例電磁減圧弁１７から出力されたパイロット圧の高い方を選択して流量制御弁１１に与えるシャトル弁３３と、入出力装置５０ａとＣＰＵ５０ｂとメモリ５０ｃとからなるコントローラ５０とを備えている。
コントローラ５０は、角度センサ５，６，７と圧力センサ２５，２６，２７，２８の信号を入力し、これらの角度信号及び圧力信号に基づいて作業フロント４２を制御するための制御信号を電磁比例減圧弁１３，１４，１６，１７，１８へ出力する。
３１はタンクである。
本実施形態の干渉防止制御方法を説明する。
本実施形態では、図１に示すように、減速領域Ｒ１と復元領域Ｒ２を設定し、減速領域Ｒ１内では減速制御を行い、復元領域Ｒ２内では復元制御を行う。
ここで、Ｋ１は減速領域Ｒ１と復元領域Ｒ２の境を表す境界線であり、Ｋ２は減速領域Ｒ１と制御を行わない領域との境を表す境界であり、減速開始線である。境界線Ｋ２は境界線Ｋ１に対して所定距離ｒ0隔てて設定される。
図２は干渉防止制御方法の概略を示すフローチャートである。
まず、角度センサ５，６，７の信号によりアーム先端位置を演算する（ステップ１１）。ここで、アーム先端位置は、図３に示す第１ブーム１の基端を原点としたＸＹ座標系の値として計算する。演算式を式（１）に示す。
Ｘ＝Ｌ１cosθ１＋Ｌ２cos（θ１＋θ２）＋Ｌ３cos（θ１＋θ２＋θ３）
Ｙ＝Ｌ１sinθ１＋Ｌ２sin（θ１＋θ２）＋Ｌ３sin（θ１＋θ２＋θ３）…（１）
Ｌ１：第１ブーム１の長さ
Ｌ２：第２ブーム２の長さ
Ｌ３：アーム３の長さ
θ１：第１ブーム角度センサ５の角度
θ２：第２ブーム角度センサ６の角度
θ３：アーム角度センサ７の角度
次に、第１ブーム上げ操作を行っているかを判断する（ステップ１２）。ＹＥＳの場合は、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入して入るかどうかを判断する（ステップ１３）。ＮＯの場合も、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入しているかどうかを判断する（ステップ１７）。アーム先端が境界線Ｋ２を超えず、減速領域Ｒ１側に進入していなかった場合は何も制御をせずに、スタートへ戻る（ステップ１９）。
第１ブーム上げ操作を行っておらずかつアーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入しているときは、境界線Ｋ１でアーム先端が停止するように電磁比例減圧弁１３，１４，１６，１８を操作してパイロット圧を減圧させ、第１ブーム１、第２ブーム２、アーム３の各シリンダ１Ａ，２Ａ，３Ａを減速させる各アクチュエータを減速、停止させる減速制御を行う（ステップ１２，１７，１８）。ここでの減速制御の詳細については後述する。
第１ブーム上げ操作を行っておりかつアーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入しているときは、電磁比例減圧弁１３，１４，１６，１８を操作してパイロット圧を減圧させ、第１ブーム１、第２ブーム２、アーム３の各シリンダ１Ａ，２Ａ，３Ａを減速させることで、減速領域Ｒ１内でアーム先端位置を減速させ、アーム先端速度を決められた速度まで落とすようにする減速制御を行う（ステップ１２，１３，１４）。
次に、アーム先端位置が境界線Ｋ１を越えて、復元領域Ｒ２に進入しているかどうかの判断をする（ステップ１５）。アーム先端が境界線Ｋ１を越え、復元領域Ｒ２側に進入していなかった場合は、スタートへ戻る（ステップ１９）。
アーム先端が境界線Ｋ１を越え、復元領域Ｒ２側に進入しているときは、電磁比例減圧弁１７を操作してパイロット圧を生成し、第２ブーム２を自動的にダンプさせる制御を行い、アーム先端位置を境界線Ｋ１より減速領域Ｒ１側へと移動させる復元制御を行う。この動作により作業フロント４２の所定部位、例えばバケット４が運転室４１Ｃに干渉することを回避する。ここでの復元制御の詳細については後述する。
以上の処理はコントローラ５０で行われる。このコントローラ５０の制御アルゴリズムを図４〜図１１により説明する。
まず、コントローラ５０の全体の制御アルゴリズムを図４により説明する。
図４において、ブロックＢ９で角度センサ５，６，７の信号を入力し、角度θ１，θ２，θ３からアーム先端位置を演算する。次いで、ブロックＢ１０でアーム先端位置（Ｘ，Ｙ）よりアーム先端位置から境界線Ｋ１までの最短距離の偏差ΔＺを算出する。この算出の詳細を図５に示す。アーム先端が減速領域Ｒ１側にある時又は制御を行わない領域にある時は偏差ΔＺはプラスにし、復元領域Ｒ２にある時は偏差ΔＺをマイナスとする。
次に、ブロックＢ１０で算出された偏差ΔＺをブロックＢ１１，Ｂ１２，Ｂ１３に入力する。
ブロックＢ１１では、圧力センサ２５，２６，２７，２８の信号を更に入力し、パイロット圧Ｐfbu，Ｐfbd，Ｐsbc，Ｐacと偏差ΔＺから減速制御の制御アルゴリズムにより電磁比例弁１３，１４，１６，１８の指令電圧を算出する。
ブロックＢ１２では、ブロックＢ９で算出されたアーム先端位置（Ｘ，Ｙ）と偏差ΔＺから復元制御の制御アルゴリズムにより電磁比例弁１７の指令電圧を算出する。
ブロックＢ１３では偏差ΔＺがプラスのときは０信号を出力し、マイナスのときは１信号を出力する。また、ブロックＢ１４では圧力センサ２５の信号を入力し、第１ブーム上げのパイロット圧Ｐfbuが入っているとき、１信号を出力し、入っていないときは０信号を出力する。
ブロックＢ１５ではブロックＢ１３，Ｂ１４の出力信号のＭＩＮ選択を行い、この選択した信号をブロックＢ１６で復元制御のブロックＢ１２からの電磁比例弁１７の指令電圧と掛け合わせ、ブロックＢ１３，Ｂ１４の出力信号がともに１信号であるときのみブロックＢ１２の復元制御を行うようにしている。
ブロックＢ１１の減速制御の詳細を図６に機能ブロック図で示す。
まず、第１ブーム上げ用電磁比例減圧弁１３の制御について説明する。制御ゲインブロック１０１では偏差ΔＺより減速ゲインＫfbuを算出し、第１ブーム上げメータイリング特性ブロック１００では第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuよりシリンダ目標速度Ｍfbuを算出し、ブロック１１７で減速ゲインＫfbuとシリンダ目標速度Ｍfbuを掛ける。その値からメータリングテーブル１０２より、目標パイロット圧Ｐfbunを算出し、電圧テーブル１０３にて、第１ブーム上げ用電磁比例減圧弁１３の出力電圧に換算し、出力する。
制御ゲインブロック１０１での偏差ΔＺと減速ゲインＫfbuの設定関係を図７（ａ）に拡大して示す。偏差ΔＺが減速開始距離ｒ0よりも大きいときは減速ゲインＫfbuが１で、偏差ΔＺが減速開始距離ｒ0以下になると、偏差ΔＺが小さくなるに従って減速ゲインＫfbuが小さくなり、偏差ΔＺが０になると減速ゲインＫfbuが０よりも大きなある値となり、偏差ΔＺが負の値になると減速ゲインＫfbuが偏差ΔＺが０のときの値に保たれるように偏差ΔＺと減速ゲインＫfbuとの関係が設定されている。これにより復元領域Ｒ２内での減速ゲインＫfbuが０より大きくなり、復元領域Ｒ２内で第１ブーム１を動作可能としている。
第１ブーム上げメータリング特性ブロック１００での第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuとシリンダ目標速度Ｍfbuとの設定関係は流量制御弁１０の第１ブーム上げ方向の開口面積特性に応じて決められるものであり、ブロック１１７でシリンダ目標速度Ｍfbuが乗じられた減速ゲインＫfbuは、図８（ａ）に示すように、第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuが高くなるに従って大きくなるように減速ゲインＫfbu*へと補正され、第１ブーム上げの動作速度に応じた減速制御が可能となる。
すなわち、第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuの高低に係わらず偏差ΔＺが減速開始距離ｒ0以下になると図７（ａ）の特性に従って減速制御が開始されるようになり、常にスムーズな減速制御が可能となる。
メータリングテーブル１０２の特性はブロック１００の第１ブーム上げメータリング特性の逆特性である。
第１ブーム下げ用電磁比例減圧弁１４、第２ブームクラウド用電磁比例減圧弁１６についても、制御ゲインブロック１０５、第１ブーム下げメータリング特性ブロック１０４、乗算ブロック１１８、メータリングテーブル１０６、電圧テーブル１０７、及び制御ゲインブロック１０９、第２ブームクラウドメータリング特性ブロック１０８、乗算ブロック１１９、メータリングテーブル１１０、電圧テーブル１１１により、第１ブーム上げ用電磁比例減圧弁１６と同様に制御される。
ただし、制御ゲインブロック１０５，１０９では、図７（ｂ）に拡大して示すように、偏差ΔＺが０以下になると減速ゲインＫfbd，Ｋsbcが０となるように偏差ΔＺと減速ゲインとの関係が設定されており、これにより境界線Ｋ１上で第１ブーム下げ及び第２ブームクラウドが停止するようになっている。
また、例えばブロック１１８でシリンダ目標速度Ｍfbdが乗じられた減速ゲインＫfbdは、図８（ｂ）に示すように、第１ブーム下げパイロット圧Ｐfbdが高くなるに従って大きくなるように減速ゲインＫfbd*へと補正され、図８（ａ）の場合と同様、第１ブーム下げのの動作速度に応じた減速制御が可能となる。
次に、アームクラウド用電磁比例減圧弁１８の制御について説明する。制御ゲインブロック１１３では偏差ΔＺより減速ゲインＫacを算出し、第１ブーム上げパイロット圧ゲインブロック１１６では第１ブーム上げパイロット圧ＰfbuよりゲインＫfbuを算出する。また、アームクラウドメタリング特性ブロック１１２ではアームクラウドパイロット圧Ｐacよりシリンダ目標速度Ｍacを算出する。
制御ゲインブロック１１３の設定は制御ゲインブロック１０５とほぼ同じである。
第１ブーム上げパイロット圧ゲインブロック１１６での第１ブーム上げパイロット圧ＰfbuとゲインＫfbuの設定関係を図７（ｃ）に拡大して示す。第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuが最高のときはゲインＫfbuが０で、パイロット圧Ｐfbuが低くなるに従いゲインＫfbuが大きくなり、パイロット圧Ｐfbuが０付近まで低くなるとゲインＫfbuが１となるようにパイロット圧ＰfbuとゲインＫfbuの関係が設定されている。
ブロック１１２，１１３，１１６で求めた３つのゲインはブロック１２０〜１２３で次式のように掛け合わせて処理され、修正減速ゲインＫac*を求める。
Ｋac*＝（１−Ｋfbu＋Ｋac×Ｋfbu）×Ｍac …（２）
これにより、修正減速ゲインＫac*は、図８（ｃ）に示すように、第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuが高くなるに従って減速ゲインゲインＫac*が大きくなり、減速量を抑え、アーム先端が境界線Ｋ１を越える時点で、第１ブームの上げ速度に応じたある程度のアームクラウド速度で進入できるようにしてある。また、第１ブーム上げ等の場合と同様、アームクラウドパイロット圧Ｐacが高くなるに従って減速ゲインＫac*が大きくなるように補正され、アーム３の動作速度に応じた減速制御が可能となる。
そして、修正減速ゲインＫac*からメータリングテーブル１１４より目標パイロット圧Ｐacnを算出し、電圧テーブル１１５にてアームクラウド用電磁比例減圧弁１８の出力電圧に換算し、出力する。
ブロックＢ１２の復元制御の詳細を図９に機能ブロック図で示す。
制御ゲインブロック２００で偏差ΔＺより復元ゲインＫsbddを算出する。また、図４のブロックＢ９で計算したアーム先端位置の座標値（Ｘ，Ｙ）を用いてブロック２０４で第１ブーム１、第２ブーム２、アーム３の各フロント角速度（θ′1，θ′2，θ′3）を求める（′は微分を表す）。次に、これらのフロント角速度（θ′1，θ′2，θ′3）を用いてブロック２０５でアーム先端速度（Ｘ′，Ｙ′）を求め、このアーム先端速度（Ｘ′，Ｙ′）を用いてブロック２０６でアーム先端目標速度（Ｘ′n，Ｙ′n）を求める。次に、このアーム先端目標速度（Ｘ′n，Ｙ′n）を用いてブロック２０７で第２ブーム目標角速度θ′2nを求め、この第２ブーム目標角速度θ′2n）を用いてブロック２０８で第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nを求め、更にフィードバックゲインブロック２０９で第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nよりフィードバックゲインＫsbfを求める。
以上より求めた復元ゲインＫsbddとフィードバックゲインＫsbfを加算部２０３で足し合わせ、このゲインＫsbdからメータリングテーブル２０１より目標パイロット圧Ｐsbdnを算出し、電圧テーブル２０２にて第２ブームダンプ用電磁比例減圧弁１７の出力電圧に換算し、ブロックＢ１６の乗算部（図４参照）を経て出力する。
制御ゲインブロック２００での偏差ΔＺと復元ゲインＫsbddの設定関係の一例を図１０（ａ）に拡大して示す。偏差ΔＺが正の値にあるときは復元ゲインＫsbddは０で、偏差ΔＺが負の値になると（アーム先端が復元領域Ｒ２に侵入すると）、偏差ΔＺが小さくなるに従って復元ゲインＫsbddが大きくなり、偏差ΔＺが負のある値以下になると復元ゲインＫsbddが１となるように偏差ΔＺと復元ゲインＫsbddとの関係が設定されている。
ブロック２０５ではアーム先端速度は次式により算出する。
ブロック２０６では、アーム先端が図１１のハッチングＡの減速領域Ｒ１からＲ２に侵入するときは、
Ｘ′n＝−Ｘ′
Ｙ′n＝Ｙ′ …（４）
アーム先端が図１１のハッチングＢの減速領域Ｒ１からＲ２に侵入するときは、
Ｘ′n＝Ｘ′
Ｙ′n＝−Ｙ′ …（５）
によりアーム先端目標速度（Ｘ′n，Ｙ′n）を求める。
ブロック２０７では、ブロック２０６で求めたアーム先端目標速度が（４）式の場合は、
（５）式の場合は、
により第２ブーム目標角速度θ′2nを求める。
フィードバックゲインブロック２０９での第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nとフィードバックゲインＫsbfの設定関係の一例を図１０（ｂ）に拡大して示す。第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nが最大のとき、ゲインＫsbfは例えば１であり、第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nが小さくなるに従ってゲインＫsbfは小さくなるように第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nとフィードバックゲインＫsbfの関係が設定されている。
メータリングテーブル２０１の特性は、流量制御弁１１の第２ブームダンプ方向の開口面積特性に応じて決められる第２ブームダンプパイロット圧Ｐsbdとシリンダ目標速度Ｍsbdの逆特性である。ただし、横軸のシリンダ目標速度Ｍsbdはゲインに換算されている。
以上によりアーム先端が復元領域Ｒ２に侵入すると、制御ゲインブロック２００でその侵入量に応じた復元ゲインＫsbddが演算されると共に、フィードバックゲインブロック２０９でその時のアーム先端速度に応じたフィードバックゲインが演算され、復元領域Ｒ２への侵入量とアーム先端速度に応じた速度で第２ブーム２をダンプし、アーム先端を減速領域Ｒ１内に戻すように移動させる。
次に、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）第１ブーム上げがない場合、（ｂ）第１ブーム上げがありかつアームクラウドがない場合、（ｃ）第１ブーム上げがありかつアームクラウドもある場合について説明する。
（ａ）第１ブーム上げがない場合
第１ブーム流量制御弁１０の上げ方向のパイロット弁１９が操作されておらず、それ以外のパイロット弁、例えば第２ブーム用流量制御弁１１のクラウド方向のパイロット弁２１又はアーム用流量制御弁１２のクラウド方向のパイロット弁２３が操作されている場合は、図６の１０８，１０９，１１９，１１０，１１１又は１１２，１１３，１２３，１１４，１１５の各機能により、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入すると、境界線Ｋ１でアーム先端が停止するように電磁比例減圧弁１６又は１８を操作してパイロット圧を減圧させ、第２ブーム２又はアーム３のシリンダ２Ａ又は３Ａを減速、停止させる。
このとき、ブロック１０５又は１１３の減速ゲインは、図８（ｂ）で説明したように、パイロット圧が高くなるに従って大きくなるように補正されるので、パイロット圧の高低に係わらずアーム先端位置が境界線Ｋ２を超えると減速制御が開始され、常にスムーズな減速制御が可能となる。
第１ブーム用流量制御弁１０の下げ方向のパイロット弁２０が操作されている場合も同様である。
一方、このとき、図４に示すブロックＢ１４には第１ブーム上げのパイロット圧Ｐfbuは入っておらず、ブロックＢ１４は０信号を出力するので、作業フロント４２の慣性によりアーム先端が復元領域Ｒ２に多少は入り込んだとしても、ブロックＢ１２の復元制御は行われない。
ここで、第１ブーム上げをせずに第２ブームかつ／又はアームをクラウド方向に操作する作業では、オペレータは作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業だけを意図する場合が多く、このような場合に第２ブームダンプにより作業フロントが車両本体から離れる方向に移動するとオペレータにとって不測の動きとなり、ダンプ方向に壁などの物体がある場合には、その物体に作業フロントがぶつかるおそれもある。上記のように作業フロントを減速停止させることによりオペレータの不測の動きが生じないので、良好な操作性が確保される。
（ｂ）第１ブーム上げがありかつアームクラウドがない場合
第１ブーム流量制御弁１０の上げ方向のパイロット弁１９が操作されており、かつアーム用流量制御弁１２のクラウド方向のパイロット弁２３が操作されていない場合は、図６の１００，１０１，１１７，１０２，１０３の各機能により、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入すると、電磁比例減圧弁１３を操作してパイロット圧を減圧させ、第１ブームのシリンダ１Ａを減速させることで、第１ブーム上げをブロック１０１の減速ゲインで決められた速度まで落とすように減速制御し、アーム先端速度を減速する。
一方、このとき、図４に示すブロックＢ１４には第１ブーム上げのパイロット圧Pfbuが入っており、ブロックＢ１４は１信号を出力している。従って、アーム先端位置が境界線Ｋ１を越えて、復元領域Ｒ２に進入すると、ブロック１３の出力も１信号となり、アーム先端位置を境界線Ｋ１より減速領域Ｒ１側へと移動させるブロック１２の復元制御が行われる。
すなわち、図９の制御ゲインブロック２００で復元領域Ｒ２への侵入量に応じて復元ゲインが演算され、２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９の各機能でその時のアーム先端速度に応じてフィードバックゲインが演算され、これらゲインにより復元領域Ｒ２への侵入量とその時のアーム先端速度に応じて第２ブーム２を自動的にダンプして、アーム先端位置を減速領域Ｒ１内に戻すように移動させる。
これにより、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入すると、第１ブーム上げを決められた速度まで落とすようにする減速すると共に、アーム先端位置が境界線Ｋ１を越えて復元領域Ｒ２に進入すると、減速された第１ブーム上げと復元制御による第２ブームダンプとの複合により、アーム先端が車両本体、特に運転室を迂回して動くようになり、作業フロントが停止せずに連続的かつ滑らかに車両本体、特に運転室との干渉を回避でき、作業性を向上できる。
（ｃ）第１ブーム上げがありかつアームクラウドもある場合
第１ブーム流量制御弁１０の上げ方向のパイロット弁１９が操作されており、かつアーム用流量制御弁１２のクラウド方向のパイロット弁２３も操作されているときは、上記（ｂ）の減速制御と復元制御が行われると共に、図６の１１６，１２０，１２１，１２２の各機能により、図８（ｃ）で説明したように第１ブーム上げパイロット圧Pfbuが高くなるに従ってアームクラウドの減速ゲインＫac※が大きくなるように修正され、減速量を抑え、第１ブームの上げ速度に応じたある程度のアームクラウド速度で復元領域Ｒ２に侵入する。
ここで、もしアームクラウドに対しても境界線Ｋ１で停止するよう減速制御したとすると、アーム先端が復元領域Ｒ２に侵入後第２ブームダンプにより減速領域Ｒ１に戻された場合にアームクラウドの減速制御が再開されるので、アームクラウドの停止・減速が繰り返され、作業フロントの動きがぎくしゃくする。
本実施形態では、第１ブームの上げ速度に応じたある程度のアームクラウド速度で復元領域Ｒ２に侵入するので、アームクラウドは減速制御を継続し、スムーズな干渉回避制御が可能となる。
以上のように本実施形態によれば、アーム先端位置が境界線Ｋ１を越えて復元領域Ｒ２に進入すると、第２ブームダンプによりアーム先端が戻るよう動かされるので、作業フロントが停止すること無く運転室との干渉を防止し、作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行える。
また、第１ブーム上げがあるときに上記のような第２ブームダンプによる復元制御を行うので、第１ブーム上げと第２ブームダンプとの複合により、アーム先端が運転室を迂回して動くようになり、干渉回避制御をスムーズに行える。
また、第１ブームを上げ方向に操作せず、第２ブームかつ／又はアームをクラウド方向に操作する作業にあっては、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと減速停止するだけであり、オペレータの不測の動きが生じないので、良好な操作性が得られる。
更に、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超えると、まず減速制御を行い、その後第２ブームダンプによる復元制御を行うため、油圧ポンプ２９の最大容量に限りがあっても、第１ブームシリンダ１Ａへの供給流量は減少するので、第２ブームシリンダ２Ａに十分な流量の圧油が供給でき、第２ブーム２を素早くダンプできるようになる。また、第２ブームをダンプするよう制御する前に各フロント部材が減速されるので、アーム先端の復元領域Ｒ２への進入量が抑えられる。従って、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
また、アーム先端速度に応じてフィードバックゲインを演算し、第２ブーム２をダンプするので、アーム先端速度に適合した第２ブームダンプの速度が得られ、スムーズな干渉回避制御が行えるとともに、アーム先端の復元領域Ｒ２への侵入量に応じて復元ゲインが演算されるので、アーム先端が運転室に近づけば近づくほど第２ブームダンプ速度が大きくなり、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
また、第１ブーム上げとアームクラウドがある場合は、アーム先端が復元領域Ｒ２に侵入するとき、ある程度のアームクラウド速度で復元領域Ｒ２に侵入するので、第２ブームダンプによる復元制御に際してアームクラウドの停止・減速が繰り返されることがなくなり、スムーズな干渉回避制御が可能となる。
更に、減速ゲインをメータリング特性ブロックで得たシリンダ目標速度に乗じることにより補正するので、操作パイロット圧の高低に係わらず偏差ΔＺが減速開始距離ｒ0以下になると所定の特性に従って減速制御が開始されるようになり、常にスムーズな減速制御が可能となる。
また、本実施形態では、上記のようにアーム先端位置が復元領域Ｒ２に進入すると、第２ブームダンプによりアーム先端を戻るよう動かして、作業フロントが停止すること無く運転室との干渉を防止している。ここで、アーム先端を戻す動き（運転室から離す動き）は、後述するようにアームをダンプ方向に動かすことによっても得られる。しかし、アームは通常の作業中（例えば掘削作業中）に作業そのものの実行のために使われるフロント部材であり、オペレータが操作レバーを操作してアームをクラウド方向に動かしている作業中に、もし上記の制御が働いてアームがダンプ方向に動かされると、オペレータの意志に反した動きとなり、オペレータは違和感を感じることがある。これに対して、２ピースブーム式油圧ショベルにおける第２ブームは、作業開始前に前後方向の作業範囲を選定するいわゆるポジショニングブームとして用いられることが多く、実際の作業中に用いられる頻度は少ないので、上記の制御で第２ブームがダンプ方向に動いてもオペレータが違和感を感じる度合いは少ない。したがって、本実施形態によれば、オペレータの操作フィーリングを損なうことなく、干渉回避制御をスムーズに行うことができる。
以上の如く本実施形態によれば、作業フロントを手前方向に動かす作業を連続的にスムーズに行え、作業性を大幅に向上できる。
本発明の第２の実施形態を図１２及び図１３により説明する。第１の実施形態では復元制御で第２ブームのみをダンプさせたが、本実施形態は第２ブームとアームをダンプさせるものである。図中、図１及び図９に示す部材又は機能と同等のものには同じ符号を付している。
図１２において、本実施形態による干渉防止装置は、図１に示す第１の実施形態のものに加えて、パイロット油圧源３２からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁１５と、パイロット弁２４から出力されたパイロット圧と比例電磁減圧弁１５から出力されたパイロット圧の高い方を選択して流量制御弁１２に与えるシャトル弁３４とを有している。
コントローラ５０Ａの全体の制御アルゴリズムは図４に示した第１の実施形態と同じである。また、この制御アルゴリズムの詳細は、ブロックＢ１２の復元制御を除いて第１の実施形態のものと同じである。
ブロックＢ１２の復元制御の詳細を図１３に機能ブロック図で示す。
図１３において、本実施形態では、第２ブームダンプに対するブロック２０８，２０９，２００，２０３，２０１，２０２に加え、アームダンプに対するブロック２０８Ａ，２０９Ａ，２１０，２１３，２１１，２１２が加わっている。
また、ブロック２０７Ａではアーム先端目標速度（Ｘ′n，Ｙ′n）を用いて第２ブーム目標角速度θ′2nに加え、アーム目標角速度θ′2nAを求め、このアーム目標角速度θ′2nAを用いてブロック２０８Ａでアームシリンダ目標速度Ｓ2nAを求め、更にフィードバックゲインブロック２０９Ａでアームシリンダ目標速度Ｓ2nAよりフィードバックゲインＫafを求める。
制御ゲインブロック２１０では、偏差ΔＺよりアームダンプに対する復元ゲインＫacdを算出する。また、第１の実施形態で説明した第２ブームダンプに対する復元ゲインＫsbddの場合と同様、制御ゲインブロック２１０で求めた復元ゲインＫacdに２０４，２０５，２０６，２０７Ａ，２０８Ａ，２０９Ａの各機能で求めたフィードバックゲインＫafを加算部２１３で足し合わせ、このゲインＫacからメータリングテーブル２１１より目標パイロット圧Ｐacnを算出し、電圧テーブル２１２にてアームダンプ用電磁比例減圧弁１５の出力電圧に換算し、ブロックＢ１６の乗算部（図４参照）を経て出力する。
制御ゲインブロック２１０における偏差ΔＺと復元ゲインＫaddの設定関係及びフィードバックゲインブロック２０９Ａにおけるアームシリンダ目標速度Ｓ2nAとフィードバックゲインＫafの設定関係は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示した設定関係と実質的に同じである。
また、メータリングテーブル２１１の特性は、流量制御弁１２のアームダンプ方向の開口面積特性に応じて決められるアームダンプパイロット圧Ｐadとシリンダ目標速度Ｍadの逆特性である。ただし、この場合も、横軸のシリンダ目標速度はゲインに換算されている。
以上によりアーム先端が復元領域Ｒ２に侵入すると、制御ゲインブロック２００，２１０でその侵入量に応じた復元ゲインＫabdd及びＫaddが演算されると共に、フィードバックゲインブロック２０９，２０９Ａでその時のアーム先端速度に応じたフィードバックゲインが演算され、復元領域Ｒ２への侵入量とアーム先端速度に応じた速度で第２ブーム２とアーム３をダンプし、アーム先端を減速領域Ｒ１内に戻すように移動させる。
したがって、本実施形態においては、アーム先端が第２ブーム２とアーム３の両方のダンプで減速領域Ｒ１内に戻るように動かされるので、アーム先端は素早くかつより滑らかに車体を迂回するように動かされ、より作業性を高めている。
本発明の第３の実施形態を図１４及び図１５により説明する。上記実施形態は操作手段としてパイロット弁を用いたが、本実施形態は操作手段として電気レバーを用いたものである。
図１４において、本実施形態による干渉防止装置は、図１に示す第１の実施形態における操作手段としてのパイロット弁１９〜２４に代え、電気レバー装置１９Ａ〜２４Ａを有し、流量制御弁１０，１１，１２のパイロット操作系にはパイロット油圧源３２からのパイロット圧を基に電気レバー装置１９Ａ〜２４Ａの操作量に応じてパイロット圧を発生する電磁比例減圧弁１３，１４，１６，５５，１８，５６が設けられている。また、パイロット油圧源３２からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁１７が設けられ、パイロット弁５５から出力されたパイロット圧と比例電磁減圧弁１７から出力されたパイロット圧の高い方がシャトル弁３３により選択され、流量制御弁１１に与えられる。
コントローラ５０Ｂは、電気レバー装置１９Ａ〜２４Ａと角度センサ５，６，７の信号を入力し、これらの操作信号及び角度信号に基づいて作業フロント４２を制御するための制御信号を電磁比例減圧弁１３，１４，１６，５５，１７，１８，５６へ出力する。
コントローラ５０Ｂの全体の制御アルゴリズムを図１５に示す。コントローラ５０Ｂは、図４に示したのと同様な比例電磁弁減圧弁１３，１４，１６，１７，１８への指令電圧を演算、出力する部分Ｃ１に加え、比例電磁減圧弁５５，５６への指令電圧を演算、出力する部分Ｃ２を有している。ただし、部分Ｃ１の操作信号の入力は操作パイロット圧から電気レバー装置からの操作信号（電気信号）Ｄfbu，Ｄfbd，Ｄsbc，Ｄacに置き換えられている。減速制御ブロックＢ１１及び復元制御ブロックＢ１２の詳細は、メータリング特性が電気レバー装置からの操作信号対応になっている点を除いて図６及び図９に示したものと同じである。
部分Ｃ２では、電気レバー装置２２Ａ，２４Ａからの操作信号Ｄsbd，Ｄａｄを、メータリング特性ブロック（例えば図６の１００）、メータリングテーブル（例えば図６の１０２）、電圧テーブル（例えば図６の１０３）により指令電圧に変換し、比例電磁減圧弁５５，５６へ出力する。
以上のように構成した本実施形態の動作は第１の実施形態と同様であり、操作手段として電気レバー装置を用いたものにおいて、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、第２ブームをダンプするよう制御するので、作業フロントと運転室との干渉を回避しつつ作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行え、作業性を大幅に向上できる。
本発明は２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置に係わり、特に作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと作業フロントの動きを規制する２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置に関する。
背景技術
油圧ショベルの作業フロントは上下動可能なブーム及びアーム等のフロント部材からなり、アームの先端にバケット等の作業具が装着される。作業フロントのブームはある角度で屈曲しており、通常これは一本のモノブームで構成されているが、第１ブームと第２ブームの２本のブームに分割したものもあり、これは２ピースブーム式油圧ショベルと呼ばれている。
２ピースブーム式油圧ショベルでは、オペレータが第１ブーム、第２ブーム、アームなどの各フロント部材を操作レバーによって操作するとき、第１ブームと第２ブームの角度を任意に変えれるため、その角度によってはバケットが車両本体、特に運転室（キャブ）に干渉する恐れがある。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２−３０８０１８公報に提案されている。
特開平２−３０８０１８公報の提案では、第１、第２ブーム及びアームの各関節の枢着部に各関節の相対角を検出するポテンショメータを設け、このポテンショメータからの出力に基づいてアームの先端位置を演算するとともに、この演算されたアーム先端位置が予め設定した危険領域に入った時、警報装置を作動させる信号を出力する。また、アーム先端位置が予め設定された危険領域に入った時、干渉防止コントローラより出力される信号により各フロント部材の作業アクチュエータと操作弁との間に設置された切換弁を停止位置に切り換えて、作動中のフロント部材の動きを自動停止させる。
発明の開示
以上のように特開平２−３０８０１８公報に記載の従来技術では、危険領域にアーム先端が進入した場合、各フロント部材が停止するよう規制される。しかし、このようにフロント部材を停止させると、運転室近くでの作業を行う時は、作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす掘削・放土作業のような作業は連続的にスムーズに行えず、作業性が大幅に損なわれる。
本発明の目的は、作業フロントを手前方向に動かす作業を連続的にスムーズに行え、作業性を向上する２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を提供することにある。
（１）上記目的を達成するために、本発明は、車両本体と、この車両本体に設けられ、上下方向に回動可能な第１、第２ブーム及びアームを含む複数のフロント部材からなる作業フロントと、第１ブームを駆動する第１ブームシリンダ、第２ブームを駆動する第２ブームシリンダ及びアームを駆動するアームシリンダと、第１ブームの操作手段の操作信号に応じて第１ブームシリンダに供給される圧油の流量を制御する第１ブーム用流量制御弁と、第２ブームの操作手段の操作信号に応じて第２ブームシリンダに供給される圧油の流量を制御する第２ブーム用流量制御弁と、アームの操作手段の操作信号に応じてアームシリンダに供給される圧油の流量を制御するアーム用流量制御弁とを備えた２ピースブーム式油圧ショベルに設けられ、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと作業フロントの動きを規制する２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記作業フロントの姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記第１ブームの操作手段の第１ブーム上げ方向の操作信号、前記第２ブームの操作手段の第２ブームクラウド方向の操作信号及び前記アームの操作手段のアームクラウド方向の操作信号と前記姿勢検出手段の検出信号を入力し、前記第１ブームの操作手段により第１ブームが上げ方向に動かされたときは、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、その第１ブーム上げを続行しながら前記第２ブームをダンプ方向に動かすよう第２ブーム用流量制御弁に指令信号を出力するとともに、前記第１ブームが上げ方向に動かされておらず、かつ前記第２ブームの操作手段(21)又は前記アームの操作手段(23)により前記第２ブーム又はアームがクラウド方向に動かされているときは、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくにしたがって減速し、その後停止するように前記第２ブームのクラウド方向の操作信号及びアームのクラウド方向の操作信号を補正する制御手段とを備えるものとする。
以上のように構成した本発明では、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、第２ブームがダンプ方向に動かされるので、作業フロントが停止すること無く車両本体及び運転室との干渉を防止し、作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行える。
また、アームでなく、実際の作業中に使用頻度の少ない第２ブームをダンプ方向に動かして上記の制御を行うことにより、オペレータに違和感の少ない干渉防止制御が行える。
また、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、第１ブーム上げと第２ブームダンプとの複合により、作業フロントの所定部位が車両本体（運転室）を迂回して動くようになり、作業フロントと車両本体との干渉を回避しつつ作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行える。
また、第１ブームを上げ方向に操作せず、第２ブームかつ／又はアームをクラウド方向に操作する作業にあっては、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと減速停止するだけであり、第２ブームダンプにより作業フロントが車両本体から離れる方向に移動することがない。
ここで、第１ブーム上げをせずに第２ブームかつ／又はアームをクラウド方向に操作する作業では、オペレータは作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業だけを意図する場合が多く、第２ブームダンプにより作業フロントが車両本体から離れる方向に移動するとオペレータにとっては不測の動きとなり、ダンプ方向に壁などの物体があると作業フロントがぶつかることがある。上記のように作業フロントを減速停止させることによりオペレータの不測の動きが生じなくなり、良好な操作性が確保される。
（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記第１ブームが上げ方向に動かされているときは、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくにしたがって第１ブームの上げ動作を減速し、その後減速した第１ブーム上げ動作を続行するように前記第１ブームの上げ方向の操作信号を補正する。
これにより作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと第１ブームの上げ動作が減速されるので、油圧ポンプの最大容量に限りがあっても第２ブームシリンダには十分な流量の圧油が供給でき、第２ブームを素早くダンプし、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
また、第１ブーム上げ動作が減速されるので、車両本体に対する作業フロントの所定部位の接近量が抑えられ、第２ブームダンプにより作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
（３）更に、上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記第１ブームが上げ方向に動かされかつ前記アームがクラウド方向に動かされているときは、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくにしたがってアームクラウド動作を減速し、その後減速したアームクラウド動作を続行するよう前記アームのクラウド方向の操作信号を補正する。
これにより第１ブーム上げとアームクラウド操作により作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、アームクラウドは減速後ある程度の速度で動き続けるようになり、第２ブームダンプによる復元制御に際してアームクラウドの停止・減速の繰り返しが回避され、スムーズな干渉回避制御が可能となる。
（４）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位の移動速度に応じた第２ブームのダンプ方向の目標速度を計算し、第２ブームがこの目標速度で動くよう前記制御を行う。
これにより第２ブームをダンプするよう制御するとき、作業フロントの所定部位の移動速度に適合した第２ブームダンプ速度が得られ、スムーズな干渉防止制御が行える。
（５）上記（４）において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位の移動速度が大きくなるに従って大きくなるよう前記第２ブームのダンプ方向の目標速度を計算する。
（６）また、上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくに従って大きくなる第２ブームのダンプ方向の目標速度を計算し、第２ブームがこの目標速度で動くよう前記制御を行う。
これにより作業部材の所定部位が車両本体に近づけば近づくほど第２ブームダンプ速度が大きくなり、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
（７）また、上記（１）において、好ましくは、前記姿勢検出手段は、前記作業フロントの所定部位から車両本体の周囲に予め設定された領域までの距離を計算する手段を有し、前記制御手段は、前記計算した距離が予め設定された第１制御開始距離以下になると当該距離が小さくなるに従って減速するよう各操作手段の操作信号を補正するとともに、前記計算した距離が予め設定された前記第１制御開始距離よりも小さい第２制御開始距離になると、少なくとも前記第１ブームの上げ動作を除いて各フロント部材が停止するよう各操作手段の操作信号を補正し、更に前記計算した距離が前記第２制御開始距離以下になると前記第２ブームをダンプ方向に動かすよう制御する。
これにより作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、まず第１制御開始距離以下で各フロント部材が減速されかつ少なくとも第１ブームの上げ動作を除いて各フロント部材が停止し、その後第２制御開始距離以下で第２ブームがダンプ方向に動かされるよう制御されるので、油圧ポンプの最大容量に限りがあっても第２ブームシリンダには十分な流量の圧油が供給でき、第２ブームを素早くダンプし、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
また、第２ブームがダンプ方向に動かされるよう制御する前に各フロント部材が減速されるので、作業フロントの所定部位の第２制御開始距離を超えた進入量が抑えられ、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
（８）上記（７）において、好ましくは、前記制御手段は、前記計算した距離が予め設定された前記第１制御開始距離よりも小さい第２制御開始距離になると、前記第１ブームの上げ動作と前記アームのクラウド動作を除いて各フロント部材が停止するよう各操作手段の操作信号を補正する。
これにより第１ブーム上げとアームクラウド操作により作業フロントの所定部位が車両本体に近づき、第２制御開始距離以下になったとき、アームクラウドはある程度の速度で動き続けるようになり、第２ブームダンプによる復元制御に際してアームクラウドの停止・減速の繰り返しが回避され、スムーズな干渉回避制御が可能となる。
（９）また、上記（７）において、好ましくは、前記制御手段は、前記操作手段の操作量が大きくなるにしたがって減速度合いが小さくなるようにそれぞれの操作手段の操作信号を補正する。
これにより各操作手段の操作量係わらず常に第１制御開始距離近辺から減速制御が開始されるようになり、スムーズな減速制御が可能となる。
（１０）更に、上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、前記第２ブームとアームの両方をダンプ方向に動かすよう第２ブーム用流量制御弁及びアーム用流量制御弁に指令信号を出力する。
これにより応答の良い迅速な干渉防止制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態による２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を示す図である。
図２は、本発明の第１の実施形態による干渉防止制御方法を説明するフローチャートである。
図３は、作業フロントの寸法、角度及び座標系を示す図である。
図４は、コントローラの制御アルゴリズムを示す機能ブロック図である。
図５は、アーム先端位置から復元領域の境界線までの距離偏差ΔＺを算出する方法を説明する図である。
図６は、減速制御の詳細を示す機能ブロック図である。
図７は、制御ゲインブロックでの偏差ΔＺと減速ゲインの設定関係を拡大して示す図である。
図８は、偏差ΔＺと減速ゲインの設定関係がパイロット圧によりどのように変化するかを示す図である。
図９は 復元制御の詳細を示す機能ブロック図である。
図１０は、制御ゲインブロックでの偏差ΔＺと復元ゲインの設定関係及びフィードバックゲインブロックでの第２ブームシリンダ目標速度とフィードバックゲインの設定関係を拡大して示す図である。
図１１は、アーム先端目標速度の求めるときの考え方を説明する図である。
図１２は、本発明の第２の実施形態による２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を示す図である。
図１３は、復元制御の詳細を示す機能ブロック図である。
図１４は、本発明の第３の実施形態による２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を示す図である。
図１５は、コントローラの制御アルゴリズムを示す機能ブロック図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のいくつかの実施形態を図面を用いて説明する。
まず、本発明の第１の実施形態を図１〜図１１により説明する。
図１において、本発明が係わる２ピースブーム式油圧ショベル４０は、車両本体４１と多関節形の作業フロント４２を有し、車両本体４１は下部走行体４１Ａ、この下部走行体４１Ａ上に旋回可能に搭載された上部旋回体４１Ｂ、この上部旋回体４１Ｂ上に設けられた運転室４１Ｃで構成され、作業フロント４２は上部旋回体４１Ｂの前部に上下方向に回動可能に取り付けられた第１ブーム１と、この第１ブーム１に上下方向に回動可能に取り付けられた第２ブーム２と、この第２ブーム２に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム３と、このアーム３に上下方向に回動可能に取り付けられた作業具、例えばバケット４とで構成されている。
また、第１ブーム１は第１ブームシリンダ１Ａで駆動され、第２ブーム２は第２ブームシリンダ２Ａで駆動され、アーム３はアームシリンダ３Ａで駆動され、バケット４はバケットシリンダ４Ａで駆動される。
図１の下側に油圧ショベル４０の油圧駆動回路を示す。この油圧駆動回路は、上記の第１ブームシリンダ１Ａ、第２ブームシリンダ２Ａ、アームシリンダ３Ａと、容量可変機構２９Ａ及び３０Ａを備え持つ油圧ポンプ２９，３０と、油圧ポンプ２９から第１ブームシリンダ１Ａ及び第２ブームシリンダ２Ａに供給される圧油の流量を制御する第１ブーム用流量制御弁１０及び第２ブーム用流量制御弁１１と、油圧ポンプ３０からアームシリンダ３Ａに供給される圧油の流量を制御するアーム用流量制御弁１２と、第１ブーム流量制御弁１０に対しパイロット圧の操作信号を出力するパイロット弁１９，２０と、第２ブーム流量制御弁１１に対しパイロット圧の操作信号を出力するパイロット弁２１，２２と、アーム用流量制御弁１２に対しパイロット圧の操作信号を出力するパイロット弁２３，２４とを備えている。パイロット弁１９，２０は同じ操作レバーの操作方向に応じて選択的に操作され、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を指令信号として出力する。パイロット弁２１，２２及びパイロット弁２３，２４もそれぞれ同じ操作レバーの操作方向に応じて選択的に操作され、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を指令信号として出力する。流量制御弁１０，１１，１２はパイロット弁からのパイロット圧によりそれぞれの操作レバーの操作量（パイロット圧）に応じた開口面積となるよう制御され、圧油の流量と供給方向を制御する。
図１では、油圧駆動回路として、第１ブームシリンダ１Ａ、第２ブームシリンダ２Ａ、アームシリンダ３Ａに係わる部分のみを示し、バケットシリンダ４Ａや旋回用及び走行用のアクチュエータに係わる部分は省略している。
以上のような２ピースブーム式油圧ショベルに本発明の干渉防止装置が設けられている。この干渉防止装置は、上部旋回体４１Ｂと第１ブーム１との接続部に設けられ、上部旋回体４１Ｂと第１ブーム１との相対角度を検出する第１ブーム角度センサ５と、第１ブーム１と第２ブーム２との接続部に設けられ、第１ブーム１と第２ブーム２との相対角度を検出する第２ブーム角度センサ６と、第２ブーム２とアーム３との接続部に設けられ、第２ブーム２とアーム３との相対角度を検出するアーム角度センサ７と、パイロット弁１９，２０から出力されたパイロット圧をそれぞれ検出する圧力センサ２５，２６と、パイロット弁２１から出力されたパイロット圧を検出する圧力センサ２７と、パイロット弁２３から出力されたパイロット圧を検出する圧力センサ２８と、パイロット弁１９，２０から出力されたパイロット圧をそれぞれ減圧する比例電磁減圧弁１３，１４と、パイロット弁２１から出力されたパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁１６と、パイロット油圧源３２からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁１７と、パイロット弁２３からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁１８と、パイロット弁２２から出力されたパイロット圧と比例電磁減圧弁１７から出力されたパイロット圧の高い方を選択して流量制御弁１１に与えるシャトル弁３３と、入出力装置５０ａとＣＰＵ５０ｂとメモリ５０ｃとからなるコントローラ５０とを備えている。
コントローラ５０は、角度センサ５，６，７と圧力センサ２５，２６，２７，２８の信号を入力し、これらの角度信号及び圧力信号に基づいて作業フロント４２を制御するための制御信号を電磁比例減圧弁１３，１４，１６，１７，１８へ出力する。
３１はタンクである。
本実施形態の干渉防止制御方法を説明する。
本実施形態では、図１に示すように、減速領域Ｒ１と復元領域Ｒ２を設定し、減速領域Ｒ１内では減速制御を行い、復元領域Ｒ２内では復元制御を行う。
ここで、Ｋ１は減速領域Ｒ１と復元領域Ｒ２の境を表す境界線であり、Ｋ２は減速領域Ｒ１と制御を行わない領域との境を表す境界であり、減速開始線である。境界線Ｋ２は境界線Ｋ１に対して所定距離ｒ0隔てて設定される。
図２は干渉防止制御方法の概略を示すフローチャートである。
まず、角度センサ５，６，７の信号によりアーム先端位置を演算する（ステップ１１）。ここで、アーム先端位置は、図３に示す第１ブーム１の基端を原点としたＸＹ座標系の値として計算する。演算式を式（１）に示す。
Ｘ＝Ｌ１cosθ１＋Ｌ２cos（θ１＋θ２）＋Ｌ３cos（θ１＋θ２＋θ３）
Ｙ＝Ｌ１sinθ１＋Ｌ２sin（θ１＋θ２）＋Ｌ３sin（θ１＋θ２＋θ３）…（１）
Ｌ１：第１ブーム１の長さ
Ｌ２：第２ブーム２の長さ
Ｌ３：アーム３の長さ
θ１：第１ブーム角度センサ５の角度
θ２：第２ブーム角度センサ６の角度
θ３：アーム角度センサ７の角度
次に、第１ブーム上げ操作を行っているかを判断する（ステップ１２）。ＹＥＳの場合は、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入して入るかどうかを判断する（ステップ１３）。ＮＯの場合も、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入しているかどうかを判断する（ステップ１７）。アーム先端が境界線Ｋ２を超えず、減速領域Ｒ１側に進入していなかった場合は何も制御をせずに、スタートへ戻る（ステップ１９）。
第１ブーム上げ操作を行っておらずかつアーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入しているときは、境界線Ｋ１でアーム先端が停止するように電磁比例減圧弁１３，１４，１６，１８を操作してパイロット圧を減圧させ、第１ブーム１、第２ブーム２、アーム３の各シリンダ１Ａ，２Ａ，３Ａを減速させる各アクチュエータを減速、停止させる減速制御を行う（ステップ１２，１７，１８）。ここでの減速制御の詳細については後述する。
第１ブーム上げ操作を行っておりかつアーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入しているときは、電磁比例減圧弁１３，１４，１６，１８を操作してパイロット圧を減圧させ、第１ブーム１、第２ブーム２、アーム３の各シリンダ１Ａ，２Ａ，３Ａを減速させることで、減速領域Ｒ１内でアーム先端位置を減速させ、アーム先端速度を決められた速度まで落とすようにする減速制御を行う（ステップ１２，１３，１４）。
次に、アーム先端位置が境界線Ｋ１を越えて、復元領域Ｒ２に進入しているかどうかの判断をする（ステップ１５）。アーム先端が境界線Ｋ１を越え、復元領域Ｒ２側に進入していなかった場合は、スタートへ戻る（ステップ１９）。
アーム先端が境界線Ｋ１を越え、復元領域Ｒ２側に進入しているときは、電磁比例減圧弁１７を操作してパイロット圧を生成し、第２ブーム２を自動的にダンプさせる制御を行い、アーム先端位置を境界線Ｋ１より減速領域Ｒ１側へと移動させる復元制御を行う。この動作により作業フロント４２の所定部位、例えばバケット４が運転室４１Ｃに干渉することを回避する。ここでの復元制御の詳細については後述する。
以上の処理はコントローラ５０で行われる。このコントローラ５０の制御アルゴリズムを図４〜図１１により説明する。
まず、コントローラ５０の全体の制御アルゴリズムを図４により説明する。
図４において、ブロックＢ９で角度センサ５，６，７の信号を入力し、角度θ１，θ２，θ３からアーム先端位置を演算する。次いで、ブロックＢ１０でアーム先端位置（Ｘ，Ｙ）よりアーム先端位置から境界線Ｋ１までの最短距離の偏差ΔＺを算出する。この算出の詳細を図５に示す。アーム先端が減速領域Ｒ１側にある時又は制御を行わない領域にある時は偏差ΔＺはプラスにし、復元領域Ｒ２にある時は偏差ΔＺをマイナスとする。
次に、ブロックＢ１０で算出された偏差ΔＺをブロックＢ１１，Ｂ１２，Ｂ１３に入力する。
ブロックＢ１１では、圧力センサ２５，２６，２７，２８の信号を更に入力し、パイロット圧Ｐfbu，Ｐfbd，Ｐsbc，Ｐacと偏差ΔＺから減速制御の制御アルゴリズムにより電磁比例弁１３，１４，１６，１８の指令電圧を算出する。
ブロックＢ１２では、ブロックＢ９で算出されたアーム先端位置（Ｘ，Ｙ）と偏差ΔＺから復元制御の制御アルゴリズムにより電磁比例弁１７の指令電圧を算出する。
ブロックＢ１３では偏差ΔＺがプラスのときは０信号を出力し、マイナスのときは１信号を出力する。また、ブロックＢ１４では圧力センサ２５の信号を入力し、第１ブーム上げのパイロット圧Ｐfbuが入っているとき、１信号を出力し、入っていないときは０信号を出力する。
ブロックＢ１５ではブロックＢ１３，Ｂ１４の出力信号のＭＩＮ選択を行い、この選択した信号をブロックＢ１６で復元制御のブロックＢ１２からの電磁比例弁１７の指令電圧と掛け合わせ、ブロックＢ１３，Ｂ１４の出力信号がともに１信号であるときのみブロックＢ１２の復元制御を行うようにしている。
ブロックＢ１１の減速制御の詳細を図６に機能ブロック図で示す。
まず、第１ブーム上げ用電磁比例減圧弁１３の制御について説明する。制御ゲインブロック１０１では偏差ΔＺより減速ゲインＫfbuを算出し、第１ブーム上げメータイリング特性ブロック１００では第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuよりシリンダ目標速度Ｍfbuを算出し、ブロック１１７で減速ゲインＫfbuとシリンダ目標速度Ｍfbuを掛ける。その値からメータリングテーブル１０２より、目標パイロット圧Ｐfbunを算出し、電圧テーブル１０３にて、第１ブーム上げ用電磁比例減圧弁１３の出力電圧に換算し、出力する。
制御ゲインブロック１０１での偏差ΔＺと減速ゲインＫfbuの設定関係を図７（ａ）に拡大して示す。偏差ΔＺが減速開始距離ｒ0よりも大きいときは減速ゲインＫfbuが１で、偏差ΔＺが減速開始距離ｒ0以下になると、偏差ΔＺが小さくなるに従って減速ゲインＫfbuが小さくなり、偏差ΔＺが０になると減速ゲインＫfbuが０よりも大きなある値となり、偏差ΔＺが負の値になると減速ゲインＫfbuが偏差ΔＺが０のときの値に保たれるように偏差ΔＺと減速ゲインＫfbuとの関係が設定されている。これにより復元領域Ｒ２内での減速ゲインＫfbuが０より大きくなり、復元領域Ｒ２内で第１ブーム１を動作可能としている。
第１ブーム上げメータリング特性ブロック１００での第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuとシリンダ目標速度Ｍfbuとの設定関係は流量制御弁１０の第１ブーム上げ方向の開口面積特性に応じて決められるものであり、ブロック１１７でシリンダ目標速度Ｍfbuが乗じられた減速ゲインＫfbuは、図８（ａ）に示すように、第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuが高くなるに従って大きくなるように減速ゲインＫfbu*へと補正され、第１ブーム上げの動作速度に応じた減速制御が可能となる。
すなわち、第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuの高低に係わらず偏差ΔＺが減速開始距離ｒ0以下になると図７（ａ）の特性に従って減速制御が開始されるようになり、常にスムーズな減速制御が可能となる。
メータリングテーブル１０２の特性はブロック１００の第１ブーム上げメータリング特性の逆特性である。
第１ブーム下げ用電磁比例減圧弁１４、第２ブームクラウド用電磁比例減圧弁１６についても、制御ゲインブロック１０５、第１ブーム下げメータリング特性ブロック１０４、乗算ブロック１１８、メータリングテーブル１０６、電圧テーブル１０７、及び制御ゲインブロック１０９、第２ブームクラウドメータリング特性ブロック１０８、乗算ブロック１１９、メータリングテーブル１１０、電圧テーブル１１１により、第１ブーム上げ用電磁比例減圧弁１６と同様に制御される。
ただし、制御ゲインブロック１０５，１０９では、図７（ｂ）に拡大して示すように、偏差ΔＺが０以下になると減速ゲインＫfbd，Ｋsbcが０となるように偏差ΔＺと減速ゲインとの関係が設定されており、これにより境界線Ｋ１上で第１ブーム下げ及び第２ブームクラウドが停止するようになっている。
また、例えばブロック１１８でシリンダ目標速度Ｍfbdが乗じられた減速ゲインＫfbdは、図８（ｂ）に示すように、第１ブーム下げパイロット圧Ｐfbdが高くなるに従って大きくなるように減速ゲインＫfbd*へと補正され、図８（ａ）の場合と同様、第１ブーム下げのの動作速度に応じた減速制御が可能となる。
次に、アームクラウド用電磁比例減圧弁１８の制御について説明する。制御ゲインブロック１１３では偏差ΔＺより減速ゲインＫacを算出し、第１ブーム上げパイロット圧ゲインブロック１１６では第１ブーム上げパイロット圧ＰfbuよりゲインＫfbuを算出する。また、アームクラウドメタリング特性ブロック１１２ではアームクラウドパイロット圧Ｐacよりシリンダ目標速度Ｍacを算出する。
制御ゲインブロック１１３の設定は制御ゲインブロック１０５とほぼ同じである。
第１ブーム上げパイロット圧ゲインブロック１１６での第１ブーム上げパイロット圧ＰfbuとゲインＫfbuの設定関係を図７（ｃ）に拡大して示す。第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuが最高のときはゲインＫfbuが０で、パイロット圧Ｐfbuが低くなるに従いゲインＫfbuが大きくなり、パイロット圧Ｐfbuが０付近まで低くなるとゲインＫfbuが１となるようにパイロット圧ＰfbuとゲインＫfbuの関係が設定されている。
ブロック１１２，１１３，１１６で求めた３つのゲインはブロック１２０〜１２３で次式のように掛け合わせて処理され、修正減速ゲインＫac*を求める。
Ｋac*＝（１−Ｋfbu＋Ｋac×Ｋfbu）×Ｍac …（２）
これにより、修正減速ゲインＫac*は、図８（ｃ）に示すように、第１ブーム上げパイロット圧Ｐfbuが高くなるに従って減速ゲインゲインＫac*が大きくなり、減速量を抑え、アーム先端が境界線Ｋ１を越える時点で、第１ブームの上げ速度に応じたある程度のアームクラウド速度で進入できるようにしてある。また、第１ブーム上げ等の場合と同様、アームクラウドパイロット圧Ｐacが高くなるに従って減速ゲインＫac*が大きくなるように補正され、アーム３の動作速度に応じた減速制御が可能となる。
そして、修正減速ゲインＫac*からメータリングテーブル１１４より目標パイロット圧Ｐacnを算出し、電圧テーブル１１５にてアームクラウド用電磁比例減圧弁１８の出力電圧に換算し、出力する。
ブロックＢ１２の復元制御の詳細を図９に機能ブロック図で示す。
制御ゲインブロック２００で偏差ΔＺより復元ゲインＫsbddを算出する。また、図４のブロックＢ９で計算したアーム先端位置の座標値（Ｘ，Ｙ）を用いてブロック２０４で第１ブーム１、第２ブーム２、アーム３の各フロント角速度（θ′1，θ′2，θ′3）を求める（′は微分を表す）。次に、これらのフロント角速度（θ′1，θ′2，θ′3）を用いてブロック２０５でアーム先端速度（Ｘ′，Ｙ′）を求め、このアーム先端速度（Ｘ′，Ｙ′）を用いてブロック２０６でアーム先端目標速度（Ｘ′n，Ｙ′n）を求める。次に、このアーム先端目標速度（Ｘ′n，Ｙ′n）を用いてブロック２０７で第２ブーム目標角速度θ′2nを求め、この第２ブーム目標角速度θ′2n）を用いてブロック２０８で第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nを求め、更にフィードバックゲインブロック２０９で第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nよりフィードバックゲインＫsbfを求める。
以上より求めた復元ゲインＫsbddとフィードバックゲインＫsbfを加算部２０３で足し合わせ、このゲインＫsbdからメータリングテーブル２０１より目標パイロット圧Ｐsbdnを算出し、電圧テーブル２０２にて第２ブームダンプ用電磁比例減圧弁１７の出力電圧に換算し、ブロックＢ１６の乗算部（図４参照）を経て出力する。
制御ゲインブロック２００での偏差ΔＺと復元ゲインＫsbddの設定関係の一例を図１０（ａ）に拡大して示す。偏差ΔＺが正の値にあるときは復元ゲインＫsbddは０で、偏差ΔＺが負の値になると（アーム先端が復元領域Ｒ２に侵入すると）、偏差ΔＺが小さくなるに従って復元ゲインＫsbddが大きくなり、偏差ΔＺが負のある値以下になると復元ゲインＫsbddが１となるように偏差ΔＺと復元ゲインＫsbddとの関係が設定されている。
ブロック２０５ではアーム先端速度は次式により算出する。
Ｘ′n＝−Ｘ′
Ｙ′n＝Ｙ′ …（４）
アーム先端が図１１のハッチングＢの減速領域Ｒ１からＲ２に侵入するときは、
Ｘ′n＝Ｘ′
Ｙ′n＝−Ｙ′ …（５）
によりアーム先端目標速度（Ｘ′n，Ｙ′n）を求める。
ブロック２０７では、ブロック２０６で求めたアーム先端目標速度が（４）式の場合は、
フィードバックゲインブロック２０９での第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nとフィードバックゲインＫsbfの設定関係の一例を図１０（ｂ）に拡大して示す。第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nが最大のとき、ゲインＫsbfは例えば１であり、第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nが小さくなるに従ってゲインＫsbfは小さくなるように第２ブームシリンダ目標速度Ｓ2nとフィードバックゲインＫsbfの関係が設定されている。
メータリングテーブル２０１の特性は、流量制御弁１１の第２ブームダンプ方向の開口面積特性に応じて決められる第２ブームダンプパイロット圧Ｐsbdとシリンダ目標速度Ｍsbdの逆特性である。ただし、横軸のシリンダ目標速度Ｍsbdはゲインに換算されている。
以上によりアーム先端が復元領域Ｒ２に侵入すると、制御ゲインブロック２００でその侵入量に応じた復元ゲインＫsbddが演算されると共に、フィードバックゲインブロック２０９でその時のアーム先端速度に応じたフィードバックゲインが演算され、復元領域Ｒ２への侵入量とアーム先端速度に応じた速度で第２ブーム２をダンプし、アーム先端を減速領域Ｒ１内に戻すように移動させる。
次に、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）第１ブーム上げがない場合、（ｂ）第１ブーム上げがありかつアームクラウドがない場合、（ｃ）第１ブーム上げがありかつアームクラウドもある場合について説明する。
（ａ）第１ブーム上げがない場合
第１ブーム流量制御弁１０の上げ方向のパイロット弁１９が操作されておらず、それ以外のパイロット弁、例えば第２ブーム用流量制御弁１１のクラウド方向のパイロット弁２１又はアーム用流量制御弁１２のクラウド方向のパイロット弁２３が操作されている場合は、図６の１０８，１０９，１１９，１１０，１１１又は１１２，１１３，１２３，１１４，１１５の各機能により、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入すると、境界線Ｋ１でアーム先端が停止するように電磁比例減圧弁１６又は１８を操作してパイロット圧を減圧させ、第２ブーム２又はアーム３のシリンダ２Ａ又は３Ａを減速、停止させる。
このとき、ブロック１０５又は１１３の減速ゲインは、図８（ｂ）で説明したように、パイロット圧が高くなるに従って大きくなるように補正されるので、パイロット圧の高低に係わらずアーム先端位置が境界線Ｋ２を超えると減速制御が開始され、常にスムーズな減速制御が可能となる。
第１ブーム用流量制御弁１０の下げ方向のパイロット弁２０が操作されている場合も同様である。
一方、このとき、図４に示すブロックＢ１４には第１ブーム上げのパイロット圧Ｐfbuは入っておらず、ブロックＢ１４は０信号を出力するので、作業フロント４２の慣性によりアーム先端が復元領域Ｒ２に多少は入り込んだとしても、ブロックＢ１２の復元制御は行われない。
ここで、第１ブーム上げをせずに第２ブームかつ／又はアームをクラウド方向に操作する作業では、オペレータは作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業だけを意図する場合が多く、このような場合に第２ブームダンプにより作業フロントが車両本体から離れる方向に移動するとオペレータにとって不測の動きとなり、ダンプ方向に壁などの物体がある場合には、その物体に作業フロントがぶつかるおそれもある。上記のように作業フロントを減速停止させることによりオペレータの不測の動きが生じないので、良好な操作性が確保される。
（ｂ）第１ブーム上げがありかつアームクラウドがない場合
第１ブーム流量制御弁１０の上げ方向のパイロット弁１９が操作されており、かつアーム用流量制御弁１２のクラウド方向のパイロット弁２３が操作されていない場合は、図６の１００，１０１，１１７，１０２，１０３の各機能により、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入すると、電磁比例減圧弁１３を操作してパイロット圧を減圧させ、第１ブームのシリンダ１Ａを減速させることで、第１ブーム上げをブロック１０１の減速ゲインで決められた速度まで落とすように減速制御し、アーム先端速度を減速する。
一方、このとき、図４に示すブロックＢ１４には第１ブーム上げのパイロット圧Pfbuが入っており、ブロックＢ１４は１信号を出力している。従って、アーム先端位置が境界線Ｋ１を越えて、復元領域Ｒ２に進入すると、ブロック１３の出力も１信号となり、アーム先端位置を境界線Ｋ１より減速領域Ｒ１側へと移動させるブロック１２の復元制御が行われる。
すなわち、図９の制御ゲインブロック２００で復元領域Ｒ２への侵入量に応じて復元ゲインが演算され、２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９の各機能でその時のアーム先端速度に応じてフィードバックゲインが演算され、これらゲインにより復元領域Ｒ２への侵入量とその時のアーム先端速度に応じて第２ブーム２を自動的にダンプして、アーム先端位置を減速領域Ｒ１内に戻すように移動させる。
これにより、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超え、減速領域Ｒ１側に進入すると、第１ブーム上げを決められた速度まで落とすようにする減速すると共に、アーム先端位置が境界線Ｋ１を越えて復元領域Ｒ２に進入すると、減速された第１ブーム上げと復元制御による第２ブームダンプとの複合により、アーム先端が車両本体、特に運転室を迂回して動くようになり、作業フロントが停止せずに連続的かつ滑らかに車両本体、特に運転室との干渉を回避でき、作業性を向上できる。
（ｃ）第１ブーム上げがありかつアームクラウドもある場合
第１ブーム流量制御弁１０の上げ方向のパイロット弁１９が操作されており、かつアーム用流量制御弁１２のクラウド方向のパイロット弁２３も操作されているときは、上記（ｂ）の減速制御と復元制御が行われると共に、図６の１１６，１２０，１２１，１２２の各機能により、図８（ｃ）で説明したように第１ブーム上げパイロット圧Pfbuが高くなるに従ってアームクラウドの減速ゲインＫac※が大きくなるように修正され、減速量を抑え、第１ブームの上げ速度に応じたある程度のアームクラウド速度で復元領域Ｒ２に侵入する。
ここで、もしアームクラウドに対しても境界線Ｋ１で停止するよう減速制御したとすると、アーム先端が復元領域Ｒ２に侵入後第２ブームダンプにより減速領域Ｒ１に戻された場合にアームクラウドの減速制御が再開されるので、アームクラウドの停止・減速が繰り返され、作業フロントの動きがぎくしゃくする。
本実施形態では、第１ブームの上げ速度に応じたある程度のアームクラウド速度で復元領域Ｒ２に侵入するので、アームクラウドは減速制御を継続し、スムーズな干渉回避制御が可能となる。
以上のように本実施形態によれば、アーム先端位置が境界線Ｋ１を越えて復元領域Ｒ２に進入すると、第２ブームダンプによりアーム先端が戻るよう動かされるので、作業フロントが停止すること無く運転室との干渉を防止し、作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行える。
また、第１ブーム上げがあるときに上記のような第２ブームダンプによる復元制御を行うので、第１ブーム上げと第２ブームダンプとの複合により、アーム先端が運転室を迂回して動くようになり、干渉回避制御をスムーズに行える。
また、第１ブームを上げ方向に操作せず、第２ブームかつ／又はアームをクラウド方向に操作する作業にあっては、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと減速停止するだけであり、オペレータの不測の動きが生じないので、良好な操作性が得られる。
更に、アーム先端位置が境界線Ｋ２を超えると、まず減速制御を行い、その後第２ブームダンプによる復元制御を行うため、油圧ポンプ２９の最大容量に限りがあっても、第１ブームシリンダ１Ａへの供給流量は減少するので、第２ブームシリンダ２Ａに十分な流量の圧油が供給でき、第２ブーム２を素早くダンプできるようになる。また、第２ブームをダンプするよう制御する前に各フロント部材が減速されるので、アーム先端の復元領域Ｒ２への進入量が抑えられる。従って、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
また、アーム先端速度に応じてフィードバックゲインを演算し、第２ブーム２をダンプするので、アーム先端速度に適合した第２ブームダンプの速度が得られ、スムーズな干渉回避制御が行えるとともに、アーム先端の復元領域Ｒ２への侵入量に応じて復元ゲインが演算されるので、アーム先端が運転室に近づけば近づくほど第２ブームダンプ速度が大きくなり、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。
また、第１ブーム上げとアームクラウドがある場合は、アーム先端が復元領域Ｒ２に侵入するとき、ある程度のアームクラウド速度で復元領域Ｒ２に侵入するので、第２ブームダンプによる復元制御に際してアームクラウドの停止・減速が繰り返されることがなくなり、スムーズな干渉回避制御が可能となる。
更に、減速ゲインをメータリング特性ブロックで得たシリンダ目標速度に乗じることにより補正するので、操作パイロット圧の高低に係わらず偏差ΔＺが減速開始距離ｒ0以下になると所定の特性に従って減速制御が開始されるようになり、常にスムーズな減速制御が可能となる。
また、本実施形態では、上記のようにアーム先端位置が復元領域Ｒ２に進入すると、第２ブームダンプによりアーム先端を戻るよう動かして、作業フロントが停止すること無く運転室との干渉を防止している。ここで、アーム先端を戻す動き（運転室から離す動き）は、後述するようにアームをダンプ方向に動かすことによっても得られる。しかし、アームは通常の作業中（例えば掘削作業中）に作業そのものの実行のために使われるフロント部材であり、オペレータが操作レバーを操作してアームをクラウド方向に動かしている作業中に、もし上記の制御が働いてアームがダンプ方向に動かされると、オペレータの意志に反した動きとなり、オペレータは違和感を感じることがある。これに対して、２ピースブーム式油圧ショベルにおける第２ブームは、作業開始前に前後方向の作業範囲を選定するいわゆるポジショニングブームとして用いられることが多く、実際の作業中に用いられる頻度は少ないので、上記の制御で第２ブームがダンプ方向に動いてもオペレータが違和感を感じる度合いは少ない。したがって、本実施形態によれば、オペレータの操作フィーリングを損なうことなく、干渉回避制御をスムーズに行うことができる。
以上の如く本実施形態によれば、作業フロントを手前方向に動かす作業を連続的にスムーズに行え、作業性を大幅に向上できる。
本発明の第２の実施形態を図１２及び図１３により説明する。第１の実施形態では復元制御で第２ブームのみをダンプさせたが、本実施形態は第２ブームとアームをダンプさせるものである。図中、図１及び図９に示す部材又は機能と同等のものには同じ符号を付している。
図１２において、本実施形態による干渉防止装置は、図１に示す第１の実施形態のものに加えて、パイロット油圧源３２からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁１５と、パイロット弁２４から出力されたパイロット圧と比例電磁減圧弁１５から出力されたパイロット圧の高い方を選択して流量制御弁１２に与えるシャトル弁３４とを有している。
コントローラ５０Ａの全体の制御アルゴリズムは図４に示した第１の実施形態と同じである。また、この制御アルゴリズムの詳細は、ブロックＢ１２の復元制御を除いて第１の実施形態のものと同じである。
ブロックＢ１２の復元制御の詳細を図１３に機能ブロック図で示す。
図１３において、本実施形態では、第２ブームダンプに対するブロック２０８，２０９，２００，２０３，２０１，２０２に加え、アームダンプに対するブロック２０８Ａ，２０９Ａ，２１０，２１３，２１１，２１２が加わっている。
また、ブロック２０７Ａではアーム先端目標速度（Ｘ′n，Ｙ′n）を用いて第２ブーム目標角速度θ′2nに加え、アーム目標角速度θ′2nAを求め、このアーム目標角速度θ′2nAを用いてブロック２０８Ａでアームシリンダ目標速度Ｓ2nAを求め、更にフィードバックゲインブロック２０９Ａでアームシリンダ目標速度Ｓ2nAよりフィードバックゲインＫafを求める。
制御ゲインブロック２１０では、偏差ΔＺよりアームダンプに対する復元ゲインＫacdを算出する。また、第１の実施形態で説明した第２ブームダンプに対する復元ゲインＫsbddの場合と同様、制御ゲインブロック２１０で求めた復元ゲインＫacdに２０４，２０５，２０６，２０７Ａ，２０８Ａ，２０９Ａの各機能で求めたフィードバックゲインＫafを加算部２１３で足し合わせ、このゲインＫacからメータリングテーブル２１１より目標パイロット圧Ｐacnを算出し、電圧テーブル２１２にてアームダンプ用電磁比例減圧弁１５の出力電圧に換算し、ブロックＢ１６の乗算部（図４参照）を経て出力する。
制御ゲインブロック２１０における偏差ΔＺと復元ゲインＫaddの設定関係及びフィードバックゲインブロック２０９Ａにおけるアームシリンダ目標速度Ｓ2nAとフィードバックゲインＫafの設定関係は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示した設定関係と実質的に同じである。
また、メータリングテーブル２１１の特性は、流量制御弁１２のアームダンプ方向の開口面積特性に応じて決められるアームダンプパイロット圧Ｐadとシリンダ目標速度Ｍadの逆特性である。ただし、この場合も、横軸のシリンダ目標速度はゲインに換算されている。
以上によりアーム先端が復元領域Ｒ２に侵入すると、制御ゲインブロック２００，２１０でその侵入量に応じた復元ゲインＫabdd及びＫaddが演算されると共に、フィードバックゲインブロック２０９，２０９Ａでその時のアーム先端速度に応じたフィードバックゲインが演算され、復元領域Ｒ２への侵入量とアーム先端速度に応じた速度で第２ブーム２とアーム３をダンプし、アーム先端を減速領域Ｒ１内に戻すように移動させる。
したがって、本実施形態においては、アーム先端が第２ブーム２とアーム３の両方のダンプで減速領域Ｒ１内に戻るように動かされるので、アーム先端は素早くかつより滑らかに車体を迂回するように動かされ、より作業性を高めている。
本発明の第３の実施形態を図１４及び図１５により説明する。上記実施形態は操作手段としてパイロット弁を用いたが、本実施形態は操作手段として電気レバーを用いたものである。
図１４において、本実施形態による干渉防止装置は、図１に示す第１の実施形態における操作手段としてのパイロット弁１９〜２４に代え、電気レバー装置１９Ａ〜２４Ａを有し、流量制御弁１０，１１，１２のパイロット操作系にはパイロット油圧源３２からのパイロット圧を基に電気レバー装置１９Ａ〜２４Ａの操作量に応じてパイロット圧を発生する電磁比例減圧弁１３，１４，１６，５５，１８，５６が設けられている。また、パイロット油圧源３２からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁１７が設けられ、パイロット弁５５から出力されたパイロット圧と比例電磁減圧弁１７から出力されたパイロット圧の高い方がシャトル弁３３により選択され、流量制御弁１１に与えられる。
コントローラ５０Ｂは、電気レバー装置１９Ａ〜２４Ａと角度センサ５，６，７の信号を入力し、これらの操作信号及び角度信号に基づいて作業フロント４２を制御するための制御信号を電磁比例減圧弁１３，１４，１６，５５，１７，１８，５６へ出力する。
コントローラ５０Ｂの全体の制御アルゴリズムを図１５に示す。コントローラ５０Ｂは、図４に示したのと同様な比例電磁弁減圧弁１３，１４，１６，１７，１８への指令電圧を演算、出力する部分Ｃ１に加え、比例電磁減圧弁５５，５６への指令電圧を演算、出力する部分Ｃ２を有している。ただし、部分Ｃ１の操作信号の入力は操作パイロット圧から電気レバー装置からの操作信号（電気信号）Ｄfbu，Ｄfbd，Ｄsbc，Ｄacに置き換えられている。減速制御ブロックＢ１１及び復元制御ブロックＢ１２の詳細は、メータリング特性が電気レバー装置からの操作信号対応になっている点を除いて図６及び図９に示したものと同じである。
部分Ｃ２では、電気レバー装置２２Ａ，２４Ａからの操作信号Ｄsbd，Ｄａｄを、メータリング特性ブロック（例えば図６の１００）、メータリングテーブル（例えば図６の１０２）、電圧テーブル（例えば図６の１０３）により指令電圧に変換し、比例電磁減圧弁５５，５６へ出力する。
以上のように構成した本実施形態の動作は第１の実施形態と同様であり、操作手段として電気レバー装置を用いたものにおいて、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、第２ブームをダンプするよう制御するので、作業フロントと運転室との干渉を回避しつつ作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行え、作業性を大幅に向上できる。
Claims (10)
- 車両本体(41)と、この車両本体に設けられ、上下方向に回動可能な第１、第２ブーム(1,2)及びアーム(3)を含む複数のフロント部材からなる作業フロント(42)と、第１ブームを駆動する第１ブームシリンダ(1A)、第２ブームを駆動する第２ブームシリンダ(2A)及びアームを駆動するアームシリンダ(3A)と、第１ブームの操作手段(19,20)の操作信号に応じて第１ブームシリンダに供給される圧油の流量を制御する第１ブーム用流量制御弁(10)と、第２ブームの操作手段(21,22)の操作信号に応じて第２ブームシリンダに供給される圧油の流量を制御する第２ブーム用流量制御弁(11)と、アームの操作手段(23,24)の操作信号に応じてアームシリンダに供給される圧油の流量を制御するアーム用流量制御弁(12)とを備えた２ピースブーム式油圧ショベル(40)に設けられ、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと作業フロントの動きを規制する２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、
前記作業フロント(42)の姿勢を検出する姿勢検出手段(5-7)と、
前記第１ブームの操作手段(19)の第１ブーム上げ方向の操作信号、前記第２ブームの操作手段(21)の第２ブームクラウド方向の操作信号及び前記アームの操作手段(23)のアームクラウド方向の操作信号と前記姿勢検出手段(5-7)の検出信号を入力し、前記第１ブーム(1)の操作手段(19)により第１ブームが上げ方向に動かされたときは、前記作業フロント(42)の所定部位が車両本体(41)に近づくと、前記第１ブーム上げを続行しながら前記第２ブーム(2)をダンプ方向に動かすよう第２ブーム用流量制御弁(11)に指令信号を出力するとともに、前記第１ブーム(1)が上げ方向に動かされておらず、かつ前記第２ブームの操作手段(21)又は前記アームの操作手段(23)により前記第２ブーム又はアームがクラウド方向に動かされているときは、前記作業フロント(42)の所定部位が車両本体(41)に近づくにしたがって減速し、その後停止するように前記第２ブーム(2)のクラウド方向の操作信号及びアーム(3)のクラウド方向の操作信号を補正する制御手段(50,B11,B12,16,17,18,27,28,33,101,109,113;50A;50B)とを備えることを特徴とする２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。 - 請求項１記載の２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段(50,B11,B12,13,25,101;50A;50B)は、前記第１ブーム(1)が上げ方向に動かされているときは、前記作業フロント(42)の所定部位が車両本体(41)に近づくにしたがって第１ブームの上げ動作を減速し、その後減速した第１ブーム上げ動作を続行するように前記第１ブームの上げ方向の操作信号を補正することを特徴とする２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。
- 請求項１記載の２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段(50,B11,B12,18,27,28,113,116;50A;50B)は、前記第１ブーム(1)が上げ方向に動かされかつ前記アームがクラウド方向に動かされているときは、前記作業フロント(42)の所定部位が車両本体(41)に近づくにしたがってアームクラウド動作を減速し、その後減速したアームクラウド動作を続行するよう前記アームのクラウド方向の操作信号を補正することを特徴とする２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。
- 請求項１記載の２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段(50,B12,5-7,17,33,203-209;50A;50B)は、前記作業フロント(42)の所定部位の移動速度に応じた第２ブーム(2)のダンプ方向の目標速度を計算し、第２ブームがこの目標速度で動くよう前記制御を行うことを特徴とする２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。
- 請求項４記載の２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段(50,B9,B12,5-7,17,33,203-209;50A;50B)は、前記作業フロント(42)の所定部位の移動速度が大きくなるに従って大きくなるよう前記第２ブーム(2)のダンプ方向の目標速度を計算することを特徴とする２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。
- 請求項１記載の２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段(50,B9,B10,B12,5-7,17,33,200,203;50A;50B)は、前記作業フロント(42)の所定部位が車両本体(41)に近づくに従って大きくなる第２ブーム(2)のダンプ方向の目標速度を計算し、第２ブームがこの目標速度で動くよう前記制御を行うことを特徴とする２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。
- 請求項１記載の２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、
前記姿勢検出手段は、前記作業フロントの所定部位から車両本体の周囲に予め設定された領域までの距離(ΔZ)を計算する手段(5-7,B9,B10)を有し、
前記制御手段(50,B11-B16,17,33,13-18,101,105,109,113,200;50A;50B)は、前記計算した距離が予め設定された第１制御開始距離以下になると当該距離が小さくなるに従って減速するよう各操作手段(19-21,23)の操作信号を補正するとともに、前記計算した距離が予め設定された前記第１制御開始距離よりも小さい第２制御開始距離になると、少なくとも前記第１ブーム(1)の上げ動作を除いて各フロント部材(1-3)が停止するよう各操作手段(19-21,23)の操作信号を補正し、更に前記計算した距離が前記第２制御開始距離以下になると前記第２ブーム(2)をダンプ方向に動かすよう制御することを特徴とする２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。 - 請求項７記載の２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段(50,B11,13-18,101,105,109,113;50A;50B)は、前記計算した距離(ΔZ)が予め設定された前記第１制御開始距離よりも小さい第２制御開始距離になると、前記第１ブーム(1)の上げ動作と前記アーム(3)のクラウド動作を除いて各フロント部材(1-3)が停止するよう各操作手段(19-21,23)の操作信号を補正することを特徴とする２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。
- 請求項７記載の２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段(50,B11,13-18,25-28,100,104, 108,112;50A;50B)は、前記操作手段の操作量が大きくなるにしたがって減速度合いが小さくなるようにそれぞれの操作手段の操作信号を補正することを特徴とする２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。
- 請求項１記載の２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段(50A,15,17,33,34,200,210)は、前記作業フロント(42)の所定部位が車両本体(41)に近づくと、前記第２ブーム(2)とアーム(3)の両方をダンプ方向に動かすよう第２ブーム用流量制御弁(11)及びアーム用流量制御弁(12)に指令信号を出力することを特徴とする２ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。
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