JP5015068B2

JP5015068B2 - オフセット式作業機

Info

Publication number: JP5015068B2
Application number: JP2008148380A
Authority: JP
Inventors: 繁哉今野; 一浩柴森; 昭広楢崎; 茂平澤
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP2009293288A

Description

本発明は、上下方向の回動が可能な第１ブームと、この第１ブームに左右方向の揺動可能に取り付けられる第２ブームとを備えたオフセット式油圧ショベル等のオフセット式作業機に関する。

従来、運転室を有する旋回体と、この旋回体に上下方向の回動可能に取り付けられるフロント機構と、このフロント機構を操作する操作装置とを備え、フロント機構が、旋回体に上下方向の回動可能に取り付けられる第１ブームと、この第１ブームに左右方向の揺動可能に取り付けられる第２ブームと、この第２ブームに上下方向の回動可能に取り付けられるアームと、このアームの先端に上下方向の回動可能に取り付けられる作業アタッチメントとしてのバケットとを含むオフセット式作業機、例えばオフセット式油圧ショベルが知られている。

また、このようなオフセット式油圧ショベルにおいて、バケットの侵入を阻止する阻止領域、例えばバケットの先端の運転室への干渉を阻止する領域を記憶する阻止領域記憶手段と、バケットが阻止領域記憶手段に記憶される阻止領域に侵入したことを検出する阻止領域侵入検出手段と、阻止領域の外側に設定されフロント機構を減速させる減速領域を記憶するフロント用減速領域記憶手段と、バケットがフロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入したことを検出するフロント機構減速領域侵入検出手段とを備えたものがある。

また、この従来のオフセット式作業機は、第２ブームを作動させるオフセットシリンダへの油量を制御する電磁比例弁と、上述したフロント機構減速領域侵入検出手段から出力される信号に基づいて、電磁比例弁への指令値を演算する阻止領域用指令値演算手段とを備えている。

さらに、この従来のオフセット式作業機は、第２ブームを作動させるオフセットシリンダのストローク位置を算出するストローク位置演算手段を備えるとともに、オフセットシリンダのストロークエンドの手前に設定されオフセットシリンダの減速領域を記憶するオフセットシリンダ用減速領域記憶手段と、ストローク位置演算手段から出力される信号に基づいてオフセットシリンダがオフセットシリンダ用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入したことを検出するオフセットシリンダ減速領域侵入検出手段と、このオフセットシリンダ減速領域侵入検出手段から出力される信号に基づいて上述した電磁比例弁への指令値を演算するオフセットシリンダ用指令値演算手段とを備えた構成になっている。このような従来技術に対応する発明として特許文献１に示されるものがある。
特許第２５７４０５０号公報

上述した従来技術は、フロント用減速領域記憶手段で記憶される作業アタッチメントであるバケットの先端の運転室への干渉阻止を考慮して設定される減速領域に基づくフロント機構の減速停止制御と、オフセットシリンダ用減速領域記憶手段で記憶される第２ブームを作動させるオフセットシリンダの減速領域に基づくストロークエンド付近の作動制御、すなわちオフセットシリンダの減速停止制御とが互いに独立して行なわれることに伴う問題がある。

すなわち、第２ブームの左右方向の揺動に伴って作業アタッチメントが運転室に接近する方向に移動したときには、運転室の近傍に設定される減速領域、阻止領域に基づいて、フロント機構の減速から停止に至るフロント機構の減速停止制御が実施される。一方、作業アタッチメントが運転室近傍の減速領域に侵入した状態でオフセットシリンダを操作して作業アタッチメントを左右方向に揺動させたときには、作業アタッチメント自体は運転室前方の横移動にとどまり、運転室に接近する方向の動作にならないためにフロント機構の減速停止制御自体は実施されず、また作業アタッチメントがそのフロント機構の減速停止制御を行なう減速領域にあるためその制御が優先され、オフセットシリンダの減速停止制御が実施されず、オフセットシリンダはストロークエンドまで停止することなく駆動する。そのため、このオフセットシリンダがストロークエンドに達することで第２ブームに衝撃が発生し、フロント機構全体に衝撃が伝えられる。したがって、フロント機構の耐久性が劣化する懸念がある。

本発明は、上記従来技術における実状からなされたもので、その目的は、作業アタッチメントがフロント機構の減速停止制御を行なう減速領域に侵入した状態にあって、オフセットシリンダを作動させて作業アタッチメントを左右方向に揺動させたときでも、オフセットシリンダの減速停止制御を実現させることができるオフセット式作業機を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明に係るオフセット式作業機は、運転室を有する旋回体と、この旋回体に上下方向の回動可能に取り付けられるフロント機構と、このフロント機構を操作する操作装置とを備え、上記フロント機構は、上記旋回体に上下方向の回動可能に取り付けられる第１ブームと、この第１ブームに左右方向の揺動可能に取り付けられる第２ブームと、この第２ブームに上下方向の回動可能に取り付けられるアームと、このアームの先端に上下方向の回動可能に取り付けられる作業アタッチメントとを含み、上記作業アタッチメントの侵入を阻止する阻止領域を記憶する阻止領域記憶手段と、上記作業アタッチメントが上記阻止領域記憶手段に記憶される阻止領域に侵入したことを検出する阻止領域侵入検出手段と、上記阻止領域の外側に設定され上記フロント機構を減速させる減速領域を記憶するフロント用減速領域記憶手段と、上記作業アタッチメントが上記フロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入したことを検出するフロント機構減速領域侵入検出手段と、上記第２ブームを作動させるオフセットシリンダへの油量を制御する電磁比例弁と、上記フロント機構減速領域侵入検出手段から出力される信号に基づいて、上記電磁比例弁への指令値を演算する阻止領域用指令値演算手段と、上記オフセットシリンダのストローク位置を算出するストローク位置演算手段と、上記オフセットシリンダのストロークエンドの手前に設定されオフセットシリンダの減速領域を記憶するオフセットシリンダ用減速領域記憶手段と、上記ストローク位置演算手段から出力される信号に基づいて上記オフセットシリンダが上記オフセットシリンダ用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入したことを検出するオフセットシリンダ減速領域侵入検出手段と、このオフセットシリンダ減速領域侵入検出手段から出力される信号に基づいて上記電磁比例弁への指令値を演算するオフセットシリンダ用指令値演算手段とを備えるとともに、上記阻止領域用指令値演算手段から出力される指令値と、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値とを比較し、上記作業アタッチメントが上記フロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入した状態で上記オフセットシリンダが駆動されるときには、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値と上記阻止領域用指令値演算手段から出力される指令値のうち値の小さい方の指令値を上記電磁比例弁を切り換え制御する目標指令値に選定する指令値選定手段を備えたことを特徴としている。

このように構成した本発明は、作業アタッチメントがフロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入した状態でオフセットシリンダが駆動されるときには、指令値選定手段によって、フロント機構の減速停止制御に関係する阻止領域用指令値演算手段から出力される指令値と、オフセットシリンダの減速停止制御に関係するオフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値とが比較され、フロント機構の減速停止制御に関係する阻止領域用指令値演算手段から出力される指令値が、オフセットシリンダの減速停止制御に関係するオフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値よりも小さい状態となったときには、この値の小さいフロント機構の減速停止制御に関係する阻止領域用指令値演算手段から出力される指令値が目標指令値として選定されて、オフセットシリンダへの油量を制御する電磁比例弁に出力される。すなわち、上述の目標指令値に応じて電磁比例弁が閉じる方向に切り換え制御され、オフセットシリンダへの油量が制限されてこのオフセットシリンダの減速停止制御が実施される。

このように本発明は、作業アタッチメントがフロント機構の減速停止制御を行なう減速領域に侵入した状態にあって、オフセットシリンダを作動させて作業アタッチメントを左右方向に揺動させたときでも、オフセットシリンダの減速停止制御を実現させることができ、これにより、オフセットシリンダがストロークエンドに達した際の第２ブームを含むフロント機構に生じる衝撃を緩和させることができる。

また、フロント機構の減速停止制御とオフセットシリンダの減速停止制御とが同時に行われず、それぞれ単独に実施されるときには、通常のフロント機構の減速停止制御、あるいはオフセットシリンダの減速停止制御を支障なく実施することができる。すなわち、本発明は、通常のフロント機構の減速停止制御、オフセットシリンダの減速停止制御を、それぞれ単独に実施させることができるとともに、フロント機構の減速停止制御とオフセットシリンダの減速停止制御とが同時に実施されるときの精度の高い制御性を確保できる。

また、本発明に係るオフセット式作業機は、上記発明において、上記阻止領域記憶手段は、上記作業アタッチメントの先端の上記運転室への干渉を阻止する領域を記憶する干渉防止領域記憶手段から成り、上記阻止領域用指令値演算手段は、上記作業アタッチメントの上記運転室への干渉の阻止を考慮して上記フロント用減速領域記憶手段に記憶された減速領域に関係する干渉防止用指令値演算手段から成り、上記指令値選定手段は、上記干渉防止用指令値演算手段から出力される指令値と、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値とを比較し、上記作業アタッチメントが上記フロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入した状態で上記オフセットシリンダが駆動されるときには、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値と上記干渉防止用指令値演算手段から出力される指令値のうち値の小さい方の指令値を上記電磁比例弁を切り換え制御する目標指令値に選定することを特徴としている。

また、本発明に係るオフセット式作業機は、上記発明において、上記阻止領域記憶手段は、上記第２ブームの左右方向の揺動に伴う上記作業アタッチメントの移動を阻止する領域を記憶する揺動阻止領域記憶手段から成り、上記阻止領域用指令値演算手段は、上記第２ブームの左右方向の揺動に伴う上記作業アタッチメントの移動の阻止を考慮して上記フロント用減速領域記憶手段に記憶された減速領域に関係する揺動阻止用指令値演算手段から成り、上記指令値選定手段は、上記揺動阻止用指令値演算手段から出力される指令値と、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値とを比較し、上記作業アタッチメントが上記フロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入した状態で上記オフセットシリンダが駆動されるときには、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値と上記揺動阻止用指令値演算手段から出力される指令値のうちの値の小さい方の指令値を上記電磁比例弁を切り換え制御する目標指令値に選定することを特徴としている。

また、本発明に係るオフセット式作業機は、上記発明において、上記阻止領域記憶手段は、上記作業アタッチメントの先端の上記運転室への干渉を阻止する領域を記憶する干渉防止領域記憶手段と、上記第２ブームの左右方向の揺動に伴う上記作業アタッチメントの移動を阻止する領域を記憶する揺動阻止領域記憶手段とを含み、上記阻止領域用指令値演算手段が、上記バケットの上記運転室への干渉の阻止を考慮して上記フロント用減速領域記憶手段に記憶された減速領域に関係する干渉防止用指令値演算手段と、上記第２ブームの左右方向の揺動に伴う上記バケットの移動の阻止を考慮して上記フロント用減速領域記憶手段に記憶された減速領域に関係する揺動阻止用指令値演算手段とを含み、上記指令値選定手段は、上記干渉防止用指令値演算手段から出力される指令値と、上記揺動阻止用指令値演算手段から出力される指令値と、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値とを比較し、上記作業アタッチメントが上記フロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入した状態で上記オフセットシリンダが駆動されるときには、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値と上記干渉防止用指令値演算手段から出力される指令値と上記揺動阻止用指令値演算手段から出力される指令値のうち最も値の小さい指令値を、上記電磁比例弁を切り換え制御する目標指令値に選定することを特徴としている。

また、本発明に係るオフセット式作業機は、上記発明において、上記オフセットシリンダ用減速領域記憶手段に記憶される上記オフセットシリンダの減速領域を補正可能な補正手段を備えたことを特徴としている。

また、本発明に係るオフセット式作業機は、上記発明において、上記揺動領域記憶手段に記憶される上記バケットの侵入を阻止する阻止領域を変更可能な阻止領域可変手段を備えたことを特徴としている。

また、本発明に係るオフセット式作業機は、上記発明において、上記第２ブームが揺動する角速度が速いほど、第２ブームの減速を速めるように上記フロント用減速領域記憶手段およびオフセットシリンダ用減速領域記憶手段に記憶される減速領域を補正する補正手段を備えたことを特徴としている。

また、本発明に係るオフセット式作業機は、上記発明において、上記第１ブームの回動角度を検出する角度検出手段をさらに備え、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段は、上記角度検出手段によって検出される上記第１ブームの角度に応じて上記第２ブームの減速度が変更されるように上記電磁比例弁への指令値を演算することを特徴としている。

本発明は、フロント機構の減速停止制御に係る阻止領域用指令値演算手段から出力される指令値と、オフセットシリンダの減速停止制御に係るオフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値とを比較し、作業アタッチメントがフロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入した状態でオフセットシリンダが駆動されるときには、オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値と阻止領域用指令値演算手段から出力される指令値のうち値の小さい方の指令値を、オフセットシリンダへの流量を制御する電磁比例弁を切り換え制御する目標指令値に選定する指令値選定手段を備えたことから、作業アタッチメントがフロント機構の減速停止制御を行なう減速領域に侵入した状態にあって、オフセットシリンダを作動させてバケットを左右方向に揺動させたときでも、オフセットシリンダの減速停止制御を実現させることができ、これによって従来生じる懸念のあったオフセットシリンダがストロークエンドに達した際の第２ブームを含むフロント機構に生じる衝撃を緩和させることができ、このフロント機構の耐久性を向上させることができる。

また、通常のフロント機構の減速停止制御、オフセットシリンダの減速停止制御を、それぞれ単独に実施させることができるとともに、フロント機構の減速停止制御とオフセットシリンダの減速停止制御とが同時に実施されるときの精度の高い制御性を確保でき、従来に比べて優れた機能を有するオフセット式作業機が得られる。

以下，本発明に係るオフセット式作業機を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係るオフセット式作業機の第１実施形態を示すオフセット式油圧ショベルの側面図、図２は図１の要部平面図である。

これらの図１，２に示すように、本発明の第１実施形態に係るオフセット式油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置され、運転室２を有する旋回体３と、この旋回体３に上下方向の回動可能に取り付けられるフロント機構４とを備えている。

フロント機構４は、旋回体３に上下方向の回動可能に取り付けられる第１ブーム５と、この第１ブーム５を上下方向に回動させるブームシリンダ６と、第１ブーム５に左右方向の揺動可能に取り付けられる第２ブーム７と、この第２ブーム７を左右方向に揺動させるオフセットシリンダ８と、第２ブーム７に取り付けられるステー９と、第２ブーム７に上下方向の回動可能に取り付けられるアーム１０と、ステー９に保持され、アーム１０を上下方向に回動させるアームシリンダ１１と、アーム１０の先端に取り付けられる作業アタッチメント、例えばバケット１２と、このバケット１２を上下方向に回動させるバケットシリンダ１３とを含んでいる。運転室２内には、フロント機構４を作動させる操作装置１４が配置されている。

図３は本発明の第１実施形態に備えられるオフセットシリンダの制御系統を示すブロック図である。

この図３に示すように、上述した第２ブーム７を作動させるオフセットシリンダ８に圧油を供給する油圧ポンプ２０と、この油圧ポンプ２０からオフセットシリンダ８に供給される圧油の流れを制御する方向制御弁２１と、油圧ポンプ２０と方向制御弁２１との間に配置され、オフセットシリンダ８への油量を制御する電磁比例弁２２とを備えている。

オフセットシリンダ８の制御系統に含まれるコントローラＣ１には、以下のものが備えられている。

すなわち、図３に示すように、第１ブーム５の上下方向の回動角度を検出する第１ブーム角センサ２３、第２ブーム７の左右方向の揺動角度を検出する第２ブーム角センサ２４、及びアーム１０の上下方向の回動角度を検出するアーム角センサ２５からの信号が入力されるＡ／Ｄ変換器２６と、このＡ／Ｄ変換器２６から出力される信号に基づいてバケット１２の先端座標を求める演算手段２７とを有している。

また、バケット１２の侵入を阻止する阻止領域を記憶する阻止領域記憶手段、例えばバケット１２の先端の運転室２の干渉を阻止する図１に示す阻止領域Ｘを記憶する干渉防止領域記憶手段２８と、演算手段２７から出力される信号と干渉防止領域記憶手段２８から出力される信号とを比較して、バケット１２が干渉防止領域記憶手段２８に記憶される阻止領域Ｘに侵入したことを検出する阻止領域侵入検出手段２９とを備えている。

また、阻止領域Ｘの外側に設定されフロント機構４を減速させる図１に示す減速領域Ｙを記憶するフロント用減速領域記憶手段３０と、演算手段２７から出力される信号とフロント用減速領域記憶手段３０に記憶される減速領域Ｙとを比較して、バケット１２の先端が減速領域Ｙに侵入したことを検出するフロント機構減速領域侵入検出手段３４とを備えている。

また、このフロント機構減速領域侵入検出手段３４から出力される信号に基づいて、上述した電磁比例弁２２への指令値を演算する阻止領域用指令値演算手段、すなわち干渉防止用指令値演算手段３５と、この干渉防止用指令値演算手段３５に接続され、上述した阻止領域検出手段２９から出力される信号が、バケット１２の先端が阻止領域Ｘに侵入していないことを示す信号のときにはＯＮ状態に保たれ、バケット１２の先端が阻止領域Ｘに侵入したことを示す信号のときにＯＦＦ状態に切り換えられるスイッチング手段３６とを備えている。

また、第２ブーム角センサ２４から出力される信号に基づいて、オフセットシリンダ３７のストローク位置を算出するストローク位置演算手段３７と、オフセットシリンダ８の左右のストロークエンドのそれぞれ手前に設定されオフセットシリンダ用減速領域記憶手段３８，３９と、これらのオフセットシリンダ減速領域記憶手段３８，３９に記憶されている左右の減速領域を任意に補正可能な補正手段４０と、この補正手段４０から出力される補正値を、オフセットシリンダ用減速領域記憶手段３８，３９に記憶されている左右の減速領域にそれぞれ加算する加算手段４１，４２とを備えている。

また、ストローク位置演算手段３７から出力されるストローク信号と、加算手段４１，４２から出力される減速領域とを比較し、オフセットシリンダ８が減速領域に侵入したことを検出するオフセットシリンダ減速領域侵入検出手段４３と、このオフセットシリンダ減速領域侵入検出手段４３から出力される信号に基づいて上述した電磁比例弁２２への指令値を演算するオフセットシリンダ用指令値演算手段４４とを備えている。

さらに、この第１実施形態は、阻止領域用指令値演算手段、すなわち干渉防止用指令値演算手段３５からＯＮ状態にあるスイッチング手段３６を介して出力される指令値と、オフセットシリンダ用指令値演算手段４４から出力される指令値とを比較し、バケット１２がフロント用減速領域記憶手段３０に記憶される減速領域Ｙに侵入した状態でオフセットシリンダ８が駆動されるときには、オフセットシリンダ用指令値演算手段４４から出力される指令値と干渉防止用指令値演算手段３５から出力される指令値のうちの値の小さい方の指令値を、電磁比例弁２２を切り換え制御する目標指令値に選定する指令値選定手段４５を備えている。この指令値選定手段４５から出力される目標指令値は、演算手段４６によって電流値に変換され、この電流値がＤ／Ａ変換器４７で制御信号に変換され、この制御信号が電磁比例弁２２の駆動部に与えられる。

このように構成した第１実施形態は、例えばフロント機構４が図２の実線で示すように、第２ブーム７の揺動範囲の中央に保持されている状態で、掘削作業等がなされ、バケット１２の先端が運転室２に向うように第１ブーム５あるいはアーム１０が回動しているときには、第１ブーム角センサ２３、アーム角センサ２５からの信号が図３に示すＡ／Ｄ変換器２６を介して演算手段２７に入力され、この演算手段２７でバケット１２の先端の位置が演算される。この演算されたバケット１２の先端の位置がフロント機構減速領域侵入検出手段３５に入力され、フロント用減速領域記憶手段３０に記憶されている減速領域Ｙと比較される。このとき、バケット１２の先端が減速領域Ｙに入ったと判断されると、図示省略した制御手段によって、ブームシリンダ６あるいはアームシリンダ１１が減速され、第１ブーム７あるいはアーム１０は、それまでよりも動作が遅くなる。また、演算手段２７で演算されたバケット１２の先端が干渉防止領域記憶手段２８に記憶されている阻止領域Ｘに達したときには、図示省略した制御手段によってブームシリンダ６あるいはアームシリンダ１１が例えば停止し、第１ブーム５あるいはアーム１０の回動が停止する。これによってバケット１２の先端の運転室２への干渉が防止される。

なお、上述のようにフロント機構減速領域侵入検出手段３４で、バケット１２の先端が減速領域Ｙに入ったと判断されると、干渉防止用指令値演算手段３５で、バケット１２の先端位置に応じた電磁比例弁２２の指令値が求められる。この求められた指令値は、ＯＮ状態に保たれているスイッチング手段３６を介して指令値選定手段４５に入力される。指令値選定手段４５は、上述の指令値と、オフセットシリンダ用指令値演算手段４４から出力される指令値とを比較する。今はオフセットシリンダ８の減速停止制御はなされていないので、干渉防止用指令値演算手段３５の指令値が目標指令値に設定される。この目標指令値が演算手段４６、Ｄ／Ａ変換器４７を介して電磁比例弁２２に出力される。今はオフセットシリンダ８は略作動停止状態にあるので、電磁比例弁２２は基本的にはオフセットシリンダ８の作動には関与しないが、油圧ポンプ２０からオフセットシリンダ８への油量を小さくする方向に駆動制御される。

また、上述のようにバケット１２の先端位置が阻止領域Ｘに達したときには、阻止領域侵入検出手段２９から出力される信号によりスイッチング手段３６は、それまでのＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換えられ、これに応じて電磁比例弁２２は、油圧ポンプ２０とオフセットシリンダ８とを連絡する管路を遮断する。

また、例えばフロント機構４が、フロント用減速領域記憶手段３０で記憶される減速領域Ｘの外側において、図３に示す方向制御弁２１が切り換えられ、油圧ポンプ２０からの圧油が開状態となった電磁比例弁２２を介してオフセットシリンダ８に供給され、このオフセットシリンダ８の作動によって第２ブーム７が図２の二点鎖線で示すように左右方向に揺動し、これに伴ってフロント機構４が左右方向に揺動したときには、上述のような阻止領域Ｘに基づくフロント機構４の減速停止制御は実施されない。

このとき、図３に示すように、第２ブーム角センサ２４の信号がストローク位置演算手段３７に入力され、オフセットシリンダ８のストローク位置が求められる。このストローク位置がオフセットシリンダ減速領域侵入検出手段４３において、加算手段４１，４２を介して入力されるオフセットシリンダ８用の減速領域に侵入したかどうか判断される。

減速領域に侵入したと判断されたときには、オフセットシリンダ用指令値演算手段４４から、それまでよりも小さく設定された指令値が指令値選定手段４５に出力される。指令値選定手段４５は、目標指令値としてそれまでよりも小さい指令値を演算手段４６、Ｄ／Ａ変換器４７を介して電磁弁２２の駆動部に出力する。これにより電磁比例弁２２は閉じる方向に駆動制御されて、オフセットシリンダ８に供給される油量を減少させ、オフセットシリンダ８は減速する。このような状態から、オフセットシリンダ８のストローク位置がストロークエンドに達したときには、上述の目標指令値が０となり、電磁比例弁２２は閉状態となる。これにより、オフセットシリンダ８への圧油の供給が停止し、オフセットシリンダ８の作動が停止する。これに伴って、第２ブーム７を含むフロント機構４は揺動可能限界において停止する。

また、例えばバケット１２がフロント用減速領域記憶手段３０に記憶される減速領域Ｙに侵入した状態で、バケット１２を左右方向に揺動させるためにオフセットシリンダ８が駆動されたときには、指令値選定手段４５によって、フロント機構４の減速停止制御に関係する干渉防止用指令値演算手段３５から出力される指令値と、オフセットシリンダ８の減速停止制御に関係するオフセットシリンダ用指令値演算手段４４から出力される指令値とが比較され、フロント機構４の減速停止制御に関係する干渉防止用指令値演算手段３５から出力される指令値が、オフセットシリンダ８の減速停止制御に関係するオフセットシリンダ用指令値演算手段４４から出力される指令値よりも小さい状態となったときには、この値の小さい干渉防止用指令値演算手段３５から出力される指令値が目標指令値と選定されて、オフセットシリンダ８への油量を制御する電磁比例弁２２に出力される。すなわち、上述の目標指令値に応じて電磁比例弁２２が閉じる方向に切り換え制御され、オフセットシリンダ８への油量が制御されてこのオフセットシリンダ８の減速停止制御が実施される。

以上のように、この第１実施形態は、バケット１２がフロント機構４の減速停止制御を行なう減速領域Ｙに侵入した状態にあって、オフセットシリンダ８を作動させてバケット１２を左右方向に揺動させたときでも、オフセットシリンダ８の減速停止制御を実現させることができる。これにより、オフセットシリンダ８がストロークエンドに達した際の第２ブーム７を含むフロント機構４に生じる衝撃を緩和させることができ、このフロント機構４の耐久性を向上させることができる。

また、フロント機構４の減速停止制御とオフセットシリンダ８の減速停止制御とが同時に行われず、それぞれ単独に実施されるときには、通常のフロント機構４の減速停止制御、あるいはオフセットシリンダ８の減速停止制御を支障なく実施することができる。すなわち、本発明は、通常のフロント機構４の減速停止制御、オフセットシリンダ８の減速停止制御を、それぞれ単独に実施させることができるとともに、フロント機構４の減速停止制御とオフセットシリンダ８の減速停止制御とが同時に実施されるときの精度の高い制御性を確保でき、優れた機能を有するオフセット式油圧ショベルが得られる。

図４は本発明の第２実施形態に備えられるオフセットシリンダの制御系統を示すブロック図である。

この図４に示すオフセットシリンダ８の制御系統も、例えば図１，２に示すオフセット式油圧ショベルに備えられるものである。この第２実施形態に含まれるコントローラＣ２内には、阻止領域記憶手段、例えば第２ブーム７の左右方向の揺動に伴うバケット１２の水平方向の移動を阻止する図２に示す阻止領域ＷＸを記憶する揺動阻止領域記憶手段５０と、演算手段２７から出力される信号と揺動阻止領域記憶手段５０から出力される信号を比較して、バケット１２が揺動阻止領域記憶手段５０に記憶される阻止領域ＷＸに侵入したことを検出し、スイッチング手段３６をＯＦＦする信号を出力する阻止領域侵入検出手段５１とを備えている。

また、揺動阻止領域記憶手段５０に記憶される阻止領域ＷＸを変更可能な阻止領域可変手段、例えば現在位置を記憶し、揺動阻止領域記憶手段５０にその記憶した現在位置を阻止領域ＷＸとして記憶させる現在位置記憶手段５２と、この現在位置記憶手段５２によって記憶される現在位置に基づいて減速領域を演算する演算手段５３と、この演算手段５３の演算結果を減速領域ＷＹとして記憶するフロント用減速領域記憶手段５４とを備えている。

また、第１ブーム５を上昇させ、アーム１０をクラウド（アーム１０を第１ブーム５側に抱え込んだ状態）した状態でのオフセットシリンダ８による第２ブーム７の左右方向の移動は、第２ブーム７が下方への移動を伴うために、第２ブーム７、アーム１０およびバケット１２の自重の影響により第２ブーム２の左右への移動速度が、第１ブーム５を下げた状態（図１に示すように第２ブーム７が水平となった状態）に比べて速くなる。そのため、図１の状態をベースに設定した減速度であっても、上記のように第１ブーム５を上昇させた姿勢において第２ブーム７を左右方向へ移動させた場合に、設定された減速領域で減速しきれずにストロークエンドまたは阻止領域ＷＸで急停止し衝撃が発生するおそれがある。そのため本実施の形態では、さらに、第２ブーム角センサ２４から出力される信号に基づいてオフセット角速度を演算する演算手段３１と、この演算手段３１で演算されたオフセット角速度に応じた距離を演算する演算手段３２と、この演算手段３２で演算された距離をフロント用減速領域記憶手段５４に記憶された減速領域ＷＹに加算して、新たな減速領域ＷＹ１を求める加算手段３３とを備えている。上述した演算手段３１，３２、及び加算手段３３は、第２ブーム７が揺動する角速度が速いほど、第２ブーム７の減速を速めるようにフロント用減速領域記憶手段５４に記憶される減速領域ＷＹを補正して、新たな減速領域ＷＹ１を求める補正手段を構成している。

フロント機構減速領域侵入検出手段５５は、演算手段２７から出力される信号と加算手段３３から出力される補正された減速領域ＷＹ１とを比較して、バケット１２が減速領域ＷＹ１に侵入したことを検出する。また、このフロント機構減速領域侵入検出手段５５から出力される信号に基づいて、電磁比例弁２２への指令値を演算する阻止領域用指令値演算手段、すなわち揺動阻止用指令値演算手段５６を備えている。この揺動阻止用指令値演算手段５６に接続されるスイッチング手段３６は、阻止領域侵入検出手段５１から出力される信号が、バケット１２が左右の揺動方向の阻止領域ＷＸに侵入していないことを示す信号のときにはＯＮに保たれ、バケット１２が阻止領域ＷＸに侵入したことを示す信号のときにはＯＦＦに切り換えられる。指令値設定手段５７は、揺動阻止用指令値演算手段５６からＯＮ状態にあるスイッチング手段３６を介して出力される指令値と、オフセットシリンダ用指令値演算手段４４から出力される指令値とを比較し、バケット１２がフロント用減速領域記憶手段５４に記憶される減速領域ＷＹ１に侵入した状態でオフセットシリンダ８が駆動されるときには、オフセットシリンダ用指令値演算手段４４から出力される指令値と揺動阻止用指令値演算手段５６から出力される指令値のうちの値の小さい方の指令値を、電磁比例弁２２を切り換え制御する目標指令値に選定する。その他の構成は、前述した第１実施形態と同等である。

このように構成した第２実施形態は、フロント機構４の左右方向に柱や建造物等の何らかの障害物があるとき、例えば障害物の手前まで駆動させたフロント機構４の現在位置が、現在位置記憶手段５２で記憶される。この現在位置記憶手段５２で記憶された現在位置が、揺動阻止領域記憶手段５０において阻止領域ＷＸとして記憶される。このような状態でフロント機構４による作業がなされると、第２ブーム角センサ２４からの信号が図４に示すＡ／Ｄ変換器２６を介して演算手段２７に入力され、この演算手段２７でフロント機構４のバケット１２の位置が演算される。また第２ブーム７が上昇した状態では、上述したように第２ブーム７の左右への移動速度が速くなるから、第２ブーム７の移動速度（角速度）を演算手段３１で演算し、速度が速くなるほど減速を早めるように（減速開始位置が早まるように）演算手段３２で速度に応じた距離が演算され、この演算された距離が加算手段３３でフロント用減速領域記憶手段５４に予め設定された減速領域に加算されて補正され、フロント機構減速領域侵入検出手段５５に新たな減速領域ＷＹ１が設定される。そしてこの演算されたバケット１２の位置がフロント機構減速領域侵入検出手段５５に入力され、加算手段３３から出力される補正された減速領域ＷＹ１と比較される。バケット１２が減速領域ＷＹ１に入ったと判断されると、オフセットシリンダ８が減速され、第２ブーム７、すなわちフロント機構４は、それまでよりも動作が遅くなる。また、演算手段２７で演算されたバケット１２が揺動阻止領域記憶手段５０に記憶されている左右の揺動方向の阻止領域ＷＸに達したときには、阻止領域侵入検出手段５１からの信号によってスイッチング手段３６がＯＦＦに切り換えられ、電磁比例弁２２が閉じられ、油圧ポンプ２０とオフセットシリンダ８とを連絡する管路が遮断される。これにより、オフセットシリンダ８が例えば停止し、第２ブーム７を含むフロント機構４の駆動が停止して、フロント機構４が障害物に接触することが防止される。

なお、上述のようにフロント機構減速領域侵入検出手段５５で、バケット１２が減速領域ＷＹ１に入ったと判断されると、揺動阻止用指令値演算手段５６で、バケット１２の位置に応じた電磁比例弁２２の指令値が求められる。この求められた指令値は、ＯＮ状態に保たれているスイッチング手段３６を介して指令値選定手段５７に入力される。指令値選定手段５７は、上述の指令値と、オフセットシリンダ用指令値演算手段４４から出力される指令値とを比較する。この場合、フロント機構４のバケット１２の左右方向の揺動に際しての減速停止制御が実施されるときには通常、障害物を回避するフロント機構４の現在位置は、フロント機構４の揺動可能限界の手前の位置に設定されるのが普通であることから、小さい値である揺動阻止用指令値演算手段５６の指令値が目標指令値に設定される。この目標指令値が演算手段４６、Ｄ／Ａ変換器４７を介して電磁比例弁２２に出力される。このとき電磁比例弁２２は、油圧ポンプ２０からオフセットシリンダ８への油量を少なくするように駆動する。

したがって、バケット１２が左右の揺動方向の減速領域ＷＹ１に侵入してフロント機構４が減速から停止しようとするときには、揺動阻止用指令値演算手段５６から出力される指令値が目標指令値に選定され、オフセットシリンダ８が減速して停止に至る。

以上のように、この第２実施形態は、バケット１２がフロント機構４の減速領域ＷＹ１に侵入してフロント機構４が減速から停止しようとするときには、フロント機構４の姿勢に関わりなくオフセットシリンダ８が適切に減速され、これにより、オフセットシリンダ８がストロークエンドに達した際の第２ブーム７を含むフロント機構４に生じる衝撃を緩和させ、このフロント機構４の耐久性を向上させることができる。

また、上述した第１実施形態と同様に、通常のフロント機構４の減速停止制御、オフセットシリンダ８の減速停止制御を、それぞれ単独に実施させることができるとともに、フロント機構４の減速停止制御とオフセットシリンダ８の減速停止制御とが同時に実施されるときの精度の高い制御性を確保でき、優れた機能を有するオフセット式油圧ショベルが得られる。

なお、本実施の形態では、第２ブーム７の角速度によって第２ブーム７の左右方向の揺動に伴うバケット１２の水平方向の移動阻止制御における減速領域を補正するものを示したが、オフセットシリンダ８の減速停止制御における減速領域も上記と同様に第２ブーム７の角速度によって補正することができる。また、第２ブーム７の角速度による補正に代えて、第１ブーム５の回動角度を検出する第１ブーム角センサ２３により第１ブーム角度を検出し、この検出されたブーム角度に応じて減速度を変更したり、上述と同様に減速開始位置を変更してもよい。具体的には、第１ブーム角度が高くなるにつれ、電磁比例弁２２への単位時間当たりの指令値の出力をより小さくしてオフセットシリンダ８の供給される油量の減少率を大きくするか、上述と同様に減速開始位置を早くするようにするものである。

図５は本発明の第３実施形態に備えられるオフセットシリンダの制御系統を示すブロック図である。

この図５に示すオフセットシリンダ８の制御系統も、例えば図１，２に示すオフセット式油圧ショベルに備えられるものである。この第３実施形態に含まれるコントローラＣ３は、第１実施形態におけるコントローラＣ１のＡ部分と、第２実施形態におけるコントローラＣ２のＢ部分とを併せて備えている。

指定値選定手段６０は、フロント機構４のバケット１２の運転室２への干渉防止に係るフロント機構４の減速停止制御に関係する干渉防止用指令値選定手段３５から出力される指令値と、フロント機構４の左右の揺動方向に位置する障害物への接触防止に係るフロント機構４の減速停止制御に関係する揺動阻止用指令値演算手段５６から出力される指令値と、オフセットシリンダ８の減速停止制御に関係するオフセットシリンダ用指令値演算手段４４から出力される指令値とを比較し、バケット１２がフロント用減速領域記憶手段３０，５４に記憶される減速領域Ｙ，ＷＹ１に侵入した状態でオフセットシリンダ８が駆動されるときには、オフセットシリンダ用指令値演算手段４４から出力される指令値と、干渉防止用指令値演算手段３５から出力される指令値と、揺動阻止用指令値演算手段５６から出力される指令値のうち最も値の小さい指令値を目標指令値として選定する。この選定された目標指令値に応じて電磁比例弁２２が閉じる方向に切り換え制御され、オフセットシリンダ８への油量が制御されてこのオフセットシリンダ８が減速停止制御される。その他の構成は、上述した第１，第２実施形態におけるのと同等である。

このように構成した第３実施形態は、第１実施形態における作用効果と第２実施形態における作用効果を併せた作用効果が得られる。すなわち、フロント機構４のバケット１２の運転室２への干渉の防止に際して、あるいはフロント機構４の左右の揺動方向に位置する障害物との接触回避に際して、オフセットシリンダ８がストロークエンドに達した際の第２ブーム７を含むフロント機構４に生じる衝撃を緩和させ、これによってフロント機構４の耐久性を向上させることができる。

また、第１，第２実施形態と同様に、通常のフロント機構４の減速停止制御、オフセットシリンダ８の減速停止制御を、それぞれ単独に実施させることができるとともに、フロント機構４の減速停止制御とオフセットシリンダ８の減速停止制御とが同時に実施されるときの精度の高い制御性を確保でき、優れた機能を有するオフセット式油圧ショベルが得られる。

本発明に係るオフセット式作業機の第１実施形態を示すオフセット式油圧ショベルの側面図である。図１の要部平面図である。本発明の第１実施形態に備えられるオフセットシリンダの制御系統を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に備えられるオフセットシリンダの制御系統を示すブロック図である。本発明の第３実施形態に備えられるオフセットシリンダの制御系統を示すブロック図である。

符号の説明

２運転室
３旋回体
４フロント機構
５第１ブーム
７第２ブーム
１０アーム
１２バケット
２０油圧ポンプ
２２電磁比例弁
２４第２ブーム角センサ
２７演算手段
２８干渉防止領域記憶手段（阻止領域記憶手段）
２９阻止領域侵入検出手段
３０フロント用減速領域記憶手段
３１演算手段（補正手段）
３２演算手段（補正手段）
３３加算手段（補正手段）
３４フロント機構減速領域侵入検出手段
３５干渉防止用指令値演算手段（阻止領域用指令値演算手段）
３６スイッチング手段
３７ストローク位置演算手段
３８オフセットシリンダ用減速領域記憶手段
３９オフセットシリンダ用減速領域記憶手段
４０補正手段
４１加算手段
４２加算手段
４３オフセットシリンダ減速領域侵入検出手段
４４オフセットシリンダ用指令値演算手段
４５指令値選定手段
５０揺動阻止領域記憶手段（阻止領域記憶手段）
５１阻止領域侵入検出手段
５２現在位置記憶手段（補正手段）
５３演算手段
５４フロント用減速領域記憶手段
５５フロント機構減速領域侵入検出手段
５６揺動阻止用指令値演算手段（阻止領域用指令値演算手段）
５７指令値選定手段
６０指令値選定手段
Ｃ１コントローラ
Ｃ２コントローラ
Ｃ３コントローラ

Claims

運転室を有する旋回体と、この旋回体に上下方向の回動可能に取り付けられるフロント機構と、このフロント機構を操作する操作装置とを備え、
上記フロント機構は、上記旋回体に上下方向の回動可能に取り付けられる第１ブームと、この第１ブームに左右方向の揺動可能に取り付けられる第２ブームと、この第２ブームに上下方向の回動可能に取り付けられるアームと、このアームの先端に上下方向の回動可能に取り付けられる作業アタッチメントとを含み、
上記作業アタッチメントの侵入を阻止する阻止領域を記憶する阻止領域記憶手段と、上記作業アタッチメントが上記阻止領域記憶手段に記憶される阻止領域に侵入したことを検出する阻止領域侵入検出手段と、
上記阻止領域の外側に設定され上記フロント機構を減速させる減速領域を記憶するフロント用減速領域記憶手段と、上記作業アタッチメントが上記フロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入したことを検出するフロント機構減速領域侵入検出手段と、
上記第２ブームを作動させるオフセットシリンダへの油量を制御する電磁比例弁と、
上記フロント機構減速領域侵入検出手段から出力される信号に基づいて、上記電磁比例弁への指令値を演算する阻止領域用指令値演算手段と、
上記オフセットシリンダのストローク位置を算出するストローク位置演算手段と、
上記オフセットシリンダのストロークエンドの手前に設定されオフセットシリンダの減速領域を記憶するオフセットシリンダ用減速領域記憶手段と、上記ストローク位置演算手段から出力される信号に基づいて上記オフセットシリンダが上記オフセットシリンダ用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入したことを検出するオフセットシリンダ減速領域侵入検出手段と、
このオフセットシリンダ減速領域侵入検出手段から出力される信号に基づいて上記電磁比例弁への指令値を演算するオフセットシリンダ用指令値演算手段とを備えるとともに、
上記阻止領域用指令値演算手段から出力される指令値と、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値とを比較し、上記作業アタッチメントが上記フロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入した状態で上記オフセットシリンダが駆動されるときには、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値と上記阻止領域用指令値演算手段から出力される指令値のうち値の小さい方の指令値を上記電磁比例弁を切り換え制御する目標指令値に選定する指令値選定手段を備えたことを特徴とするオフセット式作業機。
請求項１記載のオフセット式作業機において、
上記阻止領域記憶手段は、上記作業アタッチメントの先端の上記運転室への干渉を阻止する領域を記憶する干渉防止領域記憶手段から成り、
上記阻止領域用指令値演算手段は、上記作業アタッチメントの上記運転室への干渉の阻止を考慮して上記フロント用減速領域記憶手段に記憶された減速領域に関係する干渉防止用指令値演算手段から成り、
上記指令値選定手段は、上記干渉防止用指令値演算手段から出力される指令値と、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値とを比較し、上記作業アタッチメントが上記フロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入した状態で上記オフセットシリンダが駆動されるときには、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値と上記干渉防止用指令値演算手段から出力される指令値のうち値の小さい方の指令値を上記電磁比例弁を切り換え制御する目標指令値に選定することを特徴とするオフセット式作業機。
請求項１記載のオフセット式作業機において、
上記阻止領域記憶手段は、上記第２ブームの左右方向の揺動に伴う上記作業アタッチメントの移動を阻止する領域を記憶する揺動阻止領域記憶手段から成り、
上記阻止領域用指令値演算手段は、上記第２ブームの左右方向の揺動に伴う上記作業アタッチメントの移動の阻止を考慮して上記フロント用減速領域記憶手段に記憶された減速領域に関係する揺動阻止用指令値演算手段から成り、
上記指令値選定手段は、上記揺動阻止用指令値演算手段から出力される指令値と、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値とを比較し、上記作業アタッチメントが上記フロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入した状態で上記オフセットシリンダが駆動されるときには、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値と上記揺動阻止用指令値演算手段から出力される指令値のうちの値の小さい方の指令値を上記電磁比例弁を切り換え制御する目標指令値に選定することを特徴とするオフセット式作業機。
請求項１記載のオフセット式作業機において、
上記阻止領域記憶手段は、上記作業アタッチメントの先端の上記運転室への干渉を阻止する領域を記憶する干渉防止領域記憶手段と、上記第２ブームの左右方向の揺動に伴う上記作業アタッチメントの移動を阻止する領域を記憶する揺動阻止領域記憶手段とを含み、
上記阻止領域用指令値演算手段が、上記バケットの上記運転室への干渉の阻止を考慮して上記フロント用減速領域記憶手段に記憶された減速領域に関係する干渉防止用指令値演算手段と、上記第２ブームの左右方向の揺動に伴う上記バケットの移動の阻止を考慮して上記フロント用減速領域記憶手段に記憶された減速領域に関係する揺動阻止用指令値演算手段とを含み、
上記指令値選定手段は、上記干渉防止用指令値演算手段から出力される指令値と、上記揺動阻止用指令値演算手段から出力される指令値と、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値とを比較し、上記作業アタッチメントが上記フロント用減速領域記憶手段に記憶される減速領域に侵入した状態で上記オフセットシリンダが駆動されるときには、上記オフセットシリンダ用指令値演算手段から出力される指令値と上記干渉防止用指令値演算手段から出力される指令値と上記揺動阻止用指令値演算手段から出力される指令値のうち最も値の小さい指令値を、上記電磁比例弁を切り換え制御する目標指令値に選定することを特徴とするオフセット式作業機。
請求項１〜４のいずれか１項記載のオフセット式作業機において、
上記オフセットシリンダ用減速領域記憶手段に記憶される上記オフセットシリンダの減速領域を補正可能な補正手段を備えたことを特徴とするオフセット式作業機。
請求項３記載のオフセット式作業機において、
上記揺動阻止領域記憶手段に記憶される上記作業アタッチメントの侵入を阻止する阻止領域を変更可能な阻止領域可変手段を備えたことを特徴とするオフセット式作業機。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のオフセット式作業機において、
上記第２ブームが揺動する角速度が速いほど、第２ブームの減速を速めるように上記フロント用減速領域記憶手段およびオフセットシリンダ用減速領域記憶手段に記憶される減速領域を補正する補正手段を備えたことを特徴とするオフセット式作業機。
請求項１〜７のいずれか１項に記載のオフセット式作業機において、
上記第１ブームの回動角度を検出する角度検出手段をさらに備え、
上記オフセットシリンダ用指令値演算手段は、上記角度検出手段によって検出される上記第１ブームの角度に応じて上記第２ブームの減速度が変更されるように上記電磁比例弁への指令値を演算することを特徴とするオフセット式作業機。