JPH01271535A - 作業機の危険領域回避装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はバックホーにおいて、ブームやアー１、やバケ
ットを格納した場合に、旋回台の旋回円の内部にこれら
が収納されるように構成し、更に該構成のアーム部分を
ブームに対して左右へ平行移動してオフセット可能とし
た技術に関するものである。

（ロ）従来技術 従来から、バックホーにおいてアームが一定以上近付い
て危険な状態と成った場合に、アームを停止する技術は
公知とされているのである。

例えば実公昭５８−１２９２６号公報の如くである。

またバックホーのアームをブームに対して、左右平行位
置にオフセットする技術も公知とされているのである。

例えば特公昭４０−２０８７９号公報の如くである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明においては、アームをブームに対してオフセット
移動可能とし、かつバケットを収納状態で、キャビンの
すぐ側方に格納すべ（構成したことにより、オペレータ
ーが気を付けて操作しないと、バケットがオフセットさ
れたままで引き寄せられると、キャビンに干渉しオペレ
ーターが危険な状態が発生するのである。

本発明においては、このように最低限の安全性を確保す
る為に、バケットがキャビンの周囲に近付いた場合には
、ブームまたはアームの回動を停止すべく構成したもの
である。

また該キャビン２周辺の危険領域へバケットが近付（こ
とにより、ブームやアームの回動を停止する構成を、バ
ケットの引きつけ操作により自動的にオフセット位置を
元の状態に戻す自動制御と連動させたものである。

また該危険領域での自動停止を検出するセンサー類や中
央演算回路等の暴走により、これらの安全装置が効かな
くなった場合の、二重の安全装置として、これらの電気
回路の異常信号により作動するディスクリート回路を設
けて、電磁比例弁の電源を遮断し、各部の動きを停止し
たものである。

（ニ）問題を解決する為の手段 本発明の目的は以上の如くであり、次に該目的を達成す
る為の構成を説明すると。

旋回台１２上に上下回動可能に枢支したブーム６の先端
に、左右の平行位置へアーム４をオフセット可能に支持
し、該アーム４の先端にバケット１を掬い取り回動可能
に付設し、旋回時において、ブーム６とアーム４を折畳
んでキャビン２の側部にバケット１を収納可能とした構
成において、ブーム６の回動角を検出するブームセンサ
ー１５と、アーム４の回動角を検出するアームセンサー
１７と、オフセット角を検出するオフセットセンサー１
６を設け、前記センサーによりバケット１先端がキャビ
ン２近辺の危険領域内に近付くと自動的にブーム６また
はアーム４またはオフセットアーム２２の回動を停止す
べく構成したものである。

また他の実施態様として、操作レバーの格納側への操作
によりバケット１を自動的に格納位置へオフセット移動
すべ（構成したものである。

また他の実施態様として、ブームセンサー１５・アーム
センサー１７・オフセットセンサーエ６の信号を入力す
るディスクリート回路５３を介装し、中央演算回路ＣＰ
Ｕや周辺回路の異常により、一定レベル以上の信号がデ
ィスクリート回路５３に入力されると電磁比例弁装？！
！２０の電源を電源遮断口！５２により遮断すべく構成
したものである。

（ホ）実施例 本発明の目的・構成は以上の如くであり、次に添付の図
面に示した実施例の構成を説明すると。

第１図は本発明の小旋回形バックホーの平面図、第２図
は同じく作業状態の側面図、第３図はバケット１を交換
したことを信号として伝達するバケット幅認識体２５と
バケットセンサー２６の部分の斜視図、第４図はバック
ホーの各部に配置したセンサーとコントローラ２１と電
磁比例弁２０と操作パネル２７を示す図面である。

バックホーは、排土板１０を付設したクローラ−式走行
装置１１の上に旋回台軸受１３を配置し、該旋回台軸受
１３の上に旋回台１２を配置している。該旋回金工２は
３６０度水平回動を可能としているのである。

また旋回台１２の上の左半分にキャビン２を配置し、後
部にはエンジンやバランスウェイトを載置し、旋回台１
２の略中夫の位置に、ブーム６の基部を上下回動可能に
枢支している。

そしてブーム６と旋回台１２との間にブームシリンダー
５を配置し、該ブームシリンダー５の伸縮によりブーム
６を上下に回動可能に構成している。

該ブーム６の先端には、オフセットアーム２２と並行リ
ンク２３が配置されており、該オフセットアーム２２と
ブーム６との間にオフセットシリンダー３が介装されて
いる。該オフセット・シリンダー３の伸縮によりオフセ
ットアーム２２と並行リンク２３が左右に回動しその先
端に支持されているアーム４は左右に平行状態でオフセ
ット移動するのである。

該オフセットアーム２２の先端にアーム４が枢支されて
おり、オフセラ１−アーム２２と一体的に構成されたカ
バー内に配置されたアームシリンダー２４によりシリン
ダーが上下に回動されるのである。

またアーム４の先端にバケット１が枢支されており、該
アーム４はバケットシリンダー７により掬い取り回動を
可能としているのである。

以上のような全体的な構成において、ブーム６の基部に
該ブーム６の回動角を検出するブームセンサー１５がポ
テンショメーター等により構成されて配置されており、
またオフセットアーム２２の左右オフセット角を検出す
るオフセットセンサー１６が並行リンク２３の基部にポ
テンショメーターにより構成されて配置されており、ま
たアーム４の回動角を検出するアームセンサー１７がオ
フセットアーム２２の先端とアーム４の枢支部に配置さ
れているのである。

また操作レバー９の基部にブーム６やアーム４を回動す
る為に操作レバー９を操作したことを検出するレバーセ
ンサー１４が配置されているのである。また該操作レバ
ー９の下部に、アーム４のオフセットを操作するオフセ
ットペダル２９が配置されており、該オフセットペダル
２９０基部にオフセットペダルセンサー２８が配置され
ている。

電磁比例弁装置２０はブームシリンダー５とアームシリ
ンダー２４とオフセットシリンダー３の送油経路に介装
されており、自動制御とショックレス停止を行うもので
ある。

また座席８の下の位置にコントローラ２１が配置されて
いる。

該コントローラ２１の内部には、第４図の下部に記載し
たアナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄや、中央演算回路
ＣＰＵや、インターフェイスＩ１０や、バッファー回路
やドライバー回路やディスクリート回路や電源遮断回路
や電源回路が配置されて制御動作を行っているのである
。

また第４図においてキャビン２の上部に、超音波センサ
ー１９とタッチセンサー１８が付設されており、自動制
御が暴走して効かなくなり、バケット１がキャビン２に
接触する位置まで近付いた場合において、該バケット１
の格納位置への引き寄せを停止し、警報を発するように
二重の安全装置を構成しているのである。

また第３図において示す如く、バケット１が交換された
場合に、バケット幅を自動的に変更する為にバケットセ
ンサー２６がアーム４の先端に配置されており、該アー
ム４を交換するバケツ）１毎に設けたバケット幅認識体
２５が変更されることにより、切り換えるべく構成して
いるのである、バケット幅認識体２５は磁性体で構成し
ても良いものである。

第７図は本発明の作業機の危険領域回避装置を構成する
油圧回路図を示しており、ブームシリンダー５とアーム
シリンダー２４とオフセットシリンダー３への圧油を操
作する制御弁として、それぞれ手動操作制御弁と電磁比
例弁をポンプＰ側からタンデム形に介装した構成として
いるのである。

そして手動操作制御弁と１！磁比例弁とはそのボート構
成を略同じとしており、手動操作制御弁が上げポートＵ
の側は、電磁比例弁も上げ側のＡボートとし、手動操作
制御弁が下げポー）Ｄの場合には下げボートＤは下げ側
のＢポートとしているのである。

そして該電磁比例弁の開閉には特殊のマイコン回路であ
るランプ回路を介装し、開閉時において電圧が徐々に上
昇下降し、圧油の流れを比例的に変化させることにより
、駆動停止の動きをショックレス状態となるように構成
しているのである。

そして危険領域以外の場合には、操作レバー９の回動方
向に電磁比例弁も開閉することによりショックレス機構
を構成し、また危険領域に入った場合には、操作レバー
９の操作に関わらず自動的にブーム６とアーム４とオフ
セットの動きを自動的に停止する操作は、該電磁比例弁
を手動操作制御弁と逆の方向に自動的に操作することに
より、手動操作制御弁から送油される圧油を電磁比例弁
によりタンクボートに逃がすことにより、ブーム６とア
ーム４とオフセットアーム２２の回動を自動的にショッ
クレス状態で停止すべく構成しているのである。

（へ）発明の作用 本発明の小旋回形バックホーの自動オフセット機構の構
成は以上の如くであり、次に第５図・第６図の制御フロ
ーチャートに沿って、本発明の詳細な説明すると。

第５図は自動オフセットとショックレス停止制御の部分
のフローチャートを主に示したものである。

エンジンのキーによる始動と共に、押込みロック弐のス
イッチにより構成した自動スイッチ３５がＯＮにされる
と、本発明の小旋回形バックホーの自動制御が開始され
るのである。

これと共に、コントローラ２１と電磁比例弁装置２００
回路電源がＯＮとされる。

次に各部の角度センサーを構成しているポテンショメー
タの作動が正常であるかどうかがチエツクされ、自動制
御状態でポテンショメータに異常がある場合には、操作
パネル２７上の警報ランプ３０と警幸Ｕフ゛ザー３１力
（ＯＮとなりオペレーターに危険を知らせるのである。

次にバケット１の幅が標準であるかどうかがチエツクさ
れるのである。該バケット１が標準であるか広幅である
かをノンロック式の押込みスイッチで構成されたバケッ
ト幅スイッチ３３で入力するものであり、通常の自動開
始状態では広幅のバケット１にセットされており、狭幅
の標準のバケットに変更した場合に、バケット幅スイッ
チ３３を押込むと、バケット１の格納位置が狭幅で最も
キャビン２に近付いた位置にセットされるように制御が
開始されるのである。

狭幅に変更していても、バケット幅スイッチ３３を広幅
のバケツ）ｌの位置にしておくと、狭幅のバケットは、
通常バケット１の収納される位置でキャビン２との間を
開けた状態の安全側の位置で格納されているのである。

次にバケット高さ設定スイッチ３４により制御開始高さ
が設定されているがどうかがチエツクされるのである。

該バケット高さ設定スイッチ３４はロータリー式スイッ
チに構成されており、最低高さの下にオフセ・シト制御
をＯＦＦとする位置も設けられており、該自動スイッチ
３５がＯＮされない場合には、オフセットはオフセット
ペダル２９の操作によりオペレーターの意図的な操作の
元に行われるのである。

また前記自動スイッチ３５がＯＮで、バケット高さ設定
スイッチ３４がＯＦＦの場合には、超音波センサー１９
やタッチセンサー１８による危険表示や、ブーム６やア
ーム４やオフセットアーム２２のショックレス停止等は
行われるのであるが、オフセット制御は行われないので
ある。

掘削作業を開始し、ブーム６やアーム４やオフセットア
ーム２２の回動操作を開始すると、まず７’　−Ｌ　操
作レバー９ｂかまたはアーム操作レバー９ａがフル操作
されているかどうかがチエツクされるのである。

そしてどちらかの操作レバー９がオペレーターによりフ
ル操作されている場合には、ブーム電磁比例弁３７また
はアーム電磁比例弁３８は、Ａポート側がＯＮとなり、
各ブームシリンダー５とアームシリンダー２４に、第７
図のブーム手動制御弁４０とアーム手動制御弁４１で制
御された通りに圧油を送油することが可能となるのであ
る。

これによりブーム６かアーム４が、操作レバー９の操作
した方向に回動を開始するのであるが、オペレーターが
どちらかの操作レバー９を握ってフル操作の状態からレ
バーを中立にした場合には、手動操作制御弁による油路
が切換られて回動が停止しようとするが、ブーム電磁比
例弁３７かア−ム電磁比例弁３８がこれを感知して、Ａ
ポートの状態が一定スピードで中立位置に戻ろうとして
、この電磁比例弁による制御の方が優先されるので、比
例弁の操作により徐々に油量を調節して、ショックレス
状態として停止するのである。

即ち、それまでアーム電磁比例弁３８かブーム電磁比例
弁３７がソレノイドのＯＮによりＡポート側に切り替わ
っていたのであるが、操作レバー９を中立位置近辺にす
ることにより、Ａボート側のソレノイドがＯＦＦとなり
、手動弁より遅れて比例弁が効いて徐々に停止するので
ある。

またどちらかの操作レバー９をたとえ微操作状態であっ
てもブーム６かアーム４が回動状態で、バケソ）Ｉの位
置が、そのまま回動すればキャビン２と干渉する左右の
危険位置であるかどうかをチエツクし、該オフセット位
置がキャビン２の周囲の危険領域にある場合には、ブー
ム電磁比例弁３７またはアーム電磁比例弁３８を、手動
操作制御弁と逆の側のポートであるＢボート側をＯＮし
て、手動操作制御弁からの送油をタンク側に案内し、シ
ョックレス状態でＯＦＦとして、オフセット位置が安全
位置に復帰するまで、ブーム６とアーム４の回動を停止
するのである。

またオフセット自動制御の為のオフセット禁止区域ａに
近付いた際において、−旦ブーム電磁比例弁３７とアー
ム電磁比例弁３８をＢボート側に切換えて回動を停止さ
せ、オフセット電磁比例弁３９のみＯＮ状態として、バ
ケット１を格納可能な基準位置まで復帰させるのである
。

次にバケット１の高さをチエツクし、バケット高さ設定
スイッチ３４により設定した高さ以上である場合にのみ
、オフセットの基準格納位置１”への自動復帰が開始さ
れるのである。

更にアーム操作レバー９ａかブーム操作レバー９ｂがフ
ル操作された状態で、オフセット自動復帰の為にオフセ
・ノド電磁比例弁３９がＯＮとなることにより格納位置
への自動復帰が開始し、基準位置に復帰した時点でオフ
セット電磁比例弁３９は中立へ切り替わるのである。

そして該バケット１のオフセット基準位置への復帰が終
了後に、アーム操作レバー９ａかブーム操作レバー９ｂ
が、バケット１のオフセット基準位置への復帰するのを
待機する為に、手動操作制御弁と逆の側のＢポートをＯ
Ｎにしている場合には、この逆の側のポートをＯＦＦと
して、再度ブーム６かアーム４の回動を開始するもので
ある。

即ち、第１図に示したオフセット禁止区域ａの線上まで
バケット１が引き寄せられた際において、未だバケット
１が１′の位置に復帰していない場合には、ブーム６か
アーム４の回動を中止して、バケット１が１゛の位置に
復帰するのを待つのである。

逆に、該オフセット禁止区域ａの位置に至るまでの間に
は、バケットｌの基準位置への復帰動作と、ブーム６ま
たはアーム４の引き寄せ動作は並行して行われるのであ
る。

第６図は、本発明の要部である危険域での停止制御のフ
ローチャートを主として示したものである。特にこの危
険領域における自動停止が有効に働くのは、オフセット
自動制御をＯＦＦの状態として、手動により掬い込み・
排土の操作をしている場合であり、この場合にはバケ、
ット１が近付いてもオフセット自動制御が効かないので
あるが、この場合においても危険性があるので、各セン
サーにより、キャビン２の周囲の危険領域にバケットｌ
が近付いた場合の安全装置は構成されているのである。

該フローチャートに示す如く、ブーム６とアーム４とオ
フセットアーム２２毎に、危険角が決定されており、手
動操作にてそれぞれ危険角度に達すると、ブーム電磁比
例弁３７かアーム電磁比例弁３８の、手動操作制御弁と
逆の側のポートがＯＮとなり、或いは、オフセット電磁
比例弁３９及びアンロード比例弁５０のアンロードポー
トがＯＮとなり、手動操作制御弁の操作位置に関わらず
、ブームシリンダー５とアームシリンダー２４の伸縮が
停止し安全状態を得るべく構成しているのである。

即ち、バケット１が右オフセット状態であるかどうかを
チエツクし、右オフセット状態でオフセソト角が危険角
でない場合には、ブーム６やアーム４の回動位置をチエ
ツクしなくとも、バケットｌがキャビン２に干渉するこ
とはないので、そのまま作業が続けられるのである。

バケット１が左側にオフセットされている場合には、ブ
ーム６の角度が危険角以下であるか、アーム４の角度が
危険角以下であるかどうかをチエツクし、両方とも危険
角以下の場合においては、操作レバー９のうち、アーム
操作レバー９ａが操作されているか、ブーム操作レバー
９ｂが操作されているかをチエツクするのである。

そしてブーム操作レバー９ｂが操作されている場合には
、ブーム電磁比例弁３７のアンロードボートＢをＯＮに
し、ブーム６の回動を停止するのである。

またアーム操作レバー９ａが操作されているのであれば
、アーム電磁比例弁３８のアンロードボートＢをＯＮし
て、アーム４の回動を停止するのである。

また両方が操作されている場合には、ブーム電磁比例弁
３７とアーム電磁比例弁３８の両方の、アンロードポー
）ＢをＯＮにして回動を停止するのである。

該手動操作弁と逆の側のポー１〜のＯＮ状態はレバー操
作が続けられている限り続行し、レバー操作が停止する
と手動操作弁と逆の側のボートはＯＦＦとなるのである
。

これにより、危険域にバケット１が近付（とブーム６や
アーム４の回動が停止し、バケット１が基準位置に復帰
した場合にのの、危険角度以下への回動が可能となるの
である。

またオフセットペダル２９によりオフセットアーム２２
をオフセット操作した場合には、・このオフセット角が
危険域であるかどうか判断し、オフセット電磁比例弁３
９により安全の為に自動的に停止するのである。この場
合にもオフセット電磁比例弁３９によりショックレス停
止が行われるのである。

第８図は本発明の作業機の危険領域回避制御のブロック
線図、第９図・第１Ｏ図は３重の安全装置として、超音
波センサーを付設した状態の前面図と側面図、第１１図
は同じくタッチセンサーを付設した状態のキャビン２の
糾視図である。

本発明のバックホーにおいては、ブームセンサー１５・
オフセットセンサー１６・アームセンサー１７のセンサ
ーによる危険領域の判断と電磁比例弁による停止に基づ
く安全装置、及び中央演算回路ＣＰＵやセンサーの暴走
に基づく危険性を防止するディスクリート回路５３によ
り安全装置の他に、キャビン２の周囲に前面超音波セン
サー１９ｂと側面超音波センサー１９ａと上面超音波セ
ンサー１９ｃを設けて、該超音波センサーの検出範囲内
にバケット１が到達すると電磁比例弁を停止すべく構成
しているのである。

また超音波センサー１９に代えて、または併置し７てタ
ッチセンサー１８設けて、これにより第５の安全装置と
しているのである。

即ちタッチセンサー１８も側面タッチセンサー１８ｂと
前面タッチセンサー１８Ｃと上面タッチセンサー１８ａ
を、キャビン２の各部に貼設して、これらにバケット１
が接当すると、電磁比例弁により各部の動きを停止すべ
く構成しているのである。

（ト）発明の効果 本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏
するものである。

第１に、ブーム６とアーム４とバケット１をキャビン２
の側方で旋回台１２の円の中に格納することにより、小
旋回作業を可能としたバックホーにおいて、更に該アー
ムをブーム６に対して平行移動してオフセット可能にし
た場合には、該オフセット状態のバケット１をそのまま
キャビン２側に引き寄せてしまいオペレーターにとって
危険な状態が発生するのであるが、本発明の場合にはキ
ャビン２の周囲を危険領域に構成し、バケット１がキャ
ビン２の周囲に至ると、ブーム６やアーム４やオフセッ
トアーム２２の回動を自動的に停止すべく構成したので
、操作ミスが発生してもオペレーターの安全を確保する
ことが出来るものである。

第２に、バケット１のキャビン２側への引き寄せに連動
して、自動的にオフセット状態を元の基準位置に戻す自
動制御と、前記危険傾城への到達により安全装置を併置
することにより、オペレーターは掘削、排土作業の繰り
返しにおいて、オフセット位置の確認をすることなく安
心して作業をすることが出来たものである。

第３に、該ブームセンサー１５とオフセットセンサー１
６とアームセンサー１７と中央演算回路ｃｐｕにより構
成された電気回路に異常が発生した場合には、ディスク
リート回路５３によりこれを検出し電源遮断回路５２に
より電磁比例弁装置２０の回路を遮断すべく構成したの
て、二重の安全装置を構成することができ、中央演算回
路ＣＰＵが故障して暴走した場合にも、オペレーターの
安全を確保することが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の小旋回形バックホーの平面図、第２図
は同じく作業状態の側面図、第３図はバケット１を交換
したことを信号として伝達するバケット幅認識体２５と
バケットセンサー２６の部分の斜視図、第４図はバック
ホーの各部に配置したセンサーとコントローラ２１と電
磁比例弁２０と操作パネル２７を示す図面、第５図は自
動オフセットとショックレス停止動作のフローチャート
図、第６図はショックレスと危険域での停止のフローチ
ャート図、第７図は小旋回形バックホーの油圧回路図、
第８図は本発明の作業機の危険領域回避制御のブロック
線図、第９図・第１０図は３重の安全装置として、超音
波センサーを付設した状態の前面図と側面図、第１１図
は同じくタッチセンサーを付設した状態のキャビン２の
斜視図である。 １・・・バケット ３・・・オフセットシリンダー ４・・・アーム ５・・・ブームシリンダー ６・・・ブーム ９ａ・・アーム操作レバー ９ｂ・・ブーム操作レバー １８・・・タッチセンサー １９・・・超音波センサー ５２・・・電源遮断回路 ５３・・・ディスクリート回路 出願人　ヤンマーディーゼル株式会社 代理人　弁理士　矢　野　寿一部 第９図 第１０図 １２０゜ 手続補正書（方式） 昭和６３年　特　許　願　第１００５９８号２、発明の
名称 作業機の危険領域回避装置 ３、補正をする者 事件との関係　出願人 住　所　　　大阪市北区茶屋町１番３２号名　称（６７
８）ヤンマーディーゼル株式会社代表者　山　岡　淳　
男（他０名） ４、代理人 住　所　　大阪市南区南船場１丁目１１番９号長堀八千
代ビル 昭和６３年　７月　６日（全送日：昭和６３年７月２６
日）６、補正の対象 図面（第５図・第６図） ７、補正の内容 別紙のとおり補正図面第５図及び第６図を提出致しまず
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、旋回台１２上に上下回動可能に枢支したブーム
   ６の先端に、左右の平行位置へアーム４をオフセット可
   能に支持し、該アーム４の先端にバケット１を掬い取り
   回動可能に付設し、旋回時において、ブーム６とアーム
   ４を折畳んでキヤビン２の側部にバケット１を収納可能
   とした構成において、ブーム６の回動角を検出するブー
   ムセンサー１５と、アーム４の回動角を検出するアーム
   センサー１７と、オフセット角を検出するオフセットセ
   ンサー１６を設け、前記センサーによりバケット１がキ
   ヤビン２近辺の危険領域内に近付くと自動的にブーム６
   またはアーム４またはオフセットアーム２２の回動を停
   止すべく構成したことを特徴とする作業機の危険領域回
   避装置。
2. （２）、操作レバーの格納側への操作によりバケット１
   を自動的に格納位置へオフセット移動すべく構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の作業機の危
   険領域回避装置。
3. （３）、ブームセンサー１５・アームセンサー１７・オ
   フセットセンサー１６の信号を入力するディスクリート
   回路５３を介装し、中央演算回路ＣＰＵや周辺回路の異
   常により、一定レベル以上の信号がディスクリート回路
   ５３に入力されると電磁比例弁装置２０の電源を電源遮
   断回路５２により遮断すべく構成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の作業機の危険領域回避装置
   。