JPH02176902A - 作業機干渉防止装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は掘削積込用車両のような作業車両における作業
機の運転室や車両本体等の干渉回避物との干渉を防止す
る作業機干渉防止装置に関するらのである。

［従来の技術１ 屈折運動する関節形の作業機椀リンク機構の一部を、横
方向・＼オフセットし得るようにした並行四辺形構成を
有するパワーショベル等の作業車両においては１作業機
を運転室の前方側にオフセットのうえ掘削積込作業する
と作業機の運動範囲内に運転室と干渉する区域が含まれ
ているために危険な１ヤ業機操作となっている。

［発明が解決しようとする課題］ かかる危険操作の解消として、運転室や車両本体等の干
渉回避物と干渉するエリアに作業機が侵入してきたとき
にブザーを鳴らす手段があるが、この場合、とっさにブ
ザーに感応して作業機操作を止める必要があり、安全に
安心して作業することができず作業性の低下をきたして
いた。

［課題を解決するための手段及び作用］上記課題を解決
するために本発明は、作業機の可動範囲内に作業機との
干渉を避けるべき干渉回避物を塔載した作業車両におい
て１作業機が干渉回避物と干渉する作業機停止域を記憶
手段に記憶し、作業機の動作を検出する屈折動ずや検出
手段からの信号をもとに作業機速度を演算し、該作業機
速度により前記作業機停止域を醋正し、かつ前記作業機
が前記補正された作業機停止域に入ったかどうか判断す
る判断手段と、この判断手段からの指令により作業機の
動作を停止させる作業機の動作停止手段とを備えたこと
を特徴とする作業機干渉防止装置とした。

以下１本発明を図面に基すいて説明する。第１図に掘削
積込車両としての側面を示し、第２図に同平面図を示し
、第３図に同作業車両における作業機の一部を省略した
側面図、第４図に同平面図を示す。

作業車両は足回りｌのフレーム２に旋回機溝３を介して
設けられた車体としての上部旋回体４を備えており、こ
の上部旋回ｔ４−４のフレーム５には旋回中心Ｐに対し
て左側に運転室６が搭載してあり、また前記フレーム５
には作業機７が搭載しである。

前記ｆｉｉ業機７は、第１ブーム８を備えており、この
第１ブーム８はその基端部で前記フレーム５のＪＮ付は
ブラケット１２にビン１３により起伏可能に取付けてあ
り、第１ブーム８の先端部には箸２ブーム９がビンＩＯ
により左右方向に揺動可能に取付けである。

第１ブーム８の先端には下部ブラケッ）１５．１６とが
固設してあり、また上部旋回体４のフレ・−ム５にはシ
リンダ取付ブラケット１７が固設しである。このシリン
ダ取付ブラケット１７にはブームシリンダ１８の基端部
がビン１９により揺動可能に取付けてありブームシリン
ダ１８のピストンロッド２０は下側のブラケット１４に
ビン２１で連結しである。

前記第２ブーム９の先端部右側にはブラケット２２が固
設してあり、第１ブーム右側のブラケット１６にはオフ
セットシリンダ２３の基端部がビン２４により左右方向
に揺動可能に取付けてあり、オフセットシリンダ２３の
ピストンロッド２５は第２ブーム９のブラケット２２に
ビン２６で連結しである。前記第２ブーム９の先端部に
は第３ブーム２７が左右方向に揺動可能にビン２８によ
り取付けてあり、この第３ブーム２７の先端左側にはブ
ラケット２９が固設しである。

第１ブーム８の左側のブラケット１５にはリンク３０の
基端部がビン３１で連結してあり、１ノンク３０の先端
部が前記ブラケット２９にビン３２で連結しである。

第３ブーム２７の先端部にはアーム３３がビン３４によ
り上下方向に揺動可能に取付けである。

第３ブーム２７の後端部にはアームシリンダ３５の基端
部がビン３６で揺動可能に取付けてあり、アームシリン
ダ３５のピストン口・２ド３７はアーム３３の後端部に
ビン３８で取付けである。

前記アーム３３の先端部にはパケット３９がビン４０に
より上下方向に揺動可能に取付けてあり、またパケット
３９のブラケット４１及びアーム３３の先部にはそれぞ
れリンク４２．４５により連結してあり、前記アーム３
３のブラケット４６にはパケットシリンダ４７の基端部
がビン４８により」Ｎ付けてあって、このパケットシリ
ンダ４７のピストンロッド４９は前記リンク４２．４３
の先端部にビン５０により連結しである。

第５図は作業機７の位置検出用ポテンショメータの取付
けを示す図で、第１ブーム８の基部側面には、第１ブー
ム８の位置を検出するブーム角センサとしてのブーム用
ポテンショメータ９９が装着してあり、また第３ブーム
２７にはアーム３３の位置を検出するアーム角センサと
してのアーム用ポテンシ３メータ１００が装着してあり
、またオフセットリンク部には第２ブーム９のオフセッ
ト量を検出するオフセット角センサとしてのオフセ・１
ト用ポテンシｊメ・−夕２０１が装着しである。

前記ブーム用ポテンショメータ９９の装着状態を第６図
に示す。

すなノ）ち、第１ブーム８の基部側面にはブーム用ポテ
ンショメータ９９が取付けである。このブーム用ポテン
ショメータ９９の回転軸１０４にはアーム部材１０５が
固着してあり、このアーム部材１０５にはヨーク１０６
一端部がビン１０７で連結してあり、ヨーク１０６の他
端部は取付ブラケット１０８にビン１０９で連結しであ
る。

前記アーム用ポテンショメータ１００の装着状態を第７
図及び第８図に示す。

即ち、第３ブーム２７の先端部側面にはホルダ１１０が
ポル）１１１で固着してあり、このホルダ１１０に保持
部材１１０’　を介してアーム用ボテンシ３メータ１０
０が固着してあり、このアーム用ポテンショメータ１０
０の回転軸１１２の軸心は前記ビン３４の軸線１１３の
延長上に位置している。そしてこの回転軸】１２にはア
ーム部材１１４が固着してあり、このアーム部材１１４
の先部にはこれの軸線方向に沿うガイド孔】１５が形成
しである。そして、このガイド孔１１５に前記アーム３
３に突設されたロッド１１６が摺動可能に挿入しである
。前記オフセット用ポテンショメータ１０１の装着状態
を第９図及び第１０図に示す。即ち、第１ブーム８の右
側のブラケット１６の上面にはホルダ１１７がボルト１
１８で固着してあり、このホルダ１１７にオフセット用
ボテンシ３メー−ＦＩＯＩが固着してあり、このオフセ
ット用ポテンショメータ１０１の回転軸１１９の軸心は
前記ビン２４の軸線１２０の延長上に位置している。そ
してこの回転軸１１９にはアーム部材１２１が固着して
あり、このアーム部材１２１の先部にはこれの軸線方向
に沿うガイド孔１２２が形成しである。そして、このガ
イド孔１２２に前記リンク３０に突設されたロッド１２
３が摺動可能に挿入しである。

前記ブーム、アーム及びオフセット用ボテンシ３メータ
９９．１００．１０１は第１１図に示すようにそれぞれ
にインターフェース１２４，１２５．１２６を介してマ
ルチプレクサ１２７の入力側に接続してあり、マルチプ
レクサ１２７の出力側はＡ／Ｄコンバータ１２８を介し
てコンピュータ！２９の入力側に接続してあり、コンピ
ュータ１２９にはメモリ１３０が接続しである。そして
コンピュータ１２９の出力側インターフェース１３１を
介して電磁弁６８（第１３図参照）のソレノイド７９に
接続しである。

箸】３図は作業機干渉防止装置における安全回路であり
、図中５４は作業機レバーであり、この作業機レバー５
４は支点５５を中心に回動するようにしてあり、作業機
レバー５４の脚部５６にはアーム５７が取付けである。

５８は中央部に揺動支点５９を有するレバーであＱ、こ
のレバー５９の一端部は作動シリンダ６０のピストンロ
ッド６！にビン６２で連結してあり、この作動シリンダ
６０のロッド１Ｉ１１室６４にはリターンスプリング６
３が収容しである。作動シ’）　：／　９’　６０のロ
ッド側室６４及びボトム側室６５は管路６６．６７を介
して電磁弁６８のボート６８ａ、６８ｂ接続しある、７
９はソレノイドであり、コンピュータ１２９のインター
フェースＩ３１よりの電気信号により作動する。このよ
うにソレノイド７９への通電により電磁弁６８のポジシ
ョンが切換ゎり、ポンプ６９がらの油圧が作動シリンダ
６０のボトム側室６５に作用し、ピストンロッド６１を
介してレバー５８が時計回り方向に回動してアーム５７
に干渉し、作業機レバー５４を矢印の方向に回動させて
中立位置に戻す。このために作業機レバー５４に連係す
るブーム、７−ム及びオフセットの各操作弁（図示省略
）が中立状態になりブームシリンダ１８、アームシリン
ダ３５及びオフセットシリンダ２３の作動が停止し作業
機７の動きが停止する。

次に、作動を説明する。

前記作業機レバー５４の操作により各操作弁が操作され
てブームシリンダ８、アームシリンダ３５及びオフセッ
トシリンダ２３が伸縮動して第１ブーム８、アーム３３
及び第２ブーム以下先側のものが作動するのであるが、
＄１ブーム８の位置は、この第１ブーム８が回動するこ
とにょ９、ヨー９１０６、アーム部材１０５を介してブ
ーム用ポテンショメータ９９により検出される。

またアーム３３の位置は、アーム３３がガイド孔！ｌＳ
内を摺動してアーム部材１１４を押し、アーム用ホテン
ショメータ１００の回転軸１１２を回転させることによ
り、このアーム用ポテンショメータ９９により検出され
る。

また、第２ブーム９のオフセット量は、第２ブーム９が
回動することにより、リンク３０のロッド１２３がカイ
ト孔１２２内を摺動してアーム部材１２１を押し、オフ
セット用ポテンショメータ１０１により検出れる。

前記ブーム、アーム、オフセント用ポテンショメータ９
９．１００．１０１が検出した検出信号はマルチプレク
サ１２７、Ａ／Ｄコンバーター１２８を経てコンピュー
タ１２９に入力される。

コンピュータ１２９おける作業位ｉ？［、Ｗ出方法は第
１７図及び第１８図のようにブーム振り角をａ、オフセ
ット角をβ、アーム振り角をｒ、δ１、δ２、Ｌ１〜し
４、Ａ、Ｂを定数とするとき、前記方向位置Ｘは、 Ｘ　＝　Ｌ　＋　Ｓ　１ｎｃｒ　＋　Ｌ　＊Ｃｏｓβ・
５ｉｎ（ａ＋δＩ）＋Ｌ、５ｉｎ（α＋δ、＋δ、） ＋ＬｔＳｉｎ（ａ＋β＋７＋８．＋６＊）＋Ａによる。

また左右方向位置Ｙは、 Ｙ＝ＬｔＳｉｎβによる。

また上下方向位置Ｚは、 Ｚ　＝　Ｌ　Ｃ０８ａ　＋　ＬｘＣｏｓβ（α＋δＩ）
＋ＬｘＣｏｓ（α＋６１＋６２） ＋Ｌ、ａＣｏｓＣａ＋β＋６Ｉ＋δ、）十Ｂによる。

ブーム振り角ａとアーム振り角γとオフセット角βの関
係を第１２図に示す。第１２図中■はオフセット角β＝
０６〜−８．４°時の停止曲線であり、■は左オフセッ
ト角β＝１５°時の停止曲線であり、■は左オフセット
角β＝３００時の停止曲線であり、■は左最大のオフセ
ット角β＝４３２９°時の停止曲線である。

しかし、以上説明してきた各オフセット角に対する停止
曲線で示される作業機７の停止域は作業機７のの速度が
極めて遅い場合であって１作業機７の速度が速い場合は
コンピュータ１２９がらの電気信号により、油圧を作用
させて作業機レバー５４を回動させて中立位置に戻して
作業機７の動きを停止するまで、時間の遅れがあり、こ
の時間の遅れの間に作業機７が動いてしまい運転室と干
渉してしまうので、作業機７の作業速度により作業機７
の停止域を補正してやる必要がある。

即ち、最初に作業機７の作業速度Ｖを次のようして計算
する。

ｖ＝に、Δα／Δｔ＋ｋｉΔβ／Δｔ ＋に、Δγ／Δｔ ここで、ｋ９、ｋ２、ｋ、は係数であり、ブーム振り角
α、オフセット角β、アーム振り角γを時間ｔ″Ｃ−Ｃ
−微分、即ちΔａ／Δｔ、Δβ／Δｔ、Δｒ／Δｔ　が
作業機速度Ｖに対する寄与率であって、あらかじめ実験
若しくは計算により求めておく値である。

次に、コンピュータ１２９が電気信号を電磁弁６８に送
って作業機７が停止するまでの作業機７の移動量ｍを作
業機速度Ｖの関数としてあらがしめ求め、作業機７の停
止域を移動量ｍだけ補正して広くして補正停止域として
コンピュータ１２９のメモリ１３０に記憶させておく。

この様な構成として作業機７が補正停止域に入るとコン
ピュータ１２９の出力側インターフェース１３１を介し
て第１３図に示す作業機干渉防止装置における安全回路
に電気信号を送る。電気信号を受けると前述したように
作業機レバー５４を矢印の方向に回動させて中立位置に
戻し、作業機レバー５４に連係するブーム、アーム及び
オフセットの各操作弁（図示省略）が中立状態になりブ
ームシリンダ１８、アームシリンダ３５及びオフセット
シリンダ２３の作動が停止し作業機７の動作が停止する
。

次に、これらの作動を第１４図に示すフローチャートに
より説明する。ＳＯｌでスタートして、Ｓ０２で作業機
の各部に装着しであるボテフシ３メータの測定値をリー
ドする、３０３で作業機位置を演算し、５０４で１ヤ業
機速度を演算し、ＳＯ５で作業機停止域を設定する、Ｓ
Ｏ６で作業機が補正停止域か否か判断してｙｅｓならＳ
Ｏ７の作行機機の作動停止指令を発して作業機を停止し
、ｎ　１１ならＳ０２の前に戻る。

なお、第１ブーム８の位置、第２ブーム９のオフセット
量及びアーム３３の位置を検出する手段は本実施例に限
定されるものでなく他のいかなる手段を用いても良い。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明に係る作業機干渉防止装置
は作業機の可動範囲内に作業機との干渉を避けるべき干
渉回避物を塔載した作業車両において、作業機が干渉回
避物と干渉する作業機停止域を記憶手段に記憶し、（’
ｆ業機の動作を検出する屈折動作検出手段からの信号を
６とに作業機速度を演算し、該作業機速度により前記作
業機停止域を補正し、かつ前記作業機が前記補正された
作業機停止域に入ったかどうか判断する判断手段と、こ
の判断手段からの指令により作業機の動作を停止させる
作業機の動作停止手段とを備えたことを特徴とする作業
機干渉防止装置としたので、作業機が運転室や車両本体
と干渉する位置に来ると自動的に停止し１作業機の運転
室や車体本体・＼の干渉を未然に防ぐことができて安全
に且つ安心して作業を行うことができて作業性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は掘削積込車両としての側面を示し、第２図は同
平面図を示し、第３図は同作業車両におけるｔ’ｔ＝３
機の一部を省略した側面図、第４図に同平面図を示し、
第５図は作業機７の位置検出用ボテン、ショメータの取
付けを示し、第６図はブーツ・用ポテンショメータ９９
の装着状態を示す図で、第７図及び第８図はアーム用ポ
テンショメータ１００の装着状態を示し、第９図及び第
１０図はオフセット用ポテンショメータ１０１の装着状
態を示し、第１１図は安全回路（ＴＬ磁弁制御回路）の
構成説明図を示し１、第１２図はブーム角、アーム角、
オフセット角の関係図をしめし、第１３図は作業機レバ
ーを自動的に中立位置にもどす制御装置を示し、第１４
図はフローチャート図を示す。図中、６；運転室、７；
作業機、５４；作業機レバーである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作業機の可動範囲内に作業機との干渉を避けるべき干渉
   回避物を塔載した作業車両において、作業機が干渉回避
   物と干渉する作業機停止域を記憶手段に記憶し、作業機
   の動作を検出する屈折動作検出手段からの信号をもとに
   作業機速度を演算し、該作業機速度により前記作業機停
   止域を補正し、かつ前記作業機が前記補正された作業機
   停止域に入ったかどうか判断する判断手段と、この判断
   手段からの指令により作業機の動作を停止させる作業機
   の動作停止手段とを備えたことを特徴とする作業機干渉
   防止装置。