JPH02204537A - 超小旋回パワーショベルにおける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］ 本発明はブームおよびアーム等からなる作業機の姿勢を
自在に操作しうる超小旋回パワーショベルにおける作業
機干渉防止装置に係わり、特に本発明者によって先に提
案された特願昭６３−２１７２４２の超小旋回パワーシ
ョベルにおける作業機干渉防止装置の改良その他に関す
る。

［従来の技術］ 周知のように、パワーショベルとしては上下方向にそれ
ぞれ旋回するブーム、アームおよびパケットからなる作
業機を備えたものがある。

この様なパワーショベルでは作業機をどのように移動し
ても、作業機が例えばオペレータ室に干渉するようなこ
とはなく、このために作業機の移動範囲を特に限定する
必要はない。

ところが、超小旋回パワーショベルにおいては、例えば
アームがブームに対して左右方向に旋回し、かつ車両本
体方向ｌ＼のアームの巻き込み量が大きくされているの
で、パケット先端がオペレータ室に干渉しうる。

また、例えばブーム自体が２つの連結された腕部を有し
、これらの腕部が上下方向にそれぞれ旋回し、かつアー
ムが旋回ばかりではなくて該アームの中心線周りを回転
する場合も、作業機がオペレータ室に干渉しうる。

この為、オペレータは作業機の操作に際して、作業機が
オペレータ室に干渉しないように注意せねばならなかっ
た。また、ブームとアームの旋回角、およびアームの回
転角度に限度をそれぞれ持たせ、これにより作業機がオ
ペレータ室に干渉しないようにしていた。この問題に対
して、本発明者は特願昭６３−２１７２４２において、
複数の腕部と該各腕部を連結するそれぞれの関節とから
少なくともなる作業機を備える超小旋回パワーショベル
に対して、前記各腕部の旋回角をそれぞれ検出する検出
手段と、この検出手段によって検出された各旋回角Ｇ″
、基づいて前記作業機の位置を求めるとともに、求めら
れた該作業機の位置が予め定められた領域に達している
か否かを判定する演算手段と、この演算手段によって該
作業機の位置が前記領域に達したと判定された場合は、
該作業機の該領域に対する干渉を防止するための防止手
段を備えることを提案しな。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、特願昭６３−２１７２４２による超小旋
回パワーショベルにおける作業機干渉防止装置において
は、作業機が危険領域に侵入したことを自動的に判断し
、作業機が危険領域に侵入したことを判断すると速やか
に警告し或いはアクチュエータによって作業機繰作レバ
ーの操作量を減少させるための手段をとっているために
回避動作が困難であったり、干渉危険領域内であっても
熟練オペレータが注意しつつ作業することの可能性を妨
げる恐れがあった。

そこで本発明では作業機が危険な領域に侵入する恐れを
生じた時にはオペレータによる操作を妨害して、通常の
操作によっては危険領域に於ける干渉を防止することが
可能な超小旋回パワーショベルにおける作業機干渉防止
装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、複数の腕部と該各腕部を連結するそれぞれの
関節とから少なくともなる作業機を備える超重旋回パワ
ーショベルにおいて、前記各腕部の旋回角をそれぞれ検
出する検出手段と、この検出手段によって検出された各
旋回角に基づいて前記作業機の位置を求めるとともに、
求められた該作業機の位置が予め定められた領域に達し
ているか否かを判定する演算手段と、この演算手段によ
って該作業機の位置が前記領域に達したと判定された場
合は、該作業機の該領域に対する干渉を防止するために
、該作業機の操作レバーの危険な領域に侵入する恐れの
ある方向Ｉ＼の操作を妨害する手段とを備えたことを特
徴とする。

［作用］ 本発明によれば、検出された各腕部の旋回角に基づいて
作業機の位置が求められ、求められた該（Ｄ裏機の位置
が予め定められた領域に達した場合は、該作業機の該領
域における干渉が防止される。

［実施例］ 以下本発明に係わる超重旋回パワーショベルにおける作
業機干渉防止装置の実施例を図面を参照して詳細に説明
する。

第１図〜第５図は本発明に係わる作業機干渉防止装置の
一実施例を、第６図〜第９図は本発明に係わる作業機干
渉防止装置のｆｌｉ！の実施例を、第９図、第１０図に
は本発明に係わる作業機干渉防止装置における干渉機構
実施例の詳細を示している。

第１図（ａ）および（ｂ）には超重旋回パワーショベル
の側面および平面が示されており、この超重旋回パワー
ショベルは上下方向にそれぞれ旋回するブームｌ、アー
ム２およびパケット３を作５！機として備えている。ブ
ーム１は第２図（ａ）に示すように上昇限界からの旋回
角αをなして上下方向に旋回する。そして、アーム２は
第２図（ａ）に示すようにブーム１に対する旋回角βを
なして上下方向に旋回する。

また、ブーム１は第１図に示すように第１の小腕部１０
１、第２の小腕部１０２および第３の小腕部１０３を有
しており、これらの小腕部が相互に連結されている。こ
こで、第２の小腕部１０２は第１の小腕部１０１に対し
て左右に旋回し、これに伴い第１の小腕部１０１と第３
の小腕部１０３が略平行な姿勢を保つ、したがって、第
３の小腕部１０３に連結されているアーム２は第２図（
ｂ）に示すようにブーム１に対するオフセット角γをな
して左右に旋回する。

そして、ブーム１の回転軸にはポテンショメータ４が設
けられ、またアーム２の回転軸にはポテンショメータ５
が設けられ、さらに、ブーム１における第２の小腕部１
０２の回転軸にはポテンショメータ６が設けられている
。これらのポテンショメータ４．５および６は旋回角α
、旋回角β及びオフセット角γをそれぞれ検出している
。

さて、ブーム１が十分に上昇した状態で旋回角βを小さ
くすると、アーム２の巻き込み量は大きくなる。また、
アーム２はブーム１に対する左右の旋回角γをなして旋
回する。このため、ブーム、アームおよびパケットから
なる作業機は、オペレータ室７に充分に干渉しうる。こ
こで、アーム２の先端が干渉しうるオペレータ室７の近
傍を危険領域とし、他の領域を安全領域とすると、危険
領域および安全領域は第３図に示すように旋回角αを横
軸とし、旋回角βを縦軸とし、オフセット角γをパラメ
ータとしてグラフで表すことができる。

第３図において、ブーム１に対するアーム２の左方向の
各オフセット角、γ１、γ２およびγ３　（ただし、γ
１〉γ２〉γ３とする）をそれぞれ定めた場合、各境界
線Ａ、Ｂ、およびＣをそれぞれ描くことができ、これら
の境界線Ａ、ＢおよびＣを境にして斜線側が危険領域と
なり、また空白側が安全領域となる０例えば、ブームｌ
に対するアーム２の左方向のオフセット角が１１である
場合、ブーム１の旋回角をα１にするとともに、アーム
２の旋回角をβ１にすると、旋回角α１と旋回角β１で
定まる座標位置Ｘ１が境界線Ａを境にして空白側にある
ので、アーム２の先端は安全領域にある。また、ブーム
１の旋回角をα２にするとともに、アーム２の旋回角を
β２にすると、旋回角α２と旋回角β２で定まる座標位
置Ｘ２が境界線Ａを境にして斜線側にあるので、アーム
２の先端は危険領域にある。

このような境界線は各旋回角α、βおよびオフセット角
γに基づき次式（１）の−次間数で近似的に表すことが
できる。

１−に１α＋に２β＋に３γ　・・　（１）ただし、Ｋ
ｌ　、　Ｋ２　、に３　、は可変パラメータであり、こ
れらの値により境界線を適宜に設定しうる。

したがって、アーム２の先端が危険領域に入る場合は、
次式（２）の条件を満たしている。

１〉Ｋ１α＋に２β＋に３γ　・・・　（２）ここで、
ブーム１の旋回角αを検出するポテンショメータ４の出
力電圧を■α、アーム２の旋回角βを検出するポテンシ
ョメータ５の出力電圧をＶβ、アーム２のオフセット角
γを検出するポテンショメータ６の出力電圧をＶγとす
ると、Ｖα、Ｖβ、およびＶγを次式（３）でそれぞれ
表すことが出来る。

Ｖα＝りα＋ｎＩ Ｖβ＝りβ＋ｎ２　　　　　　　　　　（３）Ｖγ＝β
γ＋ｎ３ ただし、り：定数 ｎｌ、β２．β３：定数 このなめ、上式（３）を上式（２）に代入して整理する
と、次式（４）を導くことができる。

Ｋｓ＞ＫＩ　Ｖα＋に２　Ｖβ ＋に３　Ｖγ　・・・　（４） ただし、Ｋｓ＝に１　ｎｌ　＋夏（２ｎ２＋に３　ｎ３
＋り したがって、ポテンショメータ４．５、及び６の出力電
圧Ｖα、Ｖβ、およびＶγを上式（４）に代入して、こ
の式（４）が成立すれば。

アーム２の先端が危険領域に侵入したこととなる。

第４図は上式（４）に基づく演算等を行うための制御回
路を示しており、この制御回路の動作を第５図のフロー
チャートに従って説明する。

まず、各ポテンショメータ４．５および６からの電圧Ｖ
α、Ｖβおよび■γは各バッファアンプ４１．４２およ
び４３を介して入力され、異常判定回路４４に加えられ
る。異常判断回路４４は各電圧Ｖα、Ｖβ、およびＶγ
が所定の電圧範囲から外れているかいなかにより各ポテ
ンショメータ４．５および６に異常を生じているかいな
かを判断する（ステップ２０１　）　。

すなわち、ポテンショメータは正常に動作している限り
所定の電圧範囲内の電圧を出力しており、このため該出
力電圧が所定の電圧範囲から外れていればポテンショメ
ータに異常を生じていると判断することができる。

ここで１例えばポテンショメータ４からの電圧Ｖαが所
定の電圧範囲から外れている場合、異常判断回路４４は
ポテンショメータ４に異常を生じたと判断し、ポテンシ
ョメータ４に対応する発光ダーオード４５−１を点灯す
る。この発光ダイオード４５−１の点灯により、ポテン
ショメータ４に異常を生じたことが表示される。

また、異常判断回路４４はポテンショメータ４に異常を
生じたと判断すると、信号“１“を各オア回路４６およ
び４７に出力する。この信号゛】”は各オア回路４６お
よび４７を介して各トランジスタ４８および４９に加え
られ、これにより各トランジスタ４８および４９がオン
となる。そして、トランジスタ４８がオンとなると、ブ
ザー５０に電流が流れて、このブザー５０が鳴動し、も
って作業機について警告がなされる。一方、トランジス
タ４９がオンになると、ランプ５１および電磁弁５２に
電流が流れる。ランプ５１は電流が流れると点灯し、こ
れにより作業機についての警告が表示される。電磁弁５
２は電流が流れると起動し、シリンダ８１＼の圧油を制
御してシリンダからロッドを突出させ、該ロッドに装着
された構造体によって作業機の危険領域方向への操作レ
バーの動きを妨げるように動作させる。この結果、操作
レバー８０の該作業機の危険領域方向への操作量は零と
なり、該操作量に応動する作業機つまりブーム１、アー
ム２およびパケット３が停止して危険領域方向への作業
機の動きが停止される（ステップ２０２）。

なお、前記ステップ２０１で、異常判断回路４４は他の
ポテンショメータ５．６に異常を生じたと判断すると、
該各ポテンショメータ５．６に対応する各発光ダイオー
ド４５−２．４５３を点灯するとともに、信号″′１”
を各オア回路４６および４７に出力する。そして、各発
光ダイオード４５−２．４５−３の点灯により該各ポテ
ンショメータ５．６の異常が表示される。また、信号“
１”は各オア回路４６．４７を介して各トランジスタ４
８．４９に加えられ、これにより各トランジスタ・１８
．４９がオンとなり、ブザー５０の鳴動、ランプ５１の
点灯および電磁弁５２の起動がなされる。この結果、シ
リンダ８への圧油を制御してシリンダからロッドを突出
させ、該ロッドに装着された構造体によって作業機の危
険領域方向への操作レバーの動きを妨げるように動作さ
せる。この結果、操作レバー８０の該作業機の危険領域
方向への操作量は零となり、もって危険領域方向への作
業機の動きが停止される。

次に、前記ステップ２０１で各ポテンショメータ４．５
．６に異常を生じていないと判断された場合、異常判断
回路４４はトランジスタ４９と抵抗器９９間に流れる電
流をサンプリングし、サンプリングした電流値に基づい
て電磁弁５２の状態を判断し、さらに、この判断に基づ
いてシリンダ８が正常に動作するかいなかを判断する（
ステ・ツブ２０３＞。

ここで、シリンダ８が正常に動作しないと判断された場
合、異常判断回路４４はシリンダ８に対応する発光ダイ
オード４５−４を点灯する。

この発光ダイオード４５−４の点灯によりシリンダ８が
正常に動作しないことが表示される。

また、異常判断回路４４はシリンダ８が正常に動作しな
いと判断すると、信号゛１°゛を各オア回路４６．４７
に送出する。これにより、各トランジスタ４８．４９は
各オア回路４６．４７を介して信号゛１”をそれぞれ入
力してオンとなり、ブザー５０の鳴動、ランプ５１の点
灯および電磁弁５２の起動がなされる。この結果、シリ
ンダ８への圧油を制御してシリンダからロッドを突出さ
せ、該ウッドに装着された横遺体によって作業機の危険
領域方向への操作レバーの動きを妨げるように動作させ
る。この結果、操作レバー８０の該作業機の危険領域方
向への操作量は零となり、もって危険領域方向への作業
機の動きが停止される（ステップ２０２）。

次に、前記ステップ２０３でシリンダ８が正常に動作す
ると判断された場合、前記ステップ２０３よりも下位の
処理がなされる。すなわち。

コンパレータ５３はポテンショメータ４からの電圧Ｖα
がバッファアンプ４１を介して一端子に加えられるとと
もに予め設定された電圧Ｖ１が子端子に加えられており
、電圧Ｖαと電圧Ｖ１を比較している（ステップ２０４
）。

そして、電圧Ｖαが電圧Ｖ１未満の場合は、コンパレー
タ５３から信号“１”が各アンド回Ｂ５４および５６に
加えられる。このとき、電圧Ｖαに対応するブーム１の
旋回角αが十分に小さく、このため作業機はオペレータ
室７の近傍の危険領域に近付きうる。ただし、ポテンシ
ョメータ４からのＶαは旋回角αに対応して大きくなる
ものとする。

また、コンパレータ５５はポテンショメータ６からの電
圧Ｖγがバッファアンプ４３を介して子端子に加えられ
るとともに予め設定された電圧■２が一端子に加えられ
ており、電圧Ｖγと電圧Ｖ２を比較している（ステップ
２０４＞。

そして、電圧Ｖγが電圧Ｖ２より大きい場合は、コンパ
レータ５５から信号“１”が各アンド回路５４および５
６に加えられる。このとき、電圧Ｖγに対応するアーム
２の左方向の旋回角γが十分に大きく、このため作業機
はオペレータ室７近傍の危険領域に近付きうる。ただし
、ポテンショメータ６からの電圧Ｖγは旋回角γに対応
して大きくなるものとする。

なお前記ステップ２０４で各コンパレータ５３および５
５の両者からの信号“１”が出力されなかった場合、こ
のステップ２０４よりも上位のステップ２０１からの処
理が繰り返される。

次に前記ステップ２０４で各コンパレータ５３および５
５の両者から信号“１”が出力された場合、このステッ
プ２０４よりも下位の処理がなされる。すなわち、ポテ
ンショメータ４からの電圧Ｖαはバッファ４１を介して
アンプ５７に加えられ、ここで係数に１を掛けられ、こ
の積ＫＩＶαが加算器５８に加えられる。また、ポテン
ショメータ５からの電圧■βはバッファ４２を介してア
ンプ５９に加えられ、ここで係数に２を掛けられ、ここ
の積に２Ｖβが加算器５８に加えられる。さらに、ポテ
ンショメータ６からの電圧Ｖγはバッファ４３を介して
アンプ６０に加えられ、ここで係数に３を掛けられ、こ
の積に３Ｖγが加算器５８に加えられる。そして、加算
器５８は前記ＫＩＶα、Ｋ２Ｖβおよびに３Ｖγを加算
して、この和Ｋを示す電圧ＶＫを出力する。このＫを示
す電圧ＶＫは加算器５８から各コンパレータ８１および
８２に加えられる（ステップ２０５）。

なお、該には上式（４）に示されるＫＩＶα＋に２Ｖβ
十に３Ｖγに等しい。

コンパレータ８１は前記電圧Ｖｋを一端子に入力すると
ともに、予め設定された電圧■８を入力しており、電圧
ＶＫと電圧ｖ８を比較している（ステップ２０６＞。

そして、電圧ＶＫが電圧ＶＢ以下であれば、コンパレー
タ８１から信号°゛１”がアンド回路５４に加えられる
。ここで、コンパレータ８１から信号“１”が出力され
た場合次式（５）が成立する。

ＫＢ＞ＫＩＶα＋に２　Ｖβ ＋に３Ｖγ　・・・　（５） ただし、ＫＢは電圧ＶＢに対応する値である。

上式（５）によって示される値Ｋ　Ｂは、上式（４）に
よって示される値ＫＳよりもやや大きく、このため上式
（５）が成立するときはアーム２の先端がオペレータ室
７近傍の危険領域に侵入していなくても、危険領域に近
づきつつある。

なお、前記ステップ２０６でコンパレータ８１から信号
”１”が出力されなかった場合、このステップ２０６よ
りも上位のステップ２０１からの処理が行われる。

次に、前記ステップ２０６でコンパレータ８１から信号
”１”が出力された場合、アンド回路５４はこの信号“
１”を入力するとともに、各コンパレータ５３および５
５からの信号°″１”を入力するので、これに応答して
信号゛１”をトランジスタ４８に加える。これによりト
ランジスタ４８がオンとなり、ブザー５０が鳴動し、も
って作業機についての警告がなされる（ステップ２０７
＞。

すなわち、各コンパレータ５３．５５．８１からの信号
“１”がアンド回路５４にそれぞれ入力されたときは、
ブーム１の旋回角αが十分に小さく、アーム２の左方向
の旋回角γが十分に大きく、かつアーム２の先端がオペ
レータ室７近傍の危険領域に近付きつつある。そして、
このときにブザー５０の鳴動による警告がなされる。

次にコ・ンバレータ８２は加算器５８からの電圧ＶＫを
一端子に入力するとともに、予め設定された電圧ＶＳを
入力しており、電圧ＶＫと電圧ＶＳを比較している（ス
テップ２０８）。

そして、電圧■にが電圧ＶＳ以下であれば、コンパレー
タ８２からの信号”１”がアンド回路５６に加えられる
。ここで、電圧ＶＳは上式（４）に示される値ＫＳに対
応しており、また電圧ＶＫは先に述べたように上式（４
）、に示されるＫＩＶａ十に２Ｖβ十に３Ｖγに対応し
ている。したがって、コンパレータ８２から信号“１”
が出力された場合、上式（４）が成立したときであり、
アーム２の先端がオペレータ室７近傍の危険領域に達し
たこととなる。

なお、前記ステップ２０８でコンパレータ８２からの信
号“１°°が出力されなかった場合、このステップ２０
８よりも上位のステップ２０１からの処理が行われる。

次に、前記ステップ２０８でコンパレータ８２からの信
号“１”が出力された場合、アンド回路５６からはこの
信号゛″１”を入力するとともに、各コンパレータ５３
および５５からの信号°゛１”を入力するので、これに
応答して信号“１゛°をトランジスタ４９に加える。こ
れによりトランジスタ４９がオンとなり、ランプ５１が
点灯して作業機についての警告がなされるとともに、電
磁弁５２を起動する。その結果、シリンダ８への圧油を
制御してシリンダからウッドを突出させ、該ウッドに装
着された構造体によって作業機の危険領域方向への操作
レバーの動きを妨げるように動作させる。この結果、操
作レバー８０の該作業機の危険領域方向への操作量は零
となり、もって危険領域方向への作業機の動きが停止さ
れる（ステップ２０２）。

すなわち、各コンパレータ５３．５５．８２からの信号
゛１”がアンド回路５６にそれぞれ入力されたときは、
ブーム１の旋回角αが十分に小さく、アーム２の左方向
の旋回角γが十分に大きく、かつアーム２の先端がオペ
レータ室７近傍の危険領域に達している。そして、この
ときにランプ５１の点灯による警告がなされるとともに
、作業機が停止する。

このように上記実施例ではブーム１の上下方向の旋回角
α、アーム２の上下方向の旋回角βおよびアーム２の左
右方向の旋回角γに基づいてアーム２め先端位置を演算
し、この位置が予め定められた危険領域に近づくとブザ
ー５０の鳴動による警告をなし、さらにこの位置が危険
領域に達するとランプ５１の点灯による警告をなすとと
もに、操作レバー８０の操作を妨げて作業機を停止する
ようにしている。

第６図〜第９図は本発明に係る作業機干渉防止装置の他
の実施例を示している。第６図には他の超重旋回パワー
ショベルの概略構成が示されており、この超重旋回パワ
ーショベルは上下方向にそれぞれ旋回する第１の小腕部
６１および第２の小腕部６２からなるブーム６３と、上
下方向に旋回するアーム６４と、上下方向に旋回するパ
ケット６５とを作業機として備えている。ブーム６３に
おける第１の小腕部６１は第７図に示すように車両本体
に対する旋回角αをなして上下方向に旋回し、またブー
ム６３における第２の小腕部６２は第７図に示すように
第１の小腕部６１に対する旋回角β　をなして上下方向
に旋回する。さらに、アーム６４は第７図に示すように
第２の小腕部６３に対する旋回角γ　をなして上下方向
に旋回する。なお、アーム６４は上下方向に旋回するば
かりでなく。

該アームの中心軸周りを回転し、もってパケット６５を
回転させる。

そして、第１の小腕部６１の回転軸にはポテンショメー
タ６６が設けられ、また第２の小腕部６２にはポテンシ
ョメータ６７が設けられ、さらにアーム６４の回転軸に
はポテンショメータ６８が設けられている。これらのポ
テンショメータ６６．６７および６８は旋回角α　、旋
回角β、および旋回角γ、をそれぞれ検出している。

さて、ブーム６３は第１の小腕部６１と第２の小腕部６
２による２ピース楕成であり、これらの小腕部がともに
上下方向に旋回するのでアーム６４を車体本体側へ非常
に大きく巻き込むことができる。また、アーム６４は旋
回ばかりでなく回転可能である。このため、ブーム、ア
ームおよびパケットからなる作業機は、オペレータ室６
９に充分に干渉しうる。

ここで、第７図に示すようにアーム６４の先端が干渉し
うるオペレータ室６つの近傍を危険領域とする。一方、
第１の小腕部６１、第２の小腕部６２およびアーム６４
のそれぞれの長さを９１　セ２およびり３とすれば、こ
れらの長さ、１１１１１．ｐ２、およびＪ３を定数とし
、また、各旋回角α　、β　およびγ　を変数として、
アーム６４の先端位置を演算して求めることができる。

したがって、求められたアーム６４の先端位置が危険領
域に達するか否かを容易に判定することが可能である。

第８図はアーム６４を先端位置が危険領域に達するか否
かの判定等を行う制御装置のブロック図を示しており、
この制御装置の動作を第９図のフローチャートに従って
説明する。

まず、各ポテンショメータ６６．６７および６８からの
電圧Ｖα　、Ｖβ、およびＶγ、は入力バッファ９１を
介してアナログデジタル変換器９２に入力さ、れ、ここ
でアナログデジタル変換されて中央処理装置（以下ｃｐ
ｕと称す）９３に加えられる。ＣＰＵ９３は各電圧Ｖα
、Ｖβ、およびＶγ、を示すそれぞれのデジタル信号を
入力すると、これらの電圧が所定の電圧範囲から外れて
いるか否かにより各ポテンショメータ６６．６７および
６８に異常を生じているか否かを判断する（ステップ３
０１）。

ここで、各ポテンショメータ６６．６７および６８のう
ちいずれかに異常を生じていると判断された場合、ＣＰ
Ｕ９３はアンプ９４を介してランプ９５、ブザー９６お
よび電磁弁９７にそれぞれの信号を出力する。ランプ９
５は前記信号を入力すると発光し、もって表示による警
告を行う、また、ブザー９６は前記信号を入力すると鳴
動し、もって音による警告を行う、さらに、電磁弁９７
は電流が流れると起動し、シリンダ７０への圧油を１ｌ
ｉｌｌｆ！ＩＩしてシリンダからロッドを突出させ、該
ロッドに装着された構造体によって作業機の危険領域方
向への操作レバー８０の動きを妨げるように動作させる
。この結果、操作レバー８０の該作業機の危険領域方向
への操作量は零となり、該操作量に応動する作業機つま
りブーム６３、アーム６４およびバゲット６５が停止し
て危険領域方向への（ヤ裏機の動きが停止される（ステ
ップ３０２＞。

次に、前記ステップ３０１で各ポテンショメータ６６．
６７および６８に異常を生じていないと判断された場合
、ＣＰＵ９３は電磁弁９７の状態を判断する。すなわち
、電磁弁９７に流れる電流は入力バッファ９１に入力さ
れて電流−電圧変換され、さらに変換された電圧がアナ
ログデジタル変換器９２でアナログデジタル変換され、
変換されたデジタル信号がＣＰＵ９３に加えられる。Ｃ
ＰＵ９３はこのデジタル信号によって示される電磁弁９
７の電流に基づいて電磁弁９７の状態を判断し、さらに
この判断に基づいてシリンダ７０が正常に動作するかい
なかを判断する（ステップ３０３）。

ここで、シリンダ７０が正常に動作しないと判断された
場合、ＣＰＵ９３はアンプ９４を介してランプ９５、ブ
ザー９６および電磁弁９７にそれぞれの信号を出力する
。これにより、ランプ９５は点灯し、ブザー９６は鳴動
し、電磁弁９７は起動し、シリンダ７０への圧油を制御
してシリンダからロッドを突出させ、該ロッドに装着さ
れた模造体によって作業機の危険領域方向への操作レバ
ー８０の動きを妨げるように動作させる。もって作業機
危険領域方向へ作業機は動作しない（ステップ３０２）
。

次に、前記ステップ３０３でシリンダ７０が正常に動作
すると判断された場合、ＣＰＵ９３は各ポテンショメー
タ６６．６７および６８からのそれぞれの電圧Ｖα　、
Ｖβ　及びＶγ。

をサンプリングしこれらの電圧Ｖα　、Ｖβ、および■
γ、に対応するそれぞれの旋回角αβ　およびγ、を求
める（ステップ３０４）。

そして、ＣＰＬＩ９３はこれらの旋回角のうちの旋回角
β、が予め定め設定された角度θ以上であるか否かを判
断する（ステップ３０５）。

ここで、第２の小腕部６２の旋回角β、が角度θ以上で
あると判断された場合、アーム６４の巻き込み量が少な
いのでアーム６４の先端が危険領域に達する可能性がな
く、このために前記ステップ３０１からの処理が繰り返
されることになる。

また、前記ステップ３０５で、第２の小腕部６２の旋回
角β　が角度８未満であると判断された場合、ＣＰＵ９
３はリードオンリイメモリ９８に予め記憶されている第
１の小腕部６１の長さ９１．第２の小腕部６２の長さ９
２およびアーム６４の長さル３を読出す、そして、ＣＰ
Ｕ９３はこれらの長さＣ１、Ｃ２および９３と前記ステ
ップ３０４で求められた各旋回角α、β、およびγ、に
基づいてアーム６４の先端位置を演算して求める（ステ
ップ３０６）。

さらに、ＣＰＵ９３はリードオンリイメモリ９８に予め
記憶されているオペレータ室６９近傍の危険領域につい
てのデータを読出し、前記ステップ３０６で求められた
アーム６４の先端位置が危険領域に達するか否がを判断
する（ステップ３０７）。

ここで、アーム６４の先端位置が危険領域に達していな
いと判断された場合、前記ステップ３０１からの処理が
繰り返されることになる。

また、前記ステップ３０７で、アーム６４の先端位置が
危険領域に達していると判断された場合、ＣＰＵ９３は
アンプ９４を介してランプ９５、ブザー９６および電磁
弁９７にそれぞれの信号を出力する。これにより、ラン
プ９５は点灯し、ブザー９６は鳴動する。電磁弁９７は
電流が流れると起動し、シリンダ７ｏへの圧油を制御し
てシリンダがちロッドを突出させ、該ロッドに装着され
た構造体によって作業機の危険領域方向への操作レバー
ロッド７１の動きを妨げるように動作させる。この結果
、操作レバー８０の該作業機の危険領域方向への操作量
は零となり、該操作量に応動する作業機の危険領域方向
への動きが動作出来なくなる（ステップ３０２＞。

したがって、この実施例ではブーム６３における第１の
小腕部６１、ブーム６３における第２の小腕部６２およ
びアーム６４のそれぞれの旋回角α　、β、およびγ、
に基づいてアーム６４の先端位置を演算し、この位置が
予め定められた危険領域に達するとランプ９５を点灯し
、またブザー９６を鳴動し、さらに作業機を停止するよ
うにしている。

次に作業機が危険領域に侵入することを防止するための
機構の詳細について説明する。

第１０図において８は超重旋回パワーショベルの側面を
示しており、この超重旋回パワーショベルは上下方向に
それぞれ旋回するブーム１、アーム２およびバゲット３
を作業機として備えていてブーム１は１第１の小腕部１
０１、第２の小腕部１０２および第３の小腕部１０３を
有しており、これらの小腕部が相互に連結されている。

ここで、第２の小腕部１０２は第１の小腕部１０１に対
して左右に旋回し、これに伴い第１の小腕部１０１と第
３の小腕部１０３がほぼ平行な姿勢を保つ、したがって
、第３の小腕部１０３に連結されているアーム２は、ブ
ーム１に対してオフセット角をなして左右に旋回する。

そして、ブーム１の回転軸にはポテンショメータ４が設
けられ、またアーム２の回転軸にはポテンショメータ５
が設けられ、さらに、ブーム１における第２の小腕部１
０２の回転軸にはポテンショメータ６が設けられている
。これらのポテンショメータ４．５および６は旋回角α
、旋回角β及びオフセット角γをそれぞれ検出している
。

各ポテンショメータの値は第４図、または第８図ですで
に説明した制御回路４０に入力され、該制御回路によっ
てデータの判定及び演算処理をした結果作業機の動作を
継続することが危険であると判断された場合は信号゛１
”が電磁弁５２ａに出力される。電磁弁５２ａは常時は
油圧ポンプ７６からの圧油をシリンダ７３に供給してお
りシリンダ７３に於ける圧油はバネ７４を押し込んでい
てロッド７５を引き込んでいる。

従ってロッド７５の先端は図において左方向に倒れてい
るため操作レバーがらのロッド７１は自由に左右に動く
ことができる。電磁弁の動作によってシリンダ７３への
圧油の供給が妨げられるとバネ７４の力によってロッド
７５が突き出されてその先端は右側に倒れて操作レバー
がちのロッド７１に装着したストッパ７２が左に駆動す
ることを妨げ、もって作業機が危険領域方向に動くこと
を防止する。しかしながら熟練オペレータが注意をしな
がらバネの力に逆らって作業を継続することは可能であ
る。上述の防止機構はパワーショベルに於ける作業機構
のブーム、アーム等操作を必要とする各操作機構に設け
られている。

第１１図には上述した状況を示したタイミング図である
０図において（ａ）は操作レバーの操作量と時間との関
係を示し、図（ｂ）は操作レバーの必要操作力と時間と
の関係を示している。第１１図（ａ）において当初操作
レバーの中立位置から実線にしめすように掘削作業を始
め、干渉する恐れのある危険領域に達すると操作レバー
は本発明による作業機干渉防止装置の働きによって中立
点に戻されるがそのまま操作レバーを反対方向に動かす
回避動作を行った後そのまま安全領域内での作業は可能
である。また点線に示すように危険領域内であっても注
意しながらの作業を実行することが出来る。

第１１図（ｂ）は上述と同じ状況において操作レバーに
かかる操作力を示したものであって、当初の作業状況に
於ける操作レバーの操作力は大きくはないが危険領域に
入ると本発明による作業機干渉防止装置の働きによって
バネ力が操作レバーに掛かるためにそのまま同一方向へ
の操作を継続しようとすると大きな操作力を必要とする
ようになり、作業機を安全領域に戻す方向への操作力は
元の小さな値となる。

第１２図には本発明に於ける作業機が危険領域に侵入す
ることを防止するための別の機構の詳細について説明す
る。危険領域に入ったことを示す制御回路からの信号“
１”が電磁バルブ５２ｂに入力されると電磁バルブ５２
ｂの内部に設けられたチェックバルブが作業機を駆動す
る為の油圧シリンダ７７の回路に挿入され、作業機を干
渉領域方向に操作する方向の圧油の流れをカットし、も
って作業機が危険領域方向に動作することを防止する。

第１０図に示した実施例と同様に、オペレータが危険領
域内であっても注意しながら作業をすることを可能にす
るには、チェックバルブと並列に絞り弁と電磁弁を直列
にした回路を挿入しておき、操作レバーに設けたスイッ
チを押すことによって該電磁弁をオンし、絞り弁の回路
をチェックバルブに並列に挿入することによって少流量
の圧油を作業機の駆動回路に供給するようにし、低速で
作業機を操作出来るようにすればよい。

本発明による超重旋回パワーショベルにおける作業機の
干渉防止装置に関する上述の説明においては、干渉域付
近における作業時におけるパケットの掬い角は常にほぼ
同一になるので実用上はパケットの掬い角度を本干渉防
止装置の危険領域判定条件の計算には必ずしも取り入れ
なくても演算式の中に定数として入れておけばよく、ま
た、危険領域付近はブーム、アームの回転角度も直線近
似が可能であるので三角関数による演算は用いないで直
線近似による単純化した式によって説明してきた。しか
しながら、作業機の種類構造によって作業機の先端位置
を正しく確認する必要のあるときは、精密な演算式と各
部の寸法によって算出することが必要である。

また、上述の説明においては危険領域に入ったときに電
磁弁への出力を出すように説明したが、安全のため常時
電磁弁に出力を出しておいて危険領域にはいったとき、
または故障の恐れのあるときに電磁弁への出力を切るよ
うにしても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、検出された作業機
の各腕部の旋回角に基づいて作業機の位置が求められ、
求められた作業機の位置が予め定められた領域に達する
場合は作業機の該領域に対する干渉を防止するようにし
ている。

したがって、作業機の各腕部の旋回角および回転角等に
限度を持たせなくても、作業機が該領域に干渉しないよ
うにすることが出来る。このため、作業機の姿勢に大き
な制約を生じるようなことがなく、また作業機の操作に
際してはオペレータに心理的な負担がかかることがない

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明に係る一実施例の超重旋
回パワーショベルを示す概ＩｌＩ＆植成図。 第２図・（ａ）（ｂ）は第１図に示した実施例の超重旋
回パワーショベルの動作説明図。 第３図は第１図に示した実施例の危険領域を示すグラフ
。 第４図は第１Ｉ２１に示した実施例の制御回路図。 第５図は第４図に示した実施例の制御回路の動作を示す
フローチャート図。 第６図は本発明に係る他の実施例の超重旋回パワーショ
ベルを示すす概略構成図。 第７図は第６図に示した実施例の超重旋回パワーショベ
ルの動作説明図。 第８図は第６Ｕ；！１に示した実施例の、ｌ１ｒｌｌ　
１１回路を示すブロック［２＋ 第９図は第８ｒ４に示した実ｈｆ！！、（ψ１の制（コ
ロ回路の動作を示す７１フ一チヤート図。 第１０図は本発明に係る一実施例の機構部の構成図。 第１１図（ａ）、、（ｂ）は第１０図に示した実施例の
タイムチャート図。 第１２図は本発明に係る他の実施例の機構部の構成図。 １．６３・・・ブーム ２．６４・・・アーム ３．６５・・パケット ４．５．６．６６．６７．６８・・・ポテンショメータ ７．６９・・・オペレータ室 ８．７０・・・シリンダ ８０・・・操作レバー ４０・・−制御、１１回路 ４１．４２−４３・・・バッファアンプ、１・１・・・
異常判Ｉ析回路 １５−１〜４５−４・・・発光ダイオード４６．４７・
・・オア回路 、１８．４９・・トランジスタ ５０．９６・・・ブザー ５１．９５・・・ランプ ５２．５２ａ、５２ｂ、９７・−電磁弁５３．５５．８
１．８２・・・コンパレータ５４．５６・・・アンド回
路 ５７．５９．６０．９４・・・アンプ ５８・・・加算器 ６１．１０１・・・第１の小腕部 ６２．１０２・・・第２の小腕部 ７１・・・操作レバーからのロッド ７２・・・ストッパ ７３・・・シリンダ ７４・・・バネ ７５・・・シリンダからのウッド ７６・・・油圧ポンプ ７７・・・油圧シリンダ ９１・・・入力バッファ ９２・・・アナログデジタル変換器 ９３・・・中央処理装置 ９つ・・・抵抗器 ９８・・・リードオンリイメモリ １０３・・・第３の小腕部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の腕部と該各腕部を連結するそれぞれの関節と
   から少なくともなる作業機を備える超小旋回パワーショ
   ベルにおいて、前記各腕部の旋回角をそれぞれ検出する
   検出手段と、この検出手段によって検出された各旋回角
   に基づいて前記作業機の位置を求めるとともに、求めら
   れた該作業機の位置が予め定められた領域に達している
   か否かを判定する演算手段と、この演算手段によって該
   作業機の位置が前記領域に達したと判定された場合は、
   該作業機が前記領域に侵入する恐れのある方向への操作
   を妨害する手段とを備えたことを特徴とする超小旋回パ
   ワーショベルにおける作業機干渉防止装置。 ２、作業機は相互に連結され、かつそれぞれ上下方向に
   旋回するブームおよびアームを備え、前記アームは前記
   ブームに対して左右方向に旋回することを特徴とする請
   求項１記載の超小旋回パワーショベルにおける作業機干
   渉防止装置。 ３、作業機は相互に連結され、かつそれぞれ上下方向に
   旋回するブームおよびアームを備え、前記ブームは相互
   に連結されかつそれぞれ上下方向に旋回する第１の小腕
   部および第２の小腕部を有することを特徴とする請求項
   １記載の超小旋回パワーショベルにおける作業機干渉防
   止装置。 ４、妨害手段は前記作業機が前記領域に侵入する恐れの
   ある時に前記演算結果によって電気信号を機械力に変換
   して小構造体を突出させ、前記作業機の操作レバーを含
   む操作機構の特定方向への動きを防止するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の超小旋回パワーショベル
   における作業機干渉防止装置。 ５、妨害手段は前記作業機が前記領域に侵入する恐れの
   ある時に前記演算結果によつてバネ力によつて突出させ
   るようにした小構造体のバネに対する圧縮手段を電気信
   号を機械力に変換することによって除去し、該小構造体
   をバネ力によって突出させて前記作業機の操作レバーを
   含む操作機構の特定方向への動きを防止するようにした
   ことを特徴とする請求項１記載の超小旋回パワーショベ
   ルにおける作業機干渉防止装置。 ６、妨害手段は前記作業機が前記領域に侵入する恐れの
   ある時に前記演算結果によって電気信号を機械力に変換
   する手段が電磁弁の駆動であって、該電磁弁によって前
   記作業機を駆動する油圧回路にチェックバルブを挿入し
   て前記作業機を危険領域方向に駆動する側の油圧の流れ
   を防止するようにしたことを特徴とする、油圧によって
   作業機を駆動する機構を有する請求項１記載の超小旋回
   パワーショベルにおける作業機干渉防止装置。