JPH05321290A - 作業機動作範囲制限装置 - Google Patents
作業機動作範囲制限装置Info
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- JPH05321290A JPH05321290A JP4150125A JP15012592A JPH05321290A JP H05321290 A JPH05321290 A JP H05321290A JP 4150125 A JP4150125 A JP 4150125A JP 15012592 A JP15012592 A JP 15012592A JP H05321290 A JPH05321290 A JP H05321290A
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- JP
- Japan
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- working machine
- machine
- deceleration
- speed
- work
- Prior art date
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
- E02F9/2033—Limiting the movement of frames or implements, e.g. to avoid collision between implements and the cabin
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
Abstract
(57)【要約】
【目的】 油圧式掘削機等の上方、下方、前方等に障害
物があるとき、これらの障害物への作業機の接触を防止
するため、障害物の手前で自動的に作業機速度を漸減さ
せた上、作業機を停止させることができるようにする。 【構成】 油圧式掘削機等の上方、下方、前方等に危険
域と減速域とを設定し、（ａ）に示すように、制御装置
に減速域で作業機速度が１００％から０％に漸減する作
業機減速パターンｖ2 を記憶させる。作業機レバー操作
による作業機速度ｖ1 が減速域内のＰ点でｖ2 と交差す
ると、それ以降はｖ2 の速度となり、危険域の直前で作
業機が停止する。危険域の直前から安全域への作業機の
復帰は（ｂ）に示すように、危険域の直前で所定の速度
から漸増する作業機増速パターンｖ4 を制御装置に記憶
させておく。作業機は前記ｖ4 に沿って増速され、作業
機レバー操作による作業機速度ｖ3 と交差するＱ点以降
は前記ｖ3 となる。
物があるとき、これらの障害物への作業機の接触を防止
するため、障害物の手前で自動的に作業機速度を漸減さ
せた上、作業機を停止させることができるようにする。 【構成】 油圧式掘削機等の上方、下方、前方等に危険
域と減速域とを設定し、（ａ）に示すように、制御装置
に減速域で作業機速度が１００％から０％に漸減する作
業機減速パターンｖ2 を記憶させる。作業機レバー操作
による作業機速度ｖ1 が減速域内のＰ点でｖ2 と交差す
ると、それ以降はｖ2 の速度となり、危険域の直前で作
業機が停止する。危険域の直前から安全域への作業機の
復帰は（ｂ）に示すように、危険域の直前で所定の速度
から漸増する作業機増速パターンｖ4 を制御装置に記憶
させておく。作業機は前記ｖ4 に沿って増速され、作業
機レバー操作による作業機速度ｖ3 と交差するＱ点以降
は前記ｖ3 となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧式掘削機等の建設
機械における作業機動作範囲制限装置に関する。
機械における作業機動作範囲制限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】油圧式掘削機の作業機は一般に、上部旋
回体に起伏自在に一端を軸着したブームと、前記ブーム
の他端に軸着したアームおよびアーム先端に軸着したバ
ケット等の工具とによって構成されている。前記作業機
は、それぞれブームシリンダ、アームシリンダ、バケッ
トシリンダを伸縮することによって駆動され、前記上部
旋回体は下部走行体上で自在に旋回することができるよ
うになっている。上部旋回体には運転室が装着され、作
業機の駆動および上部旋回体の旋回は、前記運転室内に
配設された２本の作業機レバーを手動操作することによ
って行われる。
回体に起伏自在に一端を軸着したブームと、前記ブーム
の他端に軸着したアームおよびアーム先端に軸着したバ
ケット等の工具とによって構成されている。前記作業機
は、それぞれブームシリンダ、アームシリンダ、バケッ
トシリンダを伸縮することによって駆動され、前記上部
旋回体は下部走行体上で自在に旋回することができるよ
うになっている。上部旋回体には運転室が装着され、作
業機の駆動および上部旋回体の旋回は、前記運転室内に
配設された２本の作業機レバーを手動操作することによ
って行われる。
【０００３】油圧式掘削機を用いて掘削、積み込み等の
作業を行う場合、その作業現場が屋外であれば上方に電
線等が張架されていることがあり、屋内あるいは地下で
あれば上方に天井等が存在する。油圧式掘削機のオペレ
ータは、これらの障害物に作業機を引っかけたり、衝突
させたりしないように十分注意して作業機を操作してい
るが、時には操作ミスにより架線の切断、構築物の破損
等を起こし、あるいはこれに伴うオペレータの災害や油
圧式掘削機の損傷事故が発生する。このような作業機上
方の障害物に対する接触事故を防止する対策として、特
開平３−２０８９２３による作業高さ制限装置が提案さ
れている。この提案では、油圧式掘削機の上方から下方
に向かって順に危険域、準危険域、安全域を設定し、作
業機上げ操作時に、作業機の各先端位置のうち最も高い
位置にある部分が前記安全域と準危険域との区域境界面
に到達したとき作業機の作動速度を減速処理するように
し、準危険域と危険域との区域境界面に到達したとき作
業機の作動を停止処理するように構成している。
作業を行う場合、その作業現場が屋外であれば上方に電
線等が張架されていることがあり、屋内あるいは地下で
あれば上方に天井等が存在する。油圧式掘削機のオペレ
ータは、これらの障害物に作業機を引っかけたり、衝突
させたりしないように十分注意して作業機を操作してい
るが、時には操作ミスにより架線の切断、構築物の破損
等を起こし、あるいはこれに伴うオペレータの災害や油
圧式掘削機の損傷事故が発生する。このような作業機上
方の障害物に対する接触事故を防止する対策として、特
開平３−２０８９２３による作業高さ制限装置が提案さ
れている。この提案では、油圧式掘削機の上方から下方
に向かって順に危険域、準危険域、安全域を設定し、作
業機上げ操作時に、作業機の各先端位置のうち最も高い
位置にある部分が前記安全域と準危険域との区域境界面
に到達したとき作業機の作動速度を減速処理するように
し、準危険域と危険域との区域境界面に到達したとき作
業機の作動を停止処理するように構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平３−２０８
９２３による作業高さ制限装置は、作業機が安全域と準
危険域との区域境界面に到達したとき作業機の作動速度
を減速させるようにしているので、作業機にショックを
与えず、荷こぼれ等を起こさないという利点がある。し
かしながら作業機の停止処理は、作業機の各先端位置の
うち最高位置にある部分が準危険域と危険域との区域境
界面に到達したときにはじめて行われるため、前記最高
位置にある部分は、作業機がショックなしに停止するま
でに危険域内を一定距離だけ進むことになる。従って、
危険域の設定に当たり、停止処理によって作業機の最高
位置にある部分が危険域内を進む距離の分だけ危険域の
範囲を拡大しておかなければならない。しかし危険域を
拡大すると、これに伴って安全域すなわち作業範囲が縮
小されることになって作業がやりにくくなり、作業機最
高位置にある部分が危険域内を進む距離を小さくすると
停止時のショックが大きくなるため、荷こぼれを起こし
たりオペレータに衝撃を与えることになる。また、仕上
げ掘削や作業機先端に吊り下げた重量物の位置決めを行
う際、オペレータは作業機レバー操作量を小さくして作
業機を微速操作するが、この状態においてはショックな
しに直ちに作業機を停止させることができる。従って、
作業高さ制限装置が指令する作業機速度よりオペレータ
の微速操作による作業機速度の方が小さい場合は、前記
準危険域内であっても減速処理は不要である。
９２３による作業高さ制限装置は、作業機が安全域と準
危険域との区域境界面に到達したとき作業機の作動速度
を減速させるようにしているので、作業機にショックを
与えず、荷こぼれ等を起こさないという利点がある。し
かしながら作業機の停止処理は、作業機の各先端位置の
うち最高位置にある部分が準危険域と危険域との区域境
界面に到達したときにはじめて行われるため、前記最高
位置にある部分は、作業機がショックなしに停止するま
でに危険域内を一定距離だけ進むことになる。従って、
危険域の設定に当たり、停止処理によって作業機の最高
位置にある部分が危険域内を進む距離の分だけ危険域の
範囲を拡大しておかなければならない。しかし危険域を
拡大すると、これに伴って安全域すなわち作業範囲が縮
小されることになって作業がやりにくくなり、作業機最
高位置にある部分が危険域内を進む距離を小さくすると
停止時のショックが大きくなるため、荷こぼれを起こし
たりオペレータに衝撃を与えることになる。また、仕上
げ掘削や作業機先端に吊り下げた重量物の位置決めを行
う際、オペレータは作業機レバー操作量を小さくして作
業機を微速操作するが、この状態においてはショックな
しに直ちに作業機を停止させることができる。従って、
作業高さ制限装置が指令する作業機速度よりオペレータ
の微速操作による作業機速度の方が小さい場合は、前記
準危険域内であっても減速処理は不要である。
【０００５】次に、上記油圧式掘削機の稼働現場によっ
ては、地中の埋設物や作業機前方の構築物を破損させな
いようにするため、上方のみならず下方あるいは前方に
それぞれ単独に、または上方と複合して危険区域を設定
する必要がある。更に、機械の側方を掘削することがで
きるようにしたオフセット式油圧掘削機においては、オ
フセット状態で作業中に作業機が油圧式掘削機本体に干
渉することを防止するため、機械の周囲、特に運転室の
周囲に対して危険域を設定する必要がある。
ては、地中の埋設物や作業機前方の構築物を破損させな
いようにするため、上方のみならず下方あるいは前方に
それぞれ単独に、または上方と複合して危険区域を設定
する必要がある。更に、機械の側方を掘削することがで
きるようにしたオフセット式油圧掘削機においては、オ
フセット状態で作業中に作業機が油圧式掘削機本体に干
渉することを防止するため、機械の周囲、特に運転室の
周囲に対して危険域を設定する必要がある。
【０００６】本発明は上記従来の問題点に着目し、建設
機械の上方に限らず下方および前方に対して、更に必要
に応じて機械の周囲に対しても前記危険域を設定するこ
とができ、作業機各部材のいずれの部分も危険域に侵入
することなく作業機を停止可能とするとともに、作業機
に与えるショックが小さい減速制御機構を有し、かつ、
作業機レバーを微速操作しているときは前記減速制御機
構が作動しない作業機動作範囲制限装置を提供すること
を目的とする。
機械の上方に限らず下方および前方に対して、更に必要
に応じて機械の周囲に対しても前記危険域を設定するこ
とができ、作業機各部材のいずれの部分も危険域に侵入
することなく作業機を停止可能とするとともに、作業機
に与えるショックが小さい減速制御機構を有し、かつ、
作業機レバーを微速操作しているときは前記減速制御機
構が作動しない作業機動作範囲制限装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る作業機動作範囲制限装置は、複数のア
ームを互いに屈伸自在に連結し、先端にバケット等の作
業工具を軸着した作業機を備え、前記作業機を構成する
各部材の動作位置を検出する手段を備えた建設機械にお
いて、作業機の動作範囲空間に危険域を設け、前記危険
域の手前で作業機速度を減速させ、危険域の直前で作業
機を停止させる制御手段を備ええる構成とし、具体的に
は、建設機械の上方、下方、前方または建設機械周辺の
いずれか一方向に単独に、もしくは二つ以上複合して危
険域および減速域を設け、作業機を構成する各部材のい
ずれかの部分が前記減速域に到達したとき、所定の減速
パターンに基づいて作業機速度を漸減させ、前記危険域
に到達する直前に作業機を停止させる制御装置を備える
構成とした。そして、このような構成において、減速域
において、制御装置に記憶させた所定の減速パターンに
基づく作業機速度と、オペレータによる作業機レバーの
操作量に比例する作業機速度とを比較し、いずれか小さ
い方の作業機速度で作業機を駆動する制御装置を備える
こととした。
め、本発明に係る作業機動作範囲制限装置は、複数のア
ームを互いに屈伸自在に連結し、先端にバケット等の作
業工具を軸着した作業機を備え、前記作業機を構成する
各部材の動作位置を検出する手段を備えた建設機械にお
いて、作業機の動作範囲空間に危険域を設け、前記危険
域の手前で作業機速度を減速させ、危険域の直前で作業
機を停止させる制御手段を備ええる構成とし、具体的に
は、建設機械の上方、下方、前方または建設機械周辺の
いずれか一方向に単独に、もしくは二つ以上複合して危
険域および減速域を設け、作業機を構成する各部材のい
ずれかの部分が前記減速域に到達したとき、所定の減速
パターンに基づいて作業機速度を漸減させ、前記危険域
に到達する直前に作業機を停止させる制御装置を備える
構成とした。そして、このような構成において、減速域
において、制御装置に記憶させた所定の減速パターンに
基づく作業機速度と、オペレータによる作業機レバーの
操作量に比例する作業機速度とを比較し、いずれか小さ
い方の作業機速度で作業機を駆動する制御装置を備える
こととした。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、作業機の動作範囲空間すな
わち、建設機械の上方、下方、前方または建設機械周辺
のいずれか一方向に単独に、もしくは二つ以上複合して
危険域および減速域を設け、作業機を構成する各部材の
いずれかの部分が減速域に到達すると、所定の減速パタ
ーンに基づいて作業機速度を漸減させ、危険域に到達す
る直前に作業機を停止させる制御手段を備えることとし
たので、作業機のいかなる部分も危険域に入ることな
く、減速域内で停止させることができる。減速域では作
業機速度が漸減するので、作業機停止時のショックは極
めて小さい。このような減速制御機構が作用することに
より、それぞれの方向における接触事故を回避すること
ができる。上記いずれの方向に対しても、安全確保のた
めに危険域を拡大して設定する必要はない。
わち、建設機械の上方、下方、前方または建設機械周辺
のいずれか一方向に単独に、もしくは二つ以上複合して
危険域および減速域を設け、作業機を構成する各部材の
いずれかの部分が減速域に到達すると、所定の減速パタ
ーンに基づいて作業機速度を漸減させ、危険域に到達す
る直前に作業機を停止させる制御手段を備えることとし
たので、作業機のいかなる部分も危険域に入ることな
く、減速域内で停止させることができる。減速域では作
業機速度が漸減するので、作業機停止時のショックは極
めて小さい。このような減速制御機構が作用することに
より、それぞれの方向における接触事故を回避すること
ができる。上記いずれの方向に対しても、安全確保のた
めに危険域を拡大して設定する必要はない。
【０００９】本発明では更に、作業機速度を漸減させる
制御手段が、制御装置に記憶させた所定の減速パターン
に基づく作業機速度と、オペレータによる作業機レバー
の操作量に比例する作業機速度とを比較し、いずれか小
さい方の速度で作業機を駆動することにしたので、たと
えば作業機レバーを微速操作とし、そのときの作業機速
度が減速パターンに基づく作業機速度より小さい間は前
記減速制御機構が作動しないようになっている。従っ
て、減速域に入ったときオペレータの意に反して作業機
速度が変動することはなく、安定した作業機操作が可能
となる。
制御手段が、制御装置に記憶させた所定の減速パターン
に基づく作業機速度と、オペレータによる作業機レバー
の操作量に比例する作業機速度とを比較し、いずれか小
さい方の速度で作業機を駆動することにしたので、たと
えば作業機レバーを微速操作とし、そのときの作業機速
度が減速パターンに基づく作業機速度より小さい間は前
記減速制御機構が作動しないようになっている。従っ
て、減速域に入ったときオペレータの意に反して作業機
速度が変動することはなく、安定した作業機操作が可能
となる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明に係る作業機動作範囲制限装置
の一実施例について、図面を参照して説明する。図１は
油圧式掘削機の作業機操作回路の概略を示す油圧・電気
回路図である。図１において、運転席近傍に設けられた
２本の作業機レバー１，２には、レバー操作量に比例す
る信号電圧をコントローラ３に出力するポテンショメー
タが装着され、作業機レバー１の操作によりブーム４の
上げ、下げおよびバケット５の掘削、ダンプ操作が行わ
れ、作業機レバー２の操作によりアーム６の掘削方向、
ダンプ方向作動および左右旋回操作が行われる。前記ブ
ーム４、アーム６、バケット５はそれぞれ油圧シリンダ
によって駆動され、主油圧ポンプ７から前記各アクチュ
エータに至る油圧回路に方向切換弁８が設けられてい
る。パイロット油圧ポンプ９から前記方向切換弁８の各
バルブスプールの両端に至るパイロット油圧回路には、
電磁比例弁１１，１２，１３，１４，１５，１６，・・
・が配設され、これらの電磁比例弁はいずれもコントロ
ーラ３が出力する指令電流の大きさに比例して作動す
る。また、油圧式掘削機の作業機を構成するブーム４、
アーム６の連結ピン４ａ，６ａにはそれぞれブーム角度
センサ、アーム角度センサが装着され、バケット５を駆
動するバケットシリンダ５ａにはバケットシリンダスト
ロークセンサが装着されている。これらのセンサの出力
配線はコントローラ３に接続されている。
の一実施例について、図面を参照して説明する。図１は
油圧式掘削機の作業機操作回路の概略を示す油圧・電気
回路図である。図１において、運転席近傍に設けられた
２本の作業機レバー１，２には、レバー操作量に比例す
る信号電圧をコントローラ３に出力するポテンショメー
タが装着され、作業機レバー１の操作によりブーム４の
上げ、下げおよびバケット５の掘削、ダンプ操作が行わ
れ、作業機レバー２の操作によりアーム６の掘削方向、
ダンプ方向作動および左右旋回操作が行われる。前記ブ
ーム４、アーム６、バケット５はそれぞれ油圧シリンダ
によって駆動され、主油圧ポンプ７から前記各アクチュ
エータに至る油圧回路に方向切換弁８が設けられてい
る。パイロット油圧ポンプ９から前記方向切換弁８の各
バルブスプールの両端に至るパイロット油圧回路には、
電磁比例弁１１，１２，１３，１４，１５，１６，・・
・が配設され、これらの電磁比例弁はいずれもコントロ
ーラ３が出力する指令電流の大きさに比例して作動す
る。また、油圧式掘削機の作業機を構成するブーム４、
アーム６の連結ピン４ａ，６ａにはそれぞれブーム角度
センサ、アーム角度センサが装着され、バケット５を駆
動するバケットシリンダ５ａにはバケットシリンダスト
ロークセンサが装着されている。これらのセンサの出力
配線はコントローラ３に接続されている。
【００１１】図２は油圧式掘削機の作業機の動作範囲空
間に設定する危険域の説明図である。危険域を設定する
際、オペレータが作業機レバーを操作して、作業機を構
成する各部材のいずれかの部分が油圧式掘削機の上方、
下方あるいは前方に突出する姿勢をとる。またオフセッ
ト式油圧掘削機の場合は、前記各方向の他に機械本体、
特に運転室に対して作業機を構成する各部材が最も近接
する姿勢をとる。
間に設定する危険域の説明図である。危険域を設定する
際、オペレータが作業機レバーを操作して、作業機を構
成する各部材のいずれかの部分が油圧式掘削機の上方、
下方あるいは前方に突出する姿勢をとる。またオフセッ
ト式油圧掘削機の場合は、前記各方向の他に機械本体、
特に運転室に対して作業機を構成する各部材が最も近接
する姿勢をとる。
【００１２】図３は油圧式掘削機の上方、下方および前
方にそれぞれ危険域を設定するためのモニタスイッチの
平面図で、このスイッチ１７は運転席近傍に配設されて
いる。上記各姿勢を維持したまま危険域設定用モニタス
イッチ１７の高さ設定ボタン１７ａ、深さ設定ボタン１
７ｂ、リーチ設定ボタン１７ｃのうち危険域を設定しよ
うとする方向に該当するボタンを押すと、その時点にお
けるブーム角度、アーム角度、バケット角度に基づい
て、図２に示した危険域Ａ，Ｂ，Ｃのうち前記ボタンを
押した方向の危険域が設定される。更に、これらの危険
域から油圧式掘削機に向かって所定の距離が減速域とし
て設定される。前記減速域と油圧式掘削機とに挟まれた
空間は、オペレータの意図する速度で作業機を動かすこ
とができる安全域である。なお、オフセット機構を備え
た油圧式掘削機の場合は、上記の他に主として運転室に
対する作業機の干渉を防止するため、機械の周囲にも危
険域Ｄを設定することができるように、モニタスイッチ
には４個のボタンが設けられ、減速域は油圧式掘削機か
ら遠ざかる方向に設定される。
方にそれぞれ危険域を設定するためのモニタスイッチの
平面図で、このスイッチ１７は運転席近傍に配設されて
いる。上記各姿勢を維持したまま危険域設定用モニタス
イッチ１７の高さ設定ボタン１７ａ、深さ設定ボタン１
７ｂ、リーチ設定ボタン１７ｃのうち危険域を設定しよ
うとする方向に該当するボタンを押すと、その時点にお
けるブーム角度、アーム角度、バケット角度に基づい
て、図２に示した危険域Ａ，Ｂ，Ｃのうち前記ボタンを
押した方向の危険域が設定される。更に、これらの危険
域から油圧式掘削機に向かって所定の距離が減速域とし
て設定される。前記減速域と油圧式掘削機とに挟まれた
空間は、オペレータの意図する速度で作業機を動かすこ
とができる安全域である。なお、オフセット機構を備え
た油圧式掘削機の場合は、上記の他に主として運転室に
対する作業機の干渉を防止するため、機械の周囲にも危
険域Ｄを設定することができるように、モニタスイッチ
には４個のボタンが設けられ、減速域は油圧式掘削機か
ら遠ざかる方向に設定される。
【００１３】図４はコントローラ３の概略構成を示すブ
ロック図である。さきに述べた危険域設定の際、作業機
レバー１，２を操作して、危険域として設定しようとす
る位置に作業機を動かす。ブーム角度センサ２１、アー
ム角度センサ２２、バケットシリンダストロークセンサ
２３の出力信号はそれぞれブーム角度演算部３１、アー
ム角度演算部３２、バケット角度演算部３３でそれぞれ
の角度が演算された後、作業機位置演算部３４で特定の
値が算出される。このとき上記モニタスイッチの高さ設
定ボタン１７ａ、深さ設定ボタン１７ｂ、リーチ設定ボ
タン１７ｃのいずれか一つ以上をＯＮにすると、前記作
業機位置演算部３４が算出した特定値は危険域設定・記
憶部３５に入力され、ここで記憶された後、減速域・減
速パターン・復帰パターン設定・記憶部３６に入力され
る。減速域・減速パターン・復帰パターン設定・記憶部
３６は、安全域と減速域との境界に相当する作業機位置
および減速パターンと、作業機を減速域から安全域に復
帰させるときの復帰パターンとを設定し、記憶する。
ロック図である。さきに述べた危険域設定の際、作業機
レバー１，２を操作して、危険域として設定しようとす
る位置に作業機を動かす。ブーム角度センサ２１、アー
ム角度センサ２２、バケットシリンダストロークセンサ
２３の出力信号はそれぞれブーム角度演算部３１、アー
ム角度演算部３２、バケット角度演算部３３でそれぞれ
の角度が演算された後、作業機位置演算部３４で特定の
値が算出される。このとき上記モニタスイッチの高さ設
定ボタン１７ａ、深さ設定ボタン１７ｂ、リーチ設定ボ
タン１７ｃのいずれか一つ以上をＯＮにすると、前記作
業機位置演算部３４が算出した特定値は危険域設定・記
憶部３５に入力され、ここで記憶された後、減速域・減
速パターン・復帰パターン設定・記憶部３６に入力され
る。減速域・減速パターン・復帰パターン設定・記憶部
３６は、安全域と減速域との境界に相当する作業機位置
および減速パターンと、作業機を減速域から安全域に復
帰させるときの復帰パターンとを設定し、記憶する。
【００１４】作業中、作業機操作レバー１，２の操作量
に比例してポテンショメータが出力する信号電圧は、作
業機速度演算部３７に入力され、ここで演算された作業
機速度たとえばｖ1 は比較・選択部３８を経て指令電流
演算部３９に入力され、指令電流演算部３９で作業機速
度ｖ1 に比例する指令電流値が演算される。前記指令電
流値は、パイロット油圧ポンプから各方向切換弁の両端
に至るパイロット油圧回路にそれぞれ配設された電磁比
例弁を励磁する電流値であり、前記安全域内においては
比較・選択部３８をそのまま通過して各電磁比例弁１
１，１２，１３，・・・に出力され、前記電磁比例弁が
励磁されて方向切換弁を動かす。すなわち、レバー操作
量に比例した速度で作業機が駆動される。
に比例してポテンショメータが出力する信号電圧は、作
業機速度演算部３７に入力され、ここで演算された作業
機速度たとえばｖ1 は比較・選択部３８を経て指令電流
演算部３９に入力され、指令電流演算部３９で作業機速
度ｖ1 に比例する指令電流値が演算される。前記指令電
流値は、パイロット油圧ポンプから各方向切換弁の両端
に至るパイロット油圧回路にそれぞれ配設された電磁比
例弁を励磁する電流値であり、前記安全域内においては
比較・選択部３８をそのまま通過して各電磁比例弁１
１，１２，１３，・・・に出力され、前記電磁比例弁が
励磁されて方向切換弁を動かす。すなわち、レバー操作
量に比例した速度で作業機が駆動される。
【００１５】前記作業機位置演算部３４は作業機位置を
常時演算し、演算値を比較・選択部４０に入力している
が、この入力値と前記減速域・減速パターン・復帰パタ
ーン設定・記憶部３６の出力信号とは比較・選択部４０
で比較され、作業機の一部が安全域と減速域との境界面
に到達したか否かの判定が行われる。そして、作業機の
一部が安全域と減速域との境界面に到達したと判定され
た場合、前記減速域・減速パターン・復帰パターン設定
・記憶部３６の出力信号に基づく減速パターンによる作
業機速度、たとえばｖ2 が作業機速度演算部４１で算出
される。次に、比較・選択部３８で、前記作業機速度ｖ
1 とｖ2 とが比較され、いずれか小さい方が選択され
る。選択された作業機速度が指令電流演算部３９に入力
されると、選択された作業機速度に対応する指令電流値
が指令電流演算部３９で算出され、電磁比例弁１１，１
２，１３，１４等に励磁電流として出力される。なお、
作業機を減速域から安全域に復帰させる場合は、減速域
・減速パターン・復帰パターン設定・記憶部３６から復
帰パターンに基づく作業機速度が出力される。
常時演算し、演算値を比較・選択部４０に入力している
が、この入力値と前記減速域・減速パターン・復帰パタ
ーン設定・記憶部３６の出力信号とは比較・選択部４０
で比較され、作業機の一部が安全域と減速域との境界面
に到達したか否かの判定が行われる。そして、作業機の
一部が安全域と減速域との境界面に到達したと判定され
た場合、前記減速域・減速パターン・復帰パターン設定
・記憶部３６の出力信号に基づく減速パターンによる作
業機速度、たとえばｖ2 が作業機速度演算部４１で算出
される。次に、比較・選択部３８で、前記作業機速度ｖ
1 とｖ2 とが比較され、いずれか小さい方が選択され
る。選択された作業機速度が指令電流演算部３９に入力
されると、選択された作業機速度に対応する指令電流値
が指令電流演算部３９で算出され、電磁比例弁１１，１
２，１３，１４等に励磁電流として出力される。なお、
作業機を減速域から安全域に復帰させる場合は、減速域
・減速パターン・復帰パターン設定・記憶部３６から復
帰パターンに基づく作業機速度が出力される。
【００１６】図５は、本作業機動作範囲制限装置による
作業機速度のパターンを示す線図で、（ａ）は作業機が
危険域に近づくときの減速パターン、（ｂ）は作業機が
危険域から遠ざかるときの復帰パターンを示す。いずれ
も縦軸に作業機速度を０〜１００％の比率で示し、横軸
に作業機を構成する各部材のうち最も危険域に近づいた
部分の位置を示し、Ｅは安全域と減速域との境界面、Ｆ
は減速域と危険域との境界面である。オペレータの作業
機レバー操作により、作業機速度ｖ1 は図５（ａ）に示
すように変動しながら安全域から減速域に入る。一方、
あらかじめ設定され、コントローラに記憶された減速パ
ターンは、安全域と減速域との境界面Ｅで作業機速度１
００％から０％に向かって漸減され、減速域と危険域と
の境界面Ｆの直前で速度０となる直線ｖ2 である。そし
て、前記ｖ1 がｖ2 とＰ点で交差すると、それ以降はオ
ペレータによる作業機レバー操作量にかかわらず、ｖ2
線に沿って下降し、危険域の直前で停止する。すなわ
ち、作業機を構成する各部材のいずれかの部分が減速域
に入ると、コントローラは前記作業機レバー操作量に比
例する作業機速度ｖ1 と、減速パターンに基づく作業機
速度ｖ2 とを比較し、小さい値の速度を選択する。従っ
て、作業機のいずれかの部分が減速域に入った後であっ
ても、前記ｖ1 がｖ2 と交差するまでの間は、減速パタ
ーンｖ2 による減速は行われない。
作業機速度のパターンを示す線図で、（ａ）は作業機が
危険域に近づくときの減速パターン、（ｂ）は作業機が
危険域から遠ざかるときの復帰パターンを示す。いずれ
も縦軸に作業機速度を０〜１００％の比率で示し、横軸
に作業機を構成する各部材のうち最も危険域に近づいた
部分の位置を示し、Ｅは安全域と減速域との境界面、Ｆ
は減速域と危険域との境界面である。オペレータの作業
機レバー操作により、作業機速度ｖ1 は図５（ａ）に示
すように変動しながら安全域から減速域に入る。一方、
あらかじめ設定され、コントローラに記憶された減速パ
ターンは、安全域と減速域との境界面Ｅで作業機速度１
００％から０％に向かって漸減され、減速域と危険域と
の境界面Ｆの直前で速度０となる直線ｖ2 である。そし
て、前記ｖ1 がｖ2 とＰ点で交差すると、それ以降はオ
ペレータによる作業機レバー操作量にかかわらず、ｖ2
線に沿って下降し、危険域の直前で停止する。すなわ
ち、作業機を構成する各部材のいずれかの部分が減速域
に入ると、コントローラは前記作業機レバー操作量に比
例する作業機速度ｖ1 と、減速パターンに基づく作業機
速度ｖ2 とを比較し、小さい値の速度を選択する。従っ
て、作業機のいずれかの部分が減速域に入った後であっ
ても、前記ｖ1 がｖ2 と交差するまでの間は、減速パタ
ーンｖ2 による減速は行われない。
【００１７】図５（ｂ）において、あらかじめ設定さ
れ、コントローラに記憶された復帰パターンは、危険域
と減速域との境界面Ｆの直前で所定の速度となり、減速
域と安全域との境界面Ｅで速度１００％となるように増
速する直線ｖ4 で、オペレータによる作業機レバー操作
量に比例する作業機速度ｖ3 と交差するＱ点までは前記
ｖ4 に沿って増速され、それ以降はｖ3 となる。従っ
て、作業機が危険域の直前で停止した後、作業機を安全
域に復帰させるときは、危険域に近づく場合よりも速い
速度で復帰させることができる。以上説明した通り本作
業機動作範囲制限装置のコントローラは、設定、記憶し
た減速パターンに基づく作業機速度と、オペレータによ
る作業機レバー操作量に比例する作業機速度のうちいず
れか小さい方を選択して、電磁比例弁に制御電流を出力
する。また、もしオペレータが危険域の手前で操作レバ
ーを中立に戻すと、作業機はその時点で停止する。すな
わち、オペレータの作業機操作が減速パターン以下の速
度であれば、オペレータのレバー操作が優先され、減速
パターンによる影響を受けない。
れ、コントローラに記憶された復帰パターンは、危険域
と減速域との境界面Ｆの直前で所定の速度となり、減速
域と安全域との境界面Ｅで速度１００％となるように増
速する直線ｖ4 で、オペレータによる作業機レバー操作
量に比例する作業機速度ｖ3 と交差するＱ点までは前記
ｖ4 に沿って増速され、それ以降はｖ3 となる。従っ
て、作業機が危険域の直前で停止した後、作業機を安全
域に復帰させるときは、危険域に近づく場合よりも速い
速度で復帰させることができる。以上説明した通り本作
業機動作範囲制限装置のコントローラは、設定、記憶し
た減速パターンに基づく作業機速度と、オペレータによ
る作業機レバー操作量に比例する作業機速度のうちいず
れか小さい方を選択して、電磁比例弁に制御電流を出力
する。また、もしオペレータが危険域の手前で操作レバ
ーを中立に戻すと、作業機はその時点で停止する。すな
わち、オペレータの作業機操作が減速パターン以下の速
度であれば、オペレータのレバー操作が優先され、減速
パターンによる影響を受けない。
【００１８】図６は作業機が危険域に近づく際の減速制
御を実行するフローチャートで、各ステップの左肩に記
載した数字はステップ番号である。ステップ１でブーム
角度、アーム角度、バケット角度を読み込み、これらの
値に基づいてステップ２で作業機位置の代表値Ｚ1 を算
出する。また、減速域の作業機位置すなわち安全域と減
速域との境界面における作業機位置の代表値Ｚ0 をステ
ップ３で読み込み、ステップ４で前記Ｚ1 とＺ0 とを比
較する。そして、Ｚ1 ≧Ｚ0 であれば作業機を構成する
各部材のいずれかの部分が減速域に入ったものと判断
し、ステップ５で減速パターンに基づく作業機速度ｖ2
を読み込む。次に、ステップ６で作業機レバー操作量に
比例する作業機速度ｖ1 を算出し、ステップ７で前記作
業機速度ｖ1 とｖ2 とを比較する。ｖ2 ＜ｖ1 であれば
ステップ８でｖ2 に相当する指令電流Ｉ2 を算出し、ス
テップ９で前記指令電流Ｉ2 を電磁比例弁に出力する。
御を実行するフローチャートで、各ステップの左肩に記
載した数字はステップ番号である。ステップ１でブーム
角度、アーム角度、バケット角度を読み込み、これらの
値に基づいてステップ２で作業機位置の代表値Ｚ1 を算
出する。また、減速域の作業機位置すなわち安全域と減
速域との境界面における作業機位置の代表値Ｚ0 をステ
ップ３で読み込み、ステップ４で前記Ｚ1 とＺ0 とを比
較する。そして、Ｚ1 ≧Ｚ0 であれば作業機を構成する
各部材のいずれかの部分が減速域に入ったものと判断
し、ステップ５で減速パターンに基づく作業機速度ｖ2
を読み込む。次に、ステップ６で作業機レバー操作量に
比例する作業機速度ｖ1 を算出し、ステップ７で前記作
業機速度ｖ1 とｖ2 とを比較する。ｖ2 ＜ｖ1 であれば
ステップ８でｖ2 に相当する指令電流Ｉ2 を算出し、ス
テップ９で前記指令電流Ｉ2 を電磁比例弁に出力する。
【００１９】ステップ４でＺ1 がＺ0 より小さい場合
は、作業機各部材のいずれの部分も減速域に到達してい
ないことになるので、ステップ１０に進み、作業機レバ
ー操作量に比例する作業機速度ｖ1 を算出した上、ステ
ップ１１で前記ｖ1 に相当する指令電流Ｉ1 を算出し、
ステップ１２で前記指令電流Ｉ1 を電磁比例弁に出力す
る。また、ステップ７でｖ2 ＞ｖ1 と判断した場合もス
テップ１１に進む。上記フローによる処理を反復し、作
業機を構成する各部材の位置および作業機速度を制御す
る。
は、作業機各部材のいずれの部分も減速域に到達してい
ないことになるので、ステップ１０に進み、作業機レバ
ー操作量に比例する作業機速度ｖ1 を算出した上、ステ
ップ１１で前記ｖ1 に相当する指令電流Ｉ1 を算出し、
ステップ１２で前記指令電流Ｉ1 を電磁比例弁に出力す
る。また、ステップ７でｖ2 ＞ｖ1 と判断した場合もス
テップ１１に進む。上記フローによる処理を反復し、作
業機を構成する各部材の位置および作業機速度を制御す
る。
【００２０】本実施例では油圧式掘削機に装着する作業
機動作範囲制限装置について述べたが、本発明による作
業機動作範囲制限装置は油圧式掘削機に限らず、その他
の建設機械、あるいは産業車両等においても利用するこ
とができる。また、機械の側方を掘削することができる
ようにしたオフセット式油圧式掘削機においては、オフ
セット状態で作業機が油圧式掘削機本体、特に運転室に
干渉することを防止するのに利用することができる。更
に、バケット等の作業工具の動作角度を検出する手段と
してバケットシリンダストロークセンサを用いたが、ブ
ーム、アームと同様に角度センサによって検出する方法
としてもよく、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケ
ットシリンダにそれぞれストロークセンサを装着し、こ
れらのストロークセンサによって作業機各部材の動作角
度を検出してもよい。
機動作範囲制限装置について述べたが、本発明による作
業機動作範囲制限装置は油圧式掘削機に限らず、その他
の建設機械、あるいは産業車両等においても利用するこ
とができる。また、機械の側方を掘削することができる
ようにしたオフセット式油圧式掘削機においては、オフ
セット状態で作業機が油圧式掘削機本体、特に運転室に
干渉することを防止するのに利用することができる。更
に、バケット等の作業工具の動作角度を検出する手段と
してバケットシリンダストロークセンサを用いたが、ブ
ーム、アームと同様に角度センサによって検出する方法
としてもよく、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケ
ットシリンダにそれぞれストロークセンサを装着し、こ
れらのストロークセンサによって作業機各部材の動作角
度を検出してもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、油
圧式掘削機等の建設機械において、作業機の動作範囲空
間に危険域および減速域を設け、作業機を構成する各部
材のいずれかの部分が減速域に到達すると、所定の減速
パターンに基づいて作業機速度を漸減させ、危険域に到
達する直前に作業機を停止させる制御装置を設けたの
で、作業機のいかなる部分も危険域に入ることなく、減
速域内で停止させることができるとともに、減速域では
作業機速度が漸減するので、作業機停止時のショックを
極めて小さくすることができる。前記危険域および減速
域は、建設機械の上方、下方、前方または建設機械周辺
のいずれか一方向に単独に、もしくは二つ以上複合して
設けることができるので、それぞれの方向における接触
事故を回避することができる。危険域の設定はボタン操
作で極めて簡単に行うことができ、上記いずれの方向に
危険域を設定した場合も、安全確保のために危険域を拡
大して設定する必要がないので、自由作業範囲を広く取
ることが可能となる。
圧式掘削機等の建設機械において、作業機の動作範囲空
間に危険域および減速域を設け、作業機を構成する各部
材のいずれかの部分が減速域に到達すると、所定の減速
パターンに基づいて作業機速度を漸減させ、危険域に到
達する直前に作業機を停止させる制御装置を設けたの
で、作業機のいかなる部分も危険域に入ることなく、減
速域内で停止させることができるとともに、減速域では
作業機速度が漸減するので、作業機停止時のショックを
極めて小さくすることができる。前記危険域および減速
域は、建設機械の上方、下方、前方または建設機械周辺
のいずれか一方向に単独に、もしくは二つ以上複合して
設けることができるので、それぞれの方向における接触
事故を回避することができる。危険域の設定はボタン操
作で極めて簡単に行うことができ、上記いずれの方向に
危険域を設定した場合も、安全確保のために危険域を拡
大して設定する必要がないので、自由作業範囲を広く取
ることが可能となる。
【００２２】また本発明では、作業機速度を漸減させる
制御手段が、所定の減速パターンに基づく作業機速度
と、作業機レバーの操作量に比例する作業機速度とを比
較し、いずれか小さい方の速度を選択して作業機を駆動
するので、たとえば仕上げ掘削や吊り上げた重量物の位
置決め等、作業機を微速操作している場合、減速域内で
も作業機速度がオペレータの意に反して変動することが
なく、安定した作業機操作が可能となる。更に、減速域
から安全域への作業機の復帰は速やかに行うことができ
る。これらを総合すると、本発明による作業機動作範囲
制限装置の利用により、作業機動作に制約を受ける空間
内での作業において、オペレータは障害物に気を取られ
ることなく安心して作業を遂行することができるので、
精神的疲労が激減し、作業能率を著しく向上させること
が可能となる。
制御手段が、所定の減速パターンに基づく作業機速度
と、作業機レバーの操作量に比例する作業機速度とを比
較し、いずれか小さい方の速度を選択して作業機を駆動
するので、たとえば仕上げ掘削や吊り上げた重量物の位
置決め等、作業機を微速操作している場合、減速域内で
も作業機速度がオペレータの意に反して変動することが
なく、安定した作業機操作が可能となる。更に、減速域
から安全域への作業機の復帰は速やかに行うことができ
る。これらを総合すると、本発明による作業機動作範囲
制限装置の利用により、作業機動作に制約を受ける空間
内での作業において、オペレータは障害物に気を取られ
ることなく安心して作業を遂行することができるので、
精神的疲労が激減し、作業能率を著しく向上させること
が可能となる。
【図１】油圧式掘削機の作業機操作回路の概略を示す油
圧・電気回路図である。
圧・電気回路図である。
【図２】油圧式掘削機の各方向に設定する危険域の説明
図である。
図である。
【図３】危険域設定用モニタスイッチの平面図である。
【図４】本考案による作業機動作範囲制限装置を制御す
るコントローラの概略構成を示すブロック図である。
るコントローラの概略構成を示すブロック図である。
【図５】作業機動作範囲制限装置による作業機速度のパ
ターンを示す線図で、（ａ）は作業機が危険域に近づく
ときの減速パターン、（ｂ）は作業機が危険域から遠ざ
かるときの復帰パターンを示す。
ターンを示す線図で、（ａ）は作業機が危険域に近づく
ときの減速パターン、（ｂ）は作業機が危険域から遠ざ
かるときの復帰パターンを示す。
【図６】作業機が危険域に近づく際の減速制御を実行す
るフローチャートである。
るフローチャートである。
１，２ 作業機レバー ３ コントローラ ４ ブーム ５ バケット ６ アーム ２１ ブーム角度センサ ２２ アーム角度センサ ２３ バケットシリンダストロークセンサ
Claims (3)
- 【請求項１】 複数のアームを互いに屈伸自在に連結
し、先端にバケット等の作業工具を軸着した作業機を備
え、前記作業機を構成する各部材の動作位置を検出する
手段を備えた建設機械において、作業機の動作範囲空間
に危険域を設け、前記危険域の手前で作業機速度を減速
させ、危険域の直前で作業機を停止させる制御手段を備
えたことを特徴とする作業機動作範囲制限装置。 - 【請求項２】 建設機械の上方、下方、前方または建設
機械周辺のいずれか一方向に単独に、もしくは二つ以上
複合して危険域および減速域を設け、作業機を構成する
各部材のいずれかの部分が前記減速域に到達したとき、
所定の減速パターンに基づいて作業機速度を漸減させ、
前記危険域に到達する直前に作業機を停止させる制御装
置を備えたことを特徴とする請求項１の作業機動作範囲
制限装置。 - 【請求項３】 減速域において、制御装置に記憶させた
所定の減速パターンに基づく作業機速度と、オペレータ
による作業機レバーの操作量に比例する作業機速度とを
比較し、いずれか小さい方の作業機速度で作業機を駆動
する制御装置を備えたことを特徴とする請求項２の作業
機動作範囲制限装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15012592A JP3215502B2 (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 作業機動作範囲制限装置 |
| PCT/JP1993/000655 WO1993023628A1 (en) | 1992-05-19 | 1993-05-19 | Operating range limiting apparatus of working machine |
| GB9400904A GB2275462B (en) | 1992-05-19 | 1993-05-19 | Apparatus for limiting the operating envelope of a working tool |
| DE4392142T DE4392142T1 (de) | 1992-05-19 | 1993-05-19 | Steuereinrichtung zur Begrenzung des Arbeitsbereichs eines Arbeitsorgans |
| US08/182,131 US5490081A (en) | 1992-05-19 | 1994-01-14 | Working tool operation range limiting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15012592A JP3215502B2 (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 作業機動作範囲制限装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05321290A true JPH05321290A (ja) | 1993-12-07 |
| JP3215502B2 JP3215502B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=15490030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15012592A Expired - Lifetime JP3215502B2 (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 作業機動作範囲制限装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5490081A (ja) |
| JP (1) | JP3215502B2 (ja) |
| DE (1) | DE4392142T1 (ja) |
| GB (1) | GB2275462B (ja) |
| WO (1) | WO1993023628A1 (ja) |
Cited By (8)
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| WO2020054154A1 (ja) | 2018-09-14 | 2020-03-19 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
| JP2020079529A (ja) * | 2018-11-13 | 2020-05-28 | 大林道路株式会社 | 建設機械の減速制御システム |
| WO2020255970A1 (ja) | 2019-06-19 | 2020-12-24 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
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