JPH06294150A - 超小旋回パワーショベルの作業機干渉防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超小旋回パワーショベルにおいて、油圧回路中
の遅れ要素等により生じる停止誤差を補正し、作業機を
安全な領域で停止できるようにする。 【構成】制御コントローラ１５は検出器１１〜１３や油
温検出器１４からの信号により油温および作業機速度を
検出し、この検出値を用いて領域判定のための判定位置
を修正する。そして、作業機の位置が前記修正された判
定位置に基づく停止領域に達した場合は、警報機１９お
よび電磁弁１６〜１８にそれぞれの信号を出力して作業
機の動作を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ブームおよびアーム
等からなる作業機を備えた超小旋回パワーショベルに関
し、詳しくは超小旋回パワーショベルにおける作業機干
渉防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なパワーショベルでは、作業機を
どのように移動してもオペレータ室に干渉するようなこ
とはないが、超小旋回パワーショベルでは、ブームやア
ームの構造的な特徴から、作業機がオペレータ室に干渉
するおそれがある。そこで、従来の超小旋回パワーショ
ベルでは、作業機がオペレータ室に干渉するのを防止す
るため、作業機の位置（バケット先端等）を所定のセン
サ信号から計算し、求められた位置が予め定められた停
止領域に達したときは、作業機の油圧回路に挿入された
ソレノイドバルブを動作させて作業機の動きを止めるよ
うにした干渉防止装置が設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような干
渉防止装置を使用した場合でも、図７に示すように、作
業機の慣性、作業環境によるソレノイドバルブやメイン
バルブにおける油圧の時間的な遅れ（作動油の抜け遅
れ）等の要因により、停止指令位置と実際の停止位置と
の間に停止誤差ｄ0 を生じる。特に、油圧回路の油温が
低いときや、作業機の移動速度が早いときは停止誤差が
大きくなるため、干渉防止装置が正常に機能しているに
もかかわらず、作業機が停止領域を越えてオペレータ室
に干渉するおそれがあった。

【０００４】この発明は、油圧回路中の遅れ要素等によ
り生じる停止誤差を補正し、作業機を安全な領域で停止
できるようにした超小旋回パワーショベルの作業機干渉
防止装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる超小旋
回パワーショベルの作業機干渉防止装置は、複数の腕部
と、該各腕部を連結するための関節部からなる作業機を
備えた超小旋回パワーショベルにおいて、前記各腕部の
旋回角を検出する角度検出手段と、前記作業機を駆動す
る油圧回路の油温を検出する油温検出手段と、前記作業
機の移動速度を検出する速度検出手段と、前記角度検出
手段によって検出された旋回角に基づいて前記作業機の
車体原点に対する位置を求めるとともに、求められた前
記作業機の位置が予め定められた領域に達しているかど
うかを判定する演算手段と、前記演算手段によって前記
作業機の位置が前記領域に達したと判定された場合は、
前記作業機の動作を停止させる停止手段と、前記油温検
出手段と速度検出手段で検出された検出値に基づいて前
記演算手段における領域判定のための判定位置を修正す
る修正手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、作業機速度および油圧回路
の油温を検出し、この検出値を用いて領域判定のための
判定位置を修正するようにしたので、停止誤差の原因と
なる作業機の慣性や作動油の抜け遅れ作業条件や環境条
件によって作業器の停止誤差の範囲が変動しても、作業
機の停止位置を常にオペレータ室からほぼ一定の距離に
保つことができる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明に係わる超小旋回パワーショ
ベルの作業機干渉防止装置の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。

【０００８】図２（ａ）および（ｂ）は、超小旋回パワ
ーショベルの概略的な構成を示したもので、（ａ）は側
面（ｂ）は平面を表している。この超小旋回パワーショ
ベルは、上下方向にそれぞれ旋回するブーム１、アーム
２、バケット３を作業機として具えている。ブーム１は
第１の小腕部１０１、第２の小腕部１０２、第３の小腕
部１０３からなり、各小腕部が相互に接続されている。
前記ブーム１の回転軸には角度検出器４が設けられ、ま
たアーム２の回転軸には角度検出器５が設けられ、さら
にブーム１の第２の小腕部１０２の回転軸には角度検出
器５が設けられている。これらの角度検出器４、５およ
び６は、それぞれブーム角、アーム角、オフセット角を
検出している。

【０００９】図１は、図２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機能的な構成を示すブロッ
ク図である。この作業機干渉防止装置は、ブーム角等の
検出器１１〜１３、油温検出器１４、制御コントローラ
１５、油圧回路の電磁弁１６〜１８、警報機１９により
構成されている。

【００１０】ブーム角検出器１１、アーム角検出器１
２、オフセット角検出器１３は、それぞれ図２の角度検
出器４〜６に相当し、作業機の接続部における角度を検
出する。油温検出器１４は図示せぬ油圧回路の油温を検
出する。

【００１１】制御コントローラ１５は、入力バッファ２
１、Ａ／Ｄ変換器２２、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４、ＣＰ
Ｕ２５、アンプ２６により構成され、上述の各検出器か
らの情報に基づいて演算処理を行い、各電磁弁に制御信
号を出力して作業機の動作を制御する。

【００１２】ＲＯＭ２３には、油圧回路の油温や作業機
の移動速度に関するデータや、作業機の干渉防止制御処
理、停止補正量算出処理等を実現するためのプログラム
群が格納されている。

【００１３】ＲＡＭ２４には、停止補正処理で算出され
た停止補正量や、オペレータ室近房の停止領域に関する
データ等が格納されている。

【００１４】ＣＰＵ２５は、ＲＯＭ２３から所定の制御
プログラムを読み込んでコントローラ全体を制御する。
またＣＰＵ２５は、前記検出器１１〜１３によって検出
された旋回角に基づいて作業機の車体原点（図２の角度
検出器４の位置）に対する位置を求めるとともに、求め
られた作業機の位置が予め定められた停止領域に達して
いるかどうかを判定する演算処理と、前記演算処理によ
って作業機の位置が前記停止領域に達したと判定された
場合は作業機の動作を停止させる停止処理と、前記油温
検出器１４と前記検出器１１〜１３で検出された旋回角
に基づいて求めた作業機の移動速度に基づいて、前記演
算処理における領域判定のための判定位置を修正する修
正処理を実行している。

【００１５】ブーム上げ制御用電磁弁１６、アーム掘削
制御用電磁弁１７、左オフセット制御用電磁弁１８は、
ＣＰＵ２５からの制御信号（停止指令）により起動し、
それぞれの油圧回路に作動油を送出または排出する。

【００１６】警報器１９は、作業機が予め定められた停
止領域に達したと判断された場合に、制御コントローラ
１５からの信号により警報を発する。

【００１７】次に、上述した作業機干渉防止装置の動作
を図３および図４のフローチャートにより説明する。

【００１８】まず、作業器の停止補正量を求める場合の
処理の流れを図３のフローチャートを用いて説明する。
この停止補正量を求める処理は作業機が停止するごとに
実施され、停止補正量はそのつど更新される。

【００１９】各検出器１１〜１３からの信号は、入力バ
ッファ２１を介してＡ／Ｄ変換器２２に入力され、ここ
でアナログデジタル変換されてＣＰＵ２５に送られる。
まず、ＣＰＵ２５は作業機の停止指令が出ているかどう
かを判断し（ステップ２０１）、停止指令が出ていると
きは、作業機が停止しているかどうかを判断する（ステ
ップ２０２）。作業機が停止していると判断したとき
は、停止指令位置と実際の停止位置との差ｄ0 （停止誤
差）を算出する（ステップ２０３）。次に、上記算出さ
れた停止誤差ｄ0 と後述する油温補正量ｅ0 と速度補正
量ｅ1 を元にして停止補正量ｅを求める。

【００２０】図５は、油圧回路における作動油の油温と
停止誤差の関係を示した図であって、油温が上がると圧
油の粘度が低くなり作動油の抜け遅れによる停止誤差は
少なくなるが、油温が下がると圧油の粘度が高くなり停
止誤差は大きくなることを表している。ここでは、油温
検出器１４で検出された油温ｔ0 に対応する停止誤差の
値を油温補正量ｅ0 とする。また、図６は、作業機の移
動速度と停止誤差の関係を示した図であって、移動速度
が速くなると作業機の慣性力が大きくなり停止誤差は大
きくなるが、移動速度が遅くなると停止誤差は小さくな
ることを表している。ここでは、前記検出器１１〜１３
で検出された旋回角に基づいて求めた作業機の移動速度
ｖ1 に対応する停止誤差の値を速度補正量ｅ1 とする。

【００２１】停止補正量ｅは、停止誤差ｄ0 を上記２つ
の要件で補正することにより求められる。すなわち停止
補正量ｅは、ｄ0 …停止誤差、ｅ0 …油温補正量、ｅ1
…速度補正量とすると、 ｅ＝ｄ0 −ｅ0 −ｅ1 により表される（ステップ２０４）。

【００２２】次に、上記算出された停止補正量ｅを保存
するかどうかを判断し（ステップ２０５）、記憶する場
合は前記算出された停止補正量ｅをＲＡＭ２４に記憶す
る（ステップ２０６）。

【００２３】上述した処理によって、作業機が停止した
時点での個々の停止補正量ｅが求められる。次に、求め
られた停止補正量ｅを使って作業機の干渉防止制御を行
う場合の処理の流れを図４のフローチャートを用いて説
明する。

【００２４】まず、各検出器１１〜１３からの信号は、
入力バッファ２１を介してＡ／Ｄ変換器２２に入力さ
れ、ここでアナログデジタル変換されてＣＰＵ２５に送
られる（ステップ３０１）。ＣＰＵ２５は入力された信
号に基づいて作業機の車体原点に対する位置を計算する
（ステップ３０２）。次に、ＣＰＵ２５は図３の処理で
求めた停止補正量ｅを用いて領域判定のための判定位置
を修正する（ステップ３０３）。そして、作業機の現在
位置と前記修正された判定位置に基づいて、作業機の先
端が停止領域に達しているかどうかを判断する（ステッ
プ３０４）。ここで、作業機の先端が停止領域に達して
いると判断された場合、ＣＰＵ２５はアンプ２６を介し
て警報機１９および電磁弁１６〜１８にそれぞれの信号
を出力する。これにより、警報機１９はオペレータに注
意を喚起するために警報を発する。また、電磁弁１６〜
１８は各メインバルブへの圧油を制御して作業機を停止
させる（ステップ３０５）。

【００２５】すなわち、作業機の停止誤差が大きくなる
ような条件下では、判定位置を安全領域側に移動するこ
とにより、停止領域を越えない位置で作業機を停止させ
ることができる。また、作業機の停止誤差が小さくなる
ような条件下では、判定位置を停止領域側に移動するこ
とにより、通常の作業範囲内で作業機を停止させること
ができる。この場合は、作業範囲が狭くなり作業効率が
落ちるのを防止することができる。いずれの場合も、作
業機が停止したときの位置が変動する要因や条件に応じ
て判定位置が修正されるため、作業機の停止位置を常に
オペレータ室からほぼ一定の距離に保つことができる。

【００２６】なお、判定位置の停止補正量ｅは油圧回路
の油温または作業機の移動速度のいずれか一方だけでも
求められるが、油温と移動速度を用いて停止補正量を求
めることにより、より精度の高い補正が可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
超小旋回パワーショベルの作業機干渉防止装置において
は、油圧回路の油温および作業機速度を検出し、この検
出値を用いて領域判定のための判定位置を修正し、作業
機の位置が前記修正された判定位置に基づく停止領域に
達した場合は、前記作業機の動作を停止させるするよう
にしたので、作業条件や環境条件によって停止誤差の範
囲が変動しても作業機の停止位置を常にオペレータ室か
らほぼ一定の距離に保つことができる。したがって、作
業機を常に安全な領域で停止させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における作業機干渉防止装置の機能的な
構成を示す図。

【図２】超小旋回パワーショベルの概略的な構成を示す
図。

【図３】停止補正量を求める際の処理の流れを示すフロ
ーチャート。

【図４】干渉防止制御を行う場合の処理の流れを示すフ
ローチャート。

【図５】油圧回路における作動油の油温と停止誤差の関
係を示した図。

【図６】作業機の移動速度と停止誤差の関係を示した
図。

【図７】超小旋回パワーショベルの動作説明図。

【符号の説明】

１１…ブーム角検出器 １２…アーム角検出器１２ １３…オフセット角検出器 １４…油温検出器 １５…制御コントローラ １６…ブーム挙げ制御用電磁弁 １７…アーム掘削制御用電磁弁 １８…左オフセット制御用電磁弁 ２１…入力バッファ ２２…Ａ／Ｄ変換器 ２３…ＲＯＭ ２４…ＲＡＭ ２５…ＣＰＵ ２６…アンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の腕部と、該各腕部を連結するための
   関節部からなる作業機を備えた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検出する角度検出手段と、 前記作業機を駆動する油圧回路の油温を検出する油温検
   出手段と、 前記作業機の移動速度を検出する速度検出手段と、 前記角度検出手段によって検出された旋回角に基づいて
   前記作業機の車体原点に対する位置を求めるとともに、
   求められた前記作業機の位置が予め定められた領域に達
   しているかどうかを判定する演算手段と、 前記演算手段によって前記作業機の位置が前記領域に達
   したと判定された場合は、前記作業機の動作を停止させ
   る停止手段と、 前記油温検出手段と速度検出手段で検出された検出値に
   基づいて前記演算手段における領域判定のための判定位
   置を修正する修正手段と、 を備えたことを特徴とする超小旋回パワーショベルの作
   業機干渉防止装置。