JPH0781286B2 - アーム式作業機 - Google Patents

アーム式作業機

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JPH0781286B2
JPH0781286B2 JP63108098A JP10809888A JPH0781286B2 JP H0781286 B2 JPH0781286 B2 JP H0781286B2 JP 63108098 A JP63108098 A JP 63108098A JP 10809888 A JP10809888 A JP 10809888A JP H0781286 B2 JPH0781286 B2 JP H0781286B2
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謙一郎 伊達
憲一 宮田
順市 成沢
裕平 佐藤
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、2本以上のアームを互いに回動可能に連結
し、アーム先端に作業用アタッチメントを装着したアー
ム式作業機に関し、特にアームの各部が設定した高さ制
限値を越えないように制限するようにしたものである。
B.従来の技術 本出願人は、特願昭62−51478号明細書にこの種のアー
ム式作業機としてリーダレスオーガ作業機を先に提案し
た。
この作業機では、油圧ショベル本体の上部旋回体に第1
のアームが、この第1のアームの先端に第2のアーム
が、さらに第2のアームの先端に第3のアームがそれぞ
れ回動可能に取付けられている。これらの第1,第2,第3
のアームは、それぞれ油圧シリンダにより駆動され、第
3のアームの先端にはオーガマシンが取付け吊持され、
その下端にオーガスクリュが回転可能に取付けられる。
そして、軌跡制御レバーを操作することにより、例えば
第1のアームを固定して第2,第3のアームを軌跡制御
し、第3のアームの先端を同一半径のまま降下させ、こ
れにより第3のアーム先端に取付けられたオーガスクリ
ュが回転しながら垂直に下降し地面に孔が穿設される。
C.発明が解決しようとする問題点 このような構成の作業機を用いて、例えばトンネルの中
や陸橋の下あるいは鉄道線路内の架線の下等、高さの低
い現場で各種の作業を行なう場合、運転者の誤操作によ
りアームを上方の器物に衝突させて破壊させたり、アー
ム自体を壊したりするおそれがあり、運転者は慎重な作
業を強いられ、精神的に重労働である。
また、鉄道架線柱際での施工においては、高さの制限の
ある場所(架線柱下)と全くない場所とがあり、従来こ
のような現場でリーダ式の基礎機械により施工する場合
は、高さ制限に合わせたリーダ長さを採用せざるを得
ず、このため長いオーガを用いることができず、高さ制
限の無い場所で深い孔を穿設する場合、短いリーダ長に
対応する短いオーガを継ぎ足して作業することになり、
著しく施工効率が損なわれる。
本発明の目的は、アームの各部が高さ制限値に達すると
アームの駆動を停止して作業の安全性を図ったアーム式
作業機を提供することにある。
D.問題点を解決するための手段 クレーム対応図である第1図により説明すると、本発明
は、作業機本体に回動可能に連結された第1アーム101
と、この第1アーム101の先端に回動可能に連結された
第2アーム102とを少なくとも備え、第2アーム102の先
端に作業用アタッチメント103を装着し、第1アーム101
および第2アーム102が駆動手段104により駆動されるア
ーム式作業機に適用される。そして上述の問題点は、第
1および第2アームの対地角を求めるための角度計測手
段105と、求められた対地角と予め記憶された各アーム
の長さとに基づき、作業姿勢に応じていずれかが作業機
の最高高さ位置になり得る、第1および第2アームの所
定部位における複数の高さ位置を演算する演算手段41
と、作業現場に応じた高さ制限値を設定する設定手段43
と、演算された複数の高さ位置と高さ制限値との大小関
係をそれぞれ比較し、複数の高さ位置のいずれかが高さ
制限値に達したとき、駆動手段23,26,29を停止せしめる
信号を駆動手段23,26,29に出力する判定手段44,53とを
具備することにより解決される。
E.作用 演算手段106により演算されたアーム所定部の高さが予
め設定した高さ制限値に達すると判定手段108が判定信
号を出力し、駆動手段104が停止する。これにより、ア
ームのいずれの部位も高さ制限値を越えることがなく、
作業者は精神的な重圧を受けずに作業機を運転できる。
F.実施例 第2図〜第6図に基づいて、本発明の一実施例を説明す
る。
第2図は本発明を3本アーム式作業機に適用した一実施
例を示している。この第2図において、上部旋回体1に
は第1のアーム21が回動支点22に回動可能に取付けら
れ、この第1のアーム21は第1のアーム用シリンダ23に
よって駆動される。第1のアーム21の先端には第2のア
ーム24が回動支点25に回動可能に取付けられ、この第2
のアーム24は第2のアーム用シリンダ26によって駆動さ
れる。第2のアーム24の先端には第3のアーム27が回動
支点28に回動可能に取付けられ、この第3のアーム27は
第3のアーム用シリンダ29によって駆動される。第3の
アーム27の先端には、ピン30によりオーガマシン31が吊
持され、このオーガマシン31に内蔵されたモータと減速
機によってオーガスクリュ32が駆動される。
また、第2図において、第1のアーム21の回動支点22近
傍には、第1のアーム21の対地角α(第3図)を検出
する対地角度計33が設けられ、第2のアーム24の回動支
点25および第3のアーム27との回動支点28にはそれぞれ
相対角度θ2(第3図)を検出する相対角度計34,3
5が設けられている。対地角度計33として重錘振子式角
度計、相対角時計34,35としてポテンショメータまたは
ロータリエンコーダが用いられる。
ところで、第2図のような3本アーム式作業機において
地上高さが最大となりうる部分は、第3のアーム27の先
端Co、第3のアーム用シリンダ29の先端部29T、および
第1のアーム21の先端Aoである。
まず、第2図の姿勢における最高地上高Hcは、第3図に
よれば、 Hc=Yo+l1sinα+l2sin(α−θ) +l3sin(α−θ−θ)+Rc …(1) で表わせる、ここで、Yoは地面から第1のアーム21の回
動支点22までの高さ、l1,l2,l3はそれぞれ第1,第2,第3
のアーム長さ、αは第1のアーム21の対地角、θ
第1のアーム21と第2のアーム24との相対角、θは第
2のアーム24と第3のアーム27との相対角、Rcは第3の
アーム27のCo点の高さ方向寸法である。
また、第4図の姿勢における最高地上高HBは、 HB=Yo+l1sinα+l2sin(α−θ)+RB…(2) と表わせる。ここで、RBは第3のアーム27の回動を考慮
した時のBo点を中心とした最大半径である。
さらに、第5図の姿勢における最高地上高HAは、 HA=Yo+l1sinα+RA …(3) と表わせる。RAは同様に第2,第3のアーム24,27の回動
を考慮した時の最大半径である。
次に、作業機のアーム部分の駆動油圧回路と演算ブロッ
ク図を第6図により説明する。
第6図において、対地角度計33,相対角時計34,35の出力
α12はマイクロプロセッサ等を有する演算制御
回路41に入力される。また42はアーム長設定器であり、
第1〜第3のアーム21,24,27の基準長さl1〜l3(第3
図)をキーで設定して演算制御回路41に入力する。さら
に43は制限高さ設定器であり、高さ制限値Hoをキー操作
により演算制御回路41に入力する。演算制御回路41は、
対地角度計33および相対角度計34,35の出力α12
、およびアーム長l1〜l3を用いて上述の(1)〜
(3)式から作業高さHA,HB,HCを演算する。高さ判定部
44は、演算された作業高さHA,HB,HCと高さ制限値Hoとの
大小関係を比較し、いずれかの演算作業高さが制限値を
越えるとその出力端子にハイレベル信号を出力する。
さらに第6図において、第1〜第3のアーム用シリンダ
23,26,29は、それぞれパイロット式方向切換弁45〜47を
介してそれぞれ油圧ポンプ48と接続可能となっている。
そして、操作パイロットバルプ49〜51により方向切換弁
45〜47がそれぞれ切換制御され、油圧シリンダ23,26,29
を駆動できる。ここで、52は操作用のパイロットポンプ
であり、電磁切換弁53を介して各操作パイロット弁49〜
51に圧油を供給する。この電磁切換弁53のソレノイド部
53Sの一端は電源Vccに接続され、他端はトランジスタ54
を介して接地されている。このトランジスタ54のベース
は上述の高さ判定部44の出力端と接続されており、その
ベースにハイレベル信号が印加されると導通し、ソレノ
イド部53Sの励磁によって電磁式切換弁53が「イ」から
「ロ」位置に切換わる。
以上の実施例において、第1のアーム21が第1アーム10
1を、第2,第3のアーム24,27が第2アーム102を、オー
ガマシン31およびオーガスクリュ32が作業用アタッチメ
ント103を、シリンダ23,26,29が駆動手段104を、角度計
33,34,35および演算制御回路41が角度計測手段105を、
演算制御回路41が演算手段106を、制限高さ設定器43が
設定手段107を、高さ判定部44が判定手段108を、電磁切
換弁53が駆動制御手段109をそれぞれ構成する。
次に動作を説明する。
作業に先立って、各アーム長l1〜l3、作業現場に応じた
高さ制限値Hoを各設定器42,43から入力する。作業が始
まると、対地角度計33からαが、相対角度計34,35か
らθ2が逐次演算回路部41に入力され、上述の演算
式(1)〜(3)により、HA,HB,HCを演算して高さ判定
部44に出力する。高さ判定部44では、高さ制限地Hoと演
算高さHA,HB,HCをそれぞれ比較し、HA,HB,HCのいずれか
ひとつでもHoを越えるものがあれば、ハイレベル信号を
出力する。このハイレベル信号によりトランジスタ54が
導通し、電磁切換弁53が「ロ」に切換わる。各アームを
駆動する第1,第2,第3のアーム用出力23,26,29は、油圧
ポンプ48の吐出油を方向切換弁45,46,47で切換えて作動
され、方向切換弁45〜47はパイロット弁49,50,51による
パイロット圧力で切換えられる。このため、電磁切換弁
53が「ロ」に切換わると、パイロット圧の供給が遮断さ
れ、方向切換弁45,46,47は中立位置にもどり、第1,第2,
第3のアーム用シリンダ23,26,29は動きが停止する。す
なわち、運転者がパイロット弁49〜51を操作しても、演
算高さHA,HB,HCのいずれかが高さ制限値を越えると、シ
リンダ23,26,29は自動停止し、それ以上アームが高く上
がらなくなる。
なお、運転席に自動復帰型のリセット釦を設け、その釦
が操作されている間はリセット信号が演算回路部41に入
力され、これにより高さ判定部44の出力がローレベルに
なるようにしておけば、高さ制限により停止状態のアー
ム姿勢に応じていずれかの油圧シリンダを伸縮し、高さ
制限が解除される姿勢に復帰することができる。
この場合、どのアームをどちら側に駆動すれば作業高さ
が低くなるかを運転者に知らしめるように、例えば操作
レバーの操作方向をランプの点滅で指示したり、音声で
指示したりできる。
なお、上述のように第1〜第3の3本のアームを有せ
ず、上部旋回体に回動可能に取付けられた第1のアーム
と、この第1のアームの先端に回動可能に取付けられた
第2のアームとを有し、第2のアームの先端に作業用ア
タッチメントが取付けられる油圧ショベルにも本発明を
適用できる。また、アースオーガについて説明したがバ
イブロハンマやその他のアタッチメントを装着したもの
でもよい。さらには、高所作業車など油圧ショベル以外
のアーム式作業機に本発明を適用できる。さらにまた、
油圧シリンダによりアームを駆動したが、油圧モータ、
油圧ロータリアクチュエータなど、あるいは電気式アク
チュエータでも良く、アクチュエータの種類は問わな
い。
また以上では、第3のアーム27先端Coの軌跡制御につい
ては何も言及しなかったが、上述した特願昭62−51478
号明細書に示すように軌跡制御することができる。
G.発明の効果 本発明によれば、作業の途中でアームのいずれかの部分
の高さが予め定めた高さ制限値に達するとアームの駆動
が自動的に停止されるようにしたので、次のような効果
がある。
高さの低い現場でも周辺の構造物にアームを当てるこ
とがなく作業の安全性が向上する。
運転車の精神的緊張感が少なくなる。
高さ監視の合図者が不要になる。
施工高さを任意に設定できるので、施工場所に応じて
高さ制限値を変えることによって、例えば、架線柱下で
は高さ制限をかけながら作業し、短いオーガを継ぎ足し
て所定の深さの孔を穿設し、高さ制限の無い場所では高
さ制限をかけることなく始めから長めのオーガを用いて
オーガの継ぎ足しなく所定深さの孔を穿設できるので施
工効率が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図はクレーム対応図である。 第2図〜第6図は本発明の実施例を示し、第2図はアー
スオーガの作業例を示す図、第3図は各アームの対地角
度および相対角度を示すモデル図、第4図,第5図は作
業機の2つの姿勢における最高高さ部を示す作業機の側
面図、第6図は制御系を示すブロック図である。 21:第1のアーム、24:第2のアーム 27:第3のアーム 23,26,29:油圧シリンダ 33:対地角度計、34,35:相対角度計 41:演算制御回路 43:制限高さ設定器 44:高さ判定部、53:電磁切換弁 54:トランジスタ 101:第1アーム、102:第2アーム 103:作業用アタッチメント 104:駆動手段、105:角度計測手段 106:演算手段、107:設定手段 108:判定手段、109:駆動制御手段
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 裕平 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭63−219789(JP,A) 実開 昭61−50148(JP,U) 実開 昭51−78611(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】作業機本体に回動可能に連結された第1ア
    ームと、この第1アームの先端に回動可能に連結された
    第2アームとを少なくとも備え、前記第2アームの先端
    に作業用アタッチメントを装着し、前記第1アームおよ
    び第2アームを駆動手段により駆動するようにしたアー
    ム式作業機において、 前記第1および第2アームの対地角を求めるための角度
    計測手段と、 求められた対地角と予め記憶された各アームの長さとに
    基づき、作業姿勢に応じていずれかが作業機の最高高さ
    位置になり得る、前記第1および第2アームの所定部位
    における複数の高さ位置を演算する演算手段と、 作業現場に応じた高さ制限値を設定する設定手段と、 前記演算された複数の高さ位置と前記高さ制限値との大
    小関係をそれぞれ比較し、前記複数の高さ位置のいずれ
    かが前記高さ制限値に達したとき、前記駆動手段を停止
    せしめる信号を前記駆動手段に出力する判定手段とを具
    備することを特徴とするアーム式作業機。
JP63108098A 1988-04-28 1988-04-28 アーム式作業機 Expired - Fee Related JPH0781286B2 (ja)

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