JPH08291531A - 建設機械の作業機干渉防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 減速域に於いて作業機干渉防止装置が作業機
を過度に減速するのを防止して、建設機械の操作性を向
上させる。 【構成】 ブーム角度センサ２９、オフセット角度セン
サ３０及びアーム角度センサ３１の検出値に基づき、コ
ントローラ３２の演算処理部３３にてバケット２６の枢
着点Ｐの一を算出する。該枢着点Ｐが減速域Ｄに位置し
ているときは、減速停止処理部３５から減速停止用比例
弁３６へ減速指令ｆ_D が出力され、各作業機の動作を制
動する。前記減速指令ｆ_D の大きさは、前記枢着点Ｐの
ｙ座標値が小さくなればなる程、より小さくなるように
設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は建設機械の作業機干渉
防止装置に関するものであり、特に、減速域に於ける過
度の減速を解消して建設機械の操作性を向上させた作業
機干渉防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超小旋回式ショベル等の建設機械は上部
旋回体の前方方向にブームが俯仰自在に取り付けられて
おり、該ブームの先端には横折れブームが左右に回動自
在に取り付けられている。また、該横折れブームの先端
にはオフセットアームを介してアームが上下に回動自在
に取り付けられ、更に、該アームの先端にはバケットが
上下に回動自在に取り付けられている。そして、前記横
折れブームを左右に回動させると、前記オフセットアー
ムが該横折れブームの回動方向の逆方向に同角度だけ回
動することにより、前記アーム及びバケットは常に前記
上部旋回体の前後方向と平行関係を保ちつつ左右にオフ
セットされる。従って、作業機最先端に取り付けられて
いるバケットは、前記ブーム及びアームの回動動作に伴
い、前記上部旋回体の前方縦平面に沿って移動自在に形
成されている。

【０００３】而して、此種の建設機械は、横折れブーム
をキャブ側へ回動させた状態でアームを引き寄せる等の
動作を行うと、バケットとキャブとが干渉するおそれが
ある。そのため、従来、此種の建設機械には作業機干渉
防止装置が搭載されている。図５に図示する如く、該作
業機干渉防止装置はブームは１、横折れブーム２、アー
ム３等の各作業機の枢着点に角度センサ４，４，４を設
け、また、干渉制御の判断領域として、機体遠方には安
全域Ｓを設定するとともに、その内側には減速域Ｄを設
定し、更に、その内側の機体直近には停止域Ｌを設定し
ている。そして、前記角度センサ４，４，４にてバケッ
ト５の位置を検出し、該バケット５がキャブ６に接近し
て減速域Ｄに入ったときは、コントローラ７から減速指
令ｆ_D が減速停止用比例弁８へ出力されることにより、
各作業機の作動速度が減速され、そして更に、バケット
５がキャブ６に接近して停止域Ｌに入ったときは、前記
コントローラ７から前記減速停止用比例弁８へ停止指令
ｆ_L が出力されることにより、各作業機を停止するよう
に構成されている。このように、安全域Ｓと停止域Ｌと
の中間に減速域Ｄを設けたのは、停止時のショックを緩
和するとともに停止位置精度を向上させるためである。

【０００４】該減速域Ｄでの減速指令ｆ_D の大きさ（減
速度合）は、図６（ａ）に図示する如く、安全域Ｓとの
境界でステップ状に立ち上り、減速域Ｄの全域について
一定量に設定されている場合と、同図（ｂ）に図示する
如く、安全域Ｓの境界から停止域Ｌの境界にかけてラン
プ状に増加するように設定されている場合とがある。ま
た、その具体的大きさは、前述の図５にて図示した如
く、アーム３の基端部をキャブ６前方の斜め上方向位置
に固定した状態で、該アーム３をキャブ６方向へ振り子
動作させて、バケット５がキャブ６中央部乃至上部へ向
かって略水平に減速域Ｄを横切ったときに適度な減速が
得られるような値に設定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の作業機干渉防止
装置を搭載した建設機械は、キャブ前方の地面を掘削作
業等している際に必要以上に干渉防止機構が作動して作
業機の動作が緩慢になることがあり、操作性が減殺され
ている。例えばキャブ直前の地面を掘削して上方へ引き
上げる動作を行う場合は、バケットが終始減速域内に位
置しているため、不可避的に動作は悪くなる。また、遠
方の地面を掘削している状態からアームだけをキャブ方
向へ振り子動作すると、バケットは停止域には達し得な
いにも拘わらず、減速域に入ったために減速させられる
ような場合もある。

【０００６】一方、このような作業は実際に頻繁に行わ
れているものであるため影響が大きい。そこで、作業機
干渉防止装置による減速域での過度の減速を防止して建
設機械の操作性を向上させるために解決すべき技術的課
題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたものであり、上部旋回体に対して
左右にオフセット可能な作業機の位置を検出する検出手
段を設け、該作業機が減速域に入ったときは、作業機速
度を減速するとともに、該作業機が停止域に入ったとき
は、作業機を停止するように形成された建設機械の作業
機干渉防止装置に於て、減速域に於ける作業機の減速度
合を、該作業機の上下方向の位置に応じて増減するよう
に形成したことを特徴とする建設機械の作業機干渉防止
装置を提供するものである。

【０００８】

【作用】減速域に於ける減速度合について上下方向に変
化を与え、下方の地面近傍の減速度合は小さく設定し、
上方へ至るに従って大きくなるように設定する。それに
よって、バケットが上方に位置しているときは、従来と
同様の減速操作が行なわれる。一方、バケットが下方に
位置しているときは、該バケットはそれ程減速されるこ
とがなく、比較的速く動作することができる。従って、
キャブ前方の地面を掘削している際にバケットが減速域
に入っても、該バケットを上方へ引き上げない限り大き
く減速するようなことはないので、操作性が向上する。
また、一般的にバケットはキャブの下部と干渉すること
はないため、干渉防止機能に与える影響も小さい。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４に従
って詳述する。図１は作業機干渉防止装置を装備した超
小旋回式ショベル１１の左側面図であり、左右のクロー
ラ１２，１２から成る下部走行体１３にボールレース１
４を介して上部旋回体１５が水平全方向に旋回自在に載
設されている。該上部旋回体１５のキャブ１６の右方
（図中奥方向）にはメインブーム１７が枢着されてお
り、該メインブーム１７はブームシリンダ１８の伸縮動
作によって俯仰するように形成されている。また、該メ
インブーム１７の先端には横折れブーム１９が枢着され
るとともに、オフセットシリンダ２０の基端部と他端部
とが夫々前記メインブーム１７の先端左側面と前記横折
れブーム１９の左側面とに枢着されており、該オフセッ
トシリンダ２０の伸縮動作により前記横折れブーム１９
は左右方向へ回動するように形成されている。

【００１０】また、該横折れブーム１９先端にはオフセ
ットアーム２１が左右方向へ回動自在に枢着されてお
り、且つ、前記メインブーム１７の先端左側面（図中手
前方向）にはベースブラケット２２が突設されるととも
に、前記オフセットアーム２１の左側面（図中手前方
向）にはトップブラケット２３が突設され、該ベースブ
ラケット２２とトップブラケット２３とに夫々ロッド２
４の一側端と他端とが枢着されている。従って、前記オ
フセットシリンダ２０を伸縮させて横折れブーム１９を
左右に回動させた場合、前記オフセットアーム２１は前
記ロッド２４の作用によって前記メインブーム１７に対
して常に平行関係を保つことになる。

【００１１】そして、該オフセットアーム２１の前方に
はアーム２５が連結され、更に、該アーム２５の先端に
はバケット２６が連結されている。斯くして、前記オフ
セットシリンダ２０を伸縮させるとアーム２５及びバケ
ット２６は上部旋回体１５に対して左右にオフセット移
動する。

【００１２】また、前記オフセットアーム２１の後方端
部とアーム２５の後方端部とには夫々アームシリンダ２
７の基端部と他端部とが枢着され、該アームシリンダ２
７の伸縮により前記アーム２５は前記オフセットアーム
２１に対して上下方向に回動自在に形成されている。そ
してまた、該アーム２５の上側面後部と前記バケット２
６の後部とには夫々バケットシリンダ２８の基端部と他
端部とが枢着され、該バケットシリンダ２８の伸縮によ
り前記バケット２６はアーム２５に対して上下方向に回
動自在に形成されている。

【００１３】而して、前記上部旋回体１５と前記メイン
ブーム１７との枢着点にはブーム角度センサ２９が配設
されており、また、前記メインブーム１７と前記横折れ
ブーム１９との枢着点にはオフセット角度センサ３０が
配設されている。更にまた、前記オフセットアーム２１
と前記アーム２５との枢着点にはアーム角度センサ３１
が配設されている。これらの角度センサ２９，３０，３
１の出力は夫々キャブ１６内に搭載されているコントロ
ーラ３２に送られ、該コントローラ３２に格納されてい
る演算処理部３３のプログラムによりデータ処理され
て、前記バケット２６とアーム２５との枢着点Ｐの空間
座標値が算出される。

【００１４】この空間座標は前記上部旋回体１５を基準
とする空間座標であり、該上部旋回体１５とメインブー
ム１７との枢着点を原点として、上部旋回体１５の前後
方向の位置を決定するｘ軸、上下方向の位置を決定する
ｙ軸及び左右方向の位置を決定するｚ軸とからなる３次
元直交座標である。そして、該空間座標は、図中２本の
一点鎖線にて図示された２個の境界面Ａ，Ｂにより安全
域Ｓ、減速域Ｄ及び停止域Ｌの３領域に分割されてお
り、機体遠方に安全域Ｓが拡開されるとともに機体直近
には停止域Ｌが設定され、これら安全域Ｓと停止域Ｌと
の中間に減速域Ｄが挟設されている。

【００１５】而して、前記演算処理部３３にて算出され
た枢着点Ｐの位置データは判定部３４に送られ、該枢着
点Ｐが前記安全域Ｓ内にあればバケット２６とキャブ１
６とが干渉するおそれがないので干渉防止機構は作動し
ない。一方、バケット２６を引き寄せることにより枢着
点Ｐが境界面Ａを越えて減速域Ｄに入ったと判定された
ときは、減速停止処理部３５より前記上部旋回体１５に
内設されている減速停止用比例弁３６に減速指令ｆ_D が
出力され、該減速停止用比例弁３６によりブームシリン
ダ１８、オフセットシリンダ２０及びアームシリンダ２
７が制動されて、前記枢着点Ｐの速度が減速される。そ
して更に、前記バケット２６をキャブ１６へ引き寄せる
ことにより枢着点Ｐが境界面Ｂを越えて停止域Ｌに入っ
たと判定されたときは、前記減速停止処理部３５より前
記減速停止用比例弁３６に停止指令ｆ_L が出力され、該
減速停止用比例弁３６によりブームシリンダ１８、オフ
セットシリンダ２１及びアームシリンダ２７の作動油が
遮断されて、ブーム１７、横折れブーム１９及びアーム
２５の動作が停止する。斯くして、バケット２６とキャ
ブ１６との干渉が防止される。

【００１６】而して、前記減速指令ｆ_D の大きさ（減速
度合）は、従来の如くに減速域Ｄの全域に亘って画一的
ではなく、ｙ軸座標の値に応じて変化しており、ｙ軸の
値が大きいときは前記減速指令ｆ_D も大きく設定され、
ｙ軸の値が小さくなるに従って前記減速指令ｆ_D も小さ
くなるように設定されている。図２（ａ）乃至（ｅ）
は、夫々図１に於いて三点鎖線にて図示したｙ＝３，ｙ
＝２，ｙ＝１，ｙ＝０（ｘ軸を示す実線矢印に重複す）
及びｙ＝−１の各平面上の減速指令ｆ_D の大きさの一例
を図示したグラフである。同図（ａ）の如く、キャブ１
６上部付近の高さに於いては、減速指令ｆ_D は図（ｂ）
の従来例の場合と同様に、安全域Ｓの境界から停止域Ｌ
の境界に至るまでランプ状に増加している。従って、キ
ャブ１６上部付近の高さにバケット２６が位置している
ときは、従来同様の減速が行なわれることになる。

【００１７】一方、前記バケット２６の枢着点Ｐの位置
がより低くなるにつれて、図２（ｂ）乃至（ｅ）に図示
する如く、減速指令ｆ_D の上限が徐々に小さくなるよう
に規制され、安全域Ｓの境界からランプ状に立ち上がっ
た該減速指令ｆ_D は、その上限値に達すると以後停止域
Ｌに至るまで、その上限値のままで平衡状態を維持す
る。そして 同図（ｅ）に図示する如く、バケット２６
の枢着点Ｐが地面近傍に位置しているときは、減速指令
ｆ_D の上限値は僅少に押さえられている。従って、バケ
ット２６がより下方に位置している程減速域Ｄに於ける
減速度合はより小さくなる。

【００１８】次に、減速指令ｆ_D を上記の如くに設定し
た場合の具体的作用について図３及び図４に従って説明
する。図３に於いて、実線にて図示した超小旋回式ショ
ベル１１の姿勢は、バケット２６によりキャブ１６直前
の地面を掘削している状態を示したものである。かかる
姿勢からバケット２６を上方へ引き上げて、図中二点鎖
線にて図示したような姿勢に移行する場合、該バケット
２６の枢着点Ｐの軌跡は、図中実線矢印の如く、終始減
速域Ｄ内に含まれ、且つ、該減速域Ｄのやや停止域Ｌ寄
りの部分を上昇していくことになる。この場合、従来は
終始大きな減速指令ｆ_D が発せられるため、作業機動作
は極めて鈍くなる。しかし、本発明に係わる超小旋回式
ショベル１１に於いては、バケット２６が地面近傍に位
置しているときは減速指令ｆ_D が小さいので、比較的早
く動作することができ、上方へ至るに従って徐々に減速
するようになる。

【００１９】また、図４に於いて、実線にて図示した超
小旋回式ショベル１１の姿勢は、キャブ１６遠方の地面
を掘削している状態を示したものである。かかる姿勢か
らアーム２５だけをキャブ１６方向へ引き寄せると、従
来であればバケット２６は停止域Ｌには達し得ないにも
拘わらず、減速域Ｄに入ったために大きく減速させられ
る場合があった。しかし、本発明に係わる超小旋回式シ
ョベル１１に於いては、バケット２６の枢着点Ｐが減速
域Ｄに入っても、該バケット２６はそれ程高い位置まで
達する訳ではないので、大きく減速させられることはな
い。

【００２０】而して、これら図３及び図４にて図示せる
如き動作は、此種の建設機械にとって特殊な動作などで
はなく、地面掘削作業時に度々行なわれるものである。
従って、従来は作業中極めて頻繁に作業機が大きく減速
させられることになり、作業性を悪くしていたが、本発
明に於いては、上述の如く過度の減速が抑制されるた
め、此種建設機械の作業性が改善されることになる。ま
た、バケット２６はキャブ１６の下部には干渉しないの
で、減速域Ｄ下方の減速度合を小さくしても、干渉防止
機能に与える影響も小さい。更に、図４に図示した動作
は、減速域Ｄに入るとアーム２５を重力に抗して持ち上
げなければならなくなるので、エンジン回転数が低いと
きは、従来の減速方法では自重負荷により途中で止まっ
てしまうことがあったが、本発明によれば、かかる失速
を防止することも可能となる。

【００２１】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該
改変せられたものに及ぶことは当然である。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記一実施例にて詳述した如
く、減速域に於ける作業機の減速度合を、該作業機の上
下方向の位置に応じて増減するように構成されている。
従って、地面掘削作業時等に作業機が減速域で必要以上
に減速されるのを防止することができる。斯くして、建
設機械の操作性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による超小旋回式ショベルの
側面図。

【図２】図１に於いて、ｙ＝３、２、１、０及び−１の
各平面に於ける減速指令の大きさを示すグラフ。

【図３】図１に於いて、超小旋回式ショベルの動作の一
態様を示す側面図。

【図４】図１に於いて、超小旋回式ショベルの動作の他
の一態様を示す側面図。

【図５】従来例による超小旋回式ショベルの側面図。

【図６】図５に於いて、減速域に於ける減速指令の大き
さを示すグラフ。

【符号の説明】

１１ 超小旋回式ショベル １５ 上部旋回体 １６ キャブ １７ メインブーム １８ ブームシリンダ １９ 横折れブーム ２０ オフセットシリンダ ２１ オフセットアーム ２５ アーム ２６ バケット ２７ アームシリンダ ２８ バケットシリンダ ２９ ブーム角度センサ ３０ オフセット角度センサ ３１ アーム角度センサ ３２ コントローラ ３３ 演算処理部 ３４ 判定部 ３５ 減速停止処理部 ３６ 減速停止用比例弁 Ｐ 枢着点 Ｓ 安全域 Ｄ 減速域 Ｌ 停止域 ｆ_D 減速指令 ｆ_L 停止指令

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部旋回体に対して左右にオフセット可
   能な作業機の位置を検出する検出手段を設け、該作業機
   が減速域に入ったときは、作業機速度を減速するととも
   に、該作業機が停止域に入ったときは、作業機を停止す
   るように形成された建設機械の作業機干渉防止装置に於
   て、減速域に於ける作業機の減速度合を、該作業機の上
   下方向の位置に応じて増減するように形成したことを特
   徴とする建設機械の作業機干渉防止装置。