JPH09177117A - 建設機械の干渉防止装置 - Google Patents

建設機械の干渉防止装置

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JPH09177117A
JPH09177117A JP33539095A JP33539095A JPH09177117A JP H09177117 A JPH09177117 A JP H09177117A JP 33539095 A JP33539095 A JP 33539095A JP 33539095 A JP33539095 A JP 33539095A JP H09177117 A JPH09177117 A JP H09177117A
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JP
Japan
Prior art keywords
stop
bucket
position data
deceleration
arm
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Pending
Application number
JP33539095A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Kashima
直樹 鹿島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd filed Critical Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 減速停止用比例弁の性能の個体差や気温によ
り停止位置が変動するのを防止して、干渉防止制御の特
性を安定化させる。 【解決手段】 ブーム角度センサ、オフセット角度セン
サ及びアーム角度センサの検出値に基づいて、コントロ
ーラ22によりバケット16の位置データxを求める。
バケット16が減速域Dに入ったときは前記位置データ
xを時間微分して接近速度x′を求め、該接近速度x′
に所定の比例係数Kを乗じた値Kx′だけキャブ6方向
へシフトさせた仮想の位置データxM を算出する。この
仮想の位置データxM が停止域Lに到達した時、前記コ
ントローラ22より停止指令fLが減速停止用比例弁2
3へ出力される。その後、バケット16は前記仮想の位
置データxM のシフト分だけ行き過ぎた位置で停止する
ので、実際には停止域Lの境界面Bで停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は建設機械の干渉防
止装置に関するものであり、特に、超小旋回式油圧ショ
ベルに於けるバケットとキャブとの干渉を防止する装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】超小旋回式油圧ショベル等は上部旋回体
にメインブームが俯仰自在に取り付けられており、該メ
インブームに横折れブームを介してアーム及びバケット
が延設されている。前記横折れブームは前記メインブー
ムに対して左右に回動自在に形成されており、且つ、該
横折れブームが左右に回動した場合でも前記アーム及び
バケットは常に前記メインブームに対して平行関係を保
つように形成されている。従って、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たりするとバ
ケットとキャブが干渉するおそれがある。
【0003】そこで、従来此種の建設機械にはこのよう
な干渉を防止する装置が備えられている。該干渉防止装
置は、メインブーム、横折れブーム、アーム等の各作業
機の枢着点に角度センサを設けるとともに、該各作業機
の作動油を調節する減速停止用比例弁を設け、更に、前
記角度センサの検出値に基づいて上部旋回体に対するバ
ケットの位置データを求め、この位置データに応じて前
記減速停止用比例弁を操作するように構成されている。
【0004】また、該干渉防止装置には、干渉防止制御
の判断領域として機体遠方の安全域と、その内側の減速
域と、更にその内側且つ機体直近で干渉の危険性がある
停止域との三領域が設定されている。
【0005】そして、前記位置データが減速域に入った
ときは、前記減速停止用比例弁を操作して各作業機に供
給する作動油量を減少させる。このように安全域と停止
域との中間に減速域を設けたのは、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。
【0006】そして更に、前記位置データがこの減速域
を通過して停止域に入ったときは、前記減速停止用比例
弁を操作して各作業機に供給される作動油を遮断する。
これにより、前記各作業機が停止してバケットとキャブ
との干渉を回避することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】減速停止用弁は製造上
のバラツキにより性能に個体差がある。また、同じ減速
停止用弁でも作動油温度により応答性に差異が生じ、一
般に低温になるほど応答が悪い。このため、その干渉防
止装置に使用されている減速停止用弁の性能や気温によ
っては、減速域での減速度合が充分でなく、停止域に入
って停止指令を与えても、直ちに停止せず行き過ぎる場
合がある。この行き過ぎ量が大きい場合には、バケット
とキャブが干渉する危険がある。
【0008】そこで、減速停止用弁の性能の個体差や気
温によって停止位置が変動するのを防止して、制御特性
を安定化す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。
【0009】
【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手段
と、該検出手段の検出値に基づきバケット位置を算出す
る手段とを設けるとともに、前記作業機の作動油を調節
する減速停止用弁を設け、前記バケット位置が停止域に
入ったときは、前記減速停止用弁を操作することにより
前記作業機を停止するように形成された建設機械の干渉
防止装置に於いて、前記検出手段の検出値より求められ
たバケットの位置データを時間微分し、該微分値に応じ
て前記位置データを前記上部旋回体方向へシフトさせた
仮想の位置データを算出し、該仮想の位置データを前記
バケット位置とみなし、該仮想の位置データが停止域に
入ったか否かを判定するように構成した建設機械の干渉
防止装置を提供するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
及び図2に従って詳述する。図1は干渉防止装置を装備
した超小旋回式油圧ショベル1の左側面図であり、左右
のクローラ2,2から成る下部走行体3にボールレース
4を介して上部旋回体5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5のキャブ6の右方(図中奥
方向)にはメインブーム7が枢着されており、該メイン
ブーム7はブームシリンダ8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7の先
端には横折れブーム9が枢着されるとともに、オフセッ
トシリンダ10の基端部と他端部とが夫々前記メインブ
ーム7の先端左側面と前記横折れブーム9の左側面とに
枢着されており、該オフセットシリンダ10の伸縮動作
により前記横折れブーム9は左右方向へ回動するように
形成されている。
【0011】また、該横折れブーム9先端にはオフセッ
トアーム11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7の先端左側面(図中手前方
向)にはベースブラケット12が突設されるとともに、
前記オフセットアーム11の左側面(図中手前方向)に
はトップブラケット13が突設され、該ベースブラケッ
ト12とトップブラケット13とに夫々ロッド14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10を伸縮させて横折れブーム9を左右に回
動させた場合、前記オフセットアーム11は前記ロッド
14の作用によって前記メインブーム7に対して常に平
行関係を保つことになる。
【0012】そして、該オフセットアーム11の前方に
はアーム15が連結され、更に、該アーム15の先端に
はバケット16が連結されている。斯くして、前記オフ
セットシリンダ10を伸縮させるとアーム15及びバケ
ット16は上部旋回体5に対して左右にオフセット移動
する。
【0013】また、前記オフセットアーム11の後方端
部とアーム15の後方端部とには夫々アームシリンダ1
7の基端部と他端部とが枢着され、該アームシリンダ1
7の伸縮により前記アーム15は前記オフセットアーム
11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15の上側面後部と前記バケット1
6の後部とには夫々バケットシリンダ18の基端部と他
端部とが枢着され、該バケットシリンダ18の伸縮によ
り前記バケット16はアーム15に対して上下方向に回
動自在に形成されている。
【0014】而して、前記上部旋回体5と前記メインブ
ーム7との枢着点にはブーム角度センサ19が配設され
ており、また、前記メインブーム7と前記横折れブーム
9との枢着点にはオフセット角度センサ20が配設され
ている。更にまた、前記オフセットアーム11と前記ア
ーム15との枢着点にはアーム角度センサ21が配設さ
れている。これらの角度センサ19,20,21の出力
は夫々キャブ6内に搭載されているコントローラ22に
送られ、該コントローラ22に格納されているプログラ
ムによりデータ処理されて、バケット位置Pの空間座標
値(位置データ)が求められる。
【0015】この空間座標は前記上部旋回体5を基準と
する空間座標であり、該上部旋回体5とメインブーム7
との枢着点を原点として、上部旋回体5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。
【0016】而して、前記バケット位置Pが前記安全域
S内にあればバケット16とキャブ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16を引き寄せることによりバケット位置Pが境界面
Aを越えて減速域Dに入ったときは、前記コントローラ
22から前記上部旋回体5に内設されている減速停止用
比例弁23に減速指令fD が出力され、該減速停止用比
例弁23によりブームシリンダ8、オフセットシリンダ
10及びアームシリンダ17が制動されて、前記バケッ
ト位置Pの速度が減速される。これと同時に、前記コン
トローラ22は経時的に得られるバケット位置Pのx軸
座標上の位置データxを時間微分して、バケット位置P
の接近速度x′=dx/dtを求め、更に、次式によっ
て仮想の位置データxM を算出する。
【0017】 xM =x−Kx′(ここで、Kは比例定数) …(式1) 例えば、図2に図示する如く、ある時刻に於けるバケッ
ト位置Pのx軸座標上の位置データ及び接近速度を夫々
0 及びx0 ′とすれば、式1から算出されたその時刻
に於ける仮想の位置データxM0=x0 −Kx0 ′は、前
記バケット16をキャブ6方向へ距離Kx0 ′だけシフ
トさせて、いわば仮想のバケット16Mを想定した時、
この仮想のバケット16Mに於けるバケット位置PM
x軸座標値を表示したものである。
【0018】そして、前記コントローラ22はこのバケ
ット位置PM が停止域Lに入ったか否かを判定し、入っ
たと判定されれば該コントローラ22から前記減速停止
用比例弁23に停止指令fL が出力される。即ち、前記
コントローラ22は仮想の位置データxM をバケット位
置とみなして停止処理を実行するのである。
【0019】このように前記仮想の位置データxM は、
実際の位置データxよりも距離Kx′だけキャブ方向へ
シフトしている。従って、仮想の位置データxM が実際
の位置データxからどれだけシフトしているかは、接近
速度x′の大小によって決定され、接近速度x′が大き
ければ大きい程、シフト幅も大きくなる。このことは、
実際の位置データxは未だ停止域Lには至っていないに
も拘わらず、接近速度x′が大きければ大きい程、より
早く(仮想の位置データxM が停止域Lに到達して)停
止処理が実行されることを意味する。
【0020】而して、減速停止用比例弁23の応答性が
良好であれば、減速域Dの区間内で前記バケット16は
減速指令fD 通りに減速され、接近速度x′は充分に小
さくなっている。
【0021】しかし、応答性が悪い場合には、前記バケ
ット16の減速度合も悪く、接近速度x′は小さくなり
にくい。従って、それだけ早目に停止指令fL が出力さ
れることとなる。そして、この停止指令fL により該減
速停止用比例弁23は前記ブームシリンダ8、オフセッ
トシリンダ10及びアームシリンダ17に供給される作
動油を遮断しようとする。
【0022】然し乍ら、それによって実際にメインブー
ム7、横折れブーム9及びアーム15が停止する位置
は、やはり前記減速停止用比例弁23の応答性の良否に
依存することとなり、応答性が良好であれば直ちに停止
するが、悪ければ行き過ぎ量が生じる。従って、停止指
令fL を出力する時点で、この行き過ぎ量に相当する距
離だけ前記仮想の位置データxM がキャブ方向へシフト
しているように、式1の比例係数Kを調整して置けば、
減速停止用比例弁23の応答性が悪い場合であっても、
バケット16は停止域Lの境界面Bにて正しく停止する
ことができる。斯くして、減速停止用比例弁23の応答
性の良否に拘わらず、干渉防止制御特性が安定するので
ある。
【0023】尚、本発明の構成はy軸方向及びz軸方向
についても同様に適用でき、更に、x軸、y軸、z軸を
相互に組み合わせて適用することもできる。また、減速
停止用弁は比例弁に限定されるものではなく、電磁切換
弁を用いても良い。
【0024】而して、本発明は、本発明の精神を逸脱し
ない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明
が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【0025】
【発明の効果】この発明は以上説明した如く、減速停止
用弁の応答性が悪い場合にはバケットの接近速度が充分
に小さくならないため、仮想の位置データが上部旋回体
方向へシフトして、そのシフト分だけより早目に作業機
の停止操作が行われるように構成されている。従って、
減速停止用弁の応答性の良否に拘わらず、作業機を本来
停止すべき位置に於いて停止させることができる。斯く
して、干渉防止制御特性が安定化し、安全性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】超小旋回式油圧ショベルの側面図。
【図2】本発明の実施の形態による干渉防止制御の解説
図。
【符号の説明】
1 超小旋回式油圧ショベル 5 上部旋回体 6 キャブ 7 メインブーム 8 ブームシリンダ 9 横折れブーム 10 オフセットシリンダ 11 オフセットアーム 15 アーム 16 バケット 17 アームシリンダ 18 バケットシリンダ 19 ブーム角度センサ 20 オフセット角度センサ 21 アーム角度センサ 22 コントローラ 23 減速停止用比例弁 S 安全域 D 減速域 L 停止域 fD 減速指令 fL 停止指令 x 実際の位置データ xM 仮想の位置データ

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手段と、該検出手段の検出
    値に基づきバケット位置を算出する手段とを設けるとと
    もに、前記作業機の作動油を調節する減速停止用弁を設
    け、前記バケット位置が停止域に入ったときは、前記減
    速停止用弁を操作することにより前記作業機を停止する
    ように形成された建設機械の干渉防止装置に於いて、前
    記検出手段の検出値より求められたバケットの位置デー
    タを時間微分し、該微分値に応じて前記位置データを前
    記上部旋回体方向へシフトさせた仮想の位置データを算
    出し、該仮想の位置データを前記バケット位置とみな
    し、該仮想の位置データが停止域に入ったか否かを判定
    するように構成したことを特徴とする建設機械の干渉防
    止装置。
JP33539095A 1995-12-22 1995-12-22 建設機械の干渉防止装置 Pending JPH09177117A (ja)

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JP33539095A JPH09177117A (ja) 1995-12-22 1995-12-22 建設機械の干渉防止装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017057607A (ja) * 2015-09-15 2017-03-23 日立建機株式会社 建設機械
CN114108738A (zh) * 2021-11-08 2022-03-01 太原重工股份有限公司 挖掘机铲斗防碰撞控制方法及系统

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