JPH09203071A - 油圧ショベルの干渉防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイング可能なブームと運転室との干渉を安
価な費用で確実に防止でき、安全性の高い油圧ショベル
の干渉防止装置を提供する。 【解決手段】 ブーム上げ角度およびスイング角度が所
定角度を越えたことを検出する角度検出スイッチ３０，
３１と、この角度検出スイッチ３０，３１の両方が閉じ
たときに電磁切換弁２０を切換える非常解除用リレー２
９とを設け、ブームと運転室との位置関係に応じて、電
磁比例減圧弁１１，１２によりブーム上げ動作、スイン
グ動作を制御し、さらに、マイコン１０等の異常により
ブーム上げ角度およびスイング角度がそれぞれ所定角度
を越えたとき、角度検出スイッチ３０，３１の両方の閉
路により非常解除用リレー２９をＯＦＦし、電磁切換弁
２０を切換えてパイロット油の設定圧力を減少させてす
べての動作を非常停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブーム等が運転室
に近づいたときに、ブーム等の動作を自動停止させて両
者の衝突を回避する油圧ショベルの干渉防止装置に係
り、特に、干渉防止用の電磁弁等が故障した場合にあっ
ても運転室の安全性を確保するのに好適な油圧ショベル
の干渉防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば実開平４−４６１４９
号公報に記載されているように、上部旋回体にブームを
スイングポストを介して装着し、スイングシリンダの操
作により作業機を左右方向に揺動させるようにしたブー
ムスイング式油圧ショベルが提案されている。

【０００３】この種のブームスイング式油圧ショベル
は、運転室を有する本体と、この本体の前記運転室の側
方に左右方向へスイング可能にかつ上下方向へ回動可能
に連結されたブームと、このブームに対して回動可能に
連結されたアームと、このアームに対して回動可能に連
結されたバケットと、これらブーム、アームおよびバケ
ットで構成される作業機を駆動するアクチュエータと、
各アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する
方向制御弁とを備えている。

【０００４】図３はブームスイング式油圧ショベルに備
えられる従来の干渉防止装置を説明する油圧回路図、図
４は図３の干渉防止装置に備えられるマイコンのブロッ
ク図、図５は図４のマイコンに記憶される干渉防止領域
の説明図である。図３において、１は原動機、２，２ａ
は原動機１によりそれぞれ駆動される主ポンプおよびパ
イロットポンプ、３，４，５はそれぞれアクチュエータ
としてのブームシリンダ、スイングシリンダおよびアー
ムシリンダ、６は主ポンプ２から各シリンダ３〜５等に
供給される作動油の流れを制御する方向制御弁、７はブ
ーム操作およびバケット操作を行なうパイロット弁、８
は旋回操作およびアーム操作を行なう他のパイロット
弁、９はブームスイング操作を行なうスイング用パイロ
ット弁である。前記各シリンダ３〜５等は運転室内に配
置した操作レバー７ａ、８ａや操作ペダル９ａ等の操作
体によって動作され、オペレータがこれら操作レバー７
ａ、８ａや操作ペダル９ａを適宜操作すると、その操作
量に応じた指示信号がパイロット弁７〜９から方向制御
弁６に出力され、各シリンダ３，４，５等に供給される
圧油の供給量が制御される。なお、他のバケットシリン
ダや走行モータ等の他のアクチュエータについては図示
省略してある。

【０００５】また、前記ブームスイング式油圧ショベル
には干渉防止装置が備えられており、この干渉防止装置
は、前記作業機と運転室との位置関係を演算する演算手
段としてのマイコン１０と、このマイコン１０の演算結
果に応じて、運転室と干渉する方向への各動作、すなわ
ちブーム上げ、スイング左およびアーム引きの各動作を
制御する複数の電磁弁、例えば電磁比例減圧弁１１〜１
３とを有している。

【０００６】これらのうち、スイング左用電磁比例減圧
弁１１は、スイング用パイロット弁９と方向制御弁６と
を接続するスイング左パイロット管路１４に介設されて
いる。ブーム上げ用電磁比例減圧弁１２は、パイロット
弁７と方向制御弁６とを接続するブーム上げパイロット
管路１５に介設されている。アーム引き用電磁比例減圧
弁１３は、他のパイロット弁８と方向制御弁６とを接続
するアーム引きパイロット管路１６に介設されている。
一方、他のスイング右パイロット管路１７、ブーム下げ
パイロット管路１８、およびアーム押しパイロット管路
１９はそれぞれ方向制御弁６に直接接続されている。

【０００７】また、前記パイロットポンプ２ａの吐出側
には、マイコン１０により制御される非常停止用電磁切
換弁２０が設けられており、この電磁切換弁２０はタン
クに接続されるポートを有している。この電磁切換弁２
０はマイコン１０から信号線２０ａを介して出力される
非常停止信号によって切換えられ、この非常停止信号を
入力した場合にのみ、パイロットポンプ２ａの吐出側に
接続されるパイロット圧供給管路２１を遮断してパイロ
ット油をタンクに戻すようになっている。

【０００８】また図４に示すように、前記マイコン１０
には、ブーム上げ角度、左スイング角度、およびアーム
引き角度をそれぞれ検出する複数の角度検出器２２が接
続され、これら角度検出器２２から各角度信号θが入力
される。このマイコン１０は、前記角度信号θに基づい
てブーム上げ角度、左スイング角度およびアーム引き角
度を算出する角度演算部２３と、前記運転室の周囲に設
定された図５に示す干渉防止領域Ｚ１等をあらかじめ記
憶する領域記憶部２４と、角度演算部２３で算出された
相対的角度が領域記憶部２４に記憶される干渉防止領域
Ｚ１等内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じて
所定の制御信号を出力する比較演算部２５と、この比較
演算部２５からの制御信号に基づいて電磁比例減圧弁１
１〜１３へ所定の制御信号を出力する駆動制御部２６と
からなっている。

【０００９】前記干渉防止領域Ｚ１は、ブーム上げ角度
とスイング角度との相互関係に応じてあらかじめ定めら
れ、ブーム上げ角度が横軸方向に、スイング角度が縦軸
方向にとられたデータマップ上に設定されており、ブー
ム上げ角度およびスイング角度の座標点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，Ｐ４，Ｐ５を順次結ぶ直線で囲まれている。また、
前記領域記憶部２４には、図示を省略したが、ブーム上
げ角度とアーム角度との相互関係に応じてあらかじめ定
められる干渉防止領域や、スイング角度とアーム角度と
の相互関係に応じてあらかじめ定められる他の干渉防止
領域も記憶されており、前記角度演算部２３で算出され
た相対的角度がこれら図示せぬ干渉防止領域にあるか否
かを判断される。

【００１０】前記スイング左用電磁比例減圧弁１１はタ
ンクに接続されるポートを有し、前記マイコン１０の駆
動制御部２６から出力される制御信号の電流値に比例し
て動作される。通常は最大レベルの電流信号に応じてス
イング左パイロット管路１４を全開するので、操作ペダ
ル９ａの操作量に応じたパイロット圧が方向制御弁６に
供給され、スイング左動作が行なわれる。また、制御信
号として最小レベルの電流信号を入力した場合、前記ス
イング左パイロット管路１４の圧油を遮断してタンクに
戻すので、操作ペダル９ａの操作に何らかかわりなく、
方向制御弁６は中立状態に保たれてスイング左動作が禁
止される。また、制御信号として電流値が中間レベルの
電流信号を入力した場合、前記スイング左パイロット管
路１４の圧油を絞ってパイロット圧を減圧するので、ス
イング左動作が減速される。なお、ブーム上げ用電磁比
例減圧弁１２およびアーム引き用電磁比例減圧弁１３も
それぞれ同様である。

【００１１】このように構成された油圧ショベルの干渉
防止装置では、各角度検出器２２からの相対角度信号θ
に基づいて、マイコン１０によりブーム上げ角度、スイ
ング角度およびアーム引き角度を演算した後、これらの
演算した角度を干渉防止領域Ｚ１等とを比較し、ブーム
やアームが干渉防止領域Ｚ１等内に侵入したか否かを判
断する。

【００１２】このとき、前記ブームの上げ角度およびス
イング角度の座標が干渉防止領域Ｚ１の外側に位置して
いる場合、通常処理が行われる。すなわち、電磁比例減
圧弁１１，１２に最大レベルの電流を出力するため、該
電磁比例減圧弁１１，１２はスイング左パイロット管路
１４、ブーム上げパイロット管路１５を全開する。ま
た、電磁切換弁２０がパイロット圧供給管路２１を開く
ことにより、パイロットポンプ２ａから吐出されるパイ
ロット油をパイロット弁７〜９に供給する。したがっ
て、ブームシリンダ３、スイングシリンダ４はそれぞれ
対応する操作レバー７ａ、操作ペダル９ａの操作量に応
じた通常の動作が行われる。

【００１３】次いで、ブーム上げ動作に伴って前記ブー
ム上げ角度およびスイング角度の座標が干渉防止領域Ｚ
１に侵入した場合、マイコン１０からの制御信号に応じ
て電磁比例減圧弁１２はブーム上げパイロット管路１５
のパイロット圧を減圧するため、ブームシリンダ３の減
速、停止動作が行われる。同様に、ブームスイング動作
に伴って前記ブーム上げ角度およびスイング角度の座標
が干渉防止領域Ｚ１に侵入した場合、マイコン１０から
の制御信号に応じて電磁比例減圧弁１１はスイング左パ
イロット管路１４のパイロット圧を減圧するため、スイ
ングシリンダ４の減速、停止動作が行われる。

【００１４】さらに、前記電磁比例減圧弁１１，１２な
どに何らかの不良があり、マイコン１０から作動指令を
出力したにもかかわらず、前記ブーム上げ動作およびス
イング動作が継続する場合、前記マイコン１０から信号
線２０ａを介して非常停止信号が出力されるので、電磁
切換弁２０が切換わり、パイロットポンプ２ａから吐出
されるパイロット油の設定圧力をタンク圧と同等な圧力
まで漸次低減する。これによって、操作レバー７ａや操
作ペダル９ａの操作にかかわらず方向切換弁６が中立状
態に戻されるため、ブームシリンダ３やスイングシリン
ダ４などの各アクチュエータが全て停止する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の油圧ショベルの干渉防止装置では、電磁比例減圧弁
１１、１２の少なくとも一方の故障により運転室に近づ
く方向への動作が続行された場合、当該油圧ショベルの
全動作を非常停止できるが、マイコン１０の故障や角度
検出器２２の故障や検出位置のずれを生じた場合、ブー
ムが前記干渉防止領域Ｚ１に侵入した後、運転室に近づ
く方向への動作が継続しても、マイコン１０から前記非
常停止指令が出力されないため、前記電磁切換弁２０が
作動せず、したがって、ブームが運転室と干渉する懸念
があった。

【００１６】また、前記不具合を解決するため、マイコ
ン１０や角度検出器２２の他にそれぞれ別のマイコンや
角度検出器を設けて、安全性を高めることも考えられる
が、前記マイコンや角度検出器では、ブーム上げ角度お
よびスイング角度等をそれぞれ検出して三次元的な位置
を演算するため複雑な処理が必要であり、安全装置とし
ては異常発生の因子がさらに増えて安全上、好ましくな
いという問題があるとともに、コストが嵩むという問題
もあった。

【００１７】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、スイング可能なブー
ムと運転室との干渉を安価な費用で確実に防止でき、安
全性の高いブームスイング式油圧ショベルを提供するこ
とにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ブーム上げ角
度およびスイング角度がそれぞれ所定角度を越えたこと
を検出する角度検出スイッチと、この角度検出スイッチ
から出力される角度検出信号に応じて、電磁切換弁に切
換指令を出力する指令出力手段とを備え、演算手段や角
度検出器の異常によりブーム上げ動作およびスイング動
作の少なくとも一方が継続される場合、前記角度検出ス
イッチから角度検出信号を出力し、前記指令出力手段か
ら電磁切換弁に切換指令を出力することにより前記ブー
ム上げ動作およびスイング動作の非常停止を行なうこと
とする。

【００１９】このようにすると、例えば、ブームが運転
室側に近づく方向に動作され、ブームが干渉防止領域に
侵入した場合、ブーム上げ動作やスイング動作が制御さ
れる。しかしながら、演算装置や角度検出器の異常によ
りブームが干渉防止領域に侵入したにもかかわらず、ブ
ーム上げ動作やスイング動作が継続され、それぞれ所定
角度を越えて干渉危険領域に侵入したとき、角度検出ス
イッチが作動し、この角度検出スイッチから出力される
角度検出信号に応じて、指令出力手段により電磁切換弁
に切換指令を出力される。その結果、パイロットポンプ
から吐出されるパイロット油の設定圧力が減少するた
め、ブームシリンダやスイングシリンダへ作動油を送る
方向切換弁が中立状態に保たれ、ブーム上げ動作やスイ
ング動作は禁止される。したがって、スイング可能なブ
ームと運転室との干渉を確実に防止できる。また、前記
角度検出スイッチがＯＮ−ＯＦＦ動作で済むとともに、
前記指令出力手段が複雑な演算処理を必要としないた
め、安全装置としての異常発生の因子が少なく信頼性が
高いとともに、費用が安価である。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の油圧ショベルの干渉防止
装置では、ブームの上げ角度が所定角度を越えたことを
検出する第１の角度検出スイッチと、前記ブームのスイ
ング角度が所定角度を越えたことを検出する第２の角度
検出スイッチと、これら角度検出スイッチから出力され
る角度検出信号に応じてパイロット油の設定圧力を減少
させる電磁切換弁に切換指令を出力する指令出力手段と
を備え、前記ブームが干渉防止領域を越えてこの干渉防
止領域の内側の干渉危険領域に侵入し、前記角度検出ス
イッチの両方から位置検出信号が出力されたとき、この
位置検出信号に応じて前記指令出力手段から前記電磁切
換弁に切換指令を出力することにより、前記ブームを駆
動するアクチュエータを非常停止する。

【００２１】また、前記干渉防止領域の内側の干渉危険
領域を、前記ブームの上げ角度が所定値を越える範囲内
で、かつ前記ブームのスイング角度が所定値を越える範
囲内に設定した。

【００２２】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明の一実施例に係る干渉防止装置を備えた油
圧ショベルの油圧回路図、図２はマイコンに記憶される
干渉防止領域および干渉危険領域を示す説明図であり、
図１、図２において前述した図３〜図５に対応する部分
には同一符号を付してある。

【００２３】図１に示すように、本実施例に係る干渉防
止装置は、マイコン１０からの信号線２０ａと電磁切換
弁２０との間に介設されるリレー２７と、このリレー２
７と電源２８との間に介設され、電磁切換弁２０に切換
指令を出力する指令出力手段としての非常解除用リレー
２９と、ブーム上げ角度が所定角度を越えたことを検出
する第１の角度検出スイッチ３０と、ブームスイング角
度が所定角度を越えたことを検出する第２の角度検出ス
イッチ３１とからなっている。これら角度検出スイッチ
３０，３１は、電源２８および非常解除用リレー２９間
で直列接続されており、角度検出スイッチ３０，３１の
両方が閉路すると非常解除用リレー２９がＯＦＦするよ
うになっている。通電時に前記リレー２７，２９の両方
がそれぞれＯＮされ、電源２８−リレー２７−非常解除
用リレー２９−電磁切換弁２０の回路が閉成されるの
で、この電磁切換弁２０の付勢によりパイロットポンプ
２ａから吐出されるパイロット油が所定の設定圧力に保
たれ、このパイロット油が電磁切換弁２０を介してパイ
ロット弁７〜９に供給される。

【００２４】また、この干渉防止装置では、図２に示す
ように、運転室２ａの周囲に干渉防止領域Ｚ１が設定さ
れるとともに、該干渉防止領域Ｚ１の内側に干渉危険領
域Ｚ２が設定されており、これら各領域Ｚ１，Ｚ２はマ
イコン１０に記憶されている。前記干渉危険領域Ｚ２
は、ブーム上げ角度およびスイング角度の座標点Ｐ６，
Ｐ７，Ｐ８，Ｐ５を順次結ぶ直線で囲まれており、ブー
ムの上げ角度が所定値（座標点Ｐ７，Ｐ８を結ぶ直線で
示す角度）以下の範囲では第１の角度検出スイッチ３０
がＯＦＦし、前記所定値を越える範囲では第１の角度検
出スイッチ３０がＯＮする。また、前記ブームのスイン
グ角度が所定値（座標点Ｐ６，Ｐ７を結ぶ直線で示す角
度）以下の範囲では第２の角度検出スイッチ３１がＯＦ
Ｆして、前記所定値を越える範囲では第２の角度検出ス
イッチ３１がＯＮする。

【００２５】次に、本実施例の動作を説明すると、まず
ブーム上げ角度およびスイング角度の座標が干渉防止領
域Ｚ１の外側に位置している場合、従来の場合と同様
に、通常処理としてブームシリンダ３、スイングシリン
ダ４はそれぞれ対応する操作レバー７ａ、操作ペダル９
ａの操作量に応じた通常の動作が行われる。次いで、ブ
ーム上げ動作やスイング動作に伴って前記ブーム上げ角
度およびスイング角度の座標が干渉防止領域Ｚ１に侵入
した場合、ブームシリンダ３やスイングシリンダ４の減
速、停止動作が行われる。さらに、前記電磁比例減圧弁
１１，１２などに何らかの不良があり、マイコン１０か
ら作動指令を出力したにもかかわらず、前記ブーム上げ
動作およびスイング動作が継続する場合、非常停止信号
の出力により電磁切換弁２０が切換わり、パイロットポ
ンプ２ａから吐出されるパイロット油の設定圧力がタン
ク圧と同等な圧力まで漸次低減する。その結果、ブーム
シリンダ３やスイングシリンダ４へ作動油を送る方向切
換弁６が中立状態に保たれるので、ブームシリンダ３や
スイングシリンダ４などの各アクチュエータが全て停止
する。

【００２６】さらに、マイコン１０や角度検出器２２の
異常により、ブーム上げ動作のスイング動作の少なくと
も一方が継続し、ブーム上げ角度およびスイング角度の
座標が干渉危険領域Ｚ２に侵入した場合、第１の角度検
出スイッチ３０および第２の角度検出スイッチ３１の両
方がＯＮする。これに伴って、非常解除用リレー２９が
ＯＦＦするので、電磁切換弁２０が切換わり、パイロッ
トポンプ２ａから吐出されるパイロット油の設定圧力が
タンク圧と同等な圧力まで漸次低減する。その結果、ブ
ームシリンダ３やスイングシリンダ４へ作動油を送る方
向切換弁６が中立状態に保たれるので、ブームシリンダ
３やスイングシリンダ４などの各アクチュエータが全て
停止する。

【００２７】このように構成した実施例にあっては、マ
イコン１０や角度検出器２２の異常が発生した場合であ
っても、角度検出スイッチ３０，３１によりブーム上げ
角度およびスイング角度を検出して非常解除用リレー２
９により電磁切換弁２０を切換えることができるため、
ブームと運転室との干渉を確実に防止できる。また、前
記角度検出スイッチ３０，３１がＯＮ−ＯＦＦ動作で済
むとともに、これら角度検出スイッチ３０，３１からの
角度検出信号を入力する非常解除用リレー２９が複雑な
演算処理を必要としないため、安全装置としての異常発
生の因子が少なく信頼性が高いとともに、費用が安価で
ある。

【００２８】また、前記角度検出スイッチ３０，３１お
よび非常解除用リレー２９は、前記マイコン１０とは独
立しており、このマイコン１０の影響による誤動作の可
能性が少なく、この点からも信頼性が高い。さらに、前
記リレー２７および非常解除用リレー２９は常時通電タ
イプであるため、電磁切換弁２０の構成は従来と同様で
あり、既存の油圧ショベルへの組込みを容易に行なえる
とともに、電磁切換弁２０等に関する信頼性の低下が少
なくて済む。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
演算手段や角度検出器の異常が発生した場合であって
も、角度検出スイッチによりブーム上げ角度およびスイ
ング角度を検出して非常解除用リレーにより電磁切換弁
を切換えてパイロット圧を減圧できるため、ブームと運
転室との干渉を確実に防止できる。また、前記角度検出
スイッチがＯＮ−ＯＦＦ動作で済むとともに、この角度
検出スイッチからの角度検出信号を入力する指令出力手
段が複雑な演算処理を必要しないため、安全装置として
の異常発生の因子が少なく信頼性が高いとともに、費用
が安価である。したがって、安全性が高く、しかも低コ
ストな油圧ショベルの干渉防止装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る干渉防止装置を備えた
油圧ショベルの油圧回路図である。

【図２】マイコンに記憶される干渉防止領域および干渉
危険領域を示す説明図である。

【図３】ブームスイング式油圧ショベルに備えられる従
来の干渉防止装置を説明する油圧回路図である。

【図４】図３の干渉防止装置に備えられるマイコンのブ
ロック図である。

【図５】図４のマイコンに記憶される干渉防止領域の説
明図である。

【符号の説明】

２ａ パイロットポンプ ３ ブームシリンダ ４ スイングシリンダ ５ アームシリンダ ７ａ 操作レバー（操作体） ９ａ 操作ペダル（操作体） ７、９ パイロット弁 １０ マイコン（演算手段） １１、１２ 電磁比例減圧弁（電磁弁） ２０ 電磁切換弁 ２２ 角度検出器 ２７ リレー ２９ 非常解除用リレー（指令出力手段） ３０ 第１の角度検出スイッチ ３１ 第２の角度検出スイッチ Ｚ１ 干渉防止領域 Ｚ２ 干渉危険領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転室の側方に左右方向へスイング可能
   にかつ上下方向へ回動可能に設けられたブームの上げ角
   度とスイング角度とをそれぞれ検出する複数の角度検出
   器と、前記運転室の周囲に設定された干渉防止領域を記
   憶し、前記角度検出器から出力される検出値に基づいて
   前記ブームが前記干渉防止領域に侵入したか否かを判断
   する演算手段と、この演算手段からの制御信号に応じて
   ブームシリンダ用およびスイングシリンダ用の方向制御
   弁に供給される各パイロット圧をそれぞれ減少させる電
   磁弁と、前記演算手段からの非常停止信号に応じてパイ
   ロットポンプから吐出されるパイロット油の設定圧力を
   減少させる電磁切換弁とを備え、前記ブームが前記干渉
   防止領域に侵入した場合、前記電磁弁の作動により前記
   ブームが前記運転席と干渉する方向への動作を制御し、
   前記電磁弁が故障したとき、前記電磁切換弁の作動によ
   り前記パイロット油の設定圧力を減少させて前記方向切
   換弁を中立状態に保つようにした油圧ショベルの干渉防
   止装置において、 前記ブームの上げ角度が所定角度を越えたことを検出す
   る第１の角度検出スイッチと、前記ブームのスイング角
   度が所定角度を越えたことを検出する第２の角度検出ス
   イッチと、これら角度検出スイッチから出力される角度
   検出信号に応じて、前記電磁切換弁に切換指令を出力す
   る指令出力手段とを設け、 前記ブームの上げ動作およびスイング動作の少なくも一
   方によりブームが前記干渉防止領域を越えてこの干渉防
   止領域の内側の干渉危険領域に侵入し、前記角度検出ス
   イッチの両方から位置検出信号が出力されたとき、この
   位置検出信号に応じて前記指令出力手段から前記電磁切
   換弁に切換指令を出力することにより、前記パイロット
   油の設定圧力を減少させて前記方向切換弁を中立状態に
   保ち、前記ブームの上げ動作およびスイング動作の少な
   くも一方を非常停止することを特徴とする油圧ショベル
   の干渉防止装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、前記干渉防止領
   域の内側の干渉危険領域を、前記ブームの上げ角度が所
   定値を越える範囲内で、かつ前記ブームのスイング角度
   が所定値を越える範囲内に設定したことを特徴とする油
   圧ショベルの干渉防止装置。