JPH0971965A - Operating-range limiter for construction working machine - Google Patents

Operating-range limiter for construction working machine

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JPH0971965A
JPH0971965A JP23022495A JP23022495A JPH0971965A JP H0971965 A JPH0971965 A JP H0971965A JP 23022495 A JP23022495 A JP 23022495A JP 23022495 A JP23022495 A JP 23022495A JP H0971965 A JPH0971965 A JP H0971965A
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JP
Japan
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work
angle
turning
working machine
range
Prior art date
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Pending
Application number
JP23022495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Fujishima
一雄 藤島
Hiroshi Watanabe
洋 渡邊
Masakazu Haga
正和 羽賀
Hiroyuki Adachi
宏之 足立
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.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0971965A publication Critical patent/JPH0971965A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2025Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2033Limiting the movement of frames or implements, e.g. to avoid collision between implements and the cabin

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent lowering of operation efficiency of a working machine such as soil-sand loading operation in a region, in which there is no obstruction, while surely preventing an accident that a part of the working machine such as a bucket is intruded into an intrusion inhibition region set at a place of specified height or more and brought into contact with an obstruction. SOLUTION: A micro-computer 31 arithmetically operates the coordinates of a plurality of reference points set to the upper section of a working machine on the basis of a boom angle and an arm angle detected by a boom-angle sensor 14 and an arm-angle sensor 15, and a decelerating signal using a deceleration coefficient as 0 is output when the coordinates (z) enter into an intrusion inhibition region in the upper section of the working machine set by a limited-range setter 30. A controller 18 outputs control signals obtained by multiplying operating signals to a boom 3 and an arm 4 from electric levers 16, 17 by the deceleration coefficient 0 to a proportional pressure reducing valve unit 27 while arithmetically operating a relative swing angle to a lower travelling body 1 of an upper revolving superstructure 2 by a signal from a gyroscope 38, and above-mentioned operating-range limit operation is released when the relative swing angle is kept in a release swing-angle region set by a limit release setter 39.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は関節型可動部を介してそ
れぞれ連設された複数の長尺支持体と、その先端部に設
けた作業体により建設作業を行う際に、参照点が作業機
の可動範囲の上部に設定された侵入禁止領域内に侵入し
た時に作業機を侵入させる油圧駆動手段の動作を停止さ
せるようにした建設作業機の作業範囲制限装置の改良に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a construction in which a plurality of long supports, which are connected to each other through articulated movable parts, and a work provided at the tip of the supports are used as a reference point for the construction work. The present invention relates to an improvement of a work range limiting device for a construction work machine, which stops the operation of a hydraulic drive means for entering the work machine when the work machine enters the invasion prohibition area set above the movable range of the machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】建設機械、例えば、油圧ショベルにおい
ては、上部旋回体のフロント部に取り付けられたブーム
と、このブームの先端部に連結されたアームと、このア
ームの先端部に連結されたバケットで作業機が構成され
ている。操作者は操作レバーの操作により作業機を屈折
運動させ、掘削、積込等の土木建設作業を行っている。
ところで、油圧ショベル等の建設機械の作業現場では上
方に電線や看板等が設置されていたり、地中にガス管や
水道管が埋設されていることがあり、かかる作業現場で
不注意に作業を続行すると、作業機の一部がこれらの障
害物を破損したり、場合によっては作業機と障害物との
衝突の結果、運転者に災害を及ぶこともある。
2. Description of the Related Art In a construction machine such as a hydraulic excavator, a boom attached to a front portion of an upper swing body, an arm connected to a tip portion of the boom, and a bucket connected to a tip portion of the arm. The working machine is composed of. The operator bends the work machine by operating the operation lever to perform civil engineering construction work such as excavation and loading.
By the way, at the work site of construction machines such as hydraulic excavators, electric wires, signs, etc. may be installed above, and gas pipes and water pipes may be buried in the ground. If continued, some of the work equipment may damage these obstacles, and in some cases may result in injury to the driver as a result of collision between the work equipment and the obstacles.

【0003】そこで、従来から作業機の一部が障害物に
接触するのを防止するための種々の提案が成されてい
る。例えば、特開平3−208923号公報には予め建
設機械の上方にフロント部材の侵入禁止領域と、これに
隣接する下方に減速領域を設定し、もしも、フロント部
材の一部が減速領域に侵入した時は該フロント部材を駆
動するアクチュエーターの動作速度を減速させ、さら
に、侵入禁止領域に到達した時には当該アクチュエータ
ーの動作を停止させるようにした作業高さ制限装置の発
明が開示されている。
Therefore, various proposals have heretofore been made to prevent a part of the working machine from coming into contact with an obstacle. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 3-208923, a front member intrusion prohibition region and a deceleration region adjacent to the front member are set in advance above the construction machine, and if a part of the front member intrudes into the deceleration region. There is disclosed an invention of a work height limiting device in which the operating speed of an actuator that drives the front member is reduced when the operation speed is reduced, and the operation of the actuator is stopped when the intrusion prohibited area is reached.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術を適用し
た油圧ショベルを用いて、例えば都市部のように、周囲
の建造物が一様でなく複雑な形状をした作業現場での建
設作業を考えてみる。図7はその一例として、上側方に
電線が架設された作業現場で油圧ショベルの前方の土砂
を掘削して後方に待機するダンプトラックに積み込む土
木作業を行っている様子を示す模式図である。
Consider the construction work at a work site where the surrounding structures are not uniform and have a complicated shape, for example, in an urban area, using the hydraulic excavator to which the above-mentioned conventional technique is applied. Try. As an example thereof, FIG. 7 is a schematic diagram showing a state in which a civil engineering work is performed at a work site where electric wires are installed on the upper side and excavating the earth and sand in front of the hydraulic excavator and loading the dump truck waiting at the rear.

【0005】まず、フロント部材の一部が上側方に架設
された電線Tに引っ掛かるのを防止するために、電線T
の高さより僅かに低い位置に侵入禁止領域の下限を設定
し、その下方に所定の高さおよび幅のの減速領域を設定
する。操作者はこのような作業高さ制限設定を行った
後、上記土木作業を開始する。操作者は操作レバーの操
作により作業機を運転して地面を掘削し、バケット内に
土砂を掻き入れた後、引き上げ、上部旋回体を180°
旋回させてバケット内の土砂をダンプトラックの荷台上
に落下させる。
First, in order to prevent a part of the front member from being caught by the electric wire T laid on the upper side,
The lower limit of the invasion prohibition area is set at a position slightly lower than the height of, and a deceleration area having a predetermined height and width is set below the lower limit. The operator starts the above civil engineering work after setting the work height limit. The operator operates the work lever by operating the operation lever to excavate the ground, scrapes the earth and sand into the bucket, and then pulls it up to raise the upper swing body by 180 °.
Rotate to drop the soil in the bucket onto the dump truck bed.

【0006】このようにして油圧ショベルが土砂の積込
作業を行っている間にダンプトラックの上部近傍に移動
したバケットの一部がたまたま設定された減速領域に侵
入すると、バケットの移動速度が急に低下し、さらに、
勢い余って侵入禁止領域にまで侵入すると、バケットは
その位置で停止してしまう。このような場合には操作者
は操作盤の作業高さ制限装置の解除レバーを操作して作
業高さ制限制御を解除しなければならない。このように
作業中に作業機の動きが操作レバーの操作に無関係に急
減速したり、停止してしまったりすると、操作者は焦燥
感を募らせたり、作業効率が低下したりするため、作業
高さ制限装置の本来の機能を十分果たせなかった。
When a part of the bucket moved near the upper portion of the dump truck happens to enter the set deceleration area while the hydraulic excavator is carrying out the work of loading the earth in this way, the moving speed of the bucket is suddenly increased. To
If the intrusion area is forced into the intrusion prohibited area, the bucket will stop at that position. In such a case, the operator must operate the release lever of the work height limiting device on the operation panel to release the work height limiting control. In this way, if the movement of the work machine suddenly slows down or stops during work regardless of the operation of the operation lever, the operator may feel frustrated or the work efficiency may decrease, so The original function of the height limiting device could not be fully fulfilled.

【0007】従来技術のかかる困難を回避する方法の一
つとして作業制限領域を高さ方向だけでなく、前後や横
方向、あるいは旋回方向に対しても設け、即ち、三次元
的な作業制限領域を設けることも考えられるが、このよ
うな三次元的な作業制限領域を設定できる作業制限装置
は演算が複雑になり、あまりに高価になるため実用性に
欠ける。本発明は従来技術におけるかかる問題点を克服
すべく成されたものであり、所定の高さ以上の位置に設
定される侵入禁止領域内にバケット等の作業機の一部が
侵入して障害物に接触する事故を確実に防止しながら、
障害物が全く存在しない領域内での土砂積込作業等の作
業機の作業効率の低下を阻止できる建設作業機の作業範
囲制限装置を提供することを目的とする。
As one of the methods for avoiding the difficulty of the prior art, the work restriction area is provided not only in the height direction but also in the front and rear direction, the lateral direction, or the turning direction, that is, the three-dimensional work restriction area. However, the work limiting device capable of setting such a three-dimensional work limiting region is not practical because the calculation is complicated and the cost is too high. The present invention has been made to overcome such problems in the prior art, and a part of a working machine such as a bucket intrudes into an intrusion prohibited area set at a position higher than a predetermined height to prevent obstacles. While surely preventing accidents that come into contact with
An object of the present invention is to provide a work range limiting device for a construction work machine capable of preventing a decrease in work efficiency of a work machine such as a work of loading sand in an area where there are no obstacles.

【0008】[0008]

【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、関節型可動部を介してそれぞれ連設された
ブーム等の複数の長尺支持体の中の先端の長尺支持体の
先端部に設けたバケット等の作業体、複数の長尺支持体
およびこれらの作業機を支持する上部旋回体を油圧駆動
手段により駆動して建設作業を行う際に、作業機の一部
に設定した複数の参照点の位置を随時検出して、少なく
とも1つの該参照点が作業機の可動範囲の上部に設定さ
れた侵入禁止領域内に侵入した時に当該参照点が設定さ
れた作業機の一部を駆動する油圧駆動手段の動作を停止
させる作業範囲制限を行うようにした建設作業機の作業
範囲制限装置において、上部旋回体の下部旋回体に対す
る旋回角を随時検出して、該旋回角が予め設定した解除
旋回角範囲にあると判定した時は、作業範囲制限動作を
解除するようにしたものである。好ましくは、旋回角が
解除旋回角範囲内のそれぞれの旋回境界の内方に予め設
定した所定の旋回角幅の解除判断範囲にあると判定した
時は、さらに、少なくとも1つの参照点が侵入禁止領域
内にあるか否かを判定して、該侵入禁止領域内にあると
判定した時は、上部旋回体の旋回境界に向かう旋回動作
を停止させるようにしたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to a long support member at the tip of a plurality of long support members, such as booms, which are connected to each other via an articulated movable part. At the time of performing construction work by driving a work body such as a bucket provided at the tip end of a plurality of long support bodies and an upper swing body supporting these work machines by hydraulic drive means, The positions of a plurality of reference points that have been set are detected at any time, and when at least one of the reference points has entered the intrusion prohibition area that is set above the movable range of the work machine, the reference point of the work machine is set. In a work range limiting device for a construction work machine configured to perform a work range limitation for stopping the operation of a hydraulic drive means that drives a part of the hydraulic drive means, the swing angle of an upper swing body with respect to a lower swing body is detected at any time, and the swing angle is detected. Is within the preset turning angle range When it is determined are those so as to release the working range limiting operation. Preferably, when it is determined that the turning angle is within a cancellation determination range of a predetermined turning angle width set inward of each turning boundary within the cancellation turning angle range, at least one reference point is further prohibited from entering. When it is determined whether or not it is within the area, and when it is determined that it is within the intrusion prohibition area, the turning operation of the upper-part turning body toward the turning boundary is stopped.

【0009】[0009]

【作用】油圧駆動手段はバケット等の作業体、ブーム等
の複数の長尺支持体および上部旋回体を駆動して建設作
業を行う。その際に、作業機の一部に設定した複数の参
照点の位置を随時検出して、少なくとも1つの該参照点
が作業機の可動範囲の上部に設定された侵入禁止領域内
に侵入した時に当該参照点が設定された作業機の一部を
駆動する油圧駆動手段の動作を停止させる作業範囲制限
を行うが、上部旋回体の下部旋回体に対する旋回角を随
時検出して、該旋回角が予め設定した解除旋回角範囲に
あると判定した時は、作業範囲制限動作を解除する。好
ましい手段にあっては、旋回角が解除旋回角範囲内のそ
れぞれの旋回境界の内方に予め設定した所定の旋回角幅
の解除判断範囲にあると判定した時は、さらに、少なく
とも1つの参照点が侵入禁止領域内にあるか否かを判定
して、該侵入禁止領域内にあると判定した時は、上部旋
回体の旋回境界に向かう旋回動作を停止させる。
The hydraulic drive means drives a work body such as a bucket, a plurality of long supports such as a boom, and an upper swing body to perform construction work. At that time, when the positions of a plurality of reference points set on a part of the working machine are detected at any time, and at least one of the reference points enters the intrusion prohibited area set above the movable range of the working machine, The work range is restricted by stopping the operation of the hydraulic drive means for driving a part of the working machine in which the reference point is set. When it is determined that the operation is within the preset release turning angle range, the work range limiting operation is released. According to a preferred means, when it is determined that the turning angle is within a cancellation judgment range of a predetermined turning angle width preset inside each turning boundary within the cancellation turning angle range, at least one reference is further added. It is determined whether or not the point is in the intrusion prohibition area, and when it is determined that the point is in the invasion prohibition area, the turning motion of the upper revolving structure toward the turning boundary is stopped.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。図2は本発明の実施例に係る油圧ショベ
ルの側面図である。同図において、1は下部走行体、2
は運転室2aを具えた上部旋回体であり、これらで油圧
ショベル本体を構成している。3は上部旋回体2に回動
自在に連結されたブーム、4はブーム3の先端部に鉛直
方向に回動自在に連結されたアーム、5はアーム4の先
端部に鉛直方向に回動自在に連結された作業体を構成す
るバケットである。6はブーム3、アーム4、バケット
5およびこれらを連結する複数の関節形可動部で構成さ
れた作業機である。7,8,9はそれぞれブーム3、ア
ーム4およびバケット5を駆動するためのブームシリン
ダー、アームシリンダーおよびバケットシリンダー、1
0は運転室2a内に複数個配設された操作レバーであ
り、これらの各シリンダー7〜9は操作レバー10によ
り運転操作される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 2 is a side view of the hydraulic excavator according to the embodiment of the present invention. In the figure, 1 is the undercarriage, 2
Is an upper revolving structure equipped with a driver's cab 2a, which constitutes a hydraulic excavator body. 3 is a boom rotatably connected to the upper revolving structure 2, 4 is an arm rotatably connected to the tip of the boom 3 in the vertical direction, and 5 is vertically rotatable to the end of the arm 4. It is a bucket that constitutes a work body connected to. Reference numeral 6 denotes a working machine including a boom 3, an arm 4, a bucket 5, and a plurality of articulated movable parts that connect them. Reference numerals 7, 8 and 9 denote a boom cylinder, an arm cylinder and a bucket cylinder for driving the boom 3, the arm 4 and the bucket 5, respectively.
Reference numeral 0 denotes a plurality of operation levers arranged in the operator's cab 2a, and each of the cylinders 7 to 9 is operated and operated by the operation lever 10.

【0011】11,12および13はそれぞれ上部旋回
体2とブーム3、ブーム3とアーム4およびアーム4と
バケット5の間の関節部を構成するピン結合部である。
14および15はそれぞれ上部旋回体2とブーム3およ
びブーム3とアーム4の間のピン結合部11,12にお
ける相互の相対角度を検出するブーム角センサーおよび
アーム角センサーである。本実施例では作業機の運転時
の動きを記述するために、作業機の所定箇所に6個の参
照点M1〜M6を設定している。即ち、ブーム3の上面
のアームシリンダー8のボトム側の回動部に設定した参
照点M1、アーム4の一端側のアームシリンダー8のロ
ッド側の回動部に設定した参照点M2、アーム4の一端
側の前端縁に設定した参照点M3、バケット5の刃先の
内接円(円筒)の最上部に設定した参照点M4、同じ
く、最前部に設定した参照点M5、同じく、最下部に設
定した参照点M6である。
Reference numerals 11, 12 and 13 denote pin connecting portions which form joints between the upper swing body 2 and the boom 3, the boom 3 and the arm 4, and the arm 4 and the bucket 5, respectively.
Reference numerals 14 and 15 are a boom angle sensor and an arm angle sensor for detecting the relative angles of the upper swing body 2 and the boom 3 and the pin coupling portions 11 and 12 between the boom 3 and the arm 4, respectively. In this embodiment, six reference points M1 to M6 are set at predetermined locations on the working machine in order to describe the movement of the working machine during operation. That is, the reference point M1 set on the bottom side rotation portion of the arm cylinder 8 on the upper surface of the boom 3, the reference point M2 set on the rod side rotation portion of the arm cylinder 8 on one end side of the arm 4, and the arm 4 of the arm 4. A reference point M3 set at the front edge on one end side, a reference point M4 set at the top of the inscribed circle (cylindrical) of the blade edge of the bucket 5, a reference point M5 set at the forefront, also set at the bottom It is the reference point M6.

【0012】図3は油圧ショベルの要部寸法図である。
同図では、各ピン結合部11〜13および参照点M1〜
M3の間の寸法、主要点の水平線あるいはピン結合部1
1とピン結合部12およびピン結合部12とピン結合部
13を結ぶ線に対する仰角が示されている。その主なも
のを説明すると、上部旋回体2とブーム3の間のピン結
合部11のx,z座標を(S0,0 )、ピン結合部11
とピン結合部12との間の距離をLB 、ピン結合部12
とピン結合部13との間の距離をLA 、ピン結合部13
のx軸に対する仰角、即ち、ブーム角をαB 、ピン結合
部11とピン結合部12を結ぶ線分とピン結合部12と
ピン結合部13を結ぶ線分との成す角度、即ち、アーム
角をαA とする。また、バケット5の刃先とピン結合部
13との距離をLV 、参照点M1のピン結合部11とピ
ン結合部12を結ぶ線分に平行な方向の距離をLb1、同
じく、ピン結合部11とピン結合部12を結ぶ線分との
距離をLb2、参照点M2のピン結合部12とピン結合部
13を結ぶ線分に平行な方向の距離をLa1、同じく、ピ
ン結合部12とピン結合部13を結ぶ線分との距離をL
a2等とする。なお、ブーム角αB はブーム3の下げ方向
を正、アーム角αA はアーム4を手前側に引き込む方向
を正に取る。
FIG. 3 is a dimensional diagram of the essential parts of the hydraulic excavator.
In the figure, the pin coupling portions 11 to 13 and the reference points M1 to
Dimension between M3, horizontal line of main points or pin joint 1
The elevation angle with respect to the line connecting 1 and the pin coupling part 12 and the pin coupling part 12 and the pin coupling part 13 is shown. The main ones will be described. The x and z coordinates of the pin coupling portion 11 between the upper swing body 2 and the boom 3 are represented by (S 0, T 0 ).
The distance between the pin coupling part 12 and the pin coupling part 12 is LB,
And the distance between the pin coupling part 13 is LA, and the pin coupling part 13 is
Is the elevation angle with respect to the x-axis, that is, the boom angle is α B, and the angle formed by the line segment connecting the pin connecting portion 11 and the pin connecting portion 12 and the line segment connecting the pin connecting portion 12 and the pin connecting portion 13, that is, the arm angle is Let αA. Further, the distance between the blade edge of the bucket 5 and the pin connecting portion 13 is LV, the distance in the direction parallel to the line segment connecting the pin connecting portion 11 and the pin connecting portion 12 at the reference point M1 is L b1 , and the pin connecting portion 11 is also the same. And a line segment connecting the pin connecting portion 12 with each other is L b2 , a distance in a direction parallel to the line segment connecting the pin connecting portion 12 and the pin connecting portion 13 at the reference point M2 is L a1 , similarly with the pin connecting portion 12. The distance from the line connecting the pin coupling parts 13 is L
A2 and so on. The boom angle αB is positive when the boom 3 is lowered, and the arm angle αA is positive when the arm 4 is pulled toward the front side.

【0013】図1は油圧ショベルの駆動機構の要部制御
回路図である。同図において、16,17は一括して示
した操作レバー10の操作に応じた操作信号を出力する
電気レバー、18は駆動機構全体を制御するコントロー
ラー、19は上部旋回体2を下部走行体1の上部で旋回
させる(油圧)旋回モーター、34,35は左右の走行
モーター、20〜23,36,37は各油圧アクチュエ
ーター(7〜9,34,35)の圧油の流れ方向の切替
えと流量の調整を行う方向切替弁、24は原動機、2
5,26はそれぞれ原動機24に駆動される油圧ポンプ
およびパイロット油圧ポンプ、27は方向切替弁20〜
23の方向切替動作および流量調整動作を制御する比例
減圧弁ユニット、28,29は比例減圧弁ユニット27
を構成する比例減圧弁の内の1組、30は作業機6の作
業範囲制限情報を入力するための制限範囲設定器、31
はブーム角センサー14およびアーム角センサー15か
らそれぞれ角度情報を受信すると共にコントローラー1
8と情報の遣り取りを行って、作業機6の作業範囲制限
動作を行わせる制限信号を発生するマイクロコンピュー
ター(MPU)、32は作業範囲制限動作を行う時に投
入される作業範囲制限スイッチ、33は運転室2a内に
設置され、作業機6の一部が侵入禁止領域内に入った時
あるいは作業範囲制限動作が解除される時に警報を発す
る警報装置、38は上部旋回体2の下部走行体1に対す
る相対旋回角を検出する回転儀、39は作業範囲制限を
解除する旋回角度情報を入力するための制限解除設定器
である。
FIG. 1 is a control circuit diagram of a main part of a drive mechanism of a hydraulic excavator. In the figure, 16 and 17 are electric levers that output operation signals corresponding to the operation of the operation lever 10 shown collectively, 18 is a controller that controls the entire drive mechanism, 19 is the upper revolving structure 2 and the lower traveling structure 1 (Hydraulic) swivel motor for turning in the upper part of the motor, 34 and 35 are left and right traveling motors, and 20 to 23, 36 and 37 are switching of flow direction and flow rate of pressure oil of each hydraulic actuator (7 to 9, 34, 35) Directional switching valve for adjusting
5, 26 are hydraulic pumps and pilot hydraulic pumps driven by the prime mover 24, and 27 is the direction switching valve 20-
23 is a proportional pressure reducing valve unit for controlling the direction switching operation and the flow rate adjusting operation of 23, and 28 and 29 are proportional pressure reducing valve units 27.
One of the proportional pressure reducing valves constituting the unit 30; 30 is a limit range setting device for inputting work range limit information of the working machine 6;
Receives angle information from the boom angle sensor 14 and the arm angle sensor 15, respectively, and
A microcomputer (MPU) that exchanges information with 8 to generate a limit signal for performing the work range limiting operation of the work machine 6, 32 is a work range limiting switch that is turned on when performing the work range limiting operation, and 33 is An alarm device, which is installed in the cab 2a and issues an alarm when a part of the working machine 6 enters the intrusion-prohibited area or when the work range limiting operation is canceled, 38 is the lower traveling body 1 of the upper swing body 2. The reference numeral 39 denotes a rotary canceller for detecting a relative turning angle with respect to, and a limit cancel setting device 39 for inputting turning angle information for canceling the work range restriction.

【0014】なお、油圧ショベルを走行させる走行モー
ター34,35への圧油の供給を制御する方向切替弁3
6,37を制御する制御機構を具えているが、本発明の
説明には直接関係しないので図示および説明を省略して
いる。また、本実施例では作業範囲制限動作の対象とな
るアクチュエーターはブームシリンダー7およびアーム
シリンダー8のみとしている。操作レバー10はそれぞ
れ異なる2方向に入力操作可能になっていて、矢印
1 ,V2 および矢印B1 ,B2 はそれぞれバケットシ
リンダー9およびブームシリンダー7の伸縮動、矢印A
1 ,A2 および矢印S1 ,S2 はそれぞれアームシリン
ダー8の伸縮動および旋回モーター19の旋回運動のレ
バー入力操作方向を示したものである。
The direction switching valve 3 for controlling the supply of pressure oil to the traveling motors 34, 35 for traveling the hydraulic excavator.
Although it has a control mechanism for controlling 6, 37, it is not shown and described because it is not directly related to the description of the present invention. Further, in this embodiment, only the boom cylinder 7 and the arm cylinder 8 are the actuators to be subjected to the work range limiting operation. The operating lever 10 is capable of input operation in two different directions. The arrows V 1 and V 2 and the arrows B 1 and B 2 are the expansion and contraction movements of the bucket cylinder 9 and the boom cylinder 7, respectively, and the arrow A.
Reference numerals 1 , A 2 and arrows S 1 , S 2 respectively show the lever input operation directions of the extension / contraction movement of the arm cylinder 8 and the turning movement of the turning motor 19.

【0015】例えば、電気レバー16からは矢印B1
2 で示すレバー入力操作に対応して操作信号i1 ,i
2 が出力される。r1 ,r2 はブームシリンダー7の圧
油の流れを切り替える方向切替弁20に対する比例減圧
弁駆動用の制御信号であり、制限範囲設定器30から出
力される作業範囲制限信号rtおよび制限解除設定器3
9からの制限解除旋回角信号cに基づいてMPU31か
ら出力される減速信号dに基づいたコントローラー18
での演算結果により出力される。制御信号r1,r2
比例減圧弁ユニット27内の比例減圧弁28,29に入
力され、比例減圧弁28,29からは制御信号r1 ,r
2 の大きさに応じたパイロット圧がブーム用の方向切替
弁20のパイロット受け部に供給される。他の方向切替
弁21〜23の駆動制御動作も上述のブーム用の方向切
替弁20のものと同様なので説明を省略する。ブーム用
の方向切替弁20はそのパイロット受け部に供給された
パイロット圧に応じて切り替えられる。ブームシリンダ
ー7は方向切替弁20から流出する圧油の流出方向によ
り伸縮し、その流量により動作速度が決定される。
For example, from the electric lever 16, the arrow B 1 ,
Operation signals i 1 , i corresponding to the lever input operation shown by B 2
2 is output. r 1 and r 2 are control signals for driving the proportional pressure reducing valve to the direction switching valve 20 that switches the flow of the pressure oil of the boom cylinder 7, and the work range limit signal rt and the limit release setting output from the limit range setting unit 30. Bowl 3
The controller 18 based on the deceleration signal d output from the MPU 31 based on the limit release turning angle signal c from 9
It is output according to the calculation result in. Control signals r 1, r 2 is input to the proportional pressure reducing valves 28, 29 in the proportional pressure-reducing valve unit 27, from the proportional pressure reducing valves 28 and 29 control signals r 1, r
The pilot pressure corresponding to the magnitude of 2 is supplied to the pilot receiving portion of the direction switching valve 20 for the boom. The drive control operation of the other direction switching valves 21 to 23 is similar to that of the boom direction switching valve 20 described above, and thus the description thereof is omitted. The boom direction switching valve 20 is switched according to the pilot pressure supplied to the pilot receiving portion. The boom cylinder 7 expands and contracts according to the outflow direction of the pressure oil flowing out from the direction switching valve 20, and the operating speed is determined by the flow rate.

【0016】ブーム角αB およびアーム角αA はそれぞ
れブーム角センサー14およびアーム角センサー15 で
検出され、それらの検出信号はMPU31に入力する。
MPU31は入力したブーム角αB およびアーム角αA
の検出信号に基づいて、内蔵するROMに予め格納され
た演算式に従って演算し、参照点M1〜M6の現在座標
を算出する。さらに、演算した参照点M1〜M4の現在
座標から侵入禁止領域境界との間の距離に応じたブーム
動作およびアーム動作に対する減速領域SD内の減速度
合いを表す減速係数K1 〜K4 をも演算する。MPU3
1は演算したこれらの減速係数K1 〜K4 のデータを減
速信号dとしてコントローラー18に出力する。
The boom angle αB and the arm angle αA are detected by the boom angle sensor 14 and the arm angle sensor 15, respectively, and their detection signals are input to the MPU 31.
MPU31 is input boom angle αB and arm angle αA
On the basis of the detection signal of, the calculation is performed according to the calculation formula stored in advance in the built-in ROM to calculate the current coordinates of the reference points M1 to M6. In addition, the current operation is also a reduction coefficient K 1 ~K 4 representing a deceleration degree of the deceleration region SD with respect to the boom operation and the arm operation corresponding to the distance between the forbidden entry area boundary from the coordinates of the calculated reference point M1~M4 To do. MPU3
1 outputs the calculated data of these deceleration coefficients K 1 to K 4 to the controller 18 as a deceleration signal d.

【0017】コントローラー18は操作者による操作レ
バー10の入力操作により入力された操作信号ij (j
=1〜8)と減速信号dに基づいて比例減圧弁ユニット
27に出力される制御信号rj を生成する。制御信号r
j はそれぞれ比例減圧弁ユニット27内の各比例減圧弁
28,29,……に入力され、比例減圧弁28,29,
……から方向切替弁20〜23の方向切替動作および流
量調整動作を制御するパイロット圧油が流出する。そし
て、作業機6の参照点Ml(l=1〜4)が減速領域S
D内にあった時は電気レバー16,17から入力された
操作信号ij に対して0<Kl <1の値の減速係数Kl
(l=1〜4)が乗じられた制御信号rj がコントロー
ラー18から出力され、さらに、作業機6の参照点Ml
が侵入禁止領域FB内に侵入した時は操作信号ij に対
してKl =0の減速係数Kl が乗じられた制御信号rj
がコントローラー18から比例減圧弁ユニット27に出
力される。こうして、比例減圧弁ユニット27からは方
向切替弁20,21から流出する圧油の流量を操作レバ
ー10の操作量に相当する流量を減速係数Kl の割合だ
け抑制し、あるいは0にするようなパイロット圧油がそ
れぞれブームシリンダー7およびアームシリンダー8の
パイロット受け部に対して供給されるから、上記各シリ
ンダー7,8のピストンの動きは減速係数Kl の値だけ
減速し、あるいは直ちに0になる。
The controller 18 controls the operation signal i j (j) input by the input operation of the operation lever 10 by the operator.
= 1 to 8) and the deceleration signal d, the control signal r j output to the proportional pressure reducing valve unit 27 is generated. Control signal r
j is input to each proportional pressure reducing valve 28, 29, ... In the proportional pressure reducing valve unit 27, and the proportional pressure reducing valve 28, 29,
The pilot pressure oil that controls the direction switching operation and the flow rate adjusting operation of the direction switching valves 20 to 23 flows out from. Then, the reference point Ml (l = 1 to 4) of the work machine 6 is the deceleration region S.
When it is within D, the deceleration coefficient K l having a value of 0 <K l <1 with respect to the operation signal i j input from the electric levers 16 and 17
The control signal r j multiplied by (l = 1 to 4) is output from the controller 18, and further, the reference point Ml of the working machine 6 is output.
When the vehicle enters the intrusion prohibited area FB, the control signal r j obtained by multiplying the operation signal i j by the deceleration coefficient K l of K l = 0.
Is output from the controller 18 to the proportional pressure reducing valve unit 27. In this way, the flow rate of the pressure oil flowing out from the proportional pressure reducing valve unit 27 from the direction switching valves 20 and 21 is suppressed by the ratio of the deceleration coefficient K 1 or is made zero at the flow rate corresponding to the operation amount of the operation lever 10. Since the pilot pressure oil is supplied to the pilot receivers of the boom cylinder 7 and the arm cylinder 8, the pistons of the cylinders 7 and 8 are decelerated by the value of the deceleration coefficient K l or immediately become zero. .

【0018】一方、MPU31は回転儀38から出力さ
れた検出信号に基づいて上部旋回体2の下部走行体1に
対する相対旋回角θs を演算する。MPU31は相対旋
回角θs に基づいて作業機6が後述する作業制限領域内
に有るか否かを判断し、その領域外に有った時は、さら
に、解除判断領域に有るか否かを判断して、減速係数K
5 ,K6 を決定する。減速係数K5 ,K6 のデータは減
速信号dとしてコントローラー18に出力される。コン
トローラー18は電気レバー16,17からの旋回操作
の操作信号ij に対応する操作量に減速係数K5 ,K6
を乗算して、その値をデータ値とする制御信号rj を比
例減圧弁ユニット27に出力する。比例減圧弁ユニット
27からは旋回操作の制御信号rj に対応したパイロッ
ト圧油が方向切替弁23のパイロット受け部に対して供
給され、旋回モーター19による上部旋回体2の旋回動
作が制御される。
On the other hand, the MPU 31 calculates the relative turning angle θ s of the upper revolving structure 2 with respect to the lower traveling structure 1 on the basis of the detection signal output from the rotary wheel 38. Based on the relative turning angle θ s , the MPU 31 determines whether or not the work implement 6 is within a work restriction area, which will be described later, and when it is outside that area, further determines whether or not it is within the release judgment area. Judgment, deceleration coefficient K
Determine 5 , K 6 . The data of the deceleration coefficients K 5 and K 6 are output to the controller 18 as a deceleration signal d. The controller 18 controls the operation amount corresponding to the operation signal i j of the turning operation from the electric levers 16 and 17 to the deceleration coefficients K 5 and K 6.
And outputs a control signal r j whose value is a data value to the proportional pressure reducing valve unit 27. From the proportional pressure reducing valve unit 27, pilot pressure oil corresponding to the control signal r j of the swing operation is supplied to the pilot receiving portion of the direction switching valve 23, and the swing operation of the upper swing body 2 by the swing motor 19 is controlled. .

【0019】図4および図5は作業機の作業領域制限処
理の流れを示す流れ図、図6は作業機の動作領域を説明
する説明図、図8は解除旋回角領域AC と制限旋回角領
域AH を示す模式図、図9は制限解除設定器39の斜視
図と制限旋回角表示器の表示状態を示す説明図である。
以下に、これらの図を参照して本実施例の動作を説明す
る。本実施例では図6に示すように、座標原点oを下部
走行体1の接地面の中央に取り、油圧ショベルの前面水
平方向をx軸、地面の垂直上方をz軸とする基準座標系
は、下部走行体1の接地面前方向にx′軸、接地面に垂
直な方向にz′軸を取った接地座標系に対して傾斜角Θ
0 だけ傾斜しているものとする。従って、地面に垂直な
z′軸は鉛直なz軸に対してΘ0 だけ傾斜している。な
お、傾斜角Θ0 は図6において反時計回り方向を正とし
ている。また、侵入禁止領域FBは水平面〈ox〉から
高さHL 以上の空間、減速領域SDは高さHS 以上でH
L未満の空間に設定されている。
4 and 5 are flow charts showing the flow of the work area limiting process of the working machine, FIG. 6 is an explanatory view for explaining the working area of the working machine, and FIG. 8 is a release turning angle area A C and a limited turning angle area. FIG. 9 is a schematic view showing A H, and FIG. 9 is an explanatory view showing a perspective view of the restriction release setting device 39 and a display state of the restricted turning angle display device.
The operation of this embodiment will be described below with reference to these drawings. In this embodiment, as shown in FIG. 6, a coordinate origin o is set at the center of the ground contact surface of the lower traveling body 1, and the reference coordinate system in which the horizontal direction of the front surface of the hydraulic excavator is the x axis and the vertical upper side of the ground is the z axis is , The inclination angle Θ with respect to the ground contact coordinate system with the x ′ axis in the front direction of the ground contact surface of the lower traveling structure 1 and the z ′ axis in the direction perpendicular to the ground contact surface.
It shall be inclined by 0 . Therefore, the z'axis perpendicular to the ground is inclined by Θ 0 with respect to the vertical z axis. The tilt angle Θ 0 is positive in the counterclockwise direction in FIG. Further, the intrusion prohibition area FB is a space having a height H L or more from the horizontal plane <ox>, and the deceleration area SD is a height H S or more and H
It is set to a space less than L.

【0020】操作者が作業機6を作業範囲制限モードで
動作させたい時は、まず、運転室内に配設された図示し
ない操作盤上の作業範囲制限スイッチ32を押下する
(S−1)。そして、制限範囲設定器30により侵入禁
止領域FBの設定を行う(S−2)。実際の設定方法は
例えば、図7に示すように、作業現場付近に電線等の障
害物があった場合に、電線までの高さを物差し等で実測
して得た実測値に若干の安全値を見込んだ値を操作盤の
手入力により侵入禁止領域FBの高さHL として設定し
たり、ブーム3を電線等の障害物の近くまで上昇させ
て、その時のブーム角αB およびアーム角αA からブー
ム3およびアーム4の端部の高さを予めROMに格納し
た演算式により演算して、その値を侵入禁止領域FBの
高さHL の設定値とする。侵入禁止領域FBが設定され
ると、侵入禁止領域FBの下側境界から所定の幅を有し
た減速領域SDの下側境界までの高さHS が自動設定さ
れる。さらに、図9(a)に示す制限解除設定器39に
より作業範囲制限を解除する上部旋回体2の解除旋回角
領域AC (θS1,θS2)の設定を行う(S−3)。図8
で斜線を施した範囲は電線等の障害物が近くにあるた
め、土木作業等に注意を要する制限旋回角領域AH であ
り、斜線を施していない範囲はこの領域内ならば作業機
6が上方に回動しても電線等の障害物に接触する虞がな
いため、ダンプトラックが進入して停車できる解除旋回
角領域AC である。制限解除設定器39の制限旋回角表
示器391は初期状態で全旋回角に亘って点灯し、作業
範囲制限の解除が無い状態となるように設定されてい
る。
When the operator wants to operate the work implement 6 in the work range limiting mode, first, the work range limiting switch 32 on the operation panel (not shown) provided in the driver's cab is depressed (S-1). Then, the restricted range setting unit 30 sets the intrusion prohibited area FB (S-2). The actual setting method is, for example, as shown in Fig. 7, when there is an obstacle such as an electric wire near the work site, the height to the electric wire is actually measured with a ruler, etc. A value that allows for this is set as the height HL of the intrusion prohibited area FB by manual input on the operation panel, or the boom 3 is raised to near an obstacle such as an electric wire, and the boom angle αB and arm angle αA at that time are set. The heights of the ends of the boom 3 and the arm 4 are calculated by an arithmetic expression stored in advance in the ROM, and the calculated value is used as the set value of the height H L of the intrusion prohibited area FB. When the intrusion prohibition area FB is set, the height H S from the lower boundary of the intrusion prohibition area FB to the lower boundary of the deceleration area SD having a predetermined width is automatically set. Further, the release swing angle region A CS1 , θ S2 ) of the upper swing body 2 for releasing the work range limitation is set by the limit release setting device 39 shown in FIG. 9A (S-3). FIG.
The shaded area is a restricted turning angle area A H that requires attention in civil engineering work because obstacles such as electric wires are nearby, and the unhatched area is the working machine 6 within this area. Since there is no risk of contact with an obstacle such as an electric wire even when the dump truck is rotated upward, it is a release turning angle region A C where the dump truck can enter and stop. The restricted turning angle indicator 391 of the restriction release setting device 39 is set to light up over the entire turning angle in the initial state, and the working range restriction is not released.

【0021】そこで、操作者は上部旋回体2を旋回させ
て作業機6が上方に回動した時に障害物に接触する虞が
ある領域の一方の境界(θS1)で停止させ、解除設定ス
イッチ393を押す。次に、左回りスイッチ392を押
した後、上部旋回体2を左回りに旋回させて作業機6が
障害物に接触する虞がある領域の他方の境界(θS2)で
停止させ、解除設定スイッチ393を押す。これによ
り、図9(b)に示すように、θS1<θS <θS2の旋回
角に相当する制限旋回角表示器391の表示部位が消灯
し、θS1<θS <θS2の旋回角の範囲が解除旋回角領域
C に設定されたことを表示する。こうして、解除旋回
角θS1,θS2が設定されると、図8に示すように、θS1
<θS <(θS1+Δθ)および(θS2−Δθ)<θS
θS2の旋回角の範囲が解除判断領域AJ1,AJ2に自動設
定される。
Therefore, the operator turns the upper-part turning body 2 to stop at one boundary (θ S1 ) of the area where the working machine 6 may come into contact with an obstacle when the working machine 6 turns upward, and then the release setting switch. Press 393. Next, after pressing the counterclockwise switch 392, the upper-part turning body 2 is turned counterclockwise to stop at the other boundary (θ S2 ) of the area where the working machine 6 may come into contact with an obstacle, and release setting is performed. Press the switch 393. Thus, as shown in FIG. 9 (b), θ S1 < θ S < display site off limits the turning angle indicator 391 that corresponds to the turning angle of theta S2, rotation of the θ S1SS2 It is displayed that the angle range is set to the release turning angle area A C. Thus, release pivot angle theta S1, the theta S2 is set, as shown in FIG. 8, theta S1
S <(θ S1 + Δθ) and (θ S2 −Δθ) <θ S <
The range of the turning angle of θ S2 is automatically set to the release determination areas A J1 and A J2 .

【0022】次に、コントローラー18はMPU31に
初期化指令を発し、MPU31は後述する参照点M1〜
M4に対応する第1ないし第4減速係数Kl (l=1〜
4)、上部旋回体2の左右の旋回方向に対する第5およ
び第6減速係数K5 ,K6 の値を1に初期化する(S−
4)。そして、回転儀38からの検出信号に基づいて上
部旋回体2の下部走行体1に対する相対旋回角θs を演
算する(S−5)。操作者が操作レバー10を所望の方
向に操作すると、その操作方向と操作量に応じた圧油の
方向と流量を規定する操作信号ij がコントローラー1
8に入力し、コントローラー18は操作信号ij に基づ
いてブームシリンダー7等の各アクチュエーターを駆動
制御する。
Next, the controller 18 issues an initialization command to the MPU 31, and the MPU 31 makes reference points M1 to M1 to be described later.
The first to fourth deceleration coefficients K l (l = 1 to 1) corresponding to M4
4) Initialize the values of the fifth and sixth deceleration coefficients K 5 , K 6 for the left and right turning directions of the upper swing body 2 to 1 (S-
4). Then, the relative turning angle θ s of the upper revolving structure 2 with respect to the lower traveling structure 1 is calculated based on the detection signal from the rotary wheel 38 (S-5). When the operator operates the operation lever 10 in a desired direction, the operation signal i j that defines the direction and flow rate of the pressure oil according to the operation direction and the operation amount is the controller 1 i.
8, and the controller 18 drives and controls each actuator such as the boom cylinder 7 based on the operation signal i j .

【0023】作業機6が始動して掘削等の土木作業が開
始すると、作業機6の関節部のピン結合部11,12に
設けられたブーム角センサー14およびアーム角センサ
ー15から出力されたブーム角αB およびアーム角αA
の検出信号は刻々MPU31に入力する(S−6)。M
PU31は入力されたブーム角αB およびアーム角αA
の検出信号に基づいて次式に従って参照点M1〜M4の
現在のx−z座標(xMl,zMl)(基準座標系)をそれ
ぞれ演算するが、基準座標系におけるx−z座標
(xMl,zMl)を求めるのに先立って、まず、接地座標
系におけるx′−z′座標(xMl′,zMl′)を求め
る。
When the working machine 6 is started and the civil work such as excavation is started, the boom output from the boom angle sensor 14 and the arm angle sensor 15 provided at the pin coupling portions 11 and 12 of the joint portion of the working machine 6 is started. Angle αB and arm angle αA
The detection signal of is input to the MPU 31 every moment (S-6). M
PU31 is input boom angle αB and arm angle αA
The detection signal based current x-z-coordinate of the reference point M1~M4 according to the following formula (x Ml, z Ml) is computed (reference coordinate system), respectively, x-z coordinates in the reference coordinate system (x Ml , Z Ml ), first, the x'-z 'coordinates (x Ml ′, z Ml ′) in the ground coordinate system are calculated.

【0024】 xM1′= Lb1・COS(αB)+Lb2・SIN(αB)+S0 …(1) zM1′=−Lb1・SIN(αB)+Lb2・COS(αB)+T0 …(2) xM2′=−La1・COS(αA+αB)+La2・SIN(αA+αB)+LB ・COS(αB)+S0(3) zM2′= La1・SIN(αA+αB)+La2・COS(αA+αB)−LB ・SIN(αB)+T0(4) xM3′=−La3・COS(αA+αB)+La4・SIN(αA+αB)+LB ・COS(αB)+S0(5) zM3′= La3・SIN(αA+αB)+La4・COS(αA+αB)−LB ・SIN(αB)+T0(6) xM4′= LA ・COS(αA+αB)+LB ・COS(αB)+LV +S0 … (7) zM4′=−LA ・SIN(αA+αB)+LB ・SIN(αB)+LV +T0 … (8) 参照点M1〜M4の接地座標(xMl′,zMl′)が演算
式 (1)〜 (8)によって求められると、次に、これらは基
準座標(xMl,zMl)に変換されるが、実際に必要にな
るのは参照点M1〜M4の高さ、即ち、z座標のみなの
で、参照点M1〜M4のz座標が次式によって与えられ
る。 zM1=xM1′・SIN(−Θ0)+zM1′・COS(−Θ0) … (9) zM2=xM2′・SIN(−Θ0)+zM2′・COS(−Θ0) … (10) zM3=xM3′・SIN(−Θ0)+zM3′・COS(−Θ0) … (11) zM4=xM4′・SIN(−Θ0)+zM4′・COS(−Θ0) … (12) 次に、相対旋回角θs を調べて作業機6の先端側が解除
旋回角領域AC 内にあるか否か、即ち、θS1<θS <θ
S2か否かを判断する(S−7)。判断結果がNoなら
ば、即ち、作業機6の先端側が制限旋回角領域AH 内に
あるならば、MPU31は参照点M1〜M4のz座標値
に基づいて参照点M1〜M4に対する第1ないし第4減
速係数K1 〜K4 を演算する(S−8)。 Kl =(HL −zMl)/(HL −HS ) (ただし、l=1〜4:Kl =1;Kl >1,Kl =0;Kl <0)… (13) これらの演算結果は減速信号dとしてコントローラー1
8に出力される。図5に移って、コントローラー18は
第1ないし第4減速係数K1 〜K4 の値を調べて、その
最小値を実効減速係数Kとする(S−9)。そして、操
作者による操作レバー10の回動操作により入力された
操作信号ij が表す制御量にこの実効減速係数Kを乗算
する(S−10)。
X M1 ′ = L b1 · COS (αB) + L b2 · SIN (αB) + S 0 (1) z M1 ′ = −L b1 · SIN (αB) + L b2 · COS (αB) + T 0 ((1) 2) x M2 '= -L a1 · COS (αA + αB) + L a2 · SIN (αA + αB) + LB · COS (αB) + S 0 (3) z M2 ′ = L a1 · SIN (αA + αB) + L a2・ COS (αA + αB) -LB ・ SIN (αB) + T 0 (4) x M3 '=-L a3・ COS (αA + αB) + L a4・ SIN (αA + αB) + LB ・ COS (αB) + S 0 (5) z M3 '= L a3 · SIN (αA + αB) + L a4 · COS (αA + αB) -LB · SIN (αB) + T 0 (6) x M4 ′ = LA · COS (αA + αB) + LB ・ COS (αB) + LV + S 0 … (7) z M4 == - LA ・ SIN (αA + αB) + LB ・ SIN (αB) + LV + T 0 … (8) Reference points M1 to M4 ground coordinates (x Ml ′, Z Ml ′) is obtained by the arithmetic expressions (1) to (8), these are then converted into standard coordinates (x Ml , z Ml ), but what is actually needed is the reference point. The height of M1 to M4, that is, only the z coordinate, so the reference point M z-coordinate of ~M4 is given by the following equation. z M1 = x M1 '· SIN (-Θ 0) + z M1' · COS (-Θ 0) ... (9) z M2 = x M2 '· SIN (-Θ 0) + z M2' · COS (-Θ 0) ... (10) z M3 = x M3 '· SIN (-Θ 0) + z M3' · COS (-Θ 0) ... (11) z M4 = x M4 '· SIN (-Θ 0) + z M4' · COS ( -Θ 0) ... (12) Next, whether or not the leading end side of the work machine 6 examines the relative turning angle theta s is in the release swivel angle region a C, i.e., θ S1S
It is determined whether it is S2 (S-7). If the determination result is No, that is, if the tip side of the work implement 6 is within the restricted turning angle region A H , the MPU 31 determines whether the first to the reference points M1 to M4 are based on the z coordinate values of the reference points M1 to M4. It calculates a fourth reduction factor K 1 ~K 4 (S-8 ). K l = (H L -z Ml ) / (H L -H S) ( However, l = 1~4: K l = 1; K l> 1, K l = 0; K l <0) ... (13 ) These calculation results are used as the deceleration signal d in the controller 1
8 is output. Turning to FIG. 5, the controller 18 checks the values of the first to fourth deceleration coefficients K 1 to K 4 , and sets the minimum value as the effective deceleration coefficient K (S-9). Then, the control amount represented by the operation signal i j input by the turning operation of the operation lever 10 by the operator is multiplied by the effective deceleration coefficient K (S-10).

【0025】一方、手順S−7の判断結果がYesなら
ば、相対旋回角θs を調べて作業機6の先端側が解除判
断領域AJ1,AJ2内にあるか否か、即ち、θS1<θS
(θS1+Δθ)または(θS2−Δθ)<θS <θS2か否
かを判断する(S−11)。その結果がYesならば、
参照点M1〜M4の何れかが侵入禁止領域FB内にある
か否か、即ち、HL <zMl(l=1〜4)か否かを判断
する(S−12)。その結果がYesならば、作業機6
の先端側が解除判断領域AJ1内にあれば、K5=0、解
除判断領域AJ2内にあれば、K6 =0にセットする(S
−13)。手順S−13の処理の後、あるいは、手順S
−11,S−12の判断結果がNoならば、そのまま手
順S−14に移る。そして、左右の旋回操作の制御量に
それぞれK5 ,K6 の値を乗じる。こうして、手順S−
10,S−14を経て比例減圧弁ユニット27に出力さ
れる制御信号rj が生成される。
On the other hand, if the decision result in step S-7 is Yes, the relative turning angle θ s is checked to see if the tip side of the working machine 6 is within the release decision areas A J1 , A J2 , that is, θ S1.S <
It is determined whether or not (θ S1 + Δθ) or (θ S2 −Δθ) <θ SS2 (S-11). If the result is Yes,
It is determined whether or not any of the reference points M1 to M4 is within the intrusion prohibition area FB, that is, whether HL <z Ml (l = 1 to 4) (S-12). If the result is Yes, the work machine 6
If the leading end side of the sheet is in the release determination area A J1 , K 5 = 0, and if it is in the release determination area A J2 , set K 6 = 0 (S
-13). After the processing of step S-13, or step S
If the judgment results of -11 and S-12 are No, the process directly proceeds to step S-14. Then, the control amounts of the left and right turning operations are multiplied by the values of K 5 and K 6 , respectively. Thus, the procedure S-
The control signal r j output to the proportional pressure reducing valve unit 27 via 10 and S-14 is generated.

【0026】制御信号rj はそれぞれ比例減圧弁ユニッ
ト27内の各比例減圧弁28,29,……に入力され、
比例減圧弁28,29,……から制御信号rj に応じた
パイロット圧油が方向切替弁20〜23のパイロット受
け部に流出する(S−15)。これにより、操作レバー
10の操作方向および操作量と、制限範囲設定器30か
ら出力される作業範囲制限信号rtおよび制限解除設定
器39からの制限解除旋回角信号cに基づいてブームシ
リンダー7、アームシリンダー8、バケットシリンダー
9および旋回モーター19が駆動制御される(S−1
6)。そして、操作盤上の作業範囲制限スイッチ32が
断路されたか否かを判断し(S−17)、その結果がY
esならば、作業領域制限処理の動作を終了し、判断結
果がNoならば、手順S−4に戻って上述の動作を繰り
返す。
The control signal r j is input to each proportional pressure reducing valve 28, 29, ... In the proportional pressure reducing valve unit 27,
The pilot pressure oil corresponding to the control signal r j flows out from the proportional pressure reducing valves 28, 29, ... To the pilot receiving portions of the direction switching valves 20 to 23 (S-15). As a result, the boom cylinder 7 and the arm are controlled based on the operating direction and the operation amount of the operating lever 10, the work range limit signal rt output from the limit range setting unit 30 and the limit release turning angle signal c from the limit release setting unit 39. The cylinder 8, the bucket cylinder 9, and the turning motor 19 are drive-controlled (S-1).
6). Then, it is determined whether or not the work range limiting switch 32 on the operation panel is disconnected (S-17), and the result is Y.
If it is es, the operation of the work area limiting process is ended, and if the determination result is No, the procedure returns to step S-4 and the above-described operation is repeated.

【0027】上述の作業領域制限処理の動作を具体例に
従ってさらに説明する。まず、油圧ショベルの作業機6
が制限旋回角領域AH 内で作業している場合(手順S−
7の判断結果がNo)を考える。電気レバー16が矢印
1 側に操作され、ブーム3が図6で矢印(イ)で示す
ように単独上げ操作されているとする。この場合は、図
6で最も高い位置にある参照点M2が減速領域SDの下
限境界面より低い位置にあれば、(HL −zM2)/(H
L −HS )>1となるが、条件設定により、減速係数K
2 の値は1となる。従って、この時の制御信号r1 は操
作レバー16の矢印B1 側への操作に対応する操作信号
1 と同じになり、この領域では実際上は何の動作制限
も受けなかった場合と変わらない。
The operation of the work area restriction process described above will be further described with reference to a specific example. First, the hydraulic excavator work machine 6
Is working in the restricted turning angle area A H (procedure S-
Consider No. 7). It is assumed that the electric lever 16 is operated to the side of the arrow B 1 and the boom 3 is independently lifted as shown by the arrow (a) in FIG. In this case, if the highest position reference point M2 in is lower than the lower boundary surface of the deceleration region SD position in FIG. 6, (H L -z M2) / (H
L -H S)> 1 and becomes, the condition setting deceleration coefficient K
The value of 2 becomes 1. Therefore, the control signal r 1 at this time becomes the same as the operation signal i 1 corresponding to the operation of the operation lever 16 toward the arrow B 1 side, which is different from the case where no actual operation restriction is imposed in this region. Absent.

【0028】ブーム3が上昇し、やがて参照点M2が減
速領域SDの下限境界面を越えると、K2 =(HL −z
M2)/(HL −HS )<1となり、r1 =i1 ・K2
1となるから、ブーム3は参照点M2が減速領域SD
の上限境界面に近付くに連れて値が大きくなる減速係数
2 が乗じられた制御信号r1 に従って、即ち、操作信
号i1 が減速領域SDの上限境界面との距離に比例した
値に制限されつつ上昇する。そして、もしも参照点M2
が減速領域SDの上限境界面に到達すると、r1 =K2
=0となり、コントローラー18からは操作信号i1
0、即ち、操作レバー16が中立位置に戻されたのと同
じ制御信号r1 が出力されるから、方向切替弁20が閉
じてブーム3の上昇が停止する。
When the boom 3 rises and the reference point M2 eventually exceeds the lower limit boundary surface of the deceleration area SD, K 2 = ( HL- z
M2) / (H L -H S ) <1 becomes, r 1 = i 1 · K 2 <
Since i 1 is set, the reference point M2 of the boom 3 is the deceleration area SD.
According to the control signal r 1 multiplied by the deceleration coefficient K 2 that increases as it approaches the upper limit boundary surface, that is, the operation signal i 1 is limited to a value proportional to the distance from the upper limit boundary surface of the deceleration region SD. Ascend while rising. And if reference point M2
Reaches the upper limit boundary surface of the deceleration area SD, r 1 = K 2
= 0, the operation signal i 1 is 0 from the controller 18, that is, the same control signal r 1 as when the operation lever 16 is returned to the neutral position is output, so that the direction switching valve 20 is closed and the boom 3 is closed. Climbing stops.

【0029】上述の説明では参照点M2が最上位にある
場合を想定したが、最上位に来るのは必ずしも参照点M
2とは限らず、例えば、図6でブーム3が上昇し続けた
場合あるいは矢印(ロ)で示すように作業機6のダンプ
操作が並行して行われた場合には参照点M3あるいは参
照点M4が最上位点になることがある。これらの場合で
も参照点M2が最上位点となった上述の場合と同様に参
照点M3,M4に対する減速係数K3 ,K4 がそれぞれ
演算され、減速領域SDあるいは侵入禁止領域FB内で
はこれらの減速係数K3 ,K4 に従ってブーム3の上昇
運動が制限される。
In the above description, it is assumed that the reference point M2 is at the highest position, but the reference point M2 is not always at the highest position.
Not limited to 2, the reference point M3 or the reference point, for example, when the boom 3 continues to rise in FIG. 6 or when the dumping operation of the working machine 6 is performed in parallel as shown by the arrow (B). M4 may be the highest point. Reference point M2 even if these are calculated deceleration coefficient K 3, K 4 with respect to the reference point M3, M4 as in the above became the highest point, respectively, of which the deceleration region SD or forbidden entry area FB The ascending movement of the boom 3 is restricted according to the deceleration coefficients K 3 and K 4 .

【0030】次に、作業機6の先端側が解除旋回角領域
C 内にあった場合(手順S−7の判断結果がYes)
は、さらにそれが解除判断領域AJ1,AJ2内にあるか否
かを判断し、作業機6の先端側が解除判断領域AJ1,A
J2内になかった場合、即ち、作業機6が制限旋回角領域
H から離れた位置にある場合には、全ての減速係数は
l ,K5 ,K6 =1のままであるから、全ての制御信
号rj に対してrj =ij となり、コントローラー18
からは操作レバー10のあらゆる方向の操作に対して実
際上は何の動作制限も受けなかった場合と変わらない制
御信号rj が出力される。つまり、この領域では作業機
6は何の動作制限も受けない。なお、この時には警報装
置33により作業領域制限動作を解除する旨の警報を発
する。
Next, when the tip end side of the working machine 6 is within the release turning angle area A C (the judgment result of step S-7 is Yes).
Further it releases judgment area A J1, A determines whether it is within J2, the working machine leading end side release determination area of 6 A J1, A
When it is not within J2 , that is, when the work implement 6 is located away from the restricted turning angle region A H , all the deceleration coefficients remain K 1 , K 5 , K 6 = 1. For all control signals r j , r j = i j and the controller 18
Outputs a control signal r j that is substantially the same as when the operation lever 10 is operated in any direction and is not actually restricted in operation. That is, the working machine 6 is not restricted in any operation in this area. At this time, the alarm device 33 issues an alarm to cancel the work area limiting operation.

【0031】一方、作業機6の先端側が解除判断領域A
J1,AJ2内にあった場合には、参照点M1〜M4の何れ
かが侵入禁止領域FB内にあった時のみ、作業機6の先
端側が制限旋回角領域AH に近付く方向の旋回動作に対
してK5 ,K6 =0となり、制限旋回角領域AH に近付
く方向の旋回動作が規制される動作制限が行われる。こ
れにより、解除旋回角領域AC 内の高い位置にあった作
業機6の先端側がいきなり制限旋回角領域AH の侵入禁
止領域FB内に侵入して障害物を破損するのを防止して
いる。
On the other hand, the tip end side of the working machine 6 is the release judgment area A.
When it is in J1 , A J2 , only when any of the reference points M1 to M4 is in the intrusion prohibited area FB, the tip end side of the working machine 6 approaches the restricted turning angle area A H. On the other hand, K 5 and K 6 = 0, and the operation is restricted so that the turning operation in the direction approaching the restricted turning angle area A H is restricted. Thus, in order to prevent the damage to the obstacle invade the forbidden entry area FB release swivel angle region A distal end side suddenly limited pivot angle range A H of the working machine 6 that was in high position within the C .

【0032】このように、本実施例では作業機6の上方
に侵入禁止領域FBは設定された場合で、障害物が存在
しない油圧ショベルの後方に停車するダンプトラックへ
の土砂の積み込み作業を行う場合のように、作業領域制
限処理により作業機6の先端部が障害物に接触してそれ
を破損するのを確実に防止しながら、作業機6の上方に
設定された侵入禁止領域FBが上部旋回体2を旋回させ
ると共にバケット5を持ち上げてダンプトラックへ土砂
を積み込む土砂積込作業の作業効率の低下を防止するこ
とができる。
As described above, in this embodiment, when the invasion prohibition area FB is set above the work machine 6, loading work of earth and sand is performed on the dump truck stopped behind the hydraulic excavator having no obstacle. As in the case, while the work area limiting process surely prevents the tip of the working machine 6 from contacting and damaging an obstacle, the intrusion prohibition area FB set above the working machine 6 is at the top. It is possible to prevent the work efficiency of the earth and sand loading work for loading the earth and sand from the dump truck by rotating the revolving unit 2 and lifting the bucket 5 from being lowered.

【0033】また、各アクチュエーターの動作範囲の制
限は、方向切替弁20〜23の方向切替動作を制御する
制御信号rj をMPIU31からの減速信号dにより選
択的に低減させることにより行ったが、例えば、油圧ポ
ンプ25と各方向切替弁20〜23の間を接続する管路
中に可変型流量調整弁を設けて、この可変型流量調整弁
をコントローラー18からの流量調整信号により動作さ
せるようにしても良い。あるいは単独の可変型流量調整
弁に代えて圧油の流れ方向を決定する電磁切替弁と圧油
の流量を決定する可変型流量調整弁を設けて、電磁切替
弁による開閉制御と可変型流量調整弁による流量制御を
組み合わせるようにしても良い。もちろん、参照点の数
および設置位置は任意であって、作業機6の形状や所望
の作業形態に応じて適宜変更設定できる。
The operating range of each actuator is limited by selectively reducing the control signal r j for controlling the direction switching operation of the direction switching valves 20 to 23 by the deceleration signal d from the MPIU 31. For example, a variable flow rate adjusting valve is provided in a pipe line connecting between the hydraulic pump 25 and each of the direction switching valves 20 to 23, and the variable type flow rate adjusting valve is operated by a flow rate adjusting signal from the controller 18. May be. Alternatively, instead of a single variable flow rate control valve, an electromagnetic switching valve that determines the flow direction of pressure oil and a variable flow rate control valve that determines the flow rate of pressure oil are provided, and opening / closing control and variable flow rate control by the electromagnetic switching valve are provided. You may make it combine the flow control by a valve. Of course, the number of reference points and the installation positions are arbitrary, and can be appropriately changed and set according to the shape of the work machine 6 and a desired work form.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、上部旋回体の下部旋回体に対する旋回角を随
時検出して、該旋回角が予め設定した解除旋回角範囲に
あると判定した時は、作業範囲制限動作を解除するよう
にしたので、所定の高さ以上の位置に設定される侵入禁
止領域内にバケット等の作業機の一部が侵入して障害物
に接触する事故を確実に防止しながら、障害物が全く存
在しない領域内での土砂積込作業等の作業機の作業効率
の低下を阻止することができる。請求項2記載の発明に
よれば、旋回角が解除旋回角範囲内のそれぞれの旋回境
界の内方に予め設定した解除判断範囲にあると判定した
時は、さらに、少なくとも1つの参照点が侵入禁止領域
内にあるか否かを判定して、該侵入禁止領域内にあると
判定した時は、上部旋回体の旋回境界に向かう旋回動作
を停止させるようにしたので、解除旋回角範囲内の高い
位置にあった作業機の先端側がいきなり解除旋回角範囲
外の領域の侵入禁止領域内に侵入して障害物を破損する
のを防止することができる。請求項3記載の発明によれ
ば、作業範囲制限動作および作業範囲制限解除動作は長
尺支持体および上部旋回体を駆動する油圧駆動手段に供
給される圧油の方向と流量を切り替える方向切替弁の切
替え動作の制御により行うようにしたので、油圧駆動回
路の回路構成を簡単かつ安価にできる。
As described above, according to the invention of claim 1, the turning angle of the upper turning body with respect to the lower turning body is detected at any time, and the turning angle is within a preset turning angle range. When the determination is made, the work range limiting operation is canceled, so that a part of the work machine such as a bucket enters the intrusion prohibited area set at a position higher than a predetermined height and contacts an obstacle. While surely preventing an accident, it is possible to prevent a decrease in work efficiency of a work machine such as a work for loading earth and sand in an area where there are no obstacles. According to the second aspect of the present invention, when it is determined that the turning angle is within the release determination range preset inward of each turning boundary within the release turning angle range, at least one reference point further enters. When it is determined whether or not it is in the prohibition area, and when it is determined that it is in the intrusion prohibition area, the turning operation toward the turning boundary of the upper turning body is stopped, so that it is within the release turning angle range. It is possible to prevent the front end side of the working machine, which was at a high position, from suddenly invading the invasion prohibition region outside the release turning angle range and damaging the obstacle. According to the third aspect of the invention, the work range limiting operation and the work range limiting releasing operation switch the direction and the flow rate of the pressure oil supplied to the hydraulic drive means for driving the long support and the upper swing body. Since the switching operation is controlled by, the circuit configuration of the hydraulic drive circuit can be simple and inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る油圧ショベルの駆動機構
の要部制御回路図
FIG. 1 is a control circuit diagram of a main part of a drive mechanism of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention.

【図2】同じく、油圧ショベルの側面図FIG. 2 is a side view of the excavator.

【図3】同じく、油圧ショベルの要部寸法図[Fig. 3] Similarly, a dimensional drawing of the main part of the hydraulic excavator

【図4】作業機の作業領域制限処理の流れ図FIG. 4 is a flow chart of work area restriction processing of the work machine.

【図5】図4に続く作業領域制限処理の流れ図FIG. 5 is a flow chart of work area restriction processing following FIG.

【図6】作業機の動作領域を説明する説明図FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an operation area of a work machine.

【図7】作業機の土砂の積込作業の状態を示す説明図FIG. 7 is an explanatory view showing a state of loading work of earth and sand on the working machine.

【図8】解除旋回角領域と制限旋回角領域を示す模式図FIG. 8 is a schematic diagram showing a release turning angle region and a limited turning angle region.

【図9】制限解除設定器の斜視図と制限旋回角表示器の
表示状態を示す説明図
FIG. 9 is a perspective view of a limit release setting device and an explanatory view showing a display state of a limit turning angle display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下部走行体 2 上部旋回体 2a 運転室 3 ブーム 4 アーム 5 バケット 6 作業機 7 ブームシリンダー 8 アームシリンダー 9 バケットシリンダー 10 操作レバー 14 ブーム角センサー 15 アーム角センサー 16,17 電気レバー 18 コントローラー 19 旋回モーター 20〜23 方向切替弁 25 油圧ポンプ 26 パイロット油圧ポンプ 27 比例減圧弁ユニット 28,29 比例減圧弁 30 制限範囲設定器 31 マイクロコンピューター(MPU) 32 作業範囲制限スイッチ 33 警報装置 38 回転儀 39 制限解除設定器 1 Lower Traveling Body 2 Upper Revolving Body 2a Driver's Cab 3 Boom 4 Arm 5 Bucket 6 Working Machine 7 Boom Cylinder 8 Arm Cylinder 9 Bucket Cylinder 10 Operating Lever 14 Boom Angle Sensor 15 Arm Angle Sensor 16, 17 Electric Lever 18 Controller 19 Slewing Motor 20-23 Directional switching valve 25 Hydraulic pump 26 Pilot hydraulic pump 27 Proportional pressure reducing valve unit 28,29 Proportional pressure reducing valve 30 Limiting range setting device 31 Microcomputer (MPU) 32 Working range limiting switch 33 Alarm device 38 Rotary gear 39 Limit releasing setting vessel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足立 宏之 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hiroyuki Adachi Inventor Hiroyuki Adachi 650 Jinrachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Tsuchiura factory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 関節型可動部を介してそれぞれ連設され
た複数の長尺支持体の中の先端の長尺支持体の先端部に
設けた作業体、複数の前記長尺支持体およびこれらの作
業機を支持する上部旋回体を油圧駆動手段により駆動し
て建設作業を行う際に、前記作業機の一部に設定した複
数の参照点の位置を随時検出して、少なくとも1つの該
参照点が前記作業機の可動範囲の上部に設定された侵入
禁止領域内に侵入した時に当該参照点が設定された前記
作業機の一部を駆動する前記油圧駆動手段の動作を停止
させる作業範囲制限を行うようにした建設作業機の作業
範囲制限装置において、前記上部旋回体の下部旋回体に
対する旋回角を随時検出して、該旋回角が予め設定した
解除旋回角範囲にあると判定した時は、前記作業範囲制
限動作を解除するようにしたことを特徴とする建設作業
機の作業範囲制限装置。
1. A work body provided at the tip of a long support body at the tip of a plurality of long support bodies that are respectively connected through articulated movable parts, a plurality of the long support bodies, and these. At the time of performing a construction work by driving the upper swing body supporting the working machine of No. 1 by hydraulic drive means, the positions of a plurality of reference points set in a part of the working machine are detected at any time, and at least one of the reference points is detected. A work range limit that stops the operation of the hydraulic drive means for driving a part of the work machine set with the reference point when the point enters the intrusion prohibited area set above the movable range of the work machine. In the work range limiting device for a construction work machine configured to perform the above, when the turning angle of the upper turning body with respect to the lower turning body is detected at any time, and it is determined that the turning angle is within the preset turning angle range, , The work range limiting operation is canceled A work range limiting device for a construction work machine characterized by the above.
【請求項2】 旋回角が解除旋回角範囲内のそれぞれの
旋回境界の内方に予め設定した所定の旋回角幅の解除判
断範囲にあると判定した時は、さらに、少なくとも1つ
の参照点が侵入禁止領域内にあるか否かを判定して、該
侵入禁止領域内にあると判定した時は、上部旋回体の前
記旋回境界に向かう旋回動作を停止させるようにしたこ
とを特徴とする請求項1記載の建設作業機の制御装置。
2. When it is determined that the turning angle is within a cancellation judgment range of a predetermined turning angle width preset inside each turning boundary within the cancellation turning angle range, at least one reference point is further determined. It is determined whether or not it is in the intrusion prohibition area, and when it is determined that it is in the intrusion prohibition area, the turning motion of the upper swinging structure toward the turning boundary is stopped. The control device for a construction work machine according to Item 1.
【請求項3】 作業範囲制限動作および作業範囲制限解
除動作は長尺支持体および上部旋回体を駆動する油圧駆
動手段に供給される圧油の方向と流量を切り替える方向
切替弁の切替え動作の制御により行うようにしたことを
特徴とする請求項2記載の建設作業機の制御装置。
3. The work range limiting operation and the work range limiting releasing operation control the switching operation of a directional switching valve that switches the direction and flow rate of pressure oil supplied to hydraulic drive means for driving the long support and the upper swing body. The control device for the construction work machine according to claim 2, wherein
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