JPS6065839A - 油圧ショベルの転倒防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧ショベルの作業中における転倒を防止する
油圧ショベルの転倒防止装佑に関する。

油圧ショベルはその構成を利用していろいろな種石の作
業を行なうことができる。以下にこのような油圧ショベ
ルの構成を説明する。

第１図は油圧ショベルの概略構成の側面図である。

図で。Ｒは下部走行体、Ｓは下部走行体Ｒ上の上部旋回
体、Ｔは上部旋回体Ｓのブーム回動支点Ａに可回動に取
付けられたフロント機構である。

フロント機構Ｔはブーム１、アーム２、パケット３で構
成されている。Ｂはブーム１上のアーム回動支点、Ｃは
アーム２上のパケット回動支点、Ｄはパケット先端を示
す。４はブーム１を俯仰さぜるブームシリンダ、５はア
ーム２を揺動さぜるアームシリンダ、６はパケット３を
回動させるパケットシリンダである。なお、Ｆはブーム
シリンダ４のボトム支点、Ｅはブームシリンダ４のロン
ド支点を示す。

このような油圧ショベルは、ブーム１、アーム２、パケ
ット３を個別に駆動し、上部旋回体Ｓを旋回させること
により種々の作業を遂行する。ところで、このような作
業中には、フロント機構Ｔにかかる荷重に基づく油圧シ
ョベルに作用するモーメントが大きくなって油圧ショベ
ル転倒のおそれが発生する場合がある。例えば、パケッ
ト３の先端に荷を吊る場合や、ブーム１を上げ、アーム
２およびパケット３をいっばいに曲げた状態で荷を吊り
、次いでブーム１を下げ、アーム２、パケット３を伸ば
してゆく場合など、油圧ショベルに作用するモーメント
が大きくなると油圧ショベルが転倒するおそわを生じる
。又、屋上の油圧ショベルが崖下までフロント機構Ｔを
伸はして作芋する場合、フロント機構Ｔの長さとそわに
かかる荷寅によっては油圧ショベルに作用Ｉるモーメン
トが大きくなり、油圧ショベルか最下に転落するおそれ
が発生する。

そこで、従来は油圧ショベルの転倒を防止するため、未
然に晋報を発生してオペレータに江意な喚起することが
考えらねてぃたが、油圧ショベルのフロント機構Ｔはブ
ーム１、アーム２、パケット３が個別に駆動するため作
業中は吊に代雑な形状を里し、このため、油圧ショベル
に作利するモーメントも複雑に変化し、このモーメント
を常に、かつ、正確に把握するのは甚だ困難であった。

したかって、正確、最適な警報の発生も困難であり、こ
れを解決するためＫは、最大の安全を見込んだうえで回
報発生条件を設定せざるを得なかつた。

このことは、油圧ショベルが実際にはより一層大きな荷
重に耐えることができても警報が発せられて作業を不可
能とすることを意味し、結局、油圧ショベルの有する作
業能力を抑制し、作業能率を低下させるという欠点を生
じることとなる。

本発明の目的は、このような問題を解決し、確実に安全
性を保持しなから、油圧ショベルの有する作業能力な充
分に使用することかでき、ひいては、作業能率を向上さ
せろことかできる油圧ショベルの転倒防止装置を提供す
るにある。

この目的を達成するため、本発明は、ブーム、アーム、
パケットの変位を検出する角度計等の変位検出装置と、
旋回体の傾斜角度を検出する角度検出装置と、ブームシ
リンダの駆動圧力を検出する圧力計等の圧力検出装置を
設け、これら各装置で検出された値に基づいてフロント
機構にかかる荷重が油圧ショベルに作用する力を演算に
よりめ、この力と、油圧ショベルの走行体の転倒支点に
おける本体重量（フロント機構を除く。）に関連して定
められた転倒限界値とを常に比較Ｌ、前者が後場を超え
たとき信号を出力し、この信号を油圧ショベルの転倒防
止に使用することを特借とする。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第２図乃至第５図は、本発明の実施例の演算部の演算を
説明するための説明図である。

第２図で、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆは第１図に示すブー
ム回動支点、アーム回動支点、バケット回動支点、バケ
ット爪先唱、ブームシリンダボトム支点、ブームシリン
ダボトム支点を示す。Ｘ。

ｈはそれぞれブーム回動支点Ａを中心として地上からみ
た場合の水平軸および垂直軸であり、この水平動Ｘと垂
直軸りにより、回動支点Ａを原点とする座標軸か植成さ
ねる。Ｘ、Ｈはそれぞれブーム回動支点Ａを中心として
角度θだけ傾刷した旋回体Ｓからみた場合の水平軸およ
び垂直軸を示す。

この場合、図示されている角θは旋回体Ｓがフロント機
構Ｔと反対の側へ傾余しているときの角度であり、逆に
、旋回体Ｓがフロント機構Ｔの側へ傾斜するときの傾斜
角は負となる。α１は支点Ａにおける水平面とブーム１
上の直線ＡＢとのなすブ−ム角、α２は直線ＡＢと直線
ＡＥとのなす角、α３はブームシリンダロッドと直線Ａ
Ｅとのなす角、β１は直線に１とアーム２上の直線ＢＣ
とのなす角から９０°を減じたアーム角、γ１は直線Ｂ
Ｃとバケット３上の直線ＣＤとのなすバケット角である
。

ｌ１は支点Ａと、支点Ｅから直線ＡＢに垂直におろした
線が直線ＡＢと交わる点との間の距離、ｌ２は支点Ｅと
、支点Ｅから直線ＡＢＫ垂直におろした線か直線ＡＢと
交わる点との間の距離、ｌ３は支点Ａと支点Ｆとの垂直
距離、ｌ４は支点Ａと支点Ｆとの水平距離、ｌ５は直線
ＡＥの距甜である。Ｐｂはブームシリンダ４のボトム惧
圧力、Ｐｒはブームシリンダ４のロッド側圧力、Ｓ４オ
ブームシリンダ４のボトム側受圧面積、Ｓｒはブームシ
リンダ４のコンド側受圧面績である。Ｋ１はブームシリ
ンダ４の押出力、Ｋ２はその分力を示す。なお、ブーム
シリンダ４は通常２本使用され不ので、本実施例におい
ても２本備えられているものとして考え、又、モーメン
トはすべて支点Ａを中心として考える。

このような油圧ショベルのフロント機構Ｔの状態におい
て、フロント機構Ｔによる回転モーメントはブ−ムシリ
ンダの押出力Ｋ１の分力Ｋ２によって支えられているの
で、支点Ａに作用するモーメントＭ１は次のようになる
。

Ｍ、＝、＋（２ｘｌ、−［＜、［＜、ｓｉｎα３ｘｌ、
−＝−＝−−・−−（１１ここで、角α３は、 又、距離ｌ３は ｌ。

であるから したがって上記（１）式は ただし ブームシリンダの押出力Ｋ１は、ブームシリンダが左右
に１本づつ、計２本あることから、Ｋ１−２×（Ｐｂ−
８ｂ−Ｐ、・Ｓｒ）故に（２）式は次のようになる。

Ｍ、＝２（ＪＪｂ−ｓｂ−Ｐｒ１１Ｓｒ）Ｘ−ＸＣＯ３
φ・・曲（３）ｃｊｏｓα２ 次に、フロント機構Ｔが第２図に示す状態にある場合、
バケット３に荷−徂ががかっていないとき（空荷のとき
）のモーメントＭ２をめる。

第３図で、第２図と同一支点、同一角度には同一符号が
付しである。Ｇはプーム重心位置であり、、ブームの重
量をＷ。とする。■はアーム重心位置であり、アームの
重量をＷｖとする。Ｉはバケット重心位置であり、バケ
ットの重量をＷ１とする。α４は直線ＡＧ直線ＡＢとの
なす角、β２は直線ＢＣと直線ＢＶとのなす角、γ２は
直線ＣＤと直線ＣＩとのなす角である。ｌ６は直線ＡＢ
の長さ、ｌ７は直線ＢＣの長さ、ｌ８は直線ＣＤの長さ
、ｌ８は支点Ａと重心位置Ｇとの間の距離、ｌ１０は支
点Ｂと重心位置Ｖとの間の距離、ｌ１１は支点Ｃと重心
位置Ｉとの間の距離である。

以上のように定めると、空荷のときのモーメントＭ２は
、 １＼４２−＝ＷＧ−１，ｃｏｓ（θ＋α１＋α２）＋Ｗ
ｖ・（４ｃｏｓ（ｖ−４−＋ｔ、）十ｅＨｏｓｉｎ（θ
十α１＋β１＋β２）ｌ＋Ｗ＋（１！、ｃｎｓ（θ＋α
１）モ１３−Ｈ、ｓｉｎ（θ十α１＋／’＋）／７１１
ｓｉｎ（０＋α１−１”／’＋＋ｒ。

＋Ｋ２））……………………………………（４）（３）
式はバケット３に荷重がかかつているときの支点Ａに作
用するモーメント、（４）式はバケット３に荷重かかか
っていないときのモーメントであるから、バケット３に
かかる荷重自体が支点へに作用するモーメントＩＭ、は
、 Ｍ、：Ｍ、−Ｍ２………………………………（５）でめ
られ乙。

ここで、パケット３にかかる荷重の重量Ｗｊをめる。第
４図で第３図と同一支点、同−位置、同一長さには同一
符号が付しである。Ｊはバケットにがかる荷重の重心位
置、γ３は直線ＣＤと直線ＣＪとのなす角、ｌ１２は支
点Ａと重心位置Ｊとの間の水平距離、ｌ１３は支点Ｃと
重心位置Ｊとの間の距離である。

以上のように定めると、距離ｌ１２は、４□＝４ｃｏｓ
（θ＋αｒ）十１７Ｓｉｎ（θ十α１＋β、）−４３ｓ
ｉｎ（θ十α１＋β１＋ｒ１＋γ、）……………（６）
となり、車量Ｗ、は、 Ｗ、−一………………………………………・・（７）と
なる。

以上の演算は、フロント機構から支点Ａに作用するモー
メントを考えて行なったものであるが、油圧ショベルの
転倒を考える場合、実際の転倒支点に作用するモーメン
トを考える必要がある。さらに、油圧ショベルは上部旋
回体Ｓが旋回するので、例えばパケット３に荷を吊った
ままで旋回する場合も生じる。このような場合、転倒支
虚は上部旋回体Ｓの向きによりその位置が移動する。本
発明の各実施例においては、油圧ショベルの転倒か最も
発生し易い、土部旋回体Ｓの桶向き時の転倒支点および
この転倒支点に作用１るモーメントについて演算を行な
う。

紀５図は、上部旋回体Ｓ真横を向いた状態な示し旋回体
Ｓの傾斜角はθである。Ａは前述と同じブーム回動支点
、Ｌは油圧ショベル本体（フロント機構Ｔを除く部分）
の重心位置、Ｎは転倒支点を示す。ｌ１４、ｌ１６はそ
れぞ第１支点Ａと支点Ｎとの間の水平距離および垂直距
離、ｌ１５、ｌ１７はそれぞれ支点Ｎと車心位置Ｌとの
間の水平距離および垂直距前である。

ここで、油圧ショベル本体の車量をＷＬとす）と、転倒
支点Ｎにおける油圧ショベル本体重量によるモーメント
Ｍ４は、 Ｍ４’＝ＷＬ（７３，ｃｏｓθ＋４７ｓｉｎθ）………
…………（８）となる。フロント機構から油圧ショベル
本体に作用するモーメント、即ち転回モーメン）Ｍ、は
（４）（５）、（６）、（７）式から、 ’Ｇ−Ｗａ（１！ｏｃｏｓ（θ＋α１＋α２）１３，４
ｃｏｓθ−乙、ｓｉｎθ）α、＋βｓ）ａ、、ｓｉｎ（
θ＋α、＋β、＋γ、＋γ２）−１，４ｃｏｓθ−（ｔ
’ｓｓｉｎθ）＋Ｗ、（４２Ａ’、４ｃｏｓθ−７１，
、ｓｉｎθ）”Ｍ２（ＷＯ＋Ｗｖ＋’ＷＹ）（１１４Ｃ
Ｏ５θ十ｌ、６ｓｉｎθ）十Ｍ３−Ｗ、（４４ＣＯ８θ
十ｌ、６ｓｉｎθ）＝Ｍ＋（Ｗｃ＋Ｗｖ＋Ｗｒ＋Ｗｌ）
（ｆｌｕｃｏｓθ＋４６ｓｉｎ）…………………（９） 以上、（８）式および（９）式から、油圧ショベルの１
１広倒は、 Ｍ５＞Ｍ４ となったときに発生ずる。そこで、安全を確実にするた
め、モーメントＭ４に適宜の定数ＣＭ（ただし、０＜Ｃ
Ｍ＜１）を乗じた値であるモーメントＭｅ（Ｍ６−＝Ｃ
，ｘＭ４）を作り、このモーメントＭとモーメントＭと
を比較し、モーメントＭ９かモーメントＭ７な超えたと
き信号を発生し、この信号を油圧ショベルの転倒防止に
使用すれは安全を確保しながら油圧ショベルにその能力
を充分に発押させることができることとなる。

以下、このような演算に基づく本発明の実施例について
述べる。

第６図は本発明の一実施例に係る油圧ショベルの転句ｌ
防止装置のブロック図である。

本実施例においては、回動支点Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ角
度検出器か設けられ、これらの角度杉芝出器によりブー
ム角α１．アーム角β１．バケット角ｒ＋が検出され、
この角度に応じた信号Ｅ０１、Ｅβ１、Ｅ、１が出力さ
れる。又、ブームシリンダ４（１）ホトム側およびロッ
ド佃の圧力Ｐｂ、”ｒを検出する圧力検出器が設けられ
、この圧力に応じた信号Ｅ、ｂ、Ｗが各圧力検出器から
出力される。さらに、旋同体Ｓには傾斜角度検出器か設
けられ、旋回休Ｓ体傾斜角θに応じた信号Ｅ、が出力さ
オする。図で、７は本実施例の装置の演算部分、８は演
算部分７から出力される信号により作動する警報装置で
ある。演算部分７の構成は次のようになっている。

即ち、９は信号Ｅθ、Ｅａ１＋Ｅβ１．Ｅ７１を入力し
てモーメントＭ２を演算するを荷モーメント演算部、１
０は信号Ｅａｌ＊ＥｐｂｔＥｐｒを入力してモーメント
Ｍ、を演算するフロントモーメント演算部、１１は信号
Ｅ、、Ｅｃｌ、Ｅ、、、Ｅ、、を入力して水平距離ｌ１
２を演算する荷重点距離演算部、１２は減算器、１３は
除算器、１４はモーメントＭ５を演算する転倒モーメン
ト演算部、１５は信号Ｅθを入力して本体側モーメント
Ｍを演算する本体側モーメントヒ算部、１６は比較器で
ある。

以下、本実施例の動作を説明する。

まず、空荷モーメント演算部９の動作を、第７図に示す
空荷モーメント演算部の具体例を示すブロック図に基づ
いて化１明する。角度検出器からのブーム角信号Ｅａ１
と傾斜角度検出器からの佃がト角信号Ｅθは加算器１７
で加算され、この加勢された信号Ｅθ十１１は記憶器１
８に記憶された角度α２の信号Ｅａ２と加算器１９にお
いて加算され、信号Ｅｌ＋ａｌ＋ａ２を発生する。この
信号は三角関数発生器２０に入力され、角度（θ十α、
＋α２）の余弦に応じた信号Ｅｃｏｓ（θ＋α１＋α２
）がとり出さセ、係数器２１により重量Ｗｅと距離ｌ、
を乗じた値に応じた信号が乗じ１ね、信号ＥＷＧす９・
ｃｏｓ（θ＋α１＋α２）を発生する。一方、信号Ｅθ
＋ａｉは三角関数発生器２２に入力さ才１、角度（θ十
〆工、）の余弦に応ピた信号Ｅ。ｏｓ（θ十〇□）がと
り出さ１係数器２３により距離１６に応じた信号が乗置
さハて信号Ｅ１６ｃｏｓｃθ＋α１）とさハる。又、ア
ーム角信号Ｅβｌと信号Ｅｆｌ＋ｍｌは加算器２７で加
算されて信号Ｅ０＋、＋β１となり、この信号はさらに
記憶器３１に記憶さハた角度β２に応じた信号Ｅβ２と
加勺器謔で加すされて信号Ｅθ＋αｌ＋βｌ＋β２とな
る。この信刊は三角関数発生器２９に入力され、角度（
θ＋α、＋β１＋β２）の正弦に応じた信号Ｅｓ１ｎ（
ｏ’＋ａ１＋ｐｘ＋ｐｚ）かとり出され、係数器３０で
距離ｌ１０に応じた信号が乗算されて信号Ｅ１ｔｏｓｉ
ｎ（θ＋α１＋β１＋β２）となる。この信号は加算器
２４で前記の信号Ｅ１６ＣＯ３（θ＋α１）ト加算され
、さらに係数器２５により重量Ｗ７に応じた信号が乗算
されて、信号ＥｗｖｌｉＣＯ８（θ＋ａｔ）＋ｌ＋ｏｓ
ｉｎ（θ＋αｊ＋βｌ＋β２）１となる。この信号は加
算器２６で前記の信号”ＷＱＬ１９’Ｃｏ５（（１＋ａ
ｌ＋ａ２）と加勢されて信号Ｅｗｃ・ｚ９ｃｏｓ（θ＋
ａｌ＋ａ２）＋ＷＶ（１６・Ｃ０３（θ＋ａｌ）＋ＪＩ
Ｏ３ｊｎ（θ＋α１＋β１＋β２））となる。

加算器２７の出力信号Ｅθ＋ａ１＋β１は三角関数発生
器３２に入力されて角（θ＋α、＋βＩ）の正弦に応じ
た信号Ｅｓ１ｎ（θ＋α１＋β１）がトリ出すれ、係数
器３３で距離ｌ７に応じた信号が乗算されて信号Ｅｚ７
ｓｉｎ（θ＋６．＋β、）となる。この信号は加算器３
４により前記係数器器の出力信号と加算されて信号Ｅ１
６ｃｏｓ（θ＋αｌ）＋Ｊ７ＳＩｎ（θ＋む＋ハ）を発
生する。加算器２７の出力信号は又、加算器３５により
パケット角信号Ｅγ１と加算されて信号Ｅθ＋ａ１＋β
１＋ｌを発生し、さらに記憶器３７に記憶された角γ２
に応じた信号Ｅ、２と加算器３６で加算されて信号Ｅθ
＋１＋７９１＋ｒ１−１−１”２となる。この信号は三
角関数発生器３８に入力され、角（θ＋α１＋β、＋γ
、＋γ２）の正弦に応じた信号Ｅｓ１ｎ（θ＋α１＋ハ
＋１１４−ｒ２）がとり出され、係数器３９において距
離ｌ１１に応じた信号が乗算されて信号Ｅｚｎｓｉｎ（
θ＋α１→−ハ＋ｒ１＋γ２）となる。この信号は減算
器４０により前記加算器３４の出力信号から減算された
うえ、係数器４１で重量Ｗ、に応じた信号が乗算され、
信号Ｅｗｙ［６ＣＯｓ（ｆｌ＋αｔ）ｉ７ｓｉｎ（θ＋
α１十ハ）−ｌｏｓｉｎ（θ＋α１＋β＋＋γ＋＋ｒｚ
）ｌとなる。この信号は加算器４２により前記加算器２
６の出力信号と加算されることにより、（４）式に示す
空荷モーメントＭ２に応じた信号ＥＭ２がイ坤られる。

次に、第６図にボすフロントモーメント演算部ｌｏの動
作を、第８図に示すフロントモーメント漁算部の具体例
を示すブロック図に基づいて説明する。ブーム角信号Ｅ
ａＩは加算器４４で記憶器４３に記憶された角度α２Ｖ
ｃ応じた信号ＥＣ１２と加験されて１６号Ｅム、＋６２
となり、三角関数発生器４５に入力して角度（α１＋α
２）の正弦圧応じた信号Ｅｓｉｎ（α１＋α２）かとり
出され、係数器４６により距離ｌ１に応じた信号か乗算
されて信号ＥｊｂＡＩＩｓＩｎ（ｄ！＋、ｔ２）となる
。こ信号は加算器４８において、記憶器４７に記憶され
た値ｌ３ｃｏｓｃｔ２に応じた信号と加算され、信号Ｅ
Ｉｓｒｎ＜α１＋α２）＋Ｉ＋３ｃｏｓａ２を発生する
。一方、前記加算器４４の出力信号は三角関数発生器４
９に入力され、角肪（（χ１＋α２）の余弦に応じた信
号Ｅｃｏｓ（ａｌ−ｒ２）がとり出され、係数器５０に
より距離７．に応じた信号が乗算さハて信号Ｅｌｌｃｏ
ｓ（ａ＋＋０２）となる。この信号は減算器５１におい
て、記憶器５２に記憶された値Ａ’ＡＣＯ８α２に応じ
た信号Ｅｔａｃｏｓａｙを減勢シて、信号ＦＪＪＩＣＯ
８（αｌ＋ａ２）−１４ＣＯ５ａ２か出力される。減算
器５１の出力信号は除算器５３において、加算器４８の
出力信号により除算され、その商に応じた信号は逆三角
関数発生器５４に入力され、この信号の角ル゛の逆正接
に応じた信号Ｅｔａｎ−１ｇ】ｃｏｓ＜ａｘ＋ａ２）−
ｔ４ｃｏｓａ２かとり出される。このとり出された信号
は、加算器５５で加算器４４の出力信号Ｅ＋１１＋（１
２と加算され信号Ｅφとなる。この信号は三角関数発生
器５６に入力されて角φの余弦に応じた信号Ｅｃｏｓφ
がとり出され、係数器５７で値に応じた信号が乗算され
、信号Ｅがえられる。一方、ブームシリンダのボトム側
圧力Ｍ号１らｂは係数器５８に導かれて値２×Ｓｂに応
じた信号が乗算されて信号Ｅ２．ｐｂｅＳｂとなる。又
、ブームシリンダ４のロツドイ側圧力信号Ｅｐｒは係数
器５９に導かれて値２ＸＳｒに応じた信号が乗算されて
信号Ｅ２ｐｙ’８Ｆとなる。この両信号は減り器６０に
おいて減算され、信号１コ２（ｐｂａｓｂ−ｐｒ＊ｓｒ
）を得る。この信号と前記係数器５７の出力信号は乗算
器６１に入ブされ。

て乗算され、信号ＥＭＩが出力される。こσ信号ＢＭ＋
は（３）式に示す支点Ａに作用するモーメントＭ１に応
じた信号である。

次に、第６図に示す荷重点距離演算部１１の動作を、第
９図に示す荷重点距離演算部の具体例を示すブロック図
に基づいて説明する。傾斜角信号１号θとブーム角信号
Ｂ（１１は加算器６２で加やされ、こσ〕加算された角
ｌ＠号Ｅθ＋ａ１は三角関数発生器６に入力されて角（
θ＋α１）の余弦に応じた信号Ｅｃｏｓ（θ＋αｌ）が
とり出され、係数器６４で距離ｌ５に応じた信号が乗ぜ
られて信号ＥＡ６ＣＯ５（ｌｌ＋ａｌ）となる。一方、
アーム角信号Ｅ／１は加算器６５において加算器６２の
出力信号と加算され、加算された信号Ｅθ＋６１十β１
（ま三角関数発生器６６に入力されて角（θ十α１＋β
１）の正弦に応じた信号Ｅｓ１ｎ（０＋ａ＋＋βＩ）が
とり出され、この信号は係数器６７で距離ｌ７に応じた
信号が乗算されて信号Ｅｕ５ｉｎ（θ＋む＋β１）とな
る。この信号は前記係数器６４の出力信号と加算器６８
において加算され、信号Ｅ１６ｃｏｓ（θ十ａ１）＋／
７Ｓｉｎ（θ十αｌ＋／１）が得られる。又、バケット
角信号Ｅ、ｌは加瀞器６９で前記加算器６５の出力信号
Ｅθ＋ａｌ十ハと加算されてＥθ＋ａ＋＋／１＋７１と
なり、さらに加算器７０において記憶器７１に記憶され
た角γ、に応じた信号Ｅ、３が加算されて信号Ｅθ＋（
ｔ１＋ＩＩ＋ｒ＋−１−７となる。この信号は三角関数
発生器７２に入力されて角（θ＋α１＋β、十γ＋＋４
ｇ）の正弦に応じた信号がとり出され、この信号は係数
器７３で距離４３に応じた信号が采じられて信号Ｂｌ＋
３ｓｉｎ（θ＋α］十β１＋γＩ＋ｒ３）とよる。この
信号は減算器７４で加算器６８の出力信号から減算され
て信号Ｅ１１２を出力する。この信号Ｅ／１２は（６）
式に示す支点Ａと重心位置Ｊとの間の水平距離に応じた
信号である。

再び第６図に戻り、璧荷モーメント演算部９の出力信号
Ｅユ、２とフロントモーメント演算部１０の出力信号Ｅ
□の信号は減算器Ｉ２で減算されることにより（５）式
に示されるモーメントＭ３に応じた信号ＥＭ３が得られ
る。この信号Ｅｍ３は除算器１３で荷重点距離演算部１
１の出力信号Ｅ／１２で除算され、（７）式に示す重量
Ｗ、に応じた信号Ｅ、を得る。信号Ｗ、はフロントモー
メント演算部１０の出力信号Ｅ、および傾斜角信号Ｅθ
とともに転倒モーメント演算部１４へ入力される。

ここで、転倒モーメント演算部１４の動作を、第１０図
の転倒モ一メント演算部の具体例を示すブロック図に基
づいて説明する。信号ＥＷＪＧ’加算器７３において、
記憶器７４に記憶された重量（ＷＧ＋ＷＶ＋Ｗ１）に応
じた信号ＢＷＧ＋ＷＶ＋Ｗ１と加算さする。一方、傾斜
角信号Ｅ０は三角関数発生器７７に入力さｔして角θの
正弦に応じた信号Ｅ５ｉｎ０かとり出され、この信号は
係数器７８で距離１１６に応じた信号か米じられて信号
Ｅ＊１６ｓｉｎθとなる。又、傾斜角信号Ｅθは三角関
数発生器７９に入力されて角θの余弦に応じた信号Ｅ。

ｏ５θかとり出され、この信号は係数器８０で距離ｌ１
４に応じた信号か釆じられて信号Ｅ／＋４゜０５θとな
る。係数器７８、３０の出力信号は、加算器８１て゛加
算され、この加算された信号は乗置器８２において加算
器７５の出力信号と乗→されて信号（ＷＪ＋ｌ〜・Ｇ＋
ＷＶ＋Ｗ４）Ｘ（１１６！５１ｎθ＋ｊ！１４ＣＯ８θ
）がとり出される。この信号は減算器８３において、フ
ロントモーメント演算部１０から出力されたモーメント
Ｍ１に応じた信号ＥＭ１から減算され、（９）式に示す
転倒モーメントＭ。

に応じた信号Ｅ０．が出力される。この信号ＥＭ５は、
本体側モーメント演算部１５の出力信号ＥＭ６とともに
比較器１６に入力される。

ここで、本体側モーメント演算部１５の動作を、第１１
図の本体側モーメント演算部の具体例を示すブロック図
に基づいて説明する。傾斜角信号Ｅθは三角関数発生器
８４に人力されて角θの正弦に応じた信号となり、この
信号は係ａ器８５で距離４７に応じた（ｉ号か梁じられ
信号ＥＪｔ７５ｉＨθとなる。一方、傾斜角信号Ｅθは
三角関数発生器ン８６に入力されて角θの余弦に応じた
信号となり、この信号は係数器８７で距離ｌ１５に応じ
た信号が梁じられ信号Ｅ／１５ＣＯ３θとなる。これら
係数器８５．８７の出力信号は加算器８Ｂで加算された
後、係数器ン３９で本体Ｍｔ。

ＷＬに応じた信号が乗じられ信号ＥｗＬ（ｚｔ７ｓｉｎ
θ＋１１５ｃｏ３θ）を得る。この信号は（８）式に示
す本体車量によるモーメントＭ４に応じた信号である。

そして、前述のように、この信号には安全を確実にする
ため、係数器９０において適宜の係数器（０＜ＣＭ＜１
）に応じた信号が乗算され、モーメン）Ｍ。（へ４゜−
ＣＭｘＭ４）に応じた信号ＦｉＭ６が出力される。

比較器１６に入力された本体イμｍ１モーメント演算部
１５の信号Ｅ、、と転倒モーメント演算部１４の信号Ｅ
Ｍ５とは、その値の大小が比較され、信号ＥＭ５が信号
ＥＭ６を超えたとき、比較器１６から警報信号Ｅ・が出
力され、この信号により臂報装置８か作動して警報を発
生する。

とのよ５に、本実施例では、油圧ショベルのフロント機
構の腹雑な位置変化および油圧ショベル旋回体の傾斜角
を正確に把握するようにし、この変化による転倒支点に
作用するモーメントの変化を、常に、安全度を見込んだ
転倒限界値と比較し、前者が後者を超えたとき杵報信号
を発生して警報装置を作動するようにしたので、油圧シ
ョベルの安全性を保持しながらその有する作業能力を充
分に使用でき、ひいては作業能率を向上せしめることが
できる。

第１２図は本発明の他の実施例１に係る油圧ショベルの
転倒防止装置のブロック図である。

この実施例の構成を説明する前に、この実施例において
使用される演算について説明する。転倒モーメントＭ５
は（９）式のとおり、 Ｍ５＝Ｍ、−（ｗｏ＋ＶＶｖ＋Ｗ、＋Ｗ、Ｘ７１４ＣＯ
８θ＋４ａＳｊｎθ）ここで、このモーメントＭ、に、
さきに述べたモーメントＭ６を代入して転倒警報信号発
生直前のモーメントＭ、の値をめると、 Ｍ＋＝Ｋ（Ｗｏ＋Ｗｖ＋Ｗ＋＋１’ＶｚＸ４ｃｏｓθ＋
４６ｓｉｎθ）・＝（１０ところで、モーメントＭ１の
値は（２）式から、Ｍｌ＝ＫｌＸ−Ｘｃｏｓφ で表わされるので、結局、転倒警報信号発生直前のブー
ムシリンダ４の押出力に３は、 Ｋｓ−（Ｍａ十（Ｗ、＋’Ａ〜＋ＶＶ＋十ＷＪ）（４４
ｃｏｓＱ＋４ｔａＳｉｎθ月となる。したがって、さき
の実施例のように、モーメ′ントの値を比較する代りに
押出力に、と上記押出力に、とを比較することによって
も転倒信号な得ることかできる。

以下、本実施例の構成を説明する。

第１２図において、第６図に示す部分と同一部分、には
同一符号を伺してその説明を省略する。９１は本実施例
の演算部であり、さぎの実施例の演算部７と同じく、ブ
ーム角信号ＥＩ！１．アーム角信号Ｅβ１．バケット角
信号Ｅ、ｌ、旋回体傾斜角信号Ｅθブームシリンダボト
ム側圧力信号Ｅｌｐｂ＋同じくロンド側圧力信号１つ２
．を入力する。９２げフロントモーメント演算部であり
、さぎの実施例におけるフロントモーメント演算部とは
異なる演嘗を行なう。

９３は転倒警報発生時シリンダ押出力演算部であり、（
１１）式の押出力に３に応じた信号を出力する。

以下、本実施例の動作を説明する。

まず、フロントモーメント演算部９２の動作を、第１３
図に示すフロントモーメント演算部の具体例を示すブロ
ック図に基づいて説明する。本実施例のフロントモーメ
ント演算部９２を構成する各演算器、各関数発生器、お
よび各記憶器はさきの実施例のフロントモーメント演算
部１０と同じであり、それぞれに同一符号が付しである
。本実施例σ）フロントモーメント演算部９２がさぎの
実施例のものと異なるのは、その出力部である。即ち、
乗算器６１から、（３）式のモーメントＭＩに応じた信
号ＥＭＩかとり出されるとともに、係数器５７からは信
号が、又、係数器６０からはブームシリンダ押出力Ｋ１
に応じた信号１籟、が、フロントモーメント演算部９２
の出力信号としてとり出される。

第１２図において、減算器１２ではフロントモーメント
演算部９２の出力ＥＭ、から空荷モーメント演算部９の
出力信号ＦＪＭ２か減算され、（５）式に示すモーメン
）Ｍ３に応じた信号ＥＭ３か得られ、この信号は除算器
１３で荷重点距ぎ演算部１１の出力信号ＩＤＪＩ２で除
算され、（７）式に示す重量Ｗ、に応じた信号−５か得
られる。この信号ＥＷＪはフロントモーメント演算部９
２の出力信号Ｅｘ＋ｃｏｓφ、信号Ｅθ、信号九。とと
もに転倒警報発生時シリンダ押出力演算部９３へ入力さ
れる。

ここで、転倒警報発生時シリンダ押出力演算部９３の動
作を、第１４図に示すそのよく体側のブロック図に基づ
いて説明する。入力された除算器１３からの信号ＥＷ、
は加獅器９５に２いて記憶器９Ｇに記憶された重量（Ｗ
Ｏ＋Ｗｖ＋ＷＸ）ＶＣ応じた信号と加算される。一方、
傾斜角信号Ｅθは三角関数発生器５８，１００に入力さ
れて、それぞれ角θの正１１り、余弦に応じた信号Ｅｓ
１ｎθｙ”Ｃ：Ｏ２０となり、さらに係数器９９．１０
１において距塵Ｒｊ９＋ａ、４＋に応じた信号が乗じら
れる。係数器９９，１０１の出力信号は加算器１０２で
加算されて信号Ｅ１６ｓｉｎθ＋７１４ＣＯ８θとなり
、この信号は加算器９５の出力信号と乗算器９７におい
て乗じられ、信号Ｅ（ｗａ＋ｗｖ＋ｗｒ＋ｗ、ｒ）（ｚ
＋６ｓｉｎθ＋１Ｉ４ｃＯ５θ）を発生ずる。この信号
は、本体側モーメント演算部１５の出力信号ＥＭと加初
器１０３において加算された後、フロントモーメント演
算部９２の出力信号と乗算器１０４において乗じられ、
信号ＥＫ３を得る。この信号ＥＫ３は（１１）式に示す
転倒警報信号出力直前のブームシリンダの押出力Ｋ３に
応じた信号である。

第１２図で、この信号１九、ハフロッドモーメント演算
部９２の出力信号Ｅヤ、とともに比較器１６ｖｃ入力さ
れ、比較器１６は信号Ｅ□が信号ＥＫ！を超えたとき警
報信号肌を出力する。警報装置８は、この警報４８号Ｅ
□により作動し、警報を発生する。

このように、本実施例では、油圧ショベルのフロント機
構の抜朶イな位置変化および旋回体の傾胴角を正確に指
握するようにし、この変化によるブームシリンダの押出
力の変化を、常に、安全度を見込んだ転ケ１１限界値と
比軟し、前者が後者を超えたとき警報信号を発生して脣
報装置直を作動するようにしたので、さぎの実施例と同
じ効果を会する。

以上述べた各実施例において（ｌ１、演算部分７．９１
からの出力４５号均を警報装置８に入力して警報を発生
し、こわを転倒防止の手段としたカーこの出力信号ＥＡ
を用いる転倒防止の手段としては、警報装置８の他に表
示袋筒や作動停止装置を採用することができる。以下、
作動停止装置について説明する。

第１５図は作りｌ停止装置の油圧回路および電気回路の
系統図である。

図で、１０５はブームシリンダ４に圧油を供給するポン
プ、１０６はアームシリンダ５に圧油を供給するポンプ
＋１０９はボング１００の吐出側、タンク１０７、ブー
ムシリンダ４のヘッド側およびロッド側に接続されたボ
ートを備えた方向切換弁、１１０はポンプ１０６の吐出
側、タンク１０８、アームシリンダ５のヘッド側および
ロッド側に接続されたポートを備えた方向切換弁である
。ブームシノンタ゛４およびアームシリンダ５のヘッド
側およびロッド側と方向切換弁１０９、１１０のポート
とを接続する管路１１１〜１１４には、２位置の電磁式
ＯＮ−ＯＦＦ弁１１５〜１１８が介設されてＪ６す、該
電磁式ＯＮ−ＯＦＦ弁１１５〜１１８のパイロットは演
算部７、９１に接続され、演算部７，９１から出力され
る警報信号Ｉ、を入力し、図示の位置Ｘから管略１１１
〜１１４を遮断する位置Ｙに切換わる。１１９は、演算
部７、９１から電磁式ＯＮ−ＯＦＦ弁１１５〜１１８パ
イロットに伝えられている警報信号ＥＡを切る為のＯＮ
−ＯＦＦスイッチである。

方向切換弁１１９，１１０を位置Ａもしくは位置Ｂに切
換えて、ブーム、アームおよびバケットからなるフロン
ト機構を作動して、たとえばブームおよびアームを油圧
ショベル本体に近い位置において、高い負荷のものをバ
ケットに乗せ、ブームおよびアームを作動して油圧ショ
ベル本体から離れた位置まで移動させる時、モーメント
背止か転倒限界値を超えると警報信号ＦＪ）によって電
磁式ＯＮ−ＯＦＦ弁１１５〜１１８が位動Ｘから位置Ｙ
に切替わり、方向切換弁１０９、１１０の操作を無促し
て管路１１１〜１１４を閉鎖状態におき、ブームシリン
ダ４およびアームシリンダ５をロック状襲にする。従っ
て、油圧ショベルの転倒が自動的に防止される。

また、転倒を回避する方向にブームおよびアームを作動
させる時には、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ１１９によって、
警報信号ＥＡを切り、電磁式ＯＮ−ＯＦＦ弁１１５〜１
１８を位置Ｙから管路１１１〜１１４を連通状態とする
位置Ｘに切替え、方向切換弁１０９、１１０を操作する
。

なお、前記各実施例においては、バケットの位置変化を
も考慮した演算装置を構成したが、ブームおよびアーム
の位置変化を考慮し、バケットは同定されたものとして
演算装置を、構成しても大きな差異は生じない。又、ブ
ーム、アーム、バケットの位置の変化の検出は、角度検
出器に限ることはなく、シリンダのストローク検出器を
用いることもできる。さらに、各実施例にもげる演算部
分は適宜マイクロコンピュータを用いて構成することか
できる。

以上述べたように、本発り」では、油圧ショベルのフロ
ント機構の複雑な位置変化および旋回体の傾斜角を正確
に把握するようにし、この変化による油圧ショベル本体
に作用する力の変化を、常に、安全度を見込んだ転倒限
界値と比叙し、前者が女者を超えたとき信号を出方して
転倒防止手段を作動せしめるようにしたので、油圧ショ
ベルの安全性を保持しながら、その有する作業能力を充
分に発輝することができ、ひいては、作菓能率を向上せ
しめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は油圧ショベルの概略構成の側面図、第２図、第
３図、第４図および即５図は本発明の実施例の演算部の
演算を説明するための説明図、第６図は本発明の一実施
例に係る油圧ショベルの転倒防止装置のブロック図、第
７図は第６図に示す空荷モーメント演算部の具体例のブ
ロック図、第８図は第６図に示すフロントモーメント演
算部の具体例のブロック図、第９図は第６図に示す荷重
点距離演算部の具体例のブロック図、第１０図は第６図
に示す転倒モーメント演算部の具体例のブロック図、第
１１図は第６図に示す本体側モ一メント演算部の具体例
のブロック図、第１２図は本発明の他の実施例に係る油
圧ショベルの転倒］防止装置のブロック図、第１３図は
第１２図に示すフロントモーメント演算部の具体例のブ
ロック図、第１４図は第１２図に示す転倒警報発生時シ
リンダ押出力演算部の具体例のブロック図、第１５図は
作動停止装置べの油圧回路および市、気回路の系統図で
ある。 １……ブーム、２……アーム、３……バケット、４……
ブームシリンダ、７，９１……演算部、８……警報装置
、９……空荷モーメント演算部、１０、９２……フロン
トモーメント演勇部、１１…荷重点距離演算部、１２…
…減算器、１３……除算器、１４……転倒モーメント演
算部、１５……本体側モーメント演算部、Ｌ６……比較
器、９３……転倒警報発生時シリンダ押出力演算部、Ｒ
……下部走行体、Ｓ……上部旋回体、Ｔ……フロント機
構。 竿１口 丁 ＄Ｚ固 第３口 に ＄５目 茅６目 茅１４図 Ｅに３ 茅１５図 １０ど 手続有１１正書（自発） 昭和５９年８月６日 特許庁長官殿 ｌ事件の表示 特願昭５８−７９２７５号 ２発明の名称 油圧ショベルの転倒防止装置 ３補正をする者 事件との関係出願人 住所東京都千代田区大手町二丁目６番２号名称（５５２
）日立建機株式会社 代表者西元文平 ４代理人 住所〒１０５東京都港区西新橋１丁目６番１３号粕屋ビ
ル ７補正の対象 （１）明細書の特許請求の範囲の欄 （２）明細書の発明の詳細な説明の欄 ８補正の内容 別紙記載の通り （１）明細書第１頁第７行の「可回動に」の記載を「支
軸により可回動にＪに補ＩＥする。 （２）明細書第１頁第１１行の「傾ネ゛Ｉ角度」の記載
を「前記支軸と直交する方向でのイ頃斜角度」に補正す
る。 （３）明細書第２頁第２０行の「可回動に」の記載を「
支軸により可回動に」に補正する。 手続有ｔＪ正書（方式） 昭和５９年１り月／ノ日 特許庁長官殿 ■事件の表示 特願昭５８−７９２７５号 ２発明の名称 油圧ショベルの転倒防止装置 ３補正をする者 事件との関係出願人 住所東京都千代田区大手町二丁目６番２号名称（５５２
）日立建機株式会社 代表者西元文平 ４代理人 ６補正により増加する発明の数なし ７補正の対象 別紙記載の通り（内泡１−１Ａ便−球し）（１）明細書
の特許請求の範囲の欄の記載を次の通り補正する。 「１．走行体と、この走行体に支持された旋回体と、ブ
ーム、アームおよびこのブー１１先端に取イ；）けられ
た作業部より成り前記旋回体に＊ｌ＋＋ｂｂ：、ＪＥユ
丈可回動に支持されたフロン１〜機構と伝機構た油圧シ
ョベルにおいて、前記フロン１〜機構の伝機構とも前記
ブー１１および前記アームの変位を検出する変位検出装
置と、前記旋回体の前−ｎ’Ｑ支−輔−と−直交する方
向での傾斜角度を検出する角度検出装置と、前記ブーム
を駆動するブームシリンダの駆動圧力を検出する圧力検
出装置と、前記変位検出装置、前記角度検出装置および
前記圧力検出装置で検出された値に基づいて前記フロン
１へ機構が油圧ショベル本体に作用する力をめる手段と
、この作用する力が前述走行体に存在する油圧ショベル
の転倒支点において転倒しようとする力に対抗する荷重
に関連する転倒限界値を超えたとき信号を出力する手段
と、この出力された信号により油圧ショベルの転倒を防
止する転倒防止手段とを設けたことを特徴とする油圧シ
ョベルの転倒防止装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記転倒防止手段
は、警報発生装置であることを特徴とする油圧ショベル
の転倒防止装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記転倒防止手段
は、前記フロン１〜機構の動作を停止させる作動停止装
置であることを特徴とする油圧ショベルの転倒防止装置
。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走行体と、この走行体に支持された旋回体と、ブー
   ム、アームおよびこのアーム先端に取付けられた作業部
   より成り前記旋回体に可回動に支持されたフロント機構
   とを備えた油圧ショベルにおいて、前記フロント機構の
   少なくとも前記ブームおよび前記アームの変位を検出す
   る変位模出装齢と、前記旋回体の傾斜角鹿な検出する角
   度検出装置と、前Ｗブームを駆動するプームシリンダの
   駆動圧力を検出する圧力検出装置と、前記変位検出装置
   、前記角度検出装置および前記圧力検出装置で検出され
   た値に基づいて前記フロント機構が油圧ショベル本体に
   作用する力をめる手段と、この作用する力か前記走行体
   に存在する油圧ショベルの転倒支点において転倒しよう
   とする力に対抗する荷重に関連する転倒限界値を超えた
   とき信号を出力する手段と、この出力さねた信号により
   油圧ショベルの転倒を防止する転倒防止手段とを設けた
   ことを特徴とする油圧ショベルの転倒防止装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記転倒防止手段
   は、警報発生装にであることを特徴とする油圧シヨベル
   の転倒防止装値。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記転倒防止手段
   は、前記フロント機構の動作を停止させる作動停止装置
   であることを特許とする油圧ショベルの転倒防止装置。