JPS63219731A - 建設機械 - Google Patents

建設機械

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JPS63219731A
JPS63219731A JP5201187A JP5201187A JPS63219731A JP S63219731 A JPS63219731 A JP S63219731A JP 5201187 A JP5201187 A JP 5201187A JP 5201187 A JP5201187 A JP 5201187A JP S63219731 A JPS63219731 A JP S63219731A
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Ichiro Aizawa
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • 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

(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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、パケットを有する油圧ショベル等のように作
業具を有する建設機械に関する。
〈従来の技術〉 第5図は従来の建設機械の一例として挙げた油圧ショベ
ルを示す側面図である。この図において、1は旋回体、
2はこの旋回体1の下部に配置される走行体、3はこの
走行体2と旋回体1との間に設けられる旋回輪、4は旋
回体1に回動可能に設けられるブーム、5はブーム4に
回動可能に連結されるアーム、6はアーム5の先端に設
けられる掘削用の作業具、すなわちパケット、7はブー
ム4を回動させるブームシリンダ、8はアーム5を回動
させるアームシリンダ、9はパケット6を回動させるパ
ケットシリンダ、10は旋回体1の後部に装着されるカ
ウンタウェイトである。なお、上記したブーム4、アー
ム5、およびバケット6によって1つの作業機が構成さ
れている。
この油圧ショベルにあっては、ブームシリンダ7、アー
ムシリンダ8、パケットシリンダ9を伸縮させることに
より、ブーム4、アーム5、およびパケット6を適宜回
動させ、これにより土砂の掘削等をおこなうことができ
る。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、上述のような油圧ショベルにあっては、一般
に、ブーム4およびアーム5の長さに応じてパケット6
の容量が決められているが、掘削作業の能率の向上を図
ろうとしてパケット6を通常の容量のものに代えて特別
に大容量のものを設ける場合がある。
しかしながら、このように大容量のパケット6を設けた
場合には、このパケット6の積荷の重量がアーム5の先
端にかかることから、ブーム4とアーム5の長さを合わ
せた水平面内の長さ、すなわちリーチが仮に長ずざる程
伸された際には、ブーム4の上げ操作が不能となる事態
を招くことがあり、このような事態に至ると、当該油圧
ショベルのオペレータは、ブーム4の上げ操作が可能と
なるまでパケット6が手前に来るように移動させねばな
らず、別の意味で作業能率が低下する。また上述のよう
にブーム4とアーム5のリーチが伸び過ぎたときには、
本体側に多大な負荷がかかり、これに伴う構造体の損傷
を生じるおそれがある。
本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、自動的に作業具による作業に
支障を生じる限界位置を検出して当該作業具による作業
を支障なくおこなえる状態にすることのできる建設機械
を提供することにある。
く問題点を解決するための手段〉 この目的を達成するために本発明は、作業具を含む作業
機と、この作業機を駆動する駆動手段と作業具の位置を
検出する位置検出手段と、作業具の作業限界位置を設定
する設定手段を有するとともに、位置検出手段から出力
される信号を演算して得られる演算値と設定手段で設定
される作業限界位置とを比較する比較手段を有し、該比
較手段による結果に応じて駆動手段を駆動する信号を出
力する制御装置と、この制御装置に接続され、作業具が
設定手段で作動される作業限界位置内に位置するように
指令する作業範囲制限制御指令手段とを備え、制御装置
は作業範囲制限制御指令手段の指令信号に基づいて比較
手段の比較をおこなう構成にしである。
く作用〉 本発明は上記のように構成しであることから、作業範囲
制限制御指令手段の指令信号に応じて制御装置の設定手
段で、あらかじめ設定される作業限界位置と現実の作業
具の位置とが比較され、この比較において作業具の位置
が作業に支障を生じる位置関係にあると判断された場合
には、制御手段から駆動手段に信号が出力され、これに
よって作業機がその作業具が作業に支障を生じない位置
に至るように駆動される。
〈実施例〉 以下、本発明の建設機械を図に基づいて説明する。
第1図〜第3図は本発明の建設機械の一実施例を示す説
明図で、第1図は要部の構成を示す回路図、第2図はこ
の実施例に備えられる制御装置で実行される制御手順を
示すフローチャート、第3図はこの実施例における作業
可能領域と作業不可能領域とを示す説明図である。
なお、これらの図において前述した部材と同じものは同
一符号で示しである。
すなわち、第1図において、6は作業具すなわちパケッ
ト、4.5はパケット6とともに作業機を構成するブー
ム、アーム、7.8.9はブームシリンダ、アームシリ
ンダ、パケットシリンダである。13はアームシリンダ
8の駆動を制御する油圧パイロット式の方向切換弁(C
/V)、14はブームシリンダ7の駆動を制御する油圧
パイロット式の方向切換弁(C/V)、15はブームシ
リンダ7、アームシリンダ8、パケットシリンダ9に圧
油を供給する油圧ポンプ、16は方向切換弁13を駆動
するパイロット圧を発生させるパイロット弁、17は方
向切換弁14を駆動するバイロット圧を発生させるパイ
ロット弁、20はこれらのパイロット弁16.17に連
絡されるパイロットポンプである。18はシャトル弁で
、このシャトル弁18は、方向切換弁13の駆動部のう
ちアームシリンダ8を伸長させる方向に当該方向切換弁
13を切換える駆動部と、パイロット弁16とを連絡す
るパイロット管路中に介設しである。
19はこのシャトル弁18と前述したパイロットポンプ
20との間に配置した電磁比例減圧弁、すなわちEHC
弁である。
上記した方向切換弁13.14、パイロット弁16.1
7、シャトル弁18、EHC弁19は、上述したブーム
シリンダ7、アームシリンダ8、パケットシリンダ9と
ともに、作業機を駆動する駆動手段を構成している。
また、11はブーム4の回動角度を検出するブーム角度
計、12はアーム5の回動角度を検出するアーム角度計
で、これらのブーム角度計11およびアーム角度計12
によってパケット6の位置、すなわちアーム5の先端と
パケット6の連結部の位置を検出する検出手段が構成さ
れている。
また、21はパケット6が作業限界位置内に例えば作業
可能範囲と作業不可能範囲との境界位置内(すなわち作
業可能領域内)にあるように指令する作業範囲制限制御
指令手段、例えば運転室内に配置されオンオフされる選
択スイッチ、22はこの選択スイッチ21のオン信号、
ブーム角度計11から出力される信号、アーム角度計1
2から出力される信号に応じてパケット6の位置を演算
する演算手段を有する制御装置(C/U)である。
この制御装置22は、選択スイッチ21がオンかオフか
判別する第1の判別手段と、あらかじめパケット6の作
業限界位置すなわちアーム5とパケット6の連結部の限
界位置を例えば第3図に示す境界位置30に相応する関
数として設定する設定手段と、この設定手段で設定され
た境界位置30に相応する関数、すなわち作業限界位置
と、ブーム角度計11およびアーム角度計12から出力
される信号を演算して得られる演算位置とを比較し、例
えば演算位置がほぼ作業限界位置に等しくなったときに
EHC弁19の駆動部に信号を出力する第2の判別手段
とを備えている。
なお、上述の第3図において、31はブーム上げが不可
能となる領域、すなわちパケット6による作業が不可能
な領域、32はブーム上げが可能な領域、すなわちパケ
ット6による作業が可能な領域を示しである。
このように構成しである実施例にあっては、掘削作業は
次のようにしておこなわれる。すなわち第1図に示すパ
イロット弁17の操作レバーを操作してパイロットポン
プ20の圧油を方向切換弁14の図示左側の駆動部に導
いて、この方向切換弁14を左位置に切換え、パイロッ
ト弁16の操、作レバーを操作してパイロットポンプ2
0の圧油をシャトル弁18を介して方向切換弁13の図
示右側の駆動部に導き、この方向切換弁13を右位置に
切換えると、油圧ポンプ15の圧油が方向切換弁14を
介してブームシリンダ7に導かれてこのブームシリンダ
7が収縮し、ブーム4が下げられるとともに、油圧ポン
プ15の圧油が方向切換弁13を介してアームシリンダ
8に導かれてこのアームシリンダ8が伸長し、アーム5
が下方向に回動しくアームクラウド)、また図示しない
パケット用のパイロット弁の操作によりパケットシリン
ダ9が伸長し、パケット6が図示時計方向に回動し、こ
れらのブーム4、アーム5、パケット6の協働により例
えば地面の土砂の掘削がおこなわれる。・また、上述と
全く逆の操作をすることにより、ブーム4が反時計方向
に回動しくブーム上げ)、アーム5が反時計方向に回動
しくアームダンプ)、パケット6も反時計方向に回動し
て第1図に示すような放出姿勢となる。そして、掘削作
業中は、このようなパケット6の掘削、パケット6への
積荷、放出がくり返しおこなわれる。
また、上記のような掘削作業をおこなうに際して、作業
具6による作業を支障なくおこなわせる制御、すなわち
作業範囲制限制御を実行する場合には、オペレータによ
って運転室内の選択スイッチ21がオンにされる。ここ
で、制御装置22の設定手段において、上述したように
第3図に示す境界位置30に相応する限界位置があらか
じめ関数として設定される。
そして、上記の選択スイッチ21のオン動作によって、
第2図に示す処理手順に従って制御装置22内の処理が
おこなわれる。
すなわち、制御装置22では、同第2図の手順S1によ
り第1の判別手段で、選択スイッチ21から入力される
信号に応じて賄選択スイッチ21がオン状態にあるかど
うか判別される。今、選択スイッチ21がオンであるこ
とから手順S2に移る。なお、選択スイッチ21がオン
されていない場合には、作業範囲制限制御が意図されな
いことにより、手順S3に移り、当該作業範囲制限制御
は実行されない。手順S2では、演算手段でブーム角度
計11、アーム角度計12から出力されるブーム角度信
号、アーム角度信号に応じてパケット6の位置、すなわ
ちアーム5の先端とパケット6との接続部の位置を求め
る演算が公知の演算式を使用しておこなわれる0次いで
手順S4に移る。
手順S4では、演算手段で求められた演算位置と、設定
手段であらかじめ設定される限界位置とが比較手段で比
較され、アーム5の先端が境界線すなわち境界位置30
の外に位置しているかどうか判別される。この判別が満
足されない場合は、パケット6は第3図に示す作業が可
能な領域32に位置することになり手順S3に移り、当
該作業範囲制限制御は実行されない。また、手順S4に
おける°判別が満足された場合は手順S5に移る。
手順S5では、制御装置22からEHC弁20の駆動部
に駆動信号すなわち駆動電流が出力される。これにより
油圧ポンプ20の圧油はアームシリンダ8を伸長させる
に必要な方向切換弁13を駆動するための操作力、すな
わち方向切換弁13を右位置に切換えるのに必要なだけ
の油圧に制御されてシャトル弁18に導かれ、この圧油
の圧力がパイロット弁16からのパイロット圧よりも十
分に大きいときに、該圧油の圧力が第1図の方向切換弁
13の右側の駆動部に導かれ、これにより方向切換弁1
3が右位置に切換えられ、アームシリンダ8が伸長して
アームクラウド状態となり、これに伴ってアーム5の先
端とパケット6との接触部が第3図に示す境界位置30
内に、すなわち領域32内に位置するように制御される
このように構成した実施例にあっては、選択スイッチ2
1がオンの状態でアーム5の先端が境界位置30よりも
外に出ようとする場合にはパケット6が第3図の領域3
2内、すなわち作業可能範囲内に位置するように作業範
囲制限制御が自動的に実行され、パケット6による作業
が支障なくおこなえる状態にすることができる。
したがって、仮にパケット6の容量が比較的大きい場合
でも、選択スイッチ21をオンにした後はオペレータの
操作を要することなく自動的に当該パケット6を作業可
能な領域32内に位置させることができ、作業サイクル
タイムが早くなり、作業の能率が向上する。また、ブー
ム上げ不能を生じないことから本体側に多大な負荷がか
かることがない。
なお、上記実施例では制御装置22の設定手段で第3図
の境界位置30に相応する関数を限界位置として設定し
たが、本発明はこれに限らず、例えば小型の油圧ショベ
ルにあっては、第4図に示す境界位置33のように、作
業可能領域内の一部の垂直な面内に限界位置を設定する
こともできる。
このように設定したものにあっては、作業空間の狭い場
所における作業、特に旋回が楽になり、オペレータの疲
労の軽減を図ることができる。
またζこの場合、境界位置33を任意に変えられるスイ
ッチを設け、作業空間等に応じて最適な境界位置33を
選定する構成とすることもできる。
また、上記実施例では作業具の一例として掘削・積込用
のパケット6を挙げたが、本発明はこれに限定されず、
この掘削・積込用のパケット6に代えてクラムシェルパ
ケット、キャッチングマシン、リフティングマグネット
を設けるようにしてもよい。
〈発明の効果〉 本発明の建設機械は、上記のように構成しであることか
ら、自動的に作業具による作業に支障を生じる状態を検
出して当該作業具による作業が支障なくおこなえる状態
にすることができ、それ故、従来に比べて作業能率を向
上させることのできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の建設機械の一実施例を示す説
明図で、第1図は要部の構成を示す回路図、第2図はこ
の実施例に備えられる制御装置で実行される制御手順を
示すフローチャート、第3図はこの実施例における作業
可能領域と作業不可能領域とを示す説明図、第4図は作
業限界位置の別の例を示す説明図、第5図は従来の建設
機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図であ
る。 4・・・・・・ブーム、5・・・・・・アーム、6・・
・・・・パケット(作業具)、7・・・・・・ブームシ
リンダ、8・・・・・・アームシリンダ、9・・・・・
・パケットシリンダ、11・・・・・・ブーム角度計、
12・・・・・・アーム角度計、13.14・・・・・
・方向切換弁、15・・・・・・油圧ポンプ、16.1
7・・・・・・パイロット弁、18・・・・・・シャト
ル弁、1つ・・・・・・電磁比例弁(EHC弁)、20
・・・・・・パイロットポンプ、21・・・・・・選択
スイッチ(作業範囲制限制御指令手段)、22・・・・
・・制御装置、30.3第2図 m3図 第4vA 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)作業具を含む作業機と、この作業機を駆動する駆
    動手段と、上記作業具の位置を検出する位置検出手段と
    、上記作業具の作業限界位置を設定する設定手段を有す
    るとともに、上記位置検出手段から出力される信号を演
    算して得られる演算値と該設定手段で設定される作業限
    界位置とを比較する比較手段を有し、該比較手段による
    結果に応じて上記駆動手段を駆動する信号を出力する制
    御装置と、この制御装置に接続され、上記作業具が上記
    設定手段で設定される作業限界位置内に位置するように
    指令する作業範囲制限制御指令手段とを備え、上記制御
    装置は該作業範囲制限制御指令手段の指令信号に基づい
    て該比較手段の比較をおこなうことを特徴とする建設機
    械。
  2. (2)上記設定手段で設定される作業限界位置が作業具
    による作業が可能な領域と、当該作業具による作業が不
    可能な領域との境界位置であることを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項記載の建設機械。
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