JP2525235B2 - 作業機干渉防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は掘削積込用車両のような作業車両における作
業機の運転室や車両等の干渉回避物との干渉を防止する
作業機干渉防止装置に関するものである。

［従来の技術］ 屈折運動する関節形の作業機腕リンク機構の一部を、
横方向へオフセットし得るようにした並行四辺形構成を
有するパワーショベル等の作業車両においては、作業機
を運転室の前方側にオフセットのうえ掘削積込作業する
と作業機の運動範囲内に運転室と干渉する区域が含まれ
ているために危険な作業機操作となっている。

［発明が解決しょうとする課題］ かかる危険操作の解消とて、運転室と干渉するエリア
に作業機が侵入してきたときにブザーを鳴らす手段があ
るが、この場合、とっさにブザーに感応して作業機操作
を止める必要があり、安全に安心して作業することがで
きず作業性の低下をきたしていた。

［課題を解決するための手段及び作用］ 上記課題を解決するために本発明は、作業機の可動範
囲内に作業機との干渉を避けるべき干渉回避物を搭載し
た作業車両において、作業機が干渉回避物と干渉する作
業機停止域を記憶手段に記憶し、該作業機停止域を作動
油温度により演算補正し、作業機の動作を検出する屈折
動作検出手段からの信号をもとに前記補正作業機停止域
に作業機が入っか否か判断する判断手段と、該判断手段
らの指令により作業機の動作を停止せる作業機の動作停
止手段を備えた構成にしてある。

［実施例］ 以下、本発明を図面に基ずいて説明する。第１図に掘
削積込車両としての側面を示し、第２図に同平面図を示
し、第３図に同作業車両における作業機の一部を省略し
た側面図、第４図に同平面図を示す。

作業車両は足回り１のフレーム２に旋回機構３を介し
て設けられた車体としての上部旋回体４を備えており、
この上部旋回体４のフレーム５には旋回中心Ｐに対して
左側に運転室６が搭載してあり、また前記フレーム５に
は作業機７が搭載してある。前記作業機７は、第１ブー
ム８を備えており、この第１ブーム８はその基端部で前
記フレーム５の取付けブラケット12にピン13により起伏
可能に取付けてあり、第１ブーム８の先端部には第２ブ
ーム９がピン10により左右方向に揺動可能に取付けてあ
る。

第１ブーム８の先端には下部ブラケット15、16とが固
設してあり、また上部旋回体４のフレーム５にはシリン
ダ取付ブラケット17が固設してある。このシリンダ取付
ブラケット17にはブームシリンダ18の基端部がピン18に
より揺動可能に取付けてありブームシリンダ18のピスト
ンロッド20は下側のブラケット14にピン21で連結してあ
る。

前記第２ブーム９の先端部右側にはブラケット22が固
設してあり、第１ブーム右側のブラケット16にはオフセ
ットシリンダ23の基端部がピン24により左右方向に揺動
可能に取付けてあり、オフセットシリンダ23のピストン
ロッド25は第２ブーム９のブラケット22にピン26で連結
してある。前記第２ブーム９の先端部には第３ブーム27
が左右方向に揺動可能にピン28により取付けてあり、こ
の第３ブーム27の先端左側似はブラケット29が固設して
ある。

第１ブーム８の左側のブラケット15にはリンク30の基
端部がピン31で連結してあり、リンク30の先端部が前記
ブラケット29にピン32で連結してある。

第３ブーム27の先端部にはアーム33がピン34により上
下方向に揺動可能に取付けてある。

第３ブーム27の後端部にはアームシリンダ35の基端部
がピン36で揺動可能に取付けてあり、アームシリンダ35
のピストンロッド37はアーム33の後端部にピン38で取付
けてある。

前記アーム33の先端部にはバケット39がピン40により
上下方向に揺動可能に取付けてあり、またバケット39の
ブラケット41及びアーム33の先部にはそれぞれリンク4
2、45により連結してあり、前記アーム33のブラケット4
6にはバケットシリンダ47の基端部がピン48により取付
けてあって、このバケットシリンダ47のピストンロッド
49は前記リンク42、43の先端部にピン50により連結して
ある。

第５図は作業機７の位置検出用ポテンショメータの取
付けを示す図で、第１ブーム８の基部側面には第１ブー
ム８の位置を検出するブーム角センサとしてのブーム用
ポテンショメータ99が装着してあり、また第３ブーム27
にはアーム33の位置を検出するアーム角センサとしての
アーム用ポテンショメータ100が装着してあり、またオ
フセットリンク部には第２ブーム９のオフセット量を検
出するオフセット角センサとしてのオフセット用ポテン
ショメータ101が装着してある。

前記ブーム用ポテンショメータ99の装着状態を第６図
に示す。

すなわち、第１ブーム８の基部側面にはブーム用ポテ
ンショメータ99が取付けてある。このブーム用ポテンシ
ョメータ99の回転軸104にはアーム部材105が固着してあ
り、このアーム部材105にはヨーク106で一端部がピン10
7で連結してあり、ヨーク106の他端部は取付ブラケット
108にピン109で連結してある。

前記アーム用ポテンショメータ100の装着状態を第７
図及び第８図に示す。

即ち、第３ブーム27の先端部側面にはホルダ110がボ
ルト111で固着してあり、このホルダ110に保持部材11
0′を介してアーム用ポテンショメータ100が固着してあ
り、このアーム用ポテンショメータ100の回転軸112の軸
心は前記ピン34の軸線113の延長上に位置している。そ
してこの回転軸112にはアーム部材114が固着してあり、
このアーム部材114の先部にはこれの軸線方向に沿うガ
イド孔115が形成してある。そして、このガイド孔115に
前記アーム33に突設されたロッド116が摺動可能に挿入
してある。前記オフセット用ポテンショメータ101の装
着状態を第９図及び第10図に示す。即ち、第１ブーム８
の右側のブラケット16の上面にはホルダ117がボルト118
で固着してあり、このホルダ117にオフセット用ポテン
ショメータ101が固着してあり、このオフセット用ポテ
ンショメータ101の回転軸119の軸心は前記ピン24の軸線
120の延長上に位置している。そしてこの回転軸119には
アーム部材121が固着してあり、このアーム部材121の先
部にはこれの軸線方向に沿うガイド孔122が形成してあ
る。そして、このガイド孔122に前記リンク30に突設さ
れたロッド123が摺動可能に挿入してある。

前記ブーム、アーム及びオフセット用ポテンショメー
タ99、100、101及び作動油の流路内に取り付けられた油
温センサ132は第11図に示すようにそれぞれにインター
フェース124、125、126、133を介してマルチプレクサ12
7の入力側に接続してあり、マルチプレクサ127の出力側
はA/Dコンバータ128を介してコンピュータ129の入力側
に接続してあり、コンピュータ129にはメモリ130が接続
してある。そしてコンピュータ129の出力側インターフ
ェース131を介して電磁弁68（第13図参照）のソレノイ
ド79に接続してある。

第13図は作業機干渉防止装置における安全回路であ
り、図中54は作業機レバーであり、この作業機レバー54
は支点55を中心に回動するようにしてあり、作業機レバ
ー54の脚部56にはアーム57が取付けてある。

58は中央部に揺動支点59を有するレバーであり、この
レバー59の一端部は作動シリンダ60のピストンロッド61
にピン62で連結してあり、この作動シリンダ60のロッド
側室64にはリターンスプリング63が収容してある。作動
シリンダ60のロッド側室64及びボトム側室65は管路66、
67を介して電磁弁68のポート68a、68b接続しあるソレノ
イドであり、コンピュータ129のインターフエース131よ
りの電気信号により作動する。このようにソレノイド79
への通電により電磁弁68のポジションが切換わり、ポン
プ69からの油圧が作動シリンダ60のボトム側室65に作用
し、ピストンロッド61を介してレバー58が時計回り方向
に回動してアーム57に干渉し、作業機レバー54を矢印の
方向に回動させて中立位置に戻す。このために作業機レ
バー54に連係するブーム、アーム及びオフセットの各操
作弁（図示省略）が中立状態になりブームシリンダ18、
アームシリンダ35及びオフセットシリンダ23の作動が停
止し作業機７の動きが停止する。

次に、作動を説明する。

前記作業機レバー54の操作により各操作弁が操作され
てブームシリンダ８、アームシリンダ35及びオフセット
シリンダ23が伸縮動して第１ブーム８、アーム33及び第
２ブーム以下先側のものが作動するのであるが、第１ブ
ーム８の位置は、この第１ブーム８が回動することによ
り、ヨーク106、アーム部材105を介してブーム用ポテン
ショメータ99により検出される。

またアーム33の位置は、アーム33がガイド孔115内を
摺動してアーム部材114を押し、アーム用ポテンショメ
ータ100の回転軸112を回転させることにより、このアー
ム用ポテンショメータ99により検出される。

また、第２ブーム９のオフセット量は、第２ブーム９
が回動することにより、リンク30のロッド123がカイド
孔122内を摺動してアーム部材121を押し、オフセット用
ポテンショメータ101により検出される。

前記ブーム、アーム、オフセット用ポテンショメータ
99、100、101が検出した検出信号はマルチプレクサ12
7、A/Dコンバーター128を経てコンピュータ129に入力さ
れる。

コンピュータ129おける作業位置算出方法は第17図及
び第18図のようにブーム振り角をα、オフセット角を
β、アーム振り角をγ、δ₁、δ₂、L₁〜L₄、Ａ、Ｂを定
数とするとき、前記方向位置Ｘは、 Ｘ＝L₁Sinα＋L₂Cosβ・Sin（α＋δ₁） ＋L₃Sin（α＋δ₁＋δ₂） ＋L₄Sin（α＋β＋γ＋δ₁＋δ₂）＋Ａ による。

また左右方向位置Ｙは、 Ｙ＝L₂Sinβによる。

また上下方向位置Ｚは、 Ｚ＝LCosα＋L₂Cosβ（α＋δ₁） ＋L₃Cos（α＋δ₁＋δ₂） ＋L₄Cos（α＋β＋δ₁＋δ₂）＋Ｂ による。

ブーム振り角αとアーム振り角γとオフセット角βの
関係を第12図に示す。第12図中はオフセット角β＝0⁰
〜−8.4⁰時の停止曲線であり、は左オフセット角β＝
15⁰時の停止曲線であり、は左オフセット角β＝30⁰時
の停止曲線であり、は左最大のオフセット角β＝43.2
9⁰時の停止曲線である。

しかし、以上説明してきた各オフセット角に対する停
止曲線で示される作業機７の停止域は停止指令によりた
だちに作業機７が停止する場合であるが、実際はコンピ
ュータ129からの電気信号により、作動油の油圧を作用
させて作業機レバー54を回動させて中立位置に戻して作
業機７の動きを停止するまで作動油の粘度により、時間
の遅れ生じ、この時間の遅れの間に作業機７が動いてし
まい運転室と干渉してしまうので、作動油の粘度により
作業機７の停止域を補正してやる必要がある。

しかし、作動油の粘度は容易に計測できないため作動
油の温度を代用特性として補正する。

即ち、コンピュータ129が電気信号を電磁弁68に送っ
て作業機７が停止するまでの作業機７の移動量ｍを作動
油の温度の関数としてあらかじめ実験等により求め、作
業機７の停止域を移動量ｍだけ補正して広くして補正停
止域としてコンピュータ129のメモリ130に記憶させて置
く。

この様な構成として作業機７が補正停止域に入るとコ
ンピュータ129の出力側インターフエース131を介して第
13図に示す作業機干渉防止装置における安全回路に電気
信号を送る。電気信号を受けると前述したように作業機
レバー54を矢印の方向に回動させて中立位置に戻し、作
業機レバー54に連係するブーム、アーム及びオフセット
の各操作弁（図示省略）が中立状態になりブームシリン
ダ18、アームシリンダ35及びオフセットシリンダ23の作
動が停止し作業機７の動きが停止する。

次に、これらの作動を第14図に示すフローチヤートに
より説明する。S01でスタートして、S02で作業機の各部
に装着してあるポテンショメータの測定値をリードす
る、S03で作業機位置を演算し、S04作動油温度測定し、
S05で補正作業機停止域を設定する。S06で作業機が補正
停止域か否か判断してyesならS07の作業機の作動停止指
令を発して作業機を停止し、noならS02の前に戻る。

なお、第１ブーム８の位置、第２ブーム９のオフセッ
ト量及びアーム33の位置を検出する手段は本実施例に限
定されるものでなく他のいかなる手段を用いても良い。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明に係る作業機干渉防止装
置は作業機の可動範囲内に作業機との干渉を避けるべき
干渉回避物を搭載した作業車両において、作業機が干渉
回避物と干渉する作業機停止域を記憶手段に記憶し、作
業機停止域を作動油温度により演算補正し、作業機の動
作を検出する屈折動作検出手段からの信号をもとに作業
機が該補正された作業機停止域に入ったかどうか判断す
る判断手段と、この判断手段らの指令により作業機の動
作を停止せる作業機の動作停止手段を備えたことを特徴
とする作業機干渉防止装置とするものである。

従って、作業機が運転室や車両本体等の干渉回避物と
干渉する位置に来ると自動的に停止し、作業機の運転室
や車両本体等の干渉回避物への干渉を未然に防ぐことが
できて安全に且つ安心して作業を行うことができて作業
性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は掘削積込車両としての側面を示し、第２図は同
平面図を示し、第３図は同作業車両における作業機の一
部を省略した側面図、第４図に同平面図を示し、第５図
は作業機７の位置検出用ポテンショメータの取付けを示
し、第６図はブーム用ポテンショメータ99の装着状態を
示す図で、第７図及び第８図はアーム用ポテンショメー
タ100の装着状態を示し、第９図及び第10図はオフセッ
ト用ポテンショメータ101の装着状態を示し、第11図は
安全回路（電磁弁制御回路）の構成説明図を示し、、第
12図はブーム角、アーム角、オフセット角の関係図をし
めし、第13図は作業機レバーを自動的に中立位置にもど
す制御装置を示し、第14図はフローチヤート図を示す。
図中、6;運転室、7;作業機、54;作業機レバーである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業機の可動範囲内に作業機との干渉を避
   けるべき干渉回避物を搭載した作業車両において、作業
   機が干渉回避物と干渉する作業機停止域を記憶手段に記
   憶し、該作業機停止域を作動油温度により演算補正し、
   作業機の動作を検出する屈折動作検出手段からの信号を
   もとに作業機が該補正された作業機停止域に入ったか否
   か判断する判断手段と、該判断手段らの指令により作業
   機の動作を停止させる作業機の動作停止手段を備えたこ
   とを特徴とする作業機干渉防止装置。