JP3466371B2 - Construction machine interference prevention equipment - Google Patents
Construction machine interference prevention equipmentInfo
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- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は多関節型のフロント
装置を備えた建設機械の干渉防止装置に係わり、特に、
アーム、ブーム、バケット、オフセット等のフロント装
置を備えた油圧ショベルにおいて、フロント装置とキャ
ブ(運転室)等の干渉を防止する干渉防止装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interference prevention device for a construction machine equipped with an articulated front device, and more particularly,
The present invention relates to an interference prevention device that prevents interference between a front device and a cab (driver's cab) in a hydraulic excavator including a front device such as an arm, a boom, a bucket, and an offset.
【0002】[0002]
【従来の技術】油圧ショベルではオペレータがブームな
どのフロント部材をそれぞれの手動操作レバーによって
操作しているが、掘削範囲を広くとるためオフセットを
備えたフロント装置では姿勢によってはフロント装置が
キャブに干渉する恐れがある。2. Description of the Related Art In a hydraulic excavator, an operator operates a front member such as a boom with respective manual operation levers. However, in order to widen the excavation range, a front device having an offset interferes with the cab depending on the posture. There is a risk of
【0003】そこで、このような干渉を防止するための
干渉防止装置が特開平3−217523号公報や、特公
平6−104985号公報に記載されている。Therefore, an interference prevention device for preventing such interference is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-217523 and Japanese Patent Publication No. 6-104985.
【0004】特開平3−217523号公報の提案によ
れば、フロント装置の先端が、キャブの前面側、上方側
および側面側に設定された面よりもキャブ側に移動した
ときに、フロント装置の作動を停止することにより、フ
ロント装置とキャブの干渉が防止できる。According to the proposal of Japanese Patent Laid-Open No. 3-217523, when the front end of the front device moves to the cab side more than the faces set on the front side, upper side and side face side of the cab, By stopping the operation, interference between the front device and the cab can be prevented.
【0005】また、特公平6−104985号公報の提
案によれば、フロント装置の先端が、キャブの前面側、
上方側および側面側に設定された面よりもキャブ側に移
動したときに、フロント装置がキャブから離れるように
(戻るように)アクチュエータを制御することにより、
フロント装置とキャブの干渉が防止できる。According to the proposal of Japanese Patent Publication No. 6-104985, the front end of the front device is located on the front side of the cab.
By controlling the actuator so that the front device separates (returns) from the cab when it moves to the cab side from the surface set on the upper side and the side surface side,
Interference between the front device and the cab can be prevented.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。特開平3−2175
23公報に記載の従来技術では、干渉防止のための設定
面内ですべてのアクチュエータが停止してしまうため
に、キャブの付近では連続した掘削動作ができず、作業
能率が著しく低下してしまう。However, the above-mentioned prior art has the following problems. JP-A-3-2175
In the conventional technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 23-23, since all the actuators stop within the setting plane for preventing interference, continuous excavation operations cannot be performed near the cab, resulting in a significant decrease in work efficiency.
【0007】また、特公平6−104985号公報に記
載の従来技術では、フロント装置が設定面に到達したこ
とを検出し、戻るように制御するフィードバック制御で
あるため、フロント装置が設定面内にある程度侵入する
ことは避けられない。このため、その侵入量を見込んで
設定面をキャブから大きく離して設定する必要があり、
作業範囲が狭くなる。また、フロント装置が設定面の外
に戻った後、再びキャブ方向に移動するというような動
作が繰り返され、フロント装置の動きがぎくしゃくす
る。Further, in the prior art disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 6-104985, feedback control is performed to detect that the front device has reached the setting surface and control so that the front device returns to the setting surface. Invasion to some extent is inevitable. Therefore, it is necessary to set the setting surface far away from the cab in consideration of the amount of intrusion,
The work range becomes narrow. Further, after the front device returns to the outside of the setting surface, the operation of moving again in the cab direction is repeated, and the movement of the front device becomes jerky.
【0008】また、上記従来技術では、フロント装置の
動作特性に影響を与える状態量の変化、例えば、ブーム
角度の変化を考慮することなく、フロント装置の動作制
御を行っている。このため、上記状態量の変化によりフ
ィードバック値に対する応答性が最適なものからずれ、
ハンチングを起こす可能性がある。Further, in the above-mentioned conventional technique, the operation control of the front device is performed without considering the change of the state quantity which affects the operation characteristic of the front device, for example, the change of the boom angle. Therefore, the response to the feedback value deviates from the optimum due to the change in the state quantity,
May cause hunting.
【0009】本発明の第1の目的は、フロント装置と運
転室又は運転室以外の車体部分との干渉を防止しながら
フロント装置を連続的に動かすことができるとともに、
広い作業範囲を確保できる建設機械の干渉防止装置を提
供することである。[0009] The first object of the present invention, the front device and luck
It is possible to continuously move the front device while preventing interference with the vehicle body part other than the cab or the driver's cab .
An object of the present invention is to provide an interference prevention device for a construction machine that can secure a wide working range.
【0010】本発明の第2の目的は、フロント装置の動
作特性に影響を与える状態量が変化しても、ハンチング
を起こすこと無くフロント装置とキャブとの干渉を防止
しながらフロント装置を連続的に動かすことができる建
設機械の干渉防止装置を提供することである。A second object of the present invention is to continuously operate the front device while preventing interference between the front device and the cab without causing hunting even if the state quantity affecting the operating characteristics of the front device changes. It is an object of the present invention to provide an interference prevention device for a construction machine that can be moved to the right.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】(1)上記第1及び第2
の目的を達成するために、本発明は、上下・左右方向に
回動可能な第1及び第2フロント部材を含む複数のフロ
ント部材により構成されるフロント装置と、前記複数の
フロント部材を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
前記複数のフロント部材の動作を指示する複数の操作手
段と、これら複数の操作手段のそれぞれの操作信号に応
じて対応する油圧アクチュエータに供給される圧油の流
量を制御する複数の流量制御弁とを有する建設機械に備
えられ、前記フロント装置の位置と姿勢を計算し、この
位置と姿勢に基づき前記フロント装置が運転室又は運転
室以外の車体部分の周囲に予め設定された干渉防止領域
に侵入しないよう制御する干渉防止装置において、
(a)前記フロント装置の位置と姿勢に基づきフロント
装置から前記干渉防止領域までの距離を計算し、その距
離が予め設定した制御開始距離以下になると、前記第1
フロント部材を減速するよう前記第1フロント部材の操
作手段の操作信号を補正し、かつこの補正された操作信
号の指令値と前記フロント装置から干渉防止領域までの
距離に応じて前記第2フロント部材を前記干渉防止領域
の干渉回避方向に増速するよう前記第2フロント部材の
操作手段の操作信号を補正する第1補正手段と、(b)
前記フロント装置の動作特性に影響を与える状態量を検
出する検出手段と、(c)この検出手段で検出された状
態量に応じて前記第1補正手段における前記第2フロン
ト部材の増速の制御ゲインを補正する第2補正手段とを
備えるものとする。Means for Solving the Problems (1) First and Second Above
In order to achieve the object of the present invention, the present invention drives a front device including a plurality of front members including first and second front members that can rotate in the vertical and horizontal directions, and the front members. Multiple hydraulic actuators,
A plurality of operation means for instructing the operation of the plurality of front members, and a plurality of flow rate control valves for controlling the flow rate of the pressure oil supplied to the corresponding hydraulic actuators in accordance with the operation signals of the plurality of operation means. Is installed in a construction machine having the following: calculates the position and orientation of the front device, and based on this position and orientation, the front device operates in the cab or
In an interference prevention device that controls so as not to enter a preset interference prevention area around the vehicle body part other than the room ,
(A) The distance from the front device to the interference prevention area is calculated based on the position and orientation of the front device, and when the distance becomes equal to or less than a preset control start distance, the first
Operation of the first front member to decelerate the front member
Correcting the operation signals work unit, and the corrected operation signal
From the front device to the interference prevention area
First correction means for correcting the operation signal of the operation means of the second front member so as to increase the speed of the second front member in the interference avoidance direction of the interference prevention region according to the distance;
Detection means for detecting a state quantity that affects the operating characteristics of the front device; and (c) control for increasing the speed of the second front member in the first correction means according to the state quantity detected by the detection means. A second correction means for correcting the gain is provided.
【0012】以上のように第1補正手段を設け、フロン
ト装置から干渉防止領域までの距離が予め設定した制御
開始距離よりも小さくなると、第1フロント部材を減速
するよう第1フロント部材の操作手段の操作信号を補正
し、かつこの補正された操作信号の指令値とフロント装
置から干渉防止領域までの距離に応じて第2フロント部
材を干渉回避方向に増速するよう第2フロント部材の操
作手段の操作信号を補正することにより、フロント装置
は干渉防止領域に近づくと徐々に減速しながら、干渉防
止領域の境界付近に沿って動くようになり、フロント装
置と運転室又は運転室以外の車体部分との干渉を防止し
ながらフロント装置を連続的に動かすことができる。As described above, the first correcting means is provided, and when the distance from the front device to the interference prevention area becomes smaller than the preset control start distance, the first front member is decelerated.
To correct the operation signal of the operation means of the first front member
In addition, the command value of this corrected operation signal and the front
By correcting the operation signal of the operating means placed al cormorants by the second front member is increased to interference avoiding direction according to the distance to the interference prevention area second front member, the front device approaches the interference prevention area While gradually decelerating, it moves along the vicinity of the boundary of the interference prevention area, and the front device can be continuously moved while preventing the interference between the front device and the driver's cab or a vehicle body part other than the driver's cab .
【0013】また、補正された操作信号の指令値とフロ
ント装置から干渉防止領域までの距離に応じて第2フロ
ント部材を干渉防止領域の干渉回避方向に増速させるこ
とにより、第1フロント部材の動作からフロント装置の
動きを予測しフロント装置が干渉防止領域に侵入する前
に干渉回避動作をさせるという予測制御での干渉回避動
作が可能となり、これにより干渉防止領域への侵入量を
0又は最小にできるので干渉防止領域を狭くでき、広い
作業範囲を確保できる。Further, the command value of the corrected operation signal and the flow
The second front member is accelerated in the interference avoidance direction of the interference prevention region according to the distance from the front device to the interference prevention region, so that the movement of the front device is predicted from the operation of the first front member and the front device prevents the interference. It is possible to perform an interference avoidance operation in predictive control, in which an interference avoidance operation is performed before entering an area, and thus the amount of entry into the interference prevention area can be set to 0 or minimized, so that the interference prevention area can be narrowed and a wide working range can be achieved. Can be secured.
【0014】また、油圧ショベル等の油圧建設機械にあ
っては、ブーム角度等の状態量が変化するとフロント装
置の動作特性が変化し、上記減速・干渉回避動作時に第
1フロント部材の減速割合と第2フロント部材の増速割
合が最適で無くなり、ハンチング現象を起こすことがあ
る。Further, in a hydraulic construction machine such as a hydraulic excavator, when the state quantity such as the boom angle changes, the operation characteristics of the front device change, and the deceleration ratio of the first front member and the deceleration ratio of the first front member during the deceleration / interference avoidance operation. The accelerating rate of the second front member may not be optimal, and a hunting phenomenon may occur.
【0015】本発明では、上記のようにフロント装置の
動作特性に影響を与える状態量を検出し、第2補正手段
によりその状態量に応じて第1補正手段における第2フ
ロント部材の増速の制御ゲインを補正する。これにより
ブーム角度等の状態量が変化しても、第1フロント部材
の減速割合と第2フロント部材の増速割合を常に最適化
でき、ハンチングを防止できる。According to the present invention, the state quantity which affects the operation characteristics of the front device is detected as described above, and the second correction means determines the acceleration of the second front member in the first correction means according to the state quantity. Correct the control gain. As a result, even if the state quantity such as the boom angle changes, the deceleration rate of the first front member and the acceleration rate of the second front member can always be optimized, and hunting can be prevented.
【0016】(2)上記(1)において、例えば、前記
状態量は前記第1フロント部材の動作角度であり、前記
第2補正手段は前記第1フロント部材の動作角度が大き
くなるに従って前記第1補正手段における第2フロント
部材の増速の制御ゲインが大きくなるよう補正する。(2) In the above item (1), for example, the state quantity is an operating angle of the first front member, and the second correcting means is configured to increase the operating angle of the first front member by increasing the first angle. It is corrected so that the control gain for increasing the speed of the second front member in the correction means becomes large.
【0017】(3)また、上記(1)において、例え
ば、前記状態量は前記第1フロント部材の油圧アクチュ
エータの負荷圧力であり、前記第2補正手段は前記負荷
圧力が高くなるに従って前記第1補正手段における第2
フロント部材の増速の制御ゲインが小さくなるよう補正
する。(3) Further, in the above (1), for example, the state quantity is a load pressure of the hydraulic actuator of the first front member, and the second correcting means sets the first pressure as the load pressure increases. Second in the correction means
Correction is performed so that the control gain for increasing the speed of the front member is reduced.
【0018】(4)更に、上記(1)において、例え
ば、前記状態量は油温であり、前記第2補正手段は前記
油温が低くなるに従って前記第1補正手段における第2
フロント部材の増速の制御ゲインが小さくなるよう補正
する。(4) Further, in the above-mentioned (1), for example, the state quantity is an oil temperature, and the second correction means is the second in the first correction means as the oil temperature becomes lower.
Correction is performed so that the control gain for increasing the speed of the front member is reduced.
【0019】(5)また、上記(1)において、例え
ば、前記状態量は前記油圧ポンプを駆動する原動機の回
転数であり、前記第2補正手段は前記回転数が高くなる
に従って前記第1補正手段における第2フロント部材の
増速の制御ゲインが小さくなるよう補正する。(5) Further, in the above (1), for example, the state quantity is a rotation speed of a prime mover for driving the hydraulic pump, and the second correction means makes the first correction as the rotation speed increases. The control gain for increasing the speed of the second front member in the means is corrected to be small.
【0020】(6)また、上記(1)において、好まし
くは、前記第1補正手段は、(a1)前記フロント装置
から干渉防止領域までの距離が前記制御開始距離よりも
大きいときは最大値を保ち、当該距離が制御開始距離以
下になると、距離が小さくなるに従って小さくなり、距
離が負のある値以下になると0となる前記第1フロント
部材の操作信号の第1制限値を計算する第1演算手段
と、(a2)前記フロント装置から干渉防止領域までの
距離が前記制御開始距離よりも大きいときは最大値を保
ち、当該距離が制御開始距離以下になると、距離が小さ
くなるに従って小さくなり、距離が0になると0にな
り、距離が負の値になるとその負の値に応じて小さくな
る前記第2フロント部材の操作信号の第2制限値を計算
する第2演算手段と、(a3)前記フロント装置から干
渉防止領域までの距離が前記制御開始距離よりも大きい
ときは0を保ち、当該距離が制御開始距離以下になる
と、距離が小さくなるに従って大きくなり、距離が0以
下になると最大値になるよう前記第2フロント部材の増
速の制御ゲインを計算する第3演算手段と、(a4)前
記第1制限値を越えないよう前記第1フロント部材の操
作手段の操作信号を補正する第1信号補正手段と、(a
5)この第1信号補正手段で補正された補正操作信号と
前記第3演算手段で計算された制御ゲインとに基づき、
前記第2フロント部材の前記干渉防止領域に対する干渉
回避方向の増速指令値を計算する第4演算手段と、(a
6)前記第2演算手段で計算された第2制限値と前記第
4演算手段で計算された干渉回避方向の増速指令値とを
用いて前記第2フロント部材の操作手段の操作信号を補
正する第2信号補正手段とを有し、前記第2補正手段
は、前記状態量に応じて前記第3演算手段で計算される
制御ゲインの距離に対する変化割合を補正するものとす
る。(6) Further, in the above (1), preferably, the first correcting means (a1) sets a maximum value when the distance from the front device to the interference prevention area is larger than the control start distance. The first limit value of the operation signal of the first front member is calculated, which becomes smaller as the distance becomes smaller than the control start distance and becomes smaller as the distance becomes smaller, and becomes 0 as the distance becomes smaller than a certain negative value. And (a2) the maximum value is maintained when the distance from the front device to the interference prevention area is larger than the control start distance, and when the distance becomes equal to or smaller than the control start distance, the distance decreases as the distance decreases, Second calculating means for calculating a second limit value of the operation signal of the second front member, which becomes 0 when the distance becomes 0 and becomes smaller when the distance becomes a negative value, a3) When the distance from the front device to the interference prevention area is larger than the control start distance, 0 is maintained, and when the distance becomes equal to or shorter than the control start distance, the distance becomes smaller and the distance becomes 0 or smaller. Third calculating means for calculating a control gain for increasing the speed of the second front member so as to have a maximum value, and (a4) correcting the operation signal of the operating means for the first front member so as not to exceed the first limit value. First signal correction means for
5) Based on the correction operation signal corrected by the first signal correction means and the control gain calculated by the third calculation means,
Fourth calculating means for calculating a speed-up command value in the interference avoiding direction with respect to the interference prevention region of the second front member;
6) The operation signal of the operating means of the second front member is corrected using the second limit value calculated by the second calculating means and the acceleration command value in the interference avoidance direction calculated by the fourth calculating means. The second correction means corrects the change rate of the control gain calculated by the third calculation means with respect to the distance according to the state quantity.
【0021】第1演算手段で上記のように距離が負のあ
る値以下になると0となるよう第1制限値を計算し、第
1信号補正手段でこの第1制限値を越えないよう第1フ
ロント部材の操作手段の操作信号を補正することによ
り、フロント装置が干渉防止領域に到達しても第1フロ
ント部材を停止させずに第1フロント部材を減速するよ
うになり、これによりフロント装置を干渉防止領域の境
界に最も接近させた状態で上記減速・干渉回避動作が行
える。The first calculation means calculates the first limit value so that the distance becomes 0 when the distance becomes a negative value or less as described above, and the first signal correction means makes the first limit value not exceed the first limit value. By correcting the operation signal of the operation means of the front member, even if the front device reaches the interference prevention area, the first front member is decelerated without stopping the first front member. The above deceleration / interference avoidance operation can be performed in a state where the boundary is closest to the boundary of the interference prevention area.
【0022】第2演算手段で上記のように距離が負の値
になるとその負の値に応じて小さくなるよう第2制限値
を計算し、第2信号補正手段でこの第2制限値を用いて
第2フロント部材の操作手段の操作信号を補正するする
ことにより、第2フロント部材を操作したときに、フロ
ント装置が干渉防止領域に近づくにつれて第2フロント
部材が徐々に減速され、干渉防止領域の境界で停止する
とともに、万が一フロント装置が干渉防止領域に侵入し
た場合には、第2フロント部材が戻るよう制御され、フ
ロント装置を干渉防止領域より退避させるので、安全に
第2フロント部材の操作ができる。The second calculating means calculates the second limit value so that when the distance becomes a negative value as described above, the second limit value becomes smaller according to the negative value, and the second signal correcting means uses the second limit value. By correcting the operation signal of the operating means of the second front member by operating the second front member, the second front member is gradually decelerated as the front device approaches the interference prevention region when the second front member is operated. When the front device intrudes into the interference prevention area, the second front member is controlled to return and the front device is retracted from the interference prevention area, so that the second front member can be safely operated. You can
【0023】第4演算手段で、第1信号補正手段で補正
された補正操作信号と第3演算手段で計算された制御ゲ
インとに基づき、第2フロント部材の干渉回避方向の増
速指令値を計算し、第2信号補正手段でこの増速指令値
とを用いて第2フロント部材の操作手段の操作信号を補
正することにより、フロント装置が干渉防止領域に侵入
しないよう第1フロント部材の動作に応じて第2フロン
ト部材が干渉回避方向に増速するようになる。Based on the correction operation signal corrected by the first signal correcting means by the fourth calculating means and the control gain calculated by the third calculating means, the speed increasing command value in the interference avoiding direction of the second front member is calculated. The operation of the first front member is calculated so that the front device does not enter the interference prevention area by calculating and correcting the operation signal of the operation means of the second front member by using the speed-up command value by the second signal correction means. Accordingly, the second front member speeds up in the interference avoidance direction.
【0024】第2補正手段で、状態量に応じて第3演算
手段で計算される制御ゲインの距離に対する変化割合を
補正することにより、上記(1)の如く、状態量に応じ
て第2フロント部材の増速の制御ゲインが補正される。The second correction means corrects the rate of change of the control gain calculated by the third calculation means with respect to the distance according to the state quantity, so that the second front according to the state quantity as described in (1) above. The control gain for increasing the speed of the member is corrected.
【0025】(7)上記(6)において、好ましくは、
前記第2補正手段は、前記状態量に応じて前記第3演算
手段で計算される制御ゲインの最大値を変えることで制
御ゲインの距離に対する変化割合を補正する。(7) In above (6), preferably,
The second correction unit corrects the change rate of the control gain with respect to the distance by changing the maximum value of the control gain calculated by the third calculation unit according to the state quantity.
【0026】(8)上記(6)において、前記第2補正
手段は、前記状態量に応じて前記第3演算手段で計算さ
れる制御ゲインの増加開始距離を変えることで制御ゲイ
ンの距離に対する変化割合を補正するとともに、前記第
1及び第2演算手段で計算される第1及び第2制限値の
減少開始距離を前記制御ゲインの増加開始距離と同じに
なるよう変えることでこれら第1及び第2制限値の距離
に対する変化割合を補正してもよい。(8) In the above (6), the second correcting means changes the control gain with respect to the distance by changing the increase start distance of the control gain calculated by the third computing means according to the state quantity. By correcting the ratio and changing the decrease start distance of the first and second limit values calculated by the first and second calculating means to be the same as the increase start distance of the control gain, the first and second limit values are changed. The rate of change of the two limit values with respect to the distance may be corrected.
【0027】(9)また、上記(6)において、好まし
くは、前記第4演算手段は、前記第1信号補正手段で補
正された補正操作信号と前記第3演算手段で計算された
制御ゲインとを乗算する手段であり、この乗算値を前記
干渉回避方向の増速指令値とする。(9) Further, in the above (6), preferably, the fourth arithmetic means has a correction operation signal corrected by the first signal correcting means and a control gain calculated by the third arithmetic means. Is a means for multiplying, and this multiplication value is used as the acceleration command value in the interference avoidance direction.
【0028】(10)また、上記(6)において、好ま
しくは、前記第2信号補正手段は、前記第2制限値から
前記干渉回避方向の増速指令値を減算し、その減算した
値を越えないよう前記第2フロント部材の操作手段の操
作信号を補正する。(10) Further, in the above (6), preferably, the second signal correction means subtracts the speed-up command value in the interference avoidance direction from the second limit value, and exceeds the subtracted value. The operation signal of the operation means of the second front member is corrected so that it does not exist.
【0029】(11)更に、上記(6)において、例え
ば、前記複数の操作手段は前記操作信号として電気信号
を出力する電気レバー方式であり、前記第1信号補正手
段は、前記第1フロント部材の操作手段の操作信号と前
記第1制限値の小さい方を選択し、その選択した値を指
令信号として前記第1フロント部材の流量制御弁に出力
し、前記第2信号補正手段は前記第2フロント部材の操
作手段の操作信号と前記干渉回避方向の増速指令値との
小さい方を選択し、その選択した値を指令信号として前
記第2フロント部材の流量制御弁に出力する。(11) Further, in the above item (6), for example, the plurality of operating means is an electric lever system that outputs an electric signal as the operation signal, and the first signal correcting means is the first front member. Of the operation signal of the operating means and the first limit value, whichever is smaller, is output to the flow rate control valve of the first front member as the command signal, and the second signal correcting means is used for the second signal correcting means. The smaller one of the operation signal of the operating means of the front member and the speed-up command value in the interference avoidance direction is selected, and the selected value is output as a command signal to the flow control valve of the second front member.
【0030】(12)上記(11)において、好ましく
は、前記第4演算手段は前記第1フロント部材の流量制
御弁に出力される指令信号を前記補正操作信号として用
い、前記干渉回避方向の増速指令値を計算する。(12) In the above (11), preferably, the fourth computing means uses a command signal output to the flow control valve of the first front member as the correction operation signal to increase the interference avoiding direction. Calculate the speed command value.
【0031】(13)また、上記(6)において、前記
複数の操作手段は前記操作信号としてパイロット圧を出
力する油圧パイロット方式であってもよく、この場合
は、前記第1信号補正手段は、前記第1フロント部材の
操作手段のパイロット圧を第1フロント部材の流量制御
弁に導く経路に配置され、前記第1制限値に応じて前記
パイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁を含み、前記第
2信号補正手段は、前記干渉回避方向の増速指令値に応
じたパイロット圧を出力する比例電磁減圧弁と、前記第
2フロント部材の操作手段のパイロット圧を第2フロン
ト部材の流量制御弁に導く経路に配置され、前記比例電
磁減圧弁のパイロット圧と前記第2フロント部材の操作
手段のパイロット圧の高い方を選択するシャトル弁とを
含む。(13) Further, in the above (6), the plurality of operating means may be a hydraulic pilot system which outputs a pilot pressure as the operating signal. In this case, the first signal correcting means is: A proportional electromagnetic pressure reducing valve that is arranged in a path for guiding the pilot pressure of the operating means of the first front member to the flow control valve of the first front member and that reduces the pilot pressure according to the first limit value; The two-signal correction means outputs the pilot pressure according to the speed-up command value in the interference avoiding direction to the proportional electromagnetic pressure reducing valve and the pilot pressure from the operating means of the second front member to the flow control valve of the second front member. It includes a shuttle valve that is arranged in the leading path and that selects the pilot pressure of the proportional electromagnetic pressure reducing valve or the pilot pressure of the operating means of the second front member, whichever is higher.
【0032】(14)上記(11)において、好ましく
は、前記第1フロント部材の操作手段のパイロット圧を
検出する手段を更に備え、前記第4演算手段は、前記パ
イロット圧の検出値と前記第1制限値の小さい方を選択
し、この選択した値を前記補正操作信号として用い前記
干渉回避方向の増速指令値を計算する。(14) In the above item (11), preferably, the device further comprises means for detecting a pilot pressure of the operating means of the first front member, and the fourth computing means includes the detected value of the pilot pressure and the first value. The smaller one of the limit values is selected, and the selected value is used as the correction operation signal to calculate the acceleration command value in the interference avoidance direction.
【0033】(15)また、上記(1)〜(14)にお
いて、例えば、前記第1フロント部材が油圧ショベルの
ブームであり、前記第2フロント部材が油圧ショベルの
アームであり、前記信号補正手段が補正する第1フロン
ト部材の操作信号は前記ブームの上げ方向の操作信号で
あり、前記第2フロント部材の操作信号は前記アームの
ダンプ方向の操作信号である。(15) In the above (1) to (14), for example, the first front member is a boom of a hydraulic excavator, the second front member is an arm of a hydraulic excavator, and the signal correcting means is used. The operation signal of the first front member corrected by is an operation signal in the raising direction of the boom, and the operation signal of the second front member is an operation signal in the dumping direction of the arm.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施形態を
図1〜図8により説明する。図1において、本発明が適
用される油圧ショベルは、油圧ポンプ2と、この油圧ポ
ンプ2からの圧油により駆動されるブームシリンダ3
a、アームシリンンダ3b、バケットシリンダ3c、オ
フセットシリンダ3d、旋回モータ3e及び左右の走行
モータ3f、3gを含む複数のアクチュエータと、これ
ら油圧アクチュエータ3a〜3gのそれぞれに対応して
設けられた操作レバー装置4a〜4gと、油圧ポンプ2
と複数の油圧アクチュエータ3a〜3g間に接続され、
操作レバー装置4a〜4gの操作信号によって制御さ
れ、油圧アクチュエータ3a〜3gに供給される圧油の
流量を制御する複数の流量制御弁5a〜5gとを有する
油圧駆動装置を備えている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, a hydraulic excavator to which the present invention is applied includes a hydraulic pump 2 and a boom cylinder 3 driven by pressure oil from the hydraulic pump 2.
a, an arm cylinder 3b, a bucket cylinder 3c, an offset cylinder 3d, a swing motor 3e, and left and right traveling motors 3f and 3g, and operating levers provided corresponding to the hydraulic actuators 3a to 3g, respectively. Devices 4a to 4g and hydraulic pump 2
Is connected between a plurality of hydraulic actuators 3a to 3g,
The hydraulic drive device includes a plurality of flow rate control valves 5a to 5g that are controlled by the operation signals of the operation lever devices 4a to 4g and that control the flow rate of the pressure oil supplied to the hydraulic actuators 3a to 3g.
【0035】また、油圧ショベルは、図2及び図3に示
すように、垂直方向にそれぞれ回動するブーム1a、ア
ーム1b、バケット1c及びオフセット1dからなる多
関節型のフロント装置1Aと、上部旋回体1e及び下部
走行体1fからなる車体1Bとで構成され、フロント装
置1Aのブーム1aの基端は上部旋回体1eの前部に支
持されている。ブーム1a、アーム1b、バケット1
c、オフセット1d、上部旋回体1e及び下部走行体1
fはそれぞれブームシリンダ3a、アームシリンダ3
b、バケットシリンダ3c、オフセットシリンダ3d、
旋回モータ3e及び左右の走行モータ3f、3gにより
それぞれ駆動され、それらの動作は上記操作レバー装置
4a〜4gにより指示される。The hydraulic excavator, as shown in FIGS. 2 and 3, has a multi-joint type front device 1A consisting of a boom 1a, an arm 1b, a bucket 1c and an offset 1d which rotate in the vertical direction, and an upper swivel device. The vehicle body 1B is composed of a body 1e and a lower traveling body 1f, and the base end of the boom 1a of the front device 1A is supported by the front portion of the upper swing body 1e. Boom 1a, arm 1b, bucket 1
c, offset 1d, upper swing body 1e, and lower traveling body 1
f is a boom cylinder 3a and an arm cylinder 3 respectively
b, bucket cylinder 3c, offset cylinder 3d,
The swing motor 3e and the left and right traveling motors 3f and 3g are respectively driven, and their operations are instructed by the operation lever devices 4a to 4g.
【0036】また、上部旋回体1eは作業者が操作する
運転席としてキャブ3hを有している。The upper swing body 1e has a cab 3h as a driver's seat operated by an operator.
【0037】図1に戻り、操作レバー装置4a〜4gは
操作量により対応する流量制御弁5a〜5gを駆動する
電気レバー方式であり、それぞれがオペレータにより操
作される操作レバー4a〜4gの操作量と操作方向に応
じた電流を、対応する流量制御弁の電磁駆動部20a〜
26bに供給する。Returning to FIG. 1, the operation lever devices 4a to 4g are electric lever systems which drive the corresponding flow rate control valves 5a to 5g according to the operation amount, and the operation amounts of the operation levers 4a to 4g respectively operated by the operator. And a current corresponding to the operation direction are supplied to the electromagnetic drive units 20a of the corresponding flow control valves.
26b.
【0038】以上のような油圧ショベルに本実施形態に
よる干渉防止装置が設けられている。この干渉防止装置
は、ブーム1a、アーム1b、オフセット1dのそれぞ
れの回動支点に設けられ、フロント装置1Aの位置と姿
勢に関する状態量としてそれぞれの回動角を検出する角
度検出器6a、6b、6cと、角度検出器6a、6b、
6c及び操作レバー装置4a〜4gの信号を入力し、干
渉防止制御を行うための電気信号を出力する制御ユニッ
ト7とで構成されている。The above-described hydraulic excavator is provided with the interference prevention device according to this embodiment. This interference prevention device is provided at each of the rotation fulcrums of the boom 1a, the arm 1b, and the offset 1d, and angle detectors 6a and 6b that detect the respective rotation angles as state quantities related to the position and orientation of the front device 1A, 6c and angle detectors 6a, 6b,
6c and the control lever device 4a to 4g, and a control unit 7 that outputs an electric signal for performing interference prevention control.
【0039】制御ユニット7の制御機能を図4に示す。
制御ユニット7は、フロント姿勢演算部7a、入力の制
限値の演算部7b〜7d、入力の制限を行う最大・最小
値の選択部7e〜7g、制御ゲインの演算部7h、乗算
部7i、加算部7j、検出ライン7m、各アクチュエー
タの伸び側・縮み側に対応する流量制御弁への指令値の
演算部30a〜36bの各機能を有している。The control function of the control unit 7 is shown in FIG.
The control unit 7 includes a front attitude calculation unit 7a, input limit value calculation units 7b to 7d, maximum / minimum value selection units 7e to 7g for limiting the input, a control gain calculation unit 7h, a multiplication unit 7i, and addition. The unit 7j, the detection line 7m, and the respective calculation units 30a to 36b of the command value to the flow control valve corresponding to the expansion side and the contraction side of each actuator are provided.
【0040】フロント姿勢演算部7aでは、角度検出器
6a〜6cで検出したブーム、アーム、オフセットの回
動角を入力し、これら回動角に基づき、座標変換によ
り、フロント装置1Aの先端位置(モニターポイント)
を計算し、その先端位置から干渉防止領域までの距離r
を演算する。このとき、干渉防止領域は図5及び図6に
示すように、キャブ3hの周りに安全な距離、例えば3
0cmを置いて設定されている。また、フロント装置の
1Aの先端位置としては、バケット1cの回動支点Ov
を中心にしたバケット1cの先端Pまでの半径rvの仮
想円X上の干渉防止領域の境界に最も近い点の位置を計
算し、この点から干渉防止領域までの距離rを計算す
る。In the front attitude calculation unit 7a, the rotation angles of the boom, arm and offset detected by the angle detectors 6a to 6c are input, and based on these rotation angles, coordinate conversion is performed to convert the tip position of the front device 1A ( Monitor point)
And the distance r from the tip position to the interference prevention area
Is calculated. At this time, as shown in FIGS. 5 and 6, the interference prevention area is a safe distance around the cab 3h, for example, 3
It is set at 0 cm. Further, as the tip position of the front device 1A, the rotation fulcrum Ov of the bucket 1c is
The position of the point closest to the boundary of the interference prevention area on the virtual circle X of radius rv to the tip P of the bucket 1c centered at is calculated, and the distance r from this point to the interference prevention area is calculated.
【0041】入力の制限値の演算部7b〜7dでは、上
記のようにして求められた距離rと予め設定された減速
制御の計算式とに基づき、入力の制限値uを演算する。The input limit value calculators 7b to 7d calculate the input limit value u based on the distance r obtained as described above and a preset deceleration control calculation formula.
【0042】ここで、オフセット1dの演算部7dで
は、距離rが制御開始距離r0よりも大きいときは制限
値uが最大値を保ち、距離rが制御開始距離r0以下に
なると、距離rが小さくなるに従って制限値uが小さく
なり、距離rが0以下になると制限値uも0になるよう
距離rと制限値uとの関係が設定され、これにより干渉
防止領域の境界上における制限値uを0としてオフセッ
ト1dを停止させる。Here, in the calculation unit 7d with the offset 1d, the limit value u maintains the maximum value when the distance r is larger than the control start distance r0, and when the distance r becomes the control start distance r0 or less, the distance r becomes small. As the limit value u decreases, the relationship between the distance r and the limit value u is set such that the limit value u becomes 0 when the distance r becomes 0 or less. The offset 1d is stopped as 0.
【0043】一方、ブーム1aの演算部7bでは、距離
rが制御開始距離r0よりも大きいときは制限値uが最
大値を保ち、距離rが制御開始距離r0以下になると、
距離rが小さくなるに従って制限値uが小さくなり、距
離rが負の値rn以下になると制限値uが0となるよう
距離rと制限値uとの関係が設定され、これにより干渉
防止領域の境界上における制限値uを0より大きく設定
しブーム1aを動作可能としている。On the other hand, in the calculation unit 7b of the boom 1a, when the distance r is larger than the control start distance r0, the limit value u maintains the maximum value, and when the distance r becomes the control start distance r0 or less,
The limit value u becomes smaller as the distance r becomes smaller, and the relation between the distance r and the limit value u is set so that the limit value u becomes 0 when the distance r becomes a negative value rn or less. The limit value u on the boundary is set to be larger than 0 to enable the boom 1a to operate.
【0044】また、アーム1bの演算部7cでは、距離
rが制御開始距離r0よりも大きいときは制限値uが最
大値を保ち、距離rが制御開始距離r0以下になると、
距離rが小さくなるに従って制限値uが小さくなり、距
離rが0になると制限値uも0になり、距離rが負の値
になるとその負の値に応じて制限値uも小さくなるよう
距離rと制限値uとの関係が設定され、これにより干渉
防止領域の境界上において制限値uを0とし、それより
アーム1bが干渉防止領域に入り込むと制限値uを
(−)とし、逆方向(アームダンプ方向)へ動くように
している。In the calculation unit 7c of the arm 1b, when the distance r is larger than the control start distance r0, the limit value u maintains the maximum value, and when the distance r becomes the control start distance r0 or less,
The limit value u becomes smaller as the distance r becomes smaller, the limit value u becomes 0 when the distance r becomes 0, and the limit value u becomes smaller according to the negative value when the distance r becomes a negative value. A relation between r and the limit value u is set, whereby the limit value u is set to 0 on the boundary of the interference prevention region, and when the arm 1b enters the interference prevention region, the limit value u is set to (−), and the reverse direction is set. It is designed to move in the arm dump direction.
【0045】なお、上記演算部7b〜7dにおいて、制
限値uの最大値は操作レバー装置4a,4b,4dの操
作信号の最大値にほぼ一致する値とされる。In the calculation units 7b to 7d, the maximum value of the limit value u is set to a value that substantially coincides with the maximum value of the operation signal of the operation lever devices 4a, 4b, 4d.
【0046】最大・最小値の選択部7e〜7gでは、操
作レバー装置4a、4b、4dによる入力信号と入力の
制限値uを比較し、入力信号が制限値uを越えないよう
に信号の選択を行う。In the maximum / minimum value selectors 7e-7g, the input signals from the operating lever devices 4a, 4b, 4d are compared with the input limit value u, and the signal is selected so that the input signal does not exceed the limit value u. I do.
【0047】各アクチュエータの伸び側・縮み側に対応
する減圧弁への指令値の演算部30a〜36bでは、入
力の符号が正の場合には伸び側の電磁駆動部20a〜2
6aに、入力の符号が負の場合には縮み側の電磁駆動部
20b〜26bを励磁するように指令値を演算する。こ
こで、最小値選択部7e〜7gにおいて演算部7b〜7
dで計算された制限値uが選択された場合、演算部30
a,31a,33bで演算される指令値は減速指令値と
なる。In the operation parts 30a to 36b of the command values to the pressure reducing valves corresponding to the expansion side and the contraction side of each actuator, when the input sign is positive, the expansion side electromagnetic drive parts 20a to 2b are used.
In 6a, when the sign of the input is negative, the command value is calculated so as to excite the contraction side electromagnetic drive units 20b to 26b. Here, in the minimum value selection units 7e to 7g, the calculation units 7b to 7g.
When the limit value u calculated in d is selected, the calculation unit 30
The command value calculated by a, 31a, and 33b becomes a deceleration command value.
【0048】制御ゲインの演算部7hでは、干渉防止領
域までの距離rと予め設定された計算式に基づき制御ゲ
インKを演算する。ここで、演算部7hには、距離rが
制御開始距離r0よりも大きいときは制御ゲインKが0
を保ち、距離rが制御開始距離r0以下になると、距離
rが小さくなるに従って制御ゲインKが大きくなり、距
離rが0以下になると制御ゲインKが最大の一定値とな
るように距離rと制御ゲインKとの関係が設定されてい
る。The control gain calculator 7h calculates the control gain K based on the distance r to the interference prevention area and a preset calculation formula. Here, when the distance r is larger than the control start distance r0, the control unit 7h sets the control gain K to 0.
When the distance r becomes equal to or less than the control start distance r0, the control gain K increases as the distance r decreases, and when the distance r becomes 0 or less, the control gain K becomes the maximum constant value and the control is performed. The relationship with the gain K is set.
【0049】また、制御ゲイン演算部7hは、フロント
装置1Aの動作特性、特に本発明の制御に係わるフロン
ト装置の減速・干渉回避動作(後述)をさせるときの動
作特性に影響を与える状態量として、ブーム1aの回動
角(以下、ブーム角度αという)を検出する角度検出器
6aの信号を入力し、このブーム角度αが大きくなるに
従って大きくなるように制御ゲインKを補正している。Further, the control gain calculator 7h is used as a state quantity that influences the operating characteristics of the front device 1A, particularly the operating characteristics when performing the deceleration / interference avoiding operation (described later) of the front device relating to the control of the present invention. The signal from the angle detector 6a that detects the rotation angle of the boom 1a (hereinafter referred to as the boom angle α) is input, and the control gain K is corrected so as to increase as the boom angle α increases.
【0050】図7に制御ゲインの演算部7hの詳細を示
す。制御ゲイン演算部7hは関数発生器70h、関数発
生器71h、乗算器72hの各機能を有している。関数
発生器70hでは、フロント装置先端から干渉防止領域
までの距離rに応じて基本となる制御ゲインKoを演算
する。ここで、距離rと基本制御ゲインKoとの関係
は、フロント装置先端が干渉防止領域から離れ距離rが
大きいときはゲインKoは0であり、フロント装置先端
が干渉防止領域rに近づき距離rが0に近づくに連れて
ゲインKoが大きくなるように設定されている。これに
対し、関数発生器71hでは、ブーム角度αに応じて補
正係数K1を演算する。ここで、ブーム角度αと補正係
数K1との関係は、ブーム角度αが小さいときは補正係
数K1は1であり、ブーム角度αが大きくなるに従って
補正係数K1が大きくなるように設定されている。乗算
部72hでは関数発生器70hで求めた基本制御ゲイン
Koに関数発生器71hで求めた補正係数K1を乗じて
制御ゲインKを求める。これにより制御ゲイン演算部7
hでは、ブーム角度αが大きくなるに従って制御ゲイン
Kの距離rに対する変化割合(関数の傾き)が大きくな
りかつ制御ゲインKの最大値が大きくなるよう制御ゲイ
ンKを補正している。FIG. 7 shows details of the control gain calculator 7h. The control gain calculator 7h has the functions of a function generator 70h, a function generator 71h, and a multiplier 72h. The function generator 70h calculates a basic control gain Ko according to the distance r from the front device tip to the interference prevention area. Here, the relationship between the distance r and the basic control gain Ko is that the gain Ko is 0 when the front device tip is away from the interference prevention region and the distance r is large, and the front device tip approaches the interference prevention region r and the distance r is The gain Ko is set to increase as it approaches zero. On the other hand, the function generator 71h calculates the correction coefficient K1 according to the boom angle α. Here, the relationship between the boom angle α and the correction coefficient K1 is set such that the correction coefficient K1 is 1 when the boom angle α is small, and the correction coefficient K1 increases as the boom angle α increases. The multiplier 72h multiplies the basic control gain Ko obtained by the function generator 70h by the correction coefficient K1 obtained by the function generator 71h to obtain the control gain K. As a result, the control gain calculator 7
In h, the control gain K is corrected so that the change rate (gradient of the function) of the control gain K with respect to the distance r increases and the maximum value of the control gain K increases as the boom angle α increases.
【0051】検出ライン7mでは、指令値演算部30a
で演算されたブーム上げ側の指令値を取り出し、乗算部
7iに供給する。In the detection line 7m, the command value calculation unit 30a
The command value on the boom raising side calculated in step 3 is taken out and supplied to the multiplication unit 7i.
【0052】乗算部7iでは、制御ゲインKと検出ライ
ン7mにより取り出されたブーム上げ側の指令値との積
を求める。なお、ここで求めた値は後述するように干渉
回避方向の増速指令値(干渉回避目標速度)となる。The multiplication unit 7i obtains the product of the control gain K and the command value on the boom raising side extracted by the detection line 7m. The value obtained here is a speed increase command value in the interference avoidance direction (interference avoidance target speed) as described later.
【0053】加算部7jでは、アームの入力の制限値
と、制御ゲインKとブーム上げ側の指令値の積との差を
求める。The adder 7j calculates the difference between the limit value of the arm input and the product of the control gain K and the command value on the boom raising side.
【0054】以上において、操作レバー装置4a、4
b、4c、4dは複数のフロント部材であるブーム、ア
ーム、バケット、オフセットの動作を指示する複数の操
作手段を構成し、ブーム1a及びアーム1bをそれぞれ
第1及び第2フロント部材とするとき、角度検出器6a
〜6c、演算部7a〜7c、選択部7e,7f、演算部
7h、乗算部7i、加算部7j、演算部30a〜31
b、電磁駆動部20a〜21bは、フロント装置1Aの
位置と姿勢に基づきフロント装置から干渉防止領域まで
の距離rを計算し、その距離rが予め設定した制御開始
距離r0よりも小さくなると、第1フロント部材1aを
減速しかつこの第1フロント部材1aの動作に応じて第
2フロント部材1bを干渉回避方向に増速するよう第1
及び第2フロント部材1a,1bの操作手段4a,4b
の操作信号を補正する第1補正手段を構成し、角度検出
器6aはフロント装置1Aの動作特性に影響を与える状
態量を検出する検出手段を構成し、制御ゲイン演算部7
hの関数発生器71及び乗算部72hは、前記検出手段
で検出された状態量に応じて前記第1補正手段にける第
2フロント部材1bの増速の制御ゲインKを補正する第
2補正手段を構成する。In the above, the operation lever devices 4a, 4
b, 4c, and 4d constitute a plurality of operating means for instructing the operation of a boom, an arm, a bucket, and an offset, which are a plurality of front members, and when the boom 1a and the arm 1b are the first and second front members, respectively, Angle detector 6a
6c, operation units 7a to 7c, selection units 7e and 7f, operation unit 7h, multiplication unit 7i, addition unit 7j, operation units 30a to 31.
b, the electromagnetic drive units 20a to 21b calculate a distance r from the front device to the interference prevention area based on the position and orientation of the front device 1A, and when the distance r becomes smaller than a preset control start distance r0, The first front member 1a is decelerated and the second front member 1b is accelerated in the interference avoidance direction in response to the operation of the first front member 1a.
And operating means 4a, 4b for the second front members 1a, 1b
Of the operation signal, the angle detector 6a constitutes a detecting means for detecting a state quantity that influences the operating characteristics of the front device 1A, and the control gain computing section 7
The function generator 71 of h and the multiplication unit 72h are second correction means for correcting the control gain K for increasing the speed of the second front member 1b in the first correction means in accordance with the state quantity detected by the detection means. Make up.
【0055】以上のように構成した本実施形態の動作を
説明する。作業例として、(a)フロント装置1Aをキ
ャブ3hの前方から近づけるように、アーム1bを手前
(後方)に操作した場合と、(b)ブーム1aを上方に
操作した場合と、(c)ブーム1aを上方に操作しなが
らアーム1bを手前(後方)に操作した場合と、(d)
オフセット1dを左方に操作した場合について説明す
る。The operation of this embodiment configured as described above will be described. As an example of the work, (a) the arm 1b is operated toward the front (rear) so that the front device 1A approaches from the front of the cab 3h, (b) the boom 1a is operated upward, and (c) the boom. When the arm 1b is operated to the front (rear) while operating the 1a upward, (d)
A case where the offset 1d is operated to the left will be described.
【0056】(a)まず、アーム1bを手前(後方、す
なわちアームクラウド方向)に操作した場合には、フロ
ント装置1Aの先端が干渉防止領域に近づき、距離rが
制御開始距離r0より小さくなると、制限値演算部7c
により計算される制限値uに応じてアームシリンダ3b
の伸び側の指令値が制限され、アーム1bの減速指令が
出される。これによりアーム1bは徐々に減速され、干
渉防止領域の境界Lで停止する。(A) First, when the arm 1b is operated to the front (backward, that is, in the arm cloud direction), when the tip of the front device 1A approaches the interference prevention area and the distance r becomes smaller than the control start distance r0, Limit value calculation unit 7c
The arm cylinder 3b according to the limit value u calculated by
The command value on the extension side of is limited, and a deceleration command for the arm 1b is issued. Thereby, the arm 1b is gradually decelerated and stopped at the boundary L of the interference prevention area.
【0057】また、万が一フロント装置先端が干渉防止
領域に侵入した場合には、制限値演算部7cの制限値u
が(−)となってアームシリンダ3bの縮み側の指令値
が強制的に増加されることでアーム1bが前方(アーム
ダンプ方向)に増速され、フロント装置先端を干渉防止
領域より退避させる。したがって、オペレータはフロン
ト装置1Aとキャブ3hとの干渉を気にすることなく安
全にアーム1bの操作ができる。Further, in the unlikely event that the front end of the front device enters the interference prevention area, the limit value u of the limit value calculation unit 7c will be used.
Becomes (-), and the command value on the contraction side of the arm cylinder 3b is forcibly increased, whereby the speed of the arm 1b is increased forward (in the arm dump direction), and the front end of the front device is retracted from the interference prevention area. Therefore, the operator can safely operate the arm 1b without worrying about the interference between the front device 1A and the cab 3h.
【0058】(b)また、ブーム1aを上方に操作した
場合には、フロント装置1Aの先端が干渉防止領域に近
づき、距離rが制御開始距離r0より小さくなると、制
限値演算部7bにより計算される制限値uに応じてブー
ムシリンダ3aの伸び側の指令値が制限され、ブーム1
aの減速指令が出され、これによりブーム1aは徐々に
減速される。これと同時に、検出ライン7m、制御ゲイ
ン演算部7h、乗算部7iによりブームシリンダ3aの
伸び側指令値に比例したアームダンプ方向の指令値が干
渉回避方向の増速指令値として計算され、この干渉回避
方向の増速指令値が制限値演算部7cで計算された制限
値uよりも大きくり、加算部7jにおいて当該制限値u
から干渉回避方向の増速指令値を減算した値が(−)に
なると、干渉回避方向の増速指令値がアームシリンダ3
bの縮み側に出力され、アーム1bは干渉回避方向に増
速され干渉防止領域に対して干渉回避動作をする。この
ようなブーム1aの減速とアーム1bの干渉回避方向の
動作により、フロント装置1Aの先端は、図5で矢印M
で示すように、干渉防止領域の境界Lの近傍で境界Lに
沿った動作を行う。したがって、フロント装置1Aとキ
ャブ3hとの干渉を気にすることなく安全に連続したブ
ーム1aの操作ができる。(B) When the boom 1a is operated upward, when the tip of the front device 1A approaches the interference prevention region and the distance r becomes smaller than the control start distance r0, the limit value calculation unit 7b calculates it. The command value on the extension side of the boom cylinder 3a is limited according to the limit value u
A deceleration command for "a" is issued, whereby the boom 1a is gradually decelerated. At the same time, a command value in the arm dump direction proportional to the extension side command value of the boom cylinder 3a is calculated as a speed increase command value in the interference avoidance direction by the detection line 7m, the control gain calculation unit 7h, and the multiplication unit 7i. The speed-up command value in the avoidance direction is larger than the limit value u calculated by the limit value calculation unit 7c, and the limit value u is added by the addition unit 7j.
When the value obtained by subtracting the speed increase command value in the interference avoidance direction from (-) becomes (-), the speed increase command value in the interference avoidance direction becomes the arm cylinder 3
The signal is output to the contracted side of b, and the arm 1b is accelerated in the interference avoiding direction to perform the interference avoiding operation on the interference preventing area. Due to such deceleration of the boom 1a and operation of the arm 1b in the interference avoidance direction, the front end of the front device 1A is indicated by an arrow M in FIG.
As shown in, the operation along the boundary L is performed in the vicinity of the boundary L of the interference prevention area. Therefore, the continuous boom 1a can be safely operated without worrying about the interference between the front device 1A and the cab 3h.
【0059】(c)ブーム1aを上方に操作しながらア
ーム1bを手前(後方)に操作した場合には、距離rが
制御開始距離r0より小さくなると、上記(b)のよう
にブームシリンダ3aの伸び側の指令値が制限され、ブ
ーム1aは徐々に減速される。また、これと同時に乗算
部7iによりブームシリンダ3aの伸び側指令値に比例
したアームダンプ方向の指令値(干渉回避方向の増速指
令値)が計算される。一方、制限値演算部7cにおいて
計算された制限値uから干渉回避方向の増速指令値を減
算した値が(+)の時はその値に応じてアームシリンダ
3bの伸び側の指令値が制限され、その値が(−)にな
ると、その値がアームシリンダ3bの縮み側に指令値と
して出力され、アーム1bが干渉回避方向に増速され、
アーム1bは干渉防止領域に対して干渉回避動作をす
る。このような動作の複合の結果として、この場合も、
フロント装置1Aの先端は、図5で矢印Mで示すよう
に、干渉防止領域の境界Lの近傍で境界Lに沿った動作
を行い、フロント装置1Aとキャブ3hとの干渉を気に
することなく安全に連続したブーム1aの操作ができ
る。(C) When the arm 1b is operated to the front (rear) while the boom 1a is operated upward, when the distance r becomes smaller than the control start distance r0, the boom cylinder 3a is moved as shown in (b) above. The extension side command value is limited, and the boom 1a is gradually decelerated. At the same time, the multiplication unit 7i calculates a command value in the arm dump direction (a speed increase command value in the interference avoidance direction) proportional to the extension side command value of the boom cylinder 3a. On the other hand, when the value obtained by subtracting the speed increase command value in the interference avoidance direction from the limit value u calculated by the limit value calculation unit 7c is (+), the command value on the extension side of the arm cylinder 3b is limited according to the value. When the value becomes (-), the value is output as a command value to the contraction side of the arm cylinder 3b, and the arm 1b is accelerated in the interference avoiding direction,
The arm 1b performs an interference avoiding operation on the interference prevention area. Again, as a result of the composite of such behaviors,
As shown by the arrow M in FIG. 5, the front end of the front device 1A performs an operation along the boundary L in the vicinity of the boundary L of the interference prevention region without worrying about the interference between the front device 1A and the cab 3h. The continuous boom 1a can be safely operated.
【0060】(d)オフセット1dを左方に操作した場
合には、フロント装置1Aの先端が干渉防止領域に近づ
き、距離rが制御開始距離r0より小さくなると、制限
値演算部7dにより計算される制限値uに応じてオフセ
ットシリンダ3dの縮み側の指令値が制限され、オフセ
ット1dの減速指令が出される。これによりオフセット
1dは徐々に減速され、干渉防止領域の境界Lで停止す
る。したがって、フロント装置1Aとキャブ3hとの干
渉を気にすることなく安全にオフセット1dの操作がで
きる。(D) When the offset 1d is operated to the left, when the tip of the front device 1A approaches the interference prevention area and the distance r becomes smaller than the control start distance r0, the limit value calculation unit 7d calculates. The command value on the compression side of the offset cylinder 3d is limited according to the limit value u, and the deceleration command for the offset 1d is issued. As a result, the offset 1d is gradually decelerated and stopped at the boundary L of the interference prevention region. Therefore, the offset 1d can be safely operated without worrying about the interference between the front device 1A and the cab 3h.
【0061】ここで、フロント装置1Aの動作特性、特
に上記のようにフロント装置の減速・干渉回避動作(後
述)をさせるときの動作特性は、ブーム角度αによって
変化する。Here, the operation characteristics of the front device 1A, particularly the operation characteristics when the deceleration / interference avoidance operation (described later) of the front device is performed as described above, vary depending on the boom angle α.
【0062】図8にブーム角度αによるフロント装置の
動作特性の変化を示す。図8において、はブーム角度
αが小さいときのフロント装置先端がキャブ干渉防止領
域境界付近に位置するフロント装置の姿勢であり、は
ブーム角度αが大きいときのフロント装置先端がキャブ
干渉防止領域境界付近に位置するフロント装置1Aの姿
勢である。また、ベクトルV1,V2は、それぞれ、姿
勢においてブーム1aの回動により与えられるフロ
ント装置1Aの先端速度である。この図から分かるよう
に、姿勢ととでは、速度ベクトルV1,V2の大き
さが同じであっても、速度ベクトルV1,V2の水平方
向成分、つまりブーム1aの回動によるキャブの干渉防
止領域境界付近におけるフロント装置先端のキャブ方向
へ入り込む速度はv1h<v2hと異なっている。この
ため、上記(b)のフロント装置の減速・干渉回避動作
を行うとき、姿勢では姿勢より速い速度でアームを
前方に動かす必要がある。FIG. 8 shows changes in operating characteristics of the front device depending on the boom angle α. In FIG. 8, is the posture of the front device when the boom angle α is small and the front device tip is located near the cab interference prevention region boundary, and is when the boom angle α is large the front device tip is near the cab interference prevention region boundary. The posture of the front device 1A located at. Further, the vectors V1 and V2 are the tip speeds of the front device 1A given by the rotation of the boom 1a in the respective postures. As can be seen from this drawing, even if the magnitudes of the velocity vectors V1 and V2 are the same as the posture, the horizontal component of the velocity vectors V1 and V2, that is, the cab interference prevention region boundary due to the rotation of the boom 1a. The speed at which the front end of the front device enters in the cab direction in the vicinity is different from v1h <v2h. Therefore, when performing the deceleration / interference avoidance operation of the front device in the above (b), it is necessary to move the arm forward at a speed faster than the attitude.
【0063】ところで、フロント装置1Aが姿勢の状
態から、オペレータがブーム1aを上げ方向に操作する
と、フロント装置先端がキャブ干渉防止領域を越えよう
とする。このとき、本発明の上記(b)の制御ではフロ
ント装置先端がキャブ干渉防止領域に入らないように自
動的にアーム1bを前方(ダンプ方向)に動かし、干渉
回避動作を行わせる。これによりアームの先端はほぼキ
ャブ干渉防止領域の境界に沿って上昇してい行く。この
とき、ブーム上げとアームの前方への動きのバランスが
とれてスムーズにアーム先端が上昇することが望まし
い。By the way, when the operator operates the boom 1a in the raising direction while the front device 1A is in the posture, the front end of the front device tries to exceed the cab interference prevention region. At this time, in the control of (b) of the present invention, the arm 1b is automatically moved forward (in the dumping direction) so that the tip of the front device does not enter the cab interference prevention region, and the interference avoidance operation is performed. This causes the tip of the arm to rise almost along the boundary of the cab interference prevention region. At this time, it is desirable to balance the boom raising and the forward movement of the arm and smoothly raise the arm tip.
【0064】すなわち、上記の干渉回避動作を実現する
ために、本発明の制御では、上記のように常にフロント
装置1Aに取り付けられた角度検出器6a〜6cの信号
からフロント装置先端の位置及びキャブ干渉防止領域ま
での距離rを演算している(図4、演算部7a)。そし
て、距離rをフィードバック値として、ブーム1aの上
げ速度を減じつつ(図3、演算部7b)、アーム1bの
前方への指令値を演算し(図3、演算部7h、乗算部7
i、加算部7j)、アーム1bを前方へ自動的に動かし
ていく。That is, in order to realize the above-mentioned interference avoiding operation, in the control of the present invention, the position of the front end of the front device and the cab are always detected from the signals of the angle detectors 6a-6c attached to the front device 1A as described above. The distance r to the interference prevention area is calculated (FIG. 4, calculation unit 7a). Then, using the distance r as a feedback value, the forward command value of the arm 1b is calculated while reducing the raising speed of the boom 1a (FIG. 3, calculation unit 7b) (FIG. 3, calculation unit 7h, multiplication unit 7).
i, the addition unit 7j) and the arm 1b are automatically moved forward.
【0065】このことから、フィードバック値rに対す
るブーム1aの上げの減速度合い(演算部7bにおける
制限値uの距離rに対する変化割合、すなわち関数の傾
き(ゲイン))と、フィードバック値rに対するアーム
1bの前方への増速度合い(演算部7hにおける制御ゲ
インKの距離rに対する変化割合、すなわちの関数の傾
き(ゲイン))とのバランスが取れている必要がある。From this fact, the degree of deceleration of raising the boom 1a with respect to the feedback value r (the rate of change of the limit value u with respect to the distance r in the calculation unit 7b, that is, the slope (gain) of the function), and the arm 1b with respect to the feedback value r. It is necessary to keep a balance with the forward acceleration rate (change rate of the control gain K in the calculation unit 7h with respect to the distance r, that is, the slope (gain) of the function of).
【0066】そこで、図8に示す姿勢でブーム上げの
減速度合いとアームの前方への増速度合いのバランスが
取れるように演算部7bの関数の傾き(ゲイン)と演算
部7hの関数の傾き(ゲイン)を設定したとする。しか
し、図8に示す姿勢では、上記のようにフロント装置
先端のキャブ方向へ入り込む速度v2hは姿勢の速度
v1hより大きく、姿勢より速い速度でアームを前方
に動かす必要があるため、ブーム1aの減速度合いが足
りなく、アーム1bの前方への増速度合いが足らなくな
る。このため、ブーム1aの上げ操作によりフロント装
置先端がキャブ干渉防止領域に入り込む速度にアーム1
bの前方への増速動作が追いつかず、フロント装置先端
が干渉防止領域の境界を越えて図4の演算部7bのu=
0になるところまで進入してしまい、この位置でブーム
1aが停止する。そして、その後、徐々にアーム1bが
前方へ動いてフロント装置先端が干渉防止領域外に戻
る。すると、ブーム1aが再び上方に動き出してフロン
ト装置先端が干渉防止領域に入り込み、u=0になる位
置でブーム1aが再び停止する。このことが繰り返され
ハンチング現象を起こす可能性がある。Therefore, in the posture shown in FIG. 8, the slope (gain) of the function of the calculation unit 7b and the slope (gain) of the function of the calculation unit 7h (in order to balance the degree of deceleration of the boom raising and the forward acceleration of the arm) are balanced. Gain is set. However, in the posture shown in FIG. 8, the speed v2h at which the tip of the front device enters in the cab direction is higher than the speed v1h of the posture as described above, and it is necessary to move the arm forward at a speed faster than the posture. The degree is insufficient, and the acceleration of the arm 1b toward the front is insufficient. Therefore, when the boom 1a is raised, the front end of the front device enters the cab interference prevention area at a speed at which the arm 1 moves.
The forward speed increasing operation of b does not catch up, the front end of the front device crosses the boundary of the interference prevention region, and u = of the calculation unit 7b in FIG.
The boom 1a stops until it reaches 0, and the boom 1a stops at this position. Then, thereafter, the arm 1b gradually moves forward and the front end of the front device returns to the outside of the interference prevention area. Then, the boom 1a starts moving upward again, the front end of the front device enters the interference prevention region, and the boom 1a stops again at the position where u = 0. This may be repeated to cause a hunting phenomenon.
【0067】上記(c)のブーム1aを上方に操作しな
がらアーム1bを手前(後方)に操作した場合も、上記
(b)の場合と同様に、ブームの停止とアームの前方へ
の動きを繰り返すハンチングを起こす可能性がある。Even when the arm 1b is operated forward (rearward) while operating the boom 1a in the above (c), the boom is stopped and the arm is moved forward as in the case of the above (b). May cause repeated hunting.
【0068】そこで、本実施形態では、ブーム角度αを
検出し、ブーム角度αが大きくなるに従って制御ゲイン
Kの距離rに対する変化割合(関数の傾き)が大きくな
るように補正する。これにより、上記(b)のブーム1
aを上方に操作した場合は、乗算部7iで計算される増
速の指令値がブーム角度αが大きくなるに従って大きく
なり、アーム1bへの前方への動作速度が大きくなる。
その結果、ブーム角度αに応じて最適な速度でアームを
前方に逃がすことができ、上記ハンチングが防止され
る。Therefore, in the present embodiment, the boom angle α is detected and is corrected so that the rate of change of the control gain K with respect to the distance r (the slope of the function) increases as the boom angle α increases. As a result, the boom 1 of (b) above is
When a is operated upward, the command value for acceleration calculated by the multiplication unit 7i increases as the boom angle α increases, and the forward operation speed of the arm 1b increases.
As a result, the arm can be released forward at an optimum speed according to the boom angle α, and the hunting can be prevented.
【0069】上記(c)の場合も同様である。The same applies to the above case (c).
【0070】以上のように本実施形態によれば、ブーム
1aを上方に操作した場合、又はブーム1aを上方に操
作しながらアーム1bを手前(後方)に操作した場合に
は、フロント装置1Aは干渉防止領域に近づくと徐々に
減速し、干渉防止領域に到達すると干渉防止領域の境界
付近に沿って動くようになり、フロント装置とキャブと
の干渉を防止しながらフロント装置を連続的に動かすこ
とができる。したがって、キャブ3hの近くでも、停止
させずに連続した土砂の持ち上げなどができる。As described above, according to this embodiment, when the boom 1a is operated upward, or when the arm 1b is operated forward (rearward) while operating the boom 1a upward, the front device 1A is When the vehicle approaches the interference prevention area, it will gradually decelerate, and when it reaches the interference prevention area, it will move along the boundary of the interference prevention area and continuously move the front equipment while preventing the interference between the front equipment and the cab. You can Therefore, even near the cab 3h, it is possible to continuously lift the sand without stopping.
【0071】また、ブーム1aの動作からフロント装置
1Aの動きを予測しフロント装置が干渉防止領域に侵入
する前に干渉回避動作をさせるので、干渉防止領域への
侵入量を0又は最小にでき、干渉防止領域を狭くできる
ため、広い作業範囲を確保できる。Further, since the movement of the front device 1A is predicted from the operation of the boom 1a and the interference avoiding operation is performed before the front device enters the interference prevention area, the amount of entry into the interference prevention area can be set to 0 or minimized. Since the interference prevention area can be narrowed, a wide working range can be secured.
【0072】また、アーム1bを手前(後方)に操作し
た場合は、フロント装置先端が干渉防止領域に近づくに
つれてアームが徐々に減速され、干渉防止領域の境界L
で停止するとともに、万が一フロント装置先端が干渉防
止領域に侵入した場合には、アームが前方に増速され、
フロント先端を干渉防止領域より退避させるので、安全
にアームの操作ができる。When the arm 1b is operated to the front (rear), the arm is gradually decelerated as the front device tip approaches the interference prevention area, and the boundary L of the interference prevention area is increased.
If the front end of the front device enters the interference prevention area, the arm is accelerated forward,
Since the front end is retracted from the interference prevention area, the arm can be operated safely.
【0073】更に、オフセット1dを左方に操作した場
合は、フロント装置先端が干渉防止領域に近づくにつれ
てオフセットが徐々に減速され、干渉防止領域の境界L
で停止するので、同様に安全にオフセットの操作ができ
る。Further, when the offset 1d is operated to the left, the offset is gradually decelerated as the front device tip approaches the interference prevention area, and the boundary L of the interference prevention area is increased.
Since it stops at, you can safely operate the offset as well.
【0074】また、本実施形態によれば、ブーム角度α
が変化しても、上記のブーム及びアームの減速・干渉回
避動作時にフロント装置1Aの先端が干渉防止領域内に
侵入することや、その侵入によりハンチングが起こるこ
とが防止できる。Further, according to the present embodiment, the boom angle α
Even when the change occurs, it is possible to prevent the front end of the front device 1A from entering the interference prevention area during the above-described deceleration / interference avoidance operation of the boom and arm, and hunting due to the entry.
【0075】本発明の第2の実施形態を図9及び図10
により説明する。本実施形態は、操作レバー装置として
油圧パイロット方式を用いた油圧ショベルに適用したも
のである。図中、前掲図面に示す部材及び部分と同等の
ものには同じ符号を付している。The second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 9 and 10.
Will be described. The present embodiment is applied to a hydraulic excavator using a hydraulic pilot system as an operating lever device. In the figure, the same members and parts as those shown in the above drawings are designated by the same reference numerals.
【0076】図9において、本実施形態が適用される油
圧ショベルは、電気方式の操作レバー装置4a〜4gの
代わりに油圧パイロット方式の操作レバー装置9a〜9
gを備えている。操作レバー装置9a〜9gは、パイロ
ットポンプ8で生成されるパイロット圧に基づいて、そ
れぞれオペレータにより操作される操作レバー装置9a
〜9gの操作量と操作方向に応じたパイロット圧を、パ
イロットライン40a〜46bを介して、対応する流量
制御弁の油圧駆動部50a〜56bに供給し、そのパイ
ロット圧により対応する流量制御弁10a〜10gを駆
動する。In FIG. 9, the hydraulic excavator to which the present embodiment is applied has hydraulic pilot type operation lever devices 9a to 9g instead of the electric type operation lever devices 4a to 4g.
g. The operation lever devices 9a to 9g are respectively operated by the operator based on the pilot pressure generated by the pilot pump 8.
The pilot pressure corresponding to the operation amount and the operation direction of ˜9 g is supplied to the hydraulic drive units 50a to 56b of the corresponding flow control valves via the pilot lines 40a to 46b, and the flow control valves 10a corresponding to the pilot pressures are supplied by the pilot pressures. Drive 10g.
【0077】以上のような油圧ショベルに本実施形態に
よる干渉防止装置が設けられている。この干渉防止装置
は、第1の実施形態で備えられていたものの他に、ブー
ム用の操作レバー装置9aのパイロットライン40aに
設けられ、操作レバー9aの操作量としてパイロット圧
を検出する圧力検出器13と、電気信号により駆動され
る比例電磁減圧弁11a〜11dと、シャトル弁12が
設けられている。比例電磁減圧弁11a,11b,11
dはそれぞれパイロットライン40a,41a,43b
に設置され、電気信号に応じてパイロット圧を減圧し
て、流量制御弁10a,10b,10dの油圧駆動部5
0a,51a,53bに出力する。比例電磁減圧弁11
cはパイロットポンプ8に接続された専用のパイロット
ライン41cに設置され、シャトル弁12はパイロット
ライン41b内のパイロット圧と比例電磁減圧弁11c
から出力される制御圧の高圧側を選択し、流量制御弁1
0bの油圧駆動部51bに導く。The hydraulic excavator as described above is provided with the interference prevention device according to the present embodiment. This interference prevention device is provided in the pilot line 40a of the boom operation lever device 9a in addition to that provided in the first embodiment, and is a pressure detector that detects pilot pressure as the operation amount of the operation lever 9a. 13, a proportional electromagnetic pressure reducing valve 11a to 11d driven by an electric signal, and a shuttle valve 12 are provided. Proportional electromagnetic pressure reducing valves 11a, 11b, 11
d are pilot lines 40a, 41a, 43b, respectively
Is installed in the hydraulic drive unit 5 of the flow control valves 10a, 10b, 10d by reducing the pilot pressure according to an electric signal.
It outputs to 0a, 51a, 53b. Proportional solenoid pressure reducing valve 11
c is installed in a dedicated pilot line 41c connected to the pilot pump 8, and the shuttle valve 12 is a pilot pressure in the pilot line 41b and a proportional electromagnetic pressure reducing valve 11c.
Select the high pressure side of the control pressure output from the flow control valve 1
0b to the hydraulic drive unit 51b.
【0078】図10を用いて、第1の実施形態との制御
機能の違いを説明する。Differences in control function from the first embodiment will be described with reference to FIG.
【0079】干渉防止装置のない元々の油圧パイロット
方式の油圧ショベルにおいては、操作レバー装置9a〜
9gで調整されたパイロット圧によって流量制御弁10
a〜10gが直接駆動されたるために、伸び側、縮み側
に対応する減圧弁への指令値の演算部としてアームに関
するもの以外が必要なくなる。In the original hydraulic pilot type hydraulic excavator without the interference prevention device, the operation lever devices 9a to 9a.
Flow control valve 10 with pilot pressure adjusted at 9 g
Since a to 10 g are directly driven, it is not necessary to use anything other than the arm as a calculation unit of the command value to the pressure reducing valve corresponding to the expansion side and the contraction side.
【0080】また、比例電磁減圧弁11a〜11dとシ
ャトル弁12の特性により、入力の制限を行う最大・最
小値の選択部が必要なくなり、その代わり、パイロット
ライン40aにおけるパイロット圧から、ブーム上げ
(伸び)側の油圧駆動部50aに作用するパイロット圧
を推定するために、操作レバー9aの操作量としてのパ
イロット圧を検出する圧力検出器13の出力と制限値演
算部7bの出力の小さい方を選択する選択部7kを追加
する。なお、比例電磁減圧弁11aの出側に圧力検出器
13を設けて、その検出値を直接用いても良いが、応答
性の点で比例電磁減圧弁11aの入側で検出した方が優
れている。Further, due to the characteristics of the proportional electromagnetic pressure reducing valves 11a to 11d and the shuttle valve 12, a maximum / minimum value selection unit for limiting the input is not required. Instead, the boom pressure is increased from the pilot pressure in the pilot line 40a. In order to estimate the pilot pressure acting on the (expansion) side hydraulic drive unit 50a, the smaller one of the output of the pressure detector 13 that detects the pilot pressure as the operation amount of the operation lever 9a and the output of the limit value calculation unit 7b is selected. A selecting unit 7k for selecting is added. Although the pressure detector 13 may be provided on the outlet side of the proportional solenoid pressure reducing valve 11a and the detected value may be used directly, it is better to detect on the inlet side of the proportional solenoid pressure reducing valve 11a in terms of responsiveness. There is.
【0081】以上において、第1の実施形態と同様、ブ
ーム1a及びアーム1bをそれぞれ第1及び第2フロン
ト部材とするとき、角度検出器6a〜6c、圧力検出器
13、演算部7a〜7c、選択部7k、演算部7h、乗
算部7i、加算部7j、演算部31a,31b、比例電
磁弁圧弁11a〜11cは、フロント装置1Aの位置と
姿勢に基づきフロント装置から干渉防止領域までの距離
rを計算し、その距離rが予め設定した制御開始距離r
0よりも小さくなると、第1フロント部材1aを減速し
かつこの第1フロント部材の動作に応じて第2フロント
部材1bを干渉回避方向に増速するよう第1及び第2フ
ロント部材1a,1bの操作手段4a,4bの操作信号
を補正する第1補正手段を構成し、角度検出器6aはフ
ロント装置1Aの動作特性に影響を与える状態量を検出
する検出手段を構成し、制御ゲイン演算部7hの関数発
生器71及び乗算部72h(図7参照)は、前記検出手
段で検出された状態量に応じて前記第1補正手段にける
第2フロント部材1bの増速の制御ゲインKを補正する
第2補正手段を構成する。As described above, when the boom 1a and the arm 1b are the first and second front members, respectively, as in the first embodiment, the angle detectors 6a to 6c, the pressure detector 13, the calculation units 7a to 7c, The selecting unit 7k, the calculating unit 7h, the multiplying unit 7i, the adding unit 7j, the calculating units 31a and 31b, and the proportional solenoid valve pressure valves 11a to 11c are based on the position and the posture of the front device 1A and the distance r from the front device to the interference prevention area. Is calculated, and the distance r is set to a preset control start distance r
When it is smaller than 0, the first and second front members 1a, 1b are decelerated and the second front member 1b is accelerated in the interference avoiding direction in accordance with the operation of the first front member. The angle detector 6a constitutes a first correcting means for correcting the operation signals of the operating means 4a and 4b, the angle detector 6a constitutes a detecting means for detecting a state quantity which affects the operation characteristics of the front device 1A, and the control gain computing section 7h. The function generator 71 and the multiplication unit 72h (see FIG. 7) correct the control gain K for increasing the speed of the second front member 1b in the first correction unit according to the state quantity detected by the detection unit. It constitutes a second correction means.
【0082】以上のように構成した本実施形態の動作を
説明する。The operation of this embodiment configured as described above will be described.
【0083】(a)アーム1bを手前(後方、すなわち
アームクラウド方向)に操作した場合には、フロント装
置1Aの先端が干渉防止領域に近づき、距離rが制御開
始距離r0より小さくなると、制限値演算部7cにより
計算される制限値uに応じて比例電磁減圧弁11bによ
りアームシリンダ3bの伸び側のパイロット圧が制限さ
れ、アーム1bの減速指令が出される。これによりアー
ム1bは徐々に減速され、干渉防止領域の境界Lで停止
する。(A) When the arm 1b is operated to the front (backward, that is, the arm cloud direction), when the tip of the front device 1A approaches the interference prevention area and the distance r becomes smaller than the control start distance r0, the limit value is reached. The proportional electromagnetic pressure reducing valve 11b limits the pilot pressure on the extension side of the arm cylinder 3b according to the limit value u calculated by the calculation unit 7c, and issues a deceleration command for the arm 1b. Thereby, the arm 1b is gradually decelerated and stopped at the boundary L of the interference prevention area.
【0084】また、万が一フロント装置先端が干渉防止
領域に侵入した場合には、制限値演算部7cの制限値u
が(−)となって比例電磁減圧弁11cが作動し、アー
ムシリンダ3bの縮み側のパイロット圧が強制的に増加
されることでアーム1bが前方(アームダンプ方向)に
増速され、フロント装置1Aの先端を干渉防止領域より
退避させる。したがって、オペレータはフロント装置1
Aとキャブ3hとの干渉を気にすることなく安全にアー
ム1bの操作ができる。Further, in the unlikely event that the front end of the front device enters the interference prevention area, the limit value u of the limit value calculation unit 7c will be used.
Becomes (-), the proportional electromagnetic pressure reducing valve 11c operates, and the pilot pressure on the contracting side of the arm cylinder 3b is forcibly increased, whereby the arm 1b is accelerated forward (arm dumping direction), and the front device The tip of 1A is retracted from the interference prevention area. Therefore, the operator is
The arm 1b can be safely operated without worrying about the interference between A and the cab 3h.
【0085】(b)また、ブーム1aを上方に操作した
場合には、フロント装置1Aの先端が干渉防止領域に近
づき、距離rが制御開始距離r0より小さくなると、制
限値演算部7bにより計算される制限値uに応じて比例
電磁減圧弁11aによりブームシリンダ3aの伸び側の
パイロット圧が制限され、ブーム1aの減速指令が出さ
れ、これによりブーム1aは徐々に減速される。これと
同時に、検出ライン7m、制御ゲイン演算部7h、乗算
部7iによりブームシリンダ3aの伸び側のパイロット
圧に比例した干渉回避方向の増速指令値が計算され、こ
の干渉回避方向の増速指令値が制限値演算部7cで計算
される制限値uよりも大きくり、加算部7jにおいて当
該制限値uから干渉回避方向の増速指令値を減算した値
が(−)になると、干渉回避方向の増速指令値がアーム
シリンダ3bの縮み側にも出力され、アーム1bは干渉
回避方向に増速され干渉防止領域に対して干渉回避動作
をする。このようなブーム1aの減速とアーム1bの干
渉回避方向の動作により、フロント装置1Aの先端は、
図5で矢印Mで示すように、干渉防止領域の境界Lの近
傍で境界Lに沿った動作を行う。したがって、フロント
装置1Aとキャブ3hとの干渉を気にすることなく安全
に連続したブーム1aの操作ができる。(B) Further, when the boom 1a is operated upward, when the tip of the front device 1A approaches the interference prevention area and the distance r becomes smaller than the control start distance r0, the limit value calculation unit 7b calculates it. The pilot pressure on the extension side of the boom cylinder 3a is limited by the proportional electromagnetic pressure reducing valve 11a according to the limit value u, and a deceleration command for the boom 1a is issued, whereby the boom 1a is gradually decelerated. At the same time, the detection line 7m, the control gain calculation unit 7h, and the multiplication unit 7i calculate a speed increasing command value in the interference avoiding direction that is proportional to the expansion side pilot pressure of the boom cylinder 3a. When the value is larger than the limit value u calculated by the limit value calculation unit 7c and the value obtained by subtracting the speed increase command value in the interference avoidance direction from the limit value u in the addition unit 7j becomes (-), the interference avoidance direction Is output to the contraction side of the arm cylinder 3b, and the arm 1b is accelerated in the interference avoidance direction to perform the interference avoidance operation in the interference prevention area. By such deceleration of the boom 1a and operation of the arm 1b in the interference avoidance direction, the tip of the front device 1A is
As shown by an arrow M in FIG. 5, the operation along the boundary L is performed in the vicinity of the boundary L of the interference prevention region. Therefore, the continuous boom 1a can be safely operated without worrying about the interference between the front device 1A and the cab 3h.
【0086】(c)ブーム1aを上方に操作しながらア
ーム1bを手前(後方)に操作した場合には、距離rが
制御開始距離r0より小さくなると、上記(b)のよう
に比例電磁減圧弁11aによりブームシリンダ3aの伸
び側のパイロット圧が制限され、ブーム1aは徐々に減
速される。また、これと同時に乗算部7iによりブーム
シリンダ3aの伸び側指令値に比例したアームダンプ方
向の指令値(干渉回避方向の増速指令値)が計算され
る。一方、制限値演算部7cにおいて計算された制限値
uから干渉回避方向の増速指令値を減算した値が(+)
の時はその値に応じて比例電磁減圧弁11bによりアー
ムシリンダ3bの伸び側の指令値が制限され、その値が
(−)になると、比例電磁減圧弁11cが作動してアー
ムシリンダ3bの縮み側のパイロット圧が強制的に増加
し、アーム1bが干渉回避方向に増速され干渉防止領域
に対して干渉回避動作をする。このような動作の複合の
結果として、この場合も、フロント装置1Aの先端は、
図5で矢印Mで示すように、干渉防止領域の境界Lの近
傍で境界Lに沿った動作を行い、フロント装置1Aとキ
ャブ3hとの干渉を気にすることなく安全に連続したブ
ーム1aの操作ができる。(C) When the arm 1b is operated to the front (rear) while the boom 1a is operated upward, if the distance r becomes smaller than the control start distance r0, the proportional electromagnetic pressure reducing valve as shown in (b) above. The pilot pressure on the extension side of the boom cylinder 3a is limited by 11a, and the boom 1a is gradually decelerated. At the same time, the multiplication unit 7i calculates a command value in the arm dump direction (a speed increase command value in the interference avoidance direction) proportional to the extension side command value of the boom cylinder 3a. On the other hand, the value obtained by subtracting the speed increase command value in the interference avoidance direction from the limit value u calculated by the limit value calculation unit 7c is (+).
At that time, the proportional electromagnetic pressure reducing valve 11b limits the command value on the extension side of the arm cylinder 3b according to the value, and when the value becomes (-), the proportional electromagnetic pressure reducing valve 11c operates and the arm cylinder 3b contracts. The pilot pressure on the side is forcibly increased, and the arm 1b is accelerated in the interference avoidance direction to perform the interference avoidance operation in the interference prevention area. As a result of such a combination of operations, in this case as well, the tip of the front device 1A is
As shown by an arrow M in FIG. 5, the operation is performed along the boundary L in the vicinity of the boundary L of the interference prevention region, and the boom 1a can be safely continuous without worrying about the interference between the front device 1A and the cab 3h. Can be operated.
【0087】(d)オフセット1dを左方に操作した場
合には、フロント装置1Aの先端が干渉防止領域に近づ
き、距離rが制御開始距離r0より小さくなると、制限
値演算部7dにより計算される制限値uに応じて電磁比
例減圧弁11dによりオフセットシリンダ3dの縮み側
のパイロット圧が制限され、オフセット1dの減速指令
が出される。これによりオフセット1dは徐々に減速さ
れ、干渉防止領域の境界Lで停止する。したがって、フ
ロント装置1Aとキャブ3hとの干渉を気にすることな
く安全にオフセット1dの操作ができる。(D) When the offset 1d is operated to the left, when the tip of the front device 1A approaches the interference prevention area and the distance r becomes smaller than the control start distance r0, the limit value calculation unit 7d calculates. The pilot pressure on the compression side of the offset cylinder 3d is limited by the electromagnetic proportional pressure reducing valve 11d according to the limit value u, and a deceleration command for the offset 1d is issued. As a result, the offset 1d is gradually decelerated and stopped at the boundary L of the interference prevention region. Therefore, the offset 1d can be safely operated without worrying about the interference between the front device 1A and the cab 3h.
【0088】また、以上の操作に際して、角度検出器6
aによりブーム角度αを検出し、制御ゲイン演算部7h
の関数発生器71及び乗算部72h(図7参照)で、ブ
ーム角度αが大きくなるに従って制御ゲインKが大きく
なるように補正する。これにより、第1の実施形態で説
明したように、上記(b)及び(c)の操作ではブーム
角度αが変化してもハンチングが防止され、安定した減
速・干渉回避動作を行える。In the above operation, the angle detector 6
The boom angle α is detected by a, and the control gain calculation unit 7h
The function generator 71 and the multiplication unit 72h (see FIG. 7) correct the control gain K so that it increases as the boom angle α increases. As a result, as described in the first embodiment, in the operations (b) and (c), hunting is prevented even if the boom angle α changes, and stable deceleration / interference avoidance operation can be performed.
【0089】以上のように本実施形態によっても、油圧
パイロット方式の操作レバー装置を用いた油圧ショベル
において第1の実施形態と同様の効果が得られる。As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in the hydraulic excavator using the hydraulic pilot type operation lever device.
【0090】本発明の第3の実施形態を図11及び図1
2により説明する。本実施形態は、フロント装置1Aの
動作特性に影響を与える状態量としてブームシリンダ3
aのブーム上げの負荷圧を検出するものである。図中、
図1、図4及び図7に示すものと同等の部材及び機能に
は同じ符号を付している。FIG. 11 and FIG. 1 show the third embodiment of the present invention.
2 will be described. In the present embodiment, the boom cylinder 3 is used as a state quantity that affects the operating characteristics of the front device 1A.
The load pressure for raising the boom of a is detected. In the figure,
The same members and functions as those shown in FIGS. 1, 4 and 7 are designated by the same reference numerals.
【0091】図11において、ブームシリンダ3aのボ
トム側につながるアクチュエータ管路にはブームシリン
ダ3aのブーム上げの負荷圧力Paを検出する圧力検出
器18が設けられ、この圧力検出器18の信号は制御ユ
ニット7(図1参照)の制御ゲインの演算部7hAに入
力される。In FIG. 11, a pressure detector 18 for detecting the load pressure Pa for raising the boom of the boom cylinder 3a is provided in the actuator pipe line connected to the bottom side of the boom cylinder 3a, and the signal of this pressure detector 18 is controlled. It is input to the control gain calculator 7hA of the unit 7 (see FIG. 1).
【0092】制御ゲインの演算部7hAでは、第1の実
施形態と同様に干渉防止領域までの距離rと予め設定さ
れた計算式に基づき制御ゲインKを演算するとともに、
入力したブーム上げの負荷圧力Paが大きくなるに従っ
て小さくなるように制御ゲインKを補正している。The control gain calculator 7hA calculates the control gain K on the basis of the distance r to the interference prevention area and a preset calculation formula as in the first embodiment.
The control gain K is corrected so that it decreases as the input boom-raising load pressure Pa increases.
【0093】図12に制御ゲインの演算部7hAの詳細
を示す。制御ゲイン演算部7hAは関数発生器70h、
関数発生器73h、乗算器72hの各機能を有してい
る。関数発生器70hでは、第1の実施形態と同様にフ
ロント装置先端から干渉防止領域までの距離rに応じて
基本となる制御ゲインKoを演算する。関数発生器73
hでは、ブーム上げの負荷圧力Paに応じて補正係数K
2を演算する。ここで、ブーム上げの負荷圧力Paと補
正係数K2との関係は、ブーム上げの負荷圧力Paが小
さいときは補正係数K2は1以上で、ブーム上げの負荷
圧力Paが大きくなるに従って補正係数K2が1以下の
値に小さくなるように設定されている。乗算部72hで
は関数発生器70hで求めた基本制御ゲインKoに関数
発生器71hで求めた補正係数K2を乗じて制御ゲイン
Kを求める。これにより制御ゲイン演算部7hAでは、
ブーム上げの負荷圧力Paが大きくなるに従って制御ゲ
インの距離rに対する変化割合(関数の傾き)が小さく
なりかつ制御ゲインKの最大値が小さくなるよう制御ゲ
インKを補正している。FIG. 12 shows details of the control gain calculator 7hA. The control gain calculator 7hA includes a function generator 70h,
It has the functions of a function generator 73h and a multiplier 72h. The function generator 70h calculates a basic control gain Ko according to the distance r from the front end of the front device to the interference prevention area, as in the first embodiment. Function generator 73
At h, the correction coefficient K is set according to the load pressure Pa for raising the boom.
Calculate 2. Here, the relationship between the boom raising load pressure Pa and the correction coefficient K2 is that the correction coefficient K2 is 1 or more when the boom raising load pressure Pa is small, and the correction coefficient K2 increases as the boom raising load pressure Pa increases. It is set to be a value of 1 or less. The multiplier 72h multiplies the basic control gain Ko obtained by the function generator 70h by the correction coefficient K2 obtained by the function generator 71h to obtain the control gain K. Accordingly, in the control gain calculation unit 7hA,
The control gain K is corrected so that the rate of change of the control gain with respect to the distance r (the slope of the function) becomes smaller and the maximum value of the control gain K becomes smaller as the load pressure Pa for raising the boom increases.
【0094】ここで、フロント装置1Aに掛かる荷重が
大きくなると、上記(b)及び(c)の減速・干渉回避
動作時にブームが動きにくくなると同時にアームの方が
ブームに比較して速く動くようになる。Here, if the load applied to the front device 1A becomes large, the boom becomes difficult to move during the deceleration / interference avoidance operations of the above (b) and (c), and at the same time the arm moves faster than the boom. Become.
【0095】すなわち、油圧ショベルでは、同じ操作レ
バー装置の操作量(流量制御弁の開度)であっても、フ
ロント装置1Aにかかる荷重によってブームシリンダ3
a及びアームシリンダ3bへの圧油の流量バランスが変
化し、特に荷重が大きくなるに従い大きな荷重を支えな
くてはいけないブーム1aよりもアーム1bの方に圧油
が流れ易くなる傾向がある。That is, in the hydraulic excavator, even if the operation amount of the same operation lever device (the opening degree of the flow control valve) is used, the boom cylinder 3 is affected by the load applied to the front device 1A.
The flow rate balance of the pressure oil to a and the arm cylinder 3b changes, and the pressure oil tends to flow more easily to the arm 1b than to the boom 1a which has to support a large load particularly as the load increases.
【0096】ところで、第1の実施形態で説明したよう
に、本発明の上記(b)及び(c)の減速・干渉回避動
作を行わせる制御では、干渉防止領域からの距離rとア
ームとブームの動きのバランス、つまり、距離rに対す
るブームの減速度合いとアームの前方への増速度合いの
比率がくずれると、ブームの停止とアームの前方への動
きを繰り返すハンチングを起こす可能性がある。すなわ
ち、フロント装置の荷重が変化し、ブームシリンダ及び
アームシリンダへの圧油の流量バランスが崩れると上記
のハンチングを起こす可能性がある。By the way, as described in the first embodiment, in the control for performing the deceleration / interference avoidance operations of the above (b) and (c) of the present invention, the distance r from the interference prevention area, the arm and the boom are reduced. If the balance between the movement of the boom, that is, the ratio of the degree of deceleration of the boom to the distance r and the rate of acceleration of the arm toward the front is lost, hunting may occur in which the boom is stopped and the arm moves repeatedly forward. That is, if the load of the front device changes and the balance of the flow rate of the pressure oil to the boom cylinder and the arm cylinder is lost, the above hunting may occur.
【0097】そこで、本実施形態では、圧力検出器18
によりブーム上げの負荷圧力Paを検出し、制御ゲイン
演算部7hAでは、ブーム上げの負荷圧力Paが大きく
なるに従って制御ゲインの距離rに対する変化割合(関
数の傾き)が小さくなるよう制御ゲインKを補正する。
これにより、上記(b)のブーム1aを上方に操作した
場合は、ブーム上げの負荷圧力Paが高くなると、演算
部7hAにおいて距離rに対して小さめに制御ゲインK
を立ち上がらせ、アーム1bへの前方への動作速度の変
化割合を小さくする。このようにアーム1bへの前方へ
の動作速度の変化割合を補正することにより、フロント
装置1Aの荷重の変化に対して最適な速度でアーム1b
を前方に逃がすことができ、上記のハンチングが防止さ
れる。Therefore, in the present embodiment, the pressure detector 18
The boom-raising load pressure Pa is detected by the control gain calculating unit 7hA, and the control gain K is corrected by the control-gain calculating unit 7hA so that the rate of change of the control gain with respect to the distance r (the slope of the function) decreases as the boom-raising load pressure Pa increases. To do.
As a result, when the boom 1a of the above (b) is operated upward, when the load pressure Pa for raising the boom becomes high, the calculation gain 7hA becomes smaller than the control gain K with respect to the distance r.
To increase the rate of change in the forward movement speed of the arm 1b. By correcting the rate of change in the forward movement speed of the arm 1b in this manner, the arm 1b is set at an optimum speed with respect to the change in the load of the front device 1A.
Can be released forward, and the above hunting can be prevented.
【0098】上記(c)の場合も同様である。The same applies to the above case (c).
【0099】以上のように本実施形態によれば、第1の
実施形態と同様のブーム及びアームの減速・干渉回避動
作やオフセットの減速・停止動作が行えると共に、フロ
ント装置にかかる荷重が変化しても、ブーム及びアーム
の減速・干渉回避動作時にハンチングが起こることが防
止できる。As described above, according to this embodiment, the same boom and arm deceleration / interference avoidance operations and offset deceleration / stop operations as in the first embodiment can be performed, and the load applied to the front device is changed. However, hunting can be prevented during deceleration / interference avoidance operations of the boom and arm.
【0100】本発明の第4の実施形態を図13〜図16
により説明する。本実施形態は、フロント装置1Aの動
作特性に影響を与える状態量として油圧回路の油温を検
出するものである。図中、図1、図4及び図7に示すも
のと同等の部材及び機能には同じ符号を付している。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Will be described. In the present embodiment, the oil temperature of the hydraulic circuit is detected as a state quantity that affects the operating characteristics of the front device 1A. In the figure, members and functions equivalent to those shown in FIGS. 1, 4 and 7 are designated by the same reference numerals.
【0101】図13において、油圧回路の油温を検出す
る油温センサ15が設けられ、この油温センサ15の信
号は制御ユニット7(図1参照)の制御ゲインの演算部
7hBと制限値の演算部7bB,7cBに入力される。In FIG. 13, an oil temperature sensor 15 for detecting the oil temperature of the hydraulic circuit is provided, and the signal of this oil temperature sensor 15 is the control gain calculator 7hB of the control unit 7 (see FIG. 1) and the limit value. It is input to the arithmetic units 7bB and 7cB.
【0102】制御ゲインの演算部7hBでは、第1の実
施形態と同様に干渉防止領域までの距離rと予め設定さ
れた計算式に基づき制御ゲインKを演算するとともに、
入力した油温Toが低くなるに従って小さくなるように
制御ゲインKを補正している。The control gain calculator 7hB calculates the control gain K on the basis of the distance r to the interference prevention area and a preset calculation formula as in the first embodiment.
The control gain K is corrected so that it decreases as the input oil temperature To decreases.
【0103】また、制限値の演算部7bB,7cBで
も、第1の実施形態と同様に干渉防止領域までの距離r
と予め設定された計算式に基づき制限値uを演算すると
ともに、入力した油温Toが低くなるに従って小さくな
るように制限値uを補正している。Also in the limit value calculation units 7bB and 7cB, the distance r to the interference prevention area is the same as in the first embodiment.
Then, the limit value u is calculated based on a preset calculation formula, and the limit value u is corrected so as to become smaller as the input oil temperature To becomes lower.
【0104】図14に制御ゲインの演算部7hBの詳細
を示す。制御ゲイン演算部7hBは関数発生器70h
B、関数発生器74h、乗算器72h、上限リミッタ7
5h、加算器76h、定数発生器77hの各機能を有し
ている。関数発生器70hBでは、第1の実施形態と同
様にフロント装置先端から干渉防止領域までの距離rに
応じて基本となる制御ゲインKoを演算する。ただし、
ここでは、油温Toで制御ゲインの演算部7hBの制御
ゲインKの最大値(K1=KMAX)を変化させないように
制御ゲインKをK1分、下方にシフトした関数を用い
る。関数発生器74hでは、油温Toに応じて補正係数
KTを演算する。ここで、油温Toと補正係数KTとの関
係は、油温Toが高いときには補正係数KTが1で、油温
の影響が車体特性にでてくる油温TONより下がると、補
正係数KTが1から徐々に小さくなるように設定されて
いる。乗算部72hでは関数発生器70hで求めた基本
制御ゲインKoに関数発生器74hで求めた補正係数KT
を乗じて制御ゲインKo′を求める。次に、加算器76
hにおいて関数発生器70hBでシフトしていたK1分
の値を定数発生器77hより入力し、K0′に加算して
制御ゲインKを決める。更に上限リミッタ75hにて制
御ゲインKの上限が一定値になるように制限する。FIG. 14 shows the details of the control gain calculator 7hB. The control gain calculator 7hB is a function generator 70h.
B, function generator 74h, multiplier 72h, upper limit limiter 7
It has the functions of 5h, adder 76h, and constant generator 77h. The function generator 70hB calculates the basic control gain Ko according to the distance r from the front end of the front device to the interference prevention area, as in the first embodiment. However,
Here, a function obtained by shifting the control gain K downward by K1 is used so as not to change the maximum value (K1 = KMAX) of the control gain K of the control gain calculator 7hB at the oil temperature To. The function generator 74h calculates the correction coefficient KT according to the oil temperature To. Here, the relationship between the oil temperature To and the correction coefficient KT is that the correction coefficient KT is 1 when the oil temperature To is high, and the correction coefficient KT is when the influence of the oil temperature is lower than the oil temperature TON which appears in the vehicle body characteristics. It is set to gradually decrease from 1. In the multiplication unit 72h, the basic control gain Ko obtained by the function generator 70h is added to the correction coefficient KT obtained by the function generator 74h.
Is multiplied by to obtain the control gain Ko '. Next, the adder 76
The value of K1 shifted by the function generator 70hB at h is input from the constant generator 77h and added to K0 'to determine the control gain K. Further, the upper limit limiter 75h limits the upper limit of the control gain K to a constant value.
【0105】これにより制御ゲイン演算部7hBでは、
油温Toが低くなるに従って制御ゲインの距離rに対す
る変化割合(関数の傾き)が小さくなりかつ制御ゲイン
の増加開始距離(制御開始距離r0)が長くなるように
制御ゲインKを補正している。As a result, the control gain calculator 7hB
The control gain K is corrected so that the rate of change of the control gain with respect to the distance r (gradient of the function) becomes smaller and the increase start distance of the control gain (control start distance r0) becomes longer as the oil temperature To becomes lower.
【0106】図15に制限値の演算部7bBの詳細を示
す。制限値の演算部7bBは関数発生器70b、関数発
生器71b、乗算器72b、上限リミッタ73bの各機
能を有している。関数発生器70bでは、第1の実施形
態と同様にフロント装置先端から干渉防止領域までの距
離rに応じて基本となる制限値uoを演算する。関数発
生器71bでは、油温Toに応じて補正係数KTを演算す
る。ここで、油温Toと補正係数KTとの関係は、関数発
生器74hと同様、油温Toが高いときには補正係数KT
が1で、油温の影響が車体特性にでてくる油温TONより
下がると、補正係数KTが1から徐々に小さくなるよう
に設定されている。乗算部72bでは関数発生器70b
で求めた基本制限値uoに関数発生器71bで求めた補
正係数KTを乗じて制限値uを求め、更に上限リミッタ
73bにて制限値uの上限が一定値になるように制限す
る。これにより制限値演算部7bBでは、油温Toが低
くなるに従って制限値uの距離rに対する変化割合(関
数の傾き)が小さくなりかつ制限値の減少開始距離(制
御開始距離r0)制御ゲインの増加開始距離と同じ値で
長くなるように制限値uを補正している。FIG. 15 shows the details of the limit value calculator 7bB. The limit value calculator 7bB has the functions of a function generator 70b, a function generator 71b, a multiplier 72b, and an upper limit limiter 73b. The function generator 70b calculates the basic limit value uo according to the distance r from the front end of the front device to the interference prevention area, as in the first embodiment. The function generator 71b calculates the correction coefficient KT according to the oil temperature To. Here, the relationship between the oil temperature To and the correction coefficient KT is similar to that of the function generator 74h when the oil temperature To is high.
Is 1, and when the influence of the oil temperature falls below the oil temperature TON appearing in the vehicle body characteristic, the correction coefficient KT is set to gradually decrease from 1. In the multiplication unit 72b, the function generator 70b
The basic limit value uo obtained in step 1 is multiplied by the correction coefficient KT obtained by the function generator 71b to obtain the limit value u, and the upper limit limiter 73b limits the upper limit value u to a constant value. As a result, in the limit value calculation unit 7bB, as the oil temperature To becomes lower, the rate of change of the limit value u with respect to the distance r (the slope of the function) becomes smaller and the limit value decrease start distance (control start distance r0) increases the control gain. The limit value u is corrected so that it becomes the same as the start distance and becomes longer.
【0107】図16に制限値の演算部7cBの詳細を示
す。制限値の演算部7cBは関数発生器70c、関数発
生器71c、乗算器72c、上限リミッタ73cの各機
能を有している。関数発生器70cでは、第1の実施形
態と同様にフロント装置先端から干渉防止領域までの距
離rに応じて基本となる制限値uoを演算する。関数発
生器71c、乗算器72c、上限リミッタ73cは上述
した制限値の演算部7bBのものと同じである。これに
より制限値演算部7cBでも、油温Toが低くなるに従
って制限値uの距離rに対する変化割合(関数の傾き)
が小さくなりかつ制限値の減少開始距離(制御開始距離
r0)が制御ゲインの増加開始距離と同じ値で長くなる
ように制限値uを補正している。FIG. 16 shows the details of the limit value calculator 7cB. The limit value calculator 7cB has the functions of a function generator 70c, a function generator 71c, a multiplier 72c, and an upper limit limiter 73c. The function generator 70c calculates the basic limit value uo according to the distance r from the front end of the front device to the interference prevention area, as in the first embodiment. The function generator 71c, the multiplier 72c, and the upper limit limiter 73c are the same as those of the above-described limit value calculator 7bB. As a result, even in the limit value calculation unit 7cB, the rate of change of the limit value u with respect to the distance r (gradient of the function) as the oil temperature To decreases.
Is reduced and the limit value u is corrected such that the limit value decrease start distance (control start distance r0) becomes the same value as the control gain increase start distance.
【0108】ここで、油圧ショベル等の油圧建設機械に
用いられる油圧駆動装置は、油温の変化により特性が変
化する。すなわち、油温が低くなれば圧油の粘性が大き
くなり、油圧機器の応答が遅くなって制御システム全体
の応答が悪くなる。Here, the characteristics of the hydraulic drive system used in hydraulic construction machines such as hydraulic excavators change with changes in the oil temperature. That is, when the oil temperature is low, the viscosity of the pressure oil is high, the response of the hydraulic equipment is delayed, and the response of the entire control system is deteriorated.
【0109】本発明の上記(b)及び(c)の減速・干
渉回避動作を行う制御では、油温が低くなると油圧機器
の応答に遅れを生じることにより、フロント装置先端が
干渉防止領域に近づくに従い距離rに応じてブーム1a
を減速すると同時にアーム1bを前方へ動かすことに遅
れを生じる。In the control for performing the deceleration / interference avoidance operation of the above (b) and (c) of the present invention, the response of the hydraulic equipment is delayed when the oil temperature becomes low, so that the front end of the front device approaches the interference prevention area. According to the distance r according to the boom 1a
There is a delay in moving the arm 1b forward at the same time as decelerating.
【0110】つまり、上記(b)のブーム1aを上方に
操作した場合には、フロント装置1Aの先端から干渉防
止領域までの距離rに対してブーム1aの減速指令を出
しても実際に油圧機器が応答して減速するまでに遅れが
生じることと、アーム1bに対して前方(ダンプ方向)
に動くように指令を出しても実際に油圧機器が応答して
アーム1bが前方に動くまでに遅れが生じることで、フ
ロント装置1Aの先端が干渉防止領域に侵入してしまう
ことがある。このようにフロント装置1Aの先端が干渉
防止領域に侵入すると、演算部7bBによりブーム1a
に対して停止指令が出ると同時に、演算部7cBによる
アーム1bに対しての前方への動作指令が大きな値とな
ってしまう。このため、その指令に従いアーム1bが応
答してからは大きな速度で前方へ動こうとする。そし
て、今度はフロント装置1aの先端が干渉防止領域外に
戻ると、そのときのブーム1aの減速とアーム1bの動
き出しの応答遅れにより前方へ行き過ぎてしまう。する
と今度は、ブーム1aの戻り速度が大きくなって干渉防
止領域に再び侵入してしまう。このことが繰り返されハ
ンチング現象を起こす可能性がある。That is, when the boom 1a of (b) above is operated upward, even if a deceleration command for the boom 1a is issued for the distance r from the tip of the front device 1A to the interference prevention area, the hydraulic equipment is actually operated. Delays before the vehicle responds by decelerating, and forward (dump direction) with respect to the arm 1b.
Even if a command is issued to move the robot, the hydraulic device actually responds and a delay occurs until the arm 1b moves forward, so that the tip of the front device 1A may enter the interference prevention area. When the tip of the front device 1A enters the interference prevention area in this way, the computing unit 7bB causes the boom 1a to move.
At the same time as the stop command is issued, the forward operation command to the arm 1b by the calculation unit 7cB becomes a large value. Therefore, after the arm 1b responds to the command, it tries to move forward at a high speed. Then, when the front end of the front device 1a returns to the outside of the interference prevention area, it goes too far forward due to the delayed response of the deceleration of the boom 1a and the movement of the arm 1b at that time. Then, this time, the returning speed of the boom 1a increases and the boom 1a enters the interference prevention area again. This may be repeated to cause a hunting phenomenon.
【0111】上記(c)のブーム1aを上方に操作しな
がらアーム1bを手前(後方)に操作した場合も同様で
ある。The same applies when the arm 1b is operated forward (rearward) while operating the boom 1a (c) upward.
【0112】そこで、本実施形態では、温度センサ15
により油温を検出し、上記のように制御ゲインKと制限
値uを補正する。これにより、上記(b)のブーム1a
を上方に操作した場合は、油温が所定温度より低くなる
と、演算部7bB,7cBにおいて距離rに対して早め
に制限値uを小さくし、ブーム1a及びアーム1bの減
速指令を出すと同時に、同様に演算部7hBにおいて距
離rに対して早めに制御ゲインKを立ち上がらせ、アー
ム1bへの前方への動作指令を出すようにする。このよ
うに距離rが遠いところからブームの減速指令とアーム
の前方への動作指令を出すようにすることにより上記ハ
ンチングが防止される。Therefore, in the present embodiment, the temperature sensor 15
Thus, the oil temperature is detected, and the control gain K and the limit value u are corrected as described above. As a result, the boom 1a of the above (b) is
When the oil temperature is lower than the predetermined temperature when the is operated upward, the limit values u are reduced earlier with respect to the distance r in the calculation units 7bB and 7cB, and a deceleration command for the boom 1a and the arm 1b is issued at the same time. Similarly, in the calculation unit 7hB, the control gain K is raised earlier with respect to the distance r to issue a forward operation command to the arm 1b. In this way, the hunting is prevented by issuing the boom deceleration command and the arm forward motion command from a position where the distance r is long.
【0113】上記(c)の場合も同様である。The same applies to the case (c).
【0114】以上のように本実施形態によれば、第1の
実施形態と同様のブーム及びアームの減速・干渉回避動
作やオフセットの減速・停止動作が行えると共に、油圧
回路の油温が低くなっても、ブーム及びアームの減速・
干渉回避動作時にハンチングが起こることが防止でき
る。As described above, according to the present embodiment, the same boom and arm deceleration / interference avoidance operations and offset deceleration / stop operations as in the first embodiment can be performed, and the oil temperature of the hydraulic circuit becomes low. However, the boom and arm deceleration
It is possible to prevent hunting from occurring during the interference avoidance operation.
【0115】本発明の第5の実施形態を図17により説
明する。本実施形態は、フロント装置1Aの動作特性に
影響を与える状態量として油圧ポンプを駆動する原動機
の回転数を検出するものである。図中、図1、図4に示
すものと同等の部材及び機能には同じ符号を付してい
る。The fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the rotational speed of a prime mover that drives a hydraulic pump is detected as a state quantity that affects the operating characteristics of the front device 1A. In the figure, members and functions equivalent to those shown in FIGS. 1 and 4 are designated by the same reference numerals.
【0116】図17において、油圧ポンプ2はエンジン
16に連結され、このエンジン16により回転駆動され
る。エンジン16にはエンジン16の回転数を検出する
回転数センサ17が配置され、この回転数センサ17の
信号は制御ユニット7(図1参照)の制御ゲインの演算
部7hCと制限値の演算部7bC,7cCに入力され
る。In FIG. 17, the hydraulic pump 2 is connected to the engine 16 and is rotationally driven by the engine 16. A rotation speed sensor 17 for detecting the rotation speed of the engine 16 is arranged in the engine 16, and a signal from the rotation speed sensor 17 is used as a control gain calculation unit 7hC and a limit value calculation unit 7bC of the control unit 7 (see FIG. 1). , 7cC.
【0117】制御ゲインの演算部7hCでは、第1の実
施形態と同様に干渉防止領域までの距離rと予め設定さ
れた計算式に基づき制御ゲインKを演算するとともに、
入力したエンジン回転数Neが高くなるに従って小さく
なるように制御ゲインKを補正している。The control gain calculator 7hC calculates the control gain K on the basis of the distance r to the interference prevention area and a preset calculation formula as in the first embodiment.
The control gain K is corrected so that it decreases as the input engine speed Ne increases.
【0118】また、制限値の演算部7bC,7cCで
も、第1の実施形態と同様に干渉防止領域までの距離r
と予め設定された計算式に基づき制限値uを演算すると
ともに、入力したエンジン回転数Neが高くなるに従っ
て小さくなるように制限値uを補正している。Also in the limit value calculators 7bC and 7cC, the distance r to the interference prevention area is the same as in the first embodiment.
And the limit value u is calculated based on a preset calculation formula, and the limit value u is corrected so as to decrease as the input engine speed Ne increases.
【0119】制御ゲインの演算部7hCにおけるエンジ
ン回転数による補正方法の詳細及び制限値の演算部7b
C,7cCにおけるエンジン回転数による補正方法の詳
細は第4の実施形態の油温による補正方法と実質的に同
じである。しかして、制御ゲインの演算部7hCでは、
エンジン回転数Neが高くなるに従って制御ゲインの距
離rに対する変化割合(関数の傾き)が小さくなりかつ
制御ゲインの増加開始距離(制御開始距離r0)が長く
なるように制御ゲインKを補正し、制限値の演算部7b
C,7cCでは、エンジン回転数Neが高くなるに従っ
て制限値uの距離rに対する変化割合(関数の傾き)が
小さくなりかつ制限値の減少開始距離(制御開始距離r
0)制御ゲインの増加開始距離と同じ値で長くなるよう
に制限値uを補正している。Details of the correction method by the engine speed in the control gain calculation unit 7hC and the limit value calculation unit 7b
The details of the correction method based on the engine speed at C and 7 cC are substantially the same as the correction method based on the oil temperature of the fourth embodiment. Then, in the control gain calculator 7hC,
The control gain K is corrected and limited so that the rate of change of the control gain with respect to the distance r (gradient of the function) becomes smaller and the increase start distance of the control gain (control start distance r0) becomes longer as the engine speed Ne increases. Value calculator 7b
In C and 7 cC, the rate of change of the limit value u with respect to the distance r (gradient of the function) becomes smaller as the engine speed Ne becomes higher, and the decrease start distance of the limit value (control start distance r
0) The limit value u is corrected so that it becomes the same value as the increase start distance of the control gain and becomes longer.
【0120】ここで、油圧ショベル等の油圧建設機械に
用いられる油圧駆動装置は、エンジン17の回転数の変
化によっても特性が変化する。すなわち、エンジン17
の回転数の変化により油圧ポンプ2の最大吐出流量が変
化することから、使用できる圧油の最大流量が変化し、
特に、エンジン回転数が高くなると、圧油の流量が増大
することで、フロント装置全体の動作速度が大きくな
る。Here, the characteristics of the hydraulic drive system used for the hydraulic construction machine such as the hydraulic excavator change with the change of the rotation speed of the engine 17. That is, the engine 17
Since the maximum discharge flow rate of the hydraulic pump 2 changes due to the change in the number of rotations of, the maximum flow rate of the pressure oil that can be used changes,
In particular, as the engine speed increases, the flow rate of the pressure oil increases, so that the operating speed of the entire front device increases.
【0121】本発明の上記(b)及び(c)の減速・干
渉回避動作を行わせる制御では、フロント装置先端の干
渉防止領域までの距離rに応じてブーム1aの減速指令
(流量制御弁5aの開度指令)とアーム1bの前方への
動作指令(流量制御弁5bの開度指令)を出力する。こ
のとき、演算部7bCで計算される距離rに対するブー
ム1aの減速割合(流量制御弁5aの開度指令の減少割
合)及び演算部7hC,乗算部7i及び加算部7jで計
算される距離rに対するアーム1bの前方への動作速度
の増加割合(流量制御弁5bの開度指令の増加割合)が
エンジン16の回転数の増加に係わらず一定であるとす
ると、エンジン16の回転数が高くなるとフロント装置
全体の動作速度が大きくなることから、上記制御に際し
ての実際のブーム速度の減少割合及びアーム速度の増加
割合は大きくなる。つまり、距離rに対するブームの減
速度合い(ゲイン)とアームの増速度合い(ゲイン)が
大きくなってしまう。このようにゲインが大きくなると
制御に伴う速度変化が大きくなって不安定になり、フロ
ント装置全体がハンチングを起こすことがある。In the control for performing the deceleration / interference avoidance operation of the above (b) and (c) of the present invention, the deceleration command of the boom 1a (the flow control valve 5a according to the distance r to the interference prevention area at the tip of the front device). Command for opening the arm 1b) and a command for moving the arm 1b forward (command for opening the flow control valve 5b). At this time, the deceleration ratio of the boom 1a to the distance r calculated by the calculation unit 7bC (the decrease ratio of the opening command of the flow rate control valve 5a) and the distance r calculated by the calculation unit 7hC, the multiplication unit 7i, and the addition unit 7j. Assuming that the increase rate of the operation speed of the arm 1b toward the front (the increase rate of the opening degree command of the flow control valve 5b) is constant regardless of the increase in the rotation speed of the engine 16, when the rotation speed of the engine 16 increases, the front Since the operating speed of the entire device increases, the actual decrease rate of the boom speed and the increase rate of the arm speed during the above control increase. That is, the degree of deceleration (gain) of the boom and the speed increase (gain) of the arm with respect to the distance r become large. When the gain is increased as described above, the speed change accompanying the control becomes large and becomes unstable, and the entire front device may cause hunting.
【0122】そこで、本実施形態では、回転数センサ1
7によりエンジン16の回転数を検出し、上記のように
制御ゲインKと制限値uを補正する。これにより、上記
(b)のブーム1aを上方に操作した場合は、エンジン
回転数Neが所定回転数より高くなると、演算部7b
C,7cCにおいて距離rに対して早めに制限値uを小
さくし、距離rに対するブーム1aの減速割合(流量制
御弁5aの開度指令の減少割合)を小さくすると同時
に、演算部7hCにおいて距離rに対して早めに制御ゲ
インKを立ち上がらせ、距離rに対するアーム1bの増
速割合(流量制御弁5bの開度指令の増加割合)を小さ
くし、速度としての減少、増加割合を変化しないように
補正する。これにより制御が安定化し、上記ハンチング
が防止される。Therefore, in the present embodiment, the rotation speed sensor 1
The rotation speed of the engine 16 is detected by 7 and the control gain K and the limit value u are corrected as described above. Accordingly, when the boom 1a of (b) is operated upward, if the engine speed Ne becomes higher than the predetermined speed, the calculation unit 7b.
In C and 7cC, the limit value u is reduced earlier with respect to the distance r, the deceleration rate of the boom 1a with respect to the distance r (the reduction rate of the opening command of the flow control valve 5a) is reduced, and at the same time, the calculation section 7hC performs the distance r. In contrast, the control gain K is raised earlier, and the speed increase rate of the arm 1b (the increase rate of the opening command of the flow rate control valve 5b) with respect to the distance r is reduced so that the speed decreases and the increase rate does not change. to correct. This stabilizes the control and prevents the hunting.
【0123】上記(c)の場合も同様である。The same applies to the above case (c).
【0124】以上のように本実施形態によれば、第1の
実施形態と同様のブーム及びアームの減速・干渉回避動
作やオフセットの減速・停止動作が行えると共に、油圧
ポンプを駆動するエンジンの回転数が変化しても、ブー
ム及びアームの減速・干渉回避動作時にハンチングが起
こることが防止できる。As described above, according to this embodiment, the same boom and arm deceleration / interference avoidance operations and offset deceleration / stop operations as in the first embodiment can be performed, and the rotation of the engine that drives the hydraulic pump can be performed. Even if the number changes, hunting can be prevented during deceleration / interference avoidance operations of the boom and arm.
【0125】なお、本発明の干渉防止装置は上述の実施
形態に限定されず、種々の変形が可能である。The interference prevention device of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
【0126】例えば、上述の実施形態では、フロント装
置1Aの位置と姿勢に関する状態量を検出する手段とし
て回動角を検出する角度計を用いたが、シリンダのスト
ロークを検出してもよい。また、フロント装置とキャブ
の干渉を防止する場合について説明したが、フロント装
置とキャブ以外の部分との干渉を防止する場合も同様に
本発明を適用できる。[0126] For example, in the embodiment described above, although using the angle meter for detecting the rotational angle as a means for detecting status variables relating to the position and attitude of the full Ronto device 1A, may detect the stroke of the cylinder . Although the case where the front device and the cab are prevented from interfering with each other has been described, the present invention can be similarly applied to the case where the front device and the part other than the cab are prevented from interfering with each other.
【0127】また、上述の実施形態では第1フロント部
材がブーム、第2フロント部材がアームで、フロント装
置先端がキャブ前方から干渉防止領域に向かって動く場
合の干渉回避動作に本発明を適用したが、第1フロント
部材がフロント装置の先端を干渉防止領域付近で連続的
に動かすのに連続したアクチュエータ動作が要求される
フロント部材であり、第2フロント部材がフロント装置
の先端を干渉防止領域付近で連続的に動かすのに連続し
たアクチュエータ動作が要求されないフロント部材であ
れば、他のフロント部材でも良く、例えば第1フロント
部材がオフセット、第2フロント部材がアームで、フロ
ント装置側面がキャブ横方向から干渉防止領域に向かっ
て動く場合の干渉回避動作に本発明を適用しても良い。In the above embodiment, the present invention is applied to the interference avoiding operation when the first front member is the boom and the second front member is the arm, and the front end of the front device moves from the front of the cab toward the interference prevention area. Is a front member that requires continuous actuator operation to continuously move the front end of the front device near the interference prevention region, and the second front member moves the front end of the front device near the interference prevention region. Other front members may be used as long as they do not require continuous actuator operation to be continuously moved by, for example, the first front member is an offset, the second front member is an arm, and the side surface of the front device is the lateral direction of the cab. The present invention may be applied to the interference avoiding operation when moving from the direction toward the interference prevention area.
【0128】また、上述の実施形態では、フロント装置
にオフセットを備える油圧ショベルに本発明を適用した
が、フロント装置にモノブームを備える通常の油圧ショ
ベルやフロント装置にツーピースブームを備える油圧シ
ョベルにも同様に本発明を適用し、同様の効果が得られ
る。Further, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the hydraulic excavator having the front device provided with an offset, but it is also applicable to a normal hydraulic excavator having a mono-boom provided to the front device and a hydraulic excavator having a two-piece boom provided to the front device. Similarly, the present invention is applied to obtain the same effect.
【0129】更に、上記実施形態では、フロント装置の
動作特性に影響を与える状態量として、油温、エンジン
回転数、ブーム上げの負荷圧力を例に挙げたが、フロン
ト装置の動作特性に影響を与える状態量であればそれ以
外のものを検出し、本発明を適用しても良い。Furthermore, in the above embodiment, the oil quantity, the engine speed, and the load pressure for raising the boom are given as examples of the state quantities that affect the operating characteristics of the front device, but the operating characteristics of the front device are affected. The present invention may be applied by detecting any other state quantity as long as it is given.
【0130】[0130]
【発明の効果】本発明によれば、フロント装置と運転室
又は運転室以外の車体部分との干渉を防止しながらフロ
ント装置を連続的に動かすことができ、干渉防止領域の
近くでも停止させずに連続した土砂の持ち上げなどがで
きるとともに、広い作業範囲を確保することができる。According to the present invention, the front device and the driver's cab
Alternatively, the front device can be continuously moved while preventing interference with the vehicle body part other than the driver's cab, and continuous earth lifting can be performed without stopping even near the interference prevention area, and a wide working range is secured. can do.
【0131】また、本発明によれば、フロント部材の動
作特性に影響を与える状態量が変化しても、第1及び第
2フロント部材の減速・干渉回避動作時にハンチングが
起こることが防止できる。Further, according to the present invention, it is possible to prevent hunting from occurring during the deceleration / interference avoidance operation of the first and second front members even if the state quantity affecting the operation characteristics of the front member changes.
【図1】本発明の第1の実施形態による油圧ショベルの
干渉防止装置をその油圧回路とともに示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an interference prevention device for a hydraulic excavator according to a first embodiment of the present invention together with its hydraulic circuit.
【図2】本発明が適用される油圧ショベルの外観を側面
から示す図である。FIG. 2 is a side view showing the outer appearance of a hydraulic excavator to which the present invention is applied.
【図3】本発明が適用される油圧ショベルの外観を上方
から示す図である。FIG. 3 is a view showing the outer appearance of a hydraulic excavator to which the present invention is applied, from above.
【図4】制御ユニットの制御機能を示す機能ブロック図
である。FIG. 4 is a functional block diagram showing a control function of a control unit.
【図5】本実施形態の干渉防止制御で用いる領域を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing a region used in the interference prevention control of the present embodiment.
【図6】本実施形態の干渉防止制御で用いる領域を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a region used in the interference prevention control of the present embodiment.
【図7】制御ゲインの演算部の詳細を示す機能ブロック
図である。FIG. 7 is a functional block diagram showing details of a control gain calculator.
【図8】ブーム角度の変化によるフロント装置の動作特
性の変化を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing changes in operating characteristics of the front device due to changes in boom angle.
【図9】本発明の第2の実施形態による油圧ショベルの
干渉防止装置をその油圧回路とともに示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an interference prevention device for a hydraulic excavator according to a second embodiment of the present invention together with its hydraulic circuit.
【図10】本発明の第2の実施形態の制御ユニットの制
御機能を示す機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram showing a control function of a control unit according to the second embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第3の実施形態の制御ユニットの制
御機能を示す機能ブロック図である。FIG. 11 is a functional block diagram showing a control function of a control unit according to the third embodiment of the present invention.
【図12】制御ゲインの演算部の詳細を示す機能ブロッ
ク図である。FIG. 12 is a functional block diagram showing details of a control gain calculator.
【図13】本発明の第4の実施形態の制御ユニットの制
御機能を示す機能ブロック図である。FIG. 13 is a functional block diagram showing a control function of a control unit according to the fourth embodiment of the present invention.
【図14】制御ゲインの演算部の詳細を示す機能ブロッ
ク図である。FIG. 14 is a functional block diagram showing details of a control gain calculator.
【図15】制限値の演算部の詳細を示す機能ブロック図
である。FIG. 15 is a functional block diagram showing details of a limit value calculation unit.
【図16】制限値の演算部の詳細を示す機能ブロック図
である。FIG. 16 is a functional block diagram showing details of a limit value calculation unit.
【図17】本発明の第5の実施形態の制御ユニットの制
御機能を示す機能ブロック図である。FIG. 17 is a functional block diagram showing a control function of the control unit according to the fifth embodiment of the present invention.
1A フロント装置 1B 車体 1a ブーム 1b アーム 1c バケット 1d オフセット 1e 上部旋回体 1f 下部走行体 2,8 ポンプ 3a〜3g 油圧アクチュエータ 4a〜4g 操作レバー装置(電気式) 5a〜5g 流量制御弁(電磁駆動式) 6a〜6c 角度検出器 7 制御ユニット 7n,7q,7r 制御開始距離補正値演算部 7p 加算部 9 操作レバー装置(油圧式) 10a〜10g 流量制御弁(油圧駆動式) 11a〜11d 比例電磁減圧弁 12 シャトル弁 13 圧力検出器 15 温度センサ 16 エンジン 17 回転数センサ 18 圧力検出器 1A front device 1B car body 1a boom 1b arm 1c bucket 1d offset 1e Upper revolving structure 1f Undercarriage 2,8 pump 3a-3g hydraulic actuator 4a-4g operation lever device (electric type) 5a-5g Flow control valve (electromagnetic drive type) 6a to 6c Angle detector 7 control unit 7n, 7q, 7r Control start distance correction value calculation unit 7p adder 9 Operation lever device (hydraulic type) 10a-10g Flow control valve (hydraulic drive type) 11a to 11d proportional solenoid pressure reducing valve 12 Shuttle valve 13 Pressure detector 15 Temperature sensor 16 engine 17 Speed sensor 18 Pressure detector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江川 栄治 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 (72)発明者 細野 純一 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 (72)発明者 西田 利明 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 (56)参考文献 特開 平6−146326(JP,A) 特開 平6−200537(JP,A) 実開 平5−30080(JP,U) 国際公開95/033100(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02F 3/43 E02F 9/24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Eiji Egawa, Eiji Egawa, 650 Kandamachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Hitachi Construction Machinery Co., Ltd., Tsuchiura Plant (72) Inventor, Junichi Hosono, 650, Kachidate Town, Tsuchiura City, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Inside the Tsuchiura Plant (72) Toshiaki Nishida Toshiaki Nishida 650 Jinrachicho, Tsuchiura City, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Inside the Tsuchiura Plant (56) Reference JP-A-6-146326 (JP, A) JP-A-6-200537 (JP , A) Furukaihei 5-30080 (JP, U) International Publication 95/033100 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) E02F 3/43 E02F 9/24
Claims (8)
フロント部材を含む複数のフロント部材により構成され
るフロント装置と、前記複数のフロント部材を駆動する
複数の油圧アクチュエータと、前記複数のフロント部材
の動作を指示する複数の操作手段と、これら複数の操作
手段のそれぞれの操作信号に応じて対応する油圧アクチ
ュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量
制御弁とを有する建設機械に備えられ、前記フロント装
置の位置と姿勢を計算し、この位置と姿勢に基づき前記
フロント装置が運転室又は運転室以外の車体部分の周囲
に予め設定された干渉防止領域に侵入しないよう制御す
る干渉防止装置において、 (a)前記フロント装置の位置と姿勢に基づきフロント
装置から前記干渉防止領域までの距離を計算し、その距
離が予め設定した制御開始距離以下になると、前記第1
フロント部材を減速するよう前記第1フロント部材の操
作手段の操作信号を補正し、かつこの補正された操作信
号の指令値と前記フロント装置から干渉防止領域までの
距離に応じて前記第2フロント部材を前記干渉防止領域
の干渉回避方向に増速するよう前記第2フロント部材の
操作手段の操作信号を補正する第1補正手段と、 (b)前記フロント装置の動作特性に影響を与える状態
量を検出する検出手段と、 (c)この検出手段で検出された状態量に応じて前記第
1補正手段における前記第2フロント部材の増速の制御
ゲインを補正する第2補正手段とを備えることを特徴と
する建設機械の干渉防止装置。1. A first and a second rotatable vertically and horizontally.
A front device composed of a plurality of front members including a front member, a plurality of hydraulic actuators for driving the plurality of front members, a plurality of operating means for instructing the operation of the plurality of front members, and a plurality of these operations. A construction machine having a plurality of flow rate control valves for controlling the flow rate of pressure oil supplied to a corresponding hydraulic actuator according to each operation signal of the means, and calculating the position and attitude of the front device, Based on the position and posture, the front device is installed around the driver's cab or the body part other than the cab.
In an interference prevention device for controlling so as not to enter an interference prevention region set in advance in (a), the distance from the front device to the interference prevention region is calculated based on the position and orientation of the front device, and the distance is set in advance. When the control start distance is less than or equal to
Operation of the first front member to decelerate the front member
Correcting the operation signals work unit, and the corrected operation signal
From the front device to the interference prevention area
First correction means for correcting the operation signal of the operation means of the second front member so as to increase the speed of the second front member in the interference avoidance direction of the interference prevention area according to the distance ; and (b) the front device. Detection means for detecting a state quantity that affects the operating characteristic; and (c) correcting the control gain for increasing the speed of the second front member in the first correction means according to the state quantity detected by the detection means. An interference prevention device for a construction machine, comprising: a second correction means.
おいて、前記状態量は前記第1フロント部材の動作角度
であり、前記第2補正手段は前記第1フロント部材の動
作角度が大きくなるに従って前記第1補正手段における
第2フロント部材の増速の制御ゲインが大きくなるよう
補正することを特徴とする建設機械の干渉防止装置。2. The interference preventing device for a construction machine according to claim 1, wherein the state quantity is an operating angle of the first front member, and the second correcting means increases an operating angle of the first front member. According to the above, the interference preventing device for a construction machine, wherein the control gain for increasing the speed of the second front member in the first correcting means is corrected to be large.
おいて、前記状態量は前記第1フロント部材の油圧アク
チュエータの負荷圧力であり、前記第2補正手段は前記
負荷圧力が高くなるに従って前記第1補正手段における
第2フロント部材の増速の制御ゲインが小さくなるよう
補正することを特徴とする建設機械の干渉防止装置。3. The interference preventing device for a construction machine according to claim 1, wherein the state quantity is a load pressure of a hydraulic actuator of the first front member, and the second correcting means is configured to increase the load pressure as the load pressure increases. An interference prevention device for a construction machine, wherein correction is performed so that a control gain for increasing the speed of a second front member in the first correction means is reduced.
おいて、前記状態量は油温であり、前記第2補正手段は
前記油温が低くなるに従って前記第1補正手段における
第2フロント部材の増速の制御ゲインが小さくなるよう
補正することを特徴とする建設機械の干渉防止装置。4. The interference preventing device for a construction machine according to claim 1, wherein the state quantity is an oil temperature, and the second correcting means has a second front member in the first correcting means as the oil temperature becomes lower. An interference prevention device for a construction machine, characterized in that the control gain for increasing the speed is corrected to be small.
おいて、前記状態量は前記油圧ポンプを駆動する原動機
の回転数であり、前記第2補正手段は前記回転数が高く
なるに従って前記第1補正手段における第2フロント部
材の増速の制御ゲインが小さくなるよう補正することを
特徴とする建設機械の干渉防止装置。5. The interference preventer for a construction machine according to claim 1, wherein the state quantity is a rotation speed of a prime mover driving the hydraulic pump, and the second correction means is arranged to increase the rotation speed as the rotation speed increases. 1. An interference prevention device for a construction machine, wherein correction is performed such that a control gain for increasing the speed of the second front member in the first correction unit is reduced.
おいて、 前記第1補正手段は、 (a1)前記フロント装置から干渉防止領域までの距離
が前記制御開始距離よりも大きいときは最大値を保ち、
当該距離が制御開始距離以下になると、距離が小さくな
るに従って小さくなり、距離が負のある値以下になると
0となる前記第1フロント部材の操作信号の第1制限値
を計算する第1演算手段と、 (a2)前記フロント装置から干渉防止領域までの距離
が前記制御開始距離よりも大きいときは最大値を保ち、
当該距離が制御開始距離以下になると、距離が小さくな
るに従って小さくなり、距離が0になると0になり、距
離が負の値になるとその負の値に応じて小さくなる前記
第2フロント部材の操作信号の第2制限値を計算する第
2演算手段と、 (a3)前記フロント装置から干渉防止領域までの距離
が前記制御開始距離よりも大きいときは0を保ち、当該
距離が制御開始距離以下になると、距離が小さくなるに
従って大きくなり、距離が0以下になると最大値になる
よう前記第2フロント部材の増速の制御ゲインを計算す
る第3演算手段と、 (a4)前記第1制限値を越えないよう前記第1フロン
ト部材の操作手段の操作信号を補正する第1信号補正手
段と、 (a5)この第1信号補正手段で補正された補正操作信
号と前記第3演算手段で計算された制御ゲインとに基づ
き、前記第2フロント部材の前記干渉防止領域に対する
干渉回避方向の増速指令値を計算する第4演算手段と、 (a6)前記第2演算手段で計算された第2制限値と前
記第4演算手段で計算された干渉回避方向の増速指令値
とを用いて前記第2フロント部材の操作手段の操作信号
を補正する第2信号補正手段とを有し、 前記第2補正手段は、前記状態量に応じて前記第3演算
手段で計算される制御ゲインの距離に対する変化割合を
補正することを特徴とする建設機械の干渉防止装置。6. The interference preventing device for a construction machine according to claim 1, wherein the first correcting means has a maximum value when (a1) a distance from the front device to an interference preventing area is larger than the control start distance. Keep
When the distance is less than or equal to the control start distance, the distance decreases as the distance decreases, and when the distance becomes less than or equal to a negative value, the first calculation means calculates a first limit value of the operation signal of the first front member. And (a2) keeps the maximum value when the distance from the front device to the interference prevention area is larger than the control start distance,
When the distance becomes equal to or less than the control start distance, it becomes smaller as the distance becomes smaller, becomes 0 when the distance becomes 0, and becomes smaller according to the negative value when the distance becomes a negative value. A second calculating means for calculating a second limit value of the signal; and (a3) 0 when the distance from the front device to the interference prevention area is larger than the control start distance, and the distance becomes equal to or smaller than the control start distance. Then, the third calculation means calculates the control gain for increasing the speed of the second front member so that the distance becomes larger as the distance becomes smaller and becomes the maximum value when the distance becomes 0 or less, and (a4) the first limit value is set. First signal correction means for correcting the operation signal of the operation means of the first front member so as not to exceed (a5) the corrected operation signal corrected by the first signal correction means and calculated by the third calculation means Fourth calculation means for calculating a speed-up command value in the interference avoiding direction of the second front member with respect to the interference prevention area based on the control gain, and (a6) second calculation means. A second signal correction means for correcting the operation signal of the operation means of the second front member using the limit value and the speed-up command value in the interference avoidance direction calculated by the fourth calculation means, 2. The interference preventing device for a construction machine, wherein the second correcting unit corrects a change rate of the control gain calculated by the third calculating unit with respect to the distance according to the state quantity.
おいて、前記第2補正手段は、前記状態量に応じて前記
第3演算手段で計算される制御ゲインの最大値を変える
ことで制御ゲインの距離に対する変化割合を補正するこ
とを特徴とする建設機械の干渉防止装置。7. The construction machine interference prevention device according to claim 6, wherein the second correcting means controls by changing a maximum value of a control gain calculated by the third calculating means in accordance with the state quantity. An interference prevention device for a construction machine, which corrects a change rate of a gain with respect to a distance.
おいて、前記第2補正手段は、前記状態量に応じて前記
第3演算手段で計算される制御ゲインの増加開始距離を
変えることで制御ゲインの距離に対する変化割合を補正
するとともに、前記第1及び第2演算手段で計算される
第1及び第2制限値の減少開始距離を前記制御ゲインの
増加開始距離と同じになるよう変えることでこれら第1
及び第2制限値の距離に対する変化割合を補正すること
を特徴とする建設機械の干渉防止装置。8. The interference preventer for a construction machine according to claim 6, wherein the second correction means changes the increase start distance of the control gain calculated by the third calculation means in accordance with the state quantity. The rate of change of the control gain with respect to the distance is corrected, and the decrease start distance of the first and second limit values calculated by the first and second calculating means is changed to be the same as the increase start distance of the control gain. So these first
And an interference prevention device for a construction machine, which corrects a change rate of the second limit value with respect to a distance.
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