JPH09151478A - 建設機械の干渉防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 停止解除機能を使用する際に、作業機がオペ
レータの意志に反して急動作するのを防止する。 【解決手段】 リモートコントロールバルブ３０のパイ
ロット油路のうち、メインブーム上げ操作用のパイロッ
ト油路４０ａと、キャブ方向へオフセット操作するため
のパイロット油路４０ｂと、アーム引き操作用のパイロ
ット油路４０ｃとには比例弁４１（４１ａ，４１ｂ，４
１ｃ）が介装されている。また、ブーム角度センサ３１
とオフセット角度センサ３２とアーム角度センサ３３と
の検出値に基づき、コントローラ３４の演算回路３５が
バケット位置を計算する。そして、このバケット位置が
停止域に入った時は比例弁操作回路４２にて前記比例弁
４１を完全に閉塞し、メインブーム、横折れブーム及び
アームの動作を停止する。ここで、停止解除スイッチ４
３を押下すると、前記比例弁操作回路４２は前記比例弁
４１を徐々に開口していく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は超小旋回式ショベ
ル等の建設機械に於ける干渉防止装置に関するものであ
り、特に、停止域内の自動停止状態を強制的に解除する
ことができる建設機械の干渉防止装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】超小旋回式ショベル等は上部旋回体にメ
インブームが俯仰自在に取り付けられており、該メイン
ブームに横折れブームを介してアーム及びバケットが延
設されている。前記横折れブームは前記メインブームに
対して左右に回動自在に形成されており、且つ、該横折
れブームが左右に回動した場合でも前記アーム及びバケ
ットは常に前記メインブームに対して平行関係を保つよ
うに形成されている。従って、横折れブームをキャブ側
へ回動させた状態でアームを引き寄せたりするとバケッ
トとキャブが干渉するおそれがある。

【０００３】そこで、斯かる建設機械には干渉防止装置
が備えられている。該干渉防止装置は干渉制御の判断領
域として、機体遠方には安全域を設定するとともに、そ
の内側には減速域を設定し、更に、その内側の機体直近
には停止域を設定している。そして、メインブーム、横
折れブーム及びアームの各枢着点に角度センサを設ける
ことにより、バケット位置（正確にはバケットとアーム
との枢着点の位置）を検出し、該バケット位置がキャブ
に接近して減速域に入ったときは、減速停止用の比例弁
を絞り込んで各作業機の作動速度を減速し、そして、更
に前記バケット位置がキャブに接近して停止域に入った
ときは、前記比例弁を閉塞して各作業機を自動停止する
ように構成されている。ここで、安全域と停止域との中
間に減速域を設けたのは、停止時のショックを緩和する
とともに停止位置精度を向上させるためである。

【０００４】斯かる干渉防止装置では、通常バケットの
姿勢に関する情報処理を行っていない。また、減速停止
制御される作業機は、メインブーム、横折れブーム及び
アームであって、バケットは制御対象ではない。言い換
えれば、停止域内でもバケットは動作可能である。そし
て、バケットの先端は常にキャブ方向を向いていると仮
定して、前述した安全域、減速域及び停止域が設定され
ている。従って、図４にて実線で図示する如く、前記バ
ケット位置Ｐが停止域Ｌに入ることによりメインブー
ム、横折れブーム（図示せず）及びアーム１が自動停止
されても、バケット２の先端Ｑがキャブ３方向を向いて
いない場合には、バケット２乃至キャブ３間の距離ｄは
未だ多少の余裕を有している。

【０００５】このようなとき、前記バケット位置Ｐを更
に接近させることができるように、此種干渉防止装置に
は自動停止状態を強制的に解除することができる機能が
付加されている。即ち、操作レバー上等に設けられた解
除スイッチを押下すれば、該干渉防止装置に停止解除指
令が入力されて前記減速停止用比例弁に対する完全閉塞
状態が解除され、メインブーム、横折れブーム及びアー
ムを再びキャブ方向へ操作できるようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら操作レバー
をニュートラルに復帰しないままバケットが引き寄せら
れる位置に該操作レバーを倒した状態で、解除スイッチ
を押下してしまうと、作業機が急加速で動き出すことに
なる。この停止解除操作はもともとバケットとキャブと
が接近している状態で行われるものであるので、斯かる
場合には切り返し操作が間に合わずに激しく干渉してキ
ャブを破壊する可能性が大きく、オペレータ自身にとっ
ても極めて危険である。

【０００７】そこで、停止解除機能を使用する際に、作
業機がオペレータの意志に反して急動作するのを防止す
るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、
本発明は上記課題を解決することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたものであり、上部旋回体に対して
左右にオフセット可能な作業機の位置を検出して、該作
業機が停止域に入ったときは、該作業機を停止する停止
手段を設けるとともに、該停止手段による停止状態を停
止解除指令に基づき、徐々に解除する停止解除手段を設
けた建設機械の干渉防止装置を提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図３に従って詳述する。図１は干渉防止装置を装備
した超小旋回式ショベル１１の左側面図であり、左右の
クローラ１２，１２から成る下部走行体１３にボールレ
ース１４を介して上部旋回体１５が水平全方向に旋回自
在に載設されている。該上部旋回体１５のキャブ１６の
右方（図中奥方向）にはメインブーム１７が枢着されて
おり、該メインブーム１７はブームシリンダ１８の伸縮
動作によって俯仰するように形成されている。また、該
メインブーム１７の先端には横折れブーム１９が枢着さ
れるとともに、オフセットシリンダ２０の基端部と他端
部とが夫々前記メインブーム１７の先端左側面と前記横
折れブーム１９の左側面とに枢着されており、該オフセ
ットシリンダ２０の伸縮動作により前記横折れブーム１
９は左右方向へ回動するように形成されている。

【００１０】また、該横折れブーム１９先端にはオフセ
ットアーム２１が左右方向へ回動自在に枢着されてお
り、且つ、前記メインブーム１７の先端左側面（図中手
前方向）にはベースブラケット２２が突設されるととも
に、前記オフセットアーム２１の左側面（図中手前方
向）にはトップブラケット２３が突設され、該ベースブ
ラケット２２とトップブラケット２３とに夫々ロッド２
４の一側端と他端とが枢着されている。従って、前記オ
フセットシリンダ２０を伸縮させて横折れブーム１９を
左右に回動させた場合、前記オフセットアーム２１は前
記ロッド２４の作用によって前記メインブーム１７に対
して常に平行関係を保つことになる。

【００１１】そして、該オフセットアーム２１の前方に
はアーム２５が連結され、更に、該アーム２５の先端に
はバケット２６が連結されている。斯くして、前記オフ
セットシリンダ２０を伸縮させるとアーム２５及びバケ
ット２６は上部旋回体１５に対して左右にオフセット移
動する。

【００１２】また、前記オフセットアーム２１の後方端
部とアーム２５の後方端部とには夫々アームシリンダ２
７の基端部と他端部とが枢着され、該アームシリンダ２
７の伸縮により前記アーム２５は前記オフセットアーム
２１に対して上下方向に回動自在に形成されている。そ
してまた、該アーム２５の上側面後部と前記バケット２
６の後部とには夫々バケットシリンダ２８の基端部と他
端部とが枢着され、該バケットシリンダ２８の伸縮によ
り前記バケット２６はアーム２５に対して上下方向に回
動自在に形成されている。

【００１３】ここで、前記各作業機１７，１９，２１，
２５及び２６の操作はキャブ１６内の操作レバー２９に
よって行われる。即ち、該操作レバー２９はリモートコ
ントロールバルブ３０と連動しており、該リモートコン
トロールバルブ３０にて前記各シリンダ１８，２０，２
７及び２８へ作動油を供給する方向制御弁のスプールを
切り換えることにより、前記各シリンダ１８，２０，２
７及び２８が伸縮して前記各作業機１７，１９，２１，
２５及び２６が動作するのである。

【００１４】而して、前記上部旋回体１５と前記メイン
ブーム１７との枢着点にはブーム角度センサ３１が配設
されており、また、前記メインブーム１７と前記横折れ
ブーム１９との枢着点にはオフセット角度センサ３２が
配設されている。更にまた、前記オフセットアーム２１
と前記アーム２５との枢着点にはアーム角度センサ３３
が配設されている。そして、これらの角度センサ３１，
３２，３３の出力は夫々キャブ１６内に搭載されている
コントローラ３４に送られ、該コントローラ３４に格納
されている演算回路３５によりバケット位置Ｐ、即ち、
前記バケット２６とアーム２５との枢着点の空間座標値
が算出される。

【００１５】この空間座標は前記上部旋回体１５を基準
とする空間座標であり、該上部旋回体１５とメインブー
ム１７との枢着点を原点として、上部旋回体１５の前後
方向の位置を決定するｘ軸、上下方向の位置を決定する
ｙ軸及び左右方向の位置を決定するｚ軸とからなる３次
元直交座標である。そして、該空間座標は、図中２本の
一点鎖線にて図示された２個の境界面Ａ，Ｂにより安全
領域Ｓ、減速域Ｄ及び停止域Ｌの３領域に分割されてお
り、機体遠方に安全域Ｓが拡開されるとともに機体直近
には停止域Ｌが設定され、これら安全域Ｓと停止域Ｌと
の中間に減速域Ｄが挟設されている。

【００１６】而して、図２は超小旋回式ショベル１１の
干渉防止装置３６の回路構成を図示したものである。同
図に於いてθ₁ は前記ブーム角度センサ３１にて検出し
たメインブーム１７のｙ軸に対する回転角度（ブーム角
度）であり、θ₂ は前記オフセット角度センサ３２にて
検出した横折れブーム１９のｘ軸に対する回転角度（オ
フセット角度）であり、θ₃ は前記アーム角度センサ３
３にて検出したアーム２５の横折れブーム１９に対する
折れ角度（アーム角度）である。

【００１７】また、前記ブームシリンダ１８、オフセッ
トシリンダ２０及びアームシリンダ２７の夫々の方向制
御弁３７，３８及び３９と前記リモートコントロールバ
ルブ３０とをつなぐ所定のパイロット油路４０には減速
停止用の比例弁４１が介装されている。具体的にはブー
ムシリンダ１８用のリモートコントロールバルブ３０ａ
についてはメインブーム１７を上げ操作する側のパイロ
ット油路４０ａに比例弁４１ａが介装され、オフセット
シリンダ２０用のリモートコントロールバルブ３０ｂに
ついては横折れブーム１９を左方へ回動する側のパイロ
ット油路４０ｂに比例弁４１ｂが介装され、アームシリ
ンダ２７用のリモートコントロールバルブ３０ｃについ
てはアーム２５を引き操作する側のパイロット油路４０
ｃに比例弁４１ｃが介装されている。

【００１８】これらの比例弁４１（４１ａ，４１ｂ，４
１ｃ）は、前記バケット位置Ｐが安全域Ｓにある時には
全開されていて、前記パイロット油路４０（４０ａ，４
０ｂ，４０ｃ）の一次圧ｐ₁ と二次圧ｐ₂ とは一致して
いる。そして、ブーム上げアーム引き複合操作等によっ
て前記バケット２６がキャブ１６方向へ引き寄せられ、
前記バケット位置Ｐが安全域Ｓから減速域Ｄへ入った時
は、前記コントローラ３４の比例弁操作回路４２の指令
電流により前記比例弁４１のソレノイドが一定量励磁さ
れて二次側ポートが絞り込まれ、ｐ₁ ＞ｐ₂ （＞０）と
なる。これにより、前記メインブーム１７の上げ動作や
アーム２５の引き動作が減速される。

【００１９】オペレータが前記バケット２６を更にキャ
ブ１６方向へ引き寄せ、図１に於いて二点鎖線で示す如
く、前記バケット位置Ｐが停止域Ｌに入った時は、前記
比例弁操作回路４２は前記比例弁４１のソレノイドを最
大量励磁して該比例弁４１を完全に閉塞し、ｐ₂ ＝０と
する。これにより、前記メインブーム１７、横折れブー
ム１９及びアーム２５が停止する。この時、前記バケッ
ト２６の先端Ｑが下傾していてキャブ１６方向を向いて
いない場合には、バケット２６乃至キャブ１６間の距離
ｄに多少の余裕があるので、前記操作レバー２９に設け
られた解除スイッチ４３を押下すれば、前記比例弁操作
回路４２に停止解除指令が出力される。そして、前記比
例弁４１の完全閉塞状態が強制解除されて、前記メイン
ブーム１７、横折れブーム１９及びアーム２５を再びキ
ャブ１６方向へ操作することができ、前記バケット位置
Ｐをキャブ１６に更に接近させることができる。

【００２０】而して、図３はこの停止解除時（時刻
ｔ_O ）に前記操作レバー２９が倒されたままの状態、即
ち、前記パイロット油路４０に一次圧ｐ₁ が印加されて
いる状態で前記解除スイッチ４３を押下した場合に於け
る前記パイロット油路４０の二次圧ｐ₂ の経時変化を図
示したものである。

【００２１】同図（ａ）は説明の都合上従来の干渉防止
装置の場合を図示したものであるが、これからわかるよ
うに、従来の場合は解除スイッチを押下した瞬間（時刻
ｔ_O）に二次圧ｐ₂ がステップ状に変化している。これ
は停止解除指令に基づく比例弁の動作が二値的に構成さ
れているためである。これでは作業機が急加速で動作す
ることとなり、極めて危険である。

【００２２】これに対し、本発明に係る干渉防止装置３
６に於いては、同図（ｂ）に示す如く、前記二次圧ｐ₂
は時刻ｔ_O からランプ状に立ち上がって一定値（ｐ₂ ＜
ｐ₁）に整定している。即ち、前記解除スイッチ４３の
押下により前記比例弁操作回路４２に停止解除指令が入
力されると、該比例弁操作回路４２は前記比例弁４１に
対する指令電流を徐々に変化させ、該比例弁４１のソレ
ノイドが徐々に消磁されるようにする。このため該比例
弁４１の二次側ポートは完全閉塞状態から徐々に開口し
ていき、その結果、前記二次圧ｐ₂ は滑らかに立ち上が
っていくのである。

【００２３】従って、前記メインブーム１７、横折れブ
ーム１９及びアーム２５は自動停止状態からゆっくりと
動き始めるので、十分に制御可能であり干渉の危険を回
避することができる。

【００２４】ここで、前記二次圧ｐ₂ の立ち上がり勾配
には作業機１７，１９，２５の応答性に合わせて種々の
バリエーションを設定することができる。例えば同図
（ｃ）に図示する如く、応答性が速い場合には二次圧ｐ
₂ の勾配をよりゆるやかにし、応答性が遅い場合には二
次圧ｐ₂ の勾配をより急峻にすると良い。また、同図
（ｄ）に図示する如く、作業機１７，１９，２５の動作
に合わせて種々の曲線状に立ち上がるように構成しても
良い。更にまた、３個の比例弁４１ａ，４１ｂ，４１ｃ
について夫々個別に操作することにより、メインブーム
１７、横折れブーム１９及びアーム２５が相互に異なる
停止解除応答をするように構成しても良い。

【００２５】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は停止解除
指令に基づく解除操作が徐々に実行されるように構成し
たので、操作レバーを倒したまま停止解除した場合であ
っても、オペレータが十分に制御可能な程度に作業機を
始動させることができる。

【００２７】斯くして、作業機とキャブとの干渉を防止
することができ、安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】超小旋回式ショベルの左側面図。

【図２】干渉防止装置の回路図。

【図３】パイロット油路の一次圧ｐ₁ が印加されている
状態で時刻ｔ_O に於いて停止解除を行った場合のパイロ
ット油路の二次圧ｐ₂ の経時変化を図示したグラフであ
り、（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は本発明に係る干渉
防止装置の場合を示す。また、（ｃ）及び（ｄ）は
（ｂ）の変形例である。

【図４】バケット位置Ｐが停止域に入ることにより、停
止状態になったときの超小旋回式ショベルの要部側面図
であり、実線はバケット先端Ｑがキャブ方向を向いてい
ない状態の一例を示し、二点鎖線はバケット先端Ｑがキ
ャブ方向を向いている状態を示す。

【符号の説明】

１１ 超小旋回式ショベル １６ キャブ １７ メインブーム １８ ブームシリンダ １９ 横折れブーム ２０ オフセットシリンダ ２５ アーム ２６ バケット ２７ アームシリンダ ３０ リモートコントロールバルブ ３１ ブーム角度センサ ３２ オフセット角度センサ ３３ アーム角度センサ ３４ コントローラ ３５ 演算回路 ３６ 干渉防止装置 ３７，３８，３９ 方向制御弁 ４０ パイロット油路 ４１ 比例弁 ４２ 比例弁操作回路 ４３ 解除スイッチ Ｐ バケット位置 ｐ₁ パイロット油路の一次圧 ｐ₂ パイロット油路の二次圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部旋回体に対して左右にオフセット可
   能な作業機の位置を検出して、該作業機が停止域に入っ
   たときは、該作業機を停止する停止手段を設けるととも
   に、該停止手段による停止状態を停止解除指令に基づ
   き、徐々に解除する停止解除手段を設けたことを特徴と
   する建設機械の干渉防止装置。