JP2000352078A - 干渉防止機能付き建設機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業機が本体と衝突するのを防止する干渉防
止機能を有する建設機械において、センサ類等に異常が
発生したことをオペレータに不快感を与えることなく確
実に認識させること。 【解決手段】 角度検出装置１８，１９，２０の出力値
が異常か否かを判定する異常判定部３４ａと、作業機７
の移動方向を判断する移動方向判定部３４ｄと、異常判
定部３４ａと移動方向判定部３４ｄの結果に応じて警告
ブザー３３に起動信号または停止信号を出力する警報判
定部３４ｅとを備え、異常判定部３４ａが角度検出装置
１８，１９，２０の異常発生を判定した時、作業機７が
旋回体２に近づく方向へ移動する場合のみ警告ブザー３
３を起動させ、それ以外の作業機７が停止している場合
や旋回体２から遠ざかる方向へ移動する場合は、警告ブ
ザー３３の起動を停止させてオペレータに不快感を与え
ないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業機が本体と衝
突するのを防止する干渉防止機能を有する建設機械に係
り、特に、干渉防止機能に関連する異常発生をオペレー
タに知覚させる警報手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に油圧ショベルなどの建設機械で
は、ブームとアームおよびバケットなどの複数の関節形
可動部材から構成される作業機と、これら可動部材をそ
れぞれ駆動する複数の油圧アクチュエータと、各油圧ア
クチュエータの作動を指令する複数の操作レバーなどを
備えており、作業機は運転室を有する本体に回動可能に
連結されている。このような油圧ショベルでは、オペレ
ータが各操作レバーを複合操作して作業機を運転室に近
づけた場合に、誤って作業機の一部が運転室に衝突する
おそれがあるため、作業機と本体との衝突を防止する干
渉防止機能を付設したものが採用されている。かかる干
渉防止機能は、運転室の周囲に干渉回避領域を設定して
おき、複数の角度センサからの出力信号に基づいて作業
機の所定部位における位置座標を演算することにより、
作業機の所定部位と干渉回避領域との相対距離を演算
し、作業機の所定部位が干渉回避領域内に侵入したとき
に、運転室の手前側で作業機の動作を自動停止させるも
のである。

【０００３】しかしながら、このような干渉防止機能付
き建設機械では、各角度センサからの出力信号に基づい
て作業機の位置情報を演算しているため、センサ類に故
障が発生した場合、作業機と干渉回避領域との相対距離
を正確に求めることができず、作業機が干渉回避領域を
越えて動作してしまったり、その逆に干渉回避領域のは
るか手前で停止してしまうなどの不具合がある。

【０００４】このような不具合を解消するために、特許
第２６２９０８６号公報に記載された油圧ショベルで
は、干渉回避領域を消去することのできる解除スイッチ
と、この解除スイッチの操作によって点灯するランプと
を備え、通常の作業中は干渉回避領域に対して作業機の
動作を減速または停止処理し、各角度センサから異常信
号が出力されたときに作業機を停止させ、この状態でオ
ペレータが解除スイッチを操作して干渉回避領域を消去
すると、作業機を運転室の至近距離まで接近させて作業
できるようになっている。このものは、センサ類の故障
時に解除スイッチを操作して干渉回避領域が消去される
と、そのことがランプの点灯によってオペレータに報知
されるため、オペレータは故障を認識した状態で作業機
の格納操作などを手動制御で行うことができる。

【０００５】また、他の従来例として、特開平９−２２
１７９２号公報に記載されているように、電子制御装置
を構成する機器の故障を判定する判定手段と、故障内容
に応じて群毎に分けて記憶する記憶手段と、故障表示の
対象のうちの重要度の高い故障表示を選定する故障表示
選定手段と、故障表示を行なう表示部とから構成された
ものも提案されている。このものは、例えば干渉防止機
能に関する角度センサや電磁弁等に故障が発生した場
合、予め定められた故障の重要度にしたがって優先順位
を付け、表示部で故障を表示することができるようにな
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術で
は、センサ類等に故障が発生したことをランプの点灯や
表示部への表示によってオペレータに報知できるが、油
圧ショベルなどの建設機械においては、オペレータは前
方で動作する作業機の先端に注意を払いながら掘削作業
等を行う必要があるため、運転室内に配置されたランプ
や表示部を見落とすおそれがある。そこで、ランプや表
示部に代えてブザーを用いることも考えられるが、この
場合、単にセンサ類等の故障発生時にブザーを吹鳴させ
るように構成すると、故障発生時にブザーが吹鳴し続け
るため、オペレータに不快感を与えたり、作業現場の周
辺住民や通行人に騒音問題を発生させるおそれがある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、操作装置の操
作により作業機が動作されているときのみ、角度センサ
や電磁弁等の干渉防止機能に関連する機器の異常発生時
に警告ブザーを吹鳴させ、操作装置が操作されていない
ときは、前記機器の異常発生に拘らず警告ブザーの吹鳴
を停止させることとする。このように構成すると、作業
機が干渉回避領域に近づく方向へ動作される可能性があ
る場合に、警告ブザーが吹鳴してオペレータに確実に異
常発生を認識させることができ、作業機が停止して本体
に衝突する危険がない場合は、異常発生に拘らず警告ブ
ザーは吹鳴しないため、オペレータや周辺住民に不快感
を与えないようにすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の干渉防止機能付き建設機
械では、運転室を有する本体と、この本体に回動可能に
連結された複数の関節形可動部材からなる作業機と、前
記各可動部材をそれぞれ駆動する複数の油圧アクチュエ
ータと、これら油圧アクチュエータの作動を指令する複
数の操作装置と、前記各可動部材の相対角度を検出する
複数の角度センサと、前記本体の周囲に設定された干渉
回避領域を記憶し、前記各角度センサの出力信号に基づ
いて前記作業機が該干渉回避領域に侵入したか否かを判
断する演算手段とを備え、前記作業機が干渉回避領域に
侵入したときに、該作業機が前記本体と干渉する方向へ
の動作を制御するようにした干渉防止機能付き建設機械
において、少なくとも干渉防止機能に関連する機器に異
常が発生したことを知らせる警告ブザーと、前記操作装
置の操作状態を検出する検出手段とを備え、前記操作装
置が操作されているときは異常発生時に前記警告ブザー
を吹鳴させ、前記操作装置が操作されていないときは異
常発生に拘らず前記警告ブザーの吹鳴を停止させるよう
に構成した。

【０００９】このように構成すると、作業機が干渉回避
領域に近づく方向へ動作される可能性がある場合に、警
告ブザーが吹鳴してオペレータに確実に異常発生を認識
させることができ、作業機が停止して本体に衝突する危
険がない場合は、異常発生に拘らず警告ブザーは吹鳴し
ないため、オペレータや周辺住民に不快感を与えないよ
うにすることができる。

【００１０】上記構成において、作業機が動作中であれ
ば、その移動方向に拘らず異常発生時に警告ブザーを吹
鳴させても良いが、作業機の移動方向を判定する移動方
向判定手段を付加し、操作装置により作業機が干渉回避
領域に近づく方向へ操作されているときのみ、異常発生
時に警告ブザーを吹鳴させることが好ましい。このよう
に構成すると、作業中に作業機が干渉回避領域に近づく
方向へ動作された場合だけ、警告ブザーが吹鳴してオペ
レータに確実に異常発生を認識させることができ、作業
機が本体から遠ざかる方向へ動作されたときや、作業機
が干渉回避領域内で停止しているときのように、作業機
が本体に衝突する危険がない場合は、異常発生に拘らず
警告ブザーは吹鳴しないため、オペレータや周辺住民に
与える不快感をより低減することができる。

【００１１】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明が対象とする干渉防止機能付き油圧ショベ
ルの側面図、図２は該油圧ショベルの回路図、図３は実
施例に係る制御装置のブロック図、図４は該制御装置の
処理内容を示すフローチャートである。

【００１２】図１において、１は走行体、２は運転室２
ａを有し走行体１の上部に配置された旋回体であり、こ
れら走行体１と旋回体２とで油圧ショベルの本体を構成
している。３は運転室２ａの右側の旋回体２に回転可能
に連結されたロアブーム、４はロアブーム３の先端に回
転可能に連結されたアッパーブーム、５はアッパーブー
ム４の先端に回転可能に連結されたアーム、６はアーム
５の先端に回転可能に連結されたバケットであり、両ブ
ーム３，４とアーム５及びバケット６で作業機７を構成
している。８はロアブーム３を駆動するブームシリン
ダ、９はアッパーブーム４を駆動するオフセットシリン
ダ、１０はアーム５を駆動するアームシリンダ、１１は
バケット６を駆動するバケットシリンダであり、アッパ
ブーム９によってアーム５とバケット６をロアブーム３
に対し横方向に平行移動する。

【００１３】図２において、１２はブーム用操作レバ
ー、１３はアーム用操作レバー、１４はオフセット用操
作ペダルであり、これら操作レバー１２，１３と操作ペ
ダル１４およびバケット用操作ペダル（図示省略）は運
転室２ａ内に配置されている。１５はブーム用コントロ
ールバルブ、１６はアーム用コントロールバルブ、１７
はオフセット用コントロールバルブであり、オペレータ
がブーム用操作レバー１２を操作することにより、ブー
ム用コントロールバルブ１５に圧油が供給され、ブーム
シリンダ８が制御される。同様に、オペレータがアーム
用操作レバー１３とオフセット用操作ペダル１４および
図示せぬバケット用操作ペダルをそれぞれ操作すること
により、アーム用コントロールバルブ１６とオフセット
用コントロールバルブ１７およびバケット用コントロー
ルバルブ（図示省略）に油圧が供給され、各シリンダ
９，１０，１１が制御される。１８はロアブーム３の支
点部に設けられたブーム角度検出装置であり、旋回体２
とロアブーム３との相対角度を検出する。１９はアッパ
ーブーム４の支点部に設けられたオフセット角度検出装
置であり、ロアブーム３とアッパーブーム４との相対角
度を検出する。２０はアーム５の支点部に設けられたア
ーム角度検出装置であり、アッパーブーム４とアーム５
との相対角度を検出する。

【００１４】２１はブーム用操作レバー１２とブーム用
コントロールバルブ１５の左側の室とを繋ぐブーム上げ
用パイロットライン２２に設けられた電磁弁、２３はブ
ーム用操作レバー１２とブーム用コントロールバルブ１
５の右側の室とを繋ぐブーム下げ用パイロットライン２
４に設けられた電磁弁であり、これら電磁弁２１，２３
はブーム用コントロールバルブ１５に供給する圧油の量
を調整する。２５はブーム上げ用パイロットライン２２
に接続された圧力検出装置であり、ブーム上げの操作量
を検知する。２６はブーム下げ用パイロットライン２４
に接続された圧力検出装置であり、ブーム下げの操作量
を検知する。また、２７はアーム用操作レバー１３とア
ーム用コントロールバルブ１６の右側の室とを繋ぐアー
ムクラウド用パイロットライン２８に設けられた電磁弁
であり、アーム用コントロールバルブ１６に供給する圧
油の量を調整する。２９はアームクラウド用パイロット
ライン２８に接続された圧力検出装置であり、アームク
ラウドの操作量を検知する。さらに、３０はオフセット
用操作ペダル１４とオフセット用コントロールバルブ１
７の右側の室とを繋ぐオフセット左用パイロットライン
３１に設けられた電磁弁であり、オフセット用コントロ
ールバルブ１７に供給する圧油の量を調整する。３２は
オフセット左用パイロットライン３１に接続された圧力
検出装置であり、オフセット左の操作量を検知する。３
３は警告ブザーであり、運転室２ａ内に配置されてい
る。３４は各角度検出装置１８，１９，２０および各圧
力検出装置２５，２６，２９，３２からの信号を入力
し、各電磁弁２１，２３，２７，３０および警告ブザー
３３への出力信号を制御する制御装置である。

【００１５】図３に示すように、この制御装置３４は、
異常判定部３４ａ、座標演算部３４ｂ、比較演算部３４
ｃ、移動方向判定部３４ｄ、警報判定部３４ｅ、電磁弁
制御部３４ｆとから構成されている。異常判定部３４ａ
では、角度検出装置１８，１９，２０からの信号を入力
し、これらに断線等の異常が発生したか否かを判定す
る。座標演算部３４ｂでは、異常判定部３４ａが正常で
あると判定した場合、角度検出装置１８，１９，２０か
らの入力信号に基づいて、作業機７と旋回体２との相対
距離を演算する。比較演算部３４ｃでは、運転室２ａを
含む旋回体２の周囲に予め設定された干渉回避領域３５
（図１のハッチング部分）を記憶し、座標演算部３４ｂ
で算出された前記の相対距離をもとに作業機７が干渉回
避領域３５内に侵入しているか否かを判断する。移動方
向判定部３４ｄでは、圧力検出装置２５，２６，２９，
３２からの入力信号に基づいて、操作レバー１２，１３
や操作ペダル１４が操作されているか、すなわち作業機
７が動作状態にあるのか否かを判断すると共に、これら
操作レバー１２，１３や操作ペダル１４をどの方向へ操
作しているか、すなわち作業機７が旋回体２と干渉する
方向へ移動しているか否かを判断する。警報判定部３４
ｅでは、異常判定部３４ａと移動方向判定部３４ｄの結
果に応じて警告ブザー３３に起動信号または停止信号を
出力する。電磁弁制御部３４ｆでは、比較演算部３４ｃ
での判断結果に応じて電磁弁２１，２３，２７，３０に
制御信号を出力し、コントロールバルブ１５，１６，１
７に供給する圧油の量を調整する。

【００１６】次に、本実施例の動作を図４に示すフロー
チャートと共に説明する。まずステップ１において、異
常判定部３４ａによって角度検出装置１８，１９，２０
の出力値が異常か否かを判定し、正常であると判定され
た場合は、ステップ２において通常の干渉防止制御処理
が実行され、ステップ３において警告ブザー３３を吹鳴
しない警報停止処理が行われる。ステップ２の干渉防止
制御処理では、座標演算部３４ｂによって作業機７と旋
回体２との相対距離を演算し、その演算結果をもとに比
較演算部３４ｃで作業機７が干渉回避領域３５内に侵入
しているか否かを判断する。ここで作業機７が干渉回避
領域３５内に侵入していないと判断された場合、すなわ
ち作業機７が旋回体２と衝突する危険がない場合、電磁
弁制御部３４ｆは電磁弁２１，２３，２７，３０にレベ
ル０の制御信号を出力し、電磁弁２１，２３，２７，３
０は全開状態となるため、コントロールバルブ１５，１
６，１７には操作レバー１２，１３と操作ペダル１４の
操作量に応じた圧油が供給される。また、ステップ１で
作業機７が干渉回避領域３５内に侵入していると判断さ
れた場合、電磁弁２１，２３，２７，３０は電磁弁制御
部３４ｆから出力される制御信号によって全閉状態とな
るため、操作レバー１２，１３と操作ペダル１４の操作
に拘らずコントロールバルブ１５，１６，１７に圧油は
供給されず、作業機７は旋回体２に衝突する直前で停止
する。

【００１７】一方、ステップ１で角度検出装置１８，１
９，２０の出力値が異常であると判定された場合は、ス
テップ４において、移動方向判定部３４ｄが圧力検出装
置２５，２６，２９，３２からの入力信号に基づいて作
業機７の移動方向を判定する。ステップ４で作業機７が
旋回体２と干渉する方向へ移動していると判断された場
合、警報判定部３４ｅは警告ブザー３３に起動信号を出
力し、ステップ５において警告ブザー３３を吹鳴する警
報起動処理が行われる。したがって、オペレータは警告
ブザー３３の吹鳴音を聴くことにより角度検出装置１
８，１９，２０の異常発生を認識することができる。ま
た、ステップ４で作業機７が旋回体２から遠ざかる方向
へ移動していると判断された場合、あるいは作業機７が
停止していると判断された場合、警報判定部３４ｅは警
告ブザー３３に停止信号を出力し、前述したステップ３
の警報停止処理が行われる。このように、作業機７が旋
回体２に衝突する危険がない場合、警告ブザー３３の起
動が停止されるため、オペレータや周辺住民に不快感を
与えることはなくなる。

【００１８】なお、上記実施例では、異常判定部３４ａ
が角度検出装置１８，１９，２０の異常発生を判定する
場合について説明したが、干渉防止機能に関連する他の
機器、例えば電磁弁２１，２３，２７，３０にステック
等の故障が発生したか否かを操作レバー１２，１３およ
び操作ペダル１４からの操作信号と圧力検出装置２５，
２６，２９，３２からの検出信号とから判定し、この判
定結果と上記角度検出装置１８，１９，２０の判定結果
のいずれか一方または両方から異常発生を検出するよう
にしても良い。

【００１９】また、上記実施例では、作業機７が停止し
ている場合と旋回体２から遠ざかる方向へ移動している
場合の両方において、角度検出装置１８，１９，２０の
異常発生に拘らず警告ブザー３３の吹鳴を停止させるよ
うにしたが、警告ブザー３３の吹鳴する頻度は多少増加
するものの、作業機７が停止している場合だけ警告ブザ
ー３３の吹鳴を停止させるようにしても良い。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２１】操作装置の操作により作業機が動作されて
いるときのみ、角度センサや電磁弁等の干渉防止機能に
関連する機器の異常発生時に警告ブザーを吹鳴させ、操
作装置が操作されていないときは、前記機器の異常発生
に拘らず警告ブザーの吹鳴を停止させるようにすると、
作業機が干渉回避領域に近づく方向へ動作される可能性
がある場合に、警告ブザーが吹鳴してオペレータに確実
に異常発生を認識させることができ、作業機が停止して
本体に衝突する危険がない場合は、異常発生に拘らず警
告ブザーは吹鳴しないため、オペレータや周辺住民に不
快感を与えないようにすることができる。

【００２２】また、作業機の移動方向を判定する移動方
向判定手段を付加し、操作装置により作業機が干渉回避
領域に近づく方向へ操作されているときのみ、異常発生
時に警告ブザーを吹鳴させるようにすると、作業中に作
業機が干渉回避領域に近づく方向へ動作された場合だ
け、警告ブザーが吹鳴してオペレータに確実に異常発生
を認識させることができ、作業機が本体から遠ざかる方
向へ動作されたときや、作業機が干渉回避領域内で停止
しているときのように、作業機が本体に衝突する危険が
ない場合は、異常発生に拘らず警告ブザーは吹鳴しない
ため、オペレータや周辺住民に与える不快感をより低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が対象とする干渉防止機能付き油圧ショ
ベルの側面図である。

【図２】該油圧ショベルの回路図である。

【図３】実施例に係る制御装置のブロック図である。

【図４】該制御装置の処理内容を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 走行体 ２ 旋回体 ２ａ 運転室 ７ 作業機 １２ ブーム用操作レバー １３ アーム用操作レバー １４ オフセット用操作ペダル １５ ブーム用コントロールバルブ １６ アーム用コントロールバルブ １７ オフセット用コントロールバルブ １８ ブーム角度検出装置 １９ オフセット角度検出装置 ２０ アーム角度検出装置 ２１，２３，２７，３０ 電磁弁 ２２ ブーム上げ用パイロットライン ２４ ブーム下げ用パイロットライン ２５，２６，２９，３２ 圧力検出装置 ２８ アームクラウド用パイロットライン ３１ オフセット左用パイロットライン ３３ 警告ブザー ３４ 制御装置 ３４ａ 異常判定部 ３４ｂ 座標演算部 ３４ｃ 比較演算部 ３４ｄ 移動方向判定部 ３４ｅ 警報判定部 ３４ｆ 電磁弁制御部 ３５ 干渉回避領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴森 一浩 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 小松 英樹 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 梶田 勇輔 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 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB03 BA07 BB07 CA02 DA04 DB02 DB04 2D015 GA03 GB04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転室を有する本体と、この本体に回動
   可能に連結された複数の関節形可動部材からなる作業機
   と、前記各可動部材をそれぞれ駆動する複数の油圧アク
   チュエータと、これら油圧アクチュエータの作動を指令
   する複数の操作装置と、前記各可動部材の相対角度を検
   出する複数の角度センサと、前記本体の周囲に設定され
   た干渉回避領域を記憶し、前記各角度センサの出力信号
   に基づいて前記作業機が該干渉回避領域に侵入したか否
   かを判断する演算手段とを備え、前記作業機が干渉回避
   領域に侵入したときに、該作業機が前記本体と干渉する
   方向への動作を制御するようにした干渉防止機能付き建
   設機械において、 少なくとも干渉防止機能に関連する機器に異常が発生し
   たことを知らせる警告ブザーと、前記操作装置の操作状
   態を検出する検出手段とを備え、 前記操作装置が操作されているときは異常発生時に前記
   警告ブザーを吹鳴させ、前記操作装置が操作されていな
   いときは異常発生に拘らず前記警告ブザーの吹鳴を停止
   させることを特徴とする干渉防止機能付き建設機械。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、前記作業機の
   移動方向を判定する移動方向判定手段を備え、前記操作
   装置により前記作業機が前記干渉回避領域に近づく方向
   へ操作されているときのみ、異常発生時に前記警告ブザ
   ーを吹鳴させることを特徴とする干渉防止機能付き建設
   機械。