JPH01178621A - パワーショベル作業機のバケット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野） 本発明は、小旋回型のパワーショベル作業機のバケット
制御装置に係り、特にパワーショベル作業機のバケット
をキャビンに干渉させないために、バケットの動きに関
係する各種シリンダに供給する油圧の制御を行なう制御
装置に関する。

（従来の技術） 小旋回か可能なパワーショベル作業機は、例えば第３図
に側面図、第４図に正面図を示すように、機体１に回動
自由にブーム２を連結し、このブーム２に回動自由にア
ーム３を連結し、このアーム３に回動自由にバケット４
を連結して構成する。

機体１に一端を結合したブームシリンダ５のピストンロ
ッド５′をブーム２の一端に連結し、ブーム２に一端を
結合したアームシリンダ６のピストンロッド６′をアー
ム３の一端にピン部を介して連結し、更にアーム３に一
端を結合したバケットシリンダ７のピストンロッド７′
の一端をバケット作動のリンク機！！４８に連結する。

前記ブーム２は、そのアーム３側の先端部か機体１側の
先端部に対して水平方向に移動可能なように、機体側ブ
ーム２ａ、中間ブーム２ｂ、アーム側ブーム２ｃから成
り、これらの間に平行リンク機構９を形成している。平
行リンク機構９をパワーショベル作業機の上面から見る
と第５図のようなモデル図になる。そして、平行リンク
機構９に設けたスイングシリンダ１０の伸縮により、前
記アーム側ブーム２ｃが機体側ブーム２ａに対して平行
移動できるようになっている（第５図（ａ）（ｂ））。

そして、ブームシリンダ５．アームシリンタロ、バケッ
トシリンタフ、スイングシリンダ１０に供給する油圧を
制御することによりバケット４を所望位置に動作させる
ことができるようになっている。

また、キャビン１１は、ブーム２の側方に位置している
。

小形のパワーショベル作業機では、ブームを分解するこ
となくブームの最下端にスイングシリンダを設け、アー
ム側のブーム端部が移動可能に構成しているものもある
。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来例において、ブーム２、アーム３、バゲッ
１へ４を縮めてパワーショベル作業機の幅内にこれらを
収め、旋回動作を行なう小旋回をする際、バケット４が
キャビン１１側に寄った状態で小旋回を行なおうとする
と、第３図及び第４図の点線に示すように、バケット４
がキャビン１１に当たってしまう。そのため従来は、バ
ケット４かキャビン１１側に動かないように機体側ブー
ム２ａにストッパー１２を設け、平行リンクｆｉｉ９か
中心より左側に動こうとした場合には、中間ブーム２ｂ
がストッパー１２に当接してこれ以上動くことができな
いようにしていた。

しかしながら上記従来例であると、バケット４かキャビ
ン１１に衝突する恐れかない場合においても、スイング
シリンダ１０の伸長によってバケット４をキャビン１１
側に動かすことかできず、バケット４の動作範囲を狭め
るという問題点かあった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、スイングシ
リンダの伸縮によってバケットを水平方向に動作できる
機能を最大限に利用し、バケットの動作範囲を広く設定
できるパワーショベル作業機のバケット制御器を提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記従来例の問題点を解消するため本発明に係るパワー
ショベル作業機のバケット制御装置は、機体からブーム
、アーム、バケットを順次連設し、ブームの側方にキャ
ビンを位置し、機体とブームとの間にブームシリンダ、
ブームとアームとの間にアーム角センサ、バケットとア
ームとの間にバケットシリンダをそれぞれ介装するとと
もに、前記ブームはスイングシリンダにより水平方向に
移動可能なパワーショベル作業機において、次の構成を
有する。

前記バケットの水平方向の位置を判断するためブームの
スイング角度を検出するスイング角センサを設ける。

前記へゲットの鉛直方向の位置を判断するため機体に対
する側ブームの角度を検出するブーム角センサ及びブー
ムに対するアームの角度を検出するアーム角センサを設
ける。

これらの値からバケット位置を算出しこのバケット位置
が予め設定したキャビン干渉範囲近傍であるか否かを判
断する制御システムを設ける。

この制御システムの信号により前記各種シリンダに油圧
を供給するコントロールバルブを設ける。

（作用） 本発明は上記のように構成したので、スイング角センサ
、ブーム角センサ、アーム角センサで検出したデータか
らバケット位置を算出し、この位置がキャビン干渉範囲
近傍であればブームシリンタ、アームシリンダ、バケッ
トシリンダに供給する油圧を制御し、バケットかキャビ
ンに干渉するのを防ぐ。

（実施例） 本発明の一実施例について図面を参照しなから説明する
。

第１図は本発明のブロック図を示し、パワーショベル作
業機の構造は従来例の第３図と同様であり、同一構成部
分については同一符号を付している。

パワーショベル作業機のバケット４は、オペレータが操
作レバー（図示せず）を動かし、その操作入力量に応じ
た油圧がブームシリンダ５．アームシリンダ６、バケッ
トシリンダ７、スイングシリンダ１０に供給されバケッ
ト４を所望の位置に動作させることができるようになっ
ている。

パワーショベル作業機に、へゲット４の位置を算出する
ためのデータを検出するブーム角センサ２１、アーム角
センサ２２、バケット角センサ２３、スイング角センサ
２４を設置する。ブーム角センサ２１は機体１に対する
機体側ブーム２ａの角度を検出し、アーム角センサ２２
はアーム側ブーム２ｃに対するアーム３の角度を検出し
、バケット角センサ２３はアーム３に対するバケット４
の角度を検出する。これらの角度は、バケット４の鉛直
面の位置を判断するデータとなる。また、スイング角セ
ンサ２４はパワーショベル作業機の前方向に対するバケ
ット４の左右方向の傾き、すなわち機体側ブーム２ａに
対する中間ブーム２ｂの角度θを検出するもので、バケ
ット４の水平面の位置を判断するデータとなる。

上記各種センサで検出されたデータは制御システム２５
に入力される。制御システム２５では、これらのデータ
よりバケット４の先端位置を算出する。そして、算出し
たバケット４の先端位置が、予め定めたキャビン干渉危
険範囲にあるか否かを判断し、ブザーで警報を行なう信
号をブザー２６に出力したり、ブームシリンダ５．アー
ムシリンダ６、バケットシリンタフ、スイングシリンダ
１０の各シリンダへの油圧供給量を制限したりする信号
をコントロールバルブ２７に出力する。

次に第２図に示したフローチャートを用いて本発明の制
御装置の作用について説明する。

スイング角センサ２４によりスイング角θを検出し、こ
れを制御システム２５に読み込む。

次に、スイング角θが０〜９０度の範囲でなければ、バ
ケット４がキャビン１１側に位置していないとして制御
システム２５では次の処理を行なう。次の処理とは、オ
ペレータによるバケット４を移動させるための操作入力
量を読み込み、それに応じて各シリンダへ油圧を供給す
る信号を出力する等、パワーショベル作業機の各種制御
である。

スイング角θが０〜９０度の範囲であれは、バケット４
かキャビン１１側に位置し、キャビン１１に干渉する可
能性があるとして以下の処理を行なう。

ブーム角センサ２１により検出されたブーム角α、アー
ム角センサ２２により検出されたアーム角β、バケット
角センサ２３により検出されたバケット角γを制御シス
テム２５に読み込む。そしてこれらのデータからバケッ
ト４先端位置を計算する。ブーム２の長さ、アーム３の
長さ、バケット４の長さは予め制御システム２５内のコ
ンピュータに記憶されており、ブーム角α、アーム角β
。

−つ　− バケット角γを求めることによってバケット４先端位置
が算出できるようになっている。

次に、算出したバケット４先端位置が、予め設定したキ
ャビン干渉危険範囲であるか否かを判断する。キャビン
干渉危険範囲は、キャビン１１から５０ｃｍ程度離れた
周囲を境界面とし、その内側範囲とている。バケット４
先端位置が、キャビン干渉危険範囲内でなければバケッ
ト４かキャビン１１に干渉する危険がないとして制御シ
ステム２５ではパワーショベル作業機の各種制御を行な
う。

バケット４先端位置が、キャビン干渉危険範囲内であれ
ばバケット４がキャビン１１に干渉する危険かあること
をオペレータに知らせるなめ、ブザー音を発して警報す
る。次に、バケット４先端位置がキャビン１１側に近づ
く方向、すなわち危険側に操作されているか否かを判断
する。ブザーによる警報でオペレータが操作レバーを危
険回避方法に操作すれば、バケット４かキャビン１１に
干渉する危険がないとして制御システム２５ではパワー
ショベル作業機の各種制御を行なう。

危険側に操作されている場合には、バケット４がキャビ
ン１１に干渉する危険があるので、オペレータによる操
作レバーの入力量に拘らずブームシリンダ５．アームシ
リンタロ、バケットシリンダ７、スイングシリンダ１０
の各シリンダに供給する油をコントロールバルブ２７で
制限して、バケット４がキャビン１１に近づく速度を減
速させ、キャビン１１の手前でバケット４の動きを止め
る。

あるいは、オペレータによる操作レバーの入力量に拘ら
ず各シリンダに供給する油を止め、バケット４の動きを
止めてしまう。

本発明のパワーショベル作業機のバケット制御装置は、
第２図に示したように、パワーショベル作業機の各種制
御の一部に組込んだもので、パワーショベル作業機の制
御全体として１つのループを形成するように構成される
。従って、上述したバケット制御は、一定周期毎に逐次
性われ、バケット４先端位置が、キャビン干渉危険範囲
に位置するのを監視している。

本実施例では、バケット４先端位置を計算するためにブ
ーム角α、アーム角β、バケット角γを検出したが、ア
ーム３に対してバケット４が位置可能な範囲を算出して
おき、これを制御システム２５内のコンピュータに記憶
させることにより、ブーム角α及びアーム角βだけでバ
ケット４先端位置を概算することかできる。この場合、
アーム３に対してバケット４が移動する分たけキャビン
干渉危険範囲に余裕をもたせる必要があるか、装置の簡
略化を図ることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、スイング角センサ、ブーム角センサ、
アーム角センサで検出したデータからバケット位置を算
出し、この位置がキャビン干渉範囲近傍であればブーム
シリンダ、アームシリンダ。

バケットシリンダに供給する油圧を制御システム及びコ
ントロールバルブで制御し、バケットがキャビンに干渉
するのを防ぐ。

従って、バケットかキャビンに干渉する危険かないとき
にはバケットをキャビン側に移動させることができ、ス
イングシリンダの伸縮によってバケットを水平方向に動
作できる機能を最大限に利用し、バケットの動作範囲を
広く設定することかできる。よって、特に側溝掘り等を
行なうときに威力を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のパワーショベル作業機のバケッ
ト制御装置のブロック図、第２図は同上のフローチャー
ト、第３図はパワーショベル作業機の側面図、第４図は
同上の正面図、第５図（ａ）（ｂ）は同上のブームに装
着した平行リンク機構を示す説明図である。 ■・・・・・・機体 ２・・・・・・ブーム ３・・・・・・アーム ４・・・・・・バケット ５・・・・・・ブームシリンダ ロ・・・・・・アームシリンダ ７・・・・・・バケットシリンダ ＝　１３− ９・・・・・・平行リンク機構 １０・・・・・・スイングシリンダ ２１・・・・・・ブーム角センサ ２２・・・・・・アーム角センサ ２３・・・・・・バケット角センサ ２４・・・・・・スイング角センサ ２５・・・・・・制御システム ２７・・・・・・コントロールバルブ 昭和６２年１２月３０日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機体からブーム、アーム、バケットを順次連設し、ブー
   ムの側方にキャビンを位置し、機体とブームとの間にブ
   ームシリンダ、ブームとアームとの間にアームシリンダ
   、バケットとアームとの間にバケットシリンダをそれぞ
   れ介装するとともに、前記ブームはスイングシリンダに
   より水平方向に移動可能なパワーショベル作業機におい
   て、前記バケットの水平方向の位置を判断するためブー
   ムのスイング角度を検出するスイング角センサと、前記
   バケットの鉛直方向の位置を判断するため機体に対する
   側ブームの角度を検出するブーム角センサ及びブームに
   対するアームの角度を検出するアーム角センサと、これ
   らの値からバケット位置を算出しこのバケット位置が予
   め設定したキャビン干渉範囲近傍であるか否かを判断す
   る制御システムと、該制御システムの信号により前記各
   種シリンダに油圧を供給するコントロールバルブと、か
   ら成るパワーショベル作業機のバケット制御装置。