JPH01271536A - 作業機の危険領域回避装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はバックホーにおいて、ブームやアームやバケッ
トを格納した場合に、旋回台の旋回円の内部にこれらが
収納されるように構成し、更に該構成のアーム部分をブ
ームに対して左右へ平行移動してオフセット可能とした
技術に関するものである。

（ロ）従来技術 従来から、バックホーにおいてアームが一定以上近付い
て危険な状態と成った場合に、アームを停止する技術は
公知とされているのである。

例えば実公昭５８−１２９２６号公報の如くである。

またバックホーのアームをブームに対して、左右平行位
置にオフセットする技術も公知とされているのである。

例えば特公昭４０−２０８．７９号公報の如くである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明においては、アームをブームに対してオフセント
移動可能とし、かつバケットを収納状態で、キャビンの
すぐ側方に格納すべく構成したことにより、オペレータ
ーが気を付けて操作しないと、バケットがオフセットさ
れたままで引き寄せられると、キャビンに干渉しオペレ
ーターが危険な状態が発生するのである。

本発明においては、このように最低限の安全性を確保す
る為に、バケットがキャビンの周囲に近付いた場合には
、ブームまたはアームの回動を停止すべく、キャビン２
の周囲の危険領域を囲んで非接触センサーと接触センサ
ーを併置したものである。

また該危険領域での自動停止を検出するセンサー類の故
障やＣＰＵの暴走により、これらの安全装置が効かなく
なった場合の、二重の安全装置として、これらの電気回
路の異常信号により作動するディスクリート回路を設け
て、電磁比例弁の電源を遮断し、各部の動きを停止した
ものである。

（ニ）問題を解決する為の手段 本発明の目的は以上の如くであり、次に該目的を達成す
る為の構成を説明すると。

旋回台１２上に上下回動可能に枢支したブーム６の先端
に、左右の平行位置へアーム４をオフセント可能に支持
し、該アーム４の先端にバケット１を掬い取り回動可能
に付設し、旋回時において、ブーム６とアーム４を折畳
んでキャビン２の側部にバケット１を収納可能とした構
成において、キャビン２の周囲の危険領域に、バケット
１が近付いたことを検出する非接触センサーと、バケッ
ト１がキャビン２に接触したことを検出する接触センサ
ーを併置し、両センサーがバケット１等を検出すること
により、ブーム６やアーム４やオフセットアーム２２の
駆動を制御する電磁弁を停止すべく構成したものである
。

また他の実施態様として、非接触センサー及び接触セン
サーの信号を入力するディスクリート回路５３を介装し
、前記センサーの異常により、−定レベル以上の信号が
入力されると電磁弁を停止するディスクリート回路５３
を介装したものである。

（ホ）実施例 本発明の目的・構成は以上の如くであり、次に添付の図
面に示した実施例の構成を説明すると。

第１図は本発明の小旋回形バックホーの平面図、第２図
は同じく作業状態の側面図、第３図はバケット１を交換
したことを信号として伝達するバケット幅認識体２５と
バケットセンサー２６の部分の斜視図、第４図はバック
ホーの各部に配置したセンサーとコントローラ２１と電
磁比例弁２０と操作ボックス２７を示す図面である。

バックホーは、排土板１０を付設したクローラ−式走行
装置１１の上に旋回台軸受１３を配置し、該旋回台軸受
１３の上に旋回台１２を配置している。該旋回台１２は
３６０度水平回動を可能としているのである。

また旋回台１２の上の左半分にキャビン２を配置し、後
部にはエンジンやバランスウェイトを載置し、旋回台１
２の略中夫の位置に、ブーム６の基部を上下回動可能に
枢支している。

そしてブーム６と旋回台１２との間にブームシリンダー
５を配置し、該ブームシリンダー５の伸縮によりブーム
６を上下に回動可能に構成している。

該ブーム６の先端には、オフセットアーム２２と並行リ
ンク２３が配置されており、該オフセットアーム２２と
ブーム６との間にオフセットシリンダー３が介装されて
いる。該オフセットシリンダー３の伸縮によりオフセッ
トアーム２２と並行リンク２３が左右に回動しその先端
に支持されているアーム４は左右に平行状態でオフセッ
ト移動するのである。

該オフセットアーム２２の先端にアーム４が枢支されて
おり、オフセットアーム２２と一体的に構成されたカバ
ー内に配置されたアームシリンダー２４によりシリンダ
ーが上下に回動されるのである。

またアーム４の先端にバケット１が枢支されており、該
アーム４はバケットシリンダー７により掬い取り回動を
可能としているのである。

以上のような全体的な構成において、ブーム６の基部に
該ブーム６の回動角を検出するブームセンサー１５がポ
テンショメーター等により構成されて配置されており、
またオフセットアーム２２の左右オフセント角を検出す
るオフセットセンサー１６が並行リンク２３の基部にポ
テンショメーターにより構成されて配置されており、ま
たアーム４の回動角を検出するアームセンサー１７がオ
フセントアーム２２の先端とアーム４の枢支部に配置さ
れているのである。

また操作レバー９の基部にブーム６やアーム４を回動す
る為に操作レバー９を操作したことを検出するレバーセ
ンサー１４が配置されているのである。また該操作レバ
ー９の下部に、アーム４のオフセントを操作するオフセ
ントペダル２９が配置されており、該オフセットペダル
２９の基部にオフセットペダルセンサー２８が配置され
ている。

電磁比例弁装置２０はブームシリンダー５とアームシリ
ンダー２４とオフセットシリンダー３の送油経路に介装
されており、自動制御とショックレス停止を行うもので
ある。

また座席８の下の位置にコントローラ２１が配置されて
いる。

該コントローラ２１の内部には、第４図の下部に記載し
たアナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄや、中央演算回路
ＣＰＵや、インターフェイスＩ１０や、バッファー回路
やドライバー回路やディスクリート回路や電源遮断回路
や電源回路が配置されて制御動作を行っているのである
。

また第４図においてキャビン２の上部に、非接触センサ
ーとしての超音波センサー１９と、接触センサーとして
のタッチセンサー１８が付設されており、ブームセンサ
ー１５やオフセットセンサー１６やアームセンサー１７
により構成した安全装置が、中央演算回路ｃｐｕの暴走
により効かなくなり、バケット１がキャビン２に接触す
る位置まで近付いた場合において、該バケット１の格納
位置への引き寄せを停止し、警報を発するように二重・
三重の安全装置を構成しているのである。

また第３図において示す如く、バケット１が交換された
場合に、バケット幅を自動的に変更する為にバケットセ
ンサー２６がアーム４の先端に配置されており、該アー
ム４を交換するバケット１毎に設けたバケット幅認識体
２５が変更されることにより、切り換えるべく構成して
いるのである、バケット幅認識体２５は磁性体で構成し
ても良いものである。

第７図は本発明の作業機の危険領域回避装置を構成する
油圧回路図を示しており、ブームシリンダー５とアーム
シリンダー２４とオフセットシリンダー３への圧油を操
作する制御弁として、それぞれ手動操作制御弁と電磁比
例弁をポンプＰ側からタンデム形に介装した構成として
いるのである。

そして手動操作制御弁と電磁比例弁とはそのボート構成
を略同じとしており、手動操作制御弁が上げボー１−Ｕ
の側は、電磁比例弁も上げ側のＡボー１−とじ、手動操
作制御弁が下げボー１−Ｄの場合には下げボートＤは下
げ側のＢボートとしているのである。

そして該電磁比例弁の開閉には特殊のマイコン回路であ
るランプ回路を介装し、開閉時において電圧が徐々に上
昇下降し、圧油の流れを比例的に変化させることにより
、駆動停止の動きをショックレス状態となるように構成
しているのである。

そして危険領域以外の場合には、操作レバー９の回動方
向に電磁比例弁も開閉することによりショックレス機構
を構成し、また危険領域に入った場合には、操作レバー
９の操作に関・ねらず自動的にブーム６とアーム４とオ
フセットの動きを自動的に停止する操作は−、該電磁比
例弁を手動操作制御弁と逆の方向に自動的に操作するこ
とにより、手動操作制御弁から送油される圧油を電磁比
例弁によりタンクボートに逃がすことにより、ブーム６
とアーム４とオフセットアーム２２の回動を自動的にシ
ョックレス状態で停止すべく構成しているのである。

（へ）発明の作用 本発明の小旋回形バックホーの構成は以上の如くであり
、次に第５図・第６図の制御フローチャートに沿って、
本発明の詳細な説明すると。

第５図は自動オフセットとショックレス停止制御の部分
のフローチャートを主に示したものである。

エンジンのキーによる始動と共に、押込みロック式のス
イッチにより構成した自動スイッチ３５がＯＮにされる
と、本発明の小旋回形バックホーの自動制御が開始され
るのである。

これと共に、コントローラ２１と電磁比例弁装置２０の
回路電源がＯＮとされる。

次に各部の角度センサーを構成しているポテンショメー
タの作動が正常であるかどうかがチエ’７りされ、自動
制御状態でポテンショメータに異常がある場合には、操
作パネル２７上の警報ランプ３０と警報ブザ−３１がＯ
Ｎとなりオペレーターに危険を知らせるのである。

次にバケット１の幅が標準であるかどうかがチエツクさ
れるのである。該バケット１が標準であるか狭幅である
かをノンロック式の押込みスイッチで構成されたバケッ
ト幅スイッチ３３で入力するものであり、通常の自動開
始状態では広幅の通常バケット１にセットされており、
狭幅のバケットに変更した場合に、バケット幅スイッチ
３３を押込むと、バケット１の格納位置が狭幅で最もキ
ャビン２に近付いた位置にセントされるように制御が開
始されるのである。

狭幅に変更していても、バケット幅スイッチ３３を通常
のバケット１の位置にしておくと、狭幅のバケットは、
通常バケット１の収納される位置でキャビン２との間を
開けた状態の安全側の位置で格納されているのである。

次にバケット高さ設定スイッチ３４により制御開始高さ
が設定されているがどうかがチエツクされるのである。

該バケット高さ設定スイッチ３４はロータリー式スイッ
チに構成されており、最低高さの下にオフセット制御を
ＯＦＦとする位置も設けられており、該自動スイッチ３
５がＯＮされない場合には、オフセットはオフセットペ
ダル２９の操作によりオペレーターの意図的な操作の元
に行われるのである。

また前記自動スイッチ３５がＯＮで、バケット高さ設定
スイッチ３４がＯＦＦの場合には、超音波センサー１９
やタッチセンサー１８による危険表示や、ブーム６やア
ーム４やオフセットアーム２２のショックレス停止等は
行われるのであるが、自動オフセント制御は行われない
のである。

掘削作業を開始し、ブーム６やアーム４やオフセットア
ーム２２の回動操作を開始すると、まずブーム操作レバ
ー９ｂかまたはアーム操作レバー９ａがフル操作されて
いるかどうかがチエツクされるのである。

そしてどちらかの操作レバー９がオペレーターによりフ
ル操作されている場合には、ブーム電磁比例弁３７また
はアーム電磁比例弁３８は、Ａボート側またはＢポート
がＯＮとなり、各ブームシリンダー５とアームシリンダ
ー２４に、第７図のブーム手動制御弁４０とアーム手動
制御弁４１で制御された通りに圧油を送油することが可
能となるのである。

これによりブーム６かアーム４が、操作レバー９の操作
した方向に回動を開始するのであるが、オペレーターが
どちらかの操作レバー９を握ってフル操作の状態からレ
バーを少しでも戻した場合には、手動操作制御弁による
油路が切換られて回動が停止する前に、ブーム電磁比例
弁３７かアーム電磁比例弁３８が先にこれを感知して、
ＡポートまたはＢボートの状態が中立位置に戻り、この
電磁比例弁による制御の方が優先されるので、比例弁の
操作により徐々に油量を調節して、ショックレス状態と
して停止するのである。

即ち、それまでアーム電磁比例弁３８かブーム電磁比例
弁３７がソレノイドのＯＮによりＡポート又はＢボート
側に切り替わっていたのであるが、操作レバー９の回動
の開始により、Ａポート側またはＢポート側のソレノイ
ドがＯＦＦとなり、比例弁が効いて徐々に停止するので
ある。これにやや遅れて手動操作制御弁もＯＦＦに切換
えられて停止するのである。

またどちらかの操作レバー９をフル操作状態でブーム６
かアーム４が回動状態で、バケット１の位置が、そのま
ま回動ずればキャビン２と干渉する左右の危険位置であ
るかどうかをチエツクし、該オフセット位置がキャビン
２の周囲の危険領域にある場合には、ブーム電磁比例弁
３７またはアーム電磁比例弁３８を、手動操作制御弁と
逆の側のボートであるＢボート側またはＡポート側をＯ
Ｎして、手動操作制御弁からの送油をタンク側に案内し
、ショックレス状態でＯＦＦとして、オフセット位置が
安全位置に復帰するまで、ブーム６とアーム４の回動を
停止するのである。

またオフセント自動制御の為のオフセット禁止区域ａに
近付いた際において、−旦ブーム電磁比例弁３７とアー
ム電磁比°例弁３８をＢボート側に切換えて回動を停止
させ、オフセット電磁比例弁３９のみＯＮ状態として、
バケット１を格納可能な基準位置まで復帰させるのであ
る。

次にバケット１の高さをチエツクし、バケット高さ設定
スイッチ３４により設定し先高さ以上である場合にのみ
、オフセットの基準格納位置１”への自動復帰が開始さ
れるのである。

更にアーム操作レバー９ａかブーム操作レバー９ｂがフ
ル操作された状態で、オフセント自動復帰の為にオフセ
ット電磁比例弁３９がＯＮとなることにより格納位置へ
の自動復帰が開始し、基準位置に復帰した時点でオフセ
ット電磁比例弁３９は中立へ切り替わるのである。

そして該バケット１のオフセット基準位置への復帰が終
了後に、アーム操作レバー９ａかブーム操作レバー９ｂ
が、バケット１のオフセット基準位置への復帰するのを
待機する為に、手動操作制御弁と逆の側のＢボートまた
はＡボートをＯＮにしている場合には、この逆の側のボ
ートをＯＦＦとして、再度ブーム６かアーム４の回動を
開始するものである。

即ち、第１図に示したオフセット禁止区域ａの線上まで
バケット１が引き寄せられた際において、未だバケット
１が１′の位置に復帰していない場合には、ブーム６か
アーム４の回動を中止して、バケット１が１″の位置に
復帰するのを待つのである。

逆に、該オフセット禁止区域ａの位置に至るまでの間に
は、バケット１の基準位置への復帰動作と、ブーム６ま
たはアーム４の引き寄せ動作は並行して行われるのであ
る。

第６図は、本発明の要部である危険域での停止制御のフ
ローチャートを主として示したものである。特にこの危
険領域における自動停止が有効に働くのは、オフセント
自動制御をＯＦＦの状態として、手動により掬い込み・
排土の操作をしている場合であり、この場合にはバケッ
ト１が近付いてもオフセット自動制御が効かないのであ
るが、この場合においても危険性があるので、各センサ
ーにより、キャビン２の周囲の危険領域にバケット１が
近付いた場合の安全装置は構成されているのである。

該フローチャートに示す如く、ブーム６とアーム４とオ
フセットアーム２２毎に、危険角が決定されており、そ
れぞれのアーム毎に危険角度以下となった場合には、ブ
ーム電磁比例弁３７がアーム電磁比例弁３８の、手動操
作制御弁と逆の側のボートがＯＮとなり、手動操作制御
弁の操作位置に関わらず、ブームシリンダー５とアーム
シリンダー２４の伸縮が停止し安全状態を得るべく構成
しているのである。

即ち、バケット１が右オフセット状態であるがどうかを
チエツクし、右オフセット状態の場合には、ブーム６や
アーム４の回動位置をチエツクしなくとも、バケソｌ−
１がキャビン２に干渉することはないので、そのまま作
業が続けられるのである。

バケット１が左側にオフセットされている場合には、ブ
ーム６の角度が危険角以下であるが、アーム４の角度が
危険角以下であるかどうがをチエツクし、両方とも危険
角以下の場合においては、操作レバー９のうち、アーム
操作レバー９ａが操作されているか、ブーム操作レバー
９ｂが操作されているかをチエツクするのである。

そしてブーム操作レバー９ｂが操作されている場合には
、ブーム電磁比例弁３７の手動操作制御弁と逆の側のボ
ートをＯＮにし、ブーム６の回動を停止するのである。

またアーム操作レバー９ａが操作されているのであれば
、アーム電磁比例弁３８の手動操作制御弁と逆の側のボ
ートをＯＮして、アーム４の回動を停止するのである。

また両方が操作されている場合には、ブーム電磁比例弁
３７とアーム電磁比例弁３８の両方の、手動操作弁との
逆の側のボートをＯＮにして回動を停止するのである。

該手動操作弁と逆の側のボートのＯＮ状態はレバー操作
が続けられている限り続行し、レバー操作が停止すると
手動操作弁と逆の側のボートはＯＦＦとなるのである。

これにより、危険域にバケットｌが近付くとブーム６や
アーム４の回動が停止し、バケット１が基準位置に復帰
した場合にのみ、危険角度以下への回動が可能となるの
である。

またオフセットペダル２９によりオフセットアーム２２
をオフセット操作した場合には、このオフセット角が危
険域であるかどうか判断し、オフセント電磁比例弁３９
により安全の為に自動的に停止するのである。この場合
にもオフセット電磁比例弁３９によりショックレス停止
が行われるのである。

第８図は本発明の作業機の危険領域回避制御のブロック
線図、第９図・第１０図は３重の安全装置として、超音
波センサーを付設した状態の前面図と側面図、第１１図
は同じくタッチセンサーを付設した状態のキャビン２の
斜視図である。

本発明のバックホーにおいては、ブームセンサー１５・
オフセットセンサー１６・アームセンサー１７のセンサ
ーによる危険領域の判断と電磁比例弁による停止に基づ
く安全装置、センサーの故障に基づく危険性を防止する
ディスクリート回路５３により安全装置の他に、キャビ
ン２の周囲に非接触センサーとして超音波センサーを配
置し、また接触センサーとしてタッチセンサーを併置し
ているのである。

即ち、前面超音波センサー１９ｂと側面超音波センサー
１９ａと上面超音波センサー１９ｃを設けて、該超音波
センサーの検出範囲内にバケット１が到達すると電磁比
例弁を停止すべく構成しているのである。

また超音波センサー１９に併置してタッチセンサー１８
設けて、これにより第５の安全装置としているのである
。

即ちタッチセンサー１８も側面タッチセンサー１８ｂと
前面タッチセンサー１８ｃと上面タッチセンサー１８ａ
を、キャビン２の各部に貼設して、これらにバケット１
が接当すると、電磁比例弁により各部の動きを停止すべ
く構成しているのである。

また該タッチセンサー１８と超音波センサー１９からの
信号を、ディスクリート回路５３内を通過させており、
もしこれらのセンサーに異常が発生しまたは安全回路の
電源をＯＦＦとなり、安全回路が作動しなくなった場合
には、電磁比例弁を停止して、安全側の位置でバケット
１が停止するように、三重・六本の安全装置が構成され
ているのである。

（ト）発明の効果 本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏
するものである。

第１に、ブーム６とアーム４とバケット１をキャビン２
の側方で旋回台１２の円の中に格納することにより、小
旋回作業を可能としたバックホーにおいて、更に該アー
ムをブーム６に対して平行移動してオフセット可能にし
た場合には、該オフセット状態の掘削装置をそのままキ
ャビン２側に引き寄せてしまいオペレーターにとって危
険な状態が発生するのであるが、本発明の場合にはキャ
ビン２の周囲を危険領域に構成し、掘削装置がキャビン
２の周囲に至ると、非接触センサーである超音波センサ
ー１９や、接触センサーであるタッチセンサー１８によ
り、該掘削装置の近接を感知し、ブーム６やアーム４や
オフセットアーム２２の回動を自動的に停止すべく構成
したので、操作ミスが発生してもオペレーターの安全を
確保することが出来るものである。

第２に、該接触センサーである超音波センサー１９と、
接触センサーであるタッチセンサー１８に異常が発生し
たり、またはセンサーの電源がＯＦＦとなった場合には
、安全回路が作動しなくなるのであるが、この場合には
、ディスクリート回路５３によりこれを検出し電源遮断
回路５２により電磁比例弁装置２０の回路を遮断すべく
構成したので、何重もの安全装置を構成することができ
、オペレーターの安全を確保することが出来たものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の小旋回形バックホーの平面図、第２図
は同じく作業状態の側面図、第３図はバケット１を交換
したことを信号として伝達するバケット幅認識体２５と
バケットセンサー２６の部分の斜視図、第４図はバック
ホーの各部に配置したセンサーとコントローラ２１と電
磁比例弁２０と操作ボックス２７を示す図面、第５図は
自動オフセントとショックレス停止動作のフローチャー
ト図、第６図はショックレスと危険域での停止のフロー
チャート図、第７図は小旋回形バックホーの油圧回路図
、第８図は本発明の作業機の危険領域回避制御のブロッ
ク線図、第９図・第１０図は３重の安全装置として、超
音波センサーを付設した状態の前面図と側面図、第１１
図は同じくタッチセンサーを付設した状態のキャビン２
の斜視図である。 １・・・バケット ３・・・オフセットシリンダー ４・・・アーム ５・・・ブームシリンダー ６・・・ブーム ９ａ・・アーム操作レバー ９ｂ・・ブーム操作レバー １８・・・タッチセンサー １９・・・超音波センサー ５２・・・電源遮断回路 ５３・・・ディスクリート回路 第９図 第１０図 １２０゜ 手続補正書、方式、 １．事件の表示 昭和６３年　特　許　願　第１００６００号２、発明の
名称 作業機の危険領域回避装置 ３、補正をする者 事件との関係　出願人 住　所　　　大阪市北区茶屋町１番３２号名　称（６７
Ｂ）ヤンマーディーゼル株式会社代表者　山　岡　淳　
男（他２名） ４、代理人 住　所　　大阪市南区南船場１丁目１１番９号長堀八千
代ビル 昭和６３年　７月　６日（全送日：昭和６３年７月２６
Ｂ）６、補正の対象 図面（第５図・第６図） ７、補正の内容

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、旋回台１２上に上下回動可能に枢支したブーム
   ６の先端に、左右の平行位置へアーム４をオフセット可
   能に支持し、該アーム４の先端にバケット１を掬い取り
   回動可能に付設し、旋回時において、ブーム６とアーム
   ４を折畳んでキヤビン２の側部にバケット１を収納可能
   とした構成において、キヤビン２の周囲の危険領域に、
   掘削装置が近付いたことを検出する非接触センサーと、
   掘削装置がキヤビン２に接触したことを検出する接触セ
   ンサーを併置し、両センサーが掘削装置を検出すること
   により、ブーム６やアーム４やオフセットアーム２２の
   駆動を制御する電磁弁を停止すべく構成したことを特徴
   とする作業機の危険領域回避装置。
2. （２）、非接触センサー及び接触センサーの信号を入力
   するディスクリート回路５３を介装し、前記センサーの
   異常により、一定レベル以上の信号が入力されると電磁
   弁を停止するディスクリート回路５３を介装したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の作業機の危険領
   域回避装置。