JPH03208923A - 建設機械の作業高さ制限方法 - 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 この発明は、主として油圧ショベルなど建設機械に装着
している作業機用の作業高さ制限装置に関する。

従来の技術 油圧ショベルでは、上部旋回体のフロント部にブームを
取付け、そのブーム先端部に順次アーム，パケット（作
業工具）を連結して作業機を構成している。そして上記
作業機の屈折作業運動を操作することにより、掘削積込
作業などを行っている．なお作業機のブームとして、側
溝掘りブームを装備した油圧ショベルも多い。

発明が解決しようとする課題 油圧ショベルが作業を行うときその作業現場では、上方
にたとえば屋外の場合には電線など，屋内の場合には天
井など障害物が存在する。そのためにパケット．アーム
，ブームなどの部分を上記障害物に接触させたり、引掛
けたりすることがあった。この事故は接触したものを破
損させたり、また運転者に災害をもたらしていた。

この発明は上記の課題を解決し、上方の障害物に対する
接触事故を防止できる油圧ショベル用作業機の作業高さ
制限装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために講じたこの発明の手段は、 （１）イ．建設機械の上下方向の上方位置に危険域を、
またその危険域の下方側位置に準危険域を、またその準
危険域の下方側位置に安全域を設定し、 ロ．上記作業機の各先端位置のうち最も高い位置にある
部分が上げ操作時に安全域と準危険域との区域境界面に
到達したとき作業機の作動速度を減速処理するようにし
、また準危険域と危険域との区域境界面に到達したとき
作業機の作動を停止処理するように構成した． 〈２〉イ．特許請求の範囲第１項記載の作業高さ制限装
置において、危険域と準危険域との区域境界面の若干下
側位置に危険域下側境界面を、また準危険域と安全域と
の区域境界面の若干下側位置に準危険域下側境界面を設
定し、 口．作業機の各先端位置のうち最も高い位置にある部分
が下げ操作の作動時に上記位置か危険域と準危険域との
区域境界面に到達したときその作動状態を継続して通過
し、上記危険域下側境界面に到達したとき上記減速処理
状態の減速速度に復帰し、また準危険域と安全域との区
域境界面に到達したとき上記減速処理状態を継続して通
過し、上記準危険域下側境界面に到達したとき通常の作
動速度に復帰するように構戒した。

（３）イ．請求項第１項又は請求項第２項記載の作業高
さ制限装置に、作業機の各先端位置のうち最も高い位置
を表示する表示手段と、危険域を設定する設定手段と、
作業機が停止処理状態にあるときその停止処理を解除す
る停止処理解除手段を具備せしめて、構或した。

作　　　　　　用 （１）イ．作業機の動きは屈折動作検出手段により検出
され、その検出信号がコントローラに入力される。上記
検出信号にもとづきコントローラは判断し、作業機の各
先端位置のうち最も高い位置にある部分が上げ操作時に
安全域と準危険域との区域境界面に到達したとき、コン
トローラより油圧ポンプ用レギュレー夕の電磁比例弁に
指令信号が出力される。その電磁比例弁の作動により油
圧ポンプの減馬力制御が行われるので、作業機の作動速
度は減速処理される。

ロ．また上記上げ操作時に作業機の各先端位置のうち最
も高い位置にある部分が準危険域と危険域との区域境界
面に到達したとき、コントローラからリモコン弁用パイ
ロット回路の電磁弁に指令信号が出力される。上記電磁
弁の作動によりリモコン弁用パイロット回路は遮断状態
となるので、作業機の停止処理が行われる。

（２）イ．作業機の各先端位置のうち最も高い位置にあ
る部分が下げ操作を行っているとき、危険域下側境界面
，準危険域下側境界面の位置においてそれぞれ減速速度
復帰処理，通常速度復帰処理が行われる。それにより、
作業機が作動しているとき区域境界面などにおいて、作
業機がチヤタリング現象やショックをおこすことはない
。

〈３）イ．上方の障害物の高さに対応して、設定スイッ
チを操作することにより、作業機の部分のうち現在の最
も高い位置（　ｙ　１位置とする）をコントローラに危
険域として記憶させることができる。（ここでコントロ
ーラに記憶された位置はＹ２とする。） 口．作業機の動きは屈折動作検出手段により検出され、
その検出信号がコントローラに入力される。上記検出信
号にもとづきコントローラは演算し、作業機の各先端位
置のうち最も高い位置の高さ値を制御情報信号として、
コントローラから表示器に対して出力する。表示器では
、上記制御情報信号にもとづいて表示を行う。

ハ．作業機の各先端位置のうち最も高い位置にある部分
か危険域に到達し作業機が停止処理状態にあるとき、停
止処理解除用スイッチを操作すると、その信号はコント
ローラに入力される。

その信号にもとづきコントローラから、電磁弁用ソレノ
イドに通じる継電器接点に対してのコントロールカット
指令信号が行われる。上記電磁弁の解除によりリモコン
弁用パイロット回路は開通状態となるので、作業機の停
止処理が解除される。

実　　　　　施　　　　　例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第２図は、油圧ショベル１（側溝掘り用作業機を装
備した油圧ショベルを実施例とする）の側面図である。

図において、２は油圧ショベル１の下部走行体、３は上
部旋回体、４は上部旋回体３のフロント部に装着した作
業機、５は作業機４の側溝掘りブーム、６は側溝掘りブ
ーム５のリアブーム、７はフロントブーム、８はアッパ
ブーム、９はアーム、１０はパケット、１１はブームシ
リンダ、１２はアームシリンダ、１３はパケットシリン
ダ、ｌ４はリアブーム６の根付部のピン結合部、１５は
フロートブーム７基端部のビン結合部、ｌ６はアーム９
基端部のピン結合部、１６Ａはピン結合部１６付近の最
も高い部分であるフロントブーム先端位置、５ｏはアー
ム９先端部のビン結合部、５０Ａはピン結合部５ｏ付近
の最も高い部分であるアーム先端位置、ｌ７はピン結合
部ｌ４に取付けたブーム用ポテンショメー夕、１８はビ
ン結合部１５に取付けたオフセット用ボテンショメー夕
、１５Ａはビン結合部１５付近の最も高い部分であるリ
アブーム先端位置、１９はビン結合部１６に取付けたア
ーム用ボテンショメー夕、αはブーム傾斜角、βはアー
ム回転角、Ｌ１番よりアブーム長さ、Ｌ２はフロントブ
ーム長さＬ３はアッパフレーム長さ、Ｌ４はアーム長さ
である。第３図は、第２図における油圧ショベル１の平
面図である。図において、２０はオフセットシリンダ、
γはオフセット角、し，はオフセット寸法である。第４
図は、油圧ショベル１に設定した危険域を示す側面図で
ある。図において、範囲Ａは危険域、範囲Ｂは準危険域
、範囲Ｃは安全域イは安全域Ｃと準危険域Ｂとの区域境
界面、ロは準危険域Ｂと危険域Ａとの区域境界面、ハは
区域境界面イの若干下側（寸法Ｍだけ下側）位置に設定
した準危険域下側境界面、二は区域境界面口の若干下側
（寸法Ｌだけ下側〉位置に設定した危険域下側境界面、
寸法αは区域境界面イがら区域境界面口までの距離、寸
法ｂは準危険域下側境界面ハから区域境界面ロまでの距
離である。第１図はこの発明にかかる作業高さ制限装置
２２を示す回路図である。図において、２３Ｌ　，２３
Ｆ１は左右の走行モータ、２４はブームシリンダｌＩＭ
御用パイロット切換弁、２５はパケットシリンダ１３制
御用パイロット切換弁、２６はアームシリンダ１２制御
用パイロット切換弁、２７はオフセットシリンダ２０制
御用パイロット切換弁、２８はエンジン、２９．３０は
それぞれエンジン２８により駆動される可変容量型油圧
ポンプである第１，第２ボンブ、３１．３２は第１，第
２ボン１２９，３０のそれぞれレギュレー夕、３７は電
磁比例弁３８は電磁比例弁３７のソレノイド、３９はパ
イロットポンプ、４０は油タンク、４１．４２はパイロ
ット切換弁２４，〜，２７を操作するリモコン弁、４３
はリモコン弁４１．４２のパイロット回路に設けられた
電磁弁、４４は電磁弁４３のソレノイド、４５はコント
ローラ、４６はメモリ、４７は停止処理解除用スイッチ
、４８は継電器接点、４９はブザー、３３は作業高さ制
限用設定スイッチ、３４は表示用基準設定スイッチ、３
５は表示器である。なおレギュレータ３１．３２のそれ
ぞれポートＰｔ，Ｐ″ｆにパイロット圧を作用させるこ
とにより、第１，第２ボンブ２９，３０の減馬力制御を
行うことができる。またコントローラ４５のメモリ４６
には、作業機４の各部長さＬ１，〜，Ｌ５、各部回転角
α，β，γなどデータが記憶されている。第５図は、コ
ントローラ４５の機能を示すフローチャートである。

次に、この発明にかかる作業高さ制御装置２２の楕威を
第１図〜第５図について述べる。油圧ショベル１の上下
方向の上方位置に危険域Ａを、またその危険域Ａの下方
側位置に準危険域Ｂを、またその準危険域Ｂの下方側位
置に安全域Ｃを設定した。そして作業機４の各先端位置
１５Ａ．１６Ａ，５０Ａのうち最も高い位置にある部分
が上げ操作時に安全域Ｃと準危険域Ｂとの区域境界面イ
に到達したとき作業機４の作動速度を減速処理するよう
にし、また準危険域Ｂと危険域Ａとの区域境界面口に到
達したとき作業機４の作動を停止処理するようにした。

それから、危険域Ａと準危険域Ｂとの区域境界面ロの若
干（寸法Ｌだけ）下側位置に危険域下側境界面二を、ま
た準危険域Ｂと安全域Ｃとの区域境界面イの若干（寸法
Ｍだけ）下側位置に準危険域下側境界面ハを設定した。

そして作業機４の各先端位置１５Ａ，１６Ａ　，５０Ａ
のうち最も高い位置にある部分が下げ操作の作動時に上
記位置が危険域Ａと準危険域Ｂとの区域境界面口に到達
したときその作動状態を継続して通過し、上記危険域下
側境界面二に到達したとき減速処理状態の減速速度に復
帰し、また準危険域Ｂと安全域Ｃとの区域境界面イに到
達したとき上記減速処理状態を継続して通過し、上記準
危険域下側境界面ハに到達したとき通常の作動速度に復
帰するようにした。また作業機４の各先端位置１５Ａ．
１６Ａ，５０Ａのうち最も高い位置を表示する表示手段
と、危険域Ａを設定する設定手段と作業機４が停止処理
状態にあるときその停止処理を解除する停止処理解除手
段をそなえるようにした。

次に、この発明にかかる作業高さ制限装置２２の作用機
能について述べる。作業機４の動きは、屈折動作検出手
段であるブーム用，オフセット用アーム用の各ボテンシ
ョメータ１７，１８．１９により検出され、その検出信
号がそれぞれコントローラ４５に入力される。上記検出
信号にもとづきコントローラ４５は判断し、作業機４の
各先端位置１５Ａ，１６Ａ，５０Ａのうち最も高い位置
にある部分が安全域Ｃと準危険域Ｂとの区域境界面イに
到達したとき、コントローラ４５よりレギュレータ３１
．３２の電磁比例弁３７に指令信号が出力される．！磁
比例弁３７は作動するので、パイロットボンプ３９から
のパイロット圧は油路５１、５２、絞り５３、油路５４
、電磁比例弁３７、油路５６、５７および５８を経て、
レギュレータ３１．３２のそれぞれボートＰｆ　，Ｐ’
　ｆに作用する．それにより第１．第２ボンプ２９，３
０は減馬力制御されるので、作業機４の作動速度は減速
処理される。また上記上げ操作時に作業機４の各先端位
置１５Ａ　，１６Ａ　，５０ａのうち最も高い位置にあ
る部分が準危険域Ｂと危険域Ａとの区域境界面ロに到達
したとき、コントローラ４５より電磁弁４３に指令信号
が出力される。電磁弁４３は開通油路位置イより遮断油
路位置ロに切換わるので、リモコン弁４１．４２用パイ
ロット回路は遮断状態となる。リモコン弁４１．４２は
操作不能となるので、作業機４の停止処理が行われる。

次に作業機４の各先端位置１５Ａ，１６Ａ，５０Ａのう
ち最も高い位置にある部分が下げ操作を行っているとき
、危険域下側境界面二，準危険域下側境界面ハの位置に
おいてそれぞれ減速速度復帰処理，通常速度復帰処理が
行われる。すなわち、作業機４上げ操作時の減速処理に
対して、上記減速速度復帰処理，通常速度復帰処理がヒ
ステリシス的推移の作動を行うので、作業機４はチヤタ
リングやショックをおこすことなく、スムーズな動きを
することができる． また油圧ショベル１の上方の電線など障害物に対しては
その障害物の高さを確認し、設定スイッチ３３を操作し
て作業機４の作業高さを制限するようにきめる。すなわ
ち上方の障害物の高さに対応して設定スイッチ３３を操
作することにより、作業機４の各先端位置１５Ａ．１６
＾，５０Ａのうち現在の最も高い位置をコントローラ４
５に危険ｔ４Ａとして記憶させることができる。それで
油圧ショベル１を運転すると、作業機４の動きは、屈折
動作検出手段により検出され、その検出信号がコントロ
ーラ４５に入力される。上記検出信号にもとづきコント
ローラ４５は演算し、作業機４の各先端位置１　５Ａ　
，１６Ａ，５０Ａのうち最も高い位置の高さ値を制御情
報信号として、コントローラ４５から表示器３５に対し
て出力する。表示器３５では、上記制御情報信号にもと
づいて表示を行う。ここで表示器３５に表示される表示
値としては、絶対距離の表示の他に基準設定スイッチ３
４をオン操作した時点をＯとし、作業機４の最も高い部
分の位置（Ｙ＋）との相対距離で表すこともできる。運
転者はその表示値を目視することにより、作業機４の最
も高い部分の位置から、上方の危険域Ａまでの距離を確
認することができる。

また上記作業機４が停止処理状態にあるとき、スイッチ
４７を操作する。スイッチ４７からの操作信号はコント
ローラ４５に入力される。コントローラ４５からの出力
信号は継電器接点４８に作用するので、電磁弁４３のソ
レノイド４４は非通電となる。電磁弁４３は開通油路位
置イに復帰しリモコン弁４１．４２の操作は可能となる
．また作業機４の最も高い位置の部分が準危険域Ｂ．危
険域Ａに侵入するとき、コントローラ４５からの出力信
号により、ブザー４つがそれぞれ断続号嶋音，連続号鳴
音などの警報を発するようにしている。

なお作業高さ制限装置２２では、ブーム用，オフセット
用，アーム用ボテンショメータ１７，１８．１９を設け
ているが、それに加えてパケット用ポテンショメータ（
図示しない）をアーム先端部５０に設けると、パケット
１０の爪先位置を検出できるので、より効果的である。

また、ボテンショメータ以外の検出器を用いる方法とし
て、各油圧シリンダの伸縮長さを検出するストロークセ
ンサをそれぞれ取付け、その作業機先端部検出手段によ
っても、この作業高さ制限装置は実施可能である。

次に第６図は、この発明にかかる他実施例作業高さ制限
装置２２′を示す回路図である。この作業高さ制限装置
２２′が前記作業高さ制限装置２２と異なる点は、作業
機４の減速処理を行うとき、コントローラ４５”からの
指令信号をステッピングモー夕など制御モータ６０に出
力するようにしている。制御モータ６０は作動し、連結
機構６１を介してエンジン２８のガバナレバー６２を回
動させる。それによりエンジン２８の回転は低速に落と
されるので、作業機４の減速処理が行われる作業高さ制
限装置２２′の作用機能は、作業高さ制限装置２２の場
合と同様である。

発明の効果 この発明にかかる作業高さ制限装置では、建設機械の上
方位置に準危険域，危険域を設定し、準危険域で作業機
の減速処理を、また危険域で停止処理を行うようにした
。また作業機が上方の電線など障害物に対して近づく場
合（作業機の上げ操作の場合）と遠去かる場合く作業機
の下げ操作の場合〉に、ビステリシス的推移の動きをす
る。かつまた、作業機の停止処理を解除する停止処理解
除手段を設けるようにした。それにより作業機の最も高
い位置の部分が上方の障害物に近づくとき予め準危険域
で作動速度を低速に落とし、荷こぼれをおこすことなく
、危険域で作業機をショック無しに停止させることがで
きる。そして作業機が上記障害物から遠去かるとき、チ
ヤタリング無しに作動させることができる。

したがってこの発明にかかる作業高さ制限装置をそなえ
た建設機械では、ショックやチヤタリングをともなわな
いスムーズな感覚で、作業機の作業高さを制限し、上方
の障害物に対する接触事故を防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる作業高さ制限装置を示す回路
図、第２図は油圧ショベルの側面図、第３図は第２図に
おける油圧ショベルの平面図、第４図は油圧ショベルに
設定した危険域を示す側面図、第５図はコントローラの
機能を示すフローチャート、第６図はこの発明にかかる
他実施例作業高さ制限装置を示す回路図である。 ４　−−−−−−−−−−−一作業機 １５Ａ，１６Ａ　．５０．−　リアブーム，一一一一一
フロントブーム，アーム先端位置１　７，　　１　８．
　　１　９−一一−−−−ボテンショメータ２　２　．
　２　２　’　−−−−−−−−−−−−−−−一作業
高さ制限装置３１．３２−一一一レギュレータ・３３一
設定スイッチ３４−一基準設定スイッチ・３　５　−−
−−−−−一表示器３　７−−−−−−−一電磁比例弁
・４　３−電磁弁４５　　４５’　　　　　　コントロ
ーラ４　７−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一
停止処理解除用スイッチ以　　　　上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）上部旋回体のフロント部に、ブーム、アーム、作
   業工具などを連設した作業機を取付け、その作業機の動
   作の先端部位置を検出する動作位置検出手段をそなえて
   いる建設機械において、建設機械の上下方向の上方位置
   に危険域を、またその危険域の下方側位置に準危険域を
   、またその準危険域の下方側位置に安全域を設定し、上
   記作業機の各先端位置のうち最も高い位置にある部分が
   上げ操作時に安全域と準危険域との区域境界面に到達し
   たとき作業機の作動速度を減速処理するようにし、また
   準危険域と危険域との区域境界面に到達したとき作業機
   の作動を停止処理するように構成したことを特徴とする
   作業高さ制限装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の作業高さ制限装置に
   おいて、危険域と準危険域との区域境界面の若干下側位
   置に危険域下側境界面を、また準危険域と安全域との区
   域境界面の若干下側位置に準危険域下側境界面を設定し
   、作業機の各先端位置のうち最も高い位置にある部分が
   下げ操作の作動時に上記位置が危険域と準危険域との区
   域境界面に到達したときその作動状態を継続して通過し
   、上記危険域下側境界面に到達したとき上記減速処理状
   態の減速速度に復帰し、また準危険域と安全域との区域
   境界面に到達したとき上記減速処理状態を継続して通過
   し、上記準危険域下側境界面に到達したとき通常の作動
   速度に復帰するように構成したことを特徴とする作業高
   さ制限装置。
3. （３）作業機の各先端位置のうち最も高い位置を表示す
   る表示手段と、危険域を設定する設定手段と、作業機が
   停止処理状態にあるときその停止処理を解除する停止処
   理解除手段をそなえた請求項第１項又は請求項第２項記
   載の作業高さ制限装置。