JPH0454013B2 - - Google Patents
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- JPH0454013B2 JPH0454013B2 JP7927583A JP7927583A JPH0454013B2 JP H0454013 B2 JPH0454013 B2 JP H0454013B2 JP 7927583 A JP7927583 A JP 7927583A JP 7927583 A JP7927583 A JP 7927583A JP H0454013 B2 JPH0454013 B2 JP H0454013B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boom
- hydraulic excavator
- detection device
- moment
- calculating
- Prior art date
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- Expired
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 25
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 9
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は油圧シヨベルの作業中における転倒を
防止する油圧シヨベルの転倒防止装置に関する。
防止する油圧シヨベルの転倒防止装置に関する。
油圧シヨベルはその構成を利用していろいろな
種類の作業を行なうことができる。以下にこのよ
うな油圧シヨベルの構成を説明する。
種類の作業を行なうことができる。以下にこのよ
うな油圧シヨベルの構成を説明する。
第１図は油圧シヨベルの概略構成の側面図であ
る。
る。
図で、Ｒは下部走行体、Ｓは下部走行体Ｒ上の
上部旋回体、Ｔは上部旋回体Ｓのブーム回動支点
Ａに支軸により可回動に取付けられたフロント機
構である。フロント機構Ｔはブーム１、アーム
２、バケツト３で構成されている。Ｂはブーム１
上のアーム回動支点、Ｃはアーム２上のバケツト
回動支点、Ｄはバケツト先端を示す。４はブーム
１を俯仰させるブームシリンダ、５はアーム２を
揺動させるアームシリンダ、６はバケツト３を回
動させるバケツトシリンダである。なお、Ｆはブ
ームシリンダ４のボトム支点、Ｅはブームシリン
ダ４のロツド支点を示す。
上部旋回体、Ｔは上部旋回体Ｓのブーム回動支点
Ａに支軸により可回動に取付けられたフロント機
構である。フロント機構Ｔはブーム１、アーム
２、バケツト３で構成されている。Ｂはブーム１
上のアーム回動支点、Ｃはアーム２上のバケツト
回動支点、Ｄはバケツト先端を示す。４はブーム
１を俯仰させるブームシリンダ、５はアーム２を
揺動させるアームシリンダ、６はバケツト３を回
動させるバケツトシリンダである。なお、Ｆはブ
ームシリンダ４のボトム支点、Ｅはブームシリン
ダ４のロツド支点を示す。
このような油圧シヨベルは、ブーム１、アーム
２、バケツト３を個別に駆動し、上部旋回体Ｓを
旋回させることにより種々の作業を遂行する。と
ころで、このような作業中には、フロント機構Ｔ
にかかる荷重に基づく油圧シヨベルに作用するモ
ーメントが大きくなつて油圧シヨベル転倒のおそ
れが発生する場合がある。例えば、バケツト３の
先端に荷を吊る場合や、ブーム１を上げ、アーム
２およびバケツト３をいつぱいに曲げた状態で荷
を吊り、次いでブーム１を下げ、アーム２、バケ
ツト３を伸ばしてゆく場合など、油圧シヨベルに
作用するモーメントが大きくなると油圧シヨベル
が転倒するおそれを生じる。又、崖上の油圧シヨ
ベルが崖下までフロント機構Ｔを伸ばして作業す
る場合、フロント機構Ｔの長さとそれにかかる荷
重によつては油圧シヨベルに作用するモーメント
が大きくなり、油圧シヨベルが崖下に転落するお
それが発生する。
２、バケツト３を個別に駆動し、上部旋回体Ｓを
旋回させることにより種々の作業を遂行する。と
ころで、このような作業中には、フロント機構Ｔ
にかかる荷重に基づく油圧シヨベルに作用するモ
ーメントが大きくなつて油圧シヨベル転倒のおそ
れが発生する場合がある。例えば、バケツト３の
先端に荷を吊る場合や、ブーム１を上げ、アーム
２およびバケツト３をいつぱいに曲げた状態で荷
を吊り、次いでブーム１を下げ、アーム２、バケ
ツト３を伸ばしてゆく場合など、油圧シヨベルに
作用するモーメントが大きくなると油圧シヨベル
が転倒するおそれを生じる。又、崖上の油圧シヨ
ベルが崖下までフロント機構Ｔを伸ばして作業す
る場合、フロント機構Ｔの長さとそれにかかる荷
重によつては油圧シヨベルに作用するモーメント
が大きくなり、油圧シヨベルが崖下に転落するお
それが発生する。
そこで、従来は油圧シヨベルの転倒を防止する
ため、未然に警報を発生してオペレータに注意を
喚起することが考えられていたが、油圧シヨベル
のフロント機構Ｔはブーム１、アーム２、バケツ
ト３が個別に駆動するため作業中は常に複雑な形
状を呈し、このため、油圧シヨベルに作用するモ
ーメントも複雑に変化し、このモーメントを常
に、かつ、正確に把握するのは甚だ困難であつ
た。したがつて、正確、最適な警報の発生も困難
であり、これを解決するためには、最大の安全を
見込んだうえで警報発生条件を設定せざるを得な
かつた。このことは、油圧シヨベルが実際にはよ
り一層大きな荷重に耐えることができても警報が
発せられて作業を不可能とすることを意味し、結
局、油圧シヨベルの有する作業能力を抑制し、作
業能率を低下させるという欠点を生じることとな
る。
ため、未然に警報を発生してオペレータに注意を
喚起することが考えられていたが、油圧シヨベル
のフロント機構Ｔはブーム１、アーム２、バケツ
ト３が個別に駆動するため作業中は常に複雑な形
状を呈し、このため、油圧シヨベルに作用するモ
ーメントも複雑に変化し、このモーメントを常
に、かつ、正確に把握するのは甚だ困難であつ
た。したがつて、正確、最適な警報の発生も困難
であり、これを解決するためには、最大の安全を
見込んだうえで警報発生条件を設定せざるを得な
かつた。このことは、油圧シヨベルが実際にはよ
り一層大きな荷重に耐えることができても警報が
発せられて作業を不可能とすることを意味し、結
局、油圧シヨベルの有する作業能力を抑制し、作
業能率を低下させるという欠点を生じることとな
る。
本発明の目的は、このような問題を解決し、確
実に安全性を保持しながら、油圧シヨベルの有す
る作業能力を充分に使用することができ、ひいて
は、作業能率を向上させることができる油圧シヨ
ベルの転倒防止装置を提供するにある。
実に安全性を保持しながら、油圧シヨベルの有す
る作業能力を充分に使用することができ、ひいて
は、作業能率を向上させることができる油圧シヨ
ベルの転倒防止装置を提供するにある。
この目的を達成するため、本発明は、走行体お
よびこの走行体に支持された旋回体から成る油圧
シヨベル本体と、ブーム、アームおよびこのアー
ム先端に取付けられた作業部より成り前記旋回体
に支軸により可回動に支持されたフロント機構と
を備えた油圧シヨベルにおいて、前記フロント機
構の少なくとも前記旋回体に対する前記ブームの
変位および前記ブームに対する前記アームの変位
を検出する変位検出装置と、前記旋回体の前記支
軸と直交する方向での水平面に対する傾斜角度を
検出する角度検出装置と、前記ブームを駆動する
ブームシリンダの駆動圧力を検出する圧力検出装
置と、前記変位検出装置、前記角度検出装置およ
び前記圧力検出装置で検出された値に基づいて前
記フロント機構が前記支軸に作用するモーメント
を求めるとともにこのモーメントが前記走行体に
存在する転倒支点に対して作用することによるモ
ーメントを求める第１の演算手段と、前記角度検
出装置で検出された傾斜角度および所定の安全係
数に基づいて前記油圧シヨベル本体の重量が前記
走行体に存在する転倒支点に対して作用するモー
メントを演算する第２の演算手段と、前記第１の
演算手段により演算された転倒支点に対するモー
メントが前記第２の演算手段により演算されたモ
ーメントを超えたとき信号を出力する比較手段
と、この比較手段から出力された信号により油圧
シヨベルの転倒を防止する転倒防止手段とを設け
たことを特徴とする。
よびこの走行体に支持された旋回体から成る油圧
シヨベル本体と、ブーム、アームおよびこのアー
ム先端に取付けられた作業部より成り前記旋回体
に支軸により可回動に支持されたフロント機構と
を備えた油圧シヨベルにおいて、前記フロント機
構の少なくとも前記旋回体に対する前記ブームの
変位および前記ブームに対する前記アームの変位
を検出する変位検出装置と、前記旋回体の前記支
軸と直交する方向での水平面に対する傾斜角度を
検出する角度検出装置と、前記ブームを駆動する
ブームシリンダの駆動圧力を検出する圧力検出装
置と、前記変位検出装置、前記角度検出装置およ
び前記圧力検出装置で検出された値に基づいて前
記フロント機構が前記支軸に作用するモーメント
を求めるとともにこのモーメントが前記走行体に
存在する転倒支点に対して作用することによるモ
ーメントを求める第１の演算手段と、前記角度検
出装置で検出された傾斜角度および所定の安全係
数に基づいて前記油圧シヨベル本体の重量が前記
走行体に存在する転倒支点に対して作用するモー
メントを演算する第２の演算手段と、前記第１の
演算手段により演算された転倒支点に対するモー
メントが前記第２の演算手段により演算されたモ
ーメントを超えたとき信号を出力する比較手段
と、この比較手段から出力された信号により油圧
シヨベルの転倒を防止する転倒防止手段とを設け
たことを特徴とする。
さらに、本発明は、走行体およびこの走行体に
支持された旋回体から成る油圧シヨベル本体と、
ブーム、アームおよびこのアーム先端に取付けら
れた作業部より成り前記旋回体に支軸により可回
動に支持されたフロント機構とを備えた油圧シヨ
ベルにおいて、前記フロント機構の少なくとも前
記旋回体に対する前記ブームの変位および前記ブ
ームに対する前記アームの変位を検出する変位検
出装置と、前記旋回体の前記支軸と直交する方向
での水平面に対する傾斜角度を検出する角度検出
装置と、前記ブームを駆動するブームシリンダの
駆動圧力を検出する圧力検出装置と、この圧力検
出装置で検出された値に基づいて前記ブームシリ
ンダの押出力を演算する第１の演算手段と、前記
変位検出装置、前記角度検出装置、前記圧力検出
装置で検出された値、および所定の安全係数に基
づいて油圧シヨベルの転倒の可能性を生じる前記
ブームシリンダの押出力を演算する第２の演算手
段と、前記第１の演算手段により演算された押出
力が前記第２の演算手段により演算された押出力
を超えたとき信号を出力する比較手段と、この比
較手段から出力された信号により油圧シヨベルの
転倒を防止する転倒防止手段とを設けたことも特
徴とする。
支持された旋回体から成る油圧シヨベル本体と、
ブーム、アームおよびこのアーム先端に取付けら
れた作業部より成り前記旋回体に支軸により可回
動に支持されたフロント機構とを備えた油圧シヨ
ベルにおいて、前記フロント機構の少なくとも前
記旋回体に対する前記ブームの変位および前記ブ
ームに対する前記アームの変位を検出する変位検
出装置と、前記旋回体の前記支軸と直交する方向
での水平面に対する傾斜角度を検出する角度検出
装置と、前記ブームを駆動するブームシリンダの
駆動圧力を検出する圧力検出装置と、この圧力検
出装置で検出された値に基づいて前記ブームシリ
ンダの押出力を演算する第１の演算手段と、前記
変位検出装置、前記角度検出装置、前記圧力検出
装置で検出された値、および所定の安全係数に基
づいて油圧シヨベルの転倒の可能性を生じる前記
ブームシリンダの押出力を演算する第２の演算手
段と、前記第１の演算手段により演算された押出
力が前記第２の演算手段により演算された押出力
を超えたとき信号を出力する比較手段と、この比
較手段から出力された信号により油圧シヨベルの
転倒を防止する転倒防止手段とを設けたことも特
徴とする。
本発明の上記最初の発明は、フロント機構が走
行体の走行方向と直交する方向に向いている状態
にあるとき、油圧シヨベル本体の傾斜角度に応じ
て支軸を作用するモーメントおよびこのモーメン
トが走行体の転倒支点に作用することによるモー
メントを第１の演算手段で求め、これに対し上記
転倒支点に生じるモーメントに対抗する油圧シヨ
ベル本体が有するモーメントを、安全係数を考慮
して第２の演算手段で求め、両者を比較して第１
の演算手段で求めた値が第２の演算手段で求めた
値を超えたとき警報を発し、又はフロント機構の
動作を停止する。
行体の走行方向と直交する方向に向いている状態
にあるとき、油圧シヨベル本体の傾斜角度に応じ
て支軸を作用するモーメントおよびこのモーメン
トが走行体の転倒支点に作用することによるモー
メントを第１の演算手段で求め、これに対し上記
転倒支点に生じるモーメントに対抗する油圧シヨ
ベル本体が有するモーメントを、安全係数を考慮
して第２の演算手段で求め、両者を比較して第１
の演算手段で求めた値が第２の演算手段で求めた
値を超えたとき警報を発し、又はフロント機構の
動作を停止する。
本発明の後の発明は、フロント機構が走行体の
走行方向と直交する方向に向いている状態にある
とき、ブームシリンダの押出力を第１の演算手段
で求め、又、油圧シヨベル本体の傾斜角度に応
じ、安全係数を考慮して油圧シヨベルが転倒する
おそれのあるブームシリンダの押出力を求め、両
者を比較して第１の演算手段で求めた値が第２の
演算手段で求めた値を超えたとき警報を発し、又
はフロント機構の動作を停止する。
走行方向と直交する方向に向いている状態にある
とき、ブームシリンダの押出力を第１の演算手段
で求め、又、油圧シヨベル本体の傾斜角度に応
じ、安全係数を考慮して油圧シヨベルが転倒する
おそれのあるブームシリンダの押出力を求め、両
者を比較して第１の演算手段で求めた値が第２の
演算手段で求めた値を超えたとき警報を発し、又
はフロント機構の動作を停止する。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。
る。
第２図乃至第５図は、本発明の実施例の演算部
の演算を説明するための説明図である。
の演算を説明するための説明図である。
第２図で、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは第１図に
示すブーム回動支点、アーム回動支点、バケツト
回動支点、バケツト爪先端、ブームシリンダロツ
ド支点、ブームシリンダボトム支点を示す。ｘ，
ｈはそれぞれブーム回動支点Ａを中心として地上
からみた場合の水平軸および垂直軸であり、この
水平軸ｘと垂直軸ｈにより、回動支点Ａを原点と
する座標軸が構成される。Ｘ，Ｈはそれぞれブー
ム回動支点Ａを中心として角度θだけ傾斜した旋
回体Ｓからみた場合の水平軸および垂直軸を示
す。この場合、図示されている角θは旋回体Ｓが
フロント機構Ｔと反対の側へ傾斜しているときの
角度であり、逆に、旋回体Ｓがフロント機構Ｔの
側へ傾斜するときの傾斜角は負となる。α1は支点
Ａにおける水平面とブーム１上の直線とのな
すブーム角、α2は直線と直線とのなす角、
α3はブームシリンダロツドと直線とのなす角、
β1は直線とアーム２上の直線とのなす角か
ら90°を減じたアーム角、γ1は直線とバケツト
３上の直線とのなすバケツト角である。l1は
支点Ａと、支点Ｅから直線に垂直におろした
線が直線と交わる点との間の距離、l2は支点
Ｅと、支点Ｅから直線に垂直におろした線が
直線と交わる点との間の距離、l3は支点Ａと
支点Ｆとの垂直距離、l4は支点Ａと支点Ｆとの水
平距離、l5は直線の距離である。Pbはブーム
シリンダ４のボトム側圧力、Prはブームシリンダ
４のロツド側圧力、Sbはブームシリンダ４のボト
ム側受圧面積、Srはブームシリンダ４のロツド側
受圧面積である。K1はブームシリンダ４の押出
力、K2はその分力を示す。なお、ブームシリン
ダ４は通常２本使用されるので、本実施例におい
ても２本備えられているものとして考え、又、モ
ーメントはすべて支点Ａを中心として考える。
示すブーム回動支点、アーム回動支点、バケツト
回動支点、バケツト爪先端、ブームシリンダロツ
ド支点、ブームシリンダボトム支点を示す。ｘ，
ｈはそれぞれブーム回動支点Ａを中心として地上
からみた場合の水平軸および垂直軸であり、この
水平軸ｘと垂直軸ｈにより、回動支点Ａを原点と
する座標軸が構成される。Ｘ，Ｈはそれぞれブー
ム回動支点Ａを中心として角度θだけ傾斜した旋
回体Ｓからみた場合の水平軸および垂直軸を示
す。この場合、図示されている角θは旋回体Ｓが
フロント機構Ｔと反対の側へ傾斜しているときの
角度であり、逆に、旋回体Ｓがフロント機構Ｔの
側へ傾斜するときの傾斜角は負となる。α1は支点
Ａにおける水平面とブーム１上の直線とのな
すブーム角、α2は直線と直線とのなす角、
α3はブームシリンダロツドと直線とのなす角、
β1は直線とアーム２上の直線とのなす角か
ら90°を減じたアーム角、γ1は直線とバケツト
３上の直線とのなすバケツト角である。l1は
支点Ａと、支点Ｅから直線に垂直におろした
線が直線と交わる点との間の距離、l2は支点
Ｅと、支点Ｅから直線に垂直におろした線が
直線と交わる点との間の距離、l3は支点Ａと
支点Ｆとの垂直距離、l4は支点Ａと支点Ｆとの水
平距離、l5は直線の距離である。Pbはブーム
シリンダ４のボトム側圧力、Prはブームシリンダ
４のロツド側圧力、Sbはブームシリンダ４のボト
ム側受圧面積、Srはブームシリンダ４のロツド側
受圧面積である。K1はブームシリンダ４の押出
力、K2はその分力を示す。なお、ブームシリン
ダ４は通常２本使用されるので、本実施例におい
ても２本備えられているものとして考え、又、モ
ーメントはすべて支点Ａを中心として考える。
このような油圧シヨベルのフロント機構Ｔの状
態において、フロント機構Ｔによる回転モーメン
トはブームシリンダの押出力K1の分力K2によつ
て支えられているので、支点Ａに作用するモーメ
ントM1は次のようになる。
態において、フロント機構Ｔによる回転モーメン
トはブームシリンダの押出力K1の分力K2によつ
て支えられているので、支点Ａに作用するモーメ
ントM1は次のようになる。
M1＝K2×l5＝K1sinα3×l5 ……(1)
ここで、角α3は、
α3＝90°−（α1＋α2）
−tan-1〔l5cos（α1＋α2）−l4／l5sin（α1＋α
2）＋l3〕 又、距離l5は l5＝l1／cos α2 であるから α3＝90°−（α1＋α2） −tan-1〔l1cos（α1＋α2）−l4cosα2／l1sin（
α1＋α2）＋l3cosα2〕 したがつて上記(1)式は M1＝K1×l1／cosα2×sin〔90°−（α1＋α2）−tan
-1｛l1cos（α1＋α2）−l4cosα2／l1sin（α1＋α2）
＋l3cosα2｝〕 ＝K1×l1／cosα2×cos〔（α1＋α2）＋tan-1｛l1
cos（α1＋α2）−l4cosα2／l1sin（α1＋α2）＋l3co
sα2｝〕 ＝K1×l1／cosα2×cosφ ……(2) ただし φ＝（α1＋α2）＋tan-1｛l1cos（α1＋α2）−
l4cosα2／l1sin（α1＋α2）＋l3cosα2｝ ブームシリンダの押出力K1は、ブームシリンダ
が左右に１本づつ、計２本あることから、 K1＝２×（Pb・Sb−Pr・Sr） 故に(2)式は次のようになる。
2）＋l3〕 又、距離l5は l5＝l1／cos α2 であるから α3＝90°−（α1＋α2） −tan-1〔l1cos（α1＋α2）−l4cosα2／l1sin（
α1＋α2）＋l3cosα2〕 したがつて上記(1)式は M1＝K1×l1／cosα2×sin〔90°−（α1＋α2）−tan
-1｛l1cos（α1＋α2）−l4cosα2／l1sin（α1＋α2）
＋l3cosα2｝〕 ＝K1×l1／cosα2×cos〔（α1＋α2）＋tan-1｛l1
cos（α1＋α2）−l4cosα2／l1sin（α1＋α2）＋l3co
sα2｝〕 ＝K1×l1／cosα2×cosφ ……(2) ただし φ＝（α1＋α2）＋tan-1｛l1cos（α1＋α2）−
l4cosα2／l1sin（α1＋α2）＋l3cosα2｝ ブームシリンダの押出力K1は、ブームシリンダ
が左右に１本づつ、計２本あることから、 K1＝２×（Pb・Sb−Pr・Sr） 故に(2)式は次のようになる。
M1＝２（Pb・Sb−Pr・Sr）
×l1／cosα2×cosφ ……(3)
次に、フロント機構Ｔが第２図に示す状態にあ
る場合、バケツト３に荷重がかかつていないとき
（空荷のとき）のモーメントM2を求める。
る場合、バケツト３に荷重がかかつていないとき
（空荷のとき）のモーメントM2を求める。
第３図で、第２図と同一支点、同一直角には同
一符号が付してある。Ｇはブーム重心位置であ
り、ブームの重量をWGとする。Ｖはアーム重心
位置であり、アームの重量をWVとする。Ｉはバ
ケツト重心位置であり、バケツトの重量をWIと
する。α4は直線と直線とのなす角、β2は
直線と直線とのなす角、γ2は直線と直
線とのなす角である。l6は直線の長さ、l7
は直線の長さ、l8は直線の長さ、l9は支点
Ａと重心位置Ｇとの間の距離、l10は支点Ｂと重
心位置Ｖとの間の距離、l11は支点Ｃと重心位置
Ｉとの間の距離である。
一符号が付してある。Ｇはブーム重心位置であ
り、ブームの重量をWGとする。Ｖはアーム重心
位置であり、アームの重量をWVとする。Ｉはバ
ケツト重心位置であり、バケツトの重量をWIと
する。α4は直線と直線とのなす角、β2は
直線と直線とのなす角、γ2は直線と直
線とのなす角である。l6は直線の長さ、l7
は直線の長さ、l8は直線の長さ、l9は支点
Ａと重心位置Ｇとの間の距離、l10は支点Ｂと重
心位置Ｖとの間の距離、l11は支点Ｃと重心位置
Ｉとの間の距離である。
以上のように定めると、空荷のときのモーメン
トM2は、 M2＝WG・l9cos（θ＋α1＋α2） ＋WV・｛l6cos（θ＋α1）＋l10sin（θ＋α1＋β1
＋
β2）｝＋ W1｛l6cos（θ＋α1）＋l7sin（θ＋α1＋β1） −l11sin（θ＋α1＋β1＋γ1＋γ2）｝ ……(4) (3)式はバケツト３に荷重がかかつているときの
支点Ａに作用するモーメント、(4)式はバケツト３
に荷重がかかつていないときのモーメントである
から、バケツト３にかかる荷重自体が支点Ａに作
用するモーメントM3は、 M3＝M1−M2 ……(5) で求められる。
トM2は、 M2＝WG・l9cos（θ＋α1＋α2） ＋WV・｛l6cos（θ＋α1）＋l10sin（θ＋α1＋β1
＋
β2）｝＋ W1｛l6cos（θ＋α1）＋l7sin（θ＋α1＋β1） −l11sin（θ＋α1＋β1＋γ1＋γ2）｝ ……(4) (3)式はバケツト３に荷重がかかつているときの
支点Ａに作用するモーメント、(4)式はバケツト３
に荷重がかかつていないときのモーメントである
から、バケツト３にかかる荷重自体が支点Ａに作
用するモーメントM3は、 M3＝M1−M2 ……(5) で求められる。
ここで、バケツト３にかかる荷重の重量WJを
求める。第４図で第３図と同一支点、同一位置、
同一長さには同一符号が付してある。Ｊはバケツ
トにかかる荷重の重心位置、γ3は直線と直線
CJとのなす角、l12は支点Ａと重心位置Ｊとの間
の水平距離、l13は支点Ｃと重心位置Ｊとの間の
距離である。
求める。第４図で第３図と同一支点、同一位置、
同一長さには同一符号が付してある。Ｊはバケツ
トにかかる荷重の重心位置、γ3は直線と直線
CJとのなす角、l12は支点Ａと重心位置Ｊとの間
の水平距離、l13は支点Ｃと重心位置Ｊとの間の
距離である。
以上のように定めると、距離l12は、
l12＝l6cos（θ＋α1）＋l7sin（θ＋α1＋β1）
−l13sin（θ＋α1＋β1＋γ1＋γ3） ……(6)
となり、重量WJは、
WJ＝M3／l12 ……(7)
となる。
以上の演算は、フロント機構から支点Ａに作用
するモーメントを考えて行なつたものであるが、
油圧シヨベルの転倒を考える場合、実際の転倒支
点に作用するモーメントを考える必要がある。さ
らに、油圧シヨベルは上部旋回体Ｓが旋回するの
で、例えばバケツト３に荷を吊つたままで旋回す
る場合も生じる。このような場合、転倒支点は上
部旋回体Ｓの向きによりその位置が移動する。本
発明の各実施例においては、油圧シヨベルの転倒
が最も発生し易い、上部旋回体Ｓの横向き時の転
倒支点およびこの転倒支点に作用するモーメント
について演算を行なう。
するモーメントを考えて行なつたものであるが、
油圧シヨベルの転倒を考える場合、実際の転倒支
点に作用するモーメントを考える必要がある。さ
らに、油圧シヨベルは上部旋回体Ｓが旋回するの
で、例えばバケツト３に荷を吊つたままで旋回す
る場合も生じる。このような場合、転倒支点は上
部旋回体Ｓの向きによりその位置が移動する。本
発明の各実施例においては、油圧シヨベルの転倒
が最も発生し易い、上部旋回体Ｓの横向き時の転
倒支点およびこの転倒支点に作用するモーメント
について演算を行なう。
第５図は、上部旋回体Ｓが真横を向いた状態を
示し旋回体Ｓの傾斜角はθである。Ａは前述と同
じブーム回動支点、Ｌは油圧シヨベル本体（フロ
ント機構Ｔを除く部分）の重心位置、Ｎは転倒支
点を示す。l14，l16はそれぞれ支点Ａと支点Ｎと
の間の水平距離および垂直距離、l15，l17はそれ
ぞれ支点Ｎと重心位置Ｌとの間の水平距離および
垂直距離である。
示し旋回体Ｓの傾斜角はθである。Ａは前述と同
じブーム回動支点、Ｌは油圧シヨベル本体（フロ
ント機構Ｔを除く部分）の重心位置、Ｎは転倒支
点を示す。l14，l16はそれぞれ支点Ａと支点Ｎと
の間の水平距離および垂直距離、l15，l17はそれ
ぞれ支点Ｎと重心位置Ｌとの間の水平距離および
垂直距離である。
ここで、油圧シヨベル本体の重量をWLとする
と、転倒支点Ｎにおける油圧シヨベル本体重量に
よるモーメントM4は、 M4＝WL（l15cosθ＋l17sinθ） ……(8) となる。フロント機構から油圧シヨベル本体に作
用するモーメント、即ち転倒モーメントM5は、
(4)，(5)，(6)，(7)式から、 M5＝WG｛l9cos（θ＋α1＋α2）−l14cosθ−l16sinθ
｝＋WV｛l6cos（θ＋α1）＋l10sin（θ＋α1＋β1＋β
2） −l14cosθ−l16sinθ｝＋WI｛l6cos（θ＋α1）＋l7
sin（θ＋α1＋β1）−l11sin（θ＋α1＋β1＋γ1＋γ
2） −l14cosθ−l16sinθ｝＋WJ（l12−l14cosθ−l16si
nθ） ＝M2−（WG＋WV＋WI）（l14cosθ＋l16sinθ）＋M3−
WJ（l14cosθ＋l16sinθ） ＝M1−（WG＋WV＋WI＋WJ）（l14cosθ＋l16sin）……
(9) 以上、(8)式および(9)式から、油圧シヨベルの転
倒は、 M5＞M4 となつたときに発生する。そこで、安全を確実に
するため、モーメントM4に適宜の定数CM（ただ
し、０＜CM＜１）を乗じた値であるモーメント
M6（M6＝CM×M4）を作り、このモーメントM6
とモーメントM5とを比較し、モーメントM5がモ
ーメントM6を超えたとき信号を発生し、この信
号を油圧シヨベルの転倒防止に使用すれば安全を
確保しながら油圧シヨベルにその能力を充分に発
揮させることができることとなる。
と、転倒支点Ｎにおける油圧シヨベル本体重量に
よるモーメントM4は、 M4＝WL（l15cosθ＋l17sinθ） ……(8) となる。フロント機構から油圧シヨベル本体に作
用するモーメント、即ち転倒モーメントM5は、
(4)，(5)，(6)，(7)式から、 M5＝WG｛l9cos（θ＋α1＋α2）−l14cosθ−l16sinθ
｝＋WV｛l6cos（θ＋α1）＋l10sin（θ＋α1＋β1＋β
2） −l14cosθ−l16sinθ｝＋WI｛l6cos（θ＋α1）＋l7
sin（θ＋α1＋β1）−l11sin（θ＋α1＋β1＋γ1＋γ
2） −l14cosθ−l16sinθ｝＋WJ（l12−l14cosθ−l16si
nθ） ＝M2−（WG＋WV＋WI）（l14cosθ＋l16sinθ）＋M3−
WJ（l14cosθ＋l16sinθ） ＝M1−（WG＋WV＋WI＋WJ）（l14cosθ＋l16sin）……
(9) 以上、(8)式および(9)式から、油圧シヨベルの転
倒は、 M5＞M4 となつたときに発生する。そこで、安全を確実に
するため、モーメントM4に適宜の定数CM（ただ
し、０＜CM＜１）を乗じた値であるモーメント
M6（M6＝CM×M4）を作り、このモーメントM6
とモーメントM5とを比較し、モーメントM5がモ
ーメントM6を超えたとき信号を発生し、この信
号を油圧シヨベルの転倒防止に使用すれば安全を
確保しながら油圧シヨベルにその能力を充分に発
揮させることができることとなる。
以下、このような演算に基づく本発明の実施例
について述べる。
について述べる。
第６図は本発明の一実施例に係る油圧シヨベル
の転倒防止装置のブロツク図である。
の転倒防止装置のブロツク図である。
本実施例においては、回動支点Ａ，Ｂ，Ｃにそ
れぞれ角度検出器が設けられ、これらの角度検出
器によりブーム角α1、アーム角β1、バケツト角γ1
が検出され、この角度に応じた信号E〓1，E〓1，
E〓1が出力される。又、ブームシリンダ４のボト
ム側およびロツド側の圧力Pb，Prを検出する圧
力検出器が設けられ、この圧力に応じた信号Epb，
Eprが各圧力検出器から出力される。さらに、旋
回体Ｓには傾斜角度検出器が設けられ、旋回体Ｓ
の傾斜角θに応じた信号E〓が出力される。図で、
７は本実施例の装置の演算部分、８は演算部分７
から出力される信号により作動する警報装置であ
る。演算部分７の構成は次のようになつている。
即ち、９は信号E〓，E〓1，E〓1，E〓1を入力してモ
ーメントM2を演算する空荷モーメント演算部、
１０は信号E〓1，Epb，Eprを入力してモーメント
M1を演算するフロントモーメント演算部、１１
は信号E〓，E〓1，E〓1，E〓1を入力して水平距離l12
を演算する荷重点距離演算部、１２は減算器、１
３は除算器、１４はモーメントM5を演算する転
倒モーメント演算部、１５は信号E〓を入力して本
体側モーメントM6を演算する本体側モーメント
演算部、１６は比較器である。
れぞれ角度検出器が設けられ、これらの角度検出
器によりブーム角α1、アーム角β1、バケツト角γ1
が検出され、この角度に応じた信号E〓1，E〓1，
E〓1が出力される。又、ブームシリンダ４のボト
ム側およびロツド側の圧力Pb，Prを検出する圧
力検出器が設けられ、この圧力に応じた信号Epb，
Eprが各圧力検出器から出力される。さらに、旋
回体Ｓには傾斜角度検出器が設けられ、旋回体Ｓ
の傾斜角θに応じた信号E〓が出力される。図で、
７は本実施例の装置の演算部分、８は演算部分７
から出力される信号により作動する警報装置であ
る。演算部分７の構成は次のようになつている。
即ち、９は信号E〓，E〓1，E〓1，E〓1を入力してモ
ーメントM2を演算する空荷モーメント演算部、
１０は信号E〓1，Epb，Eprを入力してモーメント
M1を演算するフロントモーメント演算部、１１
は信号E〓，E〓1，E〓1，E〓1を入力して水平距離l12
を演算する荷重点距離演算部、１２は減算器、１
３は除算器、１４はモーメントM5を演算する転
倒モーメント演算部、１５は信号E〓を入力して本
体側モーメントM6を演算する本体側モーメント
演算部、１６は比較器である。
以下、本実施例の動作を説明する。
まず、空荷モーメント演算部９の動作を、第７
図に示す空荷モーメント演算部の具体例を示すブ
ロツク図に基づいて説明する。角度検出器からの
ブーム角信号E〓1と傾斜角度検出器からの傾斜角
信号E〓は加算器１７で加算され、この加算された
信号E〓+〓1は記憶器１８に記憶された角度α2の信
号E〓2と加算器１９において加算され、信号
E〓+〓1+〓2を発生する。この信号は三角関数発生器
２０に入力され、角度（θ＋α1＋α2）の余弦に応
じた信号Ecps(〓+〓1+〓2)がとり出され、係数器２１に
より重量WGと距離l9を乗じた値に応じた信号が
乗じられ、信号EWG
図に示す空荷モーメント演算部の具体例を示すブ
ロツク図に基づいて説明する。角度検出器からの
ブーム角信号E〓1と傾斜角度検出器からの傾斜角
信号E〓は加算器１７で加算され、この加算された
信号E〓+〓1は記憶器１８に記憶された角度α2の信
号E〓2と加算器１９において加算され、信号
E〓+〓1+〓2を発生する。この信号は三角関数発生器
２０に入力され、角度（θ＋α1＋α2）の余弦に応
じた信号Ecps(〓+〓1+〓2)がとり出され、係数器２１に
より重量WGと距離l9を乗じた値に応じた信号が
乗じられ、信号EWG
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 走行体およびこの走行体に支持された旋回体
から成る油圧シヨベル本体と、ブーム、アームお
よびこのアーム先端に取付けられた作業部より成
り前記旋回体に支軸により可回動に支持されたフ
ロント機構とを備えた油圧シヨベルにおいて、前
記フロント機構の少なくとも前記旋回体に対する
前記ブームの変位および前記ブームに対する前記
アームの変位を検出する変位検出装置と、前記旋
回体の前記支軸と直交する方向での水平面に対す
る傾斜角度を検出する角度検出装置と、前記ブー
ムを駆動するブームシリンダの駆動圧力を検出す
る圧力検出装置と、前記変位検出装置、前記角度
検出装置および前記圧力検出装置で検出された値
に基づいて前記フロント機構が前記支軸に作用す
るモーメントを求めるとともにこのモーメントが
前記走行体に存在する転倒支点に対して作用する
ことによるモーメントを求める第１の演算手段
と、前記角度検出装置で検出された傾斜角度およ
び所定の安全係数に基づいて前記油圧シヨベル本
体の重量が前記走行体に存在する転倒支点に対し
て作用するモーメントを演算する第２の演算手段
と、前記第１の演算手段により演算された転倒支
点に対するモーメントが前記第２の演算手段によ
り演算されたモーメントを超えたとき信号を出力
する比較手段と、この比較手段から出力された信
号により油圧シヨベルの転倒を防止する転倒防止
手段とを設けたことを特徴とする油圧シヨベルの
転倒防止装置。 ２ 走行体およびこの走行体に支持された旋回体
から成る油圧シヨベル本体と、ブーム、アームお
よびこのアーム先端に取付けられた作業部より成
り前記旋回体に支軸により可回動に支持されたフ
ロント機構とを備えた油圧シヨベルにおいて、前
記フロント機構の少なくとも前記旋回体に対する
前記ブームの変位および前記ブームに対する前記
アームの変位を検出する変位検出装置と、前記旋
回体の前記支軸と直交する方向での水平面に対す
る傾斜角度を検出する角度検出装置と、前記ブー
ムを駆動するブームシリンダの駆動圧力を検出す
る圧力検出装置と、この圧力検出装置で検出され
た値に基づいて前記ブームシリンダの押出力を演
算する第１の演算手段と、前記変位検出装置、前
記角度検出装置、前記圧力検出装置で検出された
値、および所定の安全係数に基づいて油圧シヨベ
ルの転倒の可能性を生じる前記ブームシリンダの
押出力を演算する第２の演算手段と、前記第１の
演算手段により演算された押出力が前記第２の演
算手段により演算された押出力を超えたとき信号
を出力する比較手段と、この比較手段から出力さ
れた信号により油圧シヨベルの転倒を防止する転
倒防止手段とを設けたことを特徴とする油圧シヨ
ベルの転倒防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7927583A JPS6065839A (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 油圧ショベルの転倒防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7927583A JPS6065839A (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 油圧ショベルの転倒防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6065839A JPS6065839A (ja) | 1985-04-15 |
| JPH0454013B2 true JPH0454013B2 (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=13685311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7927583A Granted JPS6065839A (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 油圧ショベルの転倒防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6065839A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2791788B2 (ja) * | 1989-02-28 | 1998-08-27 | 株式会社小松製作所 | 腕式掘削機の姿勢安定性制御装置およびその姿勢安定性制御方法 |
| GB2489663B (en) * | 2011-03-21 | 2015-07-08 | Bamford Excavators Ltd | A working machine hitch arrangement |
| JP7264796B2 (ja) * | 2019-11-21 | 2023-04-25 | 株式会社小松製作所 | 転倒リスク提示装置および転倒リスク提示方法 |
-
1983
- 1983-05-09 JP JP7927583A patent/JPS6065839A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6065839A (ja) | 1985-04-15 |
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