JPH0633607B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、バケツトを有する油圧シヨベル等のように作
業具を有する建設機械に関する。

＜従来の技術＞ 第４図は従来の建設機械の一例として挙げた油圧シヨベ
ルを示す側面図である。この図において、１は旋回体、
２はこの旋回体１の下部に配置される走行体、３は走行
体２と旋回体１との間に設けられる旋回輪、４は旋回体
１に回動可能に設けられるブーム、５はブーム４に回動
可能に連結されるアーム、６はアーム５の先端に回動可
能に設けられる掘削用の作業具、すなわちバケツト、７
はブーム４を回動させるブームシリンダ、８はアーム５
を回動させるアームシリンダ、９はバケツト６を回動さ
せるバケツトシリンダ、１０は旋回体１の後部に装着さ
れるカウンタウエイトである。なお、上記したブーム
４、アーム５、およびバケツト６によつて１つの作業機
が構成されている。

この油圧シヨベルにあつては、ブームシリンダ７、アー
ムシリンダ８、バケツトシリンダ９を伸縮させることに
よりブーム４、アーム５、およびバケツト６を適宜回動
させ、これにより土砂の掘削等をおこなうことができ
る。

そして、このような油圧シヨベルにおいては、通常、ブ
ーム４、およびアーム５の長さに相応する好適なバケツ
ト６の容量が決められており、したがつて通常の掘削時
には当該バケツト６によつて掘削がおこなわれるが、作
業効率を特に上げたいときなどには容量の比較的大きい
バケツト６を代わりに装着することがある。

このような場合、バケツト６に積荷を満載した状態でリ
ーチ、すなわちブーム４およびアーム５を伸ばしすぎる
と、第５図の符号Ｌで示す作業範囲境界線を越えたとき
にブーム４が上がらなくなり、作業の続行が不能となる
事項を招くことになる。このようなことから、例えば第
４図に示す従来の油圧シヨベルに好適な作業範囲制限制
御装置を本発明者は先に提案した。

この作業範囲制限制御装置は、作業具すなわちバケツト
６が作業可能範囲内に位置するように指令する作業範囲
制限制御指令手段、例えば運転室内に設けたオン・オフ
選択スイツチと、バケツト６が作業範囲内に位置するよ
うに作業機、すなわちブーム４、アーム５等を駆動する
上述したブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケツ
トシリンダ９、およびこれらのアクチユエータに圧油を
供給する手段等からなる駆動手段と、バケツト６の位置
を検出する検出手段、例えばブーム４、アーム５の回動
可能を検出するブーム角度計、アーム角度計と、上述し
たスイツチのオン信号およびブーム角度計、アーム角度
計から出力される信号に応じて、所定の演算処理をおこ
ない上述の駆動手段を作動させる信号を出力する制御装
置を備えている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、上記した油圧シヨベルでは、作業範囲制限制
御の指示を運転室内に設けたオン・オフスイツチのオペ
レータによるオン動作でおこなうようになつていること
から、一旦、この作業範囲制限制御を意図してスイツチ
をオンした場合には、バケツト６が空荷状態でブーム
４、アーム５を最大ストロークまで伸ばしうるときであ
つても、すなわち第５図に示す作業範囲境界線Ｌを越え
た位置までアーム５の先端、すなわちアーム５とバケツ
ト６との連結部が移動しても何ら支障のない場合であつ
ても、この作業範囲制限制御が実行されてしまい、それ
故、例えば走行体２を必要に応じて移動させなければな
らないなど作業の能率の向上を見込めず、また、上記の
スイツチのオン・オフのくり返しによつて、この事態に
対応するには操作が煩雑となり、オペレータの疲労を招
く。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、自動的に作業範囲制限制御の
必要時のみの当該制御を実行することのできる建設機械
を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ この目的を達成するために、本発明は、作業具を含む作
業機と、作業具が作業可能範囲内に位置するように作業
機を駆動する駆動手段と、作業具の位置を検出する位置
検出手段と、作業範囲制限制御指令手段から出力される
信号に応じて所定の演算処理をおこない駆動手段を作動
させる信号を出力する制御装置とを備えたものにおい
て、作業具の作業姿勢を検出する検出手段を設けると共
に、制御装置が、検出手段から出力される信号に基づい
て作業具の作業姿勢が特定な作業姿勢であるかどうか判
別する判別手段を有し、該制御装置は該判別手段で特定
な作業姿勢であると判別し、かつ、作業範囲制限制御指
令手段から出力される信号を入力しているときのみ、駆
動手段を駆動する信号を出力し、判別手段が特定な作業
姿勢でないと判別したとき、駆動手段を非駆動に保つよ
うに制御する構成にしてある。

＜作用＞ 本発明の建設機械は、以上のように構成してあるので、
作業範囲制限制御指令手段から信号が出力されている状
態で、制御装置の判別手段で作業具が特定の作業姿勢と
判別されたときのみ駆動手段が駆動されて作業具が作業
可能範囲内に位置するように作業機が制御され、したが
つて、従来と同様に、必要時にこの作業範囲制限制御を
自動的に実行できるとともに、作業範囲制限制御をおこ
なう必要のないときには、作業範囲制限制御指令手段か
ら出力される信号にかかわらず自動的に作業範囲制限制
御の実行が停止され、それ故オペレータの煩雑な操作を
要することなく優れた作業能率を確保できる。

＜実施例＞ 以下、本発明の建設機械を図に基づいて説明する。第１
図〜第３図は本発明の一実施例を示す説明図で、第１図
は要部の構成を示す回路図、第２図はこの実施例に備え
られる制御装置で実施される制御手順を示すフローチヤ
ート、第３図はバケツトの作業姿勢を示す説明図であ
る。

なお、これらの図において、前述した部材と同じものは
同一符号で示してある。

すなわち、第１図および第３図において、６は作業具す
なわちバケツト、４、５はバケツト６とともに作業機を
構成するブーム、アーム、７、８、９はブームシリン
ダ、アームシリンダ、バケツトシリンダである。１５は
アームシリンダ８の駆動を制御する油圧パイロツト式の
方向切換弁、１６はブームシリンダ７の駆動を制御する
油圧パイロツト式の方向切換弁、１７は方向切換弁１５
を駆動するパイロツト圧を発生させるパイロツト弁、１
８は方向切換弁１６を駆動するパイロツト圧を発生させ
るパイロツト弁である。また、１９はシヤトル弁で、こ
のシヤトル弁１９は、方向切換弁１５の駆動部のうちア
ームシリンダ８を伸長させる方向に当該方向切換弁１５
を切換える駆動部と、パイロツト弁１７とを連絡するパ
イロツト管路中に介設してある。２０はこのシヤトル弁
１９と油圧ポンプとの間に配置した電磁比例減圧弁、す
なわちＥＨＣ弁である。

上記した方向切換弁１５、１６、パイロツト弁１７、１
８、シヤトル弁１９、ＥＨＣ弁２０は、上述したブーム
シリンダ７、アームシリンダ８、バケツトシリンダ９と
ともに、作業機を駆動する駆動手段を構成している。

１１はバケツトシリンダ９の伸縮をバケツト６の回動と
して伝えるリンク機構、１２はブーム４の回動角度を検
出するブーム角度計、１３はアーム５の回動角度を検出
するアーム角度計で、これらのブーム角度計１２および
アーム角度計１３によつてバケツト６の位置、すなわち
アーム５の先端とバケツト６との連結部の位置を検出す
る位置検出手段が構成されている。また、１４はバケツ
ト６の作業姿勢が例えば積荷姿勢であることを検出する
検出手段、例えばバケツト６の回動角度を検出するバケ
ツト角度計である。

２１は方向切換弁１５の駆動部のうちアームシリンダ８
を収縮させる方向に当該方向切換弁１５を切換える駆動
部と、パイロツト弁１７とを連絡する管路の圧力を検出
する圧力検出器で、この圧力検出器２１はアーム９が第
３図に示す状態から第１図に示す状態のように回動する
アームダンプ状態にあることを検出するアームダンプ検
出手段を構成している。

２２は方向切換弁１６の駆動部のうちブームシリンダ７
を伸長させる方向に当該方向切換弁１６を切換える駆動
部と、パイロツト弁１８とを連絡する管路の圧力を検出
する圧力検出器で、この圧力検出器２２はブーム３が第
３図に示す状態から第１図に示す状態のように回動する
ブーム上げ状態にあることを検出するブーム上げ検出手
段を構成している。

また、第１図に示す２３はバケツト６が作業可能範囲内
に位置するように指令する作業範囲制限制御指令手段、
例えば運転室内に配置されオン・オフされる選択スイツ
チ、２４はこの選択スイツチ２３のオン信号、ブーム角
度計１２から出力される信号、アーム角度計１３から出
力される信号に応じてバケツト６の位置を演算する演算
手段を有する制御装置である。

この制御装置２４は、選択スイツチ２３からのオン信号
が出力されているかどうか判別する第１の判別手段と、
圧力検出器２２からの信号に応じてブーム上げ操作がお
こなわれているかどうか判別する第２の判別手段と、圧
力検出器２１からの信号に応じてアームダンプ操作をし
ないでいるかどうか判別する第３の判別手段と、上述し
た演算手段における演算によつて求められたバケツト６
の位置があらかじめ設定される作業範囲境界線の外に位
置するかどうか判別する第４の判別手段と、上述したバ
ケツト角度計１４から出力される信号に応じてバケツト
６の作業姿勢が特定な作業姿勢であるかどうか、例えば
積荷姿勢であるかどうか判別する第５の判別手段とを備
えており、ブーム角度計１２、アーム角度計１３、バケ
ツト角度計１４、選択スイツチ２３の信号、圧力検出器
２１、２２の信号を入力して、演算手段における演算お
よび各判別手段における判別の後、所定条件が満たされ
ると、上述したＥＨＣ弁２０を駆動する信号を出力す
る。

このように構成してある実施例にあつては、掘削作業は
次のようにしておこなわれる。すなわち、第１図に示す
パイロツト弁１８の操作レバーを操作してパイロツトポ
ンプの圧油を方向切換弁１６の図示左側の駆動部に導い
て、この方向切換弁１６を左位置に切換え、パイロツト
弁１７の操作レバーを操作してパイロツトポンプの圧油
をシヤトル弁１９を介して方向切換弁１５の図示右側の
駆動部に導き、この方向切換弁１５を右位置に切換える
と、油圧ポンプの圧油が方向切換弁１６を介してブーム
シリンダ７に導かれてこのブームシリンダ７が収縮し、
ブーム４が下げられるとともに、油圧ポンプの圧油が方
向切換弁１５を介してアームシリンダ８に導かれてこの
アームシリンダ８が伸長し、アーム５が下方向に回動し
（アームクラウド）、また図示しないバケツト用のパイ
ロツト弁の操作によりバケツトシリンダ９が伸長し、バ
ケツト６が図示時計方向に回動し、これらのブーム４、
アーム５、バケツト６の協動により例えば地面の土砂の
掘削がおこなわれ、バケツト６は第３図の符号Ａで示す
積荷姿勢となる。また、上述と全く逆の操作をすること
により、ブーム４が第３図の反時計方向に回動し（ブー
ム上げ）、アーム５が反時計方向に回動し（アームダン
プ）、第３図に示すバケツト６は、同第３図の反時計方
向に回動して符号Ｂで示す放士姿勢となる。そして、掘
削作業中は、このようなバケツト６の積荷姿勢と放士姿
勢がくり返される。

また、上記のような掘削作業をおこなうに際して、作業
範囲制限制御を実行する場合には、オペレータによつて
運転室内の選択スイツチ２３がオンにされる。この選択
スイツチ２３のオン動作によつて、第２図に示す処理手
順に従つて制御装置２４内の処理がおこなわれる。

すなわち、制御装置２４では、同第２図の手順Ｓ１によ
り第１の判別手段で、選択スイツチ２３から入力される
信号に応じて該選択スイツチ２３がオン状態にあるかど
うか判別される。今、選択スイツチ２３がオンであるこ
とから手順Ｓ２に移る。なお、選択スイツチ２３がオン
されていない場合は、作業範囲制限制御が意図されない
ことになり、手順Ｓ３に移り、当該作業範囲制限制御は
実行されない。手順Ｓ２では、第２の判別手段で、圧力
検出器２２から出力される信号に応じてブーム上げ操作
がおこなわれているかどうか判別される。

ここで、ブーム上げ操作は例えばバケツト６が積荷状態
で放士姿勢に移る際におこなわれるものであり、ブーム
上げのときは圧力検出器２２が接続されるパイロツト管
路に圧が立ち、この圧に応じて圧力検出器２２から制御
装置２４の第２の判別手段に信号が出力される。

そして、この手順Ｓ２の判別が満足された場合は手順Ｓ
４に移る。なお、この手順Ｓ２の判別が満足されない場
合は、作業範囲制限制御を要しない場合、例えばバケツ
ト６が空荷で、これから掘削に入ろうとするときなどで
あり、手順Ｓ３に移り、当該作業範囲制限制御は実行さ
れない。

手順Ｓ４では、第３の判別手段で、圧力検出器２１から
出力される信号に応じて、アームダンプ操作しないでい
るかどうか判別される。ここで、アームダンプ操作しな
いでいる状態とは例えばバケツト６が積荷状態で放士姿
勢に移る際におこなわれるものであり、このようなとき
は圧力検出器２１が接続されるパイロツト管路に圧が立
ち、この圧に応じて圧力検出器２１から制御装置２４の
第３の判別手段に信号が出力される。

そして、この手順Ｓ４の判別が満足された場合は手順Ｓ
５に移る。なお、この手順Ｓ４の判別が満足されない場
合は、作業範囲制限制御を要しない場合、例えばバケツ
ト６が空荷で、これから掘削に入ろうとするときなどで
あり、手順Ｓ３に移り、当該作業範囲制限制御は実行さ
れない。

手順Ｓ５では、演算手段で、ブーム角度計１２およびア
ーム角度計１３のそれぞれの信号に応じてバケツト６の
位置、すなわちアーム５の先端とバケツト６との接続部
のピン位置を求める演算が公知の演算式を使用しておこ
なわれる。次いで手順Ｓ６に移る。

手順Ｓ６では、バケツト６の容量等に基づいてあらかじ
め設定される作業範囲境界線に対して上述の手順Ｓ５で
求めた位置が外側にあるかどうか、第４の判別手段で判
別される。この判別が満足された場合は手順７に移る。
なお、この判別が満足されない場合は、仮にバケツト６
が積荷の姿勢であつてもバケツト６の位置が作業可能範
囲内にあることになり、手順Ｓ３に移り、当該作業範囲
制限制御は実行されない。

手順Ｓ７では、バケツト角度計１４から出力される信号
に基づいてバケツト積荷姿勢にあるかどうか、第５の判
別手段で判別される。この場合、あらかじめ設定される
積荷姿勢に相応するバケツト設定角度と、バケツト角度
計１４から出力される信号すなわち現実のバケツト角度
とが比較され、現実のバケツト角度がバケツト設定角度
に相応したとき積荷姿勢であると判別され、手順Ｓ８に
移る。なお、この判別が満足されない場合は、例えばバ
ケツト６が放士姿勢にあるとき等、作業範囲制限制御を
おこなう必要のない場合であり、手順Ｓ３に移り、当該
作業範囲制限制御は実行されない。

そして、手順Ｓ８では、この掘削２４からＥＨＣ弁２０
に信号が出力され、これによりＥＨＣ弁２０が十分に開
かれて油圧ポンプの圧油がシヤトル弁１９に導かれ、こ
の圧油の圧力がパイロツト弁１７からのパイロツト圧よ
りも十分に大きいときに、さらに第１図の方向切換弁１
５の右側の駆動部に導かれ、これにより方向切換弁１５
が右位置に切換えられ、アームシリンダ８が伸長してア
ームクラウド状態となり、これに伴つてアーム５の先端
部とバケツト６との接続部、すなわちアーム先端ピンが
作業範囲境界線に位置するように制御される。

このように構成した実施例にあつては、選択スイツチ２
３がオンの状態で、ブーム４の上げ操作がおこなわれて
いて、アームダンプ操作がおこなわれておらず、アーム
５の先端ピンが作業範囲境界線外に位置し、かつバケツ
ト６が積荷状態にあるときのみ、バケツト６が作業可能
範囲内に位置するように作業範囲制限制御が自動的に実
行され、その他の場合、例えばバケツト６が空荷状態で
作業範囲制限制御をおこなう必要のない場合には、選択
スイッチ２３のオン信号にかかわらず自動的に作業範囲
制限制御の実行が停止され、それ故、オペレータの煩雑
な操作を要することがない。

なお、上記では、作業具の一例としてバケツト６を挙
げ、特定な作業姿勢が積荷姿勢であると述べたが、本発
明はこれに限らず、作業具が物を把持する把持装置で、
特定な作業姿勢が物を把持した姿勢であつてもよい。

＜発明の効果＞ 本発明は、以上のように構成してあることから、作業範
囲制限制御指令手段による指令がなされているときに、
自動的に作業範囲制限制御の必要時のみの当該制御を実
行することができ、それ故、作業範囲制限制御の必要の
ないときには当該制御がオペレータの操作を要すること
なく自動的に停止されて、従来に比べて作業能率を向上
させることができ、また、この作業範囲制限制御の間、
作業範囲制限制御指令手段による指令停止の操作を要せ
ず、したがつて何らオペレータの疲労を招くことがな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の建設機械の一実施例を示す説
明図で、第１図は要部の構成を示す回路図、第２図はこ
の実施例に備えられる制御装置で実施される制御手順を
示すフローチヤート、第３図はバケツトの作業姿勢を示
す説明図、第４図は従来の建設機械の一例として挙げた
油圧シヨベルを示す側面図、第５図は作業の継続が困難
となる作業範囲境界線を示す説明図である。 ４……ブーム、５……アーム、６……バケツト（作業
具）、７……ブームシリンダ、８……アームシリンダ、
９……バケツトシリンダ、１２……ブーム角度計（位置
検出手段）、１３……アーム角度計（位置検出手段）、
１４……バケツト角度計（検出手段）、１５、１６……
方向切換弁、１７、１８……パイロツト弁、１９……シ
ヤトル弁、２０……電磁比例減圧弁（ＥＨＣ弁）、２
１、２２……圧力検出器、２３……選択スイツチ（作業
範囲制限制御指令手段）、２４……制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業具を含む作業機と、作業具が作業可能
   範囲内に位置するように指令する作業範囲制限制御指令
   手段と、作業具が作業可能範囲内に位置するように作業
   機を駆動する駆動手段と、作業具の位置を検出する位置
   検出手段と、上記作業範囲制限制御指令手段から出力さ
   れる信号、および上記位置検出手段から出力される信号
   に応じて所定の演算処理をおこない上記駆動手段を作動
   させる信号を出力する制御装置とを備えた建設機械にお
   いて、上記作業具の作業姿勢を検出する検出手段を設け
   るとともに、上記制御手段が、上記検出手段から出力さ
   れる信号に基づいて上記作業具の作業姿勢が特定な作業
   姿勢であるかどうか判別する判別手段を有し、該制御装
   置は該判別手段で特定な作業姿勢であると判別し、か
   つ、上記作業範囲制限制御指令手段から出力される信号
   を入力しているときのみ、上記駆動手段を駆動する信号
   を出力し、上記判別手段が上記特定な作業姿勢でないと
   判別したとき、上記駆動手段を非駆動に保つように制御
   することを特徴とする建設機械。