JPH08134949A

JPH08134949A - 建設作業機の制御装置

Info

Publication number: JPH08134949A
Application number: JP27117894A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Fujishima; 一雄藤島
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】バケット等の作業機の一部が運転室や余所の
建築物に接触する事故を確実に防止しながら、減速領域
内での作業機の作業効率の低下を可及的に低減できる建
設作業機の制御装置を提供する。【構成】油圧ショベルのフロント部に設けられた作業
機のバケットの一部に設定された参照点の座標（ｘ，
ｚ）をブーム角センサー１５等のセンサーで検知した各
関節角に基づいて演算し、得られた座標（ｘ，ｚ）から
参照点の移動方向γを演算し、減速領域内では、移動方
向γが侵入禁止領域の境界面に対して平行に近い程、マ
イクロコンピューター３４は減速度合いを緩和した減速
信号ｘをコントローラー２１に送って操作レバー１８〜
２０から入力された操作入力信号ｉが表す制御量を減少
させ、それに対応した制御信号ｒが比例減圧弁ユニット
３１に出力されることにより、作業機を駆動する各シリ
ンダー８〜１０を減速駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は関節型可動部を介してそ
れぞれ連設された複数のアームの中の先端のアームの先
端部に作業体を具え、複数のアームおよび作業体を油圧
駆動手段により駆動して作業を行う建設作業機の制御装
置に係り、特に、作業機の可動範囲内に侵入禁止領域が
設定された制御装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械、例えば、油圧ショベルにおい
ては、上部旋回体のフロント部に取り付けられたブーム
と、このブームの先端部に連結されたアームと、このア
ームの先端部に連結されたバケットで作業機が構成され
ている。操作者は操作レバーの操作により作業機を屈折
運動させ、掘削、積込等の土木建設作業を行っている。
ところで、油圧ショベル等の建設機械の運転室は上部旋
回体とブームの取付け位置近傍に位置していることが多
いため、ブーム等の作業機のフロント部材の各寸法や作
業姿勢によっては例えば、バケットの一部が運転室に接
触して運転室を破損したり、場合によっては運転者に災
害を及ぼすこともある。そこで、作業機の先端が運転室
に接触するのを防止するための種々の提案が成されてい
る。例えば、特開平３−２３７５２３号公報には予め運
転室の前方にフロント部材の侵入禁止領域と、これに隣
接する減速領域を設定し、もしも、フロント部材の一部
が減速領域に侵入した時は該フロント部材を駆動するア
クチュエーターの動作速度を減速させ、さらに、侵入禁
止領域に到達した時には当該アクチュエーターの動作を
停止させるようにした作業機干渉回避装置の発明が開示
されている。そして、減速領域内におけるフロント部材
を駆動するアクチュエーターの動作速度の減速度合い
は、当該フロント部材の所定箇所に設定された参照点の
位置と侵入禁止領域境界との距離によって決まる関数に
より決定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、例えば、油圧ショベルの動作状態が図７に示す状態
にあった時、即ち、作業機の先端の作業体であるバケッ
ト５の先端に設定された参照点Ｍが侵入禁止領域ＦＢの
境界からＬの距離にあって、ほぼ鉛直上方に移動してい
た時、作業機のアクチュエーターの減速度合いを表す減
速係数Ｋは、減速領域ＳＤの幅をＬ₂とし、Ｌ＝１／２
・Ｌ₂であったと仮定すると、Ｋ＝Ｌ／Ｌ₂＝０．５となる。従って、当該アクチュエーターは操作者が操作
レバーを操作して動作させた時の通常の動作速度の１／
２に減速する。しかし、上述の場合のように、フロント
部材が侵入禁止領域ＦＢの境界にほぼ平行に運動してい
る時は、それが運転室に接触する危険性は殆ど無いにも
拘らず、アクチュエーターの動作速度が半分に低下する
ため作業効率が悪く、操作者の焦燥感を募らせることに
なっていた。本発明は従来技術におけるかかる問題点を
克服すべく成されたものであり、バケット等の作業機の
一部が運転室や余所の建築物に接触する事故を確実に防
止しながら、減速領域内での作業機の作業効率の低下を
可及的に低減できる建設作業機の制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、関節型可動部を介してそれぞれ連設された
複数のアームの中の先端のアームの先端部に作業体を具
え、複数のアームおよび作業体を油圧駆動手段により駆
動して作業を行う建設作業機の制御装置において、作業
機の一部に設定した参照点の位置を随時検出する位置検
出手段と、参照点の移動方向を随時検出する移動方向検
出手段と、参照点が作業機の可動範囲内に設定された侵
入禁止領域内に侵入した時に油圧駆動手段の動作を停止
させる禁止領域内侵入阻止手段と、参照点が侵入禁止領
域に隣接して設定された減速領域内にある時は、位置検
出手段が検出した参照点の位置と移動方向検出手段が検
出した参照点の移動方向に基づいて油圧駆動手段の動作
を減速させる動作減速手段を有したものである。好まし
くは、参照点の移動方向が減速領域と侵入禁止領域の境
界面に垂直な方向であった時は、動作減速手段は参照点
の前記境界面からの距離の減少に比例して油圧駆動手段
の動作を減速させ、参照点の移動方向が前記境界面に垂
直な方向に対して所定の傾斜角を有していた時は、前記
傾斜角の増大に応じて、参照点の移動方向が前記境界面
に垂直な方向であった時の油圧駆動手段の動作の減速度
合いを緩和するものである。

【０００５】

【作用】操作者の操作により建設作業機の建設作業が開
始されると、その操作に従って油圧駆動手段が複数のア
ームおよび作業体を駆動する。その際、位置検出手段は
作業機の一部に設定した参照点の位置を随時検出し、移
動方向検出手段は参照点の移動方向を随時検出する。動
作減速手段は参照点が減速領域内にある時は、位置検出
手段が検出した参照点の位置と移動方向検出手段が検出
した参照点の移動方向に基づいて油圧駆動手段の動作を
減速させる。禁止領域内侵入阻止手段は参照点が侵入禁
止領域内に侵入した時に油圧駆動手段の動作を停止させ
る。好ましい手段にあっては、動作減速手段は参照点の
移動方向が減速領域と侵入禁止領域の境界面に垂直な方
向であった時は参照点の前記境界面からの距離の減少に
比例して油圧駆動手段の動作を減速させ、境界面に垂直
な方向に対して所定の傾斜角を有していた時は、前記傾
斜角の増大に応じて、参照点の移動方向が境界面に垂直
な方向であった時の油圧駆動手段の動作の減速度合いを
緩和する。

【０００６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。図２は本発明の実施例に係る油圧ショベ
ルの側面図である。同図において、１は下部走行体、２
は運転室２ａを具えた上部旋回体であり、これらで油圧
ショベル本体を構成している。３は上部旋回体２に回動
自在に取り付けられたブームであり、上部旋回体２に連
設された第１ブーム３ａ、第１ブーム３ａの先端部に水
平方向に回動自在に連結された第２ブーム３ｂ、第２ブ
ーム３ｂの先端部に水平方向に回動自在に連結され、か
つ、第１ブーム３ａと平行姿勢をとるように構成された
第３ブーム３ｃから成っている。４は第３ブーム３ｃの
先端部に鉛直方向に回動自在に連結されたアーム、５は
アーム４の先端部に鉛直方向に回動自在に連結された作
業体を構成するバケットである。６はブーム３、アーム
４、バケット５およびこれらを駆動する後述する各シリ
ンダーで構成された作業機である。７，８，９，１０は
それぞれ第１ブーム３ａ、第２ブーム３ｂと第３ブーム
３ｃ、アーム４およびバケット５を駆動するためのブー
ムシリンダー、オフセットシリンダー、アームシリンダ
ーおよびバケットシリンダーであり、これらの各シリン
ダー７〜１０は運転室２ａ内に配設された後述する操作
レバーにより運転操作される。１８，１９および２０は
それぞれ運転室２ａ内に配設された１組の上側操作レバ
ーおよび下側操作レバーである。１２，１３および１４
はそれぞれ上部旋回体２と第１ブーム３ａ、第３ブーム
３ｃとアーム４およびアーム４とバケット５の間の関節
部を構成するピン結合部である。１５，１６および１７
はそれぞれ上部旋回体２と第１ブーム３ａ、第３ブーム
３ｃとアーム４およびアーム４とバケット５の間のピン
結合部１２，１３および１４における相互の相対角度を
検出するブーム角センサー、アーム角センサーおよびバ
ケット角センサーである。バケット５の刃先および平坦
な底面の刃先と反対側の端縁近傍には作業機の運転時に
動作方向の最先端部位となる可能性の高い部位としてそ
れぞれ参照点Ｍ１およびＭ２が設定されている。

【０００７】以下の説明では、オフセットシリンダー８
が最縮の状態にある場合を説明するが、オフセットシリ
ンダー８の状態が他の任意の位置にあってもブーム３の
形状に大きな変化はない。図３は油圧ショベルの要部寸
法図である。座標原点を下部走行体１の接地面の中央に
取り、油圧ショベルの前面方向をｘ軸、地面の垂直上方
をｚ軸とする。上部旋回体２と第１ブーム３ａの間のピ
ン結合部１２のｘ，ｚ座標を（Ｓ_0,Ｔ ₀）、上部旋回体
２と第１ブーム３ａの間のピン結合部１２と第３ブーム
３ｃとアーム４の間のピン結合部１３との間の距離をＬ
B 、第３ブーム３ｃとアーム４の間のピン結合部１３と
アーム４とバケット５の間のピン結合部１４との間の距
離をＬA 、ピン結合部１３のｘ軸に対する仰角、即ち、
ブーム角をαB 、ピン結合部１２とピン結合部１３を結
ぶ線分とピン結合部１３とピン結合部１４を結ぶ線分と
の成す角度、即ち、アーム角をαA とする。また、参照
点Ｍ１とピン結合部１４との距離をＬＶ、参照点Ｍ２の
参照点Ｍ１とピン結合部１４を結ぶ線分に平行な方向の
距離をＬV₁、同じく、垂直な方向の距離をＬV₂、ピン結
合部１３とピン結合部１４を結ぶ線分と参照点Ｍ１とピ
ン結合部１４を結ぶ線分との成す角度、即ち、バケット
角をαV とする。なお、ブーム角αB はブーム３の下げ
方向を正、アーム角αA は押出側を正に取る。

【０００８】図１は油圧ショベルの駆動機構の制御回路
図である。同図において、２１は駆動機構全体を制御す
るコントローラー、２２は上部旋回体２を下部走行体１
の上部で旋回させる（油圧）旋回モーター、２３〜２７
は各油圧アクチュエーター（７〜１０，２２）の圧油の
流入、流出側の切替えと流量の調整を行う方向切替弁、
２８は原動機、２９，３０はそれぞれ原動機２８に駆動
される油圧ポンプおよびパイロット油圧ポンプ、３１は
方向切替弁２３〜２７の方向切替動作および流量調整動
作を制御する比例減圧弁ユニット、３２，３３は比例減
圧弁ユニット３１を構成する比例減圧弁の内の１組、３
４はブーム角センサー１５、アーム角センサー１６およ
びバケット角センサー１７からそれぞれ角度情報を受信
すると共にコントローラー２１と情報の遣り取りを行っ
て作業機６の減速動作を行わせる減速信号を発生するマ
イクロコンピューター（ＭＰＵ）、３５は作業機６に減
速動作を行わせる情報を入力するための減速動作スイッ
チである。なお、油圧ショベルを走行させる走行モータ
ーおよびその駆動機構を具えているが、本実施例の説明
には直接関係しないので図示を省略している。電気レバ
ーで構成される操作レバー１８，１９は異なる２方向に
回動入力操作可能になっていて、矢印Ｖ₁，Ｖ₂および
矢印Ｂ₁，Ｂ₂はそれぞれバケットシリンダー１０およ
びブームシリンダー７の伸縮動、矢印Ａ₁，Ａ₂および
矢印Ｓ ₁，Ｓ₂はアームシリンダー９の伸縮動および旋
回モーター２２の回転運動、矢印Ｔ₁，Ｔ₂はオフセッ
トシリンダー８の伸縮動の入力操作方向を示したもので
ある。

【０００９】ブーム角αB 、アーム角αA およびバケッ
ト角αV はそれぞれブーム角センサー１５、アーム角セ
ンサー１６およびバケット角センサー１７で検出され、
それらの検出信号はＭＰＵ３４に入力する。ＭＰＵ３４
は入力したブーム角αB 、アーム角αA およびバケット
角αV の検出信号に基づいて、内蔵するＲＯＭに予め格
納された演算式に従って演算し、参照点Ｍ１，Ｍ２の現
在座標を算出する。さらに、直前に演算した参照点Ｍ
１，Ｍ２の直前座標と現在座標から参照点Ｍ１，Ｍ２の
移動方向の情報をも演算する。これらのデータに基づい
て減速領域ＳＤ内の減速度合いを表す係数を演算し、減
速信号ｘをコントローラー２１に出力する。コントロー
ラー２１は操作者による操作レバー１８〜２０の回動入
力操作により入力された操作入力信号ｉと減速信号ｘに
基づいて比例減圧弁ユニット３１に出力される制御信号
ｒを生成する。制御信号ｒはそれぞれ比例減圧弁ユニッ
ト３１内の各比例減圧弁３２，３３，……に入力され、
比例減圧弁３２，３３，……から方向切替弁２３〜２７
の方向切替動作および流量調整動作を制御するパイロッ
ト圧油が流出する。こうして、作業機６が減速領域ＳＤ
内にあった時はブームシリンダー７、オフセットシリン
ダー８、アームシリンダー９、バケットシリンダー１０
および旋回モーター２２は操作レバー１８〜２０から入
力された操作入力信号ｉに対して所定の減速係数が乗じ
られた制御信号ｒに従って減速制御され、さらに、作業
機６が侵入禁止領域ＦＢ内に侵入した時は、比例減圧弁
ユニット３１からは方向切替弁２３〜２７に対して、そ
れらから流出する圧油の流量を０にするようなパイロッ
ト圧油が流出されるから、上記各シリンダー７〜１０お
よび旋回モーター２２が直ちに停止する。

【００１０】以下に、作業機の動作領域を説明する図
４、作業領域制限処理の流れを示す図５を参照して本実
施例の動作を説明する。図４に示すように、侵入禁止領
域ＦＢは原点Ｏからｘ軸方向にＬ₁だけ離れたｘ＝Ｘ₁
の境界面より後方（運転室２ａ側）とし、減速領域ＳＤ
はｘ＝Ｘ₁の境界面とこの境界面よりさらに距離Ｌ₂だ
けｘ軸方向に離れたｘ＝Ｘ₂の境界面との間で、ｚ＝０
の境界面より上方の空間である。操作者が作業機６を作
業領域制限モードで動作させたい時は、まず、運転室２
ａ内に配設された図示しない操作盤上の作業域制限スイ
ッチ３５を押下する（Ｓ−１）。これにより、コントロ
ーラー２１はＭＰＵ３４に初期化指令を発し、ＭＰＵ３
４は後述する減速係数Ｋ、第１および第２減速係数
Ｋ₁，Ｋ₂、第１および第２位置減速係数Ｋ_P1，Ｋ_P2、
第１および第２移動減速係数Ｋ_V1，Ｋ_V2の値を０に初期
化する（Ｓ−２）。次に、操作者が操作レバー１８，１
９を操作して所望の方向に回動させると、その操作方向
と操作量に応じたアクチュエーターに流入する圧油の流
量を規定する操作入力信号ｉがコントローラー２１に入
力され、各シリンダー７〜１０等の各アクチュエーター
は上記操作入力信号ｉに基づいて駆動制御される。作業
機６が始動して掘削等の土木作業が開始すると、作業機
６の関節部のピン結合部１２〜１４に設けられたブーム
角センサー１５、アーム角センサー１６およびバケット
角センサー１７から出力されたブーム角αB 、アーム角
αA およびバケット角αV の検出信号は刻々ＭＰＵ３４
に入力される（Ｓ−３）。ＭＰＵ３４は入力されたブー
ム角αB 、アーム角αA およびバケット角αV の検出信
号に基づいて次式に従って参照点Ｍ１，Ｍ２の現在のｘ
−ｚ座標（ｘ_M1，ｚ_M1），（ｘ_M2，ｚ_M2）をそれぞれ演
算する。ｘ_M1＝ＬV ・COS(αB+αA+αV)+ ＬA ・COS(αB+αA)+ ＬB ・COS αB+Ｓ₀ (1) ｚ_M1＝- ＬV ・SIN(αB+αA+αV)- ＬA ・SIN(αB+αA)- ＬB ・SIN αB+Ｔ₀(2) ｘ_M2＝ＬV1・COS(αB+αA+αV)+ ＬV2・SIN(αB+αA+αV) + ＬA ・COS(αB+αA)+ ＬB ・COS αB+Ｓ₀ … (3) ｚ_M2＝- ＬV1・SIN(αB+αA+αV)+ ＬV2・COS(αB+αA+αV) - ＬA ・SIN(αB+αA)- ＬB ・SIN αB+Ｔ₀ … (4) 参照点Ｍ１，Ｍ２の現在座標（ｘ_M1，ｚ_M1），（ｘ_M2，
ｚ_M2）が演算式 (1)〜(4)に従って演算されると、これ
らの値に基づいて参照点Ｍ１，Ｍ２に対する位置減速係
数、即ち、第１および第２位置減速係数Ｋ_P1，Ｋ_P2が演
算される（Ｓ−４）。

【００１１】Ｋ_P1＝（ｘ_M1−Ｌ₁）／Ｌ₂ （ただし、Ｋ_P1＝１；Ｋ_P1＞１，Ｋ_P1＝０；Ｋ_P1＜０） … (5) Ｋ_P2＝（ｘ_M2−Ｌ₁）／Ｌ₂ （ただし、Ｋ_P2＝１；Ｋ_P2＞１，Ｋ_P2＝０；Ｋ_P2＜０） … (6) さらに、参照点Ｍ１，Ｍ２の現在座標（ｘ_M1，ｚ_M1），
（ｘ_M2，ｚ_M2）と参照点Ｍ１，Ｍ２の直前の座標
（ｘ_M1′，ｚ_M1′），（ｘ_M2′，ｚ_M2′）から参照点Ｍ
１，Ｍ２の移動角度γ₁，γ₂を次式に従ってそれぞれ
演算する（Ｓ−５）。 γ₁＝tan ^-1〔（ｚ_M1−ｚ_M1′）／（ｘ_M1−ｘ_M1′）〕（ただし、γ₁＝−γ₁ −90°; ｘ_M1−ｘ_M1′>0, ｚ_M1−ｚ_M1′>0: γ₁＝−γ₁＋90°; ｘ_M1−ｘ_M1′>0, ｚ_M1−ｚ_M1′<0)(7) γ₂＝tan ^-1〔（ｚ_M2−ｚ_M2′）／（ｘ_M2−ｘ_M2′）〕（ただし、γ₂＝−γ₂−90°; ｘ_M2−ｘ_M2′>0, ｚ_M2−ｚ_M2′>0: γ₂＝−γ₂＋90°; ｘ_M2−ｘ_M2′>0, ｚ_M2−ｚ_M2′<0)(8) 次に、得られた参照点Ｍ１，Ｍ２の移動角度γ₁，γ₂
から次式に従ってγ₁，γ₂に対応する参照点Ｍ１，Ｍ
２に対する移動減速係数、即ち、第１および第２移動減
速係数Ｋ_V1，Ｋ_V2を求める（Ｓ−６）。Ｋ_Vi＝（［｜γ_i｜／10］＋１）／10 （ただし、ｉ＝１，２：［γ］はγの整数部分を表す。：Ｋ_Vi＝０；γ_i＝０：Ｋ_Vi＝１；｜γ_i｜≧９０） … (9) そして、手順Ｓ−４，Ｓ−６で求めた第１および第２位
置減速係数Ｋ_P1，Ｋ_P2および第１および第２移動減速係
数Ｋ_V1，Ｋ_V2に基づいて次式により参照点Ｍ１，Ｍ２に
対する減速係数、即ち、第１および第２減速係数Ｋ₁，
Ｋ₂をそれぞれ演算する（Ｓ−７）。Ｋ₁＝Ｋ_P1・（1.0 ＋Ｋ_V1−Ｋ_P1・Ｋ_V1） …(10) Ｋ₂＝Ｋ_P2・（1.0 ＋Ｋ_V2−Ｋ_P2・Ｋ_V2） …(11) 次に、こうして得られた第１および第２減速係数Ｋ₁，
Ｋ₂を較べて小さい値のものを選択して、それを減速係
数Ｋとする（Ｓ−８）。そして、減速係数Ｋに対応する
減速信号ｘをコントローラー２１に出力する。コントロ
ーラー２１は操作者による操作レバー１８，１９の回動
入力操作により入力された操作入力信号ｉが表す制御量
に減速信号ｘが表す減速係数Ｋを乗算する（Ｓ−９）。
そして、この修正された制御量に基づいて比例減圧弁ユ
ニット３１に出力される制御信号ｒを生成する。制御信
号ｒはそれぞれ比例減圧弁ユニット３１内の各比例減圧
弁３２，３３，……に入力され、比例減圧弁３２，３
３，……から制御信号ｒに応じたパイロット圧油が流出
する（Ｓ−１０）。比例減圧弁３２，３３，……から流
出したパイロット圧油は方向切替弁２３〜２７の方向切
替動作および流量調整動作を制御する。こうして、作業
機６の参照点Ｍ１，Ｍ２が減速領域ＳＤ内にあった時は
ブームシリンダー７等の各アクチュエーターは操作レバ
ー１８，１９から入力された操作入力信号ｉが表す制御
量に対して上記の減速係数Ｋが乗じられた制御信号ｒに
従って減速制御される（Ｓ−１１）。一方、ＭＰＵ３４
は手順Ｓ−４で演算した参照点Ｍ１，Ｍ２の現在座標
（ｘ_M1，ｚ_M1），（ｘ_M2，ｚ_M2）を内蔵するＲＡＭ内に
記憶させる（Ｓ−１２）。これらの値は再度繰り返され
る上述のルーチンの手順Ｓ−５で用いられる。次に、操
作者の操作により作業域制限スイッチ３５が遮断された
か否かを判断し（Ｓ−１３）、その結果がＹｅｓなら
ば、作業領域制限処理のルーチンを終了し、判断結果が
Ｎｏならば、手順Ｓ−３に戻って上述の処理を繰り返
す。

【００１２】例えば、参照点Ｍ１が非制限領域ＦＤにあ
った時は、ｘ_M1＞Ｌ₁＋Ｌ₂であるから、演算式(5) に
より、Ｋ_P1＝（ｘ_M1−Ｌ₁）／Ｌ₂＞１となり、ただし書によりＫ_P1＝１になる。従って、演算
式(10)により、Ｋ₁＝Ｋ_P1・（1.0 ＋Ｋ_V1−Ｋ_P1・Ｋ_V1）＝1.0 ＋Ｋ_V1
−Ｋ_V1＝1.0 となり、第１減速係数Ｋ₁が第２減速係数Ｋ₂より大き
くなければ、操作入力信号ｉが表す制御量には１が乗算
され、即ち、何ら修正されること無くコントローラー２
１から制御信号ｒとして比例減圧弁ユニット３１に出力
される。参照点Ｍ２についても全く同様である。参照点
Ｍ１，Ｍ２に関する演算は演算式(1) 〜(11)より明らか
なように全く同形であり、その演算結果は手順Ｓ−８に
おいて、第１および第２減速係数Ｋ₁，Ｋ₂の中の小さ
い方が選択されるだけであるから、以下の説明では参照
点Ｍ１についてだけ説明することにし、重複する参照点
Ｍ２に関する説明は省略する。また、便宜上、Ｋ₁≦Ｋ
₂とする。次に、参照点Ｍ１が減速領域ＳＤの中央にあ
り、ｘ＝Ｘ₁の境界面と平行に移動していた場合を考え
る。この場合は、Ｋ_P1＝（ｘ_M1−Ｌ₁）／Ｌ₂＝0.5 Ｌ₂／Ｌ₂＝0.5 Ｋ_V1＝１（∵γ₁＝９０）となるから、第１減速係数Ｋ₁は、Ｋ₁ ^p＝0.5 ×（1.0 ＋1.0 −0.5 ×1.0 ）＝0.75 が得られる。一方、参照点Ｍ１が同じ位置にあり、ｘ＝
Ｘ₁の境界面に垂直に移動していた場合には、Ｋ_V1＝０（∵γ₁＝０）Ｋ₁ ^v＝0.5 ×（1.0 ＋０−0.5 ×０）＝0.5 となり、この値は従来技術において設定された参照点の
境界面ｘ＝Ｘ₁からの距離（ｘ−Ｌ₁）に比例して減少
する減速係数Ｋのものと同一である。つまり、本実施例
においては従来技術と同様に参照点Ｍ１が減速領域ＳＤ
の中で侵入禁止領域ＦＢの境界面ｘ＝Ｘ₁に垂直に移動
する時は、第１減速係数Ｋ₁の値がその距離に比例して
低下するように設定されているが、参照点Ｍ１が侵入禁
止領域ＦＢの境界面ｘ＝Ｘ₁に対して斜めまたは平行に
移動する時には参照点Ｍ１の位置ばかりでなく、その移
動方向をも加味することにより、参照点Ｍ１の移動方向
が侵入禁止領域ＦＢの境界面ｘ＝Ｘ₁に平行に近付く
程、第１減速係数Ｋ₁の減速度合いが緩和されるように
設定されている。従って、バケット５が減速領域ＳＤ内
で作業を行っている場合でも、それが運転室２ａに接触
する虞が少ない、侵入禁止領域ＦＢの境界面ｘ＝Ｘ₁に
ほぼ平行に移動している時は大きく減速しないから、減
速領域ＳＤ内での作業の作業効率の著しい低下を回避す
ることができる。また、参照点Ｍ１が侵入禁止領域ＦＢ
内に侵入した時は、演算式(5) により、Ｋ_P1＝（ｘ_M1−Ｌ₁）／Ｌ₂＜０となり、ただし書によりＫ_P1＝０になる。従って、演算
式(10)により、Ｋ₁＝Ｋ_P1・（1.0 ＋Ｋ_V1−Ｋ_P1・Ｋ_V1）＝０となり、操作入力信号ｉが表す制御量には０が乗算さ
れ、即ち、操作レバー１８，１９が操作されない状態の
制御信号ｒ、つまり、各アクチュエーターを停止させる
制御信号ｒが比例減圧弁ユニット３１に出力される。こ
れにより、各アクチュエーターには制動力が付与され、
動作が停止する。

【００１３】このように、本実施例では作業機６の先端
部材であるバケット５の刃先および後下部にそれぞれ参
照点Ｍ１，Ｍ２を設定して、これらの点と侵入禁止領域
ＦＢの境界面ｘ＝Ｘ₁との距離が減少する程、各アクチ
ュエーターの減速度合いを大きくすると共に、参照点Ｍ
１，Ｍ２の移動方向が侵入禁止領域ＦＢの境界面ｘ＝Ｘ
₁に平行に近付く程、その減速度合いを緩和するように
設定したので、最も運転室２ａに接触する可能性の大き
なバケット５の２箇所の位置と移動方向を検知して各ア
クチュエーターを減速制御できるから、作業機６と運転
室２ａとの接触事故を確実に防止しながら、さ程減速さ
せる必要が無い作業の作業効率の低下を回避することが
できる。さらに、位置減速係数Ｋ_Piは参照点Ｍｉの境界
面ｘ＝Ｘ₁からの距離（ｘ_Mi−Ｌ₁）に比例して減少
し、減速係数Ｋ_iは一定の移動減速係数Ｋ_Viに対して位
置減速係数Ｋ_Piの逆二次関数的に減少すると共に、移動
角度γ_iが９０°に近付く程、その曲率が大きくなるよ
うに設定されているので、作業機６と運転室２ａとの接
触事故の回避と作業機６の作業効率の好適なバランスを
取ることができる。また、本実施例では減速領域ＳＤお
よび侵入禁止領域ＦＢの境界面は運転室２ａの前方の鉛
直面としたが、例えば、図６に示すように、油圧ショベ
ルの上方、前方および下方に境界面を有した減速領域Ｓ
Ｄおよび侵入禁止領域ＦＢを設定しても良い。この場合
は、設定された侵入禁止領域ＦＢ内に電線や看板、壁等
の障害物あるいは接触禁止物があって、これらの障害物
等に作業機６が接触するのを効果的に防止する際に有効
になる。なお、本実施例では位置減速係数Ｋ_Piは参照点
Ｍｉの境界面ｘ＝Ｘ₁からの距離（ｘ_Mi−Ｌ₁）に比例
して減少し、減速係数Ｋ_iは一定の移動減速係数Ｋ_Viに
対して位置減速係数Ｋ_Piの逆二次関数的に減少するよう
にしたが、減速係数Ｋ_iが距離（ｘ_Mi−Ｌ₁）の減少に
連れて減少し、移動角度γ_iが９０°まで増大するに連
れて減速度合いが緩和される関係が成立すれば、どのよ
うな演算式を用いても構わない。また、操作レバー１８
〜２０は電気レバーとしたが、もちろん、油圧パイロッ
トレバーであっても良く、作業機６の各関節角の検出は
角（度）センサー１５〜１７により行うようにしたが、
シリンダーストロークセンサーにより検出するようにし
ても良い。また、参照点はバケット５の一部に限らず、
アームやブームの一部に設定するようにしても良い。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、作業機の一部に設定した参照点の位置を随時
検出すると共に、参照点の移動方向を随時検出し、参照
点が減速領域内にある時は参照点の位置と移動方向に基
づいて油圧駆動手段の動作を減速させ、参照点が侵入禁
止領域内に侵入した時に油圧駆動手段の動作を停止させ
るようにしたので、参照点の減速領域内での位置ばかり
でなく移動方向をも加味した油圧駆動手段の減速制御が
可能になるから、バケット等の作業機の一部が運転室や
余所の建築物に接触する事故を確実に防止しながら、減
速領域内での作業機の作業効率の低下を可及的に低減で
きる。請求項２記載の発明によれば、参照点の減速領域
と侵入禁止領域の境界面からの距離と、参照点の前記境
界面に対する移動方向に基づいて油圧駆動手段の動作を
減速させるようにしたので、参照点が減速領域と侵入禁
止領域の境界面から何の位の距離にあるかを示す情報と
参照点が前記境界面に対して何の方向に移動しているか
を示す情報に基づいて油圧駆動手段の動作を減速させる
ことができるから、参照点が減速領域と侵入禁止領域の
境界面に達するまでに油圧駆動手段の動作を効果的に減
速させることができると共に、参照点の前記境界面に対
する移動方向に応じた柔軟な油圧駆動手段の減速制御が
可能になる。請求項３記載の発明によれば、参照点の移
動方向が減速領域と侵入禁止領域の境界面に垂直な方向
であった時は、参照点の前記境界面からの距離の減少に
比例して油圧駆動手段の動作を減速させ、参照点の移動
方向が前記境界面に垂直な方向に対して所定の傾斜角を
有していた時は、前記傾斜角の増大に応じて、参照点の
移動方向が前記境界面に垂直な方向であった時の油圧駆
動手段の動作の減速度合いを緩和するようにしたので、
参照点が前記境界面に向かって移動している時は油圧駆
動手段の動作を効果的に減速させ、参照点が前記境界面
にあまり近付かない方向に移動している時は減速領域内
での作業機の作業効率をあまり低下させないようにする
ことができる。請求項４記載の発明によれば、侵入禁止
領域を作業機の運転室から所定の距離の範囲の領域と
し、減速領域は侵入禁止領域の境界面から所定の距離の
範囲の領域としたので、作業機の一部が運転室に接触す
る事故を確実に防止することができる。請求項５記載の
発明によれば、参照点を作業体の一部に複数個設定し、
各々の参照点の位置と移動方向に基づいて判定された油
圧駆動手段の動作の減速度合いの中で最も大きな減速度
合いに従って油圧駆動手段の動作を減速させるようにし
たので、作業機の一部が運転室や余所の建築物に接触す
る事故を確実、かつ、効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る油圧ショベルの駆動機構
の制御回路図

【図２】同じく、油圧ショベルの側面図

【図３】同じく、油圧ショベルの要部寸法図

【図４】作業機の動作領域を説明する説明図

【図５】作業領域制限処理の流れ図

【図６】作業機の異なる動作領域を説明する説明図

【図７】従来例に係る作業機の動作領域を説明する説明
図

【符号の説明】

１下部走行体２上部旋回体２ａ運転室３ブーム４アーム５バケット６作業機７ブームシリンダー８オフセットシリンダー９アームシリンダー１０バケットシリンダー１５ブーム角センサー１６アーム角センサー１７バケット角センサー１８〜２０操作レバー２１コントローラー２２旋回モーター２３〜２７方向切替弁２９油圧ポンプ３０パイロット油圧ポンプ３１比例減圧弁ユニット３２，３３比例減圧弁３４マイクロコンピューター（ＭＰＵ）３５作業域制限スイッチＭ１，Ｍ２参照点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】関節型可動部を介してそれぞれ連設され
た複数のアームの中の先端のアームの先端部に作業体を
具え、複数の前記アームおよび前記作業体を油圧駆動手
段により駆動して作業を行う建設作業機の制御装置にお
いて、前記作業機の一部に設定した参照点の位置を随時
検出する位置検出手段と、前記参照点の移動方向を随時
検出する移動方向検出手段と、前記参照点が前記作業機
の可動範囲内に設定された侵入禁止領域内に侵入した時
に前記油圧駆動手段の動作を停止させる禁止領域内侵入
阻止手段と、前記参照点が前記侵入禁止領域に隣接して
設定された減速領域内にある時は、前記位置検出手段が
検出した前記参照点の位置と前記移動方向検出手段が検
出した前記参照点の移動方向に基づいて前記油圧駆動手
段の動作を減速させる動作減速手段を有したことを特徴
とする建設作業機の制御装置。
【請求項２】動作減速手段は参照点の減速領域と侵入
禁止領域の境界面からの距離と、前記参照点の前記境界
面に対する移動方向に基づいて前記油圧駆動手段の動作
を減速させるものであることを特徴とする請求項１記載
の建設作業機の制御装置。
【請求項３】参照点の移動方向が減速領域と侵入禁止
領域の境界面に垂直な方向であった時は、動作減速手段
は参照点の前記境界面からの距離の減少に比例して油圧
駆動手段の動作を減速させ、前記参照点の移動方向が前
記境界面に垂直な方向に対して所定の傾斜角を有してい
た時は、前記傾斜角の増大に応じて、前記参照点の移動
方向が前記境界面に垂直な方向であった時の前記油圧駆
動手段の動作の減速度合いを緩和するものであることを
特徴とする請求項２記載の建設作業機の制御装置。
【請求項４】侵入禁止領域は作業機の運転室から所定
の距離の範囲の領域であり、減速領域は侵入禁止領域の
境界面から所定の距離の範囲の領域であることを特徴と
する請求項１記載の建設作業機の制御装置。
【請求項５】参照点は作業体の一部に複数個設定され
たものであり、動作減速手段は各々の参照点の位置と移
動方向に基づいて判定された油圧駆動手段の動作の減速
度合いの中で最も大きな減速度合いに従って前記油圧駆
動手段の動作を減速させるものであることを特徴とする
請求項１記載の建設作業機の制御装置。