JPH09105152A - 建設機械の作業範囲制限制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】建設機械の作業範囲制限制御装置において、予
め設定した進入禁止領域の直前でフロント装置を停止さ
せたときに、その後のレバー操作によってアクチュエー
タが不用意に動いてフロント装置が進入禁止領域に進入
したり、ショックを発生したりしないようにする。 【解決手段】制御ユニット９の演算部９ｂ〜９ｈで減速
制御の指令電流値を計算して比例電磁弁１０ａ〜１１ｂ
に出力し、モニターポイントが侵入禁止領域に近づくと
フロント装置を減速し、侵入禁止領域に到達すると停止
させる。また、演算部９ｉでモニターポイントが侵入禁
止領域直前の所定範囲にあると指令電流値を低電流値に
変え、比例電磁弁をフルクローズしてフロント装置を完
全に停止させる。また、演算部９ｉでは進入禁止領域に
近づく方向と離れる方向とで所定範囲の距離を異ならせ
るヒステリシス演算を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベル等の建設機
械の作業範囲制限制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルでは、上部旋回体のフロン
ト部にブームを取り付け、そのブーム先端部に順次アー
ム、バケットを連結して作業用のフロント装置を構成し
ている。そして上記作フロント装置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。

【０００３】このような油圧ショベルで作業を行うと
き、作業現場によっては上方や下方に障害物があるう場
合がある。例えば屋外の作業では電線、屋内の作業では
天井などが上方の障害物となる。また、ガス管や水道管
等が地中にある場合の掘削作業では、これらが下方の障
害物となる。オペレータは作業中これらの障害物にバケ
ット爪先などの部分を接触させたり、引っかけたりしな
いように細心の注意を払う必要がある。

【０００４】このような問題に対して、特開平３−２０
８９２３号公報や特公平６−１９１６５号公報に記載さ
れているような発明がなされている。特開平３−２０８
９２３号公報に記載されている発明は、上方に予めフロ
ント装置の侵入禁止領域を設定し、侵入禁止領域の下方
にアクチュエータの減速領域を設定し、フロント装置の
各先端位置のうち最大高さにある部分がこの減速領域に
侵入すると油圧ポンプの吐出量を減らしてアクチュエー
タの作動速度を落とし、更に侵入禁止領域まで達すると
パイロット操作装置の元圧を断ち、アクチュエータの動
作を止めてしまうことにより、作業機の一部が上方の障
害物に接触することを防ぐようにしたものである。

【０００５】また、特公平６−１９１６５号公報に記載
されている発明は、パイロット操作装置とこのパイロッ
ト操作装置から出力された操作パイロット圧により操作
される流量制御弁との間に当該操作パイロット圧を減圧
して出力する電気式減圧弁を設け、ブームが設定高さま
で上昇すると電気式減圧弁を減圧操作する電気信号を出
力して操作パイロット圧を減圧し、ブームの上昇を停止
させるようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特公平６−１９１６５
号公報では、上記のように電気式減圧弁を用いて操作パ
イロット圧を減圧し、ブームが設定高さまで上昇すると
ブームの上昇を停止させるようにしている。また、この
特公平６−１９１６５号公報に記載の電気式減圧弁を特
開平３−２０８９２３号公報の発明に用いれば、ブーム
と設定高さ（侵入禁止領域）との距離に応じて当該電気
式減圧弁に与えられる電気信号を調整することにより、
ブームが設定高さに近づくと電気式減圧弁による減圧の
程度を増してアクチュエータの作動速度を落とし、ブー
ムの動作速度を減速することもできる。しかし、このよ
うに電気式減圧弁を用いて減速制御をするときには次の
ような問題がある。

【０００７】パイロット操作装置と流量制御弁との間に
電気式減圧弁を配置する場合は、パイロット操作装置か
ら出力された操作パイロット圧を不用意に減圧して、オ
ペレータの意志にそぐわないアクチュエータの速度低下
を起こさないようにしなければならない。このため、電
気式減圧弁は、必要がない限りパイロット操作装置の油
圧源であるパイロットポンプの油圧（パイロットポンプ
元圧）程度の油圧を常に流量制御弁に供給できるようす
るために、通常は電気信号の電流値として最大電流が流
れ、弁を全開にしている。そして、例えばブームが設定
した高さ又は深さに近づくと漸次電気信号の電流値を落
とし、減圧弁を閉じてゆき、徐々にアクチュエータの速
度を落として最後は滑らかに停止させる。

【０００８】ところが、上記のように減速制御する過程
において、侵入禁止領域の直前ではブームの動作速度が
相当遅くなるので、アクチュエータが当該減速制御での
停止処理で完全に停止する前に電流値まで落ちる前にオ
ペレータは操作レバーを中立位置に戻してパイロット操
作装置から出力される操作パイロット圧をゼロにし、ア
クチュエータを停止させることがある。このような停止
状態では、減速制御の電気信号の電流値がアクチュエー
タを完全に停止させる電流値まで落ちていないので、電
気式減圧弁はわずかに開いた、例えば数Ｋｇ／ｃｍ²程
度の油圧を出力できる状態にある。この状態での電気式
減圧弁が出力できる油圧をＰｓとする。この状態で再び
オペレータがブームを更に侵入禁止領域に近づける方向
に動かすため操作レバーの操作で操作パイロット圧を立
たせると、油圧の応答遅れにより電気式減圧弁は瞬時に
は操作パイロット圧をＰｓに減圧できず、電気式減圧弁
の開き状態に応じてわずかの時間だけサージ圧が立って
しまい、流量制御弁がこのサージ圧に応じて瞬間的に動
いてしまい、アクチュエータがわずかに動いてしまう。
このため、オペレータにとってはブームが停止したはず
なのに、その後のレバー操作によってアクチュエータが
不用意に動いて、サージ圧の大きさによってはフロント
装置が飛び出し侵入禁止領域に侵入してしまうので、操
作に細心の注意を払わねばならない。また、サージ圧に
よってブームが動く際、多少のショックが伴うので、オ
ペレータに不快感を与えることになる。

【０００９】本発明の目的は、予め設定した進入禁止領
域の直前でフロント装置を停止させたときに、その後の
レバー操作によってアクチュエータが不用意に動いてフ
ロント装置が進入禁止領域に進入したり、ショックを発
生したりすることのない建設機械の作業範囲制限制御装
置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次の構成を採用する。すなわち、上下方向
に回動可能な複数のフロント部材により構成される多関
節型のフロント装置と、前記複数のフロント部材を駆動
する複数の油圧アクチュエータと、前記複数のフロント
部材の動作を指示する複数の操作手段と、前記複数の操
作手段の操作に応じて駆動され、前記複数の油圧アクチ
ュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量
制御弁とを備え、前記複数の操作手段が操作パイロット
圧を出力し対応する流量制御弁を駆動する複数のパイロ
ット操作装置である建設機械に備えられ、前記フロント
装置に関して予め設定されたモニターポイントと予め設
定した侵入禁止領域との距離に応じて指令電流値を計算
して出力し、前記モニターポイントが前記侵入禁止領域
に近づくと前記フロント装置を減速し、前記侵入禁止領
域に到達すると前記フロント装置を停止させる建設機械
の作業範囲制限制御装置において、前記複数のパイロッ
ト操作装置の少なくとも１つとこれに対応する複数の流
量制御弁との間に設けられ、前記パイロット操作装置か
ら出力された操作パイロット圧を前記指令電流値に応じ
て減圧して出力する電気式減圧弁と、前記モニターポイ
ントと侵入禁止領域との距離が小さくなるに従って小さ
くなるよう前記指令電流値を計算する減速演算手段と、
前記モニターポイントが前記侵入禁止領域から当該侵入
禁止領域直前の所定範囲にあるときに、前記減速演算手
段で計算された指令電流値を前記フロント装置を完全に
停止させる低電流値に変えて前記電気式減圧弁に出力す
る信号低減処理手段とを備える構成とする。

【００１１】以上のように構成した本発明では、モニタ
ーポイントが侵入禁止領域に近づき、モニターポイント
と侵入禁止領域との距離が小さくなると、減速演算手段
は、当該距離が小さくなるに従って小さくなる指令電流
値を計算し、信号低減処理手段は、モニターポイントが
侵入禁止領域直前の所定範囲に入ると、減速演算手段で
計算された指令電流値をフロント装置を完全に停止させ
る低電流値に変えて電気式減圧弁に出力する。これによ
り、モニターポイントが侵入禁止領域直前の所定範囲ま
で近づくと、電気式減圧弁に出力される指令電流値はフ
ロント装置を完全に停止させる低電流値になり、電気式
減圧弁は閉じられ、フロント装置は停止する。また、電
気式減圧弁は閉じられるので、その後、操作レバーを動
かしてもパイロットサージ圧の発生を押さえることがで
き、油圧アクチュエータの不用意な動作を防止すること
ができ、このため、フロント装置が飛び出して進入禁止
領域に進入したり、ショックを発生することがなくな
る。

【００１２】好ましくは、前記信号低減処理手段は、前
記モニターポイントが前記侵入禁止領域に近づくときよ
り前記侵入禁止領域から遠ざかるときの方が前記所定範
囲の距離を長くするヒステリシス演算を行う。

【００１３】このように信号低減処理手段でヒステリシ
ス演算を行わせることにより、上記のように指令電流値
を低電流値に落として進入禁止領域直前に停止させたと
き、この位置でフロント装置１Ａが揺れてもフロント装
置１Ａを確実に停止したままにしておくことができる。

【００１４】また、好ましくは、前記信号低減処理手段
は、前記減速演算手段で計算された指令電流値をスッテ
プ状に前記低電流値に落とす。これにより、フロント装
置を確実に停止させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を油圧ショベルに適
用した場合の実施形態を図１〜図 により説明する。な
お、本実施形態は上方の範囲制限制御を行う場合につい
てのものである。

【００１６】図１において、本発明が適用される油圧シ
ョベルは、油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２からの圧
油により駆動されるブームシリンダ３ａ、アームシリン
ダ３ｂ、バッケトシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ及び左
右の走行モータ３ｅ，３ｆを含む複数の油圧アクチュエ
ータと、これら油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆのそれぞ
れに対応して設けられた複数の操作レバー装置４ａ〜４
ｆと、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエータ３ａ〜
３ｆ間に接続され、操作レバー装置４ａ〜４ｆの操作信
号によって制御され、油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆに
供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁５ａ
〜５ｆと、油圧ポンプ２と流量制御弁５ａ〜５ｆの間の
圧力が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁６とを
有し、これらは油圧ショベルの被駆動部材を駆動する油
圧駆動装置を構成している。

【００１７】また、油圧ショベルは、図２に示すよう
に、垂直方向にそれぞれ回動するブーム１ａ、アーム１
ｂ及びバケット１ｃからなる多関節型のフロント装置１
Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅからなる車体
１Ｂとで構成され、フロント装置１Ａのブーム１ａの基
端は上部旋回体１ｄの前部に支持されている。ブーム１
ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ及び下
部走行体１ｅはそれぞれブームシリンダ３ａ、アームシ
リンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ及
び左右の走行モータ３ｅ、３ｆによりそれぞれ駆動され
る被駆動部材を構成し、それらの動作は上記操作レバー
装置４ａ〜４ｆにより指示される。

【００１８】操作レバー装置４ａ〜４ｆは操作信号とし
てパイロット圧を出力し、対応する流量制御弁５ａ〜５
ｆを駆動するパイロット操作装置と呼ばれる油圧パイロ
ット方式であり、それぞれ、図３に示すように、オペレ
ータにより操作される操作レバー４０と、操作レバー４
０の操作量と操作方向に応じたパイロット圧を生成する
一対の減圧弁４１，４２とにより構成され、減圧弁４
１，４２の一次ポート側はパイロットポンプ４３に接続
され、二次ポート側はパイロットライン４４ａ，４４
ｂ；４５ａ，４５ｂ；４６ａ，４６ｂ；４７ａ，４７
ｂ；４８ａ，４８ｂ；４９ａ，４９ｂを介して対応する
流量制御弁の油圧駆動部５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１
ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４
ｂ；５５ａ，５５ｂに接続されている。

【００１９】例えばブーム用のパイロット操作装置４ａ
は、操作レバー４０が図３のＡ方向に操作されると、パ
イロットポンプ４３からのパイロット元圧を減圧弁４１
により操作レバー４０の操作量に比例した圧力に変化さ
せてパイロットライン４４ａに出力し、この圧力が流量
制御弁５ａの油圧駆動部５０ａに与えられることにより
流量制御弁５ａのスプールは図１の右方に動かされる。
これにより、主ポンプである油圧ポンプ２からの圧油は
ブームシリンダ３ａのボトム側に供給され、ブームシリ
ンダ３ａは伸長するよう駆動され、図２に示されるブー
ム１ａは上方に動かされる。操作レバー４０を図３のＢ
方向に操作すると、パイロットポンプ４３からのパイロ
ット元圧を減圧弁４２により操作レバー４０の操作量に
比例した圧力に変化させてパイロットライン４４ｂに出
力し、この圧力が流量制御弁５ａの油圧駆動部５０ｂに
与えられることにより流量制御弁５ａのスプールは図１
の左方に動かされ、油圧ポンプ２からの圧油はブームシ
リンダ３ａのロッド側に供給され、ブームシリンダ３ａ
は収縮するよう駆動され、図２に示されるブーム１ａは
下方に動かされる。操作レバー４０を中央位置に戻す
と、減圧弁４１，４２はパイロットライン４４ａ，４４
ｂをタンクにつなげ、流量制御弁５ａへのパイロット圧
の付与は解除され、流量制御弁５ａは復元スプリングに
より中立位置に戻され、ブーム１ａの動きは停止する。
アーム用、バケット用のパイロット操作装置４ｂ，４ｃ
についても同様である。このようなブーム用、アーム
用、バケット用のパイロット操作装置４ａ〜４ｃの操作
を単独又は適当に組み合わせて行うことにより、フロン
ト装置１Ａを所望の態様で屈折動作させ、掘削積込作業
などを行うことができる。なお、本願明細書中では、パ
イロット操作装置４ａ，４ｂから出力されたパイロット
圧のことを特に「操作パイロット圧」と呼ぶ。

【００２０】以上のような油圧ショベルに本実施例によ
る作業範囲制限制御装置が設けられている。この作業範
囲制限制御装置は、予め作業に応じてフロント部材が侵
入してはならない領域（侵入禁止領域）を指示するため
の設定器７と、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１
ｃのそれぞれの回動支点に設けられ、フロント装置１Ａ
の位置と姿勢に関する状態量としてそれぞれの回動角を
検出する角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃと、設定器７の設
定信号、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃの検出信号を入力
し、フロント部材が侵入してはならない侵入禁止領域を
設定すると共に、その侵入禁止領域に応じて作業範囲を
制限制御するための電気信号を出力する制御ユニット９
と、パイロットライン４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ
にそれぞれ設置され、パイロット操作装置４ａ，４ｂか
ら出力された操作パイロット圧をパイロット一次圧とし
てこれを前記制御ユニット９から出力されたそれぞれの
電気信号に応じて減圧して出力する比例電磁弁１０ａ，
１０ｂ，１１ａ，１１ｂとで構成されている。

【００２１】比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１
ｂは電気式減圧弁であり、図４に示すような構造を有し
ている。図中、１５０は入力ポート、１５１は出力ポー
ト、１５２はタンクポート、１５３はスプール、１５４
は内部通路、１５５は圧力室、１５６はソレノイドであ
り、入力ポート１５０にパイロット操作装置４ａ，４ｂ
から出力された操作パイロット圧がパイロット一次圧と
して導かれ、出力ポート１５２からのパイロット二次圧
（出力圧）が流量制御弁５ａ，５ｂの油圧駆動部５０
ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに与えられ、ソレノイド１
５６に制御ユニット９からの電気信号が与えられる。

【００２２】ソレノイド１５６に与えられる電気信号の
電流値がゼロの時は、ソレノイド１５６には電磁力は発
生せず、内部通路１５４を介して圧力室１５５に伝えら
れるパイロット一次圧による付勢力Ｆｐによりスプール
１５４は図示右方に移動し、出力ポート１５１をタンク
ポート１５２に連通し、パイロット二次圧をタンク圧に
する（フルクローズ）。ソレノイド１５６に与えられる
電気信号の電流値がゼロでないときは、その電流値に応
じた軸方向の力Ｆｓが発生し、スプール１５３を図示左
方に動かし、圧力室１５５により与えられる付勢力Ｆｐ
とつりあった位置でスプール１５３は止まる。このと
き、出力ポート１５１とタンクポート１５２の連通は遮
断され、出力ポート１５１は入力ポート１５０と絞りを
介して連通し、出力ポート１５１にはその絞りに応じて
減圧された圧力が発生し、これがパイロット二次圧とし
て出力される。また、圧力室１５５にはその出力ポート
１５１の減圧された圧力（パイロット二次圧）が内部通
路１５４を介して導かれ、付勢力Ｆｐはパイロット二次
圧に応じた値となっている。そして、ソレノイド１５６
に与えられる電気信号の電流値が増加し、軸方向の力Ｆ
ｓが大きくなると、それに応じてスプール１５３は図示
左方に動かされ、スプール１５３の絞りは弱くなって減
圧の程度は小さくなり、出力ポート１５１に発生する圧
力（パイロット二次圧）は増加する。ソレノイド１５６
に与えられる電気信号の電流値が最大になると、スプー
ル１５３は絞りが全く働かない位置まで動かされ（フル
オープン）、出力ポート１５１に発生する圧力（パイロ
ット二次圧）は入力ポート１５０の圧力（パイロット一
次圧）と同じになる。

【００２３】設定器７は、操作パネルあるいはグッリプ
上に設けられたスイッチ等の操作手段により設定信号を
制御ユニット９に出力し侵入禁止領域の設定を指示する
もので、操作パネル上には表示装置等、他の補助手段が
あってもよい。また、ＩＣカードによる方法、バーコー
ドによる方法、レーザによる方法、無線通信による方法
等、他の方法を用いてもよい。

【００２４】制御ユニット９は図５に示すような制御機
能を有している。すなわち、制御ユニット９は、侵入禁
止領域演算部９ａ、フロント姿勢演算部９ｂ、制限値記
憶メモリ９ｃ、モニターポイント選択演算部９ｄ、減速
制御演算部９ｅ、最大シリンダ速度演算部９ｆ、最大パ
イロット圧演算部９ｇ、バルブ指令電流値演算部９ｈ、
バルブ指令信号低減処理演算部９ｉ、電流出力部９ｊの
各機能を有している。

【００２５】侵入禁止領域演算部９ａでは、設定器７か
らの指示でフロント部材が侵入してはならない領域（侵
入禁止領域）の設定演算を行う。その一例を図６を用い
て説明する。

【００２６】図６において、オペレータの操作でアーム
１ｂの後端を制限したい高さ上の点Ｐｃまでもってゆ
き、設定器７からの指示でそのときのアーム１ｂの後端
の位置を計算し、その位置を侵入禁止領域の境界の設定
値とする。ここで、点Ｐｃの位置はフロント姿勢演算部
９ｂにて計算される。

【００２７】フロント姿勢演算部９ｂでは、角度検出器
８ａ〜８ｃで検出したブーム、アーム、バケットの回動
角と、制御ユニット９の記憶装置に予め記憶した図６に
示すようなフロント装置１Ａ及び車体１Ｂの各部寸法Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５等のデータとを用いてフロ
ント装置１Ａの位置と姿勢を計算する。このとき、位置
と姿勢は例えばブーム１ａの回動支点を原点としたＸＺ
座標系の座標値として求める。ＸＺ座標系は本体１Ｂに
固定した垂直面内にある直交座標系である。

【００２８】ここで、侵入禁止領域演算部９ａでの設定
演算を行うとき、フロント姿勢演算部９ｂは、点Ｐｃの
位置をＸＺ座標系のＺ座標値として計算し、その値を侵
入禁止領域の境界の設定値（Ｚ座標値＝Ｐｃｚ）とす
る。侵入禁止領域演算部９ａで計算されたこの侵入禁止
領域の境界の設定値（Ｚ座標値＝Ｐｃｚ）は制限値記憶
メモリ９ｃに記憶しておく。

【００２９】また、フロント装置１Ａには予め所定箇所
に複数のモニターポイントＭ１，Ｍ２が設定されてお
り、フロント姿勢演算部９ｂでは、制限制御による作業
中に各モニターポイントＭ１，Ｍ２の位置を計算してい
る。本実施形態では、モニターポイントＭ１はアーム１
ｂの後端であり、モニターポイントＭ２はバケット１ｃ
の回動中心（バケットピン）を中心にした半径Ｌ３（バ
ケットピンからバケット先端までの距離）の円の最高点
である。このときも、各モニターポイントの位置はＸＺ
座標系の値として求め、各モニターポイントの高さはＸ
Ｚ座標系のＺ座標値として計算される。

【００３０】ここで、フロント姿勢演算部９ｂで計算さ
れるアーム１ｂの後端の位置すなわちモニターポイント
Ｍ１の位置（Ｍ1x，Ｍ1z）や、モニターポイントＭ２の
位置（Ｍ2x，Ｍ2z）は、回動角α，β，γから記憶装置
に記憶した図６に示される各部寸法を用いて下記の式に
より求まる。

【００３１】Ｍ1x＝Ｌ1ｃｏｓα−Ｌ4ｃｏｓ（α＋β）
＋Ｌ5ｓｉｎ（α＋β） Ｍ1z＝−Ｌ1ｓｉｎα＋Ｌ2ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ5ｃｏ
ｓ（α＋β） Ｍ2x＝Ｌ1ｃｏｓα＋Ｌ2ｃｏｓ（α＋β） Ｍ2z＝−Ｌ1ｓｉｎα−Ｌ2ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ3 モニターポイント選択部９ｄでは、フロント姿勢演算部
９ｂで計算されたモニターポイントＭ１，Ｍ２のＺ座標
値Ｍ1z，Ｍ2zと、制限値記憶メモリ９ｃに記憶した侵入
禁止領域の境界の設定値Ｐｃｚとから、モニターポイン
トＭ1，Ｍ2と侵入禁止領域の境界との間の距離Ｌ1M，Ｌ
2Mを計算し、距離Ｌ1M，Ｌ2Mを比較し、侵入禁止領域に
近い方のモニターポイント、すなわちＬ1M＜Ｌ2Mであれ
ばＭ1を、Ｌ1M＞Ｌ2MであればＭ2を選択し、選択モニタ
ーポイントＭsとする。なお、Ｌ1M＝Ｌ2Mの場合はどち
らを選択モニターポイントとしてもよいが、ここではＭ
1を選択モニターポイントとする。

【００３２】減速制御演算部９ｅでは、モニターポイン
ト選択部９ｄで選択されたモニターポイントＭsのＺ座
標値Ｍszと、制限値記憶メモリ９ｃに記憶した侵入禁止
領域の境界の設定値Ｐｃｚと、制御ユニット９の記憶装
置に予め記憶しておいた減速領域の範囲を示す距離（以
下、減速距離という）ＬU及び減速関数（後述）とか
ら、ブームシリンダ３ａの伸び方向と縮み方向、アーム
シリンダ３ｂの伸び方向と縮み方向に対する減速指令信
号ＫBU，ＫBD，ＫAU，ＫADを演算する。この演算内容を
以下に説明する。

【００３３】まず、選択モニターポイントＭｓと侵入禁
止領域の境界との間の距離ＬMを計算する。図６ではモ
ニターポイントＭ1が最も高い位置にあるとして距離ＬM
が計算されている。次いで、この距離ＬMと減速距離ＬU
とを比較し、ＬM＞ＬUであれば選択モニターポイントＭ
sがまだ減速領域に入っていないので、減速指令信号ＫB
U，ＫBD，ＫAU，ＫADは全て１にする。ＬM≦ＬUであれ
ば選択モニターポイントＭsが減速領域に入っていると
判断し、下記の減速関数から減速指令信号ＫBU，ＫBD，
ＫAU，ＫADを演算する。

【００３４】 ＫBU＝ＬM／ＬU ＫBD＝１ ＫAU＝ＬM／ＬU ＫAD＝ＬM／ＬU 上記の減速関数を図７に示す。この図から分かるよう
に、ブームシリンダ３ａの伸び方向に対する減速指令信
号ＫBUの減速関数、アームシリンダ３ｂの伸び方向及び
縮み方向に対する減速指令信号ＫAU，ＫADの減速関数
は、減速距離ＬU以下で距離ＬMが小さくなるにしたがっ
て減速指令信号が１から０まで直線的に小さくなるよう
に設定されている。

【００３５】最大シリンダ速度演算部９ｆでは、予め制
御ユニット９の記憶装置に記憶しておいたブームシリン
ダ３ａの伸び方向及び縮み方向の最大シリンダ速度ＶBU
max，ＶBDmaxとアームシリンダ３ｂの伸び方向及び縮み
方向の最大シリンダ速度ＶAUmax，ＶADmaxと、上記で計
算した減速指令信号ＫBU，ＫBD及びＫAU，ＫADよりブー
ムシリンダ３ａの伸び、縮み動作の減速最大シリンダ速
度ＶBUmaxc，ＶBDmaxcとアームシリンダ３ｂの伸び、縮
み動作の減速最大シリンダ速度ＶAUmaxc，ＶADmaxcを演
算する。この演算式を以下に示す。

【００３６】 ＶBUmaxc＝ＫBU×ＶBUmax ＶBDmaxc＝ＫBD×ＶBDmax ＶAUmaxc＝ＫAU×ＶAUmax ＶADmaxc＝ＫAD×ＶADmax 最大パイロット圧演算部９ｇでは最大シリンダ速度演算
部９ｆで演算した減速最大シリンダ速度ＶBUmaxc，ＶBD
maxc，ＶAUmaxc，ＶADmaxcと予め制御ユニット９の記憶
装置に記憶しておいた図８の（ａ），（ｂ），（ｃ）及
び（ｄ）に示すようなパイロット圧とシリンダ速度のテ
ーブルよりブームシリンダ３ａの伸び、縮み動作の減速
最大パイロット圧ＰBUmaxc，ＰBDmaxcと、アームシリン
ダ３ｂの伸び、縮み動作の減速最大パイッロト圧ＰAUma
xc，ＰADmaxcを演算する。

【００３７】バルブ指令電流値演算部９ｈでは最大パイ
ロット圧演算部９ｇで演算したＰBUmaxc，ＰBDmaxc，Ｐ
AUmaxc，ＰADmaxcと予め制御ユニット９の記憶装置に記
憶しておいた図９に示すようなパイロット圧と電流値の
テーブルより、ブームシリンダ３ａの伸び、縮み動作、
アームシリンダ３ｂの伸び、縮み動作の速度を規定する
比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂに対する指
令電流値ｉBU，ｉBD，ｉAU，ｉADを演算する。

【００３８】バルブ指令信号低減処理演算部９ｉでは、
バルブ指令電流値演算部９ｈで演算された指令電流値ｉ
BU，ｉBD，ｉAU，ｉADに対して図１０に示すようなテー
ブルを用いてヒステリシス演算を伴う信号低減処理を行
う。ここで、ヒステリシスを伴う信号低減処理について
説明する。

【００３９】図１０において、横軸は指令電流値ｉBU，
ｉBD，ｉAU，ｉADであり、縦軸は指令電流値ｉBU，ｉB
D，ｉAU，ｉADを信号低減処理した後の指令電流値ｉBU
C，ｉBDC，ｉAUC，ｉADCである。また、ｉ0は選択モニ
ターポイントＭsが侵入禁止領域に達した際の減速指令
信号ＫBU＝０，ＫBD＝０，ＫAU＝０，ＫAD＝０のときの
指令電流値である。以下の説明はブームシリンダ伸び方
向（ｉBU）の信号低減処理について説明する。

【００４０】まず、各モニターポイントのうちの最も侵
入禁止領域に近いもの、すなわち選択モニターポイント
Ｍsが侵入禁止領域から遠く離れているときは、信号低
減処理を行う際の電流値の履歴を表すフラグｆｌｇをｆ
ｌｇ＝０とし、指令電流値ｉBUCをバルブ指令電流値演
算部９ｈで演算された指令電流値ｉBUと同じ値にする
（ｉBUC＝ｉBU）。次に、選択モニターポイントＭsが漸
次侵入禁止領域に接近してきて、バルブ指令電流値演算
部９ｈで演算された指令電流値ｉBUが選択モニターポイ
ントＭsが侵入禁止領域に達した際の指令電流値ｉ0より
大きいｉ1以下になったならば、ｆｌｇ＝１として指令
電流値ｉBUCをｉ0より小さい低電流値ｉ0′にする（ｉB
UC＝ｉ0′）。逆に、各モニターポイントのうち最も侵
入禁止領域に近いある選択モニターポイントＭsが漸次
侵入禁止領域から遠ざかり、バルブ指令電流値演算部９
ｈで演算された指令電流値ｉBUが徐々に大きくなり、ｉ
BUが上記電流値ｉ1より大きいｉ2になったらｆｌｇ＝０
とし、ｉBUC＝ｉ2とし、それまでは、ｆｌｇ＝１でｉBU
C＝ｉ0′とする。

【００４１】すなわち、ｉBUがｉ1より小さければｆｌ
ｇ＝１でｉBUC＝ｉ0′とし、ｉBUがｉ2より大きければ
ｆｌｇ＝０でｉBUC＝ｉBUとなる。ｉBUがｉ1とｉ2の間
であるならば、ｆｌｇに応じてｉ0′かｉBUのいずれか
を選択することになる（ｆｌｇ＝０であればｉBUC＝ｉB
U、ｆｌｇ＝１であればｉBUC＝ｉ0′）。

【００４２】このようにして選択モニターポイントＭs
が、指令電流値ｉBUがｉ1以下となる侵入禁止領域直前
の所定範囲にあるときは、指令電流値ｉBUCをｉ0より小
さい低電流値ｉ0′にする信号低減処理が行われる。ま
た、指令電流値ｉBUがｉ1になるときよりｉ2になるとき
の方が選択モニターポイントＭsは侵入禁止領域から遠
くに位置しており、選択モニターポイントＭsが侵入禁
止領域に近づくときより侵入禁止領域から遠ざかるとき
の方が指令電流値ｉBUCを低電流値ｉ0′にする所定範囲
の距離が長いヒステリシス演算が行われる。

【００４３】アームシリンダ伸び方向（ｉAU）及び縮み
方向（ｉAD）のヒステリシス低電流変換演算についても
同様である。ブームシリンダの縮み方向については、ｉ
BDCをバルブ指令電流値演算部９ｈで演算された指令電
流値ｉBUと常に同じ値にする（ｉBDC＝ｉBD）。

【００４４】電流出力部９ｊでは、バルブ指令信号低減
処理演算部９ｉで計算されたｉBUC，ｉBDC，ｉAUC，ｉA
DCを図示せぬ増幅器で増幅し、電気信号として比例電磁
弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂに出力する。

【００４５】ここで、減速制御演算部９ｅで計算される
減速指令信号がＫBU＝１，ＫBD＝１，ＫAU＝１，ＫAD＝
１のときに最大パイロット圧演算部９ｇで演算される減
速最大パイロット圧ＰBUmaxc，ＰBDmaxc，ＰAUmaxc，Ｐ
ADmaxcは操作パイロット圧の最大圧力（パイロットポン
プ元圧）に設定されており、減速最大パイロット圧ＰBU
maxc，ＰBDmaxc，ＰAUmaxc，ＰADmaxcをパイロット圧の
最大圧力にするときの指令電流値ｉBU，ｉBD，ｉAU，ｉ
ADは比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂをフル
オープンにする電流値である。また、ＫBU＝０，ＫBD＝
０，ＫAU＝０，ＫAD＝０のときは減速最大パイロット圧
ＰBUmaxc，ＰBDmaxc，ＰAUmaxc，ＰADmaxcを０にするこ
とであり、このときの指令電流値ｉBU，ｉBD，ｉAU，ｉ
ADは比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂをフル
クローズにする電流値（シリンダ３ａ，３ｂが動作しな
い電流値）である。また低電流値ｉ0′はＫBU＝０，ＫB
D=0,KAU＝０，ＫAD＝０のときのｉOより小さいのである
から、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを確
実にフルクローズにし（シリンダ３ａ，３ｂの動作を止
め）、シリンダを確実に停止させフロント装置１Ａを完
全に停止させる電流値である。一例として、低電流値ｉ
0′は０ミリアンペアである。

【００４６】以上の制御の流れを図１１にフローチャー
トとして示す。

【００４７】図１１において、手順４００，４１０はフ
ロント姿勢演算部９ｂに相当し、手順２００，５００，
５１０はモニターポイント選択演算部９ｄに相当し、手
順６００〜６３０は減速制御演算部９ｅに相当し、手順
７００は最大シリンダ速度演算部９ｆに相当し、手順８
００〜８２０は最大パイロット圧演算部９ｇに相当し、
手順９００はバルブ指令電流値演算部９ｈに相当し、手
順１０００はバルブ指令信号低減処理演算部９ｉに相当
し、手順１１００は電流出力部９ｊに相当する。なお、
手順３００は安全のための初期設定である。

【００４８】また、以上において、比例電磁弁１０ａ，
１０ｂ又は１１ａ，１１ｂはパイロット操作装置４ａ，
４ｂの少なくとも１つとこれに対応する流量制御弁５ａ
又は５ｂとの間に設けられ、パイロット操作装置４ａ又
は４ｂから出力された操作パイロット圧を指令電流値に
応じて減圧して出力する電気式減圧弁を構成し、制御ユ
ニット９のフロント姿勢演算部９ｂ、制限値記憶メモリ
９ｃ、モニターポイント選択演算部９ｄ、減速制御演算
部９ｅ、最大シリンダ速度演算部９ｆ、最大パイロット
圧演算部９ｇ、バルブ指令電流値演算部９ｈは、モニタ
ーポイントＭsと侵入禁止領域との距離が小さくなるに
従って小さくなるよう指令電流値を計算する減速演算手
段を構成し、制御ユニット９のバルブ指令信号低減処理
演算部９ｉと電流出力部９ｊは、モニターポイントＭs
が侵入禁止領域から当該侵入禁止領域直前の所定範囲に
あるときに、前記指令電流値をフロント装置を完全に停
止させる低電流値に変換して電気式減圧弁に出力する信
号低減処理手段を構成する。

【００４９】また信号低減処理手段を構成するバルブ指
令信号低減処理演算部９ｉは、モニターポイントＭsが
侵入禁止領域に近づくときより侵入禁止領域から遠ざか
るときの方が前記所定範囲の距離を長くするヒステリシ
ス演算を行うものである。

【００５０】次に、以上のように構成した本実施例の動
作を説明する。フロント装置１Ａを上方に動かそうとし
てオペレータがブーム用及びアーム用のパイロット操作
装置４ａ，４ｂの操作レバーをそれぞれブーム上げ方向
及びアームダンプ方向に操作すると、ブーム上げ側のパ
イロットライン４４ａ及びアームダンプ側のパイロット
ライン４５ｂに操作パイロット圧が生成され、油圧制御
弁５ａ，５ｂが駆動され、フロント部材であるブーム１
ａ及びアーム１ｂが動かされる。ブーム１ａ、アーム１
ｂ及びバケット１ｃの各関節角は位置検出手段である角
度検出器８ａ〜８ｃにより検出され、その検出信号が制
御ユニット９のフロント姿勢演算部９ｂに入力される。
フロント姿勢演算部９ｂではこの入力信号によりモニタ
ーポイントＭ１，Ｍ２の位置を演算し、モニターポイン
ト選択部９ｄでは、フロント姿勢演算部９ｂで計算され
たモニターポイントＭ１，Ｍ２のＺ座標値Ｍ1z，Ｍ2z
と、制限値記憶メモリ９ｃに記憶した侵入禁止領域の境
界の設定値Ｐｃｚとから、モニターポイントＭ1，Ｍ2と
侵入禁止領域の境界との間の距離Ｌ1M，Ｌ2Mを計算し、
侵入禁止領域に近い方のモニターポイントを選択モニタ
ーポイントＭsとする。

【００５１】減速制御演算部９ｅでは、モニターポイン
ト選択部９ｄで選択されたモニターポイントＭsのＺ座
標値Ｍszと、制限値記憶メモリ９ｃに記憶した侵入禁止
領域の境界の設定値Ｐｃｚとから、選択モニターポイン
トＭsと侵入禁止領域の境界との間の距離ＬMを計算し、
この距離ＬMと減速距離ＬUとを比較して選択モニターポ
イントＭｓが減速領域に入っているかどうかを判断す
る。

【００５２】このとき、フロント装置１Ａがまだ高く上
がっておらず、選択モニターポイントＭsが侵入禁止領
域から遠いときは、ＬM＞ＬUであるので、減速制御演算
部９ｅでは選択モニターポイントＭsが減速領域に入っ
ていないと判断し、ＫBU＝１，ＫBD＝１，ＫAU＝１，Ｋ
AD＝１の減速指令信号を生成する。

【００５３】バルブ指令信号低減処理演算部９ｉでは、
電流値の履歴を表すフラグｆｌｇをｆｌｇ＝０とし、ｉ
BUC＝ｉBU，ｉBDC＝ｉBD，ｉAUC＝ｉAU，ｉADC＝ｉADの
演算を行い、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１
ｂをフルオープンする。これによりブーム用の油圧制御
弁５ａ及びアーム用の油圧制御弁５ｂにはパイロット操
作装置４ａ，４ｂで生成された操作パイロット圧がその
まま伝達され、フロント装置１Ａをオペレータの操作通
りに動かすことができる。

【００５４】フロント装置１Ａが侵入禁止領域に近づき
選択モニターポイントＭsが減速領域に到達すると、減
速制御演算部９ｅではＬM≦ＬUとなるので選択モニター
ポイントＭsが減速領域に入ったと判断され、距離ＬMに
従って図７に示す減速関数から１より小さい減速指令信
号ＫBU，ＫAU，ＫADが生成され、この減速指令信号に応
じて比例電磁弁１０ａ，１１ａ，１１ｂが絞られ、ブー
ム及びアームの動作速度が減じられる。

【００５５】フロント装置１Ａが更に侵入禁止領域に近
づき、バルブ指令電流値演算部９ｈで演算された指令電
流値ｉBU，ｉAU，ｉADがｉ1になったならば、バルブ指
令信号低減処理演算部９ｉではｆｌｇ＝１とし、指令電
流値ｉBUC，ｉAUC，ｉADCをｉBUC＝ｉ0′，ｉAUC＝ｉ
0′，ｉADC＝ｉ0′とし、比例電磁弁１０ａ，１１ａ，
１１ｂをフルクローズし、ブームシリンダ３ａ及びアー
ムシリンダ３ｂの動きを止めてフロント装置１Ａを停止
させる。

【００５６】このようにしてフロント装置１Ａを停止さ
せた状態で、オペレータがブーム用及びアーム用のパイ
ロット操作装置４ａ，４ｂの操作レバーを更にブーム上
げ方向及びアームダンプ方向に操作すると、ブーム上げ
側のパイロットライン４４ａ及びアームダンプ側のパイ
ロットライン４５ｂに操作パイロット圧が再び生成され
る。しかし、このとき比例電磁弁１０ａ，１１ｂは上記
のように演算部９ｉでの信号低減処理によりフルクロー
ズしているので、比例電磁弁１０ａ，１１ｂの出力側に
サージ圧が立つことがなく、流量制御弁５ａ，５ｂがこ
のサージ圧に応じて瞬間的に動きブームシリンダ３ａ及
びアームシリンダ３ｂが動いてしまうことがなくなる。

【００５７】今、このことを図１２及び図１３を用いて
さらに説明する。

【００５８】図１２はフロント装置１Ａが進入禁止領域
に近づき、停止するまでのバルブ指令電流値演算部９ｈ
で演算される指令電流値ｉBU，ｉBD，ｉAU，ｉAD（ｉで
代表）とパイロット操作装置を任意量操作したときの対
応するシリンダ速度との関係を示すものである。

【００５９】フロント装置１Ａが侵入禁止領域に近づ
き、バルブ指令電流値演算部９ｈで演算された指令電流
値ｉBU，ｉADがｉ1になると、本発明のバルブ指令信号
低減処理演算部９ｉによる信号低減処理をしない場合
は、指令電流値ｉBU，ｉADに相当する電流がそのまま比
例電磁弁１０ａ，１１ｂに与えられ、ブームシリンダ３
ａ及びアームシリンダ３ｂはｖ１の速度で動き、フロン
ト装置１Ａは減速されつつ動いている。

【００６０】このように減速制御をしているとき、侵入
禁止領域の直前ではブームやアームの動作速度が相当遅
くなるので、フロント装置１Ａが完全に停止する前にオ
ペレータは操作レバーを中立位置に戻してパイロット操
作装置４ａ，４ｂから出力される操作パイロット圧をゼ
ロにし、フロント装置１Ａを停止させることがある。こ
のような停止状態では、バルブ指令電流値演算部９ｈで
演算された指令電流値ｉBU，ｉADはフロント装置１Ａを
完全に停止させる電流値ｉ0まで落ちておらず、比例電
磁弁１０ａ，１１ｂはわずかに開いた、例えば数Ｋｇ／
ｃｍ²程度の油圧を出力できる状態にある。この状態で
の指令電流値ｉBU，ｉADをｉsとし、比例電磁弁１０
ａ，１１ｂが出力できる油圧をＰｓとする。

【００６１】この状態で再びオペレータがブームを更に
侵入禁止領域に近づける方向に動かすべく操作レバーを
操作して操作パイロット圧を立たせると、油圧の応答遅
れにより比例電磁弁１０ａ，１１ｂは瞬時には操作パイ
ロット圧をＰｓに減圧できず、比例電磁弁１０ａ，１１
ｂの開き状態に応じてわずかの時間だけサージ圧が立っ
てしまう。この様子を図１３に示す。このようにサージ
圧が立つと、流量制御弁５ａ，５ｂがこのサージ圧に応
じて瞬間的に動いてしまい、ブームシリンダ３ａ及びア
ームシリンダ３ｂがわずかに動いてしまう。このため、
オペレータにとってはブームやアームが停止したはずな
のに、その後のレバー操作によってブームやアームが再
び動き、サージ圧の大きさによっては設定した侵入禁止
領域よりフロント装置が侵入してしまうので、操作に細
心の注意を払わねばならない。また、サージ圧によって
ブームが動く際、多少のショックが伴うので、オペレー
タに不快感を与えることになる。

【００６２】本実施形態では、上記のようにバルブ指令
電流値演算部９ｈで演算される指令電流値ｉBU，ｉAU，
ｉADがｉ1になる距離までフロント装置１Ａが進入禁止
領域に近づくと、バルブ指令信号低減処理演算部９ｉで
ｉBUC＝ｉ0′，ｉAUC＝ｉ0′，ｉADC＝ｉ0′として比例
電磁弁１０ａ，１１ａ，１１ｂを強制的にフルクローズ
し、ブームシリンダ３ａとアームシリンダ３ｂの動きを
止めてフロント装置１Ａを停止させるので、その後、オ
ペレータが操作レバーを更に操作しパイロットライン４
４ａ，４５ｂに操作パイロット圧を立たせても、図１３
に示すようなサージ圧が立つことがなく、ブームシリン
ダ３ａ及びアームシリンダ３ｂが不用意に動いてフロン
ト装置１Ａが進入禁止領域へ進入しまうことがなくな
る。また、サージ圧によるショックの発生でオペレータ
に不快感を与えることもない。

【００６３】また、上記のようにバルブ指令信号低減処
理演算部９ｉでｉBUC＝ｉ0′，ｉAUC＝ｉ0′，ｉADC＝
ｉ0′としてフロント装置１Ａを停止させたとき、その
停止したところで車体の振動によりフロント装置１Ａが
揺れることがある。この場合、その揺れが角度検出器８
ａ〜８ｃにより検出され、制御ユニット９のバルブ指令
電流値演算部９ｈで、ｉ1以上の指令電流値ｉBU，ｉAD
が演算されると、バルブ指令信号低減処理演算部９ｉで
ヒステリシス演算がない場合は、指令電流値ｉBU，ｉAD
がそのままｉBUC，ｉADCに変換され、比例電磁弁１０
ａ，１１ｂは再び開き、ブームシリンダ３ａ及びアーム
シリンダ３ｂは再び動き出してしまう。本実施形態で
は、バルブ指令信号低減処理演算部９ｉでヒステリシス
演算を行い、指令電流値ｉBU，ｉADがｉ1より大きいｉ2
以上になるまで指令電流値ｉBUC，ｉADCはｉ0′に保た
れるので、フロント装置１Ａが揺れてその揺れが角度検
出器８ａ〜８ｃにより検出されても、比例電磁弁１０
ａ，１１ｂが開きブームシリンダ３ａ及びアームシリン
ダ３ｂが再び動き出すことはなく、フロント装置１Ａを
確実に停止させたままにすることができる。

【００６４】以上のように本実施形態によれば、フロン
ト装置１Ａが進入禁止領域に近づくと徐々にシリンダの
動作速度が減じられ、進入禁止領域直前でシリンダの動
作速度がゼロになるので、フロント装置１Ａが進入禁止
領域に進入することがない。また、進入禁止領域直前の
所定範囲でバルブ指令電流値ｉBUC，ｉADCをシリンダが
動作しない電流値ｉ0より小さな低電流値ｉ0´に落とす
ので、進入禁止領域直前の所定範囲でフロント装置１Ａ
を停止させた後、操作レバーを大きく動かしてもパイロ
ットサージ圧の発生を押さえることができ、ブームシリ
ンダ３ａ及びアームシリンダ３ｂの不用意な動作を防止
することができる。このため、フロント装置が飛び出し
て進入禁止領域に進入したり、ショックを発生してオペ
レータに不快感を与えることが防止できる。

【００６５】また、進入禁止領域直前の信号低減処理で
ヒステリシス演算を行うので、指令電流値ｉBUC，ｉADC
を低電流値ｉ0´に落としてフロント装置１Ａを進入禁
止領域直前に停止させた状態でフロント装置１Ａが揺れ
ても、フロント装置１Ａを確実に停止したままにしてお
くことができる。

【００６６】なお、本発明の作業範囲制限制御装置は上
述の実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
一例として、フロント装置１Ａの位置と姿勢に関する状
態量を検出する手段として回動角を検出する角度計を用
いたが、シリンダのストロークを検出してもよい。ま
た、侵入禁止領域を上方に設定した場合について説明し
たが、下方、前方に設定した場合についても同様であ
る。

【００６７】また、バルブ指令信号低減処理演算部９ｉ
では、ヒステリシスの伴う信号低減処理をしたが、指令
電流値ｉBUがｉ1になる位置から侵入禁止領域までの所
定範囲の距離を長く設定する場合等、状況によってヒス
テリシス演算は省略できる。更に、指令電流値ｉBUがｉ
1以下になると指令電流値ｉBUCを低電流値ｉ0′にスッ
テプ状に低減したが、スッテプ状でなくある程度の傾き
をもって低減しても良い。また、比例電磁弁を確実に振
るクローズさせるため、指令電流値ｉBUCをｉ0以下のｉ
0′まで低減させたが、ｉ0に低減しても良い。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、予め設定した進入禁止
領域の直前でフロント装置を停止させたときに、その後
のレバー操作によってアクチュエータが不用意に動いて
フロント装置が進入禁止領域に進入したり、ショックを
発生してオペレータに不快感を与えることを防止でき
る。

【００６９】また、本発明によれば、進入禁止領域直前
の停止位置でフロント装置が揺れても、フロント装置を
確実に停止したままにしておくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による建設機械の作業範囲
制限制御装置を油圧駆動装置と共に示す図である。

【図２】本発明が適用される油圧ショベルの外観を示す
図である。

【図３】油圧パイロット方式の操作レバー装置の構成を
示す図である。

【図４】比例電磁弁の構造を示す図である。

【図５】本実施形態の制御ユニットの制御機能を示す機
能ブロック図である。

【図６】本実施形態の作業範囲制限制御で用いる座標系
と進入禁止領域の設定方法及び減速領域を示す図であ
る。

【図７】減速制御演算におけるモニターポイントと侵入
禁止領域との距離に対する減速指令信号の関係を示す図
である。

【図８】最大パイロット圧演算部におけるパイロット圧
とシリンダ速度の関係を示す図である。

【図９】バルブ指令電流値演算部におけるパイロット圧
と比例電磁弁に出力する電流値との関係を示す図であ
る。

【図１０】バルブ指令信号低減処理演算部におけるヒス
テリシス演算の伴う信号低減処理の入出力の電流値の関
係を示す図である。

【図１１】制御ユニットの処理内容を示すフローチャー
トである。

【図１２】進入禁止領域直前での指令電流値とシリンダ
速度との関係を示す図である。

【図１３】比例電磁弁の応答遅れによって生じるサージ
圧を示す図である。

【符号の説明】

１Ａ フロント装置 １Ｂ 車体 １ａ ブーム １ｂ アーム １ｃ バケット ２ 油圧ポンプ ３ａ ブームシリンダ ３ｂ アームシリンダ ４ａ〜４ｆ 操作レバー装置 ５ａ〜５ｆ 流量制御弁 ７ 設定器 ８ａ〜８ｃ 角度検出器 ９ 制御ユニット ９ａ 侵入禁止領域演算部 ９ｂ フロント姿勢演算部 ９ｃ 制限値記憶メモリ ９ｄ モニターポイント選択演算部 ９ｅ 減速制御演算部 ９ｆ 最大シリンダ速度演算部 ９ｇ 最大パイロット圧演算部 ９ｈ バルブ指令演算部 ９ｉ バルブ指令信号低減処理演算部 ９ｊ 電流出力部 １０ａ〜１１ｂ 比例電磁弁（電気式減圧弁） ５０ａ〜５５ｂ 油圧駆動部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に回動可能な複数のフロント部
   材により構成される多関節型のフロント装置と、前記複
   数のフロント部材を駆動する複数の油圧アクチュエータ
   と、前記複数のフロント部材の動作を指示する複数の操
   作手段と、前記複数の操作手段の操作に応じて駆動さ
   れ、前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の
   流量を制御する複数の流量制御弁とを備え、前記複数の
   操作手段が操作パイロット圧を出力し対応する流量制御
   弁を駆動する複数のパイロット操作装置である建設機械
   に備えられ、前記フロント装置に関して予め設定された
   モニターポイントと予め設定した侵入禁止領域との距離
   に応じて指令電流値を計算して出力し、前記モニターポ
   イントが前記侵入禁止領域に近づくと前記フロント装置
   を減速し、前記侵入禁止領域に到達すると前記フロント
   装置を停止させる建設機械の作業範囲制限制御装置にお
   いて、 前記複数のパイロット操作装置の少なくとも１つとこれ
   に対応する複数の流量制御弁との間に設けられ、前記パ
   イロット操作装置から出力された操作パイロット圧を前
   記指令電流値に応じて減圧して出力する電気式減圧弁
   と、 前記モニターポイントと侵入禁止領域との距離が小さく
   なるに従って小さくなるよう前記指令電流値を計算する
   減速演算手段と、 前記モニターポイントが前記侵入禁止領域から当該侵入
   禁止領域直前の所定範囲にあるときに、前記減速演算手
   段で計算された指令電流値を前記フロント装置を完全に
   停止させる低電流値に変えて前記電気式減圧弁に出力す
   る信号低減処理手段とを備えることを特徴とする建設機
   械の作業範囲制限制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の建設機械の作業範囲制限
   制御装置において、前記信号低減処理手段は、前記モニ
   ターポイントが前記侵入禁止領域に近づくときより前記
   侵入禁止領域から遠ざかるときの方が前記所定範囲の距
   離を長くするヒステリシス演算を行うことを特徴とする
   建設機械の作業範囲制限制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の建設機械の作業範囲制限
   制御装置において、前記信号低減処理手段は、前記減速
   演算手段で計算された指令電流値をスッテプ状に前記低
   電流値に落とすことを特徴とする建設機械の作業範囲制
   限制御装置。