JPH11241363A - 建設機械のフロント制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 限界位置にフロント部材が至ったときでもフ
ロント部材の全体を停止させることのない建設機械のフ
ロント制御装置の提供。 【解決手段】 第１ブーム３等から成る多関節のフロン
ト部材を駆動するフロント駆動用油圧シリンダと、第１
ブーム用方向制御弁２３等のフロント駆動用方向制御弁
と、フロント部材に設けたモニタポイントＭＰ１等の高
さ位置を検出するための角度センサ１１等と、限界高さ
Ｔを設定する限界位置設定手段５０と、下降量Ｌを設定
する下降量設定手段５１と、限界位置制御指令手段５２
とを設けるとともに、フロント制御用方向制御弁の駆動
を制御する制御ユニット７０が、モニタポイントＭＰ１
等のうちの少なくとも１つの高さ位置が、限界高さＴに
至ったかどうか判定し、限界高さＴに至ったと判定した
とき、該当するモニタポイントを下降量Ｌだけ自動的に
後退させる自動操作手段６３を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルなど
の建設機械に備えられ、回動可能なフロント部材が所定
の禁止領域へ侵入しようとするとき、その侵入を阻止す
るようにフロント部材の動きを制御することができる建
設機械のフロント制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術として、特開平５−３
０６５３４号公報に記載されるものがある。

【０００３】この従来技術に示されるバックホウ、すな
わち油圧ショベルには、回動自在に形成された第１ブー
ム、第２ブーム、アーム、バケットなどからなる多関節
のフロント部材と、これらのフロント部材を駆動するフ
ロント駆動用油圧シリンダと、これらのフロント駆動用
油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御するフロン
ト制御用方向制御弁と、これらのフロント制御用方向制
御弁を作動させる操作装置と、フロント部材の各関節部
に設けられ、このフロント部材により形成される姿勢を
検出する角度センサから成る姿勢検出手段と、フロント
部材の侵入を禁止する禁止領域の境界である限界位置、
例えば高さ方向の限界位置を設定する限界位置設定手段
と、上述の角度センサから出力される検出信号に基づい
て算出されたフロント部材の姿勢が、上述の限界位置に
至ったときに、上方向に形成される禁止領域へのフロン
ト部材の侵入を阻止する動作、すなわち上述のフロント
制御用方向制御弁を直ちに中立位置に戻す制御動作をお
こなう制御装置とを備えている。

【０００４】この従来技術では、フロント部材が限界位
置に至ると上述のように制御装置から出力される信号に
よりフロント制御用方向制御弁が中立位置に戻され、フ
ロント駆動用油圧シリンダへの圧油の供給が停止され、
フロント部材は直ちに停止状態に保持され、これにより
上方向に形成される禁止領域へのフロント部材の侵入が
阻止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、あらかじめ設定した禁止領域へのフロント部材の侵
入を阻止することができるので、禁止領域内に配置され
る障害物にフロント部材が衝合することによって生じる
該当する障害物、あるいはフロント部材の破損を未然に
防ぐことができる。

【０００６】しかしながら、フロント部材が限界位置に
至ったとき、上述のようにフロント制御用方向制御弁は
中立位置に戻され、これによってフロント部材の全体が
停止状態になることから、引き続いてフロント部材を起
動する場合には、オペレータはこのような限界位置制御
の解除のために一旦、フロント部材を回動させる操作装
置を手動で操作してこのフロント部材を下降させる必要
がある。そして、その後に引き続いて操作装置を操作し
て所望の掘削作業等のためにフロント部材を回動させる
ことになる。

【０００７】このように上述した従来技術にあっては、
所望の掘削作業等の最中にフロント部材が限界位置で停
止したときには、その限界位置制御の解除のためにフロ
ント部材を限界位置から離隔させるオペレータの手動操
作が不可欠であり、したがってオペレータによる操作が
煩雑になり、操作性が低下しやすい問題があり、また、
フロント部材の停止からの再起動を要することから作業
能率が低下しやすい問題もある。

【０００８】本発明は、上記した従来技術における実状
に鑑みてなされたもので、その目的は、禁止領域の境界
である限界位置にフロント部材が至ったときでもフロン
ト部材の全体を停止させることのない制御を実施できる
建設機械のフロント制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１に係る発明は、多関節のフロント部
材を駆動するフロント駆動用油圧シリンダと、このフロ
ント駆動用油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御
するフロント制御用方向制御弁と、上記フロント部材の
姿勢を検出する姿勢検出手段と、上記フロント部材の侵
入を禁止する禁止領域の境界である限界位置を設定する
限界位置設定手段と、上記姿勢検出手段から出力される
検出信号に基づき上記フロント部材の上記限界位置から
上記禁止領域への侵入を阻止するように上記フロント制
御用方向制御弁の駆動を制御する制御手段とを備えた建
設機械のフロント制御装置において、上記姿勢検出手段
が、上記フロント部材上にあらかじめ設定した複数のモ
ニタポイントの位置をそれぞれ検出するものであるとと
もに、上記制御手段が、上記姿勢検出手段で検出された
上記モニタポイントのうちの少なくとも１つの位置が、
上記限界位置設定手段で設定された上記限界位置に至っ
たかどうか判定し、上記限界位置に至ったと判定しと
き、上記フロント部材を上記限界位置から離れる方向に
動作させる自動操作手段を含む構成にしてある。

【００１０】このように構成した請求項１に係る発明で
は、姿勢検出手段によって検出したモニタポイントの少
なくとも１つの位置が、限界位置設定手段で設定された
禁止領域の境界である限界位置に至ったと制御手段で判
定されると、この制御手段に含まれる自動操作手段が作
動し、フロント部材を限界位置から離れる方向に動作さ
せる操作をおこなう。したがって、このようなときでも
フロント部材の全体を停止させることがない。

【００１１】また、本発明の請求項２に係る発明は、上
述した請求項１に係る発明において、上記フロント部材
が、先端部に作業具を有するとともに、上記制御手段の
自動操作手段は、上記姿勢検出手段で検出された上記モ
ニタポイントのうちの少なくとも１つの位置が、上記限
界位置設定手段で設定された上記限界位置に至ったと判
定したとき、上記作業具上の所定の部位をほぼ同一の位
置に保ちながら、上記フロント部材を上記限界位置から
離れる方向に動作させる構成にしてある。

【００１２】このように構成した請求項２に係る発明で
は、フロント部材を限界位置から所定距離自動的に離隔
させるに際し、自動操作手段は、作業具上の所定の部位
をほぼ同一の位置に保ちながらフロント部材を作動させ
るので、フロント部材を限界位置から後退させる操作を
おこなっているにもかかわらず、作業具の位置をフロン
ト部材が限界位置に至ったときの位置に保つことがで
き、作業具を引き続きおこなわれる掘削作業等の作業に
都合のよい状態に保つことができる。

【００１３】また、本発明の請求項３に係る発明は、上
述した請求項１または２に係る発明において、上記自動
操作手段は、上記限界位置に至ったと判定したとき、上
記フロント部材を上記限界位置から所定距離離隔させる
構成にしてある。

【００１４】また、本発明の請求項４に係る発明は、上
述した請求項１〜３のいずれかに係る発明において、上
記制御手段の上記自動操作手段の作動を指令する限界位
置制御指令手段と、上記所定距離を設定する離隔距離設
定手段とを備え、上記自動操作手段が、上記姿勢検出手
段によって検出された上記モニタポイントのうちの少な
くとも１つの位置が上記限界位置設定手段で設定された
上記限界位置に至ったかどうか判定するとともに、上記
限界位置制御指令手段の指令信号が入力されているかど
うか判定し、これらの双方の判定結果に応じて上記フロ
ント部材を上記限界位置から所定距離離隔させる限界位
置制御を実行するか否か決定する自動制御実行可否判定
手段と、この自動制御実行可否判定手段で、限界位置に
至ったと判定され、しかも、限界位置制御指令手段の指
令信号が入力されていると判定されて上記限界位置制御
を実行する決定がおこなわれたとき、上記離隔距離設定
手段により設定される上記所定距離に相当する上記フロ
ント部材の駆動量を算出するフロント駆動算出手段と、
このフロント駆動量算出手段で算出された駆動量に相当
する駆動信号を、上記フロント制御用方向制御弁を作動
させる信号として出力する出力手段とを含む構成にして
ある。

【００１５】このように構成した請求項４に係る発明で
は、限界位置制御指令手段によって制御手段の自動操作
手段の作動が指令され、離隔距離設定手段によって限界
位置からフロント部材を離隔させる距離が設定されてい
る状態において、フロント部材が侵入禁止領域の境界で
ある限界位置に至ると自動制御実行可否判定手段でフロ
ント部材を限界位置から所定距離離隔させる限界位置制
御を実行する決定がなされ、これに応じてフロント駆動
量算出手段は例えば該当するモニタポイントを上述の所
定距離だけ後退させるためのフロント駆動量を算出す
る。その駆動量に相当する駆動信号が出力手段から出力
され、当該駆動信号に応じてフロント制御用方向制御弁
が作動する。したがって、フロント制御用方向制御弁を
介してフロント駆動用油圧シリンダに圧油が供給され続
け、このフロント駆動用油圧シリンダの伸縮動作により
上述のモニタポイントを離隔距離設定手段で設定される
所定距離だけ、限界位置から後退させることができ、フ
ロント部材の全体を停止させることがない。

【００１６】また、本発明の請求項５に係る発明は、上
述した請求項１〜４のいずれかに係る発明において、建
設機械が油圧ショベルから成る構成にしてある。

【００１７】このように構成した請求項５に係る発明で
は、油圧ショベルは一般に、フロント部材の回動を介し
ておこなわれる掘削作業等に際して、フロント部材の侵
入禁止領域を設定することがしばしばおこなわれている
ので、上述した請求項１〜４に係る発明を有効に活用で
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の建設機械のフロン
ト制御装置の実施形態を図に基づいて説明する。図１は
本発明の建設機械のフロント制御装置の一実施形態が適
用される油圧ショベルの側面図、図２は本発明の一実施
形態の全体構成を示す回路図、図３は図２に示す一実施
形態に備えられる制御ユニットを示すブロック図、図４
は図３に示す制御ユニットにおける処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【００１９】はじめに、本実施形態が適用される油圧シ
ョベルの概略構成を図１により説明する。図１に示す油
圧ショベルは、接地面１５上に載置されて走行する走行
体１と、この走行体１上に旋回可能に設けられ、運転室
を有する旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可
能に連結される第１ブーム３と、この第１ブーム３の先
端に上下方向の回動可能に連結される第２ブーム４と、
この第２ブーム４の先端に上下方向の回動可能に連結さ
れ、作業具を構成するバケット６とを備えている。上述
した第１ブーム３、第２ブーム４、アーム５、及びバケ
ット６によって多関節のフロント部材が構成されてい
る。

【００２０】また、第１ブーム３を回動させる第１ブー
ムシリンダ７、第２ブーム４を回動させる第２ブームシ
リンダ８、アーム５を回動させるアームシリンダ９、バ
ケット６を回動させるバケットシリンダ１０を備えてい
る。これらのシリンダ７〜１０は、フロント駆動用油圧
シリンダを構成している。

【００２１】また、第１ブーム３の旋回体２に対する相
対回動角度を検出する第１ブーム角度センサ１１と、第
１ブーム３に対する第２ブーム４の相対回動角度を検出
する第２ブーム角度センサ１２と、第２ブーム４に対す
るアーム５の相対回動角度を検出するアーム角度センサ
１３と、アーム５に対するバケット６の相対回動角度を
検出するバケット角度センサ１４とを備えている。これ
らの各角度センサ１１〜１４は、後述するようにフロン
ト部材の姿勢を検出する姿勢検出手段の一部を構成して
いる。

【００２２】フロント部材上には、あらかじめ複数のモ
ニタポイントを設定してある。例えば、バケット６の刃
先にはモニタポイントＭＰ１を、バケット６の根本には
モニタポイントＭＰ２を、アーム５の末端部にはモニタ
ポイントＭＰ３を、第２ブーム４の末端部にはモニタポ
イントＭＰ４を設定してある。これらのモニタポイント
ＭＰ１〜ＭＰ４は、フロント部材の姿勢によってはほぼ
最も高い位置とみなしうる高さ位置に至るポイントであ
る。また、上述した姿勢検出手段は、例えばこれらの複
数のモニタポイントＭＰ１〜Ｍｐ４の高さ位置を検出す
るものである。

【００２３】なお同図１において、１６はフロント部材
が衝合すると支障を生じる建造物などの障害物、１７は
フロント部材の侵入を禁止する禁止領域の境界を形成す
る仮想上の限界高さライン、Ｔは接地面１５と限界高さ
ライン１７間の寸法である限界高さ、Ｌは後述するよう
にフロント部材が限界高さＴに至ったときに、自動的に
限界高さライン１７から後退させるときの所定の下降
量、１８は限界高さライン１７から下降量Ｌの位置に形
成される仮想上の設定下降高さラインである。

【００２４】次に、上述のように構成される油圧ショベ
ルに備えられる本実施形態のフロント制御装置につい
て、図２，３により説明する。

【００２５】図２において、７〜１０はそれぞれ第１ブ
ームシリンダ、第２ブームシリンダ、アームシリンダ、
バケットシリンダで、また１１〜１４はそれぞれ第１ブ
ーム角度センサ、第２ブーム角度センサ、アーム角度セ
ンサ、バケット角度センサで、これらは前述のものであ
る。

【００２６】本実施形態では、シリンダ７〜１０、及び
旋回体２を旋回させる旋回モータ２２に圧油を供給する
主油圧ポンプ２０と、この主油圧ポンプ２０から吐出さ
れる圧油の圧力を設定する主リリーフ弁２１の他、パイ
ロット圧油を供給するパイロットポンプ２８と、このパ
イロットポンプ２８から吐出される圧油の圧力を設定す
るパイロットリリーフ弁２９を備えている。

【００２７】また、主油圧ポンプ２０からシリンダ７〜
１０、旋回モータ２２に供給される圧油の流れをそれぞ
れ制御する第１ブーム用方向制御弁２３、第２ブーム用
方向制御弁２４、アーム用方向制御弁２５、バケット用
方向制御弁２６、旋回用方向制御弁２７を備えている。
上述した各方向制御弁２３〜２７のうち、方向制御弁２
３〜２６は、フロント部材の駆動制御をおこなうフロン
ト制御用方向制御弁を構成している。

【００２８】上述した方向制御弁２３〜２６は、例えば
電気レバーを備えた操作装置の操作により、すなわちそ
れぞれ第１ブーム用操作装置３８、第２ブーム用操作装
置３９、アーム用操作装置４０、バケット用操作装置４
１の操作により作動するようになっており、また、旋回
用方向制御弁２７は、例えばパイロット操作式に形成さ
れた旋回用操作装置４２の操作により作動するようにな
っている。

【００２９】パイロットポンプ２８と、各方向制御弁２
３〜２６のそれぞれの制御室とを連絡するパイロット管
路には電磁比例減圧弁３０〜３７を設けてある。このう
ち、電磁比例減圧弁３０，３１は、第１ブーム用方向制
御弁２３を所定の一方向に、あるいはそれとは逆方向に
作動させるパイロット圧を減圧し、電磁比例減圧弁３
２，３３は、第２ブーム用方向制御弁２４を所定の一方
向に、あるいはそれとは逆方向に作動させるパイロット
圧を減圧し、電磁比例減圧弁３４，３５は、アーム用方
向制御弁２５を所定の一方向に、あるいはそれとは逆方
向に作動させるパイロット圧を減圧し、電磁比例減圧弁
３６，３７は、バケット用方向制御弁２６を所定の一方
向に、あるいはそれとは逆方向に作動させるパイロット
圧を減圧するものである。

【００３０】これらの電磁比例減圧弁３０〜３７のそれ
ぞれは、駆動信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ
２，ｄ１，ｄ２に応じて作動するようになっている。

【００３１】図３にも示すように、本実施形態では、フ
ロント部材の侵入を禁止する禁止領域の境界である限界
位置、例えば前述した図１の限界高さＴを設定する限界
位置設定手段５０と、限界高さＴからフロント部材を後
退させる所定距離を設定する離隔距離設定手段、すなわ
ち前述した図１の下降量Ｌを設定する下降量設定手段５
１と、フロント部材を限界位置から所定距離離隔させる
限界位置制御、すなわちフロント部材が限界高さＴに至
ったときに下降量Ｌだけ自動的に後退させる限界位置制
御の実施を指令する限界位置制御指令手段５２とを備え
ている。

【００３２】これらの限界位置設定手段５０、下降量設
定手段５１、及び限界位置制御指令手段５２のそれぞれ
は、例えば旋回体２の運転室内の運転席の近傍に設けて
ある。このうち限界位置制御指令手段５２は、例えば図
１にも示すようにアーム用操作装置４０の電気レバーの
握り部の頭部に装着され、スイッチ等により構成してあ
る。

【００３３】また、本実施形態では、姿勢検出手段の一
部を構成する前述した各角度センサ１１〜１４から出力
される信号に基づき、フロント部材が前述した限界高さ
Ｔから上方に向かって侵入することを阻止するように方
向制御弁２３〜２６の駆動を制御する制御手段、すなわ
ち制御ユニット７０を備えている。

【００３４】この制御ユニット７０は、入出力、演算、
記憶、及び論理判断機能を有するもので、例えばマイク
ロコンピュータにより構成され、図３に示す各手段を内
蔵している。

【００３５】すなわち、制御ユニット７０は、第１ブー
ム操作装置３８の操作量に相当する信号に基づいて第１
ブームシリンダ７の目標操作量を演算する第１ブームシ
リンダ操作量演算手段５３と、第２ブーム用操作装置３
９の操作量に相当する信号に基づいて第２ブームシリン
ダ８の目標操作量を演算する第２ブームシリンダ操作量
演算手段５４と、アーム用操作装置４０の操作量に相当
する信号に基づいてアームシリンダ９の目標操作量を演
算するアームシリンダ操作量演算手段５５と、バケット
用操作装置４１の操作量に相当する信号に基づいてバケ
ットシリンダ１０の目標操作量を演算するバケットシリ
ンダ操作量演算手段５６とを備えている。また、制御ユ
ニット７０は、前述した各角度センサ１１〜１４から出
力される信号に基づいて、図１に示すモニタポイントＭ
Ｐ１〜ＭＰ４の高さ位置を演算するとともに、それらの
高さ位置のうちの最大高さと、その最大高さにあるモニ
タポイントを求めるモニタポイント高さ演算手段５７を
備えている。このモニタポイント高さ演算手段５７と、
前述した角度センサ１１〜１４とによって、フロント部
材の姿勢を検出する姿勢検出手段が構成されている。

【００３６】また、制御ユニット７０は、前述した限界
位置設定手段５０から出力された限界高さＴを記憶する
限界位置記憶手段５８と、前述した下降量設定手段５１
から出力された下降量Ｌを記憶する下降量記憶手段５９
とを備えている。

【００３７】また、制御ユニット７０は、姿勢検出手段
で検出されたモニタポイントＭＰ１〜ＭＰ４のうちの少
なくとも１つの位置が限界高さＴに至ったかどうか判定
し、限界高さＴに至ったと判定したとき、フロント部材
を限界高さＴから下降量Ｌだけ下降させて限界位置から
離れる方向に動作させる自動操作手段６３を含んでい
る。

【００３８】この自動操作手段６３は、モニタポイント
高さ演算手段５７で求めたモニタポイントの最大高さ
が、限界位置記憶手段５８に記憶された限界高さＴに至
ったかどうか判定するとともに、限界位置制御指令手段
の指令信号が入力されているかどうか判定し、これらの
双方の判定結果に応じてフロント部材、例えばフロント
部材に含まれる上述の最大高さに該当するモニタポイン
トを下降量Ｌだけ下降させる限界位置制御を実行するか
否か決定する自動制御実行可否判定手段６０と、この自
動制御実行可否判定手段６０で、モニタポイントの最大
高さが限界高さＴに至ったと判定され、しかも、限界位
置制御指令手段５２の指令信号が入力されていると判定
されて上述の限界位置制御を実行する決定がおこなわれ
たとき、例えばバケット６上の所望の部位をほぼ同一の
位置に保ちながら、一例としてはバケット６の全体を変
位させない状態に保ちながら、最大高さのモニタポイン
トを下降量Ｌ、すなわち図１の設定下降高さライン１８
まで下げるための第１ブームシリンダ７、第２ブームシ
リンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０の
それぞれの操作量を算出するフロント駆動量算出手段６
１と、このフロント駆動量算出手段６１で算出された駆
動量に相当する駆動信号、及び前述した各操作量演算手
段５３〜５６で算出された操作量に相当する駆動信号
を、各方向制御弁２３〜２６を作動させるための駆動信
号ａ１あるいはａ２、ｂ１あるいはｂ２、ｃ１あるいは
ｃ２、ｄ１あるいはｄ２として出力する出力手段６２と
を含んでいる。

【００３９】以下、このように構成した本実施形態にお
ける動作を図４も用いて説明する。今、例えば図１に示
すように当該油圧ショベルが障害物１６の直下に配置さ
れた状況で、配管用の溝掘りなどの掘削作業が実施され
るものとする。このような場合には、限界位置設定手段
５０が操作されて油圧ショベルの接地面１５からの限界
高さＴが設定され、下降量設定手段５１が操作されて限
界高さＴからの後退量すなわち下降量Ｌが設定されると
ともに、限界位置制御の実行のために限界位置制御指令
手段５２が操作される。

【００４０】掘削作業に際して、第１ブーム用操作装置
３８、第２ブーム用操作装置３９、アーム用操作装置４
０、及びバケット用操作装置４１のうちの該当するもの
が操作されると、その操作信号が制御ユニット７０に入
力され、この制御ユニット７０の第１ブームシリンダ操
作量演算手段５３、第２ブームシリンダ操作量演算手段
５４、アームシリンダ操作量演算手段５５、バケットシ
リンダ操作量演算手段５６のそれぞれで、操作信号の値
に相当する目標操作量が演算され、その目標操作量に相
当する駆動信号ａ１またはａ２、ｂ１またはｂ２、ｃ１
またはｃ２、ｄ１またはｄ２が、出力手段６２から図２
に示す電磁比例減圧弁３０〜３７のうちの該当するもの
に出力される。

【００４１】これにより該当する電磁比例減圧弁３０〜
３７が目標操作量に相当する開口量となるように駆動
し、パイロットポンプ２８の圧油が該当する電磁比例減
圧弁３０〜３７を介して方向制御弁２３〜２６の該当す
る一方の制御室に与えられ、各方向制御弁２３〜２６を
介して第１ブームシリンダ７、第２ブームシリンダ８、
アームシリンダ９、バケットシリンダ１０のそれぞれに
供給され、これらのシリンダ７〜１０が適宜伸縮し、第
１ブーム３、第２ブーム４、アーム５、バケット６が回
動し、所望の掘削作業が実施される。

【００４２】このような掘削作業の間、制御ユニット７
０は、図４に示すように、限界位置制御指令手段５２か
ら出力される信号、限界位置設定手段５０から出力され
る信号（限界高さＴ）、下降量設定手段５１から出力さ
れる信号（下降量Ｌ）、及び各角度センサ１１〜１４か
ら出力される信号をそれぞれ入力する（手順Ｓ１）。

【００４３】次に、入力した限界位置設定手段５０から
の信号に基づき、限界位置記憶手段５８は限界高さＴを
記憶し（手順Ｓ２）、入力した下降量設定手段５１から
の信号に基づき、下降量記憶手段５９は下降量Ｌを記憶
する（手順Ｓ３）。

【００４４】また、モニタポイント高さ演算手段５７
は、第１ブーム角度センサ１１、第２ブーム角度センサ
１２、アーム角度センサ１３、バケット角度センサ１４
から出力される信号に基づいて、図１に示す各モニタポ
イントＭＰ１〜ＭＰ４の高さ位置を演算する。このとき
の演算は、フロント部材の軌跡制御などで一般に実施さ
れている演算と同様の演算であるのでその説明を省略す
る。そして、このモニタポイント高さ演算手段５７にお
ける演算結果から、最大高さと、最大高さに位置するモ
ニタポイントとを求める（手順Ｓ４）。今、仮に図１に
示すようにモニタポイントＭＰ３が最大高さのモニタポ
イントであると求められたものとする。

【００４５】次に、自動操作手段６３の自動制御実行可
否判定手段６０は、限界位置制御指令手段５２からの指
令信号が入力されているかどうかを判定する（手順Ｓ
５）。今は、限界位置制御指令手段５２が操作されてい
ることから、この判定はイエスとなる。ここで限界位置
記憶手段５８から限界高さＴが読み出され、この自動制
御実行可否判定手段６０において、手順Ｓ４で求められ
たモニタポイントＭＰ３の高さが、限界高さＴ以上かど
うか判定される（手順Ｓ７）。今、例えばフロント部材
の姿勢が図１の二点鎖線で示す姿勢となっていて、限界
高さＴ以上と判定される状態に至っているものとする
と、限界位置制御を実施することが決定され、フロント
駆動量算出手段６１に下降量記憶手段５９で記憶されて
いる下降量Ｌが読み出され、このフロント駆動量算出手
段６１でモニタポイントＭＰ３を図１に示す設定下降高
さライン１８まで下降させるために必要な第１ブームシ
リンダ７、第２ブームシリンダ８、アームシリンダ９、
及びバケットシリンダ１０のそれぞれの駆動量が算出さ
れる。このとき例えば、バケット６の高さ位置、及び形
態を静止状態に保持したまま、モニタポイントＭＰ３を
設定下降高さライン１８まで下降させる駆動量が算出さ
れる（手順Ｓ８）。

【００４６】次に、出力手段６２からそれまで出力され
ていた各操作量演算手段５３〜５６で求められる操作量
に相当する駆動信号に代えて、第１ブームシリンダ７、
第２ブームシリンダ８、アームシリンダ９、及びバケッ
トシリンダ１０のそれぞれに、フロント駆動量算出手段
６１で求められた駆動量に相当する値の駆動信号ａ１あ
るいはａ２、ｂ１あるいはｂ２、ｃ１あるいはｃ２、ｄ
１あるいはｄ２が出力される。

【００４７】これにより、図２に示す該当する電磁比例
減圧弁３０〜３７が駆動し、前述したようにパイロット
ポンプ２８の圧油が該当する電磁比例減圧弁３０〜３７
を介して方向制御弁２３〜２６の該当する一方の制御室
に与えられ、各方向制御弁２３〜２６を介して第１ブー
ムシリンダ７、第２ブームシリンダ８、アームシリンダ
９、バケットシリンダ１０のそれぞれに供給され、これ
らのシリンダ７〜１０が適宜伸縮し、フロント部材のう
ちの第１ブーム３、第２ブーム４、アーム５だけが、図
１の破線で示す姿勢まで回動し、バケット６は変位する
ことなく保持される。このようにして、モニタポイント
ＭＰ３が限界高さＴから下降量Ｌの位置、すなわち設定
下降高さライン１８まで自動的に後退するフロント自動
制御、すなわち限界位置制御が実行される（手順Ｓ
９）。

【００４８】モニタポイントＭＰ３が設定下降高さライ
ン１８まで下降した後は、再び出力手段６２から各操作
量演算手段５３〜５６で求められる操作量に相当する駆
動信号ａ１あるいはａ２、ｂ１あるいはｂ２、ｃ１ある
いはｃ２、ｄ１あるいはｄ２が出力され、各操作装置３
８〜４１の手動操作によるフロント部材の駆動が可能に
なる。

【００４９】なお、上述した手順Ｓ７において、自動制
御実行可否判定手段６０で最大高さのモニタポイントで
あるモニタポイントＭＰ３の高さが限界高さＴよりも低
いものであると判定され、限界位置制御を実施しないこ
とが決定されたときは、上述したフロント自動制御、す
なわち限界位置制御は実行されない（手順Ｓ６）。した
がって、各操作装置３８〜４１の手動操作に応じてフロ
ント部材は回動する。

【００５０】また、限界位置制御指令手段５２が操作さ
れず、制御ユニット７０にこの限界位置制御指令手段５
２からの指令信号が入力されていないときは、上述した
手順Ｓ５の判定がノーとなり、このときも限界位置制御
は実行されない（手順Ｓ６）。

【００５１】上述のように本実施形態によれば、フロン
ト部材が禁止領域の境界である限界位置に至ると、最大
高さにあるモニタポイントＭＰ３を下降量設定手段５１
で設定した下降量Ｌだけ自動的に、限界高さライン１７
から後退させることができ、すなわち、フロント部材の
全体を停止させることのない制御を実施することがで
き、何らオペレータの手を煩わせることなく限界位置制
御を解除させることができ、優れた操作性が得られる。

【００５２】また、このようにフロント部材が限界位置
に至ったときでもフロント部材が停止しないので、停止
からのフロント部材の起動操作は不要であり、これによ
り作業能率の低下を防ぐことができる。

【００５３】また、フロント部材を限界位置から後退さ
せるに際し、自動操作手段６３は、バケット６の高さ位
置、及び形態をほとんど変化させないようにしてフロン
ト部材を回動させるので、バケット６を引き続きおこな
われる掘削作業等に都合のよい状態に保つことができ、
作業能率の向上に貢献する。

【００５４】なお、上記実施形態では、自動操作手段６
３は、フロント部材を限界位置から後退させるに際し、
バケット６の全体をほぼ同一の位置に保つ制御を実施す
るが、このように制御することに代えて、バケット６の
特定の部位、例えば図１に示すバケット角度センサ１４
の装着されている部位だけをほぼ同一の位置に保つ制御
を実施するようにしてもよく、また、バケット６の高さ
位置及び形態が変化しても差し支えない作業である場合
には、フロント部材を限界位置から後退させるに際し、
バケット６をほぼ同一の位置に保つ上述の制御を実施し
ないようにしてもよい。

【００５５】また、上記実施形態では、モニタポイント
ＭＰ１〜ＭＰ４の高さ位置を求めることによってフロン
ト部材の高さに係る限界位置制御を実施させたが、本発
明は、このように高さに係る限界位置制御を実施するこ
とには限られず、接地面１５より下方の深さに係る限界
位置制御を実施するようにしてもよく、また、フロント
部材の前方に立設する壁面とか、旋回体２の左右側に位
置する障害物に係る限界位置制御などを実施するように
してもよい。

【００５６】また、上記実施形態では、モニタポイント
をフロント部材に４つ設けたが、限界位置制御が実施さ
れる際の周囲環境などを考慮してより多くのモニタポイ
ントを設け、それらの多くのモニタポイントを介して所
望の限界位置制御を実施するようにしてもよい。

【００５７】また、上記実施形態では、自動制御実行可
否判定手段６０によりモニタポイントＭＰ１〜ＭＰ４の
高さが限界高さＴに至ったかどうかを判定して、限界位
置制御を実行するか否かを決定するようにしているが、
本発明は、これに限られず、自動制御実行可否判定手段
６０を、モニタポイントＭＰ１〜ＭＰ４の周辺のフロン
ト部材の特定の部位の高さが限界高さＴに至ったかどう
かを判定することにより、限界位置制御を実行するか否
かを決定するものであってもよい。

【００５８】

【発明の効果】以上のように構成したことにより、本発
明の各請求項に係る発明によれば、侵入禁止領域の境界
である限界位置にフロント部材が至ったとき、フロント
部材が限界位置から自動的に後退し、このフロント部材
の全体を停止させることのない制御をおこなうことがで
き、何らオペレータの手を煩わせることなく限界位置制
御を解除させることができ、従来に比べて優れた操作性
が得られる。また、このようにフロント部材が限界位置
に至ったときでもフロント部材が停止しないので、フロ
ント部材の停止からの起動操作は不要であり、これによ
り作業能率の低下を防ぐことができる。

【００５９】また特に、請求項２に係る発明によれば、
フロント部材を限界位置から後退させる間も、作業具の
位置をフロント部材が限界位置に至ったときの位置に保
つことができ、当該作業具を引き続きおこなわれる作業
に都合のよい状態に保つことができ、この点でも作業能
率の向上に貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の建設機械のフロント制御装置の一実施
形態が適用される油圧ショベルの側面図である。

【図２】本発明の一実施形態の全体構成を示す回路図で
ある。

【図３】図２に示す一実施形態に備えられる制御ユニッ
トを示すブロック図である。

【図４】図３に示す制御ユニットにおける処理手順を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 走行体 ２ 旋回体 ３ 第１ブーム（フロント部材） ４ 第２ブーム（フロント部材） ５ アーム（フロント部材） ６ バケット（フロント部材） ７ 第１ブームシリンダ（フロント駆動用油圧シリン
ダ） ８ 第２ブームシリンダ（フロント駆動用油圧シリン
ダ） ９ アームシリンダ（フロント駆動用油圧シリンダ） １０ バケットシリンダ（フロント駆動用油圧シリン
ダ） １１ 第１ブーム角度センサ（姿勢検出手段） １２ 第２ブーム角度センサ（姿勢検出手段） １３ アーム角度センサ（姿勢検出手段） １４ バケット角度センサ（姿勢検出手段） １５ 接地面 １６ 障害物 １７ 限界高さライン １８ 設定下降高さライン ２０ 主油圧ポンプ ２１ 主リリーフ弁 ２２ 旋回モータ ２３ 第１ブーム用方向制御弁（フロント制御用方向制
御弁） ２４ 第２ブーム用方向制御弁（フロント制御用方向制
御弁） ２５ アーム用方向制御弁（フロント制御用方向制御
弁） ２６ バケット用方向制御弁（フロント制御用方向制御
弁） ２７ 旋回用方向制御弁 ２８ パイロットポンプ ２９ パイロットリリーフ弁 ３０ 電磁比例減圧弁 ３１ 電磁比例減圧弁 ３２ 電磁比例減圧弁 ３３ 電磁比例減圧弁 ３４ 電磁比例減圧弁 ３５ 電磁比例減圧弁 ３６ 電磁比例減圧弁 ３７ 電磁比例減圧弁 ３８ 第１ブーム用操作装置 ３９ 第２ブーム用操作装置 ４０ アーム用操作装置 ４１ バケット用操作装置 ４２ 旋回用操作装置 ５０ 限界位置設定手段 ５１ 下降量設定手段（離隔距離設定手段） ５２ 限界位置制御指令手段 ５３ 第１ブームシリンダ操作量演算手段 ５４ 第２ブームシリンダ操作量演算手段 ５５ アームシリンダ操作量演算手段 ５６ バケットシリンダ操作量演算手段 ５７ モニタポイント高さ演算手段（姿勢検出手段） ５８ 限界位置記憶手段 ５９ 下降量記憶手段 ６０ 自動制御実行可否判定手段 ６１ フロント駆動量算出手段 ６２ 出力手段 ６３ 自動操作手段 ７０ 制御ユニット（制御手段） Ｔ 限界高さ Ｌ 下降量 ＭＰ１〜ＭＰ４ モニタポイント

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多関節のフロント部材を駆動するフロン
   ト駆動用油圧シリンダと、このフロント駆動用油圧シリ
   ンダに供給される圧油の流れを制御するフロント制御用
   方向制御弁と、上記フロント部材の姿勢を検出する姿勢
   検出手段と、上記フロント部材の侵入を禁止する禁止領
   域の境界である限界位置を設定する限界位置設定手段
   と、上記姿勢検出手段から出力される検出信号に基づき
   上記フロント部材の上記限界位置から上記禁止領域への
   侵入を阻止するように上記フロント制御用方向制御弁の
   駆動を制御する制御手段とを備えた建設機械のフロント
   制御装置において、 上記姿勢検出手段が、上記フロント部材上にあらかじめ
   設定した複数のモニタポイントの位置をそれぞれ検出す
   るものであるとともに、 上記制御手段が、上記姿勢検出手段で検出された上記モ
   ニタポイントのうちの少なくとも１つの位置が、上記限
   界位置設定手段で設定された上記限界位置に至ったかど
   うか判定し、上記限界位置に至ったと判定したとき、上
   記フロント部材を上記限界位置から離れる方向に動作さ
   せる自動操作手段を含むことを特徴とする建設機械のフ
   ロント制御装置。
2. 【請求項２】 上記フロント部材が、先端部に作業具を
   有するとともに、上記制御手段の自動操作手段は、上記
   姿勢検出手段で検出された上記モニタポイントのうちの
   少なくとも１つの位置が、上記限界位置設定手段で設定
   された上記限界位置に至ったと判定したとき、上記作業
   具上の所定の部位をほぼ同一の位置に保ちながら、上記
   フロント部材を上記限界位置から離れる方向に動作させ
   ることを特徴とする請求項１記載の建設機械のフロント
   制御装置。
3. 【請求項３】 上記自動操作手段は、上記限界位置に至
   ったと判定したとき、上記フロント部材を上記限界位置
   から所定距離離隔させることを特徴とする請求項１また
   は２記載の建設機械のフロント制御装置。
4. 【請求項４】 上記制御手段の上記自動操作手段の作動
   を指令する限界位置制御指令手段と、 上記所定距離を設定する離隔距離設定手段とを備え、 上記自動操作手段が、 上記姿勢検出手段によって検出された上記モニタポイン
   トのうちの少なくとも１つの位置が上記限界位置設定手
   段で設定された上記限界位置に至ったかどうか判定する
   とともに、上記限界位置制御指令手段の指令信号が入力
   されているかどうか判定し、これらの双方の判定結果に
   応じて上記フロント部材を上記限界位置から所定距離離
   隔させる限界位置制御を実行するか否か決定する自動制
   御実行可否判定手段と、 この自動制御実行可否判定手段で、限界位置に至ったと
   判定され、しかも、限界位置制御指令手段の指令信号が
   入力されていると判定されて上記限界位置制御を実行す
   る決定がおこなわれたとき、上記離隔距離設定手段によ
   り設定される上記所定距離に相当する上記フロント部材
   の駆動量を算出するフロント駆動算出手段と、 このフロント駆動量算出手段で算出された駆動量に相当
   する駆動信号を、上記フロント制御用方向制御弁を作動
   させる信号として出力する出力手段とを含むことを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械のフロ
   ント制御装置。
5. 【請求項５】 建設機械が油圧ショベルであることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の建設機械のフ
   ロント制御装置。