(57)【要約】【課題】油圧ショベルの干渉防止装置としての安全性を維持しつつ、使い勝手を向上し、作業効率を向上する。【解決手段】バケット１０１ｃの先端が減速領域Ａを超えて停止領域Ｂに達すると、制御ユニット３２は、電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃの対応するものを全閉して油圧システムを動作不能とし、フロント作業機１０２の動作を自動停止させる。フロント作業機１０２のバケット１０１ｃが更に危険領域Ｃに侵入すると、制御ユニット３２は油圧ロック弁３４を切り換えて油圧システムを動作不能とし、油圧ショベルの全動作を停止させる。同時に、危険領域Ｃへの侵入距離を計算し、その侵入距離に応じて停止領域Ｂの反危険領域Ｃ側の境界線Ｅ２を外側に移動して停止領域Ｂを拡大するよう補正する。補正した境界線Ｅ２が限界域Ｅ２limitに達するとそれ以上の補正を禁止し、警報装置３６を鳴らす。【選択図】  図１
2010126954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転室を有する機械本体と、この機械本体に上下方向に回動可能に取り付けられたオフセット式の作業機と、前記オフセット式の作業機を構成する複数のフロント部材の動作を指示する操作手段と、前記複数のフロント部材をそれぞれ駆動する複数のアクチュエータを含む油圧システムとを備えた油圧ショベルの干渉防止装置において、
前記運転室の周囲に外側から内側に向かって順次停止領域と危険領域とを設定し、前記複数のフロント部材の少なくとも１つを動作させることで前記作業機が前記停止領域に侵入したとき、前記フロント部材の動作を停止させることで前記作業機の動作を自動停止させ、前記作業機が前記停止領域を超えて前記危険領域に侵入したとき、前記油圧ショベルの全動作を停止させる干渉防止制御手段と、
前記作業機が前記停止領域を超えて前記危険領域に侵入したとき、前記危険領域への侵入距離を計算し、その侵入距離に応じて前記停止領域の反危険領域側の境界線を外側に移動し前記停止領域を拡大するよう補正する停止領域補正手段とを備えることを特徴とする油圧ショベルの干渉防止装置。
【請求項２】
請求項１記載の油圧ショベルの干渉防止装置において、
前記油圧ショベルの全動作が停止した後、前記作業機を前記運転室から退避方向に移動するよう前記操作手段が操作されたとき、前記油圧ショベルの全動作の停止を解除する制御復帰手段を更に備えることを特徴とする油圧ショベルの干渉防止装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の油圧ショベルの干渉防止装置において、
前記停止領域の境界線の補正の限界域が予め設定されており、補正した停止領域の境界線が前記限界域に達するとそれ以上の補正を禁止しかつシステム異常を知らせる停止領域補正禁止手段を更に備えることを特徴とする油圧ショベルの干渉防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオフセット式の作業機を備えた油圧ショベルの干渉防止装置に係わり、特に、オフセット式の作業機が運転室（キャブ）に近づいたときに、作業機の動作を自動停止させて両者の衝突を回避する油圧ショベルの干渉防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフセット式の作業機を備えた油圧ショベル（オフセット式油圧ショベル）は、作業機のオフセット操作により掘削範囲を広くとれるとともに、狭所での掘削作業が容易となるという利点がある。しかし、オフセット式油圧ショベルでは、作業機がオフセット操作されるため、作業機の姿勢によっては作業機（特に作業機のバケット）が運転室（キャブ）に衝突（干渉）するおそれがある。このような作業機とキャブとの干渉を防止するため、オフセット式の作業機を備えたオフセット式の油圧ショベルは、干渉防止制御を行う干渉防止装置を備えるのが一般的である。この干渉防止装置による制御では、例えば特許文献１及び２記載のように、通常、運転室の周囲に外側から内側に向かって減速領域と停止領域を設定し、例えばアームクラウド動作かつ／又はブーム上げ動作によりバケットが減速領域に侵入すると、アームクラウド動作かつ／又はブーム上げ動作に係わる流量制御弁のパイロットラインに設けられた電磁比例減圧弁により、流量制御弁に与えられる指令パイロット圧を減圧してアームクラウド動作かつ／又はブーム上げ動作を減速し、バケットが停止領域に侵入すると電磁比例減圧弁を全閉してアームクラウド動作かつ／又はブーム上げ動作を自動停止させる。また、特許文献２では、停止領域の内側に更に危険領域を設定し、例えば電磁比例減圧弁のスティック等の不具合或いは故障によって、万一、バケットが停止領域を超えて危険領域に侵入した場合に、油圧システムのパイロット系の元圧をタンク圧に減圧し、油圧ショベルの全動作を停止させる。
【０００３】
【特許文献１】特許第３３５７１２０号公報
【特許文献２】特開平９−６００５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術には次のような問題点がある。
【０００５】
特許文献２の干渉防止装置による制御（干渉防止制御）では、電磁比例減圧弁のスティック等の不具合或いは故障によって、万一、バケットが停止領域で自動停止せずに危険領域まで侵入した場合は、油圧システムのパイロット系の元圧をタンク圧に減圧し、油圧ショベルの全動作を停止させる。これにより干渉防止装置としての安全性を維持することができる。一方、このように油圧ショベルの全動作が停止した場合は、油圧ショベルを元の状態に復帰させる必要があり、これは次のようにして行われる。
【０００６】
１．オペレータはサービスマンを呼ぶ。
【０００７】
２．サービスマンは干渉防止装置の制御機能の解除スイッチを操作し、干渉防止装置の制御機能を解除する。これにより油圧システムのパイロット系の元圧は通常のパイロット圧に復帰し、作業機を自由に動かせるようになる。
【０００８】
３．サービスマンは慎重に操作レバーを操作してアームダンプ動作等を行い、バケットを禁止領域の外に移動させる。
【０００９】
４．サービスマンは、電磁比例減圧弁のスティック等の不具合のチェックをし、不具合を解消した後、解除スイッチを操作して干渉防止装置を再び作動させる。
【００１０】
解除スイッチは安全性確保のためオペレータには分からない位置に設置されている。このため一旦油圧ショベルの全動作が停止すると、サービスマンを呼ばざるを得ない。
【００１１】
ところで、干渉防止制御においてバケットが危険領域に入り込む原因は様々であり、電磁比例減圧弁のスティック等の不具合或いは故障の外、電磁比例減圧弁等の油圧機器の経年変化による性能劣化がある。例えば、電磁比例減圧弁が経年変化で性能劣化すると、干渉防止装置による停止領域における停止制御に動作の遅れが発生し、バケットが危険領域に入り込む。このような理由による場合は、一旦、バケットが危険領域に入ると、その後も頻繁にバケットが危険領域に入る可能性がある。従来は、このような場合でも、その都度、作業を中断し、サービスマンを呼ぶ必要があった。このため、使い勝手が悪く、作業効率が低下するという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、干渉防止装置としての安全性を確保しつつ、使い勝手を向上し、作業効率を向上する油圧ショベルの干渉防止装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、運転室を有する機械本体と、この機械本体に上下方向に回動可能に取り付けられたオフセット式の作業機と、前記オフセット式の作業機を構成する複数のフロント部材の動作を指示する操作手段と、前記複数のフロント部材をそれぞれ駆動する複数のアクチュエータを含む油圧システムとを備えた油圧ショベルの干渉防止装置において、前記運転室の周囲に外側から内側に向かって順次停止領域と危険領域とを設定し、前記複数のフロント部材の少なくとも１つを動作させることで前記作業機が前記停止領域に侵入したとき、前記フロント部材の動作を停止させることで前記作業機の動作を自動停止させ、前記作業機が前記停止領域を超えて前記危険領域に侵入したとき、前記油圧ショベルの全動作を停止させる干渉防止制御手段と、前記作業機が前記停止領域を超えて前記危険領域に侵入したとき、前記危険領域への侵入距離を計算し、その侵入距離に応じて前記停止領域の反危険領域側の境界線を外側に移動し前記停止領域を拡大するよう補正する停止領域補正手段とを備えるものとする。
【００１４】
このように干渉防止制御手段を設け、作業機が停止領域に侵入したとき作業機の動作を自動停止させ、作業機が危険領域に侵入したとき油圧ショベルの全動作を停止させることにより、干渉防止装置としての安全性を確保することができる。
【００１５】
また、停止領域補正手段を設け、作業機が危険領域に侵入したときその侵入距離に応じて停止領域の反危険領域側の境界線を外側に移動し停止領域を拡大するよう補正することにより、例えば電磁比例減圧弁等の油圧機器の経年変化による性能劣化（応答性低下）により作業機が危険領域に入り込んだ場合は、その侵入距離に応じて停止領域が拡大されるため、同じ原因（経年変化による性能低下）で作業機が危険領域に入り込む頻度が減り、使い勝手が向上し、作業効率が向上する。
（２）上記（１）において、干渉防止装置は、好ましくは、前記油圧ショベルの全動作が停止した後、前記作業機を前記運転室から退避方向に移動するよう前記操作手段が操作されたとき、前記油圧ショベルの全動作の停止を解除する制御復帰手段を更に備える。
【００１６】
これにより例えば電磁比例減圧弁等の油圧機器の経年変化による性能劣化（応答性低下）により作業機が危険領域に入り込んだ場合に、いちいちサービスマンを呼ばなくても油圧ショベルを元の状態に復帰させることができ、利便性及び作業効率が更に向上する。
（３）上記（１）又は（２）において、干渉防止装置は、好ましくは、前記停止領域の境界線の補正の限界値が予め設定されており、補正した停止領域の境界線が前記限界値に達するとそれ以上の補正を禁止しかつシステム異常を知らせる停止領域補正禁止手段を更に備える。
【００１７】
これにより電磁比例減圧弁のスティック等の油圧機器の不具合或いは故障が生じた場合や、電磁比例減圧弁等の油圧機器の経年変化で部品の交換が必要となるような状態になった場合に、補正した境界線が限界域に達すると、停止領域補正禁止手段はそれ以上の補正を禁止しかつシステム異常を知らせるため、オペレータはサービスマンを呼び、点検・修理等の必要な措置をとることができる。これにより干渉防止装置としての安全性を確実に維持することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、干渉防止装置としての安全性を確保しつつ、使い勝手を向上し、作業効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係わる干渉防止装置を備えたオフセット式油圧ショベルの油圧システムと制御システムを示す図である。
【００２１】
図１において、本発明が係わるオフセット式油圧ショベルの油圧システムは、メインポンプとしての油圧ポンプ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、バケットシリンダ３ｃ、オフセットシリンダ３ｄ、旋回モータ３ｅ及び左右の走行モータ３ｆ、３ｇを含む複数のアクチュエータと、これら油圧アクチュエータ３ａ〜３ｇのそれぞれに対応して設けられた操作レバー装置４ａ〜４ｇと、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエータ３ａ〜３ｇ間に接続され、操作レバー装置４ａ〜４ｇの指令パイロット圧によって中立位置から切り換えられ、油圧アクチュエータ３ａ〜３ｇ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〜５ｇと、安全弁としてのメインリリーフ弁６とを有している。
操作レバー装置４ａ〜４ｇはリモコン弁（減圧弁）を内蔵した油圧パイロット式であり、パイロットポンプ７の吐出油路７ａにパイロット圧供給油路７ｂを介して接続され、パイロットポンプ７で生成される油圧（一次圧）に基づいて、それぞれオペレータにより操作される操作レバーの操作量と操作方向に応じた指令パイロット圧（二次圧）を生成する。これらの指令パイロット圧はパイロットライン１０ａ〜１６ｂを介して対応する流量制御弁５ａ〜５ｇの油圧駆動部２０ａ〜２６ｂに導かれる。パイロットポンプ７の吐出油路７ａはパイロットポンプ７の吐出圧を一定に保持するパイロットリリーフ弁８を備えている。
【００２２】
図２及び図３はオフセット式油圧ショベルの外観を示す図であり、図２は側面図を、図３は上面図を示している。
【００２３】
オフセット式油圧ショベルは、図２及び図３に示すように、上下方向（垂直方向）にそれぞれ回動するブーム（第１ブーム）１０１ａ、アーム１０１ｂ、バケット１０１ｃ及び左右方向（水平方向）に回動するオフセット（第２ブーム）１０１ｄ及びシリンダステー１０１ｅを含む複数のフロント部材からなる多関節型のフロント作業機１０２と、上部旋回体１０１ｆ及び下部走行体１０１ｇからなる車体１０３とで構成されている。フロント作業機１０２のブーム１０１ａの基端部分は上部旋回体１０１ｆの前側中央部分に上下方向に回動可能に支持され、オフセット１０１ｄの基端部分はブーム１０１ａの上端部分に左右方向に回動可能に連結され、シリンダステー１０１ｅの前側部分はオフセット１０１ｄの先端部分に左右方向に回動可能に連結され、アーム１０１ｂの基端部分はシリンダステー１０１ｅの先端部分に左右方向に回動可能に連結され、バケット１０１ｃはアーム１０１ｂの先端部分に上下方向に回動可能に連結されている。ブーム１０１ａ、アーム１０１ｂ、バケット１０１ｃ、オフセット１０１ｄ、上部旋回体１０１ｆ及び下部走行体１０１ｇ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、オフセットシリンダ３ｄ、旋回モータ３ｅ（図１）及び左右の走行モータ３ｆ，３ｇにより駆動される。図２から分かるように、オフセット１０１ｄのオフセットシリンダ３ｄの反対側において、ブーム１０１ａの上端部分の側面とシリンダステー１０１ｅの側面はそれぞれ連結部材１０１ｈ，１０１ｊを介してロッド１０１ｋにより連結され、オフセット１０１ｄとロッド１０１ｋとブーム１０１ａの上端部分と連結部材１０１ｊとで平行リンク機構を構成している。上部旋回体１０１ｅは作業者が乗車する運転室を備えたキャブ１０４を有している。
【００２４】
図１に戻り、本発明が係わるオフセット式油圧ショベルの制御システムは干渉防止装置を構成するものであり、ブーム１０１ａ、アーム１０１ｂ、オフセット１０１ｄのそれぞれの回動支点に設けられ、フロント装置１０２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３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、角度検出器３１ａ，３１ｂ，３１ｃの信号を入力し、干渉防止制御の演算処理を行う制御ユニット３２と、パイロットライン１０ａ，１１ａ，１３ｂに設けられ、制御ユニット３２から出力される電気信号により駆動される電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、パイロットポンプ７の吐出油路７ａとパイロット圧供給油路７ｂとの間に配置された電磁切換式の油圧ロック弁３４と、干渉防止システム解除スイッチ３５及び警報装置３６とを備えている。電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃは操作レバー装置４ａ，４ｂ，４ｄにより生成された指令パイロット圧を電気信号に応じて減圧し、その減圧した指令パイロット圧がパイロットライン１０ａ，１１ａ，１３ｂを介して流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｄの油圧駆動部２０ａ，２１ａ，２３ｂに導かれる。油圧ロック弁３４は、通常時は、制御ユニット３２から出力されるＯＮ信号により図示左側の位置に切り換えられており、この場合は、パイロットポンプ７の吐出圧が一次圧としてパイロット圧供給油路７ｂに導かれ、操作レバー装置４ａ〜４ｇはそれぞれの操作レバーの操作により指令パイロット圧を生成可能である。制御ユニット７から出力されていたＯＮ信号がＯＦＦ信号に切り換わると油圧ロック弁３４は図示右側の位置に切り換えられ、パイロットポンプ７の吐出油路７ａとパイロット圧供給油路７ｂとの接続を遮断し、パイロット圧供給油路７ｂをタンクに接続する。これにより操作レバー装置４ａ〜４ｇは操作レバーを操作しても指令パイロット圧を生成不能であり、油圧システムが動作不能となる。その結果、油圧ショベルの全動作が停止する。
【００２５】
図４及び図５は本実施の形態における干渉防止制御の制御領域の概念を示す図であり、図４は制御領域を油圧ショベルの側面から見た図、図５は制御領域を油圧ショベルの上面から見た図である。図４及び図５において、キャブ１０４（運転室）の周囲に外側から内側に向かって、順次、減速領域Ａ、停止領域Ｂ、危険領域Ｃが設定されている。非制御領域と減速領域Ａとの間には境界線Ｅ１があり、減速領域Ａと停止領域Ｂとの間には境界線Ｅ２があり、停止領域Ｂと危険領域Ｃとの間には境界線Ｅ３がある。危険領域Ｃの内側には基準線Ｆがある。減速領域Ａは駆動されているフロント部材の動作速度を減速させることでフロント作業機１０２の動作速度を減速する領域であり、停止領域Ｂは駆動されているフロント部材の動作を停止させることでフロント作業機１０２の動作を停止させる領域である。危険領域Ｃは、万一、バケット先端が停止領域Ｂを超えて危険領域Ｃに侵入したときに、油圧システムを動作不能とすることで油圧ショベルの全動作を停止させる領域である。
【００２６】
また、本実施の形態においては、フロント作業機１０２のバケット１０１ｃが停止領域Ｂを超えて危険領域Ｃに侵入したとき、危険領域Ｃへの侵入距離の分だけ停止領域Ｂの反危険領域Ｃ側の境界線Ｅ２を外側に補正可能であり（後述）、図４及び図５におけるＥ２limitはその補正の限界域である。
【００２７】
図６は制御ユニット３２の干渉防止制御の処理機能を示すフローチャートである。
【００２８】
まず、制御ユニット３２は、プログラムのスタートに際して、初期設定として、バケット１０１ｃが危険領域Ｃに侵入していないことを意味する危険領域侵入フラグＦｌｇ＝０を設定する（ステップＳ５０）。
【００２９】
次いで、制御ユニット３２は、角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃからの角度信号を入力し（ステップＳ１００）、角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃにより検出したブーム１０１ａ、アーム１０１ｂ、オフセット１０１ｄの回動角と予めメモリ（例えばＲＯＭ）に記憶してある各フロント部材の寸法等からバケット１０１ｃの位置を計算する（ステップＳ１１０）。この場合、バケット１０１ｃの位置としては、バケット１０１ｃがキャブ１０４の前面及び頂部に向かうよう操作されたときの干渉防止制御用の第１位置と、バケット１０１ｃがキャブ１０４の右側面に向かうようオフセット操作されたときの干渉防止制御用の第２位置の２つの位置を計算することが好ましい。第１位置は、例えば、アーム１０１ｂの先端部におけるバケット１０１ｃの回動支点を中心にしたバケット先端までの半径の仮想円上のキャブ１０４に最も近い点の位置であり、第２位置は、例えば、キャブ１０４内の運転席から見てバケット１０１ｃの左側側面の例えば中央の位置である。
【００３０】
次いで、制御ユニット３２は危険領域侵入フラグＦｌｇ＝１かどうかを判定することでバケット１０１ｃが危険領域侵入中であるかどうかを判定し（ステップＳ１１５）、危険領域侵入中でないと判定すると、干渉防止制御の演算処理を行う（ステップＳ１２０）。この干渉防止制御の演算処理は図７に示す干渉防止制御の制限値演算テーブルを用いて次のように行う。
【００３１】
図７において、横軸はバケット１０１ｃの第１位置又は第２位置とキャブ１０４の前側の基準線Ｆとの距離Ｄであり、縦軸は干渉防止制御の制限値ｒである。距離Ｄと制限値ｒの関係は、距離Ｄが第１設定値Ｄ１以上であるときは制限値ｒが最大（ｒｍａｘ）であり、距離Ｄが第１設定値Ｄ１より小さくなると制限値ｒは最大値ｒｍａｘから次第に小さくなり、距離Ｄが第２設定値Ｄ２に達すると制限値ｒは０となるように設定されている。第１設定値Ｄ１は図４及び図５の境界線Ｅ１に対応し、第２設定値Ｄ２は図４及び図５の境界線Ｅ２に対応する。第２設定値Ｄ２より小さい側（原点に近い側）には第３設定値Ｄ３がある。この第３設定値Ｄ３は図４及び図５の境界線Ｅ３に対応する。また、第１設定値Ｄ１以上（原点から遠い側）の領域は非制御領域であり、第１設定値Ｄ１と第２設定値Ｄ２との間の領域は減速領域Ａに相当し、第２設定値Ｄ２と第３設定値Ｄ３との間の領域は停止領域Ｂに相当し、第３設定値Ｄ３以下の領域は危険領域Ｃに相当する。第１設定値Ｄ１より小さく第２設定値Ｄ２より大きい側の値Ｄ２limitは境界線Ｅ２の補正の限界域Ｅ２limitに相当する第４設定値である。図７の干渉防止制御の制限値演算テーブルはそれらの値とともに制御ユニット３２のメモリに記憶されている。
【００３２】
制御ユニット３２は、ステップＳ１１０で演算したバケット１０１ｃの第１位置に基づいてバケット１０１ｃがキャブ前側及びキャブ頂部上方の干渉防止制御を行うべき位置にあるかどうかを判定し、バケット１０１ｃがキャブ前側及びキャブ頂部上方の干渉防止制御を行うべき位置にあると判定すると、バケット１０１ｃの第１位置とキャブ１０４の前側の基準線Ｆとの距離Ｄを計算し、この距離Ｄを図７に示した干渉防止制御の制限値演算テーブルに参照して干渉防止制御のための制限値ｒを計算する。次いで、この制限値ｒを電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂの制御電流に変換し、この制御電流を電気信号として電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂに出力する。図７に示した制限値演算テーブルは電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂのそれぞれに個別に設けてもよい。
【００３３】
また、制御ユニット３２は、ステップＳ１１０で演算したバケット１０１ｃの第２位置に基づいてバケット１０１ｃがオフセット干渉防止制御を行うべき位置にあるかどうかを判定し、バケット１０１ｃがオフセット干渉防止制御を行うべき位置にあると判定すると、バケット１０１ｃの第２位置とキャブ１０４の側面側の基準線Ｆとの距離Ｄを計算し、この距離Ｄを図７に示した干渉防止制御の制限値演算テーブルに参照して干渉防止制御のための制限値ｒを計算する。次いで、この制限値ｒを電磁比例減圧弁３３ｃの制御電流に変換し、この制御電流を電気信号として電磁比例減圧弁３３ｃに出力する。図７に示した制限値演算テーブルは電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ用（キャブ前側及びキャブ頂部上方の干渉防止制御用）とは別に電磁比例減圧弁３３ｃ用（オフセット干渉防止制御用）のものを設けてもよい。
【００３４】
次いで、制御ユニット３２は、バケット１０１ｃの第１位置とキャブ１０４の前側の基準線Ｆとの距離Ｄ又はバケット１０１ｃの第２位置とキャブ１０４の前側の基準線Ｆとの距離Ｄが第３設定値Ｄ３以下になったかどうか、すなわち、バケット１０１ｃが危険領域Ｃに侵入したかどうかを判定し（ステップＳ１３０）、バケット１０１ｃが危険領域Ｃに侵入していないと判定すると、上記ステップＳ１００に戻り、ステップＳ１００〜Ｓ１３０の処理を繰り返す。ステップＳ１３０において、バケット１０１ｃが危険領域Ｃに侵入したと判定すると、制御ユニット３２は、油圧ロック弁３４に出力されているＯＮ信号をＯＦＦ信号に切り換える（ステップＳ１４０）。次いで、制御ユニット３２は、危険領域侵入フラグＦｌｇの設定をバケット１０１ｃが危険領域Ｃに侵入したことを意味するＦｌｇ＝１に切り換えた後（ステップＳ１４０）、バケット１０１ｃの第１位置又は第２位置と第３設定値Ｄ３との偏差を計算することで、バケット１０１ｃの危険領域Ｃへの侵入距離ΔＤを計算しメモリに記憶する（ステップＳ１５０）。次いで、第２設定値Ｄ２にその侵入距離ΔＤを加算した値（Ｄ２＋ΔＤ）が第４設定値Ｄ２limit以上であるかどうか、すなわち、境界線Ｅ２が補正の限界域Ｅ２limitに達したかどうかを判定し（ステップＳ１６０）、第２設定値Ｄ２に侵入距離ΔＤを加算した値（Ｄ２＋ΔＤ）が第４設定値Ｄ２limit以上でないと判定すると（境界線Ｅ２が補正の限界域Ｅ２limitに達していないと判定すると）、第２設定値Ｄ２に侵入距離を加算した値を新たな第２設定値Ｄ２としてメモリに記憶することで、停止領域Ｂの反危険領域Ｃ側の境界線Ｅ２を外側に移動し停止領域Ｂを拡大するよう補正する（ステップＳ１７０）。
【００３５】
次いで、処理は上記ステップＳ１００に戻り、ステップＳ１１０，Ｓ１１５の処理を実行する。ステップＳ１７０後のステップＳ１１５の判定は、バケット１０１ｃが危険領域侵入中の処理であり、ステップＳ１１５では、制御ユニット３２は危険領域侵入フラグＦｌｇ＝１（バケット１０１ｃが危険領域侵入中である）と判定し、ステップＳ１８０に移行する。ステップＳ１８０では、制御ユニット３２は、バケット１０１ｃの第１位置とキャブ１０４の前側の基準線Ｆとの距離Ｄ又はバケット１０１ｃの第２位置とキャブ１０４の前側の基準線Ｆとの距離Ｄが増加方向に変化したかどうか、すなわち、バケット１０１ｃがキャブ１０４から退避方向（戻り方向）に操作されたかどうかを判定し（ステップＳ１８０）、ケット１０１ｃが退避方向に操作されていないと判定すると、上記ステップＳ１００の処理に戻り、ステップＳ１００〜Ｓ１１５，Ｓ１８０の処理を繰り返す。ステップＳ１８０において、ケット１０１ｃが退避方向に操作されたと判定すると、油圧ロック弁３４に再びＯＮ信号を出力する（ステップＳ１９０）。次いで、制御ユニット３２は、危険領域侵入フラグＦｌｇの設定をバケット１０１ｃが危険領域Ｃに侵入していないことを意味するＦｌｇ＝０に切り換えた後（ステップＳ１９５）、ステップＳ１２０の処理に移行する。
【００３６】
一方、ステップＳ１６０において、第１設定値Ｄ１に侵入距離を加算した値が第４設定値Ｄ２limit以上である（境界線Ｅ２が補正の限界域Ｅ２limitに達した）と判定されると、システム異常であると判断し、警報装置３６に作動信号を出力し、システム異常をオペレータに知らせる（ステップＳ２００）。
【００３７】
以上において、角度検出器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ及び電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、制御ユニット３２の図６に示すステップＳ１００〜Ｓ１４５の処理機能は、運転室（キャブ１０２）の周囲に外側から内側に向かって順次停止領域と危険領域とを設定し、複数のフロント部材１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの少なくとも１つを動作させることでフロント作業機１０２が停止領域Ｂに侵入したとき、フロント部材の動作を停止させることでフロント作業機１０２の動作を自動停止させ、フロント作業機１０２が停止領域Ｂを超えて危険領域Ｃに侵入したとき、油圧ショベルの全動作を停止させる干渉防止制御手段を構成し、制御ユニット３２の図６に示すステップＳ１５０〜Ｓ１７０の処理機能は、フロント作業機１０２が停止領域Ｂを超えて危険領域Ｃに侵入したとき、危険領域Ｃへの侵入距離を計算し、その侵入距離に応じて停止領域Ｂの反危険領域側の境界線Ｅ２を外側に移動し停止領域Ｂを拡大するよう補正する停止領域補正手段を構成する。
【００３８】
また、制御ユニット３２の図６に示すステップＳ１８０及びＳ１９５の処理機能は、油圧ショベルの全動作が停止した後、フロント作業機１０２を運転室（キャブ１０４）から退避方向に移動するよう操作手段（操作レバー装置４ａ〜４ｄ）が操作されたとき、油圧ショベルの全動作の停止を解除する制御復帰手段を構成し、制御ユニット３２の図６に示すステップＳ１６０及びＳ２００の処理機能は、停止領域Ｂの境界線Ｅ２の補正の限界域Ｅ２limitが予め設定されており、補正した停止領域Ｂの境界線Ｅ２が前記限界域Ｅ２limitに達するとそれ以上の補正を禁止しかつシステム異常を知らせる停止領域補正禁止手段を構成する。
【００３９】
以上のように構成した本実施の形態における干渉防止装置の動作は次のようである。
【００４０】
（１）フロント作業機１０２の少なくとも１つのフロント部材を動作させることでバケット１０１ｃの先端が減速領域Ａに侵入すると、電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃの関連するものを駆動して指令パイロット圧を減圧し、当該フロント部材の動作速度を徐々に減速させることでフロント作業機１０２の動作を徐々に減速させる（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）。
【００４１】
例えば、ブーム用の操作レバー装置４ａの操作レバーがブーム上げ側に倒されると、操作レバー装置４ａはパイロットポンプ７から吐出される圧油に基づいてその操作量に応じた指令パイロット圧を生成し、この指令パイロット圧がパイロットライン１０ａ、電磁比例減圧弁３３ａを経由してブーム用の流量制御弁５ａの油圧駆動部２０ａに導かれ、流量制御弁５ａは図示の中立位置から左側の位置に切り換えられる。これにより油圧ポンプ２の吐出油は流量制御弁５ａを経由してブームシリンダ３ａのボトム側に供給され、ブームシリンダ３ａが伸長してブーム１０１ａが上昇する。このようなブーム１０１ａの上昇（ブーム上げ動作）によりフロント作業機１０２のバケット１０１ｃの先端が減速領域Ａに侵入すると、制御ユニット３２は、図７に示した干渉防止制御の制限値演算テーブルに基づいてそのときの距離Ｄに応じた制限値ｒに相当する減速制御の制御電流を出力し、ブーム用の電磁比例減圧弁３３ａはブーム上げパイロットライン１０ａの指令パイロット圧を絞って減圧する（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）。これによりブームシリンダ３ａの減速動作が行われる。アーム用の操作レバー装置４ｂの操作レバーをアームクラウド側に倒してアームクラウド動作を行うとき、ブーム上げ動作とアームクラウド動作の両方を行うとき、オフセット用の操作レバー装置４ｄの操作レバーをオフセット左方向に操作しオフセット動作を行うときにバケット先端が減速領域Ａに侵入する場合も同様であり、電磁比例減圧弁３３ａ〜３３ｃの対応するものが動作して指令パイロット圧を減圧し、減速動作が行われる。
【００４２】
（２）バケット１０１ｃの先端が減速領域Ａを超えて停止領域Ｂに達すると、制御ユニット３２は、図７に示した干渉防止制御の制限値演算テーブルに基づいて制限値ｒ＝０に相当する停止制御電流処理として制御電流をＯＦＦにし、電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃの対応するものを全閉して指令パイロット圧をタンク圧まで減圧し、油圧システムを動作不能とする。これにより当該フロント部材の動作を停止させ、フロント作業機１０２の動作を自動停止させる（ステップＳ１２０）。
【００４３】
（３）バケット１０１ｃの先端が、万一、停止領域Ｂを超えて危険領域Ｃに侵入すると、制御ユニット３２は油圧ロック弁３４に出力されているＯＮ信号をＯＦＦ信号に切り換え、油圧ロック弁３４を図示右側の位置に切り換えてパイロット圧供給油路７ｂの圧力（パイロット一次圧）をタンク圧とする（ステップＳ１３０及びＳ１４０）。これにより油圧システムが動作不能となり、油圧ショベルの全動作が停止する。
【００４４】
（４）また、フロント作業機１０２のバケット１０１ｃの先端が停止領域Ｂを超えて危険領域Ｃに侵入したとき、制御ユニット３２はバケット先端が危険領域Ｃに侵入した距離だけ停止領域Ｂを拡大する補正処理を行う（ステップＳ１５０〜Ｓ１７０）。
【００４５】
図８は停止領域拡大補正処理を示す図である。フロント作業機１０２のバケット１０１ｃの先端が停止領域Ｂを超えて危険領域Ｃに侵入すると、制御ユニット３２は危険領域Ｃへの侵入距離ΔＤを計算し（ステップＳ１５０）、そのときの第２設定値Ｄ２にその侵入距離ΔＤを加算し、その値を新たな第２設定値Ｄ２としてメモリに記憶する（ステップＳ１７０）。これにより停止領域Ｂの反危険領域Ｃ側の境界線Ｅ２は侵入距離ΔＤの分だけ外側（キャブ前方）に移動するよう補正され、停止領域Ｂを侵入距離ΔＤの分だけ拡大する。図８では、補正後の停止領域Ｂの境界線Ｅ２をＥ２′で示している。
【００４６】
（５）油圧ショベルの全動作が停止した後、フロント作業機１０２のバケット１０１ｃを運転室１０４から退避方向に移動するよう操作レバー装置４ａ〜４ｄのいずれかが操作されると、制御ユニット３２は油圧ロック弁３４に再びＯＮ信号を出力して油圧ロック弁３４を図示左側の位置に切り換える（ステップＳ１８０及びＳ１９０）。これにより油圧システムが動作可能となり、油圧ショベルの全動作の停止状態が解除される。
【００４７】
（６）その後、フロント作業機１０２の少なくとも１つのフロント部材を動作させることでバケット１０１ｃの先端が減速領域Ａに侵入し、更に停止領域Ｂを超えて危険領域Ｃに侵入すると、上記（１）〜（４）の動作が繰り返され、その都度、停止領域Ｂの反危険領域Ｃ側の境界線Ｅ２を侵入距離ΔＤの分だけ外側（キャブ前方）に移動するよう補正する停止領域拡大補正処理が行われる（ステップＳ１００〜Ｓ１８０）。
【００４８】
（７）上記（４）の最初の停止領域拡大補正処理において、或いは、上記（６）の繰り返し動作における上記（４）の停止領域拡大補正処理において、制御ユニット３２は補正した境界線Ｅ２が予め設定した補正の限界域Ｅ２limitに達するとそれ以上の補正を禁止し、警報装置３６を鳴らす（ステップＳ２００）。
【００４９】
警報装置３６が鳴ると、オペレータはサービスマンを呼び、点検・修理等を依頼する。サービスマンは点検・修理に当たって、まず、干渉防止システム解除スイッチ３５を操作する。解除スイッチ３５が操作されると、制御ユニット３２は油圧ロック弁３４にＯＮ信号を出力して油圧ロック弁３４を図示左側の位置に切り換え、油圧システムを動作可能とする。これにより油圧ショベルの全動作の停止状態が解除され、フロント作業機１０２を自由に動かせるようになる。次いで、サービスマンは慎重に例えばアーム用の操作レバー装置４ｂの操作レバーを操作してアームダンプ動作等を行い、バケット１０１ｃを禁止領域Ｃの外に移動させる。次いで、サービスマンは、電磁比例減圧弁３３ａ〜３３ｃのスティック等の不具合や、電磁比例減圧弁３３ａ〜３３ｃ等の油圧機器の経年変化による性能低下（寿命）をチェックし、修理或いは部品交換をする。不具合が解消すると、サービスマンは干渉防止システム解除スイッチ３５を再び操作して干渉防止装置を作動させる。
【００５０】
以上のように構成した本実施の形態によれば次の効果が得られる。
（１）干渉防止制御において、万一、フロント作業機１０２が停止領域Ｂを超えて危険領域Ｃに侵入した場合は、油圧ショベルの全動作を停止させるので、干渉防止装置としての安全性を確保することができる。
（２）また、フロント作業機１０２が危険領域Ｃに侵入したときは、その侵入距離に応じて停止領域Ｂを拡大するよう補正するので、例えば電磁比例減圧弁３３ａ〜３３ｃ等の油圧機器の経年変化による性能劣化（応答性低下）でフロント作業機１０２が危険領域Ｃに入り込んだ場合は、その後フロント作業機１０２が危険領域Ｃに入り込む頻度が減り、サービスマンを呼ぶ頻度が減るので、使い勝手が向上し、作業効率が向上する。
（３）油圧ショベルの全動作が停止した後、フロント作業機１０２のバケット１０１ｃをキャブ１０４から退避方向に移動するよう操作レバー装置４ａ〜４ｄのいずれかを操作すると、油圧ロック弁３４は図示左側の位置に切り換えられ、油圧システムが動作可能となり、油圧ショベルの全動作の停止状態が解除されるので、フロント作業機１０２が危険領域Ｃに入り込む都度、サービスマンを呼ばなくても油圧ショベルを元の状態に復帰させることができ、利便性及び作業効率が更に向上する。
（４）電磁比例減圧弁３３ａ〜３３ｃのスティック等の油圧機器の不具合或いは故障が生じた場合や、電磁比例減圧弁３３ａ〜３３ｃ等の油圧機器の経年変化で部品の交換が必要となるような状態になった場合に、補正した境界線が限界域に達すると、停止領域補正禁止手段はそれ以上の補正を禁止しかつシステム異常を知らせるため、オペレータはサービスマンを呼び、点検・修理等の必要な措置をとることができる。これにより干渉防止装置としての安全性を確実に維持することができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、操作レバー装置４ａ〜４ｇが油圧パイロット式であるオフセット式油圧ショベルに本発明を適用したが、操作レバー装置を電気レバー装置であるオフセット式油圧ショベルに本発明を適用してもよい。
【００５２】
すなわち、電気レバー装置を備えたオフセット式油圧ショベルでは、電気レバー装置の指令信号（電気信号）を直接制御ユニットに取り込み、制御ユニット内で操作レバー装置からの指令信号に対して必要な処理を施し、制御信号として出力するとともに、流量制御弁５ａ〜５ｇの油圧駆動部２０ａ〜２６ｂのそれぞれのパイロットラインに、パイロットポンプ７の吐出油に基づくパイロット圧供給油路７ｂの圧油を一次圧とし、制御ユニットからの制御信号により二次圧を生成する電磁比例減圧弁を配置し、その二次圧を流量制御弁５ａ〜５ｇの油圧駆動部２０ａ〜２６ｂのそれぞれに導く構成となっている。また、ブーム上げ、アームクラウド、オフセット左に対応する操作レバー装置からの指令信号に対して、制御ユニットは更に干渉防止制御の処理を施し、その指令信号を制御信号として対応する電磁比例減圧弁に出力する。このようなシステムに本発明を適用するには、制御ユニット内における指令信号に対する干渉防止制御の処理に際して本発明の干渉防止制御に係わる処理を合わせて行えばよい。これによっても上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
また、上記実施の形態では、油圧ロック弁３４は干渉防止制御の全動作停止用に独立して設けたが、油圧ショベル等の建設機械には、通常、運転席に入口に設置されるゲートロックレバーの上げ下げに応じて切り換え操作されるゲートロック弁が油圧ロック弁３４と同じ位置に設置されているので、油圧ロック弁３４をそのゲートロック弁と兼用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる干渉防止装置を備えたオフセット式油圧ショベルの油圧システムと制御システムを示す図である。
【図２】オフセット式油圧ショベルの外観を示す側面図である。
【図３】オフセット式油圧ショベルの外観を示す上面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における干渉防止制御の制御領域の概念を示す図であって、制御領域を油圧ショベルの側面から見た図である。
【図５】本発明の一実施の形態における干渉防止制御の制御領域の概念を示す図であって、制御領域を油圧ショベルの上面から見た図である。
【図６】制御ユニットの干渉防止制御の処理機能を示すフローチャートである。
【図７】干渉防止制御の制限値演算テーブルの一例を示す図である。
【図８】停止領域拡大補正処理を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
２  油圧ポンプ（メインポンプ）
３ａ  ブームシリンダ
３ｂ  アームシリンダ
３ｃ  バケットシリンダ
３ｄ  オフセットシリンダ
３ｅ  旋回モータ
３ｆ，３ｇ  走行モータ
４ａ〜４ｂ  操作レバー装置
５ａ〜５ｇ  流量制御弁
６  メインリリーフ弁
７  パイロットポンプ
７ａ  吐出油路
７ｂ  パイロット圧供給油路
８  パイロットリリーフ弁
１０ａ〜１６ｂ  パイロットライン
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  角度検出器
３２  制御ユニット
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ  電磁比例減圧弁
３４  油圧ロック弁
３５  干渉防止システム解除スイッチ
３６  警報装置
１０１ａ  ブーム
１０１ｂ  アーム
１０１ｃ  バケット
１０１ｄ  オフセット
１０１ｅ  シリンダステー
１０１ｆ  上部旋回体
１０１ｇ  下部走行体
１０２  フロント作業機
１０３  車体
１０４  キャブ
Ａ  減速領域
Ｂ  停止領域
Ｃ  危険領域
Ｅ１〜Ｅ３  境界線
Ｆ  基準線
Ｅ２limit  補正の限界域
Ｄ１  第１設定値
Ｄ２  第２設定値
Ｄ３  第３設定値
Ｄ２limit  境界線Ｅ２の補正の限界域Ｅ２limitに相当する第４設定値
【図１】
2010126954.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010126954.tif 000008
【図７】
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【図８】
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