(57)【要約】【課題】作業の安全を確保しつつ、作業フロント同士を干渉危険領域まで接近させた状態で作業を行うことを可能とする双腕作業機械を提供する。【解決手段】干渉負荷軽減装置２００Ａは、電磁切換弁５０とリリーフ弁５２とを備える。電磁切換弁５０は、スイング用油圧シリンダ９１のボトム油室９１ａに接続され、通常、リリーフ弁５２を遮断している。スイング用油圧シリンダ９１により駆動される作業フロントが干渉危険領域に達すると、電磁切換弁が位置ｄに切り換わり、スイング用油圧シリンダ７１とリリーフ弁５２が連通する。リリーフ弁５２は、予め設定された圧力以上となると圧油を作動油タンク３２に解放する。【選択図】図３
2012006132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の作業具が装着され、第１の油圧アクチュエータで駆動される第１の作業フロントと、
第２の作業具が装着され、第２の油圧アクチュエータで駆動される第２の作業フロントと、
前記第１および前記第２の油圧アクチュエータをそれぞれ操作する第１および第２の操作装置と、
前記第１および第２の油圧アクチュエータのうち、少なくとも一方の油圧アクチュエータの駆動圧力を低減する干渉負荷軽減装置と、
前記第１および第２の作業フロントの先端の相対的な位置が、前記第１および第２の作業具が干渉する所定の広さの空間領域として予め定められた干渉危険領域内であるか否かを判定するとともに、前記第１および第２の作業フロントの先端が相対的に接近しているか否かを判定する判定手段と、
予め前記干渉危険領域が設定された干渉危険設定部を有し、前記判定手段で前記第１および第２の作業フロントの先端の相対的な位置が前記干渉危険領域内であると判定され、かつ、前記第１および第２の作業フロントの先端が相対的に接近していると判定されているときに、前記干渉負荷軽減装置を駆動して駆動中の油圧アクチュエータの駆動圧力を軽減する制御手段とを備えることを特徴とする双腕作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の双腕作業機械において、前記制御手段は、前記干渉危険領域の外周側に予め設定された準干渉危険領域が設定された準干渉危険領域を有し、前記判定手段は、前記第１および第２の作業フロントの先端の相対的な位置が前記準干渉領域内であるか否かも判定し、
前記制御手段は、前記判定手段により、前記第１および第２の作業フロントの先端の相対的な位置が前記準干渉危険領域内であると判定されたとき、判定されないときと比べて、前記操作装置による油圧アクチュエータの速度を遅くすることを特徴とする双腕作業機械。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の双腕作業機械において、前記第１および第２の油圧アクチュエータの駆動力を低減する第１および第２の干渉負荷軽減装置を備え、前記第１および第２の干渉負荷軽減装置は、それぞれ、圧力制御弁と前記圧力制御弁に接続された切換弁とを備え、前記第１の干渉負荷軽減装置は、前記第１の油圧アクチュエータと前記第１の干渉負荷軽減装置における前記圧力制御弁とを連通および遮断可能に設けられ、前記第２の干渉負荷軽減装置は、前記第２の油圧アクチュエータと前記第２の干渉負荷軽減装置における前記圧力制御弁とを連通および遮断可能に設けられていることを特徴とする双腕作業機械。
【請求項４】
請求項３に記載の双腕作業機械において、前記判定手段で前記第１および第２の作業フロントの先端の相対的な位置が前記干渉危険領域内であると判定されていても、前記第１および第２の作業フロントの先端の相対的な位置が接近していると判定されていないときは、前記切換弁を前記第１または第２の油圧アクチュエータと前記圧力制御弁とを遮断する状態に保持することを特徴とする双腕作業機械。
【請求項５】
請求項３に記載の双腕作業機械において、前記第１および第２干渉負荷軽減装置のうち、少なくとも一方は、さらに、前記圧力制御弁と前記切換弁との間に設けられたアキュムレータを含むことを特徴とする双腕作業機械。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の双腕作業機械において、前記干渉負荷軽減装置は、前記第１および第２の油圧アクチュエータのうち前記第１の油圧アクチュエータのみに対応して設けられ、前記第２の油圧アクチュエータは、前記第１の油圧アクチュエータよりも大きい容量を有することを特徴とする双腕作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２台の作業フロントを備えた作業機械、すなわち、双腕作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
多関節構造のアーム等の作業フロントを上部旋回体の左右にそれぞれ備えた双腕型の作業機械が知られている。この双腕作業機械では、左右それぞれの作業フロントに一端が接続されたアクチュエータを駆動することで、左右の作業フロントをそれぞれ独立して駆動し、例えば、構造物や廃棄物の解体、道路工事、土木工事等を行う。
【０００３】
双腕作業機械は、２台の作業フロントを備えている為、これらの作業フロントは互いの距離を接近したり離間したりして作業が行われる。したがって、作業機械を操作していると、作業フロント同士が接触し、破損等を生じる恐れがある。
この対応として、予め、２台の作業フロントが接触するような干渉危険領域を演算しておき、作業中における作業フロントの位置を監視して、干渉危険領域に達すると作業フロントの動作を強制的に停止するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１９９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された双腕型の作業機械では、相互の作業フロントの位置が干渉危険領域に達すると、作業フロントの動作が停止してしまう。このため、例えば、一方の作業フロントに取り付けられた作業具で作業対象部材を把持し、他方の作業フロントに取り付けられた作業具で作業対象部材を切断する等、互いの作業具を相当に接近させる必要がある作業などを行う場合、作業の効率が大幅に低下し、極端な場合は、作業が達成されないことが生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の双腕作業機械は、第１の作業具が装着され、第１の油圧アクチュエータで駆動される第１の作業フロントと、第２の作業具が装着され、第２の油圧アクチュエータで駆動される第２の作業フロントと、第１および前記第２の油圧アクチュエータをそれぞれ操作する第１および第２の操作装置と、第１および第２の油圧アクチュエータのうち、少なくとも一方の油圧アクチュエータの駆動圧力を低減する干渉負荷軽減装置と、第１および第２の作業フロントの先端の相対的な位置が、予め第１および第２の作業具が干渉する所定の広さの空間領域として定められた干渉危険領域内であるか否かを判定するとともに、第１および第２の作業フロントの先端が相対的に接近しているか否かを判定する判定手段と、予め干渉危険領域が設定された干渉危険設定部を有し、判定手段で第１および第２の作業フロントの先端の相対的な位置が干渉危険領域内であると判定され、かつ、第１および第２の作業フロントの先端が相対的に接近していると判定されているときに、干渉負荷軽減装置を駆動して駆動中の油圧アクチュエータの駆動圧力を軽減する制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の双腕作業機械によれば、作業具が干渉した場合に、干渉負荷軽減装置により油圧アクチュエータの圧力を低減することができるため、２台の作業具を相互に干渉する位置まで接近させた状態で動作させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の双腕作業機械の一実施形態を示す外観斜視図。
【図２】図１に図示された双腕作業機械の作業フロントに装着された作業具の一例としてのグリッパの拡大側面図。
【図３】本発明の双腕作業機械の実施形態１としての駆動回路のブロック図。
【図４】本発明の双腕作業機械におけるコントローラの処理を関連部材と共に模式的に示した図。
【図５】本発明の双腕作業機械における操作部材のレバー操作量とシリンダ速度指令の関係を示す特性図。
【図６】本発明における干渉危険領域を説明するための双腕作業機械の側面図および平面図であり、作業フロントが干渉危険領域の外側に位置している状態を示す。
【図７】本発明における干渉危険領域を説明するための双腕作業機械の平面図であり、作業フロントが干渉危険領域内に位置している状態を示す。
【図８】本発明の双腕作業機械の実施形態２を示し、コントローラの処理を関連部材と共に模式的に示した図。
【図９】本発明の双腕作業機械の実施形態２に係り、干渉危険領域および準干渉機関領域を説明するための双腕作業機械の側面図および平面図。
【図１０】本発明の双腕作業機械の実施形態２に係り、フロント先端間距離とシリンダ速度指令割合との関係を示す図。
【図１１】本発明の双腕作業機械の実施形態３としての駆動回路のブロック図。
【図１２】本発明の双腕作業機械の実施形態４としての駆動回路のブロック図を示す。
【図１３】図１２におけるリリーフ弁の入力側の油路の圧力変化を示す図。
【図１４】本発明の双腕作業機械の実施形態５としての駆動回路のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
---実施形態１---
＜全体構成＞
以下、本発明の双腕作業機械の実施形態１を図面と共に説明する。
図１は、本発明の双腕作業機械の一実施形態を示す外観斜視図である。図１に示すように、双腕作業機械１００は、走行体１２に旋回体１１が旋回可能に取り付けられている。旋回体１１の前部には運転室３０５が取り付けられている。旋回体１１の前側には、左右で一対を構成する左作業フロント１０１と右作業フロント１０２とが、旋回体１１に上下方向および水平方向（左右方向）に回動可能に取り付けられている。
【００１０】
左作業フロント１０１は、旋回体１１の前部に上下方向および水平方向に回動可能に取り付けられたブーム１３と、ブーム１３の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム１５と、アーム１５の先端に上下方向および水平方向に回動可能に取り付けられたグリッパ（作業具）１１０とを備えている。ブーム１３は、スイング用油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）９１により、旋回体１１の旋回方向と同方向である水平方向に回動される。また、ブーム１３は、ブーム上下用油圧シリンダ１４により旋回体１１に対して上下方向に回動される。アーム１５は、アーム用油圧シリンダ１６によりブーム１３に対して上下方向に回動される。また、グリッパ１１０は、作業具用油圧シリンダ１８によりアーム１５に対して上下方向に回動される。
【００１１】
右作業フロント１０２は、旋回体１１の中心線に対して左作業フロント１０１と対称に取り付けられ、左作業フロント１０１と同様な構成を有する。すなわち、右作業フロント１０２は、旋回体１１の前部に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム２１と、ブーム２１の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム２３と、アーム２３の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたグリッパ（作業具）１２０とを備えている。ブーム２１は、図示しないがスイング用油圧シリンダ９１と対称に取り付けられたスイング用油圧シリンダにより、旋回体１１の旋回方向と同方向である水平方向に回動される。また、ブーム２１は、ブーム上下用油圧シリンダ２２により旋回体１１に対して上下方向に回動される。アーム２３は、アーム用油圧シリンダ２４によりブーム２１に対して上下方向に回動される。また、グリッパ１２０は、作業具用油圧シリンダ２６によりアーム２１に対して上下方向に回動される。
【００１２】
左作業フロント１０１のグリッパ１１０と右作業フロント１０２のグリッパ１２０とは、同一の構造および機能を有する。図２に、代表して、グリッパ１１０の拡大側面図を示す。
グリッパ１１０は、アーム１５の先端に固定されるピン１４１に回動可能に嵌合する開口部１５１と、アーム用油圧シリンダ１８のロッド先端に固定されるピン１４２に回動可能に嵌合する開口部１５２が形成されたフレーム１７を有する。フレーム１７には、把持用油圧シリンダ２０の一端が回動可能に取り付けられている。また、フレーム１７には、一対の把持爪１９がピン１４３により回動可能に取り付けられている。
作業具用油圧シリンダ１８が伸縮すると、フレーム１７はピン１４１を中心として上下方向に回動する。
【００１３】
把持爪１９は先端部で作業対象部材を把持する作業部材であり、先端部と反対側の端部には、把持用油圧シリンダ２０の他端が把持爪１９に回動可能に連結されている。一対の把持爪１９はリンク部材１５３により連結されている。詳細には、リンク部材１５３の一端は、把持用油圧シリンダ２０が連結された把持爪１９の中間部に連結されている。また、リンク部材１５３の他端は、他方の把持爪１９の先端部と反対側の端部に、回動可能に連結されている。
この構造により、把持用油圧シリンダ２０が伸縮すると、一対の把持爪１９は、ピン１４３を中心として、相互に反対方向に回動する。換言すれば、把持爪１９の先端部を開く方向および閉じる方向に回動する。この把持爪１９の動作により、対象物を把持し、または把持した対象物を開放する。
グリッパ１２０においても、グリッパ１１０と同様であり、その説明を省略する。
【００１４】
＜駆動系の構成＞
図３は、本発明の双腕作業機械の実施形態１として示す駆動回路のブロック図である。
先ず、図３に図示された油圧系に関して説明する。
なお、図３においては、左作業フロント１０１側に関連する駆動系のみが図示され、且つ、油圧シリンダとしては、スイング用油圧シリンダ９１に関連する駆動系のみが図示され、ブーム上下用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１６、作業具用油圧シリンダ１８および把持用油圧シリンダ２０に関連する駆動系は、図示を省略されている。
【００１５】
双腕作業機械１００は、旋回体１１における運転室３０５の後方に、図示しないエンジンおよびエンジンにより駆動される主油圧ポンプ３１を備えている。主油圧ポンプ３１は、コントロール弁３０を介してスイング用油圧シリンダ９１に圧油を給、排油する。コントロール弁３０が図示の位置の場合は、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油が、リリーフ弁３３により規定される圧力以上となると、油圧ポンプ３１により吐出された圧油はリリーフ弁３３から作動油タンク３２に戻る。
【００１６】
後述するコントローラからの指令により、コントロール弁３０が位置ａに切り換わると、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油は、スイング用油圧シリンダ９１のボトム側油室９１ａに供給される。これにより、左作業フロント１０１は、旋回体１１に対して、図１における時計回り方向、換言すれば、右作業フロント１０２に接近する方向に回動する。
また、後述するコントローラからの指令により、コントロール弁３０が位置ｂに切り換わると、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油は、スイング用油圧シリンダ９１のロッド側油室９１ｂに供給される。これにより、左作業フロント１０１は、旋回体１１に対して、図１における反時計回り方向、換言すれば、右作業フロント１０２から離間する方向に回動する。
【００１７】
スイング用油圧シリンダ９１のボトム側油室９１ａには、油路４２を介して干渉負荷軽減装置２００Ａが接続されている。干渉負荷軽減装置２００Ａは電磁切換弁５０と電磁切換弁５０の下流に設けられたリリーフ弁（圧力制御弁）５２を備えている。電磁切換弁５０は、通常は、図３に図示された位置ｃとなっており、油路４２とリリーフ弁５２を遮断している。開指令により電磁切換弁５０が位置ｄに切り換わると油路４２とリリーフ弁５２が連通される。
【００１８】
リリーフ弁５２は、ボトム圧のリリーフ圧力値を設定することができるものであり、油路４２の圧力がリリーフ弁５２の設定圧力を上回った場合、スイング用油圧シリンダ９１のボトム側油室９１ａから排出された圧油は作動油タンク３２に解放される。
【００１９】
次に、図３に図示された電気系について説明する。
コントローラ（制御手段）３６は、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび演算処理部を含んで構成されており、後述する干渉危険領域が、予め記憶されている。
コントローラ３６には、コントロール弁３０、電磁切換弁５０、ポテンショメータ（角度検出器）６０およびスイング用操作レバー（操作装置）３４の出力端子が接続されている。
【００２０】
操作レバー３４は、コントローラ３６に、スイング用油圧シリンダ９１の速度指令を送出する。図５は、操作レバー３４のレバー操作量とシリンダ速度指令値との関係を示す特性図である。
操作レバー３４は、図５に図示されたレバー操作量が０の位置である中立位置から所定の長さの不感帯、すなわち、速度０のシリンダ速度指令を送出する領域を有する。不感帯を越えた操作量領域では、レバー操作量の増加に比例して増加するシリンダ速度指令値が送出される。操作レバー３４を中立位置から逆方向に向けて操作すると、逆方向のシリンダ操作指令が出力される。
【００２１】
コントローラ３６は、操作レバー３４から送出されるレバー操作量に対応したシリンダ速度指令に基づき、コントロール弁３０を切換え、スイング用油圧シリンダ９１の動作速度を制御する。
ポテンショメータ６０は、スイング用油圧シリンダ９１、ブーム上下用油圧シリンダ、１４、アーム用油圧シリンダ２４の各シリンダの変位によって回動される各角度検出器に対応するものであり、コントローラ３６は、これらの角度検出器の検出値に基づいて、左作業フロント１０１および右作業フロント１０２の先端の位置を演算する。
【００２２】
コントローラ３６は、左作業フロント１０１および右作業フロント１０２の先端の位置から両者の距離を演算し、左作業フロント１０１および右作業フロント１０２の距離が、予め設定された干危険渉領域内であるか否かを判断する。また、コントローラ３６は、操作レバー３６が操作されている位置の情報および左右の作業フロントの姿勢に基づいて、左作業フロント１０１および右作業フロント１０２が接近する方向に動作しているか離間する方向に動作しているかを判断する。
【００２３】
図６および図７は、本発明における干渉危険領域を説明するための図であり、図６は、作業フロントが干渉危険領域の外側に位置する状態の双腕作業機械の側面図および平面図であり、図７は、作業フロントが干渉危険領域内に位置する状態の双腕作業機械の平面図である。
干渉危険領域は、左作業フロント１０１の先端の装着されたグリッパ１１０と右作業フロント１０２の先端に装着されたグリッパ１２０が干渉する危険性がある所定の広さの空間領域として定められる。具体的には、左作業フロント１０１の先端から半径Ｒａの球状の領域内および右作業フロント１０２の先端から半径Ｒｂの球状の領域内として設定される。半径ＲａおよびＲｂは、それぞれ、グリッパ１１０または１２０の把持シリンダ２０を縮退して、グリッパ１１０または１２０を最大に開いた状態における半径に基づいて設定される。
【００２４】
したがって、左作業フロント１０１のアーム１５の先端と右作業フロント１０２のアーム２３の先端との距離（フロント先端間距離）ｘが
ｘ＞（Ｒａ＋Ｒｂ）
を満足する場合は、図６に図示されるように、左作業フロント１０１と右作業フロント１０２は、干渉していない。
【００２５】
一方、フロント先端間距離ｘが
ｘ≦（Ｒａ＋Ｒｂ）
を満足する状態では、図７に図示されるように、左作業フロント１０１と右作業フロント１０２は、干渉している。
【００２６】
このように、左作業フロント１０１と右作業フロント１０２とが干渉している場合、すなわち、左作業フロント１０１のアーム１５の先端と右作業フロント１０２のアーム２３の先端との相対的な位置が干渉危険領域内にある場合には、コントローラ３６は電磁切換弁５０を位置ｄに切換える。これにより、油路４２とリリーフ弁５２が連通し、アーム先端が接触して発生する圧力は、スイング用油圧シリンダ９１のボトム側油室９１ａからリリーフ弁５２を介して圧油が作動油タンク３２内に解放される。
【００２７】
したがって、本発明の一実施形態の双腕作業機械によれば、左作業フロント１０１と右作業フロント１０２とが干渉した場合でも、スイング用油圧シリンダ９１のボトム側油室９１ａ内の圧力は、リリーフ弁５２に設定された圧力値以上に増大することはなく、作業フロントの干渉により発生する弊害をなくすことができる。
【００２８】
＜双腕作業機械の動作＞
図４は、本発明の双腕作業機械におけるコントローラの処理を、関連部材と共に模式的に示した図であり、以下、同図を参照して、本発明の双腕作業機械における動作の一実施形態を説明する。
コントローラ３６は、予め干渉危険領域設定値７０３が設定された干渉危険領域設定部（図示せず）を有する。干渉危険領域は、上述した如く、グリッパ１１０および１２０が把持爪１９を最大に開いた状態に対応する半径ＲａおよびＲｂに基づいて設定される。
【００２９】
図示しない操作レバーを操作して、双腕作業機械１００の左作業フロント１０１および右作業フロント１０２を上下に回動する。作業フロント１０１および１０２の両方を動作させる場合もあるが、一方の作業フロントのみを動作する場合もある。
操作レバー３４を操作すると、レバーの操作量がコントローラ３６に送出され、コントローラ３６はコントロール弁指令演算７０１を行う。すなわち、レバーの操作量に比例するシリンダ速度指令値が演算される。この演算結果は、コントロール弁３０に速度指令として出力される。そして、左作業フロント１０１と右作業フロント１０２が、操作レバー３４の操作量に対応した速度で水平方向に旋回される。
【００３０】
また、左作業フロント１０１および右作業フロント１０２の上下方向の回動動作および水平方向の旋回動作に伴って、ポテンショメータ６０から各角度検出器の検出値がコントローラ３６に入力される。コントローラ３６は、ポテンショメータ６０からの検出値に基づいて左右作業フロント姿勢演算７０２を行う。次に、コントローラ３６は、フロント先端間距離演算７０４を行う。この演算により、左作業フロント１０１のアーム１５の先端と右作業フロント１０２のアーム２３の先端との距離ｘが算出される。
【００３１】
一方、コントローラ３６は、操作方向判定７０５を行う。つまり、操作レバー３４が操作されている位置の情報および左右の作業フロントの姿勢に基づいて、左作業フロント１０１および右作業フロント１０２が相対的に接近する方向に動作しているか離間する方向に動作しているかを判断する。左作業フロント１０１のアーム１５の先端と右作業フロント１０２のアーム２３の先端との距離ｘについて、今回の距離ｘと前回の距離ｘとを比較するようにしてもよい。今回の距離ｘが前回の距離ｘより大きければ相対的に離間する方向に、逆に小さければ相対的に接近する方向に動作していると判断する。
【００３２】
次に、コントローラ３６は、電磁弁切換判定７０６を行う。すなわち、フロント先端間距離演算７０４において、左作業フロント１０１のアーム１５の先端と右作業フロント１０２のアーム２３の先端との距離ｘが
ｘ≦（Ｒａ＋Ｒｂ）
を満足し、且つ、操作方向判定７０５の判定結果が作業フロント１０１と右作業フロント１０２が相対的に接近しているものであるか否かが判断される。
【００３３】
そして、電磁弁切換判定７０６において、上記双方の条件が満足された場合、コントローラ３６は、電磁切換弁５０に開指令を行い、電磁切換弁５０を位置ｄに切換える。これにより、油路４２とリリーフ弁５２が連通し、アーム先端が接触して発生する圧力は、スイング用油圧シリンダ９１のボトム側油室９１ａからリリーフ弁５２を介して圧油が作動油タンク３２内に解放される。
【００３４】
このため、左作業フロント１０１と右作業フロント１０２とが干渉した場合でも、スイング用油圧シリンダ９１のボトム側油室９１ａ内の圧力は、リリーフ弁５２に設定された圧力値以上に増大することはなく、作業フロントの干渉により発生する弊害をなくすことができる。
このように、左作業フロント１０１と右作業フロント１０２が干渉しても、干渉による弊害が生じることがないので、グリッパ１１０および１２０を十分に接近させて作業を行うことが可能となり、作業の効率を向上することができる。
【００３５】
図３には、左作業フロント１０１に設けられた干渉負荷軽減装置２００Ａについてのみ図示されているが、双腕作業機械１００には、右作業用フロント１０２に対しても、左作業フロント１０１と同様な干渉負荷軽減装置が備えられている。フロント先端間距離ｘが、ｘ≦（Ｒａ＋Ｒｂ）を満足し、換言すれば、フロント先端の相対的な位置が干渉危険領域内であり、且つ、作業フロントの先端が相対的に接近していると判断された場合には、右作業フロント１０２の干渉負荷軽減装置も、右スイング用油圧シリンダのボトム側油室（図示せず）の圧油を作動油タンクに解放するように駆動される。
【００３６】
上記実施形態では、干渉負荷軽減装置２００Ａを、スイング用油圧シリンダのみに設けた場合で説明したが、干渉負荷軽減装置２００Ａをアーム用油圧シリンダ１６、２４に設けることもできる。
【００３７】
干渉負荷軽減装置２００Ａのリリーフ弁５２に設定する開放圧力（リリーフ圧力）の設定値は、あまり小さいと作業フロントが自重により降下または下方に旋回してしまい弊害が生じる恐れがある。逆に、あまり大きいと、干渉負荷軽減の効果が十分でないものとなってしまう。リリーフ弁５２の設定値は、この両方の条件を考慮して決定すればよい。
【００３８】
一般的には、リリーフ弁５２の設定値は、対象となる作業フロントの自重と作業負荷成分とを加算した値に基づいて決定される。作業負荷成分は、作業機械において取扱う荷役の平均的な負荷として設定された重量である。つまり、リリーフ設定値は、フロント装置の自重と作業負荷成分とを加算した値に安全率を乗じた値とすればよい。最低でも、作業フロントが自重により降下しない圧力以上とする必要がある。すなわち、リリーフ弁５２の設定値は、作業フロントが自重により降下しない圧力とリリーフ弁３３の開放圧力との間の圧力に設定される。
【００３９】
---実施形態２---
実施形態１においては、干渉危険領域のみが設けられたものであった。しかし、干渉危険領域に隣接する外周に準干渉危険領域を設けるようにしてもよい。
図８は、本発明の双腕作業機械の実施形態２を示し、コントローラの処理を関連部材と共に模式的に示した図である。また、図９は、干渉危険領域および準干渉危険領域を説明するための双腕作業機械の側面図および平面図である。
【００４０】
図９に示されるように、左作業フロント１０１の準干渉危険領域は、干渉危険領域Ｒａの外周に隣接する半径Ｒｃの球状の領域である。また、右作業フロント１０２の準干渉危険領域は、干渉危険領域Ｒｂの外周に隣接する半径Ｒｄの球状の領域である。
【００４１】
図８に図示されたコントローラ３６’が図４に図示されたコントローラ３６と相違する点は、コントローラ３６’には予め設定された準干渉危険領域設定値７０７が格納されている点と、コントロール弁指令演算７０１’における処理が相違する点である。
この相違点に関して説明する。
【００４２】
コントローラ３６’には、予め設定された準干渉危険領域設定値７０７が格納されている。図４における場合と同様の一連の処理を行い、フロント先端間距離演算７０４’にて、左作業フロント１０１のアーム１５の先端と右作業フロント１０２のアーム２３の先端との距離（フロント先端間距離）ｘ、換言すれば、左作業フロント１０１のアーム１５の先端と右作業フロント１０２のアーム２３の先端との相対的な位置が演算される。次に、コントローラ３６’は、コントロール弁指令演算７０１’にて、算出されたフロント先端間距離ｘと準干渉危険領域設定値とを比較する。
【００４３】
コントロール弁指令演算７０１’にて、フロント先端間距離ｘが、準干渉危険領域内であると判断された場合、すなわち、フロント先端間距離ｘが
（Ｒａ＋Ｒｂ）＜ｘ≦（Ｒｃ＋Ｒｄ）
であると判断され、且つ、操作方向判定７０５において作業フロント１０１と右作業フロント１０２が相対的に接近していると判断された場合には、図５における操作レバー３４の操作量に対応するシリンダ速度指令の値を、所定の割合で低減させた値をコントロール弁３０に送出する。
【００４４】
図１０は、フロント先端間距離とシリンダ速度指令割合の関係を示す図である。
左作業フロント１０１のアーム１５の先端と右作業フロント１０２のアーム２３の先端との距離（フロント先端間距離）ｘが、準干渉危険領域設定値よりも大きい範囲においては、シリンダ速度指令割合は、操作レバー３４の操作量に対応するシリンダ速度指令の値に対して、１００％である。
フロント先端間距離ｘが、干渉危険領域設定値よりも小さい範囲においては、シリンダ速度指令割合は、操作レバー３４の操作量に対応するシリンダ速度指令の値に対して、例えば２０％である。
フロント先端間距離ｘが、干渉危険領域設定値と準干渉危険領域設定値との間の範囲においては、シリンダ速度指令割合は、１００％から２０％の値である。この場合、フロント先端間距離ｘが、準干渉危険領域から遠ざかる距離に比例して、シリンダ速度指令割合は増大する。
【００４５】
コントローラ３６’は、通常のシリンダ速度指令に図１０に記載されたシリンダ速度指令割合を乗じた速度指令値をコントロール弁３０に送出する。したがって、フロント先端間距離ｘが準干渉危険領域内においては、通常の駆動時よりもシリンダ速度が低減し、その低減の程度は、干渉危険領域に接近するほど大きくなる。
【００４６】
このため、実施形態２における双腕作業機械においては、実施形態１における効果に加えて、作業フロント１０１、１０２同士の衝突による弊害、例えば、破損等の可能性を低減しあるいは解消するという効果を得ることができる。
上記相違点以外は実施形態１と同様であり、同一の構成に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
【００４７】
---実施形態３---
図１１は、本発明の双腕作業機械の実施形態３を示し、図４とは異なる駆動回路のブロック図を示す。
図１１に図示された駆動回路のブロック図が図４と異なる点は、図４におけるリリーフ弁５２を比例電磁式圧力制御弁４０１に置き換えた点である。
比例電磁式圧力制御弁４０１に設定する開放圧力は、設定器４１０により電気的に設定することができる。設定器４１０または設定器４１０を操作する操作部材を運転室３０５内に配置することにより、取扱う負荷、作業機械の傾斜角度等、作業機械を取扱う条件、状況に応じて、スイング用油圧シリンダ９１のボトム側油室９１ａ内の圧油が作動油タンク３２に解放される圧力値を、運転室３０５内における操作により任意に変更することが可能となる。
上記相違点以外は実施形態１と同様であり、同一の構成に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
【００４８】
---実施形態４---
図１２は、本発明の双腕作業機械の実施形態４を示し、さらに別の駆動回路のブロック図を示す。
図１２に図示された駆動回路のブロック図が図４と異なる点は、干渉負荷軽減装置２００Ａ’が、電磁切換弁５０とリリーフ弁５２との間に介装されたアキュムレータ５５を有する点である。
【００４９】
図１３は、油路４２とリリーフ弁５２が連通した状態において、リリーフ弁５２の入力側における油路５６の圧力変化を示す。
フロント先端間距離ｘが干渉危険領域内となり、電磁切換弁５０が位置ｄに切り換わって、油路４２が油路５６に連通すると、油路５６の圧力は、時間と共に図１３に図示された実線のように変化する。
【００５０】
つまり、アキュムレータ５５が介装されたことにより、油路５６の圧力は、スイング用油圧シリンダ９１のボトム側油室９１ａ内の作動油の圧力から徐々に増大してリリーフ弁５２の設定値Ｐspに達する。
干渉危険領域を、作業フロント同士が実際に接触する領域より少し大きく設定しておくと、油路５６の圧力増大に伴って、作業フロントの動作速度が自動的に低減する。
【００５１】
このため、実施形態４における双腕作業機械においては、実施形態１における効果に加えて、作業フロント１０１、１０２同士が突然、衝突することによる弊害、例えば、破損等の可能性を低減し、あるいは解消するという効果を得ることができる。
上記相違点以外は実施形態１と同様であり、同一の構成に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
【００５２】
---実施形態５---
図１４は、本発明の双腕作業機械の実施形態５を示し、さらに別の駆動回路のブロック図を示す。
図１４に図示された駆動回路のブロック図が図１１と異なる点は、干渉負荷軽減装置２００Ｂ’が、電磁切換弁５０とリリーフ弁５２との間に介装されたアキュムレータ５５を有する点である。
【００５３】
アキュムレータ５５は、実施形態４として示された図１１の場合と同様の作用をする。
実施形態２に関して説明した如く、シリンダ速度は準干渉危険領域内において低減する。
このため、図１４に図示された干渉軽減装置２００Ｂ’の場合には、準干渉危険領域内におけるシリンダ速度の低減に、油路５５における漸次的な圧力増大が作用するので、シリンダ速度の低減率を大きくし、且つ、確実性を向上する。このことは、準干渉危険領域の広さを小さくしても同様な効果が得られることを意味し、準干渉危険領域が小さくなることにより、さらに作業効率を向上することができる。
上記相違点以外は実施形態２と同様であり、同一の構成に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
【００５４】
以上説明した通り、本発明の双腕作業機械によれば、作業フロントが相互に干渉する干渉危険領域内にあるとき、作業フロントを駆動する油圧アクチュエータの圧力を低減する干渉負荷軽減装置を設け、作業フロントの干渉に伴って発生する弊害を防止するようにしたので、作業フロント同士を干渉危険領域まで接近させた状態で作業を行うことが可能となる。
【００５５】
実施形態２の如く、干渉危険領域に隣接する外周に準干渉危険領域を設け、この領域内において、油圧アクチュエータの速度を低減するようにすれば、作業フロントの衝突による弊害、例えば、破損の等の可能性を低減し、あるいは解消するという効果を得ることができる。
【００５６】
実施形態３の如く、干渉負荷軽減装置に設定される開放圧力を運転室内から変更可能とすることにより、取扱う負荷、作業機械の傾斜角度等、作業機械を取扱う条件、状況に応じて、適切な負荷開放圧力を設定することができ、一層、作業の効率を向上することができる。
【００５７】
実施形態４の如く、干渉負荷軽減装置が油圧アクチュエータに連通された場合に、連通油路の圧力が漸次的に増大するようにすれば、作業フロントが突然、衝突することによる弊害、例えば、破損の等の可能性を低減し、あるいは解消するという効果を得ることができる。
【００５８】
さらに、実施形態５の如く、干渉危険領域および準干渉危険領域を設定した上、干渉負荷軽減装置が油圧アクチュエータに連通された場合に、連通油路の圧力が漸次的に増大するようにすれば、シリンダ速度の低減率を大きくし、且つ、準干渉危険領域の広さを小さくすることが可能となるので、より一層、作業の効率を向上することができる。
【００５９】
なお、上記各実施形態においては、干渉負荷軽減装置を左作業フロント１０１および右作業フロント１０２の双腕に設けた場合で説明したが、干渉負荷軽減装置２００Ａ、２００Ａ’、２００Ｂ、２００Ｂ’（以下、代表して“２００”とする）はいずれか一方の作業フロントのみに設けるようにしてもよい。
【００６０】
双腕作業機械には、作業フロントのサイズが異なり、大きいサイズの作業フロントにより対象物を保持し、小さいサイズの作業フロントにより、保持した対象物に切断・解体等の加工を行うものがある。上記のように、一方の作業フロントのみに干渉負荷軽減装置を設ける場合には、加工を行う小さいサイズの作業フロント、より詳細には、小さいサイズの作業フロントを駆動する、容積が小さい方の油圧シリンダに設けるようにすることが望ましい。
【００６１】
また、図４におけるコントローラ３６に関する説明からも理解されることではあるが、フロント先端間距離ｘが、干渉危険領域内にあるときでも、作業フロントが離間する方向に動作している場合には、干渉負荷軽減装置２００による油圧シリンダの圧力の低減は行わないことが望ましい。換言すれば、油圧シリンダ９１とリリーフ弁５２とは遮断状態としておくことが望ましい。
【００６２】
双腕作業機械において、フロント先端間距離ｘが、干渉危険領域内にある状態で運転を、一旦、休止し、この後、始動するときに、フロント先端間距離ｘが離間する方向に操作する場合、干渉負荷軽減装置２００が動作することは、作業効率が低下する。また、干渉負荷軽減装置２００の動作は、スイング用油圧シリンダの圧力を低減するので、不測の弊害を生じる潜在的な可能性がある。
【００６３】
干渉負荷軽減装置２００は、油圧シリンダのボトム側油室に接続して設けた場合で説明したが、油圧シリンダのロッド側油室に設けるようにしてもよい。油圧シリンダのボトム側油室およびロッド側油室の両側に接続して設けることもできる。
【００６４】
その他、本発明の双腕作業機械は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形することが可能であり、要は、第１の作業具が装着され、第１の油圧アクチュエータで駆動される第１の作業フロントと、第２の作業具が装着され、第２の油圧アクチュエータで駆動される第２の作業フロントと、第１および前記第２の油圧アクチュエータをそれぞれ操作する第１および第２の操作装置と、第１および第２の油圧アクチュエータのうち、少なくとも一方の油圧アクチュエータの駆動圧力を低減する干渉負荷軽減装置と、第１および第２の作業フロントの先端の相対的な位置が、予め第１および第２の作業具が干渉する所定の広さの空間領域として定められた干渉危険領域内であるか否かを判定するとともに、第１および第２の作業フロントの先端が相対的に接近しているか否かを判定する判定手段と、予め干渉危険領域が設定された干渉危険設定部を有し、判定手段で第１および第２の作業フロントの先端の相対的な位置が干渉危険領域内であると判定され、かつ、第１および第２の作業フロントの先端が相対的に接近していると判定されているときに、干渉負荷軽減装置を駆動して駆動中の油圧アクチュエータの駆動圧力を軽減する制御手段とを備えるものであればよい。
【符号の説明】
【００６５】
１１      旋回体
１２      走行体
３０      コントロール弁
３４      操作レバー（操作部材）
３６      コントローラ（制御手段）
５０      電磁切換弁
５２      リリーフ弁（圧力制御弁）
５５      アキュムレータ
６０      ポテンショメータ（角度検出器）
９１      スイング用油圧シリンダ
９１ａ    ボトム側油室
９１ｂ    ロッド側油室
１００    双腕作業機械
１０１    左作業フロント
１０２    右作業フロント
１１０    グリッパ（作業具）
２００Ａ、２００Ａ’、２００Ｂ、２００Ｂ’    干渉負荷軽減装置
４０１    比例電磁式圧力制御弁
Ｒａ、Ｒｂ    干渉危険領域
Ｒｃ、Ｒｄ    準干渉危険領域
【図１】
2012006132.tif 000003
【図２】
2012006132.tif 000004
【図３】
2012006132.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012006132.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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