(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉防止が必要な所定の部位から所定距離だけ離して干渉面を設定し、この干渉面から所定距離だけ離れた位置との間に干渉領域を設定して、この干渉領域では作業アタッチメントの所定部位方向への移動速度を減速すると共に、干渉面で作業アタッチメントの移動を停止させるようにした建設機械の作業アタッチメント停止制御装置において、
作業アタッチメントの位置を検出する位置検出手段と、
予め設定された指令値であって、検出した作業アタッチメントの位置に対応した第１減速指令値を決定する第１減速指令値決定手段と、
検出した作業アタッチメントの位置に対応した設定移動速度を算出する設定移動速度算出手段と、
作業アタッチメントの実移動速度を検出する実移動速度検出手段と、
作業アタッチメントの設定移動速度と実移動速度を比較する移動速度比較手段と、
比較した設定移動速度と実移動速度との速度差に対応した第２減速指令値を決定する第２減速指令値決定手段と、
第１減速指令値と第２減速指令値との合成値により算出した減速指令信号を出力する減速指令信号出力手段とを備えたことを特徴とする建設機械の作業アタッチメント停止制御装置。
【請求項２】
上記作業アタッチメントの実移動速度が、その位置での設定移動速度より高速のときは減速され、設定移動速度より低速のときは維持されるように設定している請求項１に記載の建設機械の作業アタッチメント停止制御装置。
【請求項３】
ブーム、アーム等を連設した作業アタッチメントを、油圧シリンダーにて屈折回動自在とした建設機械において、
上記油圧シリンダーのストロークエンド位置から所定距離だけストロークエンド位置から手前位置との間に、ストロークエンド方向への移動速度を減速させる減速領域を設定し、この減速領域において、
上記油圧シリンダーのロッドのストローク量を検出する位置検出手段と、
予め設定された指令値であって、検出したストローク量に対応した第１減速指令値を決定する第１減速指令値決定手段と、
検出したストローク量に対応した設定移動速度を算出する設定移動速度算出手段と、
ロッドの実移動速度を検出する実移動速度検出手段と、
ロッドの設定移動速度と実移動速度を比較する移動速度比較手段と、
比較した設定移動速度と実移動速度との速度差に対応した第２減速指令値を決定する第２減速指令値決定手段と、
第１減速指令値と第２減速指令値との合成値により算出した減速指令信号を出力する減速指令信号出力手段とを備えたことを特徴とする建設機械の作業アタッチメント停止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業アタッチメントの移動速度を効果的に減速できるようにした建設機械の作業アタッチメント停止制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パワーショベルのような建設機械では、旋回台の上にブーム、オフセットブーム、アーム及び作業アタッチメント（ショベル等）が順次に連結されていて、作業中に作業アタッチメントが運転部に干渉しないように、運転部から外方に所定距離だけ離して干渉面を設定し、この干渉面から外方に所定距離だけ離れた位置との間に干渉領域を設定して、この干渉領域では作業アタッチメントの運転部方向への移動速度を減速すると共に、干渉面で作業アタッチメントの移動を停止させるようにした干渉防止装置が提案されている。
【０００３】
上記のような干渉防止装置としては、例えば、特開平４−３１９１２７号公報（以下、前者という。）や特開平６−１４６３２８号公報（以下、後者という。）で提案されているものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の干渉防止装置による停止制御では、干渉面からの距離の遠近に関係なく、干渉領域に入った作業アタッチメントの移動速度に応じて減速率を変えることにより停止時のショックを少なくする構成であるから、減速率が大き過ぎると停止時のショックが少なくならない。そこで、干渉面からの距離が遠い位置にまで干渉領域を拡大して減速率を小さくすることが考えられるが、干渉面からの距離が遠い位置でも減速されるので作業性が悪くなる。
【０００５】
また、後者の干渉防止装置による停止制御では、作業アタッチメントの移動速度と干渉面からの距離とから作業アタッチメントが干渉面に達するまでの時間を演算し、この時間に応じて減速率を変えることにより停止時のショックを少なくする構成であるから、移動速度と距離と時間とを演算する場合、角度センサーからの信号を微分処理するために少なくとも２段階の制御に時間がかかり、加えて、油圧系の応答遅れ（コントローラが比例弁に制御信号を出力してから２次圧が変化しきるまでの遅れ）が生じるために、例えば干渉領域に作業アタッチメントがあるときでも、停止状態から急操作した場合には、制御が適正に働くまでに作業アタッチメントが移動してしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、作業アタッチメントの移動速度を効果的に減速できるようにした建設機械の作業アタッチメント停止制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、干渉防止が必要な所定の部位から所定距離だけ離して干渉面を設定し、この干渉面から所定距離だけ離れた位置との間に干渉領域を設定して、この干渉領域では作業アタッチメントの所定部位方向への移動速度を減速すると共に、干渉面で作業アタッチメントの移動を停止させるようにした建設機械の作業アタッチメント停止制御装置において、作業アタッチメントの位置を検出する位置検出手段と、予め設定された指令値であって、検出した作業アタッチメントの位置に対応した第１減速指令値を決定する第１減速指令値決定手段と、検出した作業アタッチメントの位置に対応した設定移動速度を算出する設定移動速度算出手段と、作業アタッチメントの実移動速度を検出する実移動速度検出手段と、作業アタッチメントの設定移動速度と実移動速度を比較する移動速度比較手段と、比較した設定移動速度と実移動速度との速度差に対応した第２減速指令値を決定する第２減速指令値決定手段と、第１減速指令値と第２減速指令値との合成値により算出した減速指令信号を出力する減速指令信号出力手段とを備えたことを特徴とする建設機械の作業アタッチメント停止制御装置を提供するものである。
【０００８】
本発明によれば、干渉領域において、位置検出手段で検出した作業アタッチメントの位置に対応した第１減速指令値を第１減速指令値決定手段で決定すると共に、位置検出手段で検出した作業アタッチメントの位置に対応した設定移動速度を設定移動速度算出手段で算出する。
【０００９】
ついで、作業アタッチメントの実移動速度を実移動速度検出手段で検出して、設定移動速度と実移動速度とを移動速度比較手段で比較する。
【００１０】
その後、比較した設定移動速度と実移動速度との速度差に対応した第２減速指令値を第２減速指令値決定手段で決定して、第１減速指令値と第２減速指令値との合成値により算出した減速指令信号を減速指令信号出力手段から出力することにより、作業アタッチメントの移動速度を減速する。
【００１１】
請求項２のように、作業アタッチメントの実移動速度が、その位置での設定移動速度より高速のときは減速され、設定移動速度より低速のときは維持されるように設定するのが好ましい。
【００１２】
また、請求項３のように、ブーム、アーム等を駆動する油圧シリンダのロッドの移動速度について請求項１のものと同様の制御を行なったものでは、油圧シリンダのストロークエンドでのロッドの停止による、ブーム、アーム等の回動停止が同様に減速され、緩停止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図３に示すように、建設機械、例えばパワーショベル１は、走行装置２に支持された旋回台３の上に運転部４が搭載されると共に、この運転部４の側方位置に、上下回動するブーム５と、左右回動するオフセットブーム６と、押し引き（前後）回動するアーム７と、回動するバケット８とを順次連結した作業アタッチメントを備えている。
【００１５】
図２に示すように、上記ブーム５はブームシリンダ５Ａで上下回動され、このブームシリンダ５Ａは、ブーム上操作レバー５ａとブーム下操作レバー５ｂの操作により、ブーム上パイロット圧減圧弁５ｃとブーム下パイロット圧減圧弁５ｄをそれぞれ制御して、切換弁５ｅを切換ることにより、ストロークされるようになる。
【００１６】
上記オフセットブーム６はオフセットシリンダ６Ａで左右回動され、このオフセットシリンダ６Ａは、オフセット左操作ペダル６ａの操作により、オフセット左パイロット圧減圧弁６ｃを制御すると共に、オフセット右操作ペダル６ｂを操作して、切換弁６ｅを切換ることにより、ストロークされるようになる。
【００１７】
上記アーム７はアームシリンダ７Ａで前後方向に押し引き動され、このアームシリンダ７Ａは、アーム引操作レバー７ａとアーム押操作レバー７ｂの操作により、アーム引パイロット圧減圧弁７ｃとアーム押パイロット圧減圧弁７ｄをそれぞれ制御して、切換弁７ｅを切換ることにより、ストロークされるようになる。
【００１８】
上記バケット８は具体的に図示しないが、バケットシリンダ等で回動される。
【００１９】
図３に戻って、上記パワーショベル１に対しては、運転部４から外方に所定距離Ｌ１だけ離して干渉面Ｐを設定し、この干渉面Ｐから外方に所定距離Ｌ２だけ離れた位置との間に干渉領域Ｑを設定する。そして、従来と同様に、干渉領域Ｑでは作業アタッチメントの運転部４方向への移動速度を減速すると共に、干渉面Ｐで作業アタッチメントの移動を停止させるように制御する。
【００２０】
図２に示すように、位置検出手段として、ブーム５の上下回動角度を検出するブーム角度検出器５ｆと、アーム７の前後回動角度を検出するアーム角度検出器７ｆとオフセットブーム６の左右回動角度を検出するオフセット角度検出器６ｆとがそれぞれ設けられている。
【００２１】
上記運転部４には制御装置１０が設置されると共に、運転部４の後部１１には、上記各パイロット圧減圧弁５ｃ，５ｄ，６ｃ，７ｃ，７ｄや切換弁弁５ｅ，６ｅ，７ｅ等が格納されている。
【００２２】
上記制御装置１０には、図１に示すように、角度検出器（位置検出手段）５ｆ，６ｆ，７ｆで検出した作業アタッチメント（ここではバケット８とする。）の位置に対応した第１減速指令値を決定する第１減速指令値決定手段１２と、検出したバケット８の位置に対応した設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0を算出する設定移動速度算出手段１３と、バケット８の実移動速度Ｖを検出する実移動速度検出手段１４と、ショベル８の設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0と実移動速度Ｖを比較する移動速度比較手段１５と、比較した設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0と実移動速度Ｖとの速度差に対応した第２減速指令値を決定する第２減速指令値決定手段１６と、第１減速指令値と第２減速指令値との合成値により算出した減速指令信号を出力する減速指令信号出力手段１７とを備えている。
【００２３】
上記のように構成したパワーショベル１の制御装置１０の具体的な作用を図５のフローチャート及び図４の干渉領域Ｑの位置ａ〜ｅと設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0との関係図を参照しながら説明する。
【００２４】
ステップＳ１でスタートし、ステップＳ２で各角度検出器５ｆ，６ｆ，７ｆによりバケット８の位置を検出して、ステップＳ３で干渉領域Ｑ内にバケット８が位置しているか否かを判定する。ステップＳ３でＮＯであれば、ステップＳ２に戻ると共に、ＹＥＳであれば、ステップＳ４で、第１減速指令値決定手段１２により、検出したバケット８の各位置ａ〜ｅに対応した第１減速指令値を決定する。
【００２５】
この第１減速指令値は、バケット８が位置ａにあるときには、スプールの絞り量がＩ4となるように各パイロット圧減圧弁５ｃ，５ｄ，６ｃ，７ｃ，７ｄを制御するものである。同様に、位置ｂではスプールの絞り量がＩ3となり、位置ｃではスプールの絞り量がＩ2となり、位置ｄではスプールの絞り量がＩ1となり、位置ｅではスプールの絞り量がＩ0となるようにする。なお、各スプールの絞り量Ｉ4〜Ｉ0は、Ｉ4＜Ｉ3＜Ｉ2＜Ｉ1＜Ｉ0の関係にあり、スプール絞り量Ｉ0は全閉となる。
【００２６】
この第１減速指令値は、バケット８が定常の速度で移動している場合を想定して、この定常速度においては、第１減速指令値のみでのスプールの絞り量でバケット８がスムーズに減速されて、停止時のショックが少なくなるように設定している。この第１減速指令値は、干渉面Ｐからの距離が遠いほど減速率が小さくなるようにも設定できるので、干渉面からの距離が遠い位置での作業性が悪くならないようにできる。
【００２７】
ステップＳ４で第１減速指令値を決定した後、ステップＳ５で、設定移動速度算出手段１３により、検出したバケット８の位置ａ〜ｅに対応した設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0を算出する。例えば位置ａではバケット８の設定移動速度がＶ4となる。同様に、位置ｂではバケット８の設定移動速度がＶ3となり、位置ｃではバケット８の設定移動速度がＶ2となり、位置ｄではバケット８の設定移動速度がＶ1となり、位置ｅではバケット８の設定移動速度がＶ0となる。なお、各設定移動速度は、Ｖ4＞Ｖ3＞Ｖ2＞Ｖ1＞Ｖ0の関係にあり、設定移動速度Ｖ0は停止となる。
【００２８】
ステップＳ６で、実移動速度検出手段１４により、バケット８の実移動速度Ｖを検出して、ステップＳ７で、移動速度比較手段１５により、バケット８の設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0と実移動速度Ｖを比較する。ステップＳ７でＹＥＳ、つまり、各位置ａ〜ｅにおいて、設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0よりも実移動速度Ｖの方が速ければ、実移動速度Ｖが各位置ａ〜ｅに対応した設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0となるように減速する必要がある。
【００２９】
そこで、ステップＳ８で、第２減速指令値決定手段１６により、比較した設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0と実移動速度Ｖとの速度差に対応した第２減速指令値を決定する。例えば、位置ａで設定移動速度Ｖ4であるときに、ショベル８の実移動速度ＶがＶ6（Ｖ6＞Ｖ5＞Ｖ4）であるとすると、Ｖ6−Ｖ4＝Ｖ2から速度レベル２に相当する補正絞り量Ｉhを決定する。
【００３０】
そして、ステップＳ９で、第１減速指令値と第２減速指令値とを合成して、ステップＳ１０で、減速指令信号出力手段１７により、合成値により算出した減速指令信号を出力する。例えば、位置ａで第１減速指令値によるスプールの絞り量がＩ4であるときに、第２減速指令値によるスプールの補正絞り量がＩhであるときは、合成減速指令値として、Ｉ4＋Ｉhに相当するスプールの絞り量の減速指定信号を出力する（Ｉ4＜Ｉ3＜Ｉ2＜Ｉ1＜Ｉ0）。
【００３１】
これにより、干渉領域Ｑにおいて、バケット８の実移動速度Ｖが各位置ａ〜ｅにおける設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0を超える時は、第１減速指令値と第２減速指令値との合成値により算出したで急速に減速されるので、バケット８の制御や慣性力による減速遅れを効果的にフォローできるようになり、干渉領域Ｑが狭いときでもバケット８が確実に緩停止されるようになる。
【００３２】
また、ステップＳ７でＮＯ、つまり、各位置ａ〜ｅにおいて、設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0よりも実移動速度の方が遅ければ（同速も含む）、ステップＳ１１で第２減速指令値が０（ゼロ）であると決定して、ステップＳ９で、第１減速指令値のスプールの絞り量のみの減速指令信号でバケット８の移動速度を減速する。
【００３３】
なお、バケット８の移動速度Ｖは、その位置ａ〜ｅでの設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0より大きいときは減速し、設定移動速度Ｖ4〜Ｖ0より小さいときは維持されるように設定すると、必要以上に移動速度を減速しないので作業性が悪くならない。
【００３４】
上記実施の形態では、運転部に沿って干渉面を設定した場合を説明したが、この干渉面は例えば、上方の障害物に対する作動制限のため、高さ方向に垂直に設定することもできる。また同様に埋設管等との干渉防止のために深さ方向に設定することもできる。更に上記実施の形態のようなオフセットブームを備えたパワーショベルでは左右方向の両側或は片側に設定することもでき、この場合は左右方向の障害物（壁や電柱、あるいは車道等）との干渉を防止するためのオフセット量の制限に適用できる。
【００３５】
また、ブーム、アーム等を連設した作業アタッチメントを回動駆動するブームシリンダ５Ａ、アームシリンダ７Ａ等の各油圧シリンダの内複数或は単一の油圧シリンダのストローク量（油圧シリンダのロッドの移動位置）を検出し、このストロークエンド位置を上述の干渉面Ｐと同様に捉え、上記干渉領域を減速領域と捉え、油圧シリンダのロッドの実移動速度をバケット８の実移動速度と同様に捉えた場合に、上述の作業アタッチメントの緩停止制御と同様の作用効果が上記ブームシリンダ５Ａ、アームシリンダ７Ａ等の油圧シリンダのスロットインコネクタでの停止時に得られる。すなわち、油圧シリンダのストロークエンドでは（機械的なクッション構造はあるにしても）ロッドが急激に停止され、これによりブーム、アーム等は衝撃をもって停止される。また、長尺で重量の大きいブーム、アーム等は屈折回動速度が速ければ速いほど慣性力が大きくなることも手伝い、この衝撃はかなり大きなものとなり、作業性や作業感覚を悪化させるとともに油圧シリンダ自体の寿命にも影響を及ぼす。本発明によれば上述した作業アタッチメントの干渉面での緩停止と同様に慣性力をも十分にフォローした緩停止が可能となり、また必要以上に回動移動速度を減速しないので作業性も悪くならない。尚、ストローク量の検出は油圧シリンダのストロークセンサだけでなく、ブーム、アーム等の回動角度から検出しても良く、またロッドの実移動速度も同様に回動速度から検出しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の建設機械の作業アタッチメント停止制御装置は、干渉領域において、作業アタッチメントの実移動速度が設定移動速度を超えない時は、予め設定された第１減速指令値のみの減速指令信号でスムーズに減速されるようになるから、停止時のショックが少なくなると共に、第１減速指令値は干渉面からの距離が遠いほど減速率が小さくなるように設定できるので、干渉面からの距離が遠い位置での作業性が悪くならなくなる。
【００３７】
また、干渉領域において、作業アタッチメントの実移動速度が設定移動速度を超える時は、第１減速指令値と第２減速指令値との合成値により算出した減速指令信号で急速に減速されるようになるから、作業アタッチメントの制御や慣性力による減速遅れを効果的にフォローできるようになり、干渉領域が狭いときでも作業アタッチメントを確実に緩停止させることが可能になる。
【００３８】
請求項２のように、作業アタッチメントの実移動速度が、その位置での設定移動速度より高速のときだけ減速するようにすると、必要以上に移動速度を減速しないので作業性が良好になる。
【００３９】
請求項３のように、ブーム、アーム等を連設した作業アタッチメントの屈折回動速度が速くても、請求項１と同様にブーム、アーム等の慣性力による減速遅れを効果的にフォローしながら、油圧シリンダのストロークエンドで確実に緩停止でき、作業性や作業感覚が良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の作業アタッチメント停止制御装置のシステム図である。
【図２】  本発明の作業アタッチメント停止制御装置のブロック図である。
【図３】  パワーショベルであり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図４】  干渉領域の位置と設定移動速度との関係図である。
【図５】  作業アタッチメント停止制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１      パワーショベル
４      運転部
５      ブーム
６      オフセットブーム
７      アーム
８      バケット
５ｆ，６ｆ，７ｆ  角度検出器
１０    制御装置
１２    第１減速指令値決定手段
１３    設定移動速度算出手段
１４    実移動速度検出手段
１５    移動速度比較手段
１６    第２減速指令値決定手
１７    減速指令信号出力手段
Ｐ      干渉面
Ｑ      干渉領域
【図１】
0003895439.tif 000002
【図２】
0003895439.tif 000003
【図３】
0003895439.tif 000004
【図４】
0003895439.tif 000005
【図５】
0003895439.tif 000006