(57)【要約】【課題】より簡易かつ低コストにアタッチメントの作業範囲を制限する機構を備えた建設機械を提供すること。【解決手段】第一ブーム１５と第一ブーム１５の先端に回動自在に連結される第二ブーム１６とを有する建設機械は、第一ブーム１５と第二ブーム１６との間のブーム間角度βが第一角度以上であるか第一角度未満であるかを検知する機構２２と、ブーム間角度βが第一角度以上であることが検知される間、第一ブーム１５と垂直軸との間の倒し角度αが第二角度以上になるのを禁止する機構とを備える。【選択図】図２
2009121095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ブームと該第一ブームの先端に回動自在に連結される第二ブームとを有する建設機械であって、
前記第一ブームと前記第二ブームとの間のブーム間角度が第一角度以上であるか該第一角度未満であるかを検知する機構と、
前記ブーム間角度が前記第一角度以上であることが検知される間、前記第一ブームと垂直軸との間の倒し角度が第二角度以上になるのを禁止する機構と、
を備えることを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記ブーム間角度が前記第一角度未満であることが検知される間、前記倒し角度が第二角度以上になるのを許容する機構を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
第一ブームと該第一ブームの先端に回動自在に連結される第二ブームとを有する建設機械であって、
前記第一ブームと垂直軸との間の倒し角度が第二角度以上であるか該第二角度未満であるかを検知する機構と、
前記倒し角度が前記第二角度以上であることが検知される間、前記第一ブームと前記第二ブームとの間のブーム間角度が第一角度以上になるのを禁止する機構と、
を備えることを特徴とする建設機械。
【請求項４】
前記倒し角度が前記第二角度未満であることが検知される間、前記ブーム間角度が第一角度以上になるのを許容する機構を更に備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業範囲制限機構を備えた建設機械に関し、より具体的には、アタッチメントの動きを制限することでその作業範囲を所定範囲内に制限する建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アタッチメントの作業範囲を制限する機能を備えた伸縮ブーム式高所解体機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１は、その作業範囲制限機能を備えた伸縮ブーム式高所解体機の側面図である。図１に示すように、伸縮ブーム式高所解体機１０は、下部走行体１２上に旋回可能に搭載された建設機械本体としての上部旋回体１３を備え、その上部旋回体１３にアタッチメント１４を備える。
【０００４】
アタッチメント１４は、上部旋回体１３に俯仰動可能に取り付けられた伸縮自在の第一ブーム１５と、第一ブーム１５の先端部に回動可能に取り付けられた第二ブーム１６と、第二ブーム１６の先端部に回動可能に取り付けられたアーム１７と、アーム１７の先端部に回動可能に取り付けられた破砕機１８とから構成される。
【０００５】
また、アタッチメント１４は、第一ブーム１５、第二ブーム１６、アーム１７及び破砕機１８のそれぞれを動かす油圧シリンダ１９ａ〜１９ｄから構成される駆動機構１９を更に備える。
【０００６】
作業範囲制限装置１１は、第一ブーム１５の倒し角度αを検出する角度センサＤ１、第一ブーム１５の伸縮長さを検出する変位センサＤ２、及び、第一ブーム１５と第二ブーム１６との間のブーム間角度βを検出する角度センサＤ３からの出力を受け、各センサの検出値に基づいて伸縮ブーム式高所解体機１０の作業姿勢を、高所作業時の姿勢、中所作業時の姿勢及び低所作業時の姿勢の三段階で判定する。
【０００７】
そして、作業範囲制限装置１１は、高所解体機１０の姿勢が中所作業時の姿勢であると判定した場合、第一ブーム１５の倒し角度αが所定角度以上とならないよう規制し、更に、高所解体機１０の姿勢が高所作業時の姿勢であると判定した場合、第一ブーム１５の倒し角度αをより厳しく規制し、かつ、第一ブーム１５の伸張を禁止する。
【０００８】
また、この作業範囲制限装置１１は、高所解体機１０の姿勢が低所作業時の姿勢であると判定した場合、第一ブーム１５の伸張を禁止すると共に第二ブーム１６の開き動作（第一ブーム１５と第二ブーム１６との間のブーム間角度βを増大させる動作をいう。）を禁止する。
【０００９】
このようにして、作業範囲制限装置１１は、伸縮ブーム式高所解体機１０の姿勢に応じてアタッチメント１４を構成する各部材の動きを規制することで、アタッチメント１４の作業半径を所定範囲内に限定し、伸縮ブーム式高所解体機１０の姿勢が不安定になるのを防止する。
【特許文献１】特開２００７−２０９９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の作業範囲制限装置１１は、角度センサ又は変位センサを用いて高所解体機１０の姿勢を正確に判定し作業範囲の詳細な規制ができる反面、その姿勢を判定するための複雑な演算処理を実行する演算器を必要とし、高所解体機１０の製造コストを増大させてしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、より簡易かつ低コストにアタッチメントの作業範囲を制限する機構を備えた建設機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、第一の発明に係る建設機械は、第一ブームと該第一ブームの先端に回動自在に連結される第二ブームとを有する建設機械であって、前記第一ブームと前記第二ブームとの間のブーム間角度が第一角度以上であるか該第一角度未満であるかを検知する機構と、前記ブーム間角度が前記第一角度以上であることが検知される間、前記第一ブームと垂直軸との間の倒し角度が第二角度以上になるのを禁止する機構と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第二の発明は、第一の発明に係る建設機械であって、前記ブーム間角度が前記第一角度未満であることが検知される間、前記倒し角度が第二角度以上になるのを許容する機構を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第三の発明に係る建設機械は、第一ブームと該第一ブームの先端に回動自在に連結される第二ブームとを有する建設機械であって、前記第一ブームと垂直軸との間の倒し角度が第二角度以上であるか該第二角度未満であるかを検知する機構と、前記倒し角度が前記第二角度以上であることが検知される間、前記第一ブームと前記第二ブームとの間のブーム間角度が第一角度以上になるのを禁止する機構とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第四の発明は、第三の発明に係る建設機械であって、前記倒し角度が前記第二角度未満であることが検知される間、前記ブーム間角度が第一角度以上になるのを許容する機構を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上述の手段により、本発明は、より簡易かつ低コストにアタッチメントの作業範囲を制限する機構を備えた建設機械を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例】
【００１８】
図２は、本発明に係る作業範囲制限機構を備えた建設機械の構成例を示す図であり、図１における高所解体機１０と共通する構成要素については同じ参照番号を使用しながら説明する。
【００１９】
建設機械ＣＭの作業範囲制限機構は、アタッチメント１４の作業範囲を制限するための機構であり、例えば、制御部２０、第一ブーム状態検知機構２１、第二ブーム状態検知機構２２、及び、制御圧遮断バルブ２３で構成される。
【００２０】
制御部２０は、第一ブーム状態検知機構２１及び第二ブーム状態検知機構２２の出力に応じて制御圧遮断バルブ２３ａ〜２３ｃを制御する装置であり、例えば、第一ブーム状態検知機構２１及び第二ブーム状態検知機構２２が出力する電気信号を受信して制御圧遮断バルブ２３ａ〜２３ｃに電気信号を送信する電気回路である。
【００２１】
また、制御部２０は、ユーザ入力を受け付けるためのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を有し、スイッチＳＷ１、ＳＷ２及びＳＷ３はそれぞれ、高所作業モードスイッチ、低所作業モードスイッチ及び解除スイッチに対応する。
【００２２】
ここで、「作業モード」とは、特定の作業を実行させる場合に許容できる建設機械ＣＭの姿勢を区別するための概念であり、例えば、高所作業モードは、倒し角度αが所定角度Ｇ１未満となる建設機械ＣＭの姿勢を許容し、低所作業モードは、ブーム間角度βが所定角度Ｇ２未満となる建設機械ＣＭの姿勢を許容する。
【００２３】
制御部２０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を介してユーザによる入力を受け付け、その入力に応じた電気信号を制御圧遮断バルブ２３ａ〜２３ｃに送信する。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれの機能については後述する。
【００２４】
また、制御部２０は、電気信号の代わりに圧力信号を制御する圧力回路であってもよく、圧力信号と電気信号とを併用する回路であってもよい。
【００２５】
第一ブーム状態検知機構２１は、第一ブームの倒し角度αが所定角度Ｇ１以上であるか所定角度Ｇ１未満であるかを検知する機構であり、例えば、倒し角度αが所定角度Ｇ１未満のときに第一ブーム１５の背面によって継続的に押し込まれてオン状態となり、倒し角度αが所定角度Ｇ１以上のときに第一ブーム１５の背面との接触から解放されてオフ状態（押し込まれていない状態をいう。）となるスイッチがある。
【００２６】
この場合、第一ブーム状態検知機構２１は、第一ブーム１５の背面によって押し込まれている間、所定の電気信号又は圧力信号を制御部２０に対して出力する（二点鎖線で示す信号線Ｌ１を参照。）。
【００２７】
第二ブーム状態検知機構２２は、第一ブーム１５と第二ブーム１６との間のブーム間角度βが所定角度Ｇ２以上であるか所定角度Ｇ２未満であるかを検知する機構であり、例えば、ブーム間角度βが所定角度Ｇ２未満のときに第二ブーム１６の腹面によって継続的に押し込まれてオン状態となり、ブーム間角度βが所定角度Ｇ２以上のときに第二ブーム１６の腹面との接触から解放されてオフ状態となるスイッチがある。
【００２８】
この場合、第二ブーム状態検知機構２２は、第二ブーム１６の腹面によって押し込まれている間、所定の電気信号又は圧力信号を制御部２０に対して出力する（二点鎖線で示す信号線Ｌ２を参照。）。
【００２９】
ブーム状態検知機構２１、２２は、倒れ角度α又はブーム間角度βの正確な値を検出する必要はなく、倒れ角度α又はブーム間角度βがそれぞれ所定角度Ｇ１又はＧ２以上であるか否かを検出するだけでよい。
【００３０】
また、ブーム状態検知機構２１、２２は、油圧シリンダ１９ａ、１９ｂの伸縮に連動するスイッチやセンサを用いて、二つの状態（倒し角度又はブーム間角度が所定角度以上である状態と所定角度未満である状態とを意味する。）を判別するようにしてもよい。
【００３１】
また、第二ブーム状態検知機構２２は、第二ブーム１６が閉じているか否か（第一ブーム１５に対して最も屈折した状態にあるか否か）を検知するだけでもよい。
【００３２】
制御圧遮断バルブ２３ａ〜２３ｃ（制御圧遮断バルブ２３ａ、２３ｂ及び２３ｃはそれぞれ、制御圧遮断バルブ２３の一つであることを意味する。後述の部材についても英小文字ａ〜ｃによる同様の表現を用いることとする。）は、油圧シリンダ１９ａ〜１９ｃを操作するための操作レバー２４ａ〜２４ｃと油圧シリンダ１９ａ〜１９ｃに供給される圧油の流れを切り換える油圧切換弁２５ａ〜２５ｃのパイロットバルブとを結ぶ制御圧管路２６a〜２６ｃ上に配置されるバルブである。
【００３３】
なお、制御圧遮断バルブ２３a、操作レバー２４a及び油圧切換弁２５aは、第一ブーム１５を制御するための機構を構成し、油圧ポンプ２７が吐出し、第一ブーム１５を伸縮させるための油圧シリンダ１９aを経て、オイルタンク２８に流出する圧油の循環を制御する。
【００３４】
同様に、制御圧遮断バルブ２３ｂ、操作レバー２４ｂ及び油圧切換弁２５ｂは、第二ブーム１６を制御するための機構を構成し、制御圧遮断バルブ２３ｃ、操作レバー２４ｃ及び油圧切換弁２５ｃは、アーム１７を制御するための機構を構成する。
【００３５】
例えば、制御圧遮断バルブ２３aは、ソレノイドバルブであって、制御部２０が出力する電気信号を受け、操作レバー２４aと油圧切換弁２５ａにおける油圧シリンダ１９aを収縮させる側のパイロットバルブとの間の制御圧管路２６aを遮断し、操作レバー２４aにおける操作内容が油圧切換弁２５aに伝わらないようにして、第一ブーム１５の倒し角度αが現状以上に増大しないように油圧シリンダ１９aの収縮を規制する。
【００３６】
同様に、制御圧遮断バルブ２３ｂは、ソレノイドバルブであって、制御部２０が出力する電気信号を受け、操作レバー２４ｂと油圧切換弁２５ｂにおける油圧シリンダ１９ｂを伸張させる側のパイロットバルブとの間の制御圧管路２６ｂを遮断し、操作レバー２４ｂにおける操作内容が油圧切換弁２５ｂに伝わらないようにして、ブーム間角度βが現状以上に増大しないように油圧シリンダ１９ｂの伸張を規制する。制御圧遮断バルブ２３ｃについても同様である。
【００３７】
次に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が押下された場合における建設機械ＣＭの動作について説明する。
【００３８】
高所作業モードスイッチＳＷ１が押下されると、制御部２０は、建設機械ＣＭの作業モードを高所作業モードに設定し、第一ブーム状態検知機構２１の出力がオフ状態となったとき（倒し角度αが所定角度Ｇ１以上となった状態を意味する。）、信号線Ｌ３を介して制御圧遮断バルブ２３ａに制御信号を出力して制御圧管路２６ａを遮断し、操作レバー２４ａが更に操作された場合であっても第一ブーム１５を現状以上に倒し込むことができないようにする。
【００３９】
アタッチメント１４の作業半径（例えば、上部旋回体１３の旋回軸と破砕機１８との間の距離をいう。）を過度に大きくして建設機械ＣＭを転倒させてしまうことがないようにするためである。
【００４０】
また、低所作業モードスイッチＳＷ２が押下されると、制御部２０は、建設機械ＣＭの作業モードを低所作業モードに設定し、信号線Ｌ４を介して制御圧遮断バルブ２３ｂに制御信号を出力して制御圧管路２６ｂを遮断し、操作レバー２４ｂが更に操作された場合であっても第二ブーム１６を現状以上に開くことができないようにする。
【００４１】
アタッチメント１４の作業半径を過度に大きくして建設機械ＣＭを転倒させてしまうことがないようにするためである。
【００４２】
また、解除スイッチＳＷ３が押下されると、制御部２０は、建設機械ＣＭの作業モードを規制解除モードに設定し、制御圧遮断バルブ２３ａ〜２３ｃへの信号出力を全て中止して遮断されていた制御圧管路２６ａ〜２６ｃを全て開放し、アタッチメント１４の如何なる動きをも許容できるようにする。
【００４３】
場合によっては、高所作業モード又は低所作業モードにおける規制を超えてアタッチメントを操作する必要があり、その要求に柔軟に応じることができるようにするためである。
【００４４】
また、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れもが押下されていない場合、制御部２０は、第一ブーム状態検知機構２１の出力がオン状態からオフ状態に変化する場合（倒し角度αが所定角度Ｇ１以上となる瞬間を意味する。）、第二ブーム状態検知機構２２の出力がオフ状態のときには（ブーム間角度βが所定角度Ｇ２以上の状態をいう。）、信号線Ｌ３を介して制御圧遮断バルブ２３ａに制御信号を出力して制御圧管路２６ａを遮断し、操作レバー２４ａが更に操作された場合であっても第一ブーム１５を現状以上に倒し込むことができないようにするが、第二ブーム状態検知機構２２の出力がオン状態のときには（ブーム間角度βが所定角度Ｇ２未満の状態、例えば、第二ブーム１６を第一ブーム１５に対し最大限屈折させた状態を意味する。）、制御圧遮断バルブ２３ａへの信号出力を中止して制御圧管路２６ａを開放し、第一ブーム１５を現状以上に倒し込むことができるようにする。
【００４５】
第二ブーム１６を屈折させたことでアタッチメント１４の作業半径が小さくなるからであり、第一ブーム１５を倒し込んでも建設機械ＣＭを転倒させるおそれがないと判断できるからである。
【００４６】
更に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れもが押下されていない場合、制御部２０は、第一ブーム状態検知機構２１の出力がオフ状態の場合（倒し角度αが所定角度Ｇ１以上となっている状態を意味する。）、信号線Ｌ４を介して制御圧遮断バルブ２３ｂに制御信号を出力して制御圧管路２６ｂを遮断し、操作レバー２４ｂが更に操作された場合であっても第二ブーム１６を現状以上に開くことができないようにするが、第一ブーム状態検知機構２１の出力がオン状態となったときに（倒し角度αが所定角度Ｇ１未満となった状態を意味する。）、制御圧遮断バルブ２３ｂへの信号出力を中止して遮断されていた制御圧管路２６ｂを開放し、第二ブーム１６を現状以上に開くことができるようにする。
【００４７】
第一ブーム１５を起こしたことでアタッチメント１４の作業半径が小さくなったからであり、第二ブーム１６を開いても建設機械ＣＭを転倒させるおそれがないと判断できるからである。
【００４８】
上述のように、建設機械ＣＭは、高所作業モードスイッチＳＷ１又は低所作業モードスイッチＳＷ２が押下された場合には、建設機械ＣＭの姿勢がそれぞれのモードに矛盾する状態になるのを簡易かつ迅速に規制することができる。
【００４９】
また、建設機械ＣＭは、解除スイッチＳＷ３を用意することで、必要に応じて、高所作業モード又は低所作業モードが規定する制限を超えたアタッチメント１４の操作を許容し、アタッチメント操作の柔軟性を確保することができる。
【００５０】
また、建設機械ＣＭは、作業モードを設定していない場合であっても、アタッチメント１４の作業半径を過度に拡げてしまうのを防止しながら、高所作業から低所作業への移行、又は、低所作業から高所作業への移行を実現させることができる。
【００５１】
なお、制御部２０は、設定された作業モードが許容する建設機械ＣＭの状態と建設機械ＣＭの実際の状態とが矛盾する場合、例えば、高所作業中に低所作業モードスイッチＳＷ２が押下されたときや、低所作業中に高所作業モードスイッチＳＷ１が押下されたときには、警報音を出力したり、警告灯を点灯させたり、或いは、設定された作業モードが許容する建設機械ＣＭの状態と建設機械ＣＭの実際の状態との間の矛盾が解消するよう、第一ブーム１５を自動的に起立させたり、第二ブーム１６を自動的に屈折させたりしてもよい。
【００５２】
次に、図３を参照しながら、建設機械ＣＭの作業範囲について説明する。なお、図３における二点鎖線は、アタッチメント１４を最も伸張させたときにアームトップピンＡＰが辿る軌跡を示す。
【００５３】
斜線領域Ｒ１は、低所作業モードの場合の作業範囲を示し、ブーム間角度βを所定角度Ｇ２に維持したまま、第一ブーム１５及びアーム１７を規制することなく動作させた場合に、アームトップピンＡＰが到達し得る範囲を示す。
【００５４】
また、斜線領域Ｒ２は、高所作業モードの場合の作業範囲を示し、倒し角度αを所定角度Ｇ１未満に維持したまま、第二ブーム１６及びアーム１７を規制することなく動作させた場合に、アームトップピンＡＰが到達し得る範囲を示す。
【００５５】
また、斜線領域Ｒ３は、アームトップピンＡＰを到達させた場合には建設機械ＣＭを転倒させるおそれのある領域を示す。
【００５６】
また、白領域Ｒ４及びＲ５は、仮にアームトップピンＡＰを到達させた場合にも建設機械ＣＭを転倒させるおそれはないが、所定角度Ｇ１及びＧ２を採用する限りアームトップピンＡＰを到達させることができない領域を示す。
【００５７】
以上、図３が示すように、建設機械ＣＭにおける作業範囲制限機構は、第一ブーム状態検知機構２１及び第二ブーム状態検知機構２２を用いた簡易な構成により、作業可能領域（領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４及びＲ５を併せた領域をいう。）のほぼ全ての領域を作業範囲としながら、建設機械ＣＭの転倒を確実に防止することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００５９】
例えば、作業範囲制限機構は、倒し角度αが所定角度Ｇ１以上の場合にアーム１７の開き動作を規制するようにしてもよく、また、第二ブーム１６とアーム１７との間の角度γが所定角度Ｇ３以上か否かを検知するアーム状態検知機構を更に備え、角度γが所定角度Ｇ３以上の場合に、第一ブーム１５を倒し込まないよう規制したり、第二ブーム１６を開かないよう規制したりして建設機械ＣＭの作業範囲を制限するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来の作業範囲制限機能を備えた高所解体機の側面図である。
【図２】本発明に係る作業範囲制限機能を備えた建設機械の構成図である。
【図３】本発明に係る建設機械の作業範囲を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  伸縮ブーム式高所解体機、１１  作業範囲制限装置、１２  下部走行体、１３  上部旋回体、１４  アタッチメント、１５  第一ブーム、１６  第二ブーム、１７  アーム、１８  破砕機、１９  油圧シリンダ、２０  制御部、２１  第一ブーム状態検知機構、２２  第二ブーム状態検知機構、２３  制御圧遮断バルブ、２４  操作レバー、２５  油圧切換弁、２６  制御圧管路、２７  油圧ポンプ、２８  オイルタンク、ＡＰ  アームトップピン、Ｌ１〜Ｌ５  信号線、ＳＷ１〜ＳＷ３  スイッチ、α  倒し角度、β  ブーム間角度
【図１】
2009121095.tif 000003
【図２】
2009121095.tif 000004
【図３】
2009121095.tif 000005