JP3124962B2

JP3124962B2 - 作業用機械の油圧制御回路

Info

Publication number: JP3124962B2
Application number: JP10342935A
Authority: JP
Inventors: 秀武本村; 宏明多田
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2001-01-15
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: KR20010034292A; EP1122369A4; JP2000160589A; KR100625387B1; CA2318763A1; AU1182800A; AU759240B2; US6415604B1; EP1122369A1; WO2000032880A1; CA2318763C

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
作業用機械の油圧制御回路の技術分野に属するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧ショベル等の作業用機械の
なかには、左右揺動するオフセット型の作業部を取付け
たものあるが、このようなものにおいて、作業部を移動
させたとき該作業部が運転席部に接触（干渉）してしま
う惧れがあり、この様なものにおいては、作業部と運転
席部との接触を回避するための配慮が必要となる。そこ
で従来、作業部の位置を検出する位置検出手段と、該位
置検出手段からの検出信号に基づいて作業部が運転席部
の所定範囲以内に接近しているか否かの判断を行う制御
部とを設け、そして作業部が運転席部の所定範囲内まで
接近している判断された場合には、作業部用油圧アクチ
ュエータの油圧回路に対して制御部から制御指令を出力
して、作業部を停止させるようにしたものがある。この
様なものとして、例えば、図８に示す如きものが知られ
ているが、このものは、ブーム用シリンダ等の油圧アク
チュエータ５４への圧油供給制御を行うためのパイロッ
ト式のコントロールバルブ５５と、操作具の操作に基づ
いてパイロット圧油を出力するパイロットバルブ５６
Ａ、５６Ｂとのあいだに、制御部からの指令に基づいて
作動する電磁比例減圧弁５７Ａ、５７Ｂが設けられてい
る。そして、作業部が運転席部から離れている場合に
は、上記電磁比例減圧弁５７Ａ、５７Ｂを開いてコント
ロールバルブ５５へのパイロット圧油の供給を許容する
一方、作業部が運転席部に接近した場合には、電磁比例
減圧弁５７Ａ、５７Ｂを閉じてコントロールバルブ５５
へのパイロット圧油の供給を断ち、これにより作業部を
停止させるように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記従来のも
のは、前述したように、作業部が運転席部に接近した場
合に、電磁比例減圧弁を閉じて作業部を停止させるもの
であるため、作業の途中で作業部が停止してしまうこと
になって作業能率が低下するという問題があり、ここに
本発明が解決しようとする課題があった。さらに、電線
や埋設物等の障害物があるところで作業を行う場合に、
作業部がこれら障害物に接触してしまうことを回避する
ための制御手段を設けることが好ましいが、このような
制御手段を、前述した作業部と運転席部との干渉防止制
御手段に加えて作業部の油圧制御回路に組込むにあた
り、回路の簡略化が望まれ、ここにも本発明が解決しよ
うとする課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、作業部を作動させるためのブー
ム用油圧シリンダ、スティック用油圧シリンダ、オフセ
ット用油圧シリンダと、これら各油圧シリンダへの圧油
供給制御をそれぞれ行うためのパイロット作動式のコン
トロールバルブとを備えてなる油圧制御回路に、制御部
からの制御指令に基づいてコントロールバルブへのパイ
ロット圧油の供給制御を行うためのバルブ駆動手段を設
けると共に、前記制御部に、作業部の位置を検出する位
置検出手段からの入力信号に基づいて作業部が作業機械
本体に対して予め設定される干渉防止領域に達したか否
かを判断する判断手段と、該判断手段により作業部が干
渉防止領域に達したと判断されたとき、油圧シリンダを
停止、あるいは作業部が作業機械本体から遠ざかる方向
に油圧シリンダを作動させるための制御指令を前記バル
ブ駆動手段に出力する干渉防止制御手段と、作業部が前
記干渉防止領域とは別に設定される制限位置に達した場
合に該油圧シリンダを停止させるための制御指令を前記
バルブ駆動手段に出力する位置制限制御手段とを設ける
にあたり、前記バルブ駆動手段は、ブーム用油圧シリン
ダまたはオフセット用油圧シリンダを作動させるための
パイロット圧油を、スティック用油圧シリンダを干渉防
止領域から遠ざかる方向に作動させるためのパイロット
油路にも供給できるように切換える回避用電磁比例減圧
弁と、前記油圧シリンダ用のコントロールバルブへのパ
イロット圧油の供給を断って、該油圧シリンダの作動停
止をするための停止用電磁弁とを設けて構成すると共
に、作業部が制限位置に達したことの判断を前記判断手
段で実行させる一方、位置制限制御手段から出力された
油圧シリンダの停止制御指令を、前記干渉防止制御手段
からの出力制御指令を受ける停止用電磁弁に出力させて
油圧シリンダの停止を実行するように構成したことを特
徴とする作業用機械の油圧制御回路である。そして、こ
の様にすることにより、作業部が干渉防止領域に達した
ときに油圧アクチュエータを停止、あるいは作動させる
干渉防止制御、および作業部が制限位置に達したときに
油圧アクチュエータを停止させる位置制限制御を行える
ことになって、作業能率が向上する。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の第一の実施の形態
を、図面に基づいて説明する。図１において、１はオフ
セット型の油圧ショベルであって、該油圧ショベル１
は、下部走行体２、上部旋回体３、キャブ４、作業部５
等の各部から構成されており、さらに該作業部５は、基
端部が上部旋回体３に上下揺動自在に支持されるリアブ
ーム６、該リアブーム６の先端部に左右揺動自在に連結
されるフロントブーム７、該フロントブーム７の先端部
に左右および前後揺動自在に支持されるスティック８、
該スティック８の先端部に前後揺動自在に連結されるバ
ケット９、およびこれらを揺動せしめるためのブーム用
シリンダ１０、オフセット用シリンダ１１、スティック
用シリンダ１２、バケット用シリンダ１３等から構成さ
れていること等の基本的構成は従来通りであるが、本実
施の形態において、キャブ４は上部旋回体３の左側部に
設けられている。さらに前記リアブーム６は、ブーム用
シリンダ１０が縮小することで下降し、ブーム用シリン
ダ１０が伸長することで上昇する構成となっている。ま
たフロントブーム７は、オフセット用シリンダ１１が縮
小することで左方向、つまりキャブ４に接近する方向に
移動し、オフセット用シリンダ１１が伸長することで右
方向に移動する構成となっている。さらにまたスティッ
ク８は、スティック用シリンダ１２が伸長することで機
体後方側に揺動（スティックイン）し、スティック用シ
リンダ１２が縮小することで機体前方側に揺動（スティ
ックアウト）する構成となっている。尚、本発明のブー
ムは、本実施の形態のリアブーム６とフロントブーム７
とを含み、またブーム用油圧シリンダは、ブーム用シリ
ンダ１０とオフセット用シリンダ１１とを含む。

【０００６】前記各シリンダ１０〜１３への圧油供給制
御を、図２に示す油圧制御回路図に基づいて説明する
と、図２において、１４はメインポンプ、１５はパイロ
ットポンプ、１６は油タンク、また１７〜２０はブーム
用、オフセット用、スティック用、バケット用の各コン
トロールバルブであって、これら各コントロールバルブ
１７〜２０は、縮小側パイロットポート１７ａ〜２０ａ
および伸長側パイロットポート１７ｂ〜２０ｂを備えた
パイロット操作式の三位置切換弁から構成されている。
そして、前記各コントロールバルブ１７〜２０は、両パ
イロットポート１７ａ〜２０ａ、１７ｂ〜２０ｂにパイ
ロット圧油が供給されていない状態では、対応する各シ
リンダ１０〜１３への圧油供給を停止する中立位置Ｎに
位置しているが、縮小側パイロットポート１７ａ〜２０
ａにパイロット圧油が供給されることで、シリンダ１０
〜１３の縮小側油室にメインポンプ１４からの圧油を供
給する縮小側位置Ｘに切換り、また伸長側パイロットポ
ート１７ｂ〜２０ｂにパイロット圧油が供給されること
で、シリンダ１０〜１３の伸長側油室にメインポンプ１
４からの圧油を供給する伸長側位置Ｙに切換る構成とな
っている。

【０００７】また、２１〜２４は対応する操作具の操作
に基づいて前記各コントロールバルブ１７〜２０にパイ
ロット圧油を供給するためのブーム用、オフセット用、
スティック用、バケット用のパイロットバルブであっ
て、これら各パイロットバルブ２１〜２４は、それぞれ
縮小側パイロットバルブ２１Ａ〜２４Ａと伸長側パイロ
ットバルブ２１Ｂ〜２４Ｂとから構成されている。そし
てこれらパイロットバルブ２１〜２４は、対応する操作
具を縮小側または伸長側に操作することにより、該操作
された側のパイロットバルブ２１Ａ〜２４Ａまたは２１
Ｂ〜２４Ｂの出力ポート２１ａ〜２４ａから、操作具の
操作量に対応する圧力のパイロット圧油が出力される構
成となっている。尚、図２中、２５、２６、２７はそれ
ぞれ上部旋回体３を旋回させるための旋回用モータ、旋
回用コントロールバルブ、旋回用パイロットバルブであ
る。

【０００８】さらに、前記ブーム用縮小側パイロットバ
ルブ２１Ａとブーム用コントロールバルブ縮小側パイロ
ットポート１７ａとを連結するブーム用縮小側パイロッ
ト油路、ブーム用伸長側パイロットバルブ２１Ｂとブー
ム用コントロールバルブ伸長側パイロットポート１７ｂ
とを連結するブーム用伸長側パイロット油路、スティッ
ク用伸長側パイロットバルブ２３Ｂとスティック用コン
トロールバルブ伸長側パイロットポート１９ｂとを連結
するスティック用伸長側パイロット油路の各パイロット
油路には、それぞれブーム用縮小側、ブーム用伸長側、
スティック用伸長側の各停止用の電磁比例減圧弁２８、
２９、３０が設けられている。これら電磁比例減圧弁２
８、２９、３０は同様のものであるため、ブーム用縮小
側の電磁比例減圧弁２８を例にとって説明すると、この
ものは、第一〜第三ポート２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、お
よびソレノイド２８ｄを備えており、第一ポート２８ａ
は油タンク１６に、第二ポート２８ｂはブーム用縮小側
パイロットバルブ２１Ａの出力ポート２１ａに、第三ポ
ート２８ｃはブーム用コントロールバルブ１７の縮小側
パイロットポート１７ａにそれぞれ接続されている。そ
してこの電磁比例減圧弁２８は、ソレノイド２８ｄが励
磁していない状態では、第一ポート２８ａと第三ポート
２８ｃとを連通する弁路を開き、かつ第二ポート２８ｂ
を閉じていて、縮小側パイロットポート１７ａの油を油
タンク１６に排出するようになっているが、後述する制
御部３１からの制御指令に基づいてソレノイド２８ｄが
励磁することにより、第二ポート２８ｂと第三ポート２
８ｃとを連通する出力用弁路を開くように構成されてい
る。そして該出力用弁路が開くことにより、ブーム用縮
小側パイロットバルブ出力ポート２１ａからのパイロッ
ト圧油がブーム用コントロールバルブ縮小側パイロット
ポート１７ａに出力されるようになっているが、該出力
圧力は、制御部３１からソレノイド２８ｄの励磁回路に
出力される制御指令に対応して増減するようになってい
る。

【０００９】また、前記オフセット用縮小側パイロット
バルブ２２Ａとオフセット用コントロールバルブ縮小側
パイロットポート１８ａとを連結するオフセット用縮小
側パイロット油路、およびオフセット用伸長側パイロッ
トバルブ２２Ｂとオフセット用コントロールバルブ伸長
側パイロットポート１８ｂとを連結するオフセット用伸
長側パイロット油路の各パイロット油路には、それぞれ
オフセット用縮小側、オフセット用伸長側の各停止用の
電磁切換弁３２、３３が設けられている。これら電磁切
換弁３２、３３は同様のものであるため、オフセット用
縮小側の電磁切換弁３２を例にとって説明すると、この
ものは、ソレノイド３２ａを備えた二位置切換弁であっ
て、ソレノイド３２ａが励磁していない状態では、オフ
セット用縮小側パイロットバルブ２２Ａから出力される
パイロット圧油をオフセット用コントロールバルブ縮小
側パイロットポート１８ａに供給する供給位置Ｘに位置
しているが、制御部３１からの制御指令に基づいてソレ
ノイド３２ａが励磁することにより、前記パイロットバ
ルブ２２Ａからパイロットポート１８ａへのパイロット
圧油の供給を遮断する遮断位置Ｙに切換るように構成さ
れている。

【００１０】一方、前記スティック用縮小側パイロット
バルブ２３Ａとスティック用コントロールバルブ縮小側
パイロットポート１９ａとを連結するスティック用縮小
側パイロット油路には、第一シャトル弁３４およびステ
ィック用縮小側電磁切換弁３５が設けられている。前記
第一シャトル弁３４は、後述する回避用電磁比例減圧弁
３６から出力されるパイロット圧油と、スティック用縮
小側パイロットバルブ２３Ａから出力されるパイロット
圧油とを入力し、該入力されたパイロット圧油のうち高
圧側のものを選択してスティック用縮小側電磁切換弁３
５に出力するように構成されている。

【００１１】また、前記スティック用縮小側電磁切換弁
３５は、前述した電磁切換弁３２、３３と同様の構造の
ものであって、ソレノイド３５ａが励磁していない状態
では、前記第一シャトル弁３４から出力されるパイロッ
ト圧油をスティック用コントロールバルブ縮小側パイロ
ットポート１９ａに供給する供給位置Ｘに位置している
が、制御部３１からの制御指令に基づいてソレノイド３
５ａが励磁することにより、前記第一シャトル弁３４か
らパイロットポート１９ａへのパイロット圧油の供給を
遮断する遮断位置Ｙに切換るように構成されている。

【００１２】さらに、前記回避用電磁比例減圧弁３６
は、前述した電磁比例減圧弁２８、２９、３０と同様の
構造のものであるが、このものの第一ポート３６ａは油
圧タンク１６に、第二ポート３６ｂは後述する回避用パ
イロット油路３７に、第三ポート３６ｃは前記第一シャ
トル弁３４にそれぞれ接続されている。そしてこの回避
用電磁比例減圧弁３６は、制御部３１からの作動指令に
基づいてソレノイド３６ｄが励磁することにより、第二
ポート３６ｂと第三ポート３６ｃとを連通する出力用弁
路を開いて、回避用パイロット油路３７の圧油を第一シ
ャトル弁３４に出力するように構成されているが、該出
力圧力は、制御部３１からの制御指令に対応して増減す
るようになっている。

【００１３】ここで、前記回避用パイロット油路３７
は、ブーム用縮小側、伸長側の各パイロットバルブ２１
Ａ、２１Ｂ、およびオフセット用縮小側パイロットバル
ブ２２Ａから出力されたパイロット圧油を、第二、第三
シャトル弁３８、３９を介して前記回避用パイロット油
路３７に供給するように構成されている。つまり、ブー
ム用縮小側パイロットバルブ２１Ａとブーム用縮小側電
磁比例減圧弁２８とを連結する油路の中途部からはブー
ム用縮小側パイロット分岐油路４０が分岐形成され、ま
たブーム用伸長側パイロットバルブ２１Ｂとブーム用伸
長側電磁比例減圧弁２９とを連結する油路の中途部から
はブーム用伸長側パイロット分岐油路４１が分岐形成さ
れ、さらにオフセット用縮小側パイロットバルブ２２Ａ
とオフセット用縮小側電磁切換弁３２とを連結する油路
の中途部からはオフセット用縮小側パイロット分岐油路
４２が分岐形成されている。そして、前記ブーム用縮小
側、伸長側の各パイロット分岐油路４０、４１は、第二
シャトル弁３８の入口側第一、第二ポート３８ａ、３８
ｂにそれぞれ接続されているが、該第二シャトル弁３８
の出口側ポート３８ｃは、第三シャトル弁３９の入口側
第一ポート３９ａに接続されている。また、オフセット
用縮小側パイロット分岐油路４２は第三シャトル弁３９
の入口側第二ポート３９ｂに接続されており、さらに該
第三シャトル弁３９の出口側ポート３９ｃは、前記回避
用パイロット油路３７に接続されている。而して、ブー
ム用縮小側または伸長側のパイロットバルブ２１Ａまた
は２１Ｂからパイロット圧油が出力された場合には、ブ
ーム用縮小側または伸長側のパイロット分岐油路４０ま
たは４１、第二シャトル弁３８、第三シャトル弁３９を
経由して回避用パイロット油路３７にパイロット圧油が
供給され、またオフセット用縮小側パイロットバルブ２
２Ａからパイロット圧油が出力された場合には、オフセ
ット用縮小側パイロット分岐油路４２、第三シャトル弁
３９を経由して回避用パイロット油路３７にパイロット
圧油が供給されるようになっている。尚、ブーム用縮小
側または伸長側のパイロットバルブ２１Ａまたは２１Ｂ
と、オフセット用縮小側パイロットバルブ２２Ａとの両
方からパイロット圧油が出力された場合には、高圧側の
パイロット圧油が回避用パイロット油路３７に供給され
る。

【００１４】さらに、４３はロック用電磁弁であって、
このものは、前記パイロットバルブ２１〜２４、２７の
一次側（上流側）に配設されている。そしてこのロック
用電磁弁４３は、オペレータがロック用操作具（図示せ
ず）を操作することに基づいて、パイロットポンプ１５
からのパイロット圧油をパイロットバルブ２１〜２４、
２７に出力する非ロック位置Ｘと、パイロット圧油を出
力しないロック位置Ｙとに切換るように構成されてい
る。

【００１５】一方、前記制御部３１は、マイクロコンピ
ュータ等を用いて構成されるものであるが、該制御部３
１は、図３のブロック図に示す如く、リアブーム６の上
部旋回体３に対する相対角度を検出するブーム角度セン
サ４４、フロントブーム７のリアブーム６に対する相対
角度を検出するオフセット角度センサ４５、スティック
８のフロントブーム７に対する相対角度を検出するステ
ィック角度センサ４６からの検出信号を入力し、該検出
信号に基づいて、位置演算器４７によりリアブーム６、
フロントブーム７、スティック８の位置を演算し、該演
算結果を比較演算器４８に出力する。さらに比較演算器
４８には、制限位置セットスイッチ４９により設定され
た制限位置Ｐが入力される。一方、制御部３１のメモリ
ー３１ａには、作業部５がキャブ４にこれ以上接近して
はならないとして設定された干渉防止領域（例えばキャ
ブ４から３００ｍｍ以内の範囲）Ｈが記憶されている。
そして比較演算器４８は、前記位置演算器４７により演
算された作業部５の位置と干渉防止領域Ｈおよび制限位
置Ｐとを比較演算して、その演算結果を出力信号演算器
５０に出力する。この場合、バケット９が最も干渉防止
領域Ｈや制限位置Ｐに近づく姿勢となった状態を想定し
て、作業部５の位置と干渉防止領域Ｈおよび制限位置Ｐ
との比較演算が行われる。さらに、前記出力信号演算器
５０には、ブーム用縮小側パイロットバルブ２１Ａから
パイロット圧油が出力されたことを検知するブーム用縮
小側圧力センサ５１Ａ、同様にブーム用伸長側、オフセ
ット用縮小側、オフセット用伸長側、スティック用縮小
側、およびスティック用伸長側の各パイロットバルブ２
１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂからパイロット
圧油が出力されたことをそれぞれ検知するブーム用伸長
側、オフセット用縮小側、オフセット用伸長側、スティ
ック用縮小側、およびスティック用伸長側の各圧力セン
サ５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ、５３Ａ、５３Ｂからの信号
が入力される。そして出力信号演算器５０は、比較演算
器４８および圧力センサ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２
Ｂ、５３Ａ、５３Ｂからの入力信号に基づき、ブーム用
縮小側、ブーム用伸長側、スティック用伸長側、回避用
の各電磁比例減圧弁２８、２９、３０、３６、およびオ
フセット用縮小側、オフセット用伸長側、スティック用
縮小側の各電磁切換弁３２、３３、３５のソレノイド励
磁回路に制御指令を出力するように構成されている。こ
こで、前記制限位置Ｐは、高さ、深さ、リーチ、右オフ
セット、左オフセット位置の全部または一部について、
オペレータが制限位置セットスイッチ４９を用いて任意
に設定、解除することができるものであって、該制限位
置Ｐを設定することにより、作業部５の可動範囲を限定
できる。

【００１６】尚、本実施の形態においては、バケット用
パイロットバルブ２４からバケット用コントロールバル
ブ２０にパイロット圧油を供給するバケット用パイロッ
ト油路、および旋回用パイロットバルブ２７から旋回用
コントロールバルブ２６にパイロット圧油を供給する旋
回用パイロット油路には、制御部３１からの指令で作動
する電磁比例減圧弁や電磁切換弁が設けられておらず、
操作具の操作に基づいて上記各パイロットバルブ２４、
２７出力されたパイロット圧油がそのままコントロール
バルブ２０、２６に供給されるようになっている。つま
り、バケット９および旋回作動については、後述する制
御部３１の干渉防止制御および位置制限制御に関与せ
ず、常に操作具の操作に対応して行われる構成となって
いる。

【００１７】次に、制御部３１における干渉防止制御お
よび位置制限制御について説明すると、前記比較演算器
４８において作業部５が干渉防止領域Ｈから予め設定さ
れる所定範囲以上離れており、かつ制限位置Ｐに達して
いないと演算された場合、出力信号演算器５０は、各電
磁比例減圧弁２８、２９、３０、３６、および各電磁切
換弁３２、３３、３５に対し、通常時用の制御指令を出
力する。つまり、ブーム用縮小側、ブーム用伸長側、ス
ティック用伸長側の各電磁比例減圧弁２８、２９、３０
に対しては、ブーム用縮小側、ブーム用伸長側、スティ
ック用伸長側の各圧力センサ５１Ａ、５１Ｂ、５３Ｂに
よりパイロット圧油の出力が検出されない場合には出力
用弁路を閉じ、パイロット圧油の出力が検出されること
に基づいて出力用弁路を全開するよう制御指令を出力す
る。また、オフセット用縮小側、オフセット用伸長側、
スティック用縮小側の各電磁切換弁３２、３３、３５に
対しては、供給位置Ｘに位置するよう制御指令を出力す
る。さらに、回避用電磁比例減圧弁３６に対しては、出
力用弁路を閉じるよう制御指令を出力する。これによ
り、操作具の操作に基づいてブーム用縮小側、ブーム用
伸長側、スティック用縮小側、スティック用伸長側、オ
フセット用縮小側、オフセット用伸長側の各パイロット
バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ、２２Ａ、２２
Ｂからパイロット圧油が出力された場合、該パイロット
圧油は、全開の電磁比例減圧弁２８、２９、３０、また
は供給位置Ｘの電磁切換弁３２、３３、３５を経由して
そのままブーム用、オフセット用、スティック用の各コ
ントロールバルブ１７、１８、１９に供給されるように
なっている。ここで、スティック用縮小側パイロット油
路には、スティック用縮小側パイロットバルブ２３Ａか
ら出力されるパイロット圧油と回避用電磁比例減圧弁３
６から出力されるパイロット圧油とのうち高圧側を選択
する第一シャトル弁３４が設けられているが、前述した
ように回避用電磁比例減圧弁３６は出力用弁路を閉じて
いるためパイロット圧油の出力はなく、而してスティッ
ク用縮小側パイロットバルブ２３Ａから出力されたパイ
ロット圧油が選択されてコントロールバルブ１９に供給
される。つまり、作業部５が干渉防止領域Ｈから所定間
隔以上離れており、かつ制限位置Ｐに達していない場
合、作業部５は、操作具の操作に対応して作動する。

【００１８】これに対し、前記比較演算器４８により作
業部５が干渉防止領域Ｈに対し予め設定される所定範囲
以内に近づいている演算された場合、出力信号演算器５
０は、ブーム用縮小側、ブーム用伸長側、スティック用
伸長側の各電磁比例減圧弁２８、２９、３０に対し、減
速用の制御指令を出力する。つまり、前記各電磁比例減
圧弁２８、２９、３０に対し、ブーム用縮小側、ブーム
用伸長側、スティック用伸長側の各パイロットバルブ２
１Ａ、２１Ｂ、２３Ｂからのパイロット圧油の出力が検
知された場合に、開度量調節された状態で出力用弁路を
開くようソレノイド励磁指令を出力する。この場合、各
電磁比例減圧弁２８、２９、３０の出力用弁路の開度量
は、作業部５が干渉防止領域Ｈに近づくほど電磁比例減
圧弁２８、２９、３０からの出力圧力が小さくなるよう
に調節される。これにより、操作具の操作に基づいてブ
ーム用縮小側、ブーム用伸長側、スティック用伸長側の
各パイロットバルブ２１Ａ、２１Ｂ、２３Ｂからパイロ
ット圧油が出力された場合、該パイロット圧油は、電磁
比例減圧弁２８、２９、３０により減圧された状態でコ
ントロールバルブ１７、１９に供給される。つまり、作
業部５が干渉防止領域Ｈの所定間隔以内に近づいた場
合、ブーム下降および上昇、スティックインの各作動
は、減速された状態で行なわれる。

【００１９】さらに、前記比較演算器４８により作業部
５が干渉防止領域Ｈの外側境界線部に達したと演算され
た場合、出力信号演算器５０は、図４に示す制御指令表
図に基づいて各電磁比例減圧弁２８、２９、３０、３
６、および各電磁切換弁３２、３３、３５に対し、干渉
防止用の制御指令を出力するが、本実施の形態では、干
渉防止領域Ｈとしてキャブのフロント・サイド部（前部
および右側部）干渉防止領域とキャブのルーフ部干渉防
止領域の二つの領域が設定されていて、各領域において
別々の制御がなされる。前記図４には、操作具の操作状
態と作業部５への作動指令との関係が示されているが、
ここで、ブーム下降、ブーム上昇、スティックアウト、
スティックイン、左オフセット、右オフセットの操作状
態は、それぞれブーム用縮小側、ブーム用伸長側、ステ
ィック縮小側、スティック用伸長側、オフセット用縮小
側、オフセット用伸長側の圧力センサ５１Ａ、５１Ｂ、
５３Ａ、５３Ｂ、５２Ａ、５２Ｂからの検知信号の入力
に基づいて判断する。一方、ブーム下降、ブーム上昇、
スティックインの作動指令については、それぞれブーム
用縮小側、ブーム用伸長側、スティック用伸長側の電磁
比例減圧弁２８、２９、３０に対し、出力用弁路を開く
よう制御指令を出力する。この場合、ブーム下降、ブー
ム上昇、スティックインの作動指令は、ブーム下降、ブ
ーム上昇、スティックインの操作がそれぞれなされてい
る場合にのみ出力されるようになっており、該操作に基
づいてパイロットバルブ２１Ａ、２１Ｂ、２３Ｂから出
力されたパイロット圧油は、電磁比例減圧弁２８、２
９、３０の出力用弁路を経由してブーム用、スティック
用のコントロールバルブ１７、１９にそれぞれ供給さ
れ、而してブーム下降、ブーム上昇、スティックインの
各作動が行われる。また、左オフセット、右オフセット
の作動指令については、オフセット用縮小側、オフセッ
ト伸長側電磁切換弁３２、３３に対し、供給位置Ｘに位
置するよう制御指令を出力する。この場合、左オフセッ
ト、右オフセットの作動指令は、左オフセット、右オフ
セットの操作がなされている場合にのみ出力されるよう
になっており、該操作に基づいてパイロットバルブ２２
Ａ、２２Ｂから出力されたパイロット圧油は、供給位置
Ｘの電磁切換弁３２、３３を経由してオフセット用コン
トロールバルブ１８に供給され、而して左オフセット、
右オフセットの各作動が行われる。さらに、スティック
アウトの作動指令は、スティックアウトの操作がなされ
ている場合だけでなく、操作されていない場合でも出力
される。そして、スティックアウトの操作がなされてい
る状態でのスティックアウトの作動指令については、回
避用電磁比例減圧弁３６に対し出力用弁路を閉じるよう
制御指令を出力すると共に、スティック用縮小側電磁切
換弁３５に対し供給位置Ｘに位置するよう制御指令を出
力する。これにより、スティックアウトの操作に基づい
てパイロットバルブ２３Ａから出力されたパイロット圧
油は、第一シャトル弁３４および供給位置Ｘの電磁切換
弁３５を経由してスティック用コントロールバルブ１９
に供給され、而してスティックアウトの作動が行われ
る。これに対し、スティックアウトの操作がなされてい
ない状態でスティックアウトの作動指令が出力される場
合には、図４の制御指令表図に示すごとく、ブーム下
降、ブーム上昇、左オフセットの操作が単独または複合
でなされていて、ブーム用縮小側、ブーム用伸長側、オ
フセット用縮小側パイロットバルブ２１Ａ、２１Ｂ、２
２Ａの何れかから出力されたパイロット圧油が回避用パ
イロット油路３７に供給されている。そしてこの場合の
スティックアウトの作動指令については、回避用電磁比
例減圧弁３６に対し出力用弁路を開くよう制御指令を出
力すると共に、スティック用縮小側電磁切換弁３５に対
し供給位置Ｘに位置するよう制御指令を出力する。これ
により、前記回避用パイロット油路３７のパイロット圧
油が、回避用電磁比例減圧弁３６、第一シャトル弁３４
および供給位置Ｘの電磁切換弁３５を経由してスティッ
ク用コントロールバルブ１９に供給され、而してスティ
ックアウトの作動が行われる。一方、ブーム下降停止、
ブーム上昇停止、スティックイン停止の作動指令につい
ては、それぞれブーム用縮小側、ブーム用伸長側、ステ
ィック用伸長側の電磁比例減圧弁２８、２９、３０に対
し、出力用弁路を閉じるよう制御指令を出力する。これ
により、ブーム用、スティック用のコントロールバルブ
１７、１９へのパイロット圧油の供給が断たれ、ブーム
下降、ブーム上昇、スティックインの各作動は停止す
る。さらに、スティックアウト停止、左オフセット停
止、右オフセット停止の作動指令については、それぞれ
スティック用縮小側、オフセット用縮小側、オフセット
伸長側の電磁切換弁３５、３２、３３に対し、遮断位置
Ｙに位置するよう制御指令を出力する。これにより、ス
ティック用、オフセット用のコントロールバルブ１９、
１８へのパイロット圧油の供給が断たれ、スティックア
ウト、左オフセット、右オフセットの各作動は停止す
る。

【００２０】そしてまず、フロント・サイド部干渉防止
領域において、作業部５が干渉防止領域Ｈの外側境界線
部に達したときの制御について図４に基づいて説明する
と、ブーム下降の操作が単独でなされている場合には、
ブーム下降およびスティックアウトの作動指令が出力さ
れる。これにより、スティック８をアウトさせて作業部
５が干渉防止領域内Ｈに侵入することを回避しながら、
ブーム下降の作動を継続することができる。この場合、
作業部５は、干渉防止領域Ｈの外側境界線部にほぼ沿う
ようにして下降する。スティックインの操作が単独でな
されている場合には、スティックイン停止の作動指令が
出力され、また、左オフセットの操作が単独でなされて
いる場合には、左オフセット停止の作動指令が出力され
る。これにより、作業部５が自動的に停止し、干渉防止
領域内Ｈに侵入することが回避される。ブーム下降およ
びスティックインの操作が複合でなされている場合に
は、ブーム下降およびスティックアウトの作動指令が出
力され、また、ブーム下降および左オフセットの操作が
複合でなされている場合には、ブーム下降、スティック
アウトおよび左オフセットの作動指令が出力され、ま
た、スティックインおよび左オフセットの操作が複合で
なされている場合には、スティックアウトおよび左オフ
セットの作動指令が出力され、さらに、ブーム下降、ス
ティックインおよび左オフセットの操作が複合でなされ
ている場合には、ブーム下降、スティックアウトおよび
左オフセットの作動指令が出力される。これにより、ス
ティック８をアウトさせて作業部５が干渉防止領域内Ｈ
に侵入することを回避しながら、ブーム下降、左オフセ
ットの作動を継続することができる。この場合、作業部
５は、干渉防止領域Ｈの外側境界線部にほぼ沿うように
して移動する。ブーム上昇の操作が単独でなされている
場合には、ブーム上昇およびスティックアウトの作動指
令が出力される。これにより、スティック８をアウトさ
せて作業部５が干渉防止領域内Ｈに侵入することを回避
しながら、ブーム上昇の作動を継続することができる。
この場合、作業部５は、干渉防止領域Ｈの外側境界線部
にほぼ沿うようにして移動する。ブーム上昇およびステ
ィックインの操作が複合でなされている場合には、ブー
ム上昇およびスティックアウトの作動指令が出力され、
また、ブーム上昇および左オフセットの操作が複合でな
されている場合には、ブーム上昇、スティックアウトお
よび左オフセットの作動指令が出力され、さらに、ブー
ム上昇、スティックインおよび左オフセットの操作が複
合でなされている場合には、ブーム上昇、スティックア
ウトおよび左オフセットの作動指令が出力される。これ
により、スティック８をアウトさせて作業部５が干渉防
止領域内Ｈに侵入することを回避しながら、ブーム上
昇、左オフセットの作動を継続することができる。この
場合、作業部５は、干渉防止領域Ｈの外側境界線部にほ
ぼ沿うようにして移動する。また、このフロント・サイ
ド部干渉防止領域の制御において、図４には示されてい
ないが、スティックアウト、右オフセットの操作がなさ
れた場合には、スティックアウト、右オフセットの作動
指令がそれぞれ出力されるが、スティックアウト、右オ
フセットの操作が前述した各操作と複合してなされた場
合（スティックアウトの操作とスティックインの操作と
が同時になされること、および右オフセットの操作と左
オフセットの操作とが同時になされることは、もちろん
無い）は、前記各作動指令と併せてスティックアウト、
右オフセットの作動指令が出力される。

【００２１】次に、ルーフ部干渉防止領域において、作
業部５が干渉防止領域Ｈの外側境界線部に達したときの
制御について説明すると、ブーム下降の操作が単独でな
されている場合には、ブーム下降停止の作動指令が出力
され、スティックインの操作が単独でなされている場合
には、スティックイン停止の作動指令が出力され、ステ
ィックアウトの操作が単独でなされている場合には、ス
ティックアウト停止の作動指令が出力される。これによ
り、作業部５が自動的に停止し、干渉防止領域内Ｈに侵
入することが回避される。尚、前記ブーム下降の操作が
単独でなされている場合の作動指令については、次に説
明するブーム下降およびスティックインの操作が複合で
なされている場合のように、スティック８の角度が仰角
であるときにはブーム下降およびスティックアウトの作
動指令を出力するように設定することもできる。このよ
うにした場合には、スティック８をアウトさせて作業部
５が干渉防止領域内Ｈに侵入することを回避しながら、
ブーム下降の作動を継続することができる。ブーム下降
およびスティックインの操作が複合でなされている場合
には、スティック８の姿勢によりブーム下降およびステ
ィックアウトの作動指令、またはブーム下降停止および
スティックイン停止の作動指令が出力される。つまり、
図５（Ａ）に示す如く、スティック８の揺動支点を通る
垂直線Ｌに対しスティック８の角度が仰角である場合に
は、ブーム下降およびスティックアウトの作動指令が出
力され、これにより、スティック８をアウトさせて作業
部５が干渉防止領域内Ｈに侵入することを回避しなが
ら、ブーム下降の作動を継続することができる。この場
合、作業部５は、干渉防止領域Ｈの外側境界線部に沿う
ようにして移動する。また、図５（Ｂ）に示す如く、ス
ティック８の揺動支点を通る垂直線Ｌに対しスティック
８の角度が俯角である場合には、ブーム下降停止および
スティックイン停止の作動指令が出力される。これによ
り、作業部５が自動的に停止し、干渉防止領域内Ｈに侵
入することが回避される。ブーム下降およびスティック
アウトの操作が複合でなされている場合には、ブーム下
降停止およびスティックアウト停止の作動指令が出力さ
れる。これにより、作業部５が自動的に停止し、干渉防
止領域内Ｈに侵入することが回避される。また、このル
ーフ部干渉防止領域の制御において、図４には示されて
いないが、ブーム上昇、左オフセット、右オフセットの
操作がなされた場合には、ブーム上昇、左オフセット、
右オフセットの作動指令がそれぞれ出力されるが、ブー
ム上昇、左オフセット、右オフセットの操作が前述した
各操作と複合してなされた場合（ブーム上昇の操作とブ
ーム下降の操作とが同時になされることは、もちろん無
い）は、前記各作動と併せてブーム上昇、左オフセッ
ト、右オフセットの作動指令が出力される。

【００２２】さらに、前記出力信号演算器５０は、前記
比較演算器４８により作業部５が制限位置Ｐに達したと
演算された場合、ブーム用縮小側、ブーム用伸長側、ス
ティック用伸長側の各電磁比例減圧弁２８、２９、３
０、およびオフセット縮小側、オフセット伸長側、ステ
ィック縮小側の各電磁切換弁３２、３３、３５に対し、
位置制限用の制御指令を出力する。つまり、作業部５が
制限位置Ｐに達した場合、該制限位置Ｐを越える方向に
作業部５を移動させるためのパイロット圧油の供給を断
つべく、対応するパイロット油路の電磁比例減圧弁２
８、２９、３０、電磁切換弁３２、３３、３５に対し、
出力用弁路を閉じるよう、あるいは遮断位置Ｙに位置す
るように制御指令を出力する。これにより、例えば、制
限位置セットスイッチ４９により高さの制限位置Ｐがセ
ットされている場合、リアブーム６を上昇させていると
きに作業部５の高さが上記制限位置Ｐに達すると、ブー
ム用伸長側電磁比例減圧弁２９の出力用弁路が閉じ、こ
れによりブーム用コントロールバルブ伸長側パイロット
ポート１７ｂへのパイロット圧油の断たれて、リアブー
ム６の上昇が自動的に停止する。同様に、深さ、リー
チ、オフセット位置についても、セットされた制限位置
Ｐに作業部５が達すると、制限位置Ｐを越える方向への
パイロット圧油の供給が断たれて、該方向への作動部５
の移動が自動的に停止する。

【００２３】叙述の如く構成されたものにおいて、作業
部５は、前述したように、干渉防止領域Ｈから所定間隔
以上離れており、かつ制限位置Ｐに達していない状態で
は、操作具の操作に対応して作動するが、干渉防止領域
Ｈの所定間隔以内に近づいた場合には自動的に減速し、
さらに干渉防止領域Ｈに達した場合には、操作具の操作
状態や作業部５の位置に対応して、自動的に停止する
か、あるいはスティック８が自動的にアウトして作業部
５が干渉防止領域Ｈに侵入することを回避しながら、ブ
ーム６の下降および上昇、左オフセット等の作動を続行
することができる。一方、作業部５が制限位置Ｐに達し
た場合には、作業部５の作動は自動的に停止することに
なる。

【００２４】この結果、例えばブーム下降の操作をして
いるときに作業部５が干渉防止領域Ｈに達した場合、ス
ティック８が自動的にアウトして干渉防止領域Ｈを回避
しながらブーム６の下降作動が続行されることになっ
て、従来のように作業が停止してしまうようなことがな
く、作業能率が向上する。さらに、電線や埋設物等の障
害物がある場所で作業する場合に、該障害物に接触しな
いための制限位置Ｐを制限位置セットスイッチ４９によ
り予め設定しておけば、制限位置Ｐに達すると作業部５
が自動的に停止することになって、障害物との接触を気
にすることなく効率よく作業を行うことができる。

【００２５】しかもこのものは、干渉防止制御を行うた
めの電磁比例減圧弁２８、２９、３０、電磁切換弁３２
が設けられているブーム用縮小側、ブーム用伸長側、ス
ティック用伸長側、オフセット用縮小側の各パイロット
油路については、これら電磁比例減圧弁２８、２９、３
０、電磁切換弁３２をそのまま用いて位置制限制御を行
い、そして干渉防止制御用の弁が設けられていないステ
ィック用縮小側、オフセット用伸長側のパイロット油路
にのみ、位置制限制御用の電磁切換弁３３、３５を組込
む構成となっているから、部材の兼用化が計れると共
に、油圧回路の簡略化に寄与できる。そのうえ、干渉防
止制御と位置制限制御とは、ブーム角度センサ４４、オ
フセット角度センサ４５、スティック角度センサ４６か
らの検出信号に基づいて位置演算器４７により作業部５
の位置を演算し、該演算結果と干渉防止領域Ｈおよび制
限位置Ｐとを比較演算器４８により比較し、その結果に
基づいて出力信号演算器５０から各電磁比例減圧弁２
８、２９、３０、３６、電磁切換弁３２、３３、３５に
対し制御指令を出力するという同じ制御手順で行う構成
となっているから、制御の簡略化にも寄与できる。

【００２６】さらにこのものにおいて、スティック８を
自動的にアウトさせることのみで干渉防止領域Ｈを回避
しながら作業を続行できる構成となっているから、作業
部５に設けられる油圧アクチュエータのうちスティック
用シリンダ１２の回路のみにシリンダが自動的に縮小す
るための回路を組み込めば良いことになって、回路の簡
略化が計れ、コストアップの抑制に寄与できる。また、
自動的に行われるのはスティック８のアウトだけである
ため、干渉回避動作が簡略化され、オペレータも容易に
認識できる。

【００２７】また、本実施の形態では、ブーム下降、ブ
ーム上昇、左オフセットの操作に伴って出力されるパイ
ロット圧油を用いる構成となっているから、回避用電磁
比例減圧弁３６が故障等により誤作動してスティック８
が勝手にアウトしてしまうような不具合が万一発生した
としても、前記ブーム下降、ブーム上昇、左オフセット
の操作を停止すればスティック８の勝手なアウトを停止
させることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧ショベルの側面図である。

【図２】油圧アクチュエータの油圧制御回路図である。

【図３】干渉防止制御の制御手順を示すブロック図であ
る。

【図４】干渉防止制御の制御指令を示す表図である。

【図５】（Ａ）はスティックの角度が仰角である場合、
（Ｂ）はスティックの角度が俯角である場合を示す図で
ある。

【図６】高さ、深さ、リーチの制限位置を示す図であ
る。

【図７】左オフセット、右オフセットの制限位置を示す
図である。

【図８】従来例を示す油圧アクチュエータの油圧制御回
路図である。

【符号の説明】

４キャブ５作業部１０ブーム用シリンダ１１オフセット用シリンダ１２スティック用シリンダ１７ブーム用コントロールバルブ１８オフセット用コントロールバルブ１９スティック用コントロールバルブ２８ブーム用縮小側電磁比例減圧弁２９ブーム用伸長側電磁比例減圧弁３０スティック用伸長側電磁比例減圧弁３１制御部３２オフセット用縮小側電磁切換弁３３オフセット用伸長側電磁切換弁３５スティック用縮小側電磁切換弁３６回避用電磁比例減圧弁４４ブーム角度センサ４５オフセット角度センサ４６スティック角度センサ４７位置演算器４８比較演算器５０出力信号演算器Ｈ干渉防止領域Ｐ制限位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 3/43 E02F 9/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】作業部を作動させるためのブーム用油圧
シリンダ、スティック用油圧シリンダ、オフセット用油
圧シリンダと、これら各油圧シリンダへの圧油供給制御
をそれぞれ行うためのパイロット作動式のコントロール
バルブとを備えてなる油圧制御回路に、制御部からの制
御指令に基づいてコントロールバルブへのパイロット圧
油の供給制御を行うためのバルブ駆動手段を設けると共
に、前記制御部に、作業部の位置を検出する位置検出手
段からの入力信号に基づいて作業部が作業機械本体に対
して予め設定される干渉防止領域に達したか否かを判断
する判断手段と、該判断手段により作業部が干渉防止領
域に達したと判断されたとき、油圧シリンダを停止、あ
るいは作業部が作業機械本体から遠ざかる方向に油圧シ
リンダを作動させるための制御指令を前記バルブ駆動手
段に出力する干渉防止制御手段と、作業部が前記干渉防
止領域とは別に設定される制限位置に達した場合に該油
圧シリンダを停止させるための制御指令を前記バルブ駆
動手段に出力する位置制限制御手段とを設けるにあた
り、前記バルブ駆動手段は、ブーム用油圧シリンダまた
はオフセット用油圧シリンダを作動させるためのパイロ
ット圧油を、スティック用油圧シリンダを干渉防止領域
から遠ざかる方向に作動させるためのパイロット油路に
も供給できるように切換える回避用電磁比例減圧弁と、
前記油圧シリンダ用のコントロールバルブへのパイロッ
ト圧油の供給を断って、該油圧シリンダの作動停止をす
るための停止用電磁弁とを設けて構成すると共に、作業
部が制限位置に達したことの判断を前記判断手段で実行
させる一方、位置制限制御手段から出力された油圧シリ
ンダの停止制御指令を、前記干渉防止制御手段からの出
力制御指令を受ける停止用電磁弁に出力させて油圧シリ
ンダの停止を実行するように構成したことを特徴とする
作業用機械の油圧制御回路。