JP3739441B2

JP3739441B2 - Work equipment interference prevention device

Info

Publication number: JP3739441B2
Application number: JP22063295A
Authority: JP
Inventors: 光男木原; 純一細野; 高光和久田; 健飯島; 利明西田; 章野口; 光男渡辺
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2015-08-29
Also published as: JPH0960050A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、作業機が運転室に近づいたときに、作業機の動作を自動停止させて両者の衝突を回避する作業機の干渉防止装置に係り、特に、干渉防止用の電磁減圧比例弁等が故障した場合にあっても運転室の安全性を確保するのに好適な作業機の干渉防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６はこの種の作業機の干渉防止装置が適用される油圧ショベルの側面図、図７はその平面図である。これらの図において、１は走行体、２は運転室２ａを有し走行体１の上部に配置された旋回体であり、これら走行体１と旋回体２とで油圧ショベルの本体を構成している。３は運転室２ａの右側方に回動可能に連結された第１ブーム、４は第１ブーム３の先端に回動可能に連結された第２ブーム、５は第２ブームの先端に回動可能に連結されたアーム、６はアーム５の先端に回動可能に連結されたバケットであり、これら両ブーム３，４とアーム５およびバケット６で作業機７を構成している。８は第１ブーム３を駆動するブームシリンダ、９はアーム５を駆動するアームシリンダ、１０はアームシリンダ９を収納するステー、１１はバケット６を駆動するバケットシリンダであり、図７に示すように、第２ブーム４は図示せぬオフセットシリンダによってアーム５とバケット６を第１ブーム３に対して横方向に寸法Ｌ₁または寸法Ｌ₂だけ平行移動する。これら各シリンダ８，９，１１等は運転室２ａ内に配置した操作レバーや操作ペダルによって動作され、オペレータがこれら操作レバーや操作ペダルを適宜操作すると、その操作量に応じた指示信号に基づいて、各シリンダ８，９，１１等に供給される圧油の供給量が制御される。
【０００３】
図５は従来の作業機の干渉防止装置のブロック図であり、この種の従来技術に関連するものとして例えば特開平４−２７２３３３号公報に開示されたものが挙げられる。
図５に示す油圧駆動回路は、図示せぬエンジンによって駆動される油圧ポンプ１２とパイロットポンプ１３、油圧ポンプ１２から前記ブームシリンダ８に供給される作動油の流れを制御するブーム用方向切換弁１４、前記ブームシリンダ８を操作するブーム用パイロット弁１５等を備えており、アームシリンダ９、バケットシリンダ１１や走行モータ等の他のアクチュエータについては図示省略してある。前記パイロット弁１５は前記パイロットポンプ１３からのインレットポートＰと、タンクポートＴと、インレットポートＰに連通可能な第１のポートＰ₁と第２のポートＰ₂とを有しており、パイロットポンプ１３から吐出される圧油は、前述した操作レバー１６からの指示信号に応じてこれら第１のポートＰ₁または第２のポートＰ₂を介してブーム用方向切換弁１４に供給される。
【０００４】
このブーム用方向切換弁１４は左右両側にパイロット室を有しており、該方向切換弁１４の左側のパイロット室と前記ブーム用パイロット弁１５の第２のポートＰ₂とはブーム上げパイロット管路１７によって接続され、該方向切換弁１４の右側のパイロット室とブーム用パイロット弁１５の第１のポートＰ₁とはブーム下げパイロット管路１８によって接続されている。
【０００５】
また、前記パイロットポンプ１３からブーム用パイロット弁１５等へパイロット圧を導くパイロット圧供給管路１９には、演算装置２０からの制御信号に応じてパイロット圧供給管路１９を閉じる電磁比例減圧弁２１が介設されている。この電磁比例減圧弁２１は、通常時、戻しばね２２の付勢力によりスプール２３が図５の左側に押されて通常位置２４に保たれ、演算装置２０からの制御信号を信号線２５，２６を介して入力したとき、ソレノイド２７，２８が作動してスプール２３が図５の右側へ次第に押されて切換途中位置２９、切換位置３０に切換えられる。前記パイロットポンプ１３の吐出側には、前記パイロット圧供給管路１９内の圧力を設定するリリーフ弁３１が設けられている。このリリーフ弁３１では、ばね３２のばね力を調整することにより、ブーム用方向切換弁１４のスプール等を十分に駆動可能な程度の圧力を得るようになっている。
【０００６】
前記演算装置２０は、前記運転室２ａの前方から上方にかけて設定された干渉防止領域と該干渉防止領域の内側に設定された干渉危険領域とを記憶し、図示しない各角度センサによって検出される作業機７の各部材の相対的角度信号を入力し、各角度信号から作業機７の姿勢を求め、バケット６が前記干渉防止領域に侵入したと判断した場合は、前記操作レバー１６や操作ペダルからの指示信号にかかわらず、バケット６が運転室２ａにそれ以上近づかないように作業機７各部の動作を自動停止する。
【０００７】
例えば、アーム５のクラウド動作と第１ブーム３の上げ動作が単独あるいは複合操作されると、バケット６は運転室２ａに近づく方向に移動するが、油圧回路のブーム上げパイロット管路１７およびアーム引きパイロット管路（図示しない）には電磁比例減圧弁（図示しない）がそれぞれ設けられており、バケット６が干渉防止領域に侵入した場合に、演算装置２０は各電磁比例減圧弁を動作する制御信号を出力し、それによって前述した各パイロット管路１７などの圧油が遮断されるため、アームクラウド動作および第１ブーム３の上げ動作はそれぞれ禁止される。また、前記電磁比例減圧弁のスティック等の不良によって、バケット６が前記干渉防止領域で自動停止せずに干渉危険領域まで侵入した場合は、パイロットポンプ１３の吐出側のパイロット圧供給管路１９に設けられた電磁比例減圧弁２１が演算装置２０からの制御信号によって動作されるため、作業機７はパイロットポンプ１３からブーム用パイロット弁１５等へのパイロット圧が減圧される。しがって、操作レバー１６の操作にかかわらず、ブーム用方向切換弁１４等が中立状態に保たれるため作業機７の動作が禁止される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の作業機の干渉防止装置では、パイロットポンプ１３の吐出側のパイロット圧供給管路１９に電磁比例減圧弁２１を設ける必要があるため、油圧回路の構成が複雑になるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、比較的簡単な構成で作業機と運転室との干渉を確実に防止することのできる作業機の干渉防止装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、運転室の周囲に設定された干渉防止領域を記憶し、前記運転室の側方に回動可能に設けられた作業機が前記干渉防止領域に侵入したか否かを判断する演算装置と、この演算装置からの制御信号に応じて、前記作業機の操作レバーと連動するパイロット圧を減少させる電磁比例減圧弁とを備え、前記作業機が前記干渉防止領域に侵入したとき、前記電磁比例減圧弁の作動により前記作業機の干渉方向への動作を自動停止させるようにした作業機の干渉防止装置において、前記干渉防止領域の内側に干渉危険領域を設定すると共に、パイロットポンプの吐出側のリリーフ弁に、前記演算装置からの制御信号に応じて該リリーフ弁の設定圧力をタンク圧と同等の圧力まで低減する圧力変更手段を設け、前記作業機が前記干渉防止領域で自動停止せずに前記干渉防止領域を越えて前記干渉危険領域に侵入したとき、前記リリーフ弁の設定圧力をタンク圧と同等の圧力まで低減することにより、前記パイロットポンプの吐出側を、前記リリーフ弁を介してタンクに連通させ、前記作業機を駆動するアクチュエータへの作動油の流れを制御する方向切換弁を中立状態に保ち、前記作業機の干渉方向への動作を緊急停止させることを特徴とする。
【００１１】
【作用】
作業機が運転室に近づく方向に移動し、各パイロット管路に設けられる干渉防止用の電磁比例減圧弁等が正常に機能している場合は、演算装置からの制御信号に応じて前記電磁比例減圧弁が作動するため、運転室の周囲に設定された干渉防止領域内で自動停止する。一方、前記干渉防止用の電磁比例減圧弁等に何らかの不良があり、前記作業機が前記干渉防止領域を越えて干渉危険領域に侵入したときに、前記演算装置からの制御信号に応じて前記パイロットポンプの吐出側のリリーフ弁に備えられた圧力変更手段が作動して、該リリーフ弁の設定圧力をタンク圧と同等の圧力まで低減することにより、アクチュエータへの作動油の流れを制御する方向切換弁を中立状態に保ち、アクチュエータの駆動を停止して前記作業機を緊急停止させる。これによって、緊急停止用として前記パイロットポンプの吐出側に電磁比例減圧弁を設けることを要さずに、比較的簡単な構成で作業機と運転室との干渉を確実に防止することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施例に係る作業機の干渉防止装置を備えた油圧ショベルの油圧回路図、図２は該干渉防止装置に設けられる演算装置のブロック図、図３は演算装置に記憶される干渉防止領域および干渉危険領域を示す説明図であり、図１〜図３において前述した図５〜図７に対応する部分には同一符号を付してある。
【００１３】
図３に示すように、本実施例に係る油圧ショベルにおいては、運転室２ａの前方から上方にかけて干渉防止領域Ｚ１がほぼ一定の幅に設定され、該干渉防止領域Ｚ１の内側に干渉危険領域Ｚ２がそれぞれ設定されており、これら各領域Ｚ１，Ｚ２はコントローラの演算装置２０に記憶されている。例えば第２のブーム４が左右方向へオフセットせずに中立状態にある場合、バケット６の刃先の軌跡は図３の第１の仮想線３３で示すように描かれ、一方、第２のブーム４が左右方向へオフセットした場合、バケット６の刃先の軌跡は図３の第２の仮想線３４で示すように描かれる。
【００１４】
図２において、３５ａ，３５ｂ，３５ｃはブーム角センサ，アーム角センサ，オフセット角センサであり、これら各センサ３５ａ，３５ｂ，３５ｃによって検出された各作業機部材間の相対角度信号θ１，θ２，θ３はコントローラに内蔵された演算装置２０に入力される。この演算装置２０は、角度信号θ１〜θ３に基づいて作業機７上の所定箇所、例えばバケット６先端の座標を算出する座標演算部３６と、前述した各領域Ｚ１，Ｚ２を記憶する領域記憶部３７と、座標演算部３６で算出されたバケット先端座標が各領域Ｚ１，Ｚ２内にあるか否かを判断し、その結果に応じて所定の制御信号を出力する比較演算部３８と、比較演算部３８からの制御信号に基づいて油圧駆動回路４０へ所定の制御信号を出力する駆動制御部３９とを備えている。
【００１５】
前記油圧駆動回路４０は、前記駆動制御部３９からの制御信号の他に、運転室２ａ内に配置した作業機７を操作するための操作手段、例えば操作レバー１６からの指示信号を入力し、これらの信号に基づいて各シリンダ８，９，１１への作動油の供給量が制御される。なお、バケット先端座標の算出に際しては、例えば旋回体２と第１ブーム３との回動中心を原点とする座標系を予め設定しておき、各角度信号θ１，θ２，θ３からこの座標系におけるアーム５の先端の座標値を算出し、このアーム先端の座標値からバケット６の先端の座標値を算出すれば良い。
【００１６】
図１に示すように、前記油圧駆動回路４０のブーム上げパイロット管路１７にはブーム用電磁比例減圧弁４１が介設されており、この電磁比例減圧弁４１はタンクに接続されるポートを有している。また、パイロットポンプ１３の吐出側のリリーフ弁３１には、前記演算装置２０からの制御信号に応じて該リリーフ弁３１の設定圧力を所定圧力より低減する圧力変更手段、例えば、前記リリーフ弁３１の設定圧力をタンク圧と同等な圧力まで漸次減圧するソレノイド４２が設けられている。通常時には、ソレノイド４２およびばね３２の両方の付勢により、リリーフ弁３１の設定圧力がブーム用方向切換弁１４のスプールを十分に駆動可能な程度に設定されている。
【００１７】
前記ブーム用電磁比例減圧弁４１は、前記演算装置２０の駆動制御部３９から出力される制御信号の電流値に比例して動作され、通常は最大レベルの電流Ｉａを入力してブーム上げパイロット管路１７を全開し、制御信号として電流値が最小レベルの電流Ｉｂを入力した場合、ブーム上げパイロット管路１７の圧油を遮断してタンクに戻し、制御信号として電流値が最大レベルと最小レベルの間の電流Ｉｃを入力した場合、ブーム上げパイロット管路１７の圧油を絞ってパイロット圧を減圧する。
【００１８】
次に、本実施例の動作を説明する。
演算装置２０は、最初にブーム角センサ３５ａとアーム角センサ３５ｂおよびオフセット角センサ３５ｃからの相対角度信号θ１，θ２，θ３を座標演算部３６に入力してアーム５先端の座標を演算した後、アーム先端座標からバケット先端座標を演算する。次いで、比較演算部３８は座標演算部３６で算出されたバケット先端座標と領域記憶部３７とを比較し、バケット６の先端が干渉防止領域Ｚ１内に侵入したか否かを判断する。
【００１９】
このとき、バケット６の先端と運転室２ａとの接触のおそれがない場合、すなわち、バケット６の先端が運転室２ａの周囲に設定された干渉防止領域Ｚ１の外側に位置している場合、前記判断結果がＮＯであることから、通常処理が行われる。この場合、駆動制御部３９はブーム用電磁比例減圧弁４１に最大レベルの電流Ｉａを出力するため、図１に示すように、該電磁比例減圧弁４１はブーム上げパイロット管路１７を全開する。したがって、ブームシリンダ８は対応する操作レバー１６の操作量に応じた通常の動作が行われる。
【００２０】
この状態で、例えばブーム用の操作レバー１６がアーム上げ側に倒されると、パイロットポンプ１３から吐出される圧油は、ブーム用パイロット弁１５の第２のポートＰ２からブーム上げパイロット管路１７、ブーム用電磁比例減圧弁４１を経てブーム用方向切換弁１４の左側のパイロット室に供給され、ブーム用方向切換弁１４は作動を開始する。そして、ブーム用方向切換弁１４が中立位置から左側の位置に切り換えられると、油圧ポンプ１２の圧油はブーム用方向切換弁１４を経てブームシリンダ８のボトム側に供給され、ブームシリンダ８が伸長して第１ブーム３が上昇する。これとは反対に、ブーム用の操作レバー１６がブーム下げ側に倒されると、パイロットポンプ１３から吐出される圧油はブーム用パイロット弁１５の第１のポートＰ１からブーム下げパイロット管路１８を経てブーム用方向切換弁１４の右側のパイロット室に供給され、ブーム用方向切換弁１４は作動を開始する。そして、ブーム用方向切換弁１４が中立位置から右側の位置に切り換えられると、油圧ポンプ１２の圧油はブーム方向切換弁１４を経てブームシリンダ８のロッド側に供給され、ブームシリンダ８が伸縮して第１ブーム３が下降する。
【００２１】
一方、前記判断結果がＹＥＳのとき、すなわち、バケット６の先端が干渉防止領域Ｚ１に侵入した場合、比較演算部３８からの制御信号に基づいて、駆動制御部３９は油圧駆動回路４０へ制御信号として電流値が中間レベルの電流Ｉｃを出力し、ブーム用電磁比例減圧弁４１はブーム上げパイロット管路１７の圧油を絞ってパイロット圧を減圧する。さらに、最小レベルの電流Ｉｂにより、ブーム用電磁比例減圧弁４１はブーム上げパイロット管路１７の圧油を遮断してタンクに戻す。したがって、ブームシリンダ８の減速、停止動作が行われる。
【００２２】
さらに、前記ブーム用電磁比例減圧弁４１などに何らかの不良があり、作業機７のバケット先端座標が前記干渉防止領域Ｚ１を越えて干渉危険領域Ｚ２に侵入したときに、前記演算装置２０からの制御信号に応じてソレノイド４２が作動して、パイロットポンプ１３の吐出側に設けられるリリーフ弁３１の設定圧力をタンク圧と同等な圧力まで漸次低減する。これによって、操作レバー１６の操作にかかわらずブーム用方向切換弁１４などが中立状態に戻されるため、ブームシリンダ８などの各アクチュエータが全て停止する。
【００２３】
このように構成した実施例にあっては、パイロットポンプ１３の吐出側のリリーフ弁３１にソレノイド４２を設けたため、従来のように緊急停止用の電磁比例減圧弁をパイロット圧供給管路１９に介設せずに済み、したがって、比較的簡単な構成で、ブーム用電磁比例減圧弁４１などが故障した場合に作業機７を緊急停止させることができる。また、作業機７のバケット先端座標が干渉危険領域Ｚ２に侵入したとき、ソレノイド４２によりリリーフ弁３１の設定圧力を漸次低減するため、このときの作業機７の停止動作を滑らかに行うことができる。
【００２４】
なお、本実施例では、主としてブームシリンダ８に関連する構造や動作を説明したが、同様にアームシリンダ９、オフセットシリンダなどに関しても干渉防止用の電磁比例減圧弁を用いることにより、バケット６の先端が干渉防止領域Ｚ１に侵入した場合にアームシリンダ９、オフセットシリンダなどの各動作を制御することもできる。
【００２５】
さらに、本実施例ではブームオフセット式の油圧ショベルの場合について例示したが、通常の油圧ショベルの場合も同様であり、この場合にはオフセット角センサ３５ｃが不要である。
【００２６】
図４は本発明の第２実施例に係る作業機の干渉防止装置を備えた油圧ショベルの油圧回路図であり、図４において前述した図１〜図３，図５に対応する部分には同一符号を付してある。
【００２７】
図４に示すように、本実施例に係る油圧ショベルにおいては、パイロットポンプ１３の吐出側のリリーフ弁３１に、リリーフ弁３１の設定圧力を通常状態と減圧状態とのいずれかに切換える電磁切換弁４３が設けられており、その他の構成に関しては前記第１実施例と同様である。前記リリーフ弁３１のばね３２側にはタンク管路４４が接続され、このタンク管路４４に前記電磁切換弁４３が介設されている。通常時には、図４に示すように電磁切換弁４３が左側に付勢され、タンク管路４４が遮断されるため、リリーフ弁３１の設定圧力がブーム用方向切換弁１４のスプールを十分に駆動可能な程度に設定されている。
【００２８】
この実施例でも、ブーム用電磁比例減圧弁４１などに何らかの不良があり、作業機７のバケット先端座標が前記干渉防止領域Ｚ１を越えて干渉危険領域Ｚ２に侵入したときに、前記演算装置２０からの制御信号に応じて前記電磁切換弁４３がタンク管路４４を開くことにより、リリーフ弁３１の設定圧力がほぼタンク圧と同等な圧力まで低減する。これによって、操作レバー１６の操作にかかわらずブーム用方向切換弁１４などが中立状態に戻されるため、ブームシリンダ８などの各アクチュエータが全て停止する。
【００２９】
このように構成した実施例にあっても、パイロットポンプ１３の吐出側のリリーフ弁３１に電磁切換弁４３を設けたため、従来のように緊急停止用の電磁比例減圧弁をパイロット圧供給管路１９に介設せずに済み、したがって、比較的簡単な構成で、ブーム用電磁比例減圧弁４１などが故障した場合に作業機７を緊急停止させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パイロットポンプの吐出側のリリーフ弁に圧力変更手段を設け、緊急停止用の電磁比例減圧弁をパイロット圧供給管路に介設せずに済むため、簡単な構成で作業機と運転室との干渉を確実に防止できる。したがって、安全性が高く、しかも低コストな作業機の干渉防止装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る作業機の干渉防止装置を備えた油圧ショベルの油圧回路図である。
【図２】該干渉防止装置に設けられる演算装置のブロック図である。
【図３】演算装置に記憶される干渉防止領域および干渉危険領域を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る作業機の干渉防止装置を備えた油圧ショベルの要部油圧回路図である。
【図５】従来の作業機に備えられた干渉防止装置のブロック図である。
【図６】干渉防止装置が適用された油圧ショベルの側面図である。
【図７】該油圧ショベルの平面図である。
【符号の説明】
２旋回体
２ａ運転室
３第１ブーム
４第２ブーム
５アーム
６バケット
７作業機
８ブームシリンダ
９アームシリンダ
１３パイロットポンプ
１６操作レバー
１９パイロット圧供給管路
２０演算装置
３１リリーフ弁
３２ばね
３５ａブーム角センサ
３５ｂアーム角センサ
３５ｃオフセット角センサ
３６座標演算部
３７領域記憶部
３８比較演算部
３９駆動制御部
４０油圧駆動回路
４１ブーム用電磁比例減圧弁
４２ソレノイド
４３電磁切換弁
４４タンク管路
Ｚ１干渉防止領域
Ｚ２干渉危険領域[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an interference prevention device for a work machine that automatically stops operation of the work machine and avoids a collision between the two when the work machine approaches a cab, and in particular, an electromagnetic pressure reducing proportional valve for preventing interference, etc. The present invention relates to a work implement interference prevention apparatus suitable for ensuring the safety of a driver's cab even in the case of failure.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a side view of a hydraulic excavator to which this type of working machine interference prevention device is applied, and FIG. 7 is a plan view thereof. In these drawings, 1 is a traveling body, 2 is a revolving body having an operator's cab 2a and disposed on the upper part of the traveling body 1, and the traveling body 1 and the revolving body 2 constitute a main body of a hydraulic excavator. Yes. 3 is a first boom pivotably connected to the right side of the cab 2a, 4 is a second boom pivotally connected to the tip of the first boom 3, and 5 is pivoted to the tip of the second boom. An arm 6, which can be connected, is a bucket rotatably connected to the tip of the arm 5, and the booms 3, 4, the arm 5 and the bucket 6 constitute a work implement 7. 8 is a boom cylinder that drives the first boom 3, 9 is an arm cylinder that drives the arm 5, 10 is a stay that houses the arm cylinder 9, and 11 is a bucket cylinder that drives the bucket 6, as shown in FIG. The second boom 4 translates the arm 5 and the bucket 6 parallel to the first boom 3 by a dimension L ₁ or a dimension L ₂ by an offset cylinder (not shown). These cylinders 8, 9, 11 and the like are operated by operating levers and operating pedals arranged in the cab 2a. When an operator appropriately operates these operating levers and operating pedals, the cylinders 8, 9, 11 and the like are based on instruction signals corresponding to the operation amounts. The amount of pressure oil supplied to each cylinder 8, 9, 11 and the like is controlled.
[0003]
FIG. 5 is a block diagram of a conventional interference preventive device for a working machine. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-272333 discloses a related art of this type.
The hydraulic drive circuit shown in FIG. 5 includes a hydraulic pump 12 and a pilot pump 13 driven by an engine (not shown), and a boom direction switching valve 14 that controls the flow of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 12 to the boom cylinder 8. A boom pilot valve 15 for operating the boom cylinder 8 is provided, and other actuators such as an arm cylinder 9, a bucket cylinder 11 and a travel motor are not shown. The pilot valve 15 has an inlet port P from the pilot pump 13, a tank port T, and a first port P ₁ and a second port P ₂ that can communicate with the inlet port P. The pressure oil discharged from 13 is supplied to the boom direction switching valve 14 via the first port P ₁ or the second port P ₂ in accordance with the instruction signal from the operation lever 16 described above.
[0004]
The boom direction switching valve 14 has pilot chambers on both the left and right sides. The pilot chamber on the left side of the direction switching valve 14 and the second port P ₂ of the boom pilot valve 15 are connected to a boom raising pilot line. The pilot chamber on the right side of the direction switching valve 14 and the first port P ₁ of the boom pilot valve 15 are connected by a boom lowering pilot line 18.
[0005]
An electromagnetic proportional pressure reducing valve 21 that closes the pilot pressure supply line 19 in response to a control signal from the arithmetic unit 20 is provided in a pilot pressure supply line 19 that leads pilot pressure from the pilot pump 13 to the boom pilot valve 15 and the like. Is installed. In the electromagnetic proportional pressure reducing valve 21, the spool 23 is pushed to the left side in FIG. 5 by the urging force of the return spring 22 and is kept at the normal position 24 at normal times, and the control signal from the arithmetic unit 20 is sent to the signal lines 25 and 26. The solenoids 27 and 28 are actuated and the spool 23 is gradually pushed to the right side in FIG. 5 to switch to the switching halfway position 29 and the switching position 30. On the discharge side of the pilot pump 13, a relief valve 31 for setting the pressure in the pilot pressure supply pipe 19 is provided. In the relief valve 31, by adjusting the spring force of the spring 32, a pressure that can sufficiently drive the spool or the like of the boom direction switching valve 14 is obtained.
[0006]
The arithmetic unit 20 stores an interference prevention area set from the front to the top of the cab 2a and an interference danger area set inside the interference prevention area, and is detected by each angle sensor (not shown). The relative angle signal of each member of the machine 7 is input, the posture of the work machine 7 is obtained from each angle signal, and when it is determined that the bucket 6 has entered the interference prevention area, the operation lever 16 or the operation pedal is used. Regardless of the instruction signal, the operation of each part of the work implement 7 is automatically stopped so that the bucket 6 does not approach the cab 2a any more.
[0007]
For example, when the cloud operation of the arm 5 and the raising operation of the first boom 3 are performed alone or in combination, the bucket 6 moves in a direction approaching the cab 2a, but the boom raising pilot line 17 and the arm pulling of the hydraulic circuit are moved. The pilot pipe line (not shown) is provided with an electromagnetic proportional pressure reducing valve (not shown), and when the bucket 6 enters the interference prevention region, the arithmetic unit 20 controls the control signal for operating each electromagnetic proportional pressure reducing valve. Is output, so that the pressure oil in the pilot pipes 17 and the like described above is shut off, so that the arm cloud operation and the first boom 3 raising operation are prohibited. Further, when the bucket 6 has entered the interference danger area without automatically stopping in the interference prevention area due to a defect such as a stick of the electromagnetic proportional pressure reducing valve, it enters the pilot pressure supply line 19 on the discharge side of the pilot pump 13. Since the provided electromagnetic proportional pressure reducing valve 21 is operated by a control signal from the arithmetic unit 20, the working machine 7 reduces the pilot pressure from the pilot pump 13 to the boom pilot valve 15 and the like. Therefore, regardless of the operation of the operation lever 16, the operation of the work implement 7 is prohibited because the boom direction switching valve 14 and the like are kept in a neutral state.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional work equipment interference prevention device described above, it is necessary to provide the electromagnetic proportional pressure reducing valve 21 in the pilot pressure supply line 19 on the discharge side of the pilot pump 13, and thus the configuration of the hydraulic circuit becomes complicated. was there.
[0009]
The present invention has been made in view of such a state of the art, and an object of the present invention is to prevent the interference between the work machine and the work machine that can reliably prevent the work machine and the cab from interfering with each other with a relatively simple configuration. To provide an apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention stores an interference prevention area set around a driver's cab, and a work implement provided so as to be pivotable to the side of the cab enters the interference prevention area. An arithmetic device that determines whether or not the operation device has an electromagnetic proportional pressure reducing valve that reduces a pilot pressure that is interlocked with an operation lever of the working machine in response to a control signal from the computing device. In an interference prevention device for a work implement that automatically stops the operation of the work implement in the interference direction by operating the electromagnetic proportional pressure reducing valve when entering a prevention zone, an interference risk zone is provided inside the interference prevention zone. setting while, on the discharge side of the relief valve of the pilot pump is provided with pressure changing means for reducing the set pressure of the relief valve to the tank pressure equivalent pressure in response to a control signal from the arithmetic unit, before Symbol operation When machine has entered into the interference dangerous zone beyond the interference prevention area without automatic stop at the interference prevention area, by reducing the set pressure of the relief valve to the tank pressure equivalent to the pressure, the pilot pump The discharge side of the working machine is communicated with the tank via the relief valve, the direction switching valve for controlling the flow of hydraulic oil to the actuator that drives the working machine is maintained in a neutral state, and the working machine operates in the interference direction. Is emergency stop.
[0011]
[Action]
When the work implement moves in a direction approaching the operator's cab and the electromagnetic proportional pressure reducing valve for preventing interference provided in each pilot pipe is functioning normally, the electromagnetic proportional Since the pressure reducing valve operates, it automatically stops within the interference prevention area set around the cab. On the other hand, when there is some defect in the electromagnetic proportional pressure reducing valve for preventing interference, and the work machine enters the interference danger area beyond the interference prevention area, the pilot according to the control signal from the arithmetic unit Direction switching for controlling the flow of hydraulic oil to the actuator by operating the pressure changing means provided in the relief valve on the discharge side of the pump and reducing the set pressure of the relief valve to a pressure equivalent to the tank pressure The valve is kept in a neutral state, the driving of the actuator is stopped, and the working machine is stopped urgently. Thus, the not be essential to the provision of the solenoid proportional pressure reducing valve on the discharge side of the pilot pump, it is possible to reliably prevent interference between the work machine and the cab in a relatively simple configuration for the emergency stop.
[0012]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic excavator provided with an interference prevention device for a working machine according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an arithmetic device provided in the interference prevention device, and FIG. It is explanatory drawing which shows the interference prevention area | region and interference danger area | region which are memorize | stored, and attaches | subjects the same code | symbol to the part corresponding to FIGS. 5-7 mentioned above in FIGS.
[0013]
As shown in FIG. 3, in the hydraulic excavator according to the present embodiment, the interference prevention area Z1 is set to have a substantially constant width from the front to the upper side of the cab 2a, and the interference danger area Z2 is located inside the interference prevention area Z1. Are set, and these areas Z1 and Z2 are stored in the arithmetic unit 20 of the controller. For example, when the second boom 4 is in a neutral state without being offset in the left-right direction, the locus of the cutting edge of the bucket 6 is drawn as shown by the first imaginary line 33 in FIG. Is offset in the left-right direction, the locus of the cutting edge of the bucket 6 is drawn as shown by the second imaginary line 34 in FIG.
[0014]
In FIG. 2, reference numerals 35a, 35b, and 35c denote a boom angle sensor, an arm angle sensor, and an offset angle sensor. Relative angle signals θ1, θ2, and θ3 between the work implement members detected by the sensors 35a, 35b, and 35c. Is input to the arithmetic unit 20 incorporated in the controller. This computing device 20 includes a coordinate computing unit 36 that calculates the coordinates of a predetermined position on the work implement 7 such as the tip of the bucket 6 based on the angle signals θ1 to θ3, and an area storage unit that stores the above-described areas Z1 and Z2. 37, a comparison calculation unit 38 that determines whether or not the bucket tip coordinates calculated by the coordinate calculation unit 36 are within the respective regions Z1 and Z2, and outputs a predetermined control signal according to the result, a comparison calculation And a drive control unit 39 that outputs a predetermined control signal to the hydraulic drive circuit 40 based on a control signal from the unit 38.
[0015]
In addition to the control signal from the drive control unit 39, the hydraulic drive circuit 40 inputs an operation means for operating the work implement 7 disposed in the cab 2a, for example, an instruction signal from the operation lever 16. Based on these signals, the amount of hydraulic oil supplied to each cylinder 8, 9, 11 is controlled. In calculating the bucket tip coordinates, for example, a coordinate system with the rotation center of the revolving body 2 and the first boom 3 as the origin is set in advance, and the angle signals θ1, θ2, θ3 are used in this coordinate system. The coordinate value of the tip of the arm 5 may be calculated, and the coordinate value of the tip of the bucket 6 may be calculated from the coordinate value of the arm tip.
[0016]
As shown in FIG. 1, a boom electromagnetic proportional pressure reducing valve 41 is interposed in the boom raising pilot pipe line 17 of the hydraulic drive circuit 40. The electromagnetic proportional pressure reducing valve 41 has a port connected to the tank. is doing. The relief valve 31 on the discharge side of the pilot pump 13 has a pressure changing means for reducing the set pressure of the relief valve 31 below a predetermined pressure in accordance with a control signal from the arithmetic unit 20, for example, the relief valve 31. A solenoid 42 for gradually reducing the set pressure to a pressure equivalent to the tank pressure is provided. During normal operation, the set pressure of the relief valve 31 is set so that the spool of the boom direction switching valve 14 can be sufficiently driven by the biasing of both the solenoid 42 and the spring 32.
[0017]
The boom electromagnetic proportional pressure reducing valve 41 is operated in proportion to the current value of the control signal output from the drive control unit 39 of the arithmetic unit 20, and normally, the boom raising pilot pipe is inputted with the maximum level current Ia. When the line 17 is fully opened and the current Ib having the minimum current value is input as the control signal, the pressure oil in the boom raising pilot line 17 is shut off and returned to the tank, and the current value is the maximum and minimum levels as the control signal. Is input, the pressure oil in the boom raising pilot line 17 is squeezed to reduce the pilot pressure.
[0018]
Next, the operation of this embodiment will be described.
The arithmetic unit 20 first inputs the relative angle signals θ1, θ2, θ3 from the boom angle sensor 35a, the arm angle sensor 35b, and the offset angle sensor 35c to the coordinate calculation unit 36 to calculate the coordinates of the tip of the arm 5, Calculate bucket tip coordinates from arm tip coordinates. Next, the comparison calculation unit 38 compares the bucket tip coordinates calculated by the coordinate calculation unit 36 with the region storage unit 37, and determines whether or not the tip of the bucket 6 has entered the interference prevention region Z1.
[0019]
At this time, when there is no fear of contact between the tip of the bucket 6 and the cab 2a, that is, when the tip of the bucket 6 is located outside the interference prevention region Z1 set around the cab 2a, Since the determination result is NO, normal processing is performed. In this case, since the drive control unit 39 outputs the maximum level current Ia to the boom electromagnetic proportional pressure reducing valve 41, the electromagnetic proportional pressure reducing valve 41 fully opens the boom raising pilot line 17, as shown in FIG. Therefore, the boom cylinder 8 performs a normal operation according to the operation amount of the corresponding operation lever 16.
[0020]
In this state, for example, when the boom operation lever 16 is tilted to the arm raising side, the pressure oil discharged from the pilot pump 13 is supplied from the second port P2 of the boom pilot valve 15 to the boom raising pilot pipe line 17, It is supplied to the pilot chamber on the left side of the boom direction switching valve 14 via the boom electromagnetic proportional pressure reducing valve 41, and the boom direction switching valve 14 starts operating. When the boom direction switching valve 14 is switched from the neutral position to the left position, the pressure oil from the hydraulic pump 12 is supplied to the bottom side of the boom cylinder 8 via the boom direction switching valve 14 and the boom cylinder 8 extends. Then, the first boom 3 is raised. On the contrary, when the boom operation lever 16 is tilted to the boom lowering side, the pressure oil discharged from the pilot pump 13 passes through the boom lowering pilot pipe line 18 from the first port P1 of the boom pilot valve 15. Then, the boom direction switching valve 14 is supplied to the pilot chamber on the right side of the boom direction switching valve 14 and starts operating. When the boom direction switching valve 14 is switched from the neutral position to the right position, the pressure oil from the hydraulic pump 12 is supplied to the rod side of the boom cylinder 8 via the boom direction switching valve 14, and the boom cylinder 8 expands and contracts. The first boom 3 is lowered.
[0021]
On the other hand, when the determination result is YES, that is, when the tip of the bucket 6 enters the interference prevention region Z1, the drive control unit 39 sends a control signal to the hydraulic drive circuit 40 based on the control signal from the comparison calculation unit 38. The boom electromagnetic proportional pressure reducing valve 41 squeezes the pressure oil in the boom raising pilot pipe line 17 to reduce the pilot pressure. Further, the boom electromagnetic proportional pressure reducing valve 41 shuts off the pressure oil in the boom raising pilot line 17 and returns it to the tank by the minimum level current Ib. Accordingly, the boom cylinder 8 is decelerated and stopped.
[0022]
Further, when there is some defect in the electromagnetic proportional pressure reducing valve 41 for the boom, etc., and the bucket tip coordinate of the work machine 7 enters the interference danger area Z2 beyond the interference prevention area Z1, the control from the arithmetic unit 20 is performed. The solenoid 42 operates in response to the signal, and the set pressure of the relief valve 31 provided on the discharge side of the pilot pump 13 is gradually reduced to a pressure equivalent to the tank pressure. As a result, the boom direction switching valve 14 and the like are returned to the neutral state regardless of the operation of the operation lever 16, and all the actuators such as the boom cylinder 8 are stopped.
[0023]
In the embodiment configured as described above, since the solenoid 42 is provided in the relief valve 31 on the discharge side of the pilot pump 13, an electromagnetic proportional pressure reducing valve for emergency stop is provided in the pilot pressure supply line 19 as in the prior art. Therefore, the work implement 7 can be urgently stopped when the boom electromagnetic proportional pressure reducing valve 41 or the like breaks down with a relatively simple configuration. Further, when the bucket tip coordinate of the work implement 7 enters the interference risk area Z2, the set pressure of the relief valve 31 is gradually reduced by the solenoid 42, so that the stop operation of the work implement 7 at this time can be smoothly performed. .
[0024]
In this embodiment, the structure and operation mainly related to the boom cylinder 8 have been described. Similarly, the arm cylinder 9, the offset cylinder, and the like are also used to prevent the interference of the front end of the bucket 6 by using an electromagnetic proportional pressure reducing valve for preventing interference. When the valve enters the interference prevention area Z1, the operations of the arm cylinder 9 and the offset cylinder can be controlled.
[0025]
Further, in the present embodiment, the case of a boom offset type hydraulic excavator has been illustrated, but the same applies to a normal hydraulic excavator. In this case, the offset angle sensor 35c is not necessary.
[0026]
FIG. 4 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic excavator provided with a work implement interference preventing apparatus according to a second embodiment of the present invention, and the same portions as those shown in FIGS. The code | symbol is attached | subjected.
[0027]
As shown in FIG. 4, in the hydraulic excavator according to the present embodiment, an electromagnetic switching valve that switches the set pressure of the relief valve 31 between the normal state and the reduced pressure state to the relief valve 31 on the discharge side of the pilot pump 13. 43 is provided, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. A tank pipe 44 is connected to the spring 32 side of the relief valve 31, and the electromagnetic switching valve 43 is interposed in the tank pipe 44. In the normal state, as shown in FIG. 4, the electromagnetic switching valve 43 is urged to the left and the tank conduit 44 is shut off, so that the set pressure of the relief valve 31 can sufficiently drive the spool of the boom direction switching valve 14. It is set to a certain level.
[0028]
Also in this embodiment, when there is some defect in the boom electromagnetic proportional pressure reducing valve 41 or the like and the bucket tip coordinate of the work machine 7 enters the interference danger area Z2 beyond the interference prevention area Z1, the calculation device 20 In response to the control signal, the electromagnetic switching valve 43 opens the tank pipe 44, whereby the set pressure of the relief valve 31 is reduced to a pressure substantially equal to the tank pressure. As a result, the boom direction switching valve 14 and the like are returned to the neutral state regardless of the operation of the operation lever 16, and all the actuators such as the boom cylinder 8 are stopped.
[0029]
Even in the embodiment configured as described above, the electromagnetic switching valve 43 is provided in the relief valve 31 on the discharge side of the pilot pump 13, so that an electromagnetic proportional pressure reducing valve for emergency stop is provided as the pilot pressure supply line 19 as in the prior art. Therefore, the work implement 7 can be urgently stopped when the boom electromagnetic proportional pressure reducing valve 41 or the like breaks down with a relatively simple configuration.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the pressure change means is provided in the relief valve on the discharge side of the pilot pump, and it is not necessary to provide an electromagnetic proportional pressure reducing valve for emergency stop in the pilot pressure supply line. With a simple configuration, it is possible to reliably prevent interference between the work machine and the cab. Therefore, it is possible to provide a work machine interference prevention device with high safety and low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic excavator provided with an interference prevention device for a working machine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an arithmetic unit provided in the interference prevention device.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an interference prevention area and an interference danger area stored in the arithmetic device;
FIG. 4 is a main part hydraulic circuit diagram of a hydraulic excavator provided with an interference prevention device for a working machine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of an interference prevention apparatus provided in a conventional working machine.
FIG. 6 is a side view of a hydraulic excavator to which the interference preventing device is applied.
FIG. 7 is a plan view of the hydraulic excavator.
[Explanation of symbols]
2 Revolving body 2a Operator's cab 3 First boom 4 Second boom 5 Arm 6 Bucket 7 Working machine 8 Boom cylinder 9 Arm cylinder 13 Pilot pump 16 Operation lever 19 Pilot pressure supply line 20 Arithmetic device 31 Relief valve 32 Spring 35a Boom angle Sensor 35b Arm angle sensor 35c Offset angle sensor 36 Coordinate calculation unit 37 Region storage unit 38 Comparison calculation unit 39 Drive control unit 40 Hydraulic drive circuit 41 Boom electromagnetic proportional pressure reducing valve 42 Solenoid 43 Electromagnetic switching valve 44 Tank conduit Z1 Interference prevention region Z2 Interference hazard area

Claims

運転室の周囲に設定された干渉防止領域を記憶し、前記運転室の側方に回動可能に設けられた作業機が前記干渉防止領域に侵入したか否かを判断する演算装置と、この演算装置からの制御信号に応じて、前記作業機の操作レバーと連動するパイロット圧を減少させる電磁比例減圧弁とを備え、前記作業機が前記干渉防止領域に侵入したとき、前記電磁比例減圧弁の作動により前記作業機の干渉方向への動作を自動停止させるようにした作業機の干渉防止装置において、
前記干渉防止領域の内側に干渉危険領域を設定すると共に、パイロットポンプの吐出側のリリーフ弁に、前記演算装置からの制御信号に応じて該リリーフ弁の設定圧力をタンク圧と同等の圧力まで低減する圧力変更手段を設け、前記作業機が前記干渉防止領域で自動停止せずに前記干渉防止領域を越えて前記干渉危険領域に侵入したとき、前記リリーフ弁の設定圧力をタンク圧と同等の圧力まで低減することにより、前記パイロットポンプの吐出側を、前記リリーフ弁を介してタンクに連通させ、前記作業機を駆動するアクチュエータへの作動油の流れを制御する方向切換弁を中立状態に保ち、前記作業機の干渉方向への動作を緊急停止させることを特徴とする作業機の干渉防止装置。An arithmetic unit that stores an interference prevention region set around the operator's cab and determines whether or not a work implement that is rotatably provided to the side of the operator's cab has entered the interference prevention region; and An electromagnetic proportional pressure reducing valve that reduces a pilot pressure interlocked with an operation lever of the work implement in response to a control signal from the arithmetic unit, and the electromagnetic proportional pressure reducing valve when the work implement enters the interference prevention region In the work equipment interference prevention device that automatically stops the operation of the work machine in the interference direction by the operation of
An interference risk area is set inside the interference prevention area, and the relief valve set pressure is reduced to a pressure equivalent to the tank pressure in the relief valve on the discharge side of the pilot pump according to the control signal from the arithmetic unit. the provided pressure changing means, when the front Symbol working machine has entered into the interference dangerous zone beyond the interference prevention area without automatic stop at the interference prevention area, the set pressure of the relief valve tank pressure equivalent By reducing the pressure to the pressure, the discharge side of the pilot pump is communicated with the tank via the relief valve, and the directional control valve that controls the flow of hydraulic oil to the actuator that drives the work implement is maintained in a neutral state. A work implement interference prevention apparatus characterized in that the operation of the work implement in the interference direction is urgently stopped.

前記圧力変更手段が、前記演算装置からの制御信号に応じて前記リリーフ弁の設定圧力を漸次減少させるソレノイドからなることを特徴とする請求項１記載の作業機の干渉防止装置。 2. The work implement interference preventing apparatus according to claim 1, wherein the pressure changing means comprises a solenoid that gradually decreases a set pressure of the relief valve in accordance with a control signal from the arithmetic unit.

前記圧力変更手段が、前記演算装置からの制御信号に応じて前記リリーフ弁の設定圧力を通常状態からタンク圧と同等な減圧状態に切換える電磁切換弁からなることを特徴とする請求項１記載の作業機の干渉防止装置。The pressure change means comprises an electromagnetic switching valve that switches a set pressure of the relief valve from a normal state to a reduced pressure state equivalent to a tank pressure in accordance with a control signal from the arithmetic unit. Work equipment interference prevention device.