JPH02285113A - 超小旋回パワーショベルにおける作業機干渉防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はブームおよびアーム等からなる作業機の姿勢を
自在に操作しうる超小旋回パワーショベルにおける作業
機干渉防止装置に係わり、特に、構造物等によって制限
される狭い領域において作業する超小旋回パワーショベ
ルにおける作業機干渉防止装置に関する。

［従来の技術］ 周知のように、パワーショベルとしては上下方向にそれ
ぞれ旋回するブーム、アームおよびパケットからなる作
業機を備えたものがある。

この様なパワーショベルでは狭い道幅の中にはいって作
業をすることはほとんどありえない。

ところが、超小旋回パワーショベルにおいては、最小旋
回半径が上記従来のパワーショベルに比して極度に小さ
く車幅内の旋回が可能であるために、進入が可能であれ
ば狭い路地に於いての作業が可能であり、また、車道に
おいても一車線内での作業が出来るという利点がある為
に第９図に示すような狭い空間しかない地域において超
小旋回パワーショベルが活用されている。

第９図において９５は超小旋回パワーショベルの車体、
９６．９６′は外部干渉物体を示しており第９図（ａ）
は俯轍図、（ｂ）は正面図である。

この様な侠い空間しかない作業現場においてはオペレー
タが作業機が周辺の構造物等に干渉しないように注意を
しながら作業を行っている。

第１０図は超小旋回パワーショベルと干渉の恐れのある
外部領域との関係を示す概略説明図である。

第１０図においてＯは該超小旋回パワーショベルに於け
る上部構造体の旋回中心、即ち作業機の旋回中心であっ
て、９０．９０′は左右それぞれに存在する干渉領域と
安全領域との間を示す線であり、ａ、ａ’は車体中心軸
から右側の干渉領域９０までの距離であり、ｂ、ｂ’は
車体中心軸から左側の干渉領域９０′までの距離を示し
ている。ＪＪは上部構造体の旋回中心０から作業機９２
先端までの実効的な水平方向の長さを示している。

また、９１は該超小旋回パワーショベルがパケットに掘
りとった土砂を投入するためのダンプトラックの荷台を
示しておりＤは該投入場所である。すなわち、該超小旋
回パワーショベルは現在の作業機の位置から作業機先端
が０点にダ１１達するまで横方向９０．９０’からはみ
ださないようにして旋回角θで旋回する必要がある。

該超小旋回パワーショベル上部構造体の旋回中心から、
作業機の先端までの実効的な水平方向の長さ即ち水平距
離は乃であるから、該超小旋回パワーショベルの上部構
造体が旋回するときのアームの先端が通る軌跡は旋回中
心から９なる半径の円周上を通ることになる。

したがって第９図に示すように、旋回中心と右側の干渉
領域９０との距離をａ、左側の干渉領域９０′との距離
をｂとすると左右それぞれのＡ、Ａ’で囲まれた干渉す
る危険領域があって、経路Ｂを通るように操作すること
が安全であることが判る。

［発明が解決しようとする課題１ 上記のような狭い空間における超小旋回パワーショベル
のような多数の可動機構を操作しての作業においては、
オペレータが観察し、判断せねばならない事項が多く、
作業機先端がＢに示すような経路を通るように旋回する
ことは熟練オペレータにとっても苛酷な作業であって、
時には作業機を外部干渉物体と衝突させるという恐れが
ある。

そこで本発明では、作業機が危険な領域に侵入する恐れ
を生じた時にはオペレータに警報を発し、また、操作を
妨害して５通常の操作によっても作業機が周辺物体と干
渉することを防止することが出来る超小旋回パワーショ
ベルにおける作業機干渉防止装置を提供することを目的
としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記問題を解決するために、複数の腕部と該
各腕部を連結するそれぞれの関節とから少なくともなる
作業機を備える上部旋回体と該上部旋回体を旋回機構を
介して装着する下部走行体とよりなる超小旋回パワーシ
ョベルにおいて、前記各腕部の旋回角をそれぞれ検出す
る検出手段と、前記旋回機構の旋回角を検出する手段と
、この検出手段によって検出された各旋回角に基づいて
前記作業機の位置を求める演算手段と、所定のデータを
入力する手段と、該入力値を予め定めた領域として記憶
する手段と、前記演算手段によって求められた作業機の
位置が該領域に達しているか否かを判定する演算判定手
段と、この演算判定手段によって該作業機の位置が前記
領域に達すると判定した場合は該作業機が前記領域に侵
入する恐れのある方向への操作を妨止する手段とを備え
たことを特徴としている。

［作用コ 本発明によれば、検出された各腕部の旋回角（：基づい
て作業機の位置が求められ、求められた該作業機の位置
が予め定められた領域に達した場合は、警報を発し、ま
た、作業機の動きを停止させるので該作業機の該領域に
おける干渉が防止されるというすぐれた効果を持ってい
る。

［実施例］ 以下本発明に係わる超小旋回パワーショベルにおける作
業機干渉防止装置の実施例を図面を参照して詳細に説明
する。

第１図〜第４図は本発明に係わる作業機干渉防止装置の
一実施例を、第５図〜第８図は本発明に係わる作業機干
渉防止装置の他の実施例を示している。

第１図（ａ）および（ｂ）には超小旋回パワーショベル
の側面および平面が示されており、この超小旋回パワー
ショベルは移動の為の足周りを備えた下部横遺体９の上
部に水平に旋回する上部構造体８を例え、該上部構造体
８には上下方向にそれぞれ旋回するブーム１、アーム２
およびパケット３を作業機として備えている。

ブーム１は第２図（ａ＞に示すようにブーム１の回転支
点を回転支点として、該回転支点を通る垂直線に対して
、ブーム１の回転支点とブームとアームの回転支点を結
ぶ直線のなす旋回角αをなして上下方向に旋回する。そ
して、アーム２は第２図（ａ）に示すようにブーム１に
対する旋回角βをなして上下方向に旋回する。また、第
２図（ｂ）に示すように、ブーム１の下部は上部構造体
８の旋回中心に対して横方向にｄｌ　、前方向にｄ２ず
れた位置に装着されているため、上部構造体８が下部構
造体９に対して旋回角θをなして旋回するにともなって
、前記ｄｌ　、ａ２のオフセットをもって作業機は左右
に旋回する。

また、ブーム１は第１図に示すように第１の小腕部１０
１、第２の小腕部１０２および第３の小腕部１０３を有
しており、これらの小腕部が相互に連結されている。こ
こで、第２の小腕部１０２は第１の小腕部１０１に対し
て左右に旋回し、これに伴い第１の小腕部１０１と第３
の小腕部１０３は機構構造によって略平行な姿勢を保つ
、したがって、第３の小腕部１０３に連結されているア
ーム２は、第２図（ｂ）に示すようにブーム１に対する
オフセット角γをなして左右に旋回する。

そして、ブーム１の回転軸にはポテンショメータ４が設
けられ、またアーム２の回転軸にはポテンショメータ５
が設けられ、さらに、ブーム１における第２の小腕部１
０２の回転軸にはポテンショメータ６が設けられている
。これらのポテンショメータ４．５および６は旋回角α
、旋回角β及びオフセット角γをそれぞれ検出している
。

また、下部構造体９にないする上部横遺体８の回転軸に
はロータリエンコーダ７が設けられて旋回角θを検出し
ている。

さて、ブーム１０２のオフセット角がゼロでブーム１の
旋回角αとアーム２の旋回角βが十分に大きく維持され
ているときはアーム２の先端が充分に前方に伸びている
ので、この状態で上部構造体８が旋回すると、第４図に
示すように超小旋回パワーショベルの横近傍に外部構造
物２０．２０’が存在するときは作業機機構全体く以下
作業機と記す）２２の先端は外部構造物２０に充分に干
渉しうる。ここで、作業機２２の先端が干渉しうる構造
物２０．２０′の近傍を危険領域Ａ、Ａ’とし、他の領
域を安全領域とすると、危険領域および安全移動経路は
第４図のように示すことが出来る。

第４図において○は該超小旋回パワーショベルに於ける
上部構造体の旋回中心、即ち、作業機の旋回中心であっ
て、２０は右側に存在する危険領域と安全領域との境界
を示す線であり、２０′は左側に存在する危険領域と安
全領域との境界を示す線である。ａ、ａ’は旋回中心０
を通る車体中心線から右側の境界線２０までの距離であ
り、ｂ、ｂ’は旋回中心０を通る車体中心線から左側の
境界線２０′までの距離を示している。乃はブーム、ア
ーム、パケットを総合した作業機２２の上部構造体の旋
回中心からの実効的な水平方向の長さを示している。

また、２１は該超小旋回パワーショベルがパケットに掘
りとった土砂を投入するためのダンプトラックの荷台を
示しておりＤは該投入場所である。

該超小旋回パワーショベル上部構造体の旋回中心から、
アーム２の先端までの水平距離即ち作業機２２の実効的
な水平方向の長さ」は、ブーム１装着位置のオフセット
量ｄｉ　、　ｃｔ２　、及び、第２図に示すように、ア
ーム２の長さ、ｌ）２と、アーム２が垂直線とのなす角
度（ブームの旋回角αとアームの旋回角βから算出）、
並びにブームの長さ、即ち、第１のブーム１０１の長さ
、０１０１、第２のブーム１０２の長さＪ）　１０２第
３のブーム１０３の長さ力１０３及びオフセット角γと
より三角関数の応用による演算によって算出した乃１と
ブームの旋回角αから三角関数の応用による演算によっ
て算出することが出来る。この算出した実効の旋回中心
とアームの先端を結ぶ水平距離即ち作業機２２の実効的
な水平長さを」とすると、該超小旋回パワーショベルの
上部構造体が旋回するときの作業機２２の先端が通る軌
跡は旋回中心から刀なる半径の円周上を通ることになる
９ したがって、第４図に示すように、旋回中心線と右側の
危険領域との距離をａ、ａ’　、旋回中心線と左側の危
険領域との距離をす、ｂ’とすると、左右それぞれのＡ
、Ａ’で囲まれた領域が干渉する危険領域であって、作
業機２２の先端がこの領域を避けて通るようにブームの
旋回角αやアームの旋回角βを小さくして旋回操作をす
ることが安全であることが判る。

つぎに本発明に基づく制御装置の制御回路のブロック図
第３図によって本発明の詳細な説明する。

第３図における４、５．６はそれぞれ第１図において前
述したブーム、およびアームの旋回角α、βおよびγを
検出するポテンショメータであって、７は上部構造体の
旋回角を検出するロータリエンコーダである。

マルチプレクサ、アナログ／デジタル変換回路及びポテ
ンショメータの為の直流電源を含む電子回路３５は、各
ポテンショメータ４．５．６からのアナログ信号をデジ
タル信号に変換し、パスライン３２を経由して順次コン
ピュータ３１に収り込む。またロータリエンコーダ７の
出力は電子回路４１を経由してコンピュータ３１に取り
込む、１０は危険領域をコンピュータに教え込むための
スイッチであって、１１は危険領域を消去することをコ
ンピュータに教えるスイッチである。４０は該スイッチ
の為の電源を含むスイッチの閉路信号をコンピュータに
取り込むための電子回路である。

電子回路４０はスイッチ１０または１１が閉路されると
、その信号をパスライン３２を経由してコンピュータ３
１に入力する。

ハスライン３２には上述した電子回路３５．４０．４１
及びコンピュータ３１の他に下記回路が接続されている
。即ち３３は本発明に基づく制御装置が実行するための
プログラムとブーム１の各小腕部、アーム２の長さ等固
定化された定数を記憶したメモリであり、３４は前記ス
イッチ１０によって入力された危険領域を記録し、又演
算処理中のデータを一時的に記憶するメモリである。３
６は前記コンピュータ３１が入力されたデータに基づい
て危険であると判定したときに出力する信号を受けて警
報器３７を駆動するための信号ラッチ回路を含む電子回
路である。

又、コンピュータ３１が入力されたデータに基づいて危
険であると判定したときに出力する信号を受けて、作業
機の旋回、即ち上部構造体８の旋回を強制的に停止させ
るための機構を操作するソレノイドバルブ３９を駆動す
る電子回路３８と作業機各腕の操作を制限するための機
構を操作するソレノイドバルブ４３を駆動する電子回路
４２が接続されている。

つぎに上述の回路に於ける働きについて説明する。

第４図によって前述した状況において作業を開始する前
に、オペレータは該超小旋回パワーショベルを所定の場
所に操縦した後、作業機の各腕、即ちブーム１の各小腕
部、アーム２及びバケゾト３を操作し、さらに危険領域
の存在する側で上部構造体８を前方から後方に向かって
旋回して危険領域２０の近傍まで操作する。上記の操作
のあとスイッチ１０を閉路させると該閉路信号は電子回
路４０によって処理された後パスライン３２を経由して
コンピュータ３１に入力される。コンピュータ３１は該
閉路信号によって、常時電子回路３５を経由して取り込
んでいる各ポテンショメータ４．５．６とロークリエン
コーダ７のその瞬間の値をメモリ３４に入力して記録し
、メモリ３３に記憶している作業機２２の各腕等の定数
と前述した三角関数を活用した演算式によって旋回中心
○からの危険領域の距離ａとして算出し前記メモリ３４
に記録する。さらに作業機を外部干渉物体に衝突しない
ように注意しながら旋回させてパワーショベル車体後方
の所定の位置に操作し、再度スイッチを閉路すると前述
と同様の演算によってもう一つの危険領域を示す距離ａ
′が記録される。

上記二回の操作によって記録された二つのデータａ、ａ
’を結ぶ直線を含む垂直面から外部が危険領域として記
憶されることになる。

上述した通り危険領域が記録された状況でパワーショベ
ル作業を実行すると、各ポテンショメータ４．５．６と
ロークリエンコーダ７のデータは常時コンピュータ３１
に入力され、コンピユータ３１は該データを基にしてメ
モリ３３に記憶しているプログラムによって作業機の実
効水平長さ乃を算出して前述して記録した危険領域の距
ｔｅａ、ａ／を結ぶ線と比較する。

作業機２２の先端が第４図上でｐ点に到達し、コンピュ
ータ３１が算出した実効水平長さ９が前記危険領域Ａに
干渉すると判定すると警報信号をパスライン３２を経由
して電子回路３６に送出する。警報信号を入力した電子
回路３６は警報器３７を駆動してオペレータに危険を報
知する。また、コンピュータ３１は算出した実効水平長
さ」が前記危険領域に干渉すると判定すると警報信号を
パスライン３２を経由して電子回路３８に送出する。警
報信号を入力した電子回路３８はソレノイドバルブ３９
を駆動して図面には示していない上部構造体８を旋回さ
せるための油圧モータの油圧回路を遮断して油圧モータ
への圧力油の供給をたって該油圧モータの回転を止め、
よって上部構造体８の旋回を止めて作業機先端が危険領
域Ａと干渉することを防止する。

オペレータは該警報によってブーム１及びアーム２を旋
回操作して作業機２２の先端がｑ点に達するまで実効水
平長さを短くすると、コンピュータ３１は各ポテンショ
メータ４．５．６の読み取り値が変化して危険領域から
解除されたことを判定して電子回路３６への警報送出を
とめるので警報器３７は警報を止める。コンピュータ３
１はまた、各ポテンショメータ４．５．６の読み取り値
が変化して危険領域から解除されたことを判定して電子
回路３８への警報送出をとめるのでソレノイドバルブ３
９は駆動をとめ、上部構造体８は旋回可能になってオペ
レータは作業を継続することが可能になる。

オペレータが上部構造体８を旋回して作業機２２の先端
が１点まで達すると、コンピュータ３１は各ポテンショ
メータ４．５．６の読み取り値とロータリエンコーダ７
のデータから作業機２２の長さをもとの」まで延ばして
も安全であると判定し、パスライン３２を経由して電子
回路３６に予め定めた安全信号を送出する。安全信号を
入力した電子回路３６は警報器３７を駆動して所定の安
全信号を出して作業機２２の先端を８点まで延ばしても
良いことをオペレータに知らせる。オペレータが作業機
２２の多腕を操作旋回させ、作業機先端をＳ点以上に延
ばすとコンピュータ３１は、各ポテンショメータ４．５
．６の読み取り値と危険領域として記憶されたデータか
ら作業機先端が危険領域Ａと干渉して危険であると判定
し、パスライン３２を経由して電子回路３６に警報信号
を送出する。

警報信号を入力した電子回８３６は警報器３７を駆動し
てオペレータに危険を報知する。また、コンピュータ３
１は警報信号をパスライン３２を経由して電子回路４２
に送出する。警報信号を入力した電子回路４２はソレノ
イドバルブ４３を駆動して図面には記していないブーム
１の多腕およびアーム２の危険方向への操作を駆動する
油圧回路を遮断し、よってブームｌ及びアーム２の危険
方向への旋回を止めて作業機先端が危険領域Ａと干渉す
ることを防止する。該油圧回路の構成からブーム１及び
アーム２を危険領域Ａとは反対方向に駆動することは可
能である。

作業現場がかわった時は、スイッチ１１を閉路すると電
子回路４０を経由して入力したコンピュータ３１はメモ
リ３４に記録している危険領域を消去する。

また、作業機を操作して危険領域を記録するように説明
したが、前記スイッチ１０に換えていわゆるテンキーを
用いて直接危険領域の距離を入力することもできる。そ
の場合はスイッチ１０と電子回路４０とプログラムはそ
の用途に合わせた構造にする必要があるがその他の回路
部品はかえなくても良い、この場合デジタル数値を直接
入力できる電子部品であれば必ずしもテンキーにこだわ
る必要はない。

また、上述の説明では危険領域を記録するのに二面の操
作を行っているが、−回のみの操作とし、その−回の操
作によって収り込まれた距雛が車体に対して平行に存在
すると見做すようにしても良い。

また、作業機先端が危険領域と干渉する恐れを生じた後
の操作機能は上述した説明手段以外にも機械の条件と環
境条件にあわせてコンピュータ上に自由に設定すること
が可能である。

また、作業機先端が危険領域と干渉する恐れを生じた時
に、警報を発するだけにして作業機の操作は可能にして
おくとか、作業機の操作は可能にしておくが動作速度を
低下させるようにすることも出来る。

本発明におけるデータ処理用のプログラムは前述した危
険領域を検出し防止する機能の他に、入力される複数の
ポテンショメータのうちのいずれかの値が連続的に変化
しないで急変したとき等入力値が異状であると判定した
ときは前述と同様に警報を出して警報器３７を駆動して
オペレータに異状を報知し、またソレノイドバルブ３つ
、４２を駆動して作業機の旋回を停止させるようにする
こともできる。

第５〜８図には本発明に係る作業機干渉防止装置の他の
実施例を示している。

第５図および第６図には超小旋回パワーショベルの概略
構成が示されており、この超小旋回パワーショベルは移
動の為の足周りを備えた下部構造体８６、上部に水平に
旋回する上部構造体８５を備え、該上部構造体８５には
上下方向にそれぞれ旋回するブーム６３、アーム６４お
よびパケット６５を作業機として備えている。

即ち、第５図に示すように上下方向に旋回する第１の小
腕部６１及び第２の小腕部６２からなるブーム６３と、
上下方向に旋回するアーム６４と上下方向に旋回するパ
ケット６５を作業機として備えている。ブーム６３に於
ける第１の小腕部６１は第６図（ａ）に示すように車両
本体に対する旋回角α′をなして上下方向に旋回し、ま
たブーム６３に於ける第２の小腕部６２は第６図に示す
ように第１の小腕部６１に対する旋回角β′をなして上
下方向に旋回する。さらに、アーム６４は第２の小腕部
６２に対する旋回角γ′をなして上下方向に旋回する。

なお、アーム６４は上下方向に旋回するばかりではなく
該アームの中心軸周りを回転し、もってパケット６５を
回転させる。また、ブーム６３の下部は第６図（ｂ）に
示すように上部構造体８５の旋回中心に対して横方向に
ａｌ　、前方向にｄ２ずれた位置に装着されているため
、上部構造体８５が下部構造体８６上の旋回中心に対し
て旋回角θをなしてなす旋回に伴って、前記ｄ１ｄ２の
オフセットをもって左右に旋回する。

そして、第１の小腕部６１の回転軸にはポテンショメー
タ６６が設けられ、また第２の小腕部６２にはポテンシ
ョメータ６７が設けられ、サラニア−ムロ４の回転軸に
はポテンショメータ６８が設けられている。これらのポ
テンショメータ６６．６７および６８は前記旋回角α′
旋回角β′および旋回角γ′をそれぞれ検出している９ また、下部構造体８６に対する上部構造体８５の回転軸
にはロークリエンコーダ６９が設けられて旋回角θ′を
検出している。

さて、ブーム６３の旋回角α′とβ′および。

アーム６４の旋回角γ′が十分に大きく維持されている
ときはアーム６４の先端が充分に前方に伸びているので
、この状態で上部構造体６８が右方向に旋回すると、第
８図に示すように該超小旋回パワーショベルの横近傍に
外部構造物５０が存在するときはアーム６４の先端は構
造物５０に充分に干渉しうる。ここで、アーム６４の先
端が干渉しうる構造物５ｏの近傍を危険領域とし、他の
領域を安全領域とすると、危険領域および安全領域は第
８図のように示すことが出来る。

第８図においてＯは該超小旋回パワーショベルに於ける
上部構造体８５の旋回中心、即ち作業機の旋回中心であ
って、５０は右側に存在する危険領域と安全領域との境
界を示す線であり、５０′は左側に存在する危険領域と
安全領域との境界を示す線である。ａ、ａ’は旋回中心
０を通る車体中心線から右側の境界線５ｏまでの距離で
あり、ｂ、ｂ’は旋回中心０を通る車体中心線から左側
の境界線５０’までの距離を示している。」はブーム、
アーム、パケットを総合した作業機機構全体（以下作業
機と記す）５２の実効的な水平方向の長さを示している
。

また、５１は該超小旋回パワーショベルがパケットに掘
りとった土砂を投入するためのダンプトラックの荷台を
示しておりＤは該投入場所である。

該超小旋回パワーショベル上部構造体の旋回中心からア
ームの先端までの水平距離、即ち作業機５２の実効的な
水平方向の長さＪは、第１の小腕部６１の長さ刀６１、
第２の小腕部６２の長さ」６２、アーム６４の長さ刃６
４．および第１の小腕部６１の旋回角α′、第１の小腕
部６１と第２の小腕部６２のなす旋回角β′、第２の小
腕部６２とアーム６４のなす旋回角γ′とより三角関数
の応用による演算によって算出した９１と、ブーム装着
位置のオフセット量ａｌｄ２とから三角関数の応用によ
る演算によって算出することが出来る。

したがって第８図に示すように、旋回中心と右側の境界
線５０との距離をａ、ａ’　、旋回中６億左側の境界線
５０′との距離をす、ｂ’とすると、左右それぞれのＡ
、Ａ’で囲まれた区域が干渉する危険領域であって、作
業機５２の先端がこの領域を避けて通るように旋回操作
をすることが安全であることが判る。

つぎに本発明に基づく制御装置の制御回路のブロック図
第７図によって本発明の詳細な説明する。

第７図における６６．６７．６８はそれぞれ第６図にお
いて前述した第１の小腕部、第２の小腕部およびアーム
の旋回角を検出するポテンショメータであって、６９は
上部構造体の旋回角を検出するロークリエンコーダであ
る。

マルチ７レクサ及びアナログ／デジタル変換回路及びポ
テンショメータの為の直流電源を含む電子回路７５は、
各ポテンショメータ６６．６７．６８からのアナログ信
号をデジタル信号に変換し、パスライン７２を経由して
順次コンピュータ７１に収り込む。

またロータリエンコーダ６９の出力は電子回！！７０を
経由してコンピュータ７１に取り込まれる。８０は危険
領域をコンピュータに教え込むためのスイッチであり、
８１は危険領域を消去することをコンピュータに教え込
むためのスイッチであって、８２は該スイッチの為の電
源を含みスイッチ８０．８１の閉路信号をコンピュータ
に取り込むための電子回路である。電子回路８２は、ス
イッチ８０またはスイッチ８１が閉路されるとその信号
をパスライン７２を経由してコンピュータ７１に入力す
る。

パスライン７２には上述した電子回路７５．７０．８２
及びコンピュータ７１の他に下記回路が接続されている
。即ち７３は本発明に基づく制御装置が実行するための
プログラムとブーム６３の各小腕部、アーム６４の長さ
等固定化された定数を記憶したメモリであり、７４は前
記スイッチ８０によって入力された危険領域を記録し、
又演算処理中のデータを一時的に記憶するメモリである
。７８は前記コンピュータが出力する信号を受けて、警
報器７７を駆動するための信号ラッチ回路を含む電子回
路である。

又、コンピュータ７１が入力されたデータに基づいて危
険であると判定したときに出力する信号を受けて、作業
機の旋回、即ち上部構造体の旋回を強制的に停止させる
為のソレノイドバルブ７９を駆動する電子回路７８と、
作業機５２の多腕の操作を制限するためのソレノイドバ
ルブ８４を駆動する電子回路８３が接続されている。

つぎに上述の回路に於ける働きについて説明する。

第７図に前述した状況において作業を開始する前に、オ
ペレータは該超小旋回パワーショベルを所定の場所に操
縦した後、作Ｇ：機の多腕、即ち第１の小腕部６１．第
２の小腕部６２、アーム６４及びパケット６５を操作し
、さらに上部構造体８５を前方から後方に向がって旋回
して危険領域５０の近傍まで操作する。上記の操作のあ
とスイッチ８０を閉路させると該閉路信号は電子回路８
２によって処理された後パスライン７２を経由してコン
ピュータ７１に入力される。コンピュータ７１は該閉路
信号によって、常時電子回路７５を経由して取り込んで
いる各ポテンショメータ６６．６７．６８及びロータリ
エンコーダ６つの値をメモリ７４に入力して記録し、メ
モリ７３に記憶している、第１の小腕部６１、第２の小
腕部６２及び、アーム６４の長さ等の定数と三角関数を
活用した演算式及び該計測値によって旋回中心０からの
危険領域の距離ａとして算出し前記メモリ７４に記録す
る。さらに作業機５２を危険領域に干渉しないように注
意し、第１の小腕部６１、第２の小腕部６２、およびア
ーム６４を操作しながら上部構造体８５を旋回させてパ
ワーショベル車体後方の所定の位置に操作し、再度スイ
・ノチ８０を閉路すると前述と同様の演算によってもう
一つの危険領域を示す距離ａ′が記録される。

上記二面の操作によって記録された二つのデータを結ぶ
垂直面から外部が危険領域Ａとして記憶されることにな
る。

上述した通り危険領域Ａが記録された状況でパワーショ
ベル作業を実行すると、各ポテンショメータ６６．６７
．６８及びロータリエンコーダ６９のデータは常時コン
ピュータ７１に入力され、コンピュータ７１は該データ
を基にしてメモリ７３に記憶しているプログラムによっ
て作業機の実効水平長さ復を算出して前述して記録した
危険領域の距離ａと比較する。

作業機５２の先端が第７図上でｐ点に到達し、コンピュ
ータ７１が算出した実効水平長さ℃が前記危険領域Ａに
干渉すると判定すると警報信号をパスライン７２を経由
して電子回路７６に送出する。警報信号を入力した電子
回路７６は警報器７７を駆動してオペレータに危険を報
知する。また、コンピュータ７１は算出した実効水平長
さ刀が前記危険領域に干渉すると判定すると警報信号を
パスライン７２を経由して電子回路７８に送出する。警
報信号を入力した電子回路７８はソレノイドバルブ７つ
を駆動して図面には示していない上部構造体８５を旋回
させるための油圧モータの油圧回路を遮断して油圧モー
タへの圧力油の供給をたって該油圧モータの回転を止め
、よって上部構造体８５の旋回を止めて作業機先端が危
険領域Ａと干渉することを防止する。

オペレータは該警報によって第１の小腕部６１、第２の
小腕部６２、アーム６４を操作して実効水平長さ」をｑ
点に達するまで短くすると、コンピュータ７１は各ポテ
ンショメータ６６゜６７．６８の読み取り値が変化して
危険領域から解除されたことを判定して警報送出をとめ
るので警報器７７は警報を止め、ソレノイドバルブ７９
は駆動をとめるので上部構造体８５は旋回可能になって
オペレータは作業を継続することが可能になる。

オペレータか上部構造体８５を旋回して作業１幾５２の
先端がｒ点まで達すると、コンピュータ７１は各ポテン
ショメータ６６．６７．６８の読み収り値とロータリエ
ンコーダ６つのデータから作業機５２の長さをもとの」
まで延ばしても安全であると判定し、パスライン７２を
経由して電子回路７６に予め定めた安全信号を送出する
。安全信号を入力した電子回路７６は警報器７７を駆動
して所定の安全信号を出して作業機５２の先端を３点ま
で延ばしても良いことをオペレータに知らせる。

オペレータが作業ｌＲ５２を操作して該作業機５２の先
端を５点以上に延ばすとコンピュータ７１は、各ポテン
ショメータ６６．６７．６８の読み収り値と危険領域と
して記憶されたデータからｆヤ業機先端が危険領域Ａと
干渉して危険であると判定し、パスライン７２を経由し
て電子回路７６に警報信号を送出する。警報信号を入力
した電子回路７６は警報器７７を駆動してオペレータに
危険を報知する。また、コンピュータ７１は警報信号を
パスライン７２を経由して電子回路８３に送出する。警
報信号を入力した電子回路８３はソレノイドバルブ８４
を駆動して図面には記していない第１の小腕部６１、第
２の小腕部６２、アーム６４の危険方向への操作を駆動
する油圧回路を遮断し、よって第１の小腕部６１、第２
の小腕部６２およびアーム６４の危険方向への旋回を止
めて作業機先端が危険領域Ａと干渉することを防止する
。該油圧回路の構成から第１の小腕部６１、第２の小腕
部６２およびアーム６４を危険領域Ａとは反対方向に駆
動することは可能である。

作業現場がかわったときはスイッチ８１を閉路すると、
電子回路８２を経由して入力したコンピュータ７１はメ
モリ７４に記録した危険領域を消去する。

上述の説明では危険領域を記録するのに二面の操作を行
っているが、−回のみの操作とし。

その−回の操作によって取り込まれた距離が車体に対し
て平行に存在すると見做すようにしても良い。

また、作業機を操作して危険領域Ａを記録するように説
明したが、前記スイッチ８０に換えていわゆるテンキー
を用いて直接危険領域の距離を入力することもできる。

その場合はスイッチ８０と電子回路８１とプログラムは
その用途に合わせた構造にする必要があるがその他の回
路部品は変えなくても良い、この場合デジタル数値を直
接入力出来る電子部品であれば必ずしもテンキーにこだ
わる必要はない。

また、作業機先端が危険領域と干渉する恐れを生じた後
の操作機能は、上述した説明手段以外にも機械の条件と
環境条件にあわせてコンピュータ上に自由に設定するこ
とが可能である。

又、作業機先端が危険領域と干渉する恐れを生じた時に
警報を発するだけにして作業機の操作は可能にしておく
とか、作業機の操作は可能にしておくが動作速度を低下
させるようにすることも出来る。

また、データ処理用のプログラムは前述した危険領域を
検出し防止する機能の他に、入力されるポテンショメー
タの値が連続的に変化しないで急変したとき等入力値が
異状であると判定したときは前述と同様に警報を出して
警報器７７を駆動してオペレータに異状を報知し、また
ソレノイドバルブ７９を駆動して作業機の旋回を停止さ
せるようにすることもできる。

前述してきた説明においてパケットの回転軸には回転角
度検出用のポテンショメータが取り付けていないのは、
通常のショベル作業では先端のパケットは内側に巻き込
んでいるのでショベルの実効水平長さ」には関係が無い
からであって、作業機の構造によって関係する時は検出
用のポテンショメータを装着し該作業機の寸法を記録し
ておいて演算に含めねばならないまた、各旋回軸の角度
検出器はポテンショメータではなくその他の角度センサ
を用いても良い また、前述の説明では危険領域を垂直面としたが、必要
によっては立体的な危険領域を設定することも出来る。

その為には水平方向の距離を設定するためのスイッチと
垂直方向の上部方向を設定するためのスイッチ及び垂直
方向の下部方向を設定するためのスイッチを装着し、各
スイッチを操作した時の各入力値によって演算して危険
領域を算出する。該垂直方向における作業機先端距離を
算出するには、前述した実効的な水平方向の長さ」を算
出するために用いたオフセット距離ｄｌ　、　ｃｉ２の
かわりに、該超小旋回パワーショベルの下部構造体の高
さ、即ちブームが取り付けられている位置の車体下面か
らの寸法を含めて、三角関数を用い、作業機構造に合わ
せた演算式を用いれば良い。

垂直方向に対する危険領域を定める場合にも、直接数値
を入力できるスイッチを用いて入力することも容易に行
うことが出来る。

また、上述の説明では前から右回りに旋回する場合につ
いて説明したが、前から左回りや後ろから右或いは左回
りに旋回する場合も同様にして、環境の危険領域との干
渉を防止することが出来る。

［発明の効果］ 本発明によれば、検出された各腕部の旋回角に基づいて
作業機の位置が求められ、求められた該作業機の位置が
予め定められた領域に達した場合は、警報を発し、また
、作業機の動きを停止させるので該作業機の該領域にお
ける干渉が防止されるというすぐれた効果を持っている
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる一実施例の超小旋回ペワーショ
ベルを示す概略構成図。 第２図は第１図に示した実施例の超小旋回パワーショベ
ルの動作説明図。 第３図は第１図に示しな超小旋回パワーショベル作業機
干渉防止装置の実施例の回路ブロック図。 第４図は第１図に示した超小旋回パワーショベル作業機
干渉防止装置の実施例の動作説明図。 第５図は本発明に係わる他の実施例の超小旋回パワーシ
ョベルを示す概略構成図。 第６図は第５図に示した実施例の超小旋回パフーショベ
ルの動作説明図。 ベル作業機干渉防止装Ｍの実施例の回路ブロック図。 第８図は第５図に示した超小旋回パワーショベル作業機
干渉防止装置の実施例の動作説明図。 第９図は従来の超小旋回パワーショベルによる作業例の
説明図。 第１０図は従来の超小旋回パワーショベルによる作業例
の説明図を示している。 １・−・・・・ブーム ２・・・・・・アーム ３・・・・・・パケット ４．５．６・・・・・・ポテンショメータ７・・・・・
・Ｏ−９リエンコーダ ８・・・・・・上部構造体 ９・・・・・・下部構造体 １０．１１・・・・・・スイッチ ２０．２０′・・・・・・境界線 ２１・・・・・・ダンプトラック ２２・・・・・・作業機 ３１・・・・・コンピュータ ヨ２・・・・・・パスライン ３３・・・・・・メモリ ３４・・・・・・メモリ ３５・・・・・・電子回路 ３６・・・・・電子回路 ３７・・・・・・警報器 ３８・・・・電子回路 ３つ・・・・・ソレノイドバルブ（上部構造体旋回停止
機構） ４０・・・・・・電子回路 ／１１・・・・電子回路 ４２・・・・・・電子回路 ・１３・・・・・・ソレノイドバルブ（作業機各腕旋回
停止機構） ５０．５０′・・・・・・境界線 ５１・・・・ダンプトラック ５２・・・・・・作業１幾 ６１．６２・・・・・・小腕部 ６３・・・・・・ブーム ６４・・・・・・アーム ６５・・・・・・パケット ６６．６７．６８・・・・・・ポテンショメータ６つ・
・・・・・ロータリエンコーダ ７０・・・・・・電子回路 ７１・・・・・・コンピュータ ７２・・・・・・パスライン ７３・・・・・・メモリ ７４・・・・・・メモリ ７５・・・・・・電子回路 ７６・・・・・・電子回路 ７７・・・・・・警報器 ７８・・・・・・電子回路 ７９・・・・・・ソレノイドバルブ（上部構造体旋回停
止機ｆり ８０．８１・・・−・・スイッチ ８２・・・・・・電子回路 ８３・・・・・・電子回路 ８４・・・・・ソレノイドバルブ（ｒヤ業機多腕旋回停
止機ｔ！＞ ５・・・・・・上部構造体 ８６・・・・・・下部横遺体 ３・・・・・・小腕部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の腕部と該各腕部を連結するそれぞれの関節と
   から少なくともなる作業機を備える上部旋回体と該上部
   旋回体を旋回機構を介して装着する下部走行体とよりな
   る超小旋回パワーショベルにおいて、前記各腕部の旋回
   角をそれぞれ検出する検出手段と、前記旋回機構の旋回
   角を検出する手段と、この検出手段によって検出された
   各旋回角に基づいて前記作業機の位置を求める演算手段
   と、所定のデータを入力する手段と、該入力値を予め定
   めた領域として記憶する手段と、前記演算手段によつて
   求められた作業機の位置が該領域に達しているか否かを
   判定する演算判定手段と、この演算判定手段によつて該
   作業機の位置が前記領域に達すると判定した場合は該作
   業機が前記領域に侵入する恐れのある方向への操作を妨
   止する手段とを備えたことを特徴とする超小旋回パワー
   ショベルにおける作業機干渉防止装置。 ２、前記演算手段によって該作業機の位置が前記領域に
   達すると判定した場合は、警報を発生する手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の超小旋回パワーショベ
   ルにおける作業機干渉防止装置。 ３、前記演算手段によって該作業機の位置が前記領域に
   達すると判定した場合は、前記領域に侵入する恐れのあ
   る方向への操作機能を不能にする手段を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の超小旋回パワーショベルにおけ
   る作業機干渉防止装置。 ４、作業機は相互に連結され、かつそれぞれ上下方向に
   旋回するブームおよびアームを備え、前記アームは前記
   ブームに対して左右方向に旋回することを特徴とする請
   求項１記載の超小旋回パワーショベルにおける作業機干
   渉防止装置。 ５、作業機は相互に連結され、かつそれぞれ上下方向に
   旋回するブームおよびアームを備え、前記ブームは相互
   に連結されかつそれぞれ上下方向に旋回する第１の小腕
   部および第２の小腕部を有することを特徴とする請求項
   １記載の超小旋回パワーショベルにおける作業機干渉防
   止装置。 ６、運転位置にスイッチを設け、該スイッチを操作する
   ことによって、該スイッチ操作の瞬間における上部旋回
   体の旋回角の検出手段からの情報と複数の各腕部旋回角
   の検出手段からの情報とを入力する手段と、これらの情
   報を記憶する手段とを備えたことを特徴とする請求項１
   記載の超小旋回パワーショベルにおける作業機干渉防止
   装置。 ７、運転位置にスイッチを設け、該スイッチを操作する
   ことによって、該スイッチ操作の瞬間における上部旋回
   体の旋回角の検出手段からの情報と複数の各腕部旋回角
   の検出手段からの情報とを入力する手段と、前記複数の
   入手情報から、該超小旋回パワーショベルにおける上部
   旋回体旋回中心から作業機先端までの実効直線長さを算
   出する手段と、該算出値以遠を予め定めた領域として記
   憶する手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の
   超小旋回パワーショベルにおける作業機干渉防止装置。 ８、運転位置にスイッチを設け、該スイッチを操作する
   ことによって所定の数値を入力する手段と、該入力値よ
   りも大なる範囲を予め定めた領域として記録する手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の超小旋回パワ
   ーショベルにおける作業機干渉防止装置。