WO1998030759A1

WO1998030759A1 - Interference preventing device for two-piece boom type hydraulic excavator

Info

Publication number: WO1998030759A1
Application number: PCT/JP1998/000014
Authority: WO
Inventors: Ei Takahashi; Kazuhiro Sunamura; Yusuke Kajita
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1997-01-07
Filing date: 1998-01-06
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 1999-07-07
Also published as: CN1076422C; CN1216079A; KR100281009B1; KR20000064551A; US6230090B1; JP3759961B2; EP0915208A1; EP0915208A4; EP0915208B1; DE69831713D1; DE69831713T2

Description

明細書

2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置技術分野

本発明は 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置に係わり、特に作業フ口ン卜の所定部位が車両本体に近づくと作業フロン卜の動きを規制する 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置に関する。背景技術

油圧ショベルの作業フロントは上下動可能なブーム及びアーム等のフロント部材からなり、アームの先端にバケツト等の作業具力装着される。作業フロン卜のブームはある角度で屈曲しており、通常これは一本のモノブームで構成されているが、第 1ブームと第 2ブームの 2本のブームに分割したものもあり、これは 2 ピ一スブーム式油圧ショベルと呼ばれている。

2ピースブーム式油圧ショベルでは、オペレータが第 1ブーム、第 2ブーム、アームなどの各フロント部材を操作レバ一によって操作するとき、第 1ブームと第 2ブームの角度を任意に変えれるため、その角度によってはバケツ卜が車両本体、特に運転室（キヤブ）に干渉する恐れがある。そこで、このような干渉を防止するための干渉防止装置が特開平 2— 3 0 8 0 1 8公報に提案されている。特開平 2— 3 0 8 0 1 8公報の提案では、第 1、第 2ブーム及びアームの各関節の枢着部に各関節の相対角を検出するポテンショメータを設け、このポテンショメータからの出力に基づいてアームの先端位置を演算するとともに、この演算されたアーム先端位置が予め設定した危険領域に入った時、警報装置を作動させる信号を出力する。また、アーム先端位置が予め設定された危険領域に入った時、干渉防止コントローラより出力される信号により各フロント部材の作動ァクチュェ一夕と操作弁との間に設置された切換弁を停止位置に切り換えて、作動中のフロント部材の動きを自動停止させる。発明の開示

以上のように特開平 2 - 3 0 8 0 1 8公報に記載の従来技術では、危険領域にアーム先端が進入した場合、各フロント部材が停止するよう規制される。しかし、このようにフロント部材を停止させると、運転室近くでの作業を行う時は、作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす掘削 ·放土作業のような作業は連続的にスム一ズに行えず、作業性が大幅に損なわれる。

本発明の目的は、作業フロントを手前方向に動かす作業を連続的にスムーズに行え、作業性を向上する 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を提供することにある。

( 1 ) 上記目的を達成するために、本発明は、車両本体と、この車両本体に設けられ、上下動可能な第 1、第 2ブーム及びアームを含む複数のフロント部材からなる作業フロントと、第 1ブームを駆動する第 1ブームシリンダ、第 2ブームを駆動する第 2ブームシリンダ及びアームを駆動するァ一ムシリンダと、第 1ブ一ムの操作手段の操作信号に応じて第 1ブームシリンダに供給される圧油の流量を制御する第 1ブーム用流量制御弁と、第 2ブームの操作手段の操作信号に応じて第 2ブームシリンダに供給される圧油の流量を制御する第 2ブーム用流量制御弁と、アームの操作手段の操作信号に応じてアームシリンダに供給される圧油の流量を制御するアーム用流量制御弁とを備えた 2ピースブーム式油圧ショベルに設けられ、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと作業フロントの動きを規制する 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記作業フロン卜の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記姿勢検出手段の検出信号を入力し、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、前記第 2ブームをダンプ方向に動かすよう第 2ブーム用流量制御弁に指令信号を出力する制御手段とを備えるものとする。

以上のように構成した本発明では、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、第 2ブームがダンプ方向に動かされるので、作業フロントが停止すること無く車両本体及び運転室との干渉を防止し、作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行える。

また、アームでなく、実際の作業中に使用頻度の少ない第 2ブームをダンプ方向に動かして上記の制御を行うことにより、オペレータに違和感の少ない干渉防止制御が行える。

( 2 ) 上記（1 ) において、好ましくは、前記制御手段は、前記第 1ブームの操作手段により第 1ブームが上げ方向に動かされると、その第 1ブーム上げを続行しながら前記第 2ブームをダンプ方向に動かすよう制御する。

これにより作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、第 1ブーム上げと第 2ブームダンプとの複合により、作業フロントの所定部位が車両本体（運転室）を迂回して動くようになり、作業フロントと車両本体との干渉を回避しつつ作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行える。

( 3 ) 上記（2 ) において、好ましくは、前記制御手段は、前記第 1ブームの操作手段の第 1ブーム上げ方向の操作信号を入力し、前記作業フ口ン卜の所定部位が車両本体に近づくにしたがって第 1ブームの上げ動作を減速し、その後減速した第 1ブーム上げ動作を続行するように前記第 1ブームの上げ方向の操作信号を補正する。

これにより作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと第 1ブームの上げ動作が減速されるので、油圧ポンプの最大容量に限りがあっても第 2ブームシリンダには十分な流量の圧油が供給でき、第 2ブ一厶を素早くダンプし、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。

また、第 1ブーム上げ動作が減速されるので、車両本体に対する作業フロントの所定部位の接近量が抑えられ、第 2ブームダンプにより作業フロン卜と車両本体との干渉を確実に防止できる。

( 4 ) また、上記（2 ) において、好ましくは、前記制御手段は、前記第 2ブ一ムの操作手段の第 2ブームクラウド方向の操作信号及びアームの操作手段のァ一ムクラウド方向の操作信号を入力し、前記第 1ブームが上げ方向に動かされていないときは、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくにしたがって減速し、その後停止するように前記第 2ブームのクラウド方向の操作信号及びアームのクラウド方向の操作信号を補正する。

これにより第 1ブームを上げ方向に操作せず、第 2ブームかつ Z又はアームをクラウド方向に操作する作業にあっては、作業フロン卜の所定部位が車両本体に近づくと減速停止するだけであり、第 2ブームダンプにより作業フロントが車両本体から離れる方向に移動することがない。

ここで、第 1ブーム上げをせずに第 2ブームかつ/又はアームをクラウド方向に操作する作業では、オペレータは作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業だけを意図する場合が多く、第 2ブームダンプにより作業フ口ン卜が車両本体から離れる方向に移動するとオペレータにとっては不測の動きとなり、ダンプ方向に壁などの物体があると作業フ口ン卜がぶっかることまる。上記のように作業フロントを減速停止させることによりオペレータの不測の動きが生じなくなり、良好な操作性が確保される。

( 5 ) 更に、上記（2 ) において、好ましくは、前記制御手段は、前記アームの操作手段のアームクラウド方向の操作信号を入力し、前記第 1ブームが上げ方向に動かされているときは、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくにしたがってアームクラウド動作を減速し、その後減速したアームクラウド動作を続行するよう前記アームのクラウド方向の操作信号を補正する。

これにより第 1ブーム上げとァ一ムクラウド操作により作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、アームクラウドは減速後ある程度の速度で動き続けるようになり、第 2ブームダンプによる復元制御に際してアームクラウドの停止 · 減速の繰り返しが回避され、スムーズな干渉回避制御が可能となる。

( 6 ) 上記（ 1 ) 又は（ 2 ) において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位の移動速度に応じた第 2ブームのダンプ方向の目標速度を計算し、第 2ブームがこの目標速度で動くよう前記制御を行う。

これにより第 2ブームをダンプするよう制御するとき、作業フロントの所定部位の移動速度に適合した第 2ブームダンプ速度が得られ、スムーズな干渉防止制御が行える。

( 7 ) 上記（6 ) において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位の移動速度が大きくなるに従って大きくなるよう前記第 2ブームのダンプ方向の目標速度を計算する。

( 8 ) また、上記（1 ) 又は（2 ) において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロン卜の所定部位が車両本体に近づくに従って大きくなる第 2ブームのダンプ方向の目標速度を計算し、第 2ブームがこの目標速度で動くよう前記制御を行う。

これにより作業部材の所定部位が車両本体に近づけば近づくほど第 2ブームダンプ速度が大きくなり、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。

( 9 ) また、上記（1 ) 又は（2 ) において、好ましくは、前記姿勢検出手段は、前記作業フロン卜の所定部位から車両本体の周囲に予め設定された領域までの距離を計算する手段を有し、前記制御手段は、前記計算した距離が予め設定された第 1制御開始距離以下になると当該距離が小さくなるに従って減速するよう各操作手段の操作信号を補正するとともに、前記計算した距離が予め設定された前記第 1制御開始距離よりも小さい第 2制御開始距離になると、少なくとも前記第 1 ブームの上げ動作を除し、て各フ口ント部材が停止するよう各操作手段の操作信号を補正し、更に前記計算した距離が前記第 2制御開始距離以下になると前記第 2 ブームをダンプ方向に動かすよう制御する。

これにより作業フロン卜の所定部位が車両本体に近づくと、まず第 1制御開始距離以下で各フ口ント部材が減速されかつ少なくとも第 1ブームの上げ動作を除いて各フロント部材が停止し、その後第 2制御開始距離以下で第 2ブームがダンプ方向に動かされるよう制御されるので、油圧ポンプの最大容量に限りがあつても第 2ブ一厶シリンダには十分な流量の圧油が供給でき、第 2ブームを素早くダンプし、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。

また、第 2ブームがダンプ方向に動かされるよう制御する前に各フロント部材が減速されるので、作業フロン卜の所定部位の第 2制御開始距離を超えた進入量が抑えられ、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。

( 1 0 ) 上記（9 ) において、好ましくは、前記制御手段は、前記計算した距離が予め設定された前記第 1制御開始距離よりも小さい第 2制御開始距離になると、前記第 1ブームの上げ動作と前記アームのクラウド動作を除いて各フロント部材が停止するよう各操作手段の操作信号を補正する。

これにより第 1ブ一ム上げとァームクラウド操作により作業フロン卜の所定部位が車両本体に近づき、第 2制御開始距離以下になったとき、アームクラウドはある程度の速度で動き続けるようになり、第 2ブームダンプによる復元制御に際してアームクラウドの停止.減速の繰り返しが回避され、スムーズな干渉回避制御が可能となる。

( 1 1 ) また、上記（9 ) において、好ましくは、前記制御手段は、各操作手段の操作信号を入力し、操作手段の操作量が大きくなるにしたがって減速度合いが小さくなるようにそれぞれの操作手段の操作信号を補正する。

これにより各操作手段の操作量係わらず常に第 1制御開始距離近辺から減速制御が開始されるようになり、スムーズな減速制御が可能となる。

( 1 2 ) 更に、上記（1 ) 又は（2 ) において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、前記第 2ブームとアームの両方をダンプ方向に動かすよう第 2ブーム用流量制御弁及びアーム用流量制御弁に指令信号を出力する。

これにより応答の良、迅速な干渉防止制御が可能となる。

( 1 3 ) また、上記（1 ) 又は（2 ) において、前記制御手段は、前記作業フロン卜の所定部位が車両本体に近づくと、前記第 2ブームに代えてアームをダンプ方向に動かすようアーム用流量制御弁に指令信号を出力するものであってもよい図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施形態による 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を示す図である。

図 2は、本発明の第 1の実施形態による千渉防止制御方法を説明するフローチヤートである。

図 3は、作業フロントの寸法、角度及び座標系を示す図である。

図 4は、コントロ一ラの制御アルゴリズムを示す機能ブロック図である。図 5は、アーム先端位置から復元領域の境界線までの距離偏差 Δ Zを算出する方法を説明する図である。

図 6は、減速制御の詳細を示す機能プロック図である。

図 7は、制御ゲインブロックでの偏差 Δ Zと減速ゲインの設定関係を拡大して示す図である。

図 8は、偏差 Δ Ζと減速ゲインの設定関係がパイロット圧によりどのように変化するかを示す図である。

図 9は復元制御の詳細を示す機能ブロック図である。

図 1 0は、制御ゲインブロックでの偏差△ Zと復元ゲインの設定関係及びフィ ―ドバックゲインブロックでの第 2ブ一ムシリンダ目標速度とフィ一ドバックゲィンの設定関係を拡大して示す図である。

図 1 1は、アーム先端目標速度の求めるときの考え方を説明する図である。図 1 2は、本発明の第 2の実施形態による 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を示す図である。

図 1 3は、復元制御の詳細を示す機能ブロック図である。

図 1 4は、本発明の第 3の実施形態による 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を示す図である。

図 1 5は、コントローラの制御アルゴリズムを示す機能ブロック図である。図 1 6は、本発明の第 3の実施形態による 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置を示す図である。

図 1 7は、減速制御の詳細を示す機能ブロック図である。

図 1 8は、復元制御の詳細を示す機能ブロック図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明のいくつかの実施形態を図面を用いて説明する。

まず、本発明の第 1の実施形態を図 1〜図 1 1により説明する。

図 1において、本発明が係わる 2ピースブーム式油圧ショベル 4 0は、車両本体 4 1と多関節形の作業フロント 4 2を有し、車両本体 4 1は下部走行体 4 1 A、この下部走行体 4 1 A上に旋回可能に搭載された上部旋回体 4 1 B、この上部旋回体 4 1 B上に設けられた運転室 4 1 Cで構成され、作業フロント 4 2は上部旋回体 4 1 Bの前部に上下方向に可動可能に取り付けられた第 1ブーム 1と、この第 1ブーム 1に上下方向に回動可能に取り付けられた第 2ブーム 2と、この第 2 ブーム 2に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム 3と、このアーム 3に上下方向に回動可能に取り付けられた作業具、例えばバケツト 4とで構成されている。また、第 1ブーム 1は第 1ブ一ムシリンダ 1 Aで駆動され、第 2ブーム 2は第 2ブームシリンダ 2 Aで駆動され、アーム 3はアームシリンダ 3 Aで駆動され、バゲッ卜 4はバゲットシリンダ 4 Aで駆動される。

図 1の下側に油圧ショベル 4 0の油圧駆動回路を示す。この油圧駆動回路は、上記の第 1ブームシリンダ 1 A、第 2ブ一ムシリンダ 2 A、アームシリンダ 3 A と、容量可変機構 2 9 A及び 2 9 Bを備え持つ油圧ポンプ 2 9， 3 0と、油圧ポンプ 2 9から第 1ブ一ムシリンダ 1 A及び第 2ブームシリンダ 2 Aに供給される圧油の流量を制御する第 1ブーム用流量制御弁 1 0及び第 2ブーム用流量制御弁 1 1と、油圧ポンプ 3 0からァ一ムシリンダ 3 Aに供給される圧油の流量を制御するアーム用流量制御弁 1 2と、第 1ブーム流量制御弁 1 0に対しパイロッ卜圧の操作信号を出力するパイロット弁 1 9 , 2 0と、第 2ブーム流量制御弁 1 1に対しパイロット圧の操作信号を出力するパイロット弁 2 1 , 2 2と、アーム用流量制御弁 1 2に対しパイロット圧の操作信号を出力するパイロット弁 2 3 , 2 4 とを備えている。パイロット弁 1 9 , 2 0は同じ操作レバ一の操作方向に応じて選択的に操作され、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を指令信号として出力する。パイロット弁 2 1 , 2 2及びパイロット弁 2 3 , 2 4もそれぞれ同じ操作レバーの操作方向に応じて選択的に操作され、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を指令信号として出力する。流量制御弁 1 0 , 1 1 , 1 2はパイ口ット弁からのパイロット圧によりそれぞれの操作レバ一の操作量（パイロット圧）に応じた開口面積となるよう制御され、圧油の流量と供給方向を制御する。

図 1では、油圧駆動回路として、第 1ブ一ムシリンダ 1 A、第 2ブ一ムシリンダ 2 A、ァ一ムシリンダ 3 Aに係わる部分のみを示し、バケツトシリンダ 4 Aや旋回用及び走行用のァクチユエ一夕に係わる部分は省略している。

以上のような 2ピースブーム式油圧ショベルに本発明の干渉防止装置が設けられている。この干渉防止装置は、上部旋回体 4 1 Bと第 1ブーム 1との接続部に設けられ、上部旋回体 4 1 Bと第 1ブーム 1との相対角度を検出する第 1ブーム角度センサ 5と、第 1ブーム 1と第 2ブーム 2との接続部に設けられ、第 1ブーム 1と第 2ブーム 2との相対角度を検出する第 2ブーム角度センサ 6と、第 2ブ —ム 2とアーム 3との接続部に設けられ、第 2ブーム 2とアーム 3との相対角度を検出するアーム角度センサ 7と、パイロッ卜弁 19， 20から出力されたパイロッ卜圧をそれぞれ検出する圧力センサ 25, 26と、パイロット弁 2 1から出力されたパイロット圧を検出する圧力センサ 27と、パイロット弁 23から出力されたパイロッ卜圧を検出する圧力センサ 28と、パイロット弁 1 9， 20から出力されたパイロッ卜圧をそれぞれ減圧する比例電磁減圧弁 13, 14と、パイロッ卜弁 21から出力されたパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁 16と、パイロッ卜油圧源 32からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁 17と、ノィロット弁 23からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁 1 8と、パイロッ卜弁 22から出力されたパイロット圧と比例電磁減圧弁 17から出力されたパイ口ット圧の高い方を選択して流量制御弁 1 1に与えるシャトル弁 33と、入出力装置 50 aと CPU50 bとメモリ 50 cとからなるコントローラ 50とを備えている。

コントローラ 50は、角度センサ 5, 6， 7と圧力センサ 25， 26, 27, 28の信号を入力し、これらの角度信号及び圧力信号に基づいて作業フロン卜 4 2を制御するための制御信号を電磁比例減圧弁 13， 14, 16， 17， 18へ出力する。

3 1はタンクである。

本実施形態の干渉防止制御方法を説明する。

本実施形態では、図 1に示すように、減速領域 R 1と復元領域 R 2を設定し、減速領域 R 1内では減速制御を行い、復元領域 R 2内では復元制御を行う。

ここで、 K 1は減速領域 R 1と復元領域 R 2の境を表す境界線であり、 K2は減速領域 R 1と制御を行わない領域との境を表す境界であり、減速開始線である c 境界線 2は境界線 K 1に対して所定距離 rO隔てて設定される。

図 2は干渉防止制御方法の概略を示すフ口一チヤ一卜である。

まず、角度センサ 5， 6, 7の信号によりアーム先端位置を演算する（ステツプ 1 1) 。ここで、アーム先端位置は、図 3に示す第 1ブーム 1の基端を原点とした XY座標系の値として計算する。演算式を式（1) に示す。

X = L 1 cos 01 + L 2 cos (θ 1 + θ 2) + L 3 cos (^ 1 +^ 2 + 03) Y = L lsin^ 1 + L 2sin (Θ 1 + Θ 2) +L 3sin (Θ 1 + Θ 2 + Θ 3) (1) し 1 第 1ブーム 1の長さ

し 2 第 2ブーム 2の長さ

L 3 アーム 3の長さ

θ 1 第 1ブーム角度センサ 5の角度

θ 2 第 2ブーム角度センサ 6の角度

θ 3 アーム角度センサ 7の角度

次に、第 1ブーム上げ操作を行っているかを判断する（ステップ 12) 。 ΥΕ Sの場合は、アーム先端位置が境界線 Κ 2を超え、減速領域 R 1側に進入して入るかどうかを判断する（ステップ 13) 。 NOの場合も、アーム先端位置が境界線 K 2を超え、減速領域 R 1側に進入しているかどうかを判断する（ステップ 1 7) 。アーム先端が境界線 K 2を超えず、減速領域 R 1側に進入していなかった場合は何も制御をせずに、スタートへ戻る（ステップ 19) 。

第 1ブーム上げ操作を行っておらずかつアーム先端位置が境界線 K 2を超え、減速領域 R 1側に進入しているときは、境界線 K 1でアーム先端が停止するように電磁比例減圧弁 13, 14, 16, 18を操作してパイロット圧を減圧させ、第 1ブーム 1、第 2ブーム 2、アーム 3の各シリンダ 1 A， 2 A, 3 Aを減速させる各ァクチユエ一夕を減速、停止させる減速制御を行う（ステップ 12, 17， 18) 。ここでの減速制御の詳細については後述する。

第 1ブーム上げ操作を行っておりかつアーム先端位置が境界線 K 2を超え、減速領域 R 1側に進入しているときは、電磁比例減圧弁 13, 14, 16, 18を操作してパイロット圧を減圧させ、第 1ブーム 1、第 2ブーム 2、アーム 3の各シリンダ 1 A, 2 A, 3 Aを減速させることで、減速領域 R 1内でアーム先端位置を減速させ、アーム先端速度を決められた速度まで落とすようにする減速制御を行う（ステップ 12， 13, 14) 。

次に、アーム先端位置が境界線 K 1を越えて、復元領域 R 2に進入しているかどうかの判断をする（ステップ 15) 。アーム先端が境界線 K 1を越え、復元領域 R 2側に進入していなかった場合は、スタートへ戻る（ステップ 19) 。

アーム先端が境界線 K 1を越え、復元領域 R 2側に進入しているときは、電磁比例減圧弁 1 7を操作してパイロット圧を生成し、第 2ブーム 2を自動的にダンプさせる制御を行い、アーム先端位置を境界線 K 1より減速領域 R 1側へと移動させる復元制御を行う。この動作により作業フロン卜 4 2の所定部位、例えばバケット 4力運転室 4 1 Cに干渉することを回避する。ここでの復元制御の詳細については後述する。

以上の処理はコントローラ 5 0で行われる。このコントローラ 5 0の制御アルゴリズムを図 4〜図 1 1により説明する。

まず、コントローラ 5 0の全体の制御アルゴリズムを図 4により説明する。図 4において、ブロック B 9で角度センサ 5， 6 , 7の信号を入力し、角度 0 1， Θ 2 , 3からアーム先端位置を演算する。次いで、ブロック B 1 0でァ一ム先端位置（X, Y ) よりァ一ム先端位置から境界線 K 1までの最短距離の偏差厶 Zを算出する。この算出の詳細を図 5に示す。アーム先端が減速領域 R 1側にある時又は制御を行わな L、領域にある時は偏差 Δ Zはプラスにし、復元領域 R 2 にある時は偏差 Δ Ζをマイナスとする。

次に、ブロック B 1 0で算出された偏差 Δ Ζをブロック B 1 1， B 1 2 , B 1 3に入力する。

ブロック B 1 1では、圧力センサ 2 5， 2 6 , 2 7 , 2 8の信号を更に入力し、パイロット圧 P fbu， P fbd, P sbc， Pacと偏差 Δ Zから減速制御の制御アルゴリズムにより電磁比例弁 1 3 , 1 4， 1 6 , 1 8の指令電圧を算出する。

ブロック B 1 2では、ブロック B 9で算出されたアーム先端位置（X, Y ) と偏差 Δ Zから復元制御の制御アルゴリズムにより電磁比例弁 1 7の指令電圧を算出する。

ブロック B 1 3では偏差 Δ Ζがプラスのときは 0信号を出力し、マイナスのときは 1信号を出力する。また、ブロック B 1 4では圧力センサ 2 5の信号を入力し、第 1ブーム上げのパイロット圧 P fbuが入っているとき、 1信号を出力し、入つていないときは 0信号を出力する。

プロック B 1 5ではプロック B 1 3， B 1 4の出力信号の M I N選択を行、、この選択した信号をプロック B 1 6で復元制御のプロック B 1 2からの電磁比例弁 1 7の指令電圧と掛け合わせ、ブロック B 1 3 , B 1 4の出力信号がともに 1 信号であるときのみブロック B 1 2の復元制御を行うようにしている。

ブロック B 1 1の減速制御の詳細を図 6に機能プロック図で示す。

まず、第 1ブーム上げ用電磁比例減圧弁 1 3の制御について説明する。制御ゲインブロック 1 0 1では偏差 Δ Ζより減速ゲイン Kfbuを算出し、第 1ブーム上げメ一タイリング特性ブロック 1 0 0では第 1ブーム上げパイロット圧 P fbuよりシリンダ目標速度 Mfbuを算出し、ブロック 1 1 7で減速ゲイン Kfbuとシリンダ目標速度 Mfbuを掛ける。その値からメータリングテーブル 1 0 2より、目標パイ口ッ卜圧 P fbunを算出し、電圧テーブル 1 0 3にて、第 1ブーム上げ用電磁比例減圧弁 1 3の出力電圧に換算し、出力する。

制御ゲインブロック 1 0 1での偏差 Δ Ζと減速ゲイン Kfbuの設定関係を図 7 ( a ) に拡大して示す。偏差 Δ Ζが減速開始距離 r Oよりも大きいときは減速ゲイン Kfbuが 1で、偏差 Δ Ζが減速開始距離 r O以下になると、偏差 Δ Ζが小さくなるに従って減速ゲイン Kfbuが小さくなり、偏差 Δ Ζが 0になると減速ゲイン Kf が 0よりも大きなある値となり、偏差 Δ Zが負の値になると減速ゲイン K f buが偏差 Δ Zが 0のときの値に保たれるように偏差 Δ Zと減速ゲイン Kfbuとの関係が設定されている。これにより復元領域 R 2内での減速ゲイン Kfbuが 0より大きくなり、復元領域 R 2内で第 1ブーム 1を動作可能としている。

第 1ブーム上げメ一タリング特性プロック 1 0 0での第 1ブーム上げパイ口ット圧 P fbuとシリンダ目標速度 Mfbuとの設定関係は流量制御弁 1 0の第 1ブーム上げ方向の開口面積特性に応じて決められるものであり、ブロック 1 1 7でシリンダ目標速度 Mfbuが乗じられた減速ゲイン Kfbuは、図 8 ( a ) に示すように、第 1ブーム上げパイロッ卜圧 P fbuが高くなるに従って大きくなるように減速ゲイン Kfbu*へと補正され、第 1ブーム上げの動作速度に応じた減速制御が可能となる。

すなわち、第 1ブーム上げパイロット圧 P fbuの高低に係わらず偏差 Δ Ζが減速開始距離 r O以下になると図 7 ( a ) の特性に従って減速制御が開始されるようになり、常にスムーズな減速制御が可能となる。

メ一タリングテーブル 1 0 2の特性はプロック 1 0 0の第 1ブーム上げメータリング特性の逆特性である。第 1ブーム下げ用電磁比例減圧弁 14、第 2ブームクラウド用電磁比例減圧弁 16につ L、ても、制御ゲインブロック 105、第 1ブーム下げメ一タリング特性プロック 104、乗算ブロック 1 1 8、メ一タリングテーブル 106、電圧テ一ブル 107、及び制御ゲインブロック 109、第 2ブームクラウドメ一夕リング特性プロック 108、乗算プロック 1 19、メ一タリングテ一ブル 1 10、電圧テーブル 1 1 1により、第 1ブーム上げ用電磁比例減圧弁 16と同様に制御される。

ただし、制御ゲインブロック 105, 109では、図 7 (b) に拡大して示すように、偏差 ΔΖが 0以下になると減速ゲイン Kfbd， Ksbcが 0となるように偏差 ΔΖと減速ゲインとの関係が設定されており、これにより境界線 K 1上で第 1 ブーム下げ及び第 2ブームクラウドが停止するようになっている。

また、例えばブロック 1 18でシリンダ目標速度 Mfbdが乗じられた減速ゲイン Kfbdは、図 8 (b) に示すように、第 1ブーム下げパイロット圧 Pfbdが高くなるに従って大きくなるように減速ゲイン Kfbd*へと補正され、図 8 (a) の場合と同様、第 1ブーム下げのの動作速度に応じた減速制御が可能となる。

次に、アームクラウド用電磁比例減圧弁 18の制御について説明する。制御ゲインブロック 1 13では偏差 ΔΖより減速ゲイン Kacを算出し、第 1ブーム上げパイ口ット圧ゲインブロック 1 1 6では第 1ブーム上げパイロット圧 Pfbuよりゲイン Kfbuを算出する。また、アームクラウドメタリング特性ブロック 1 1 2ではアームクラウドパイロット圧 Pacよりシリンダ目標速度 Macを算出する。

制御ゲインブロック 1 13の設定は制御ゲインブロック 105とほぼ同じであ o

第 1ブーム上げパイ口ッ卜圧ゲインブロック 1 16での第 1ブーム上げパイ口ッ卜圧 Pfbuとゲイン Kfbuの設定関係を図 7 (c) に拡大して示す。第 1ブーム上げパイロット圧 Pfbuが最高のときはゲイン Kfbuが 0で、パイロット圧 Pfbuが低くなるに従いゲイン Kfbuが大きくなり、パイロット圧 Pfbuが 0付近まで低くなるとゲイン Kfbuが 1となるようにパイロット圧 Pfbuとゲイン Kfbuの関係が設定されている。

ブロック 1 12, 1 13, 1 16で求めた 3つのゲインはブロック 120〜1 23で次式のように掛け合わせて処理され、修正減速ゲイン Kac*を求める。

Kac*= ( 1 -Kfbu+Kacx Kfbu) xMac … （2)

これにより、修正減速ゲイン Kac*は、図 8 (c) に示すように、第 1ブーム上げパイロット圧 Pfbuが高くなるに従って減速ゲインゲイン Kac*が大きくなり、減速量を抑え、アーム先端が境界線 K 1を越える時点で、第 1ブームの上げ速度に応じたある程度のアームクラウド速度で進入できるようにしてある。また、第 1ブーム上げ等の場合と同様、アームクラウドパイロッ卜圧 Pacが高くなるに従つて減速ゲイン Kac*が大きくなるように補正され、アーム 3の動作速度に応じた減速制御が可能となる。

そして、修正減速ゲイン Kac*からメータリングテ一ブル 1 14より目標パイ口ット圧 Pacnを算出し、電圧テーブル 1 15にてアームクラウド用電磁比例減圧弁 18の出力電圧に換算し、出力する。

ブロック B 12の復元制御の詳細を図 9に機能プロック図で示す。

制御ゲインブロック 200で偏差 ΔΖより復元ゲイン Ksbddを算出する。また、図 4のブロック B 9で計算したアーム先端位置の座標値（X, Y) を用いてプロック 204で第 1ブーム 1、第 2ブーム 2、アーム 3の各フロント角速度

1, θ' 2, θ' ₃) を求める Γ は微分を表す）。次に、これらのフロント角速度 θ' L , θ' 2, θ' 3) を用いてブロック 205でアーム先端速度（Χ' , Υ' ) を求め、このアーム先端速度（X' ， Y' ) を用いてブロック 206でアーム先端目標速度（Χ' η, Υ' を求める。次に、このアーム先端目標速度（Χ' η,

Υ' _η) を用いてブロック 207で第 2ブーム目標角速度 0' _2ηを求め、この第 2 ブーム目標角速度 0' _2ηを用いてブロック 208で第 2ブームシリンダ目標速度 S_2nを求め、更にフィ一ドバックゲインブロック 209で第 2ブ一ムシリンダ目標速度 S_2nよりフィ一ドバックゲイン Ksbfを求める。

以上より求めた復元ゲイン Ksbddとフィードバックゲイン Ksbfを加算部 203 で足し合わせ、このゲイン Ksbdからメータリングテーブル 201より目標パイ口ッ卜圧 Psbdnを算出し、電圧テーブル 202にて第 2ブームダンプ用電磁比例減圧弁 17の出力電圧に換算し、ブロック 16の乗算部（図 4参照）を経て出力す 0 制御ゲインブロック 2 0 0での偏差 Δ Zと復元ゲイン Ksbddの設定関係の一例を図 1 0 ( a ) に拡大して示す。偏差 Δ Ζ力正の値にあるときは復元ゲイン Ksb ddは 0で、偏差 Δ Ζが負の値になると（アーム先端が復元領域 R 2に侵入すると）偏差 Δ Ζが小さくなるに従って復元ゲイン Ksbdd力大きくなり、偏差 Δ Ζが負のある値以下になると復元ゲイン Ksbddが 1となるように偏差 Δ Ζと復元ゲイン K sbddとの関係が設定されている。

ブロック 2 0 5ではアーム先端速度は次式により算出する。

X

Ρ = Ρι + Ρ₂+Ρ₃ = Y (3)

Z

丄 ₃ ( θ , + θ₂+θ,) sin ( ^ 1 + ^ 2+ ^ 3

Ρ₃ = L₃ ( ^! + ^ 2+ ^3) cos ( ^ , + ^ 2+ ^ 3 )

0

(微分記号は本文中の ' と同じ）

ブロック 2 0 6では、ァ一ム先端が図 1 1のハッチング Aの減速領域 R 1から R 2に侵入するときは、

Χ' π = -Χ'

Y' n = Y' … （4 ) ァ一ム先端が図 1 1のハッチング Bの減速領域 R 1から R 2に侵入するときは、

によりアーム先端目標速度（Χ' η, Ύ' η) を求める。

ブロック 207では、ブロック 206で求めたアーム先端目標速度が（4) 式の場合は、

θ 一 Ι_η θ idising i+L₂sin(g ι±θ ₂)†L₃$in( θ i+g ₂+0₃))+0₃L₃sin(g ₂+g ₃)

- L₂sin ( θ ι + θ 2) - Lasin ( θ 1 + θ 2+ θ a

…… (6)

( 5 ) 式の場合は、

θ ― ϊη- θ idicose i†L₂cos( θ ι θ ₂)+L₃cos( θ ι θ 2+0₃))-g aLacosC^ χ\ θ 2 θ 3)

L 2C0S ( 0 1 + 02) + L 3C0S ( θ 1 + θ 2 + θ 3)

…… (7) により第 2ブーム目標角速度 0' _2ηを求める。

フィードバックゲインブロック 209での第 2ブ一ムシリンダ目標速度 S_2nとフィードバックゲイン Ksbfの設定関係の一例を図 1 0 (b) に拡大して示す。第 2ブ一ムシリンダ目標速度 S_2nが最大のとき、ゲイン Ksbfは例えば 1であり、第 2ブームシリンダ目標速度 S_2nが小さくなるに従ってゲイン Ksbfは小さくなるように第 2ブ一ムシリンダ目標速度 S _{2 n}とフィードバックゲイン K sbfの関係が設定されている。

メ一タリングテーブル 20 1の特性は、流量制御弁 1 1の第 2ブームダンプ方向の開口面積特性に応じて決められる第 2ブームダンプパイロッ卜圧 Psbdとシリンダ目標速度 Msbdの逆特性である。ただし、横軸のシリンダ目標速度 Msbdはゲィンに換算されている。

以上によりアーム先端が復元領域 R 2に侵入すると、制御ゲインブロック 20 0でその侵入量に応じた復元ゲイン Ksbddが演算されると共に、フィードバックゲインブロック 209でその時のアーム先端速度に応じたフィ―ドバックゲインが演算され、復元領域 R 2への侵入量とアーム先端速度に応じた速度で第 2ブーム 2をダンプし、アーム先端を減速領域 R 1内に戻すように移動させる。次に、以上のように構成した本実施形態の動作を説明する。作業例として、 (a) 第 1ブーム上げがない場合、（b) 第 1ブーム上げがありかつアームクラゥドがない場合、（c) 第 1ブーム上げがありかつアームクラウドもある場合について説明する。

(a) 第 1ブーム上げがない場合

第 1ブーム流量制御弁 10の上げ方向のパイロット弁 19が操作されておらず、それ以外のパイロッ卜弁、例えば第 2ブーム用流量制御弁 1 1のクラウド方向のパイロット弁 21又はアーム用流量制御弁 12のクラウド方向のパイロッ卜弁 2 3が操作されている場合は、図 6の 108, 108， 1 19, 1 10, 1 1 1又は 1 12， 1 13， 123, 1 14, 1 15の各機能により、ァ一厶先端位置が境界線 2を超え、減速領域 R 1側に進入すると、境界線 1でアーム先端が停止するように電磁比例減圧弁 1 6又は 18を操作してパイロット圧を減圧させ、第 2ブーム 2又はアーム 3のシリンダ 2 A又は 3 Aを減速、停止させる。

このとき、ブロック 105又は 1 13の減速ゲインは、図 8 (b) で説明したように、パイロット圧が高くなるに従って大きくなるように補正されるので、パイロット圧の高低に係わらずアーム先端位置が境界線 K 2を超えると減速制御が開始され、常にスムーズな減速制御が可能となる。

第 1ブーム用流量制御弁 10の下げ方向のパイロット弁 20が操作されている場合も同様である。

一方、このとき、図 4に示すブロック B 14には第 1ブーム上げのパイロット圧 Pfbuは入っておらず、ブロック B 14は 0信号を出力するので、作業フロン卜 42の慣性によりアーム先端が復元領域 R2に多少は入り込んだとしても、プロック 12の復元制御は行われない。

ここで、第 1ブーム上げをせずに第 2ブームかつ/又はアームをクラウド方向に操作する作業では、オペレータは作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業だけを意図する場合が多く、このような場合に第 2ブームダンプにより作業フロントが車両本体から離れる方向に移動するとオペレータにとつて不測の動きとなり、ダンプ方向に壁などの物体がある場合には、その物体に作業フロントがぶつかるおそれもある。上記のように作業フロントを減速停止させることによりオペレータの不測の動きが生じないので、良好な操作性が確保される。

(b) 第 1ブーム上げがありかつアームクラウドがない場合

第 1ブーム流量制御弁 10の上げ方向のパイロッ卜弁 19が操作されており、かつアーム用流量制御弁 12のクラウド方向のパイロット弁 23が操作されていない場合は、図 6の 100, 101, 1 17， 102, 103の各機能により、アーム先端位置が境界線 K 2を超え、減速領域 R 1側に進入すると、電磁比例減圧弁 13を操作してパイロット圧を減圧させ、第 1ブームのシリンダ 1 Aを減速させることで、第 1ブーム上げをプロック 101の減速ゲインで決められた速度まで落とすように減速制御し、アーム先端速度を減速する。

一方、このとき、図 4に示すブロック B 14には第 1ブーム上げのパイロット圧 Pibuが入っており、ブロック B 14は 1信号を出力している。従って、アーム先端位置が境界線 K 1を越えて、復元領域 R 2に進入すると、プロック 13の出力も 1信号となり、アーム先端位置を境界線 K 1より減速領域 R 1側へと移動させるブロック 1 2の復元制御が行われる。

すなわち、図 9の制御ゲインブロック 200で復元領域 R 2への侵入量に応じて復元ゲインが演算され、 204， 205, 206, 207, 208, 209の各機能でその時のアーム先端速度に応じてフィードバックゲインが演算され、これらゲインにより復元領域 R 2への侵入量とその時のアーム先端速度に応じて第 2ブーム 2を自動的にダンプして、アーム先端位置を減速領域 R 1内に戻すように移動させる。

これにより、アーム先端位置が境界線 K 2を超え、減速領域 R 1側に進入すると、第 1ブーム上げを決められた速度まで落とすようにする減速すると共に、ァーム先端位置が境界線 K 1を越えて復元領域 R 2に進入すると、減速された第 1 ブーム上げと復元制御による第 2ブームダンプとの複合により、アーム先端が車両本体、特に運転室を迂回して動くようになり、作業フ口ン卜が停止せずに連続的かつ滑らかに車両本体、特に運転室との干渉を回避でき、作業性を向上できる。

(c) 第 1ブーム上げがありかつアームクラウドもある場合

第 1ブーム流量制御弁 10の上げ方向のパイロット弁 19が操作されており、かつアーム用流量制御弁 12のクラウド方向のパイロッ卜弁 23も操作されているときは、上記（b ) の減速制御と復元制御が行われると共に、図 6の 1 1 6 , 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2の各機能により、図 8 ( c ) で説明したように第 1ブーム上げパイロット圧 P fbuが高くなるに従ってアームクラウドの減速ゲイン Kac' が大きくなるように修正され、減速量を抑え、第 1ブームの上げ速度に応じたある程度のアームクラウド速度で復元領域 R 2に侵入する。

ここで、もしアームクラウドに対しても境界線 K 1で停止するよう減速制御したとすると、ァ一ム先端が復元領域 R 2に侵入後第 2ブームダンプにより減速領域 R 1に戻された場合にアームクラウドの減速制御が再開されるので、ァ一ムクラウドの停止 ·減速が繰り返され、作業フロントの動きがぎくしゃくする。

本実施形態では、第 1ブームの上げ速度に応じたある程度のアームクラウド速度で復元領域 R 2に侵入するので、アームクラウドは減速制御を継続し、スムーズな干渉回避制御が可能となる。

以上のように本実施形態によれば、アーム先端位置が境界線 K 1を越えて復元領域 R 2に進入すると、第 2ブームダンプによりアーム先端が戻るよう動かされるので、作業フロントが停止すること無く運転室との干渉を防止し、作業フロン卜を手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行える。

また、第 1ブーム上げがあるときに上記のような第 2ブームダンプによる復元制御を行うので、第 1ブーム上げと第 2ブームダンプとの複合により、アーム先端が運転室を迂回して動くようになり、干渉回避制御をスムーズに行える。

また、第 1ブームを上げ方向に操作せず、第 2ブームかつ/又はアームをクラゥド方向に操作する作業にあっては、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと減速停止するだけであり、オペレータの不測の動きが生じないので、良好な操作性が得られる。

更に、アーム先端位置が境界線 K 2を超えると、まず減速制御を行い、その後第 2ブームダンプによる復元制御を行うため、油圧ポンプ 2 9の最大容量に限りがあっても、第 1ブームシリンダ 1 Aへの供給流量は減少するので、第 2ブ一ムシリンダ 2 Aに十分な流量の圧油が供給でき、第 2ブーム 2を素早くダンプできるようになる。また、第 2ブームをダンプするよう制御する前に各フロント部材が減速されるので、アーム先端の復元領域 R 2への進入量が抑えられる。従って、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。

また、アーム先端速度に応じてフィードバックゲインを演算し、第 2ブーム 2 をダンプするので、アーム先端速度に適合した第 2ブームダンプの速度が得られ、スム一ズな干渉回避制御が行えるとともに、ァ一ム先端の復元領域 R 2への侵入量に応じて復元ゲインが演算されるので、アーム先端が運転室に近づけば近づくほど第 2ブームダンプ速度が大きくなり、作業フロントと車両本体との干渉を確実に防止できる。

また、第 1ブーム上げとアームクラウドがある場合は、アーム先端が復元領域 R 2に侵入するとき、ある程度のアームクラウド速度で復元領域 R 2に侵入するので、第 2ブームダンプによる復元制御に際してアームクラウドの停止 ·減速が繰り返されることがなくなり、スム一ズな干渉回避制御が可能となる。

更に、減速ゲインをメータリング特性プロックで得たシリンダ目標速度に乗じることにより補正するので、操作パイロット圧の高低に係わらず偏差 Δ Ζが減速開始距離 r 0以下になると所定の特性に従って減速制御が開始されるようになり、常にスムーズな減速制御が可能となる。

また、本実施形態では、上記のようにアーム先端位置が復元領域 R 2に進入すると、第 2ブームダンプによりアーム先端を戻るよう動かして、作業フロントが停止すること無く運転室との干渉を防止している。ここで、アーム先端を戻す動き（運転室から離す動き）は、後述するようにアームをダンプ方向に動かすことによっても得られる。しかし、アームは通常の作業中（例えば掘削作業中）に作業そのものの実行のために使われるフロン卜部材であり、オペレータが操作レバ —を操作してアームをクラウド方向に動かしている作業中に、もし上記の制御が働いてアームがダンプ方向に動かされると、オペレータの意志に反した動きとなり、オペレータは違和感を感じることがある。これに対して、 2ピ一スブーム式油圧ショベルにおける第 2ブームは、作業開始前に前後方向の作業範囲を選定するいわゆるポジショニングブームとして用いられることが多く、実際の作業中に用いられる頻度は少ないので、上記の制御で第 2ブームがダンプ方向に動し、てもオペレータが違和感を感じる度合いは少ない。したがって、本実施形態によれば、オペレータの操作フィーリングを損なうことなく、干渉回避制御をスムーズに行うことができる。

以上の如く本実施形態によれば、作業フロントを手前方向に動かす作業を連続的にスムーズに行え、作業性を大幅に向上できる。

本発明の第 2の実施形態を図 12及び図 13により説明する。第 1の実施形態では復元制御で第 2ブームのみをダンプさせたが、本実施形態は第 2ブームとァ —ムをダンプさせるものである。図中、図 1及び図 9に示す部材又は機能と同等のものには同じ符号を付している。

図 12において、本実施形態による干渉防止装置は、図 1に示す第 1の実施形態のものに加えて、パイロット油圧源 32からのパイロッ卜圧を減圧する比例電磁減圧弁 15と、パイロット弁 24から出力されたパイロッ卜圧と比例電磁減圧弁 15から出力されたパイロッ卜圧の高い方を選択して流量制御弁 12に与えるシャトル弁 34とを有している。

コントローラ 50 Aの全体の制御アルゴリズムは図 4に示した第 1の実施形態と同じである。また、この制御アルゴリズムの詳細は、ブロック B 1 2の復元制御を除いて第 1の実施形態のものと同じである。

ブロック B 1 2の復元制御の詳細を図 13に機能プロック図で示す。

図 13において、本実施形態では、第 2ブームダンプに対するブロック 208， 209, 200, 203， 201， 202に加え、アームダンプに対するブロック 208 A, 209 A, 210, 213, 21 1, 212が加わっている。

また、ブロック 207 Aではアーム先端目標速度（Χ' η, Υ' η) を用いて第

2ブーム目標角速度 0' _2ηに加え、アーム目標角速度 0' _2ηΑを求め、このアーム目標角速度 0' _2ηΑを用いてブロック 208 Αでァ一ムシリンダ目標速度 S_2nAを求め、更にフィードバックゲインブロック 209 Aでアームブ一ムシリンダ目標速度 S_2nAよりフィードバックゲイン Kafを求める。

制御ゲインブロック 210では、偏差 ΔΖよりアームダンプに対する復元ゲイン Kacdを算出する。また、第 1の実施形態で説明した第 2ブームダンプに対する復元ゲイン Ksbddの場合と同様、制御ゲインブロック 210で求めた復元ゲイン Kacdに 204, 205, 206, 207 A, 208 A, 209 Aの各機能で求めたフィードバックゲイン Kafを加算部 213で足し合わせ、このゲイン Kacからメータリングテーブル 2 1 1より目標パイロット圧 P acnを算出し、電圧テーブル 2 1 2にてアームダンプ用電磁比例減圧弁 1 5の出力電圧に換算し、ブロック 1 6の乗算部（図 4参照）を経て出力する。

制御ゲインブロック 2 1 0における偏差△ Zと復元ゲイン Kaddの設定関係及びフィードバックゲインブロック 2 0 9 Aにおけるアームブームシリンダ目標速度 S _{2 n A}とフィードバックゲイン Kafの設定関係は、図 1 0 ( a ) 及び（b ) に示した設定関係と実質的に同じである。

また、メータリングテーブル 2 1 1の特性は、流量制御弁 1 2のアームダンプ方向の開口面積特性に応じて決められるアームダンプパイロット圧 P sbdとシリンダ目標速度 Msbdの逆特性である。ただし、この場合も、横軸のシリンダ目標速度はゲインに換算されている。

以上によりアーム先端が復元領域 R 2に侵入すると、制御ゲインブロック 2 0 0， 2 1 0でその侵入量に応じた復元ゲイン Ksbdd及び Kaddが演算されると共に、フィ一ドバックゲインブロック 2 0 9でその時のアーム先端速度に応じたフィ一ドバックゲインが演算され、復元領域 R 2への侵入量とアーム先端速度に応じた速度で第 2ブーム 2とアーム 3をダンプし、アーム先端を減速領域 R 1内に戻すように移動させる。

したがって、本実施形態においては、アーム先端が第 2ブーム 2とアーム 3の両方のダンプで減速領域 R 1内に戻るように動かされるので、アーム先端は素早くかつより滑らかに車体を迂回するように動かされ、より作業性を高めている。本発明の第 3の実施形態を図 1 4及び図 1 5により説明する。上記実施形態は操作手段としてパイロット弁を用いたが、本実施形態は操作手段として電気レバ —を用いたものである。

図 1 4において、本実施形態による干渉防止装置は、図 1に示す第 1の実施形態における操作手段としてのパイロット弁 1 9〜2 4に代え、電気レバ一装置 1 9 A〜 2 4 Aを有し、流量制御弁 1 0 , 1 1 , 1 2のパイロット操作系にはパイロット油圧源 3 2からのパイロット圧を基に電気レバ一装置 1 9 A〜 2 4 Aの操作量に応じてパイロット圧を発生する電磁比例減圧弁 1 3 , 1 4 , 1 6， 5 5， 1 8 , 5 6が設けられている。また、パイロット油圧源 3 2からのパイロット圧を減圧する比例電磁減圧弁 17が設けられ、パイロッ卜弁 55から出力されたパイロット圧と比例電磁減圧弁 17から出力されたパイロッ卜圧の高い方がシャトル弁 33により選択され、流量制御弁 1 1に与えられる。

コントローラ 50 Bは、電気レバ一装置 19 A〜24 Aと角度センサ 5, 6, 7の信号を入力し、これらの操作信号及び角度信号に基づいて作業フロン卜 42 を制御するための制御信号を電磁比例減圧弁 13, 14, 16， 55, 17， 1

8, 56へ出力する。

コントローラ 50 Bの全体の制御アルゴリズムを図 15に示す。コントローラ 50 Bは、図 4に示したのと同様な比例電磁弁減圧弁 13， 14， 1 6, 17, 1 8への指令電圧を演算、出力する部分 C 1に加え、比例電磁減圧弁 55, 56 への指令電圧を演算、出力する部分 C 2を有している。ただし、部分 C 1の操作信号の入力は操作パイロット圧から電気レバー装置からの操作信号（電気信号） Dfbu, Dfbd, Dsbc, Dacに置き換えられている。減速制御ブロック B 1 1及び復元制御プロック B 12の詳細は、メ一夕リング特性が電気レバ一装置からの操作信号対応になっている点を除いて図 6及び図 9に示したものと同じである。

部分 C 2では、電気レバ一装置 22 A, 24 Aからの操作信号 Dsbd, D a dを、メ一タリング特性プロック（例えば図 6の 100) 、メ一タリングテ一ブル（例えば図 6の 102) 、電圧テーブル（例えば図 6の 103) により指令電圧に変換し、比例電磁減圧弁 55， 56へ出力する。

以上のように構成した本実施形態の動作は第 1の実施形態と同様であり、操作手段として電気レバー装置を用いたものにおいて、第 1の実施形態と同様の効果が得られる。

本発明の第 4の実施形態を図 16〜図 18により説明する。本実施形態は第 2 ブームに代えアームをダンプさせるものである。図中、図 1、図 6、図 9、図 1 2、図 1 3に示す部材又は機能と同等のものには同じ符号を付している。

図 16において、本実施形態による干渉防止装置は、第 2ブーム用流量制御弁 1 1のダンプ方向に対しては図 1に示す第 1の実施形態にあった比例電磁減圧弁 1 7及びシャトル弁 22はなく、アーム用流量制御弁 12のダンプ方向に対してのみ図 12に示す第 2の実施形態と同様な比例電磁減圧弁 15とシャトル弁 34 とを設けている。

コントローラ 50 Cの全体の制御アルゴリズムは図 4に示した第 1の実施形態と同じである。

コントローラ 50 Cのブロック B 1 1 (図 4参照）の減速制御の詳細を図 1 Ί に機能ブロック図で示す。

本実施形態では、第 2ブームに代えアームをダンプさせるので、減速制御の機能ブロック図においても、第 2ブームクラウド用比例電磁減圧弁 1 3の制御とァ —ムクラウド用比例電磁弁 1 8の制御とが図 6に示すものとは逆になつている。すなわち、アームクラウド用電磁比例減圧弁 1 8に対しては、制御ゲインプロック 1 1 3、アームクラゥドメ一タリング特性プロック 1 1 2、乗算プロック 1 23、メ一タリングテ一ブル 1 14、電圧テーブル 1 1 5により制御を行う。一方、第 2ブームクラゥド用電磁比例減圧弁 1 3に対しては、制御ゲインブロック 1 09、第 2ブームクラウドメ一タリング特性プロック 1 08、乗算プロック 1 1 9、メ一タリングテーブル 1 1 0、電圧テーブル 1 1 1に加え、第 1ブーム上げパイ口ット圧ゲインブロック 1 1 6とブロック 1 09 , 1 1 6で求めたゲインを組み合わせるブロック 1 20〜1 23が設けられ、アーム先端が境界線 K 1 (図 1 1参照）を越える時点で第 1ブームの上げ速度に応じたある程度の第 2ブ —ムクラウド速度で進入できるようにし、アームダンプ制御との干渉を防止している。

コントローラ 50 Cのブロック B 1 2 (図 4参照）の復元制御の詳細を図 1 8 に機能ブロック図で示す。本実施形態では、図 9に示した第 1の実施形態の第 2 ブームダンプに対するブロック 207, 208, 209, 200, 203, 20 1， 202に代え、アームダンプに対するブロック 207 B， 208 A, 209 A, 2 1 0， 2 1 3， 2 1 1, 2 1 2が加わっている。

ブロック 207 Bでは、アーム先端目標速度（X' n, Y' n) を用いてアーム目標角速度 0' _2nAを求める。その他のブロック 208 A, 209 A, 2 1 0， 2 1 3， 2 1 1， 2 1 2の機能は図 1 3に示した第 2の実施形態のものと同様である。

以上によりアーム先端が復元領域 R 2 (図 1 1参照）に侵入すると、制御ゲインブロック 2 1 0でその侵入量に応じた復元ゲイン Kaddが演算されると共に、フィ―ドバックゲインブロック 2 0 9でその時のアーム先端速度に応じたフィ一ドバックゲインが演算され、復元領域 R 2への侵入量とアーム先端速度に応じた速度でアーム 3をダンプし、アーム先端を減速領域 R 1内に戻すように移動させる。

したがって、本実施形態によっても、アーム先端がアーム 3のダンプで減速領域 R 1内に戻るように動かされるので、アーム先端は車体を迂回するように動かされ、作業フロントを手前方向に動かす作業を連続的にスムーズに行える。産業上の利用可能性

本発明によれば、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと、第 2ブームをダンプするよう制御するので、作業フロントと運転室との干渉を回避しつつ作業フロントを手前方向（運転室方向）に動かす作業を連続的にスムーズに行え、作業性を大幅に向上できる。

Claims

請求の範囲

1 . 車両本体 (41)と、この車両本体に設けられ、上下動可能な第 1、第 2ブ一厶（1, 2)及びアーム（3)を含む複数のフロント部材からなる作業フロント（42)と、第 1ブームを駆動する第 1ブームシリンダ（1A)、第 2ブームを駆動する第 2ブ一ムシリンダ（2A)及びアームを駆動するァ一ムシリンダ (3A)と、第 1ブームの操作手段（19, 20)の操作信号に応じて第 1ブ一ムシリンダに供給される圧油の流量を制御する第 1ブーム用流量制御弁（10)と、第 2ブームの操作手段 (21, 22)の操作信号に応じて第 2ブームシリンダに供給される圧油の流量を制御する第 2ブーム用流量制御弁（11)と、アームの操作手段 (23， 24)の操作信号に応じてァ一ムシリンダに供給される圧油の流量を制御するアーム用流量制御弁（12)とを備えた 2ピースブ —ム式油圧ショベル (40)に設けられ、作業フロントの所定部位が車両本体に近づくと作業フロントの動きを規制する 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、

前記作業フロン卜（42)の姿勢を検出する姿勢検出手段 (5 7)と、

前記姿勢検出手段の検出信号を入力し、前記作業フロントの所定部位が車両本体 (41)に近づくと、前記第 2ブーム（2)をダンプ方向に動かすよう第 2ブーム用流量制御弁 ( 11 )に指令信号を出力する制御手段 (50， B12， 17, 33； 50A； 50B)とを備えることを特徴とする 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。

2 - 請求項 1記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段 (50, Bll, B12, 17, 33, 101 ;50A;50B)は、前記第 1ブーム（1)の操作手段 (19)により第 1ブームが上げ方向に動かされると、その第 1ブーム上げを続行しながら前記第 2ブーム（2)をダンプ方向に動かすよう制御することを特徴とする 2 ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。

3 . 請求項 2記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段 (50, Bll, B12, 13, 25, 101 ; 50A; 50B)は、前記第 1ブーム（1)の操作手段 (19)の第 1ブーム上げ方向の操作信号を入力し、前記作業フロント（42)の所定部位が車両本体 (41)に近づくにしたがって第 1ブームの上げ動作を減速し、その後減速した第 1ブーム上げ動作を続行するように前記第 1ブームの上げ方向の操作信号を補正することを特徴とする 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。

4 . 請求項 2記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段 (50, Bll, B12, 16, 18, 27, 28, 109， 113 ; 50A ;50B)は、前記第 2ブーム（2) の操作手段 (21)の第 2ブームクラウド方向の操作信号及びアーム（3)の操作手段 (23)のアームクラウド方向の操作信号を入力し、前記第 1ブームが上げ方向に動かされていないときは、前記作業フロント（42)の所定部位が車両本体に近づくにしたがって減速し、その後停止するように前記第 2ブームのクラウド方向の操作信号及びアームのクラウド方向の操作信号を補正することを特徴とする 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。

5 . 請求項 2記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段 (50， Bll, B12, 18, 27, 28, 113, 116 ;50A;50B)は、前記アーム（3)の操作手段 (23)のアームクラウド方向の操作信号を入力し、前記第 1ブーム（1)が上げ方向に動かされているときは、前記作業フロント（42)の所定部位が車両本体 (41)に近づくにしたがってアームクラウド動作を減速し、その後減速したアームクラウド動作を続行するよう前記アームのクラゥド方向の操作信号を補正することを特徴とする 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。

6 . 請求項 1又は 2記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段 (50，B12, 5 7， 17, 33, 203 209 ; 50A ;50B)は、前記作業フロント (42)の所定部位の移動速度に応じた第 2ブーム（2)のダンプ方向の目標速度を計算し、第 2ブームがこの目標速度で動くよう前記制御を行うことを特徴とする 2ピ —スブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。

7 . 請求項 6記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段 (50, B9, B12, 5- 7， 17, 33， 203- 209 ; 50A; 50B)は、前記作業フロント（42) の所定部位の移動速度が大きくなるに従って大きくなるよう前記第 2ブーム（2)のダンプ方向の目標速度を計算することを特徴とする 2ピースブーム式油圧ショべルの干渉防止装置。

8 . 請求項 1又は 2記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置にお

I、て、前記制御手段 (50， B9, BIO, B12, 5-7, 17, 33, 200, 203 ; 50A ; 50B)は、前記作業フロン卜（42)の所定部位が車両本体 (41 )に近づくに従って大きくなる第 2ブーム（2) のダンプ方向の目標速度を計算し、第 2ブームがこの目標速度で動くよう前記制御を行うことを特徴とする 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。

9 . 請求項 1又は 2記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、

前記姿勢検出手段は、前記作業フロン卜の所定部位から車両本体の周囲に予め設定された領域までの距離（ΔΖ)を計算する手段 (5- 7， B9. B10)を有し、

前記制御手段 (50, B11 -B16, 17, 33, 13-18, 101, 105, 109, 113, 200 ; 50A ; 50B)は、前記計算した距離が予め設定された第 1制御開始距離以下になると当該距離が小さくなるに従つて減速するよう各操作手段 ( 19 21, 23)の操作信号を補正するとともに、前記計算した距離が予め設定された前記第 1制御開始距離よりも小さい第 2 制御開始距離になると、少なくとも前記第 1ブーム（1)の上げ動作を除いて各フロント部材（1 3)が停止するよう各操作手段 (19-21， 23)の操作信号を補正し、更に前記計算した距離が前記第 2制御開始距離以下になると前記第 2ブーム（2)をダンプ方向に動かすよう制御することを特徴とする 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。

1 0 . 請求項 9記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段 (50. B11, 13 18, 101, 105, 109， 113 ; 50A;50B)は、前記計算した距離（△ Z)が予め設定された前記第 1制御開始距離よりも小さい第 2制御開始距離になると、前記第 1ブーム（1)の上げ動作と前記アーム（3)のクラウド動作を除いて各フ口ン卜部材（1-3)が停止するよう各操作手段の操作信号（19- 21, 23)を補正することを特徴とする 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。

1 1 . 請求項 9記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段 (50. B11, 13 18, 25-28, 100, 104. 108, 112 ; 50A ; 50B)は、各操作手段（1 9 - 21, 23)の操作信号を入力し、操作手段の操作量が大きくなるにしたがって減速度合いが小さくなるようにそれぞれの操作手段の操作信号を補正することを特徴とする 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。

1 2 . 請求項 1又は 2記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段 (50A， 15， 17, 33, 34, 200， 210)は、前記作業フロント（42)の所定部位が車両本体 (41 )に近づくと、前記第 2ブーム（2)とアーム（3)の両方をダンプ方向に動かすよう第 2ブーム用流量制御弁（11 )及びアーム用流量制御弁（12)に指令信号を出力することを特徴とする 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止

1 3 . 請求項 1又は 2記載の 2ピースブーム式油圧ショベルの干渉防止装置において、前記制御手段 (50 15, 34， 210)は、前記作業フロント（42)の所定部位が車両本体 (41 )に近づくと、前記第 2ブーム（2)に代えてアーム（3)をダンプ方向に動かすようアーム用流量制御弁（12)に指令信号を出力することを特徴とする 2ピ一スブーム式油圧ショベルの干渉防止装置。