説明

作業機械

【課題】機械が不安定姿勢になった状態での作業続行を防止しながら、不安定側への一切の機械動作を自動停止させることによる弊害を除去する。
【解決手段】作業アタッチメントの先端に掴み/離し動作を行う破砕装置が設けられた破砕機において、作業姿勢検出手段21により、作業アタッチメントの関節角度や荷重、機械の傾斜角度等の作業姿勢を検出してコントローラ19に送る。コントローラ19は、検出信号から機械が不安定姿勢か否かを判別し、不安定姿勢であると判別したときに、制御弁20を制御して掴みシリンダ12の掴み動作のみを停止させるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は対象物の掴み/離し動作を行う作業装置を備えた破砕機等の作業機械に関するものである。
【背景技術】
【0002】
作業装置として破砕装置を備えた破砕機(解体機ともいう)の例を図4に示す。
【0003】
同図において、1はクローラ式の下部走行体、2はこの下部走行体1上に旋回自在に搭載された上部旋回体で、これらによってベースマシン3が構成され、このベースマシン3の上部旋回体2に関節(屈伸)運動を行う作業アタッチメント4が装着される。
【0004】
この作業アタッチメント4は、ブーム5と、このブーム5の先端にピン連結されたアーム6とを備え、このアーム6の先端に作業装置としての破砕装置7が取付けられる。ここではブーム5として、第1及び第2両ブーム体5a,5bがピン連結されたセパレートブームを用いた場合を例示している。
【0005】
図中、8はブーム5(アタッチメント全体)を起伏させる第1ブームシリンダ、9はブーム5の第2ブーム体5bを起伏作動させる第2ブームシリンダ、10はアーム6を起伏作動させるアームシリンダ、11は破砕装置7を上下回動させる破砕装置シリンダである。
【0006】
破砕装置7は、一対の破砕体7a,7bを図示しない油圧シリンダ(以下、掴みシリンダという)で開閉させることにより、コンクリート塊等の破砕対象物の掴み/離し動作を行うように構成されている。
【0007】
なお、この明細書において、「掴み」動作とは、対象物を単に掴む動作だけでなく、例示の破砕装置7のように掴んで破砕する動作を含む。
【0008】
このような破砕機において、不安定な作業姿勢での作業によって機械が転倒することを防止するため、シリンダ圧(荷重)、関節角度(作業半径)、上部旋回体2の旋回角度、機械傾斜角度等の各種パラメータから機械の安定度を割り出し、予め定めた不安定姿勢であると判別した場合に、オペレータに注意を促すための表示と警報動作を行うとともに、機械のより不安定側への一切の動作(たとえば作業アタッチメント4の倒し動作や旋回動作等)を自動的に停止させる技術が公知である(特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平5−18122号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、公知技術のように不安定姿勢になると、危険回避制御として、オペレータの意思と無関係に不安定側への一切の動作を自動的に停止させるやり方では、停止の反動やショックによって機械が停止前よりも不安定な状態に陥る場合がある。
【0010】
また、不安定姿勢から安定姿勢に移行する過程において、不安定側への一切の動作が制限されることで、周辺の建物その他の障害物を回避するために一時的に不安定側動作を要する場合に対応できないという問題があった。
【0011】
そこで本発明は、不安定姿勢での作業続行を防止しながら、危険回避制御による弊害を除去することができる作業機械提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
請求項1の発明は、ベースマシンに、関節運動を行う作業アタッチメントが取付けられるとともに、この作業アタッチメントの先端に、アクチュエータにより駆動されて対象物の掴み/離し動作を行う作業装置が設けられた作業機械において、上記作業アタッチメントの関節角度や荷重、機械の傾斜角度等の機械の作業姿勢を検出する作業姿勢検出手段と、コントローラとを備え、このコントローラは、上記作業姿勢検出手段からの検出信号に基づいて機械の作業姿勢が予め定めた不安定姿勢である否かを判別し、不安定姿勢と判別したときに、危険回避制御として、上記アクチュエータを制御して作業装置の掴み動作を制限するように構成されたものである。
【0013】
請求項2の発明は、請求項1の構成において、コントローラは、危険回避制御として、作業装置の掴み動作を停止させるように構成されたものである。
【0014】
請求項3の発明は、請求項1の構成において、コントローラは、危険回避制御として、作業装置の掴み動作を減速させるように構成されたものである。
【0015】
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかの構成において、作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータの作動を制御するコントロールバルブを備えた油圧回路中に作業装置の掴み動作を制限する制御弁が設けられ、コントローラはこの制御弁に制御信号を出力するように構成されたものである。
【0016】
請求項5の発明は、請求項4の構成において、コントロールバルブとして油圧パイロット弁が用いられ、このコントロールバルブのパイロットラインに制御弁が設けられたものである。
【発明の効果】
【0017】
本発明によると、機械が不安定姿勢になったときに、危険回避制御として、作業装置の掴み動作を制限する(請求項2では停止させ、請求項3では減速させる)ため、不安定姿勢での作業が実質的にできなくなる。
【0018】
従って、作業を続けるためには安定姿勢に戻すしかなくなること、掴み動作ができなくなることでオペレータに不安定姿勢であることを明確に認識させ得ることの二点により、不安定姿勢での作業続行を防止することができる。
【0019】
しかも、制限するのは作業装置の掴み動作のみであるため、不安定側の動作すべてを停止させる公知技術と異なり、制限動作による反動やショックが発生しない。このため、機械がより不安定な状態に陥るおそれがない。
【0020】
また、掴み動作のみを制限し、作業アタッチメントの倒し動作等の他の動作は制限しないため、安定姿勢に移行するための障害物回避動作が可能となる。
【0021】
さらに、作業装置の離し動作も制限しないため、対象物を掴んだ状態であればこれを離すことで安定姿勢に速やかに復帰させることができる。
【0022】
以上の点により、不安定姿勢での作業続行を防止しながら、危険回避制御による弊害を除去することができる。
【0023】
加えて、掴み動作以外の機械動作は制限しない、つまり多くのアクチュエータの制限機能が不要となるため、回路構成が簡単となり、コストダウンし得るとともに、回路設計の点で有利となる。
【0024】
具体的には、請求項4、5の発明にように、作業装置を駆動する油圧アクチュエータ回路(請求項5ではコントロールバルブのパイロットライン)のみに制御弁を設け、これをコントローラで制御するだけでよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
本発明の実施形態を図1〜図3によって説明する。ここでは破砕機を適用対象として例にとっている。
【0026】
第1実施形態(図1,2参照)
図1において、12は破砕装置7を掴み/離し駆動する油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ(以下、掴みシリンダという)、13はその油圧源としての油圧ポンプで、この両者間に油圧パイロット式切換弁であるコントロールバルブ14が設けられている。
【0027】
このコントロールバルブ14の両側パイロットライン15,16にはリモコン弁17が接続され、このリモコン弁17の操作により、コントロールバルブ14が中立位置aと掴み位置bと離し位置cとの間で切換わって掴みシリンダ12の伸縮動作(破砕装置7の掴み/離し動作)が制御される。18はリモコン弁17のパイロット油圧源としてのパイロットポンプである。
【0028】
コントロールバルブ14の両側パイロットライン15,16のうち、掴み側パイロットライン15に、コントローラ19によって制御される電磁切換弁である制御弁20が設けられている。
【0029】
この制御弁20は、ソレノイド出力のON/OFFにより、掴み側パイロットライン15を開通させる開通位置イと、タンクTに連通させるタンク位置ロとの間で切換わる。
【0030】
従って、制御弁20が開通位置イにあるときはコントロールバルブ14が掴み位置bに作動可能となり、タンク位置ロに切換わるとコントロールバルブ14がパイロット圧を断たれて掴み位置bに作動不能となる。
【0031】
つまり、制御弁20が開通位置イにあれば図4の破砕装置7の掴み動作が可能となり、タンク位置ロに切換わると掴み動作ができなくなる(離し動作は可能)。
【0032】
コントローラ19には、図4中の作業アタッチメント4のブーム角度やアーム角度(関節角度)、ブームシリンダ圧(荷重)、機械の傾斜角度、上部旋回体2の旋回角度等を検出する複数のセンサから成る作業姿勢検出手段21からの検出信号が入力される。
【0033】
コントローラ19は、この検出信号に基づいて現在の機械の安定度を割り出して、機械の現在の作業姿勢が予め定めた不安定姿勢か否かを判別し、不安定姿勢と判別すると制御弁20に対して危険回避のための所定の制御を行うとともに、警報器22を作動させる。
【0034】
この点の作用を図2のフローチャートを用いて説明する。
【0035】
ステップS1で安定度を算出し、ステップS2で不安定姿勢か否かを判別する。
【0036】
ここでNO(安定姿勢と判別)の場合は、ステップS3に移行し、制御弁20に対して通常出力信号、すなわち開通位置イにセットするための信号(ソレノイド電流)が出力される。
【0037】
一方、YES(不安定姿勢と判別)の場合は、ステップS4で出力停止処理、すなわち制御弁20を開通位置イにセットする信号の出力を停止させる処理を行う。
【0038】
また、ステップS5で警報器22に信号を出力し、オペレータに注意を促すための警報動作(モニタ画面への表示と警報音の発生の一方または双方)を行わせる。
【0039】
こうして、不安定姿勢のときは、リモコン弁17が掴み操作されてもコントロールバルブ14が掴み位置bに切換わらず、破砕装置7の掴み動作が停止する。
【0040】
従って、作業を続けるためには機械を安定姿勢に戻す操作を行うしかなくなる。また、掴み動作ができなくなることでオペレータに不安定姿勢であることを明確に認識させることができる。この二点により、不安定姿勢での作業続行を防止することができる。
【0041】
しかも、停止させるのは破砕装置7の掴み動作のみであって、他の機械動作(アタッチメント動作や旋回動作等)は安定側か不安定側かにかかわらず許容されるため、不安定側への一切の機械動作を停止させる公知技術と異なり、停止による反動やショックが発生しない。このため、機械がより不安定な状態に陥るおそれがない。
【0042】
また、掴み動作のみを制限し、作業アタッチメントの倒し動作等の他の動作は許容するため、安定姿勢に移行するために建物等の障害物を回避するための動作が可能となる。
【0043】
さらに、破砕装置7の離し動作は可能であるため、対象物を掴んだ状態であればこれを離すことで安定姿勢に速やかに復帰させることができる。
【0044】
以上の点により、不安定姿勢での作業を防止しながら、公知技術のような危険回避制御による弊害を除去することができる。
【0045】
加えて、掴み動作以外の機械動作は停止させない、つまり多くのアクチュエータの停止機能が不要となり、この実施形態のように掴みシリンダ12の回路中(コントロールバルブ14の掴み側パイロットライン15)中に制御弁20を設け、これだけをコントローラ19で制御すればよいため、回路構成が簡単となり、コストダウンし得るとともに、回路設計の点で有利となる。
【0046】
なお、安定側への機械動作によって機械が安定姿勢に復帰すると、図2のステップS2からステップS3に移行して通常処理状態に戻り、破砕装置7の掴み動作が再び可能となる。
【0047】
第2実施形態(図3参照)
第1実施形態との相違点のみを説明する。
【0048】
第1実施形態では、危険回避制御として、電磁切換弁である制御弁20をタンク位置ロに切換えて破砕装置7の掴み動作を停止させるようにしたのに対し、第2実施形態では、掴み側パイロットライン15に電磁比例減圧弁である制御弁23を設け、不安定姿勢となったときにコントローラ19によりこの制御弁23を制御してパイロット圧を低下させ、破砕装置7の掴み動作を減速させるように構成している。
【0049】
こうすれば、掴み動作そのものは可能でも、減速することで現実的には掴み動作が困難となるため、基本的に第1実施形態と同様に、不安定姿勢での作業続行を防止しながら、公知技術のような危険回避制御による弊害を除去する点の効果を得ることができる。
【0050】
ところで、電磁切換弁または電磁比例減圧弁である制御弁20,23を図1中の掴みシリンダ12の掴み側管路中に設け、同シリンダ12の掴み動作を直接停止または減速させるように構成してもよい。
【0051】
また、本発明は、作業装置として上記実施形態で挙げた対象物を破砕する破砕装置7を備えた破砕機に限らず、対象物を掴んで運搬するグラップルやクラムセルを備えた運搬機械を含めて、掴み/離し動作を行う作業装置を備えた作業機械に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明の第1実施形態にかかる破砕機における破砕装置のシリンダ回路とその制御系の構成を示す図である。
【図2】実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【図3】本発明の第2実施形態を示す図1相当図である。
【図4】破砕機の概略側面図である。
【符号の説明】
【0053】
1 下部走行体
2 上部旋回体
3 ベースマシン
4 作業アタッチメント
7 破砕装置
12 作業装置用アクチュエータとしての掴みシリンダ
14 コントロールバルブ
15 コントロールバルブの両側パイロットライン
17 リモコン弁
19 コントローラ
20 制御弁
21 作業姿勢検出手段
22 警報器
23 制御弁

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベースマシンに、関節運動を行う作業アタッチメントが取付けられるとともに、この作業アタッチメントの先端に、アクチュエータにより駆動されて対象物の掴み/離し動作を行う作業装置が設けられた作業機械において、上記作業アタッチメントの関節角度や荷重、機械の傾斜角度等の機械の作業姿勢を検出する作業姿勢検出手段と、コントローラとを備え、このコントローラは、上記作業姿勢検出手段からの検出信号に基づいて機械の作業姿勢が予め定めた不安定姿勢である否かを判別し、不安定姿勢と判別したときに、危険回避制御として、上記アクチュエータを制御して作業装置の掴み動作を制限するように構成されたことを特徴とする作業機械。
【請求項2】
コントローラは、危険回避制御として、作業装置の掴み動作を停止させるように構成されたことを特徴とする請求項1記載の作業機械。
【請求項3】
コントローラは、危険回避制御として、作業装置の掴み動作を減速させるように構成されたことを特徴とする請求項1記載の作業機械。
【請求項4】
作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータの作動を制御するコントロールバルブを備えた油圧回路中に作業装置の掴み動作を制限する制御弁が設けられ、コントローラはこの制御弁に制御信号を出力するように構成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の作業機械。
【請求項5】
コントロールバルブとして油圧パイロット弁が用いられ、このコントロールバルブのパイロットラインに制御弁が設けられたことを特徴とする請求項4記載の作業機械。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2009−102870(P2009−102870A)
【公開日】平成21年5月14日(2009.5.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−275030(P2007−275030)
【出願日】平成19年10月23日(2007.10.23)
【出願人】(000246273)コベルコ建機株式会社 (644)
【Fターム(参考)】