JP2012031635A - Interference prevention device of working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業機の干渉防止装置、さらに詳しくは、昇降キャブと多関節の作業アームを備えた作業機の、キャブと作業アームの干渉防止装置に関する。 The present invention relates to an interference prevention device for a work machine, and more particularly to an interference prevention device for a cab and a work arm of a work machine having a lifting cab and an articulated work arm.
昇降作動を自在に取付けたキャブと上下方向に揺動作動を自在に取付けた多関節の作業アームを備えた例えば油圧ショベルのような作業機がある。キャブは昇降用の油圧シリンダの伸縮によって昇降され、作業に応じた高さに調整することができる。作業アームは、機体に揺動自在に取付けたブームと、ブームの先端に揺動自在に取付けたアームを備え、アームの先端に作業用のアタッチメントが取付けられている。 There is a working machine such as a hydraulic excavator provided with a cab that is freely attached to raise and lower and an articulated work arm that is freely attached to swing in the vertical direction. The cab is raised and lowered by the expansion and contraction of the lifting and lowering hydraulic cylinder, and can be adjusted to a height corresponding to the work. The work arm includes a boom that is swingably attached to the machine body, and an arm that is swingably attached to the tip of the boom, and a work attachment is attached to the tip of the arm.
この昇降キャブと作業アームを備える作業機には、キャブと作業アームの先端部との干渉を防止するための干渉防止装置が用意されている(例えば、特許文献1参照)。この干渉防止装置は、多関節の作業アームの屈折状態を検出してアーム先端部の位置を求めるとともに、キャブの昇降位置を検出して昇降位置によって作業アームの動きを制限する制限域を補正し、作業アームとキャブの干渉防止制御を行っている。 The working machine including the lifting cab and the work arm is provided with an interference prevention device for preventing interference between the cab and the tip of the work arm (for example, see Patent Document 1). This interference prevention device detects the refraction state of the multi-joint work arm to determine the position of the arm tip, and detects the cab's lift position to correct the limit area that limits the work arm's movement according to the lift position. , Interference prevention control between the work arm and cab is performed.
上述したとおりの作業機の干渉防止装置には、次のとおりの解決すべき課題がある。 The work implement interference prevention apparatus as described above has the following problems to be solved.
すなわち、この干渉防止装置は、昇降キャブの位置を検出して制限域を補正し干渉防止制御を行うため、制御演算が複雑になる。また、作業アームのブームとアームの作動が同時に制限されるため、作業性が悪くなる。 That is, since this interference prevention device detects the position of the lift cab, corrects the restriction area, and performs interference prevention control, the control calculation is complicated. In addition, since the operation of the boom and the arm of the work arm is restricted at the same time, workability is deteriorated.
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、昇降キャブと多関節の作業アームを備える作業機における、干渉防止装置の制御演算を簡単にすることである。他の技術的課題は、昇降キャブと多関節の作業アームを備える作業機における、作業アームのブームとアームの作動が同時に制限されることによる作業性の悪化を改善することである。 The present invention has been made in view of the above facts, and a main technical problem thereof is to simplify the control calculation of the interference prevention device in a work machine including a lifting cab and a multi-joint work arm. Another technical problem is to improve deterioration in workability due to simultaneous restriction of the operation of the boom and arm of the work arm in a working machine including a lifting cab and a multi-joint work arm.
本発明によれば上記の主たる技術的課題を解決するために、昇降作動を自在に取付けられたキャブと上下方向に揺動作動を自在に取付けられた多関節の作業アームとを備える作業機のキャブとキャブ前方に位置する作業アーム先端部との干渉防止装置であって、キャブ最下位置と最上位置とによって予め設定した制限域をもとに作業アームの動きを制限する、ことを特徴とする作業機の干渉防止装置が提供される。 According to the present invention, in order to solve the above-mentioned main technical problem, a working machine comprising a cab that is freely mounted for lifting and lowering and an articulated work arm that is freely mounted for swinging in the vertical direction. A device for preventing interference between the cab and the front end of the work arm located in front of the cab, characterized in that the movement of the work arm is limited based on a preset limit range depending on the lowest position and the highest position of the cab. An interference prevention device for a working machine is provided.
該制限域として、キャブが昇降する円弧状軌跡に沿って設けた円弧状制限域を備えている。 As the restriction area, an arc-shaped restriction area provided along an arc-shaped locus in which the cab moves up and down is provided.
制限域の他の例として、キャブの最下位置と最上位置の前面を結んだ直線に沿って設けた直線状制限域を備えている。 As another example of the restriction area, a linear restriction area provided along a straight line connecting the lowest position of the cab and the front face of the highest position is provided.
好適実施形態においては、該制限域として、切換スイッチによって選択自在に切換えられる、キャブが昇降する円弧状軌跡に沿って設けた円弧状制限域およびキャブの最下位置と最上位置の前面を結んだ直線に沿って設けた直線状制限域を備えている。 In a preferred embodiment, as the restriction area, an arc-shaped restriction area provided along an arcuate locus in which the cab is raised and lowered, which is selectively switched by a changeover switch, and a lowermost position of the cab and a front face at the uppermost position are connected. A linear restriction area provided along a straight line is provided.
他の技術的課題を解決するために、作業アームは、機体に上下方向に揺動作動を自在に取付けられたブームおよびブームの先端に上下方向に揺動作動を自在に取付けられたアームを備え、干渉防止装置は、機体に対するブームの揺動角度を検出するブーム角センサと、ブームに対するアームの揺動角度を検出するアーム角センサと、ブーム角センサおよびアーム角センサの出力に基づいてアームの先端部位置を演算し該制限域をもとにブームの上げ操作およびアームの下げ操作を個々に制限するコントローラと、を備えている。 In order to solve other technical problems, the work arm includes a boom that is freely swingable in the vertical direction on the machine body and an arm that is freely swingable in the vertical direction on the tip of the boom. The interference prevention device includes a boom angle sensor that detects a swing angle of the boom with respect to the body, an arm angle sensor that detects a swing angle of the arm with respect to the boom, and an output of the boom angle sensor and the arm angle sensor. And a controller for calculating the position of the tip and individually restricting the boom raising operation and the arm lowering operation based on the restriction region.
本発明に従って構成された作業機の干渉防止装置は、キャブ最下位置と最上位置とによって予め設定した制限域をもとに作業アームの動きを制限する。また、作業アームの、ブームの上げ操作およびアームの下げ操作を個々に制限する。 The interference prevention device for a work machine configured according to the present invention restricts the movement of the work arm based on a preset limit range depending on the lowest position and the highest position of the cab. Further, the boom raising operation and the arm lowering operation of the work arm are individually restricted.
したがって、昇降キャブの位置を検出して制限域を補正することなしに、予め設定した制限域をもとに作業アームの動きを制限するので、干渉防止装置の制御演算を簡単にすることができる。また、作業アームの、ブームの上げ操作およびアームの下げ操作を個々に制限するので、ブームとアームの作動が同時に制限されることによる作業性の悪化を改善することができる。 Accordingly, since the movement of the work arm is limited based on the preset limit range without detecting the position of the lifting cab and correcting the limit range, the control calculation of the interference prevention device can be simplified. . Further, since the boom raising operation and the arm lowering operation of the work arm are individually restricted, it is possible to improve the deterioration of workability due to the simultaneous restriction of the operation of the boom and the arm.
以下、本発明に従って構成された作業機の干渉防止装置について、好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a working machine interference preventing apparatus constructed according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments.
図1を参照して昇降キャブと多関節の作業アームを備えた作業機について説明する。全体を番号40で示す作業機は、下部走行体1と、下部走行体1上に取付けられた上部旋回体2と、上部旋回体2に、昇降作動を自在に取付けられたキャブ8および上下方向に揺動作動を自在に取付けられた作業アーム3を備えている。
With reference to FIG. 1, the working machine provided with the raising / lowering cab and the articulated work arm is demonstrated. The work machine generally designated by
キャブ8は、上部旋回体2のサポート7に一対の平行なリンク9,10、およびリンク9,10を上下に動かすキャブ昇降油圧シリンダ11を介して取付けられている。油圧シリンダ11を伸縮させてキャブ8を昇降させ、キャブ8を最下位置(実線で示す)と最上位置(二点鎖線で示す)の間で、作業に応じた高さに調整することができる。
The
作業アーム3は、上部旋回体2に上下方向に揺動自在に取付けられたブーム4およびブーム4の先端に上下方向に揺動自在に取付けられたアーム5を備え、アーム5の先端に作業用のアタッチメント6が取付けられている。上部旋回体2とブーム4の間にはブーム作動油圧シリンダ4aが、ブーム4とアーム5の間にはアーム作動油圧シリンダ5aが取付けられている。
The
作業機40は、キャブ8の最下位置と最上位置とによって予め設定した「制限域」をもとに作業アーム3の動きを制限し、キャブ8とキャブ8の前方に位置する作業アーム3先端部との干渉を防止する干渉防止装置を備えている。
The
図1とともに図2を参照してこの干渉防止装置について概要を説明する。干渉防止装置50は、機体である上部旋回体2に対するブームの揺動角度を検出するブーム角センサ12と、ブーム4に対するアーム5の揺動角度を検出するアーム角センサ13を備え、ブーム角センサ12およびアーム角センサ13の出力に基づいてアーム5の先端部位置を演算し、予め設定した「制限域」をもとにブーム4の上げ操作およびアーム5の下げ操作を個々に、電磁比例減圧弁30、31によって制限するコントローラ33を備えている。コントローラ33には、後に述べる二種類の「制限域」を選択自在に切換える切換スイッチ34が接続されている。
The outline of the interference preventing apparatus will be described with reference to FIG. 2 together with FIG. The
図3を参照してブーム角センサ12およびアーム角センサ13の取付けについて説明する。ブーム角センサ12は、ブーム4の基部の回動中心に取付けられ、ブーム4の基部と先端のアーム回動中心とを結ぶ線と、水平線との間の角度をブーム角αとして検出する。アーム角センサ13は、ブーム4の基部および先端のアーム回動中心を結ぶ線と、アーム回動中心およびアーム先端のアタッチメント回動中心を結ぶ線との間の角度をアーム角βとして検出する。
The attachment of the
図4を参照して作業機40の油圧システムについて説明する。ブームシリンダ4aおよびアームシリンダ5aは、エンジン15により駆動される一対の油圧ポンプ16L、16Rの吐出油が、ブーム用流量制御弁20,21およびアーム用流量制御弁22,23によってそれぞれ制御され給排されて、伸縮作動される。
The hydraulic system of the
ブーム用流量制御弁20,21およびアーム用流量制御弁22,23は、パイロット圧力源24の圧油が、それぞれ操縦者が操作するブーム上げリモコン弁26、ブーム下げリモコン弁27、アーム上げリモコン弁28、アーム下げリモコン弁29によって、制御され給排されて操作される。
The boom
ブーム上げリモコン弁26とブーム用流量制御弁20,21を結ぶ管路に、ブーム上げ作動を制限する前記の電磁比例減圧弁30が、アーム下げリモコン弁29とアーム用流量制御弁22,23を結ぶ管路に、アーム下げ作動を制限する前記の電磁比例減圧弁31が取付けられている。
The electromagnetic proportional
図5を参照して「制限域」について説明する。「制限域」としては、切換スイッチ34によって選択自在に切換えられる、キャブ8が昇降する円弧状軌跡に沿って設けた「円弧状制限域」およびキャブ8の最下位置と最上位置の前面を結んだ直線に沿って設けた「直線状制限域」を備えている。
The “restricted area” will be described with reference to FIG. As the “restricted area”, an “arc-shaped restricted area” provided along an arcuate locus in which the
「円弧状制限域」は、リンク9の取付ピンCを中心とした半径R0の上方から下方に伸びる円弧LMと下端のMから内方に水平に伸びる直線MNによる線LMNによって規定されている。半径R0は、キャブ8が昇降した時にピンCから最も離れたキャブの前面までの半径R0’に、図3に示すアーム先端からアタッチメント6の可動半径rに余裕値Δrを足したものである。
The “arc-shaped restricted area” is defined by a line LMN formed by an arc LM extending from the upper side to the lower side of the radius R0 around the attachment pin C of the link 9 and a straight line MN extending horizontally inward from the lower end M. The radius R0 is obtained by adding the margin value Δr to the movable radius r of the
「直線状制限域」は、「円弧状制限域」の線LMNの円弧LMの部分を、キャブ8側に、キャブ8の上部にr+Δr離して水平に伸びる直線QP、およびキャブ8の前方にr+Δr離して上下に伸びる直線HIによって狭めた線PQHIMNによって規定されている。
The “linear restriction area” is a straight line QP that extends horizontally from the arc LM portion of the line LMN of the “arc restriction area” toward the
作業機40によるアタッチメント6(図3)を用いての作業を能率よく遂行できるように、キャブ8から離して設けた「円弧状制限域」を「通常時用」とし、キャブ8により近く設けた「直線状制限域」を「非常時用」として、切換スイッチ34により適宜に選択することができる。
In order to efficiently perform the work using the attachment 6 (FIG. 3) by the
図6を参照してコントローラ33について説明する。コントローラ33は、アーム角センサ13のアーム角βを入力して、「円弧状制限域」のブーム制限角を出力するブーム制限角設定器40、「直線状制限域」のブーム制限角を出力するブーム制限角設定器41、この制限角設定器40,41の出力を切換スイッチ34によって切換える信号選択器42、信号選択器42から出力されるブーム制限角とブーム角センサ12のブーム角αの偏差を求める減算器43、減算器43で求めた角度偏差に基づいて操作制限を行うためのパイロット圧を設定するブーム操作圧設定器44、およびブーム操作圧設定器44の出力圧を電磁比例弁30の駆動信号に変換するドライバー45を備えている。
The
コントローラ33はまた、ブーム角センサ12のブーム角αを入力して、「円弧状制限域」のアーム制限角を出力するアーム制限角設定器46、「直線状制限域」のアーム制限角を出力するアーム制限角設定器47、この制限角設定器46,47の出力を切換スイッチ34によって切換える信号選択器48、信号選択器48から出力されるアーム制限角とアーム角センサ13のアーム角βの偏差を求める減算器49、減算器49で求めた角度偏差に基づいて操作制限を行うためのパイロット圧を設定するアーム操作圧設定器50、およびアーム操作圧設定器50の出力圧を電磁比例弁31の駆動信号に変換するドライバー51を備えている。
The
次に、「円弧状制限域」のブーム制限角の計算式およびアーム制限角の計算式、「直線状制限域」のブーム制限角の計算式およびアーム制限角の計算式について説明する。 Next, a formula for calculating the boom limit angle and the formula for calculating the arm limit angle in the “arc-shaped limit area”, a formula for calculating the boom limit angle and the formula for calculating the arm limit angle in the “linear limit area” will be described.
(1)「円弧状制限域」のブーム制限角αLT1の計算式について図7を参照して説明する。 (1) A formula for calculating the boom limit angle α LT1 in the “arc-shaped limit area” will be described with reference to FIG.
ブーム取付ピンOからアーム先端ピンAまでの距離R1は、△OBAから次式で与えられる。
[数1]
The distance R1 from the boom mounting pin O to the arm tip pin A is given by the following equation from ΔOBA.
[Equation 1]
リンク取付ピンCを原点とし、ブーム取付ピンOを通る直線をx軸、x軸に垂直な軸をy軸とするローカル座標を設定する。リンク取付ピンCを原点とした半径R0の円と、ブーム取付ピンOを原点とした半径R1の円の交点Dからx軸に垂直な線の交点をEとする。
[数2]
Local coordinates are set with the link mounting pin C as the origin, the straight line passing through the boom mounting pin O as the x axis, and the axis perpendicular to the x axis as the y axis. Let E be the intersection of a line perpendicular to the x-axis from the intersection D of the circle of radius R0 with the link attachment pin C as the origin and the circle of radius R1 with the boom attachment pin O as the origin.
[Equation 2]
同様に、△ODEから次式が成り立つ。
[数3]
Similarly, the following equation holds from ΔODE.
[Equation 3]
[数2]式から[数3]式を引いて、xdを求める式を導くと、
[数4]
By subtracting [Expression 3] from [Expression 2] and deriving an expression for obtaining xd ,
[Equation 4]
[数5]
[Equation 5]
ローカル座標x-yにおける交点Dの座標(xd,yd)を、次式を用いてグローバル座標X-Yに変換する。
[数6]
[数7]
The coordinates (x d , y d ) of the intersection point D in the local coordinates xy are converted into global coordinates XY using the following equation.
[Equation 6]
[Equation 7]
一方、図7において∠AOB=α1とすると、
[数8]
但し、Lobはブーム長、Labはアーム長、また、O点の座標を(Xo,Yo)とすると、
[数9]
On the other hand, if ∠AOB = α1 in FIG.
[Equation 8]
However, if L ob is the boom length, L ab is the arm length, and the coordinates of the O point are (X o , Y o ),
[Equation 9]
ブーム制限角αLT1は、次式で与えられる。
[数10]
The boom limit angle α LT1 is given by the following equation.
[Equation 10]
上記の関係式を用いて、アーム角βを一定ピッチで増加させて、リンク9の取付ピンCを中心とした半径R0の円弧とブーム取付ピンOとアーム先端Aを結ぶ半径R1の円弧の交点Dの座標(xd,yd)を求める。 Using the above relational expression, the arm angle β is increased at a constant pitch, and the intersection of the arc of radius R0 centered on the mounting pin C of the link 9 and the arc of radius R1 connecting the boom mounting pin O and the arm tip A The coordinates (x d , y d ) of D are obtained.
次に、[数8]、[数9]、[数10]式からブーム制限角αLTを求め、アーム角βとブーム制限角αLT1の関数テーブルを作成する。 Next, the boom limit angle α LT is obtained from the formulas [8], [9], and [10], and a function table of the arm angle β and the boom limit angle α LT1 is created.
(2)「円弧状制限域」のアーム制限角βLT1の計算式について図8を参照して説明する。 (2) A formula for calculating the arm limit angle β LT1 of the “arc-shaped limit area” will be described with reference to FIG.
図8において、ブーム先端ピンBの座標(Xb,Yb)は、次式で与えられる。
[数11]
[数12]
In FIG. 8, the coordinates (X b , Y b ) of the boom tip pin B are given by the following equations.
[Equation 11]
[Equation 12]
[数13]
[Equation 13]
図8に示すように、リンク取付ピンCを原点とし、ブーム先端ピンBを通る直線をx軸、x軸に垂直な軸をy軸とするローカル座標を設定する。 As shown in FIG. 8, the local coordinates are set with the link mounting pin C as the origin, the straight line passing through the boom tip pin B as the x axis, and the axis perpendicular to the x axis as the y axis.
リンク取付ピンCを原点とした半径R0の円と、ブーム先端ピンBを原点としたアーム長さR2の円の交点Fからx軸に垂直な線の交点をGとする。
[数14]
Let G be the intersection of a line perpendicular to the x-axis from the intersection F of a circle with a radius R0 with the link mounting pin C as the origin and a circle with an arm length R2 with the boom tip pin B as the origin.
[Equation 14]
同様に、△BFGから次式が成り立つ。
[数15]
Similarly, the following equation holds from ΔBFG.
[Equation 15]
[数14]式から[数15]式を引いて、xfを求める式を導くと、
[数16]
From the number 14] expression minus the number 15] where the directing equation for x f,
[Equation 16]
[数17]
[Equation 17]
ローカル座標x-yにおける交点Fの座標(xf,yf)をグローバル座標X−Yに変換する式は、
[数18]
[数19]
An expression for converting the coordinates (x f , y f ) of the intersection point F in the local coordinates xy into the global coordinates XY is as follows:
[Equation 18]
[Equation 19]
[数20]
[Equation 20]
図8において∠OBF=β1とすると、
[数21]
In FIG. 8, if ∠OBF = β1,
[Equation 21]
アーム制限角βLTは、次式で与えられる。
[数22]
The arm limit angle β LT is given by the following equation.
[Equation 22]
上記の関係式を用いて、ブーム角αを一定ピッチで増加させて、リンク9の取付ピンCを中心とした半径R0の円弧とブーム先端ピンBとアーム先端Aを結ぶ半径R2の円弧の交点Fの座標(xf,yf)を求める。 Using the above relational expression, the boom angle α is increased at a constant pitch, and the arc of the radius R0 centering on the mounting pin C of the link 9 and the arc of the radius R2 connecting the boom tip pin B and the arm tip A are intersected. The coordinates (x f , y f ) of F are obtained.
次に、[数20]、[数21]、[数22]式からアーム制限角βLT1を求めて、ブーム角αとアーム制限角βLT1の関数テーブルを作成する。 Next, the arm limit angle β LT1 is obtained from the formulas [20], [21], and [22], and a function table of the boom angle α and the arm limit angle β LT1 is created.
(3)「直線状制限域」のブーム制限角αLT2の計算式について図9を参照して説明する。 (3) A formula for calculating the boom limit angle α LT2 in the “linear limit range” will be described with reference to FIG. 9.
図9において、ブーム取付ピンOを原点とするローカル座標x-yを設定する。
[数23]
In FIG. 9, local coordinates xy with the boom mounting pin O as the origin are set.
[Equation 23]
ブーム取付ピンOを原点とした半径R1の式は、
[数24]
The formula of radius R1 with the boom mounting pin O as the origin is
[Equation 24]
[数23]式、[数24]式から
[数25]
From [Expression 23] and [Expression 24]
[Equation 25]
係数を以下の式に置き換える。
[数25]式は、次式で与えられる。
[数26]
Replace the coefficients with the following equations:
The formula [25] is given by the following formula.
[Equation 26]
B1 2−4A1C1>0の時は、次式で交点の座標xjが求まる。
[数27]
[数28]
When B 1 2 -4A 1 C 1 > 0, the coordinate x j of the intersection point is obtained by the following equation.
[Equation 27]
[Equation 28]
ローカル座標x-yにおける交点Jの座標(xj,yj)をグローバル座標X−Yに変換する式は、
[数29]
[数30]
An expression for converting the coordinates (x j , y j ) of the intersection point J in the local coordinates xy into the global coordinates XY is
[Equation 29]
[Equation 30]
一方、図9において∠AOB=α1とすると、
[数31]
[数32]
On the other hand, if ∠AOB = α1 in FIG.
[Equation 31]
[Equation 32]
ブーム制限角αLT2は、次式で与えられる。
[数33]
The boom limit angle α LT2 is given by the following equation.
[Equation 33]
上記の関係式を用いて、アーム角βを一定ピッチで増加させて、
を求める。
Using the above relation, increasing the arm angle β at a constant pitch,
Ask for.
次に、[数31]、[数32]、[数33]式からブーム制限角αLT2を求め、アーム角βとブーム制限角αLT2の関数テーブルを作成する。 Next, the boom limit angle α LT2 is obtained from the formulas [31], [32], and [33], and a function table of the arm angle β and the boom limit angle α LT2 is created.
(4)「直線状制限域」のアーム制限角βLT2の計算式について図10を参照して説明する。 (4) A formula for calculating the arm limit angle β LT2 of the “linear limit region” will be described with reference to FIG.
図10において、ブーム取付ピンOを原点とするローカル座標x-yを設定する。
[数34]
In FIG. 10, local coordinates xy with the boom mounting pin O as the origin are set.
[Equation 34]
図10において、ブーム先端ピンBの座標(xb,xb)は、次式で与えられる。
[数35]
[数36]
In FIG. 10, the coordinates (x b , x b ) of the boom tip pin B are given by the following equations.
[Equation 35]
[Equation 36]
ブーム先端ピンBを原点とした半径R2の式は、
[数37]
The formula of radius R2 with the boom tip pin B as the origin is
[Equation 37]
[数34]式、[数37]式から
[数38]
係数を以下の式に置き換える。
[数38]式は、次式で与えられる。
[数39]
From [Expression 34] and [Expression 37]
[Equation 38]
Replace the coefficients with the following equations:
The equation [Equation 38] is given by the following equation.
[Equation 39]
B2 2-4A2C2>0の時は、次式で交点の座標xkが求まる。
[数40]
[数41]
When B 2 2 -4A 2 C 2 > 0, the coordinate x k of the intersection is obtained by the following equation.
[Equation 40]
[Equation 41]
[数42]
[Equation 42]
図10において∠OBK=β2とすると、
[数43]
アーム制限角βLT2は、次式で与えられる。
[数44]
In FIG. 10, if ∠OBK = β2,
[Equation 43]
The arm limit angle β LT2 is given by the following equation.
[Equation 44]
上記の関係式を用いて、ブーム角αを一定ピッチで増加させて、
を求める。
Using the above relational expression, increasing the boom angle α at a constant pitch,
Ask for.
次に、[数42]、[数43]、[数44]式からアーム制限角βLT2を求めて、ブーム角αとアーム制限角βLT2の関数テーブルを作成する。 Next, the arm limit angle β LT2 is obtained from the equations [Expression 42], [Expression 43], and [Expression 44], and a function table of the boom angle α and the arm limit angle β LT2 is created.
次に、干渉防止装置50における干渉防止制御について図6を参照して説明する。
Next, interference prevention control in the
ブーム上げ操作の制限:
アーム角13が「円弧状制限域」のブーム制限角を出力するブーム制限角設定器40と、「直線状制限域」のブーム制限角を出力するブーム制限角設定器41に入力され、各々のブーム制限角設定器40,41からブーム制限角が出力される。
Restriction of boom raising operation:
The
ブーム制限角設定器40は、前述のブーム制限角の計算式を用いて、制限域LMNにおけるアーム角βに対するブーム制限角を求めて作成した関数テーブルである。ブーム制限角設定器41は、前述のブーム制限角の計算式を用いて、制限域PQHIMNにおけるアーム角βに対するブーム制限角を求めて作成した関数テーブルである。
The boom limit
切換スイッチ34によって信号選択器42で前記の2つのブーム制限角設定器40と41を切換えて、ブーム制限角を出力する。減算器43で、信号選択器42から出力されるブーム制限角とブーム角12の偏差を求める。減算器43で求めた角度偏差は、ブーム操作圧設定器44に入力され、ブーム上げ操作制限を行うためのパイロット圧を設定し、ドライバー45で電磁比例弁30の駆動信号に変換し、ブーム上げ操作を制限する。
The two boom limit
アーム下げ操作の制限:
ブーム角12が円弧状制限域のアーム制限角を出力するアーム制限角設定器46と、直線状制限域のアーム制限角を出力するアーム制限角設定器47に入力され、各々のアーム制限角設定器46,47からアーム制限角が出力される。
Restriction of arm lowering operation:
The
アーム制限角設定器46は、上記のアーム制御角の計算式を用いて、制限域LMNにおけるブーム角αに対するアーム制限角を求めて作成した関数テーブルである。アーム制限角設定器47は、上記のアーム制御角の計算式を用いて、制限域PQHIMNにおけるブーム角αに対するアーム制限角を求めて作成した関数テーブルである。
The arm limit
切換スイッチ34によって信号選択器48で前記の2つのアーム制限角設定器46と47を切換えて、アーム制限角を出力する。減算器49で信号選択器48から出力されるアーム制限角とアーム角13の偏差を求める。減算器49で求めた角度偏差は、アーム操作圧設定器50に入力され、アーム下げ操作制限を行うためのパイロット圧を設定し、ドライバー51で電磁比例弁31の駆動信号に変換し、アーム下げ操作を制限する。
The
上述したとおりの作業機の干渉防止装置の効果について説明する。 The effect of the working machine interference prevention apparatus as described above will be described.
本発明に従って構成された作業機の干渉防止装置50は、キャブ8最下位置と最上位置とによって予め設定した制限域をもとに作業アーム3の動きを制限する。
The working machine
したがって、昇降キャブ8の位置を検出して制限域を補正することなしに、予め設定した制限域をもとに作業アーム3の動きを制限するので、干渉防止装置50の制御演算を簡単にすることができる。
Accordingly, since the movement of the
制限域として、キャブ8が昇降する円弧状軌跡に沿って設けた円弧状制限域を備えている。あるいは、制限域の他の例として、キャブ8の最下位置と最上位置の前面を結んだ直線に沿って設けた直線状制限域を備えている。
As the restriction area, an arc-shaped restriction area provided along an arc-shaped locus in which the
したがって、キャブ8から離して設けた「円弧状制限域」、あるいはキャブ8により近く設けた「直線状制限域」を、作業機40の作業に応じて予め設定すればよい。
Therefore, an “arc-shaped restricted area” provided away from the
また、制限域としてキャブ8が昇降する円弧状軌跡に沿って設けた円弧状制限域およびキャブ8の最下位置と最上位置の前面を結んだ直線に沿って設けた直線状制限域を、選択自在に切換える切換スイッチ34を備えている。
In addition, an arc-shaped restriction area provided along an arc-shaped locus in which the
したがって、キャブ8から離して設けた「円弧状制限域」を「通常時用」とし、キャブ8により近く設けた「直線状制限域」を「非常時用」として、切換スイッチ34により適宜に選択することにより、作業機40の作業の形態、アタッチメントの種類などに応じて作業を能率よく遂行できることができる。
Therefore, the “arc-shaped restricted area” provided away from the
干渉防止装置50のコントローラ33は、ブーム角センサ12およびアーム角センサ13の出力に基づいてアーム5の先端部位置を演算し制限域をもとにブーム4の上げ操作およびアーム5の下げ操作を個々に制限する。
The
したがって、作業アーム3の、ブーム4の上げ操作およびアーム5の下げ操作を個々に制限するので、ブーム4とアーム5の作動が同時に制限されることによる作業性の悪化を改善することができる。
Therefore, since the operation of raising the
以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。 The present invention has been described in detail based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes or modifications can be made within the scope of the present invention, for example, as described below. Is.
本発明の実施例においては、二つの制限域、円弧状制限域および直線状制限域を切換スイッチ34によって選択自在に切換えるようにしたが、作業機の作業形態などに応じて、いずれか一方のみを備えるようにしてもよい。
In the embodiment of the present invention, the two limit areas, the arc-shaped limit area, and the linear limit area are selectively switched by the
2:上部旋回体(機体)
3:作業アーム
4:ブーム
5:アーム
12:ブーム角センサ
13:アーム角センサ
33:コントローラ
34:切換スイッチ
40:作業機
50:干渉防止装置
2: Upper turning body (airframe)
3: Work arm 4: Boom 5: Arm 12: Boom angle sensor 13: Arm angle sensor 33: Controller 34: Changeover switch 40: Work machine 50: Interference prevention device
Claims (5)
キャブ最下位置と最上位置とによって予め設定した制限域をもとに作業アームの動きを制限する、
ことを特徴とする作業機の干渉防止装置。 A device for preventing interference between a cab of a working machine and a work arm tip located in front of the cab, which includes a cab that can be freely moved up and down and an articulated work arm that can be freely swung up and down. There,
Limit the movement of the work arm based on the preset limit range by the cab bottom position and top position,
An interference prevention device for a working machine.
キャブが昇降する円弧状軌跡に沿って設けた円弧状制限域を備えている、
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。 As the limit area,
It has an arc-shaped restricted area provided along an arc-shaped trajectory in which the cab moves up and down,
The work machine interference preventing apparatus according to claim 1.
キャブの最下位置と最上位置の前面を結んだ直線に沿って設けた直線状制限域を備えている、
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。 As the limit area,
It has a linear restriction area provided along a straight line connecting the lowest position of the cab and the front face of the highest position.
The work machine interference preventing apparatus according to claim 1.
切換スイッチによって選択自在に切換えられる、キャブが昇降する円弧状軌跡に沿って設けた円弧状制限域およびキャブの最下位置と最上位置の前面を結んだ直線に沿って設けた直線状制限域を備えている、
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。 As the limit area,
An arc-shaped restriction area provided along an arc-shaped trajectory where the cab moves up and down, and a linear restriction area provided along a straight line connecting the lowermost position of the cab and the front face of the uppermost position, which can be selected by a changeover switch. Have
The work machine interference preventing apparatus according to claim 1.
干渉防止装置が、
機体に対するブームの揺動角度を検出するブーム角センサと、
ブームに対するアームの揺動角度を検出するアーム角センサと、
ブーム角センサおよびアーム角センサの出力に基づいてアームの先端部位置を演算し該制限域をもとにブームの上げ操作およびアームの下げ操作を個々に制限するコントローラと、を備えている、
ことを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の作業機の干渉防止装置。 The work arm includes a boom that is freely swingable in the vertical direction on the machine body, and an arm that is freely swingable in the vertical direction at the tip of the boom.
Interference prevention device
A boom angle sensor for detecting the swing angle of the boom relative to the airframe;
An arm angle sensor for detecting the swing angle of the arm with respect to the boom; and
A controller that calculates the position of the tip of the arm based on the outputs of the boom angle sensor and the arm angle sensor, and individually restricts the boom raising operation and the arm lowering operation based on the restricted area.
5. The working machine interference prevention apparatus according to claim 1, wherein
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019060162A (en) * | 2017-09-27 | 2019-04-18 | 日立建機株式会社 | Hydraulic shovel |
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- 2010-07-30 JP JP2010171987A patent/JP2012031635A/en active Pending
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