(57)【要約】  本発明の目的は、簡易な構成および演算によって、駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更された場合においても駆動アクチュエータごとに適した停止特性を実現できる作業機械を提供することにある。  作業機械１は、走行体２と、走行体上に取り付けた作業機械本体３と、作業機械本体に対し上下方向に揺動自在に取り付けた作業フロント６と、これらを制御する制御装置６０とを有する。制御装置６０は、駆動アクチュエータ７，１１，１３，１５への指令が動作指令状態から停止指令状態に変更された場合に、各駆動アクチュエータごとに設定した停止特性を満たすように各駆動アクチュエータの動作を変更する。
2014013877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行体と、前記走行体の上部に旋回可能に取り付けられた作業機械本体と、前記作業機械本体に対し上下方向に揺動自在に取り付けた作業フロントと、前記走行体と前記作業機械本体と前記作業フロントとを駆動する駆動アクチュエータと、前記駆動アクチュエータを制御する制御装置とを有する作業機械であって、
前記制御装置は、前記駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更された場合に、前記駆動アクチュエータごとに設定した停止特性を満たすように前記駆動アクチュエータごとの動作を変更することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記駆動アクチュエータの停止特性として、停止指令から停止完了までに要する停止時間，駆動指令値の変化率，前記駆動アクチュエータあるいは前記作業フロント先端の加速度及び制動距離のうち少なくとも一つを変更するものであり、
前記停止時間，前記加速度若しくは前記制動距離を満たすように、前記変化率を変えることを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記駆動アクチュエータごとに予め定められた停止特性設定情報に基づいて緩停止設定値を設定する緩停止設定手段と、
前記駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更され、前記駆動アクチュエータごとへの指令値の変化率が前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たさない場合に、前記駆動アクチュエータへの指令値を補正する指令値補正手段とを備えることを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項２に記載の作業機械において、
前記作業機械は、前記作業機械の姿勢を検出する姿勢検出手段を備え、
前記制御装置は、前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて前記停止特性を変更することを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項３に記載の作業機械において、
前記緩停止設定手段は、前記作業機械の姿勢ごとおよび前記駆動アクチュエータごとに前もって定められた停止特性設定情報と前記姿勢検出手段の検出結果とを用いて、前記作業機械の姿勢に応じて前記緩停止設定値を変更し、
前記指令値補正手段は、前記駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更され、前記駆動アクチュエータごとへの指令値の変化率が前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たさない場合に前記駆動アクチュエータへの指令値を補正することを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項４に記載の作業機械において、
前記制御装置は、さらに、作業機械の質量中心を算出する重心算出手段を備え、
姿勢情報として前記重心算出手段の算出結果を用い、前記重心算出手段において算出された前記作業機械の質量中心と前記作業機械の転倒支線との距離が短い場合は、前記距離が長い場合に比べて停止を緩やかにするように前記駆動アクチュエータの動作を変更することを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項５に記載の作業機械において、
前記制御装置は、さらに、作業機械の質量中心を算出する重心算出手段を備え、
姿勢情報として前記重心算出手段の算出結果を用い、前記重心算出手段において算出された前記作業機械の質量中心と前記作業機械の転倒支線との距離が短い場合は、前記距離が長い場合に比べて停止を緩やかにするように前記駆動アクチュエータの動作を変更することを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項３に記載の作業機械において、
前記指令値補正手段は、前記駆動アクチュエータが前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たす等加速度減速となるように前記駆動アクチュエータへの指令値を補正することを特徴とする作業機械
【請求項９】
請求項８に記載の作業機械において、
前記指令値補正手段は、前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たす等加速度減速となるように少なくとも２つの傾きをもつ補正曲線をもとに前記駆動アクチュエータへの指令値を補正することを特徴とする作業機械。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記駆動アクチュエータへの指令が停止指令状態から動作指令状態に変更された場合に、前記駆動アクチュエータごとに設定した起動特性を満たすように前記駆動アクチュエータごとの動作を変更することを特徴とする作業機械。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記駆動アクチュエータへの指令値から予め定められた動作中か否かを判定し、予め定められた動作時には前記指令値の補正を行わないことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物解体工事、廃棄物解体工事、道路工事、建設工事、土木工事等に使用される作業機械に係り、特に、駆動アクチュエータごとに適した停止特性を有する作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物解体工事、廃棄物解体工事、道路工事、建設工事、土木工事等に使用される作業機械として、動力系により走行する走行体の上部に作業機械本体を旋回自在に取り付けると共に、作業機械本体に多関節型の作業フロントを上下方向に揺動自在に取り付け、作業フロントを構成する各フロント部材をアクチュエータにて駆動するものが知られている。このような作業機械の一例として、油圧ショベルをベースとし、一端が作業機械本体に揺動自在に連結されたブームと、一端がブームの先端に揺動自在に連結されたアームと、アームの先端に装着されたグラップル、バケット、ブレーカ、クラッシャ等の作業具を備え、所望の作業を行えるようにした作業機械がある。【０００３】
このような作業機械では、大質量の走行体、作業機械本体及び作業フロントを駆動することにより作業を行うため、何らかの理由により操作者が動作中の走行体，作業機械本体、または作業フロントの駆動を急激に停止させる操作を行った場合には、その際の減速加速度に応じた慣性力が発生する。この慣性力の影響により作業機械が振動し、乗り心地や作業効率が劣化し、耐久性へも悪影響を与える。また、慣性力によって作業機械の安定性が劣化するため、無理な作業姿勢で過度の減速を行った場合には転倒に至る可能性がある。【０００４】
急停止に伴う衝撃を緩和する方法として、ブームシリンダと、ブームシリンダの起動、停止及び方向切替を制御するメインコントロールバルブと、パイロット信号圧をメインコントロールバルブのスプールに供給する操作レバーと、操作レバーの操作量を検出する操作レバー検出手段と、ブームシリンダ圧力検出手段と、検出信号から、ブームシリンダが急停止すると判断する場合、パイロット流路に制御器からの入力信号によって切替可能に設けられたブーム上昇側に供給される信号圧力を制御するブーム振動防止手段を設けるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
また、急停止に伴う安定性の変化に対応する方法として、作業フロントのブーム角、アーム角、バケット角及び旋回体の旋回角を検出する角度センサと、車体の前後方向の傾きを検出する傾斜角センサとを備え、これら各角度センサ及び傾斜角センサの検出値と車体の所定部分の寸法とから作業機械の静的転倒モーメントを演算し、旋回角速度を用いて算出した旋回体の旋回の遠心力による転倒モーメントと、旋回の最大角加速度を用いて算出した旋回体の急停止時に生じる転倒モーメントとのうちいずれか一方又は大きい方を静的転倒モーメントに加算したものを転倒の判定条件とし、前記判定条件の成立により旋回角速度を制御するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。【０００６】
また、産業車両において、走行時の最高速度を抑えることなく、停止時には転倒することなく安全に停止させる技術として、揚高荷重を検出する荷重検出手段と、揚高検出手段と、揚高装置の前傾角を検出する前傾角検出手段と、前方の障害物の有無を検出する前方障害物検出手段と、車速検出手段と、ブレーキ踏み込み量検出手段とを設け、これらの検出手段からの検出値から車両が安全に停止できる距離を算出し、ブレーキ装置のブレーキ力を制御するものが知られている（例えば、特許文献３参照）。【０００７】
また、作業機械の可動部の加減速時の振動を抑制し、作業効率および安全性を向上させる技術として、作業機械の可動部の回転角度および角加速度を検出する検出手段を設け、回転角度および角加速度に基づいて可動部の加減速時に発生する回転モーメントを演算、かつその回転モーメントにより作業機械が回転しようとする回転中心に対する作業機械全体の慣性モーメントを演算し、その回転モーメントと作業機械の慣性モーメントとから作業機械全体の回転中心回りの角加速度が予め設定した許容角加速度を越えるかどうかを判定し、許容角加速度を超える場合はアクチュエータへの指令信号を補正し、可動部の加減速度を制限するものが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１６３７３０号公報
【特許文献２】特開平７−１８０１９２公報
【特許文献３】特開５−１７０３９９号公報
【特許文献４】特開２００３−１８４１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、動作中の走行体、作業機械本体、または作業フロントの駆動を急激に停止させる操作を行った場合に生じる慣性力による悪影響を低減させるためには、駆動アクチュエータへの指令が操作状態から停止指令状態に変更された場合においても緩やかに停止するようにすることが有効である。これにより、可動部に作用する慣性力を緩和できて衝撃による振動を最小にし、乗り心地，作業効率，耐久性の劣化を抑えることができ、また、作業機械をより安定に保持することができる。【００１０】
一方で、緩やかに停止させることによって、制動距離が増大するため、停止特性を過度に緩やかにした場合には、障害物への衝突のリスクが高まり、また操作の違和感を生じる恐れがある。したがって、作業機械の状態や動作の応じて適切な停止特性を選択することが重要である。また、許容制動距離を予め定め、制動距離が過度に増大しないように緩停止の程度を設定する必要がある。【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載のものでは、ブーム動作のみを対象としており、また停止特性は一意であり、作業機械の姿勢による減速加速度の影響の大きさの違いは考慮されておらず、作業機械の状態によっては、慣性力が十分に抑制されず、十分な衝撃緩和がなされない恐れや、また逆に過度に緩やかな停止となる恐れがある。【００１２】
特許文献２に記載のものでは、旋回の急停止時に生じる慣性力による安定性変化を考慮し、作業機械が転倒する可能性がある場合に、旋回角速度を制限することによって作業機械の転倒を防止しているが、転倒防止のために動作速度を制限する構成であるため、作業効率が劣化する可能性がある。また、対応可能な動作が旋回動作のみに限られるという問題がある。【００１３】
また、特許文献３に記載のものでは、必要に応じて停止距離を延長し、緩やかに停止させることによって、走行時の最高速度を抑えることなく停止時の転倒を防止できるようにしている。しかしながら、転倒することなく安全に停止できる安全停止距離まで制動距離を伸ばしているため、運転状況によっては制動距離が長くなり、障害物等への衝突のリスクが高まり、また、操作違和感を生む恐れがある。また、作業機械においては安全停止距離に到達する前に駆動アクチュエータのストロークエンドに到達し、安全な停止を実現することが困難になる恐れがある。【００１４】
また、特許文献４に記載のものでは、作業機械全体の回転中心回りの角加速度を算出し、その値に基づいて指令信号の補正を行う構成としており、作業機械全体の角加速度算出のために各可動部の角加速度を検出する検出手段を必要とする。角加速度の検出方法として回転角度を２度微分する例が提示されているが、一般に微分演算はノイズを増大させるため、精度の良い角度計測が必須となり、装置構成が高価となる。また、現在の角度および角加速度から作業機械全体の角加速度を算出する構成としているため、アクチュエータへの指令信号の補正はすでに許容値を越えた角加速度が作業機械全体の回転中心回りに発生している状況において開始され、角加速度が許容値を越えることを未然に回避することはできない。【００１５】
さらに、特許文献２，特許文献３，特許文献４においては、作業機械が安定となるために必要とされる動作制限値を算出するために複雑な演算を行っており、リアルタイムでの処理を行うためには制御演算を行う制御装置に高い性能が要求されるという課題がある。【００１６】
本発明の目的は、簡易な構成および演算によって、駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更された場合においても駆動アクチュエータごとに適した停止特性を実現できる作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、走行体と、前記走行体の上部に旋回可能に取り付けられた作業機械本体と、前記作業機械本体に対し上下方向に揺動自在に取り付けた作業フロントと、前記走行体と前記作業機械本体と前記作業フロントとを駆動する駆動アクチュエータと、前記駆動アクチュエータを制御する制御装置とを有する作業機械であって、前記制御装置は、前記駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更された場合に、前記駆動アクチュエータごとに設定した停止特性を満たすように前記駆動アクチュエータごとの動作を変更するようにしたものである。【００１８】
かかる構成により、簡易な構成および演算によって、駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更された場合においても駆動アクチュエータごとに適した停止特性を実現できるものとなる。【００１９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御装置は、前記駆動アクチュエータの停止特性として、停止指令から停止完了までに要する停止時間，駆動指令値の変化率，前記駆動アクチュエータあるいは前記作業フロント先端の加速度及び制動距離のうち少なくとも一つを変更するものであり、前記停止時間，前記加速度若しくは前記制動距離を満たすように、前記変化率を変えるようにしたものである。【００２０】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記制御装置は、前記駆動アクチュエータごとに予め定められた停止特性設定情報に基づいて緩停止設定値を設定する緩停止設定手段と、前記駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更され、前記駆動アクチュエータごとへの指令値の変化率が前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たさない場合に、前記駆動アクチュエータへの指令値を補正する指令値補正手段とを備えるようにしたものである。【００２１】
（４）上記（２）において、好ましくは、前記作業機械は、前記作業機械の姿勢を検出する姿勢検出手段を備え、前記制御装置は、前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて前記停止特性を変更するようにしたものである。【００２２】
（５）上記（３）において、好ましくは、前記緩停止設定手段は、前記作業機械の姿勢ごとおよび前記駆動アクチュエータごとに前もって定められた停止特性設定情報と前記姿勢検出手段の検出結果とを用いて、前記作業機械の姿勢に応じて前記緩停止設定値を変更し、前記指令値補正手段は、前記駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更され、前記駆動アクチュエータごとへの指令値の変化率が前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たさない場合に前記駆動アクチュエータへの指令値を補正するようにしたものである。【００２３】
（６）上記（４）において、好ましくは、前記制御装置は、さらに、作業機械の質量中心を算出する重心算出手段を備え、姿勢情報として前記重心算出手段の算出結果を用い、前記重心算出手段において算出された前記作業機械の質量中心と前記作業機械の転倒支線との距離が短い場合は、前記距離が長い場合に比べて停止を緩やかにするように前記駆動アクチュエータの動作を変更するようにしたものである。【００２４】
（７）上記（５）において、好ましくは、前記制御装置は、さらに、作業機械の質量中心を算出する重心算出手段を備え、姿勢情報として前記重心算出手段の算出結果を用い、前記重心算出手段において算出された前記作業機械の質量中心と前記作業機械の転倒支線との距離が短い場合は、前記距離が長い場合に比べて停止を緩やかにするように前記駆動アクチュエータの動作を変更するようにしたものである。【００２５】
（８）上記（３）において、好ましくは、前記指令値補正手段は、前記駆動アクチュエータが前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たす等加速度減速となるように前記駆動アクチュエータへの指令値を補正するようにしたものである。【００２６】
（９）上記（８）において、好ましくは、前記指令値補正手段は、前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たす等加速度減速となるように少なくとも２つの傾きをもつ補正曲線をもとに前記駆動アクチュエータへの指令値を補正するようにしたものである。【００２７】
（１０）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記制御装置は、前記駆動アクチュエータへの指令が停止指令状態から動作指令状態に変更された場合に、前記駆動アクチュエータごとに設定した起動特性を満たすように前記駆動アクチュエータごとの動作を変更するようにしたものである。【００２８】
（１１）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記制御装置は、前記駆動アクチュエータへの指令値から予め定められた動作中か否かを判定し、予め定められた動作時には前記指令値の補正を行わないようにしたものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更された場合においても簡易な演算によって駆動アクチュエータごとに適した停止特性を実現できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態に係る作業機械および作業機械のセンサ構成を示す側面図である。
【図２】第１の実施形態に係る作業機械の制御装置の概略構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る重心演算に用いられる作業機械のモデルを示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る作業機械および重心位置を示す上面図である。
【図５Ａ】第１の実施形態に係る指令値生成手段において用いられる指令値補正曲線の例を示す図である。
【図５Ｂ】第１の実施形態に係る指令値生成手段において用いられる指令値補正曲線の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図１〜図５Ｂを用いて、本発明の一実施形態による作業機械の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による作業機械の全体構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による作業機械の全体構成を示す側面図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態に係る作業機械１は、走行体２と、走行体２の上部に旋回可能に取り付けられた作業機械本体３と、一端が作業機械本体３に連結された多関節型のリンク機構よりなる作業フロント６とを備えている。作業機械本体３は、旋回モータ７によって中心軸３ｃを中心に旋回駆動される。作業機械本体３の上には、運転室４及びカウンタウエイト８が設置されている。また、この作業機械本体３の上の所要の部分には、動力系を構成するエンジン５と、作業機械１の起動停止及び動作全般を制御する運転制御装置１００が備えられている。なお、図中の符号３０は地表面を示している。
【００３３】
作業フロント６は、一端が作業機械本体３に連結されたブーム１０と、一端がブーム１０の他端に連結されたアーム１２と、一端がアーム１２の他端に連結されたアタッチメント２３とを有しており、これらの各部材は、それぞれ上下方向に旋回するように構成されている。ブームシリンダ１１は、ブーム１０を支点４０の回りに回動させる駆動アクチュエータであり、作業機械本体３とブーム１０とに連結されている。アームシリンダ１３は、アーム１２を支点４１の回りに回動させる駆動アクチュエータであり、ブーム１０とアーム１２とに連結されている。アタッチメントシリンダ１５は、アタッチメント２３を支点４２の回りに回動させる駆動アクチュエータであり、リンク１６を介してアタッチメント２３と連結され、リンク１７を介してアーム１２に連結されている。図１に示した作業機械１には、アタッチメントとして、バケット２３が取り付けられているが、この他にも、グラップル，カッタ，ブレーカ等の、図示しない他のアタッチメントに任意に交換可能である。
【００３４】
運転室４の内部には、オペレータが各駆動アクチュエータに対する動きの指示を入力するための操作レバー５０と、オペレータが各種設定を行うためのユーザ設定入力手段５５が設けられている。
【００３５】
次に、図２を用いて、本実施形態による作業機械に用いる制御システムの構成について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による作業機械に用いる制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３６】
本実施形態の制御システムは、姿勢検出手段４９と、ユーザ設定入力手段５５と、指令値検出手段５１と、制御装置６０と、駆動アクチュエータ７，１１，１３，１５とを備えている。
【００３７】
最初に、作業機械１の各部に取り付けられた状態量検出手段（センサ）について説明する。本実施形態の状態量検出手段は、作業機械１の姿勢を検出する姿勢検出手段４９と、各駆動アクチュエータへの指令値を検出する指令値検出手段５１とから構成される。
【００３８】
姿勢検出手段４９は、作業機械１の姿勢を検出するものであり、角度センサ４９Ａや傾斜センサ４９Ｂがある。
【００３９】
作業機械１は、作業フロント６の姿勢を検出する角度センサ４９Ａとして、旋回角度センサ３ｓと、ブーム角度センサ４０ａと、アーム角度センサ４１ａと、アタッチメント角度センサ４２ａとを有している。旋回角度センサ３ｓは、図１に示した走行体２に対する上部作業機械本体３の旋回角度を検出するもので、上部作業機械本体３の旋回中心線３ｃ上等に設けられている。ブーム角度センサ４０ａは、図１に示した上部作業機械本体３に対するブーム１０の回動角度を検出するもので、上部作業機械本体３とブーム１０の支点４０等に設けられている。アーム角度センサ４１ａは、図１に示したブーム１０に対するアーム１２の回動角度を検出するもので、ブーム１０とアーム１２の支点４１等に設けられている。アタッチメント角度センサ４２ａは、図１に示したアーム１２に対するアタッチメント２３の回動角度を検出するもので、アーム１２とアタッチメント２３の支点４２等に設けられている。
【００４０】
また、作業機械１は、地表面３０の傾きを検出する傾斜センサ４９Ｂとして、図１に示した上部作業機械本体３に姿勢センサ３ｂを有している。
【００４１】
指令値検出手段５１は、作業機械に対するオペレータからの指令値を検出するものであり、図１に示した操作レバー５０に設けられた各種の操作量センサ５１Ａを備えている。各種の操作量センサ５１Ａとしては、図１に示した旋回モータ７への駆動指令量を検出する旋回レバー操作量センサ５１ｓと、ブームシリンダ１１への駆動指令量を検出するブームレバー操作量センサ５１ｂと、アームシリンダ１３への駆動指令量を検出するアームレバー操作量センサ５１ａと、アタッチメントシリンダ１５への駆動指令量を検出するアタッチメントレバー操作量センサ５１ｏが設けられている。
【００４２】
図２の制御装置６０は、作業機械１の各部に取付けられた各センサからの信号が入力される入力部６０ｘと、入力部６０ｘに入力される信号を受けて、所定の演算を行う演算部６０ｚと、演算部６０ｚからの出力信号を受けて、作業機械１の各駆動アクチュエータへの駆動指令を出力する出力部６０ｙとを備える。
【００４３】
演算部６０ｚは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory），及びフラッシュメモリ等からなる記憶部、及びこれらを備えるマイクロコンピュータ並びに図示しない周辺回路などから構成され、例えばＲＯＭに格納されるプログラムにしたがって作動する。
【００４４】
演算部６０ｚは、作業機械１に備えられた姿勢検出手段４９から取り込まれる信号に応じて、駆動アクチュエータの停止特性を設定する緩停止設定手段６０ａと、指令値検出手段５１から取り込まれる信号と緩停止設定手段６０ａの算出結果とをもとに各駆動アクチュエータへの駆動指令値を算出する指令値補正手段６０ｅとから構成される。
【００４５】
緩停止設定手段６０ａは、作業機械１の重心および駆動アクチュエータごとに予め設定された停止特性設定情報と、現在の姿勢情報とをもとに、使用する緩停止設定値７１を算出して出力する。姿勢情報としては、各関節の角度や角速度、各アクチュエータの長さや長さ変化量、アタッチメント先端位置、作業機械１の重心位置等が例としてあげられる。以下では、姿勢情報として、各関節の角度および作業機械の重心位置を用いる場合を例にとって説明する。
【００４６】
ここで、「緩停止」とは、駆動アクチュエータへの駆動指令（レバー操作量)が動作指令状態から停止指令状態に移行された場合(停止動作時)に発生する慣性力を抑えるために、可動部の減速加速度を制限し、緩やかに停止させるものである。緩停止を導入することにより、慣性力が抑制されるため、大きな慣性力によって作業機械が振動し、安全性、乗り心地、作業効率、耐久性等が劣化することを防ぐことができる。緩停止設定値は、緩停止の程度を表す指標であり、停止に要する時間(停止時間)、停止に要する距離(制動距離)、減速加速度、単位時間当たりのレバー操作量の変化量(レバー操作量変化率)等が例として挙げられる。減速加速度が大きいほど可動部は急激に停止し、大きな慣性力が発生し、減速加速度が小さいほど可動部は緩やかに停止し、制動距離が増大する。つまり、緩停止設定において停止時間を短く設定した場合、制動距離を短く設定した場合、減速加速度を大きく設定した場合、レバー操作量変化率を大きく設定した場合には、より急激な停止となり、逆に停止時間を長く設定した場合、制動距離を長く設定した場合、減速加速度を小さく設定した場合、レバー操作量変化率を小さく設定した場合には、より緩やかな停止となる。したがって、緩停止設定値を必要な慣性力抑制量を満たす適切な値に設定することにより、制動距離の過度な増大なく、前述の効果を得ることができる。
【００４７】
以下では、緩停止設定値７１として、レバー操作量変化率を用いた場合を例にとって、緩停止設定手段６０ａの動作の概略について説明する。
【００４８】
緩停止設定手段６０ａは、作業機械１の重心および駆動アクチュエータごとに予め設定された停止特性設定情報保持手段６０ｂと、重心演算手段６０ｃと、緩停止設定値決定手段６０ｄとを有している。
【００４９】
本実施形態では、停止特性設定情報保持手段６０ｂは、予め設定された重心に応じた許容レバー操作量変化率ｋを停止特性設定情報として、保持している。許容レバー操作量変化率ｋは、各駆動アクチュエータごとに設定されている。ここで、許容レバー操作量変化率ｋとは、単位時間当たりのレバー操作量の減少量の許容最大値を規定するものであり、正の値として設定する。
【００５０】
作業機械による作業時においては、重心演算手段６０ｃは、作業機械１の重心７０を算出する。緩停止設定値決定手段６０ｄは、停止特性設定情報保持手段６０ｂに保持された停止特性設定情報を参照し、現在の重心７０と適合するものを緩停止設定値７１として出力する。
【００５１】
緩停止設定値７１をあらかじめ設定された停止特性設定情報の中から選択する構成とすることにより、複雑な演算を省略することができ、より安価な装置で実現することができる。また、制動距離が事前に設計可能であるため、過度に制動距離が増加し、接触のリスクや操作違和感を生むリスクを回避することができる。
【００５２】
以下、停止特性設定情報保持手段６０ｂ、重心演算手段６０ｃ、緩停止設定値決定手段６０ｄの詳細について説明する。
【００５３】
停止特性設定情報保持手段６０ｂに保持された停止特性設定情報は、停止動作時の減速加速度が作業機械１に与える影響の大きさや、許容される制動距離を考慮して、重心および駆動アクチュエータごとに設定された許容レバー操作量変化率である。同じ大きさの減速加速度が発生した場合においても、その減速加速度が作業機械１の挙動に与える影響は、作業機械１の状態によって異なる。そこで、作業機械１が減速加速度による影響を受けやすい状態にある場合に、より緩やかに停止するように許容レバー操作量変化率を小さく設定する。
【００５４】
停止特性設定情報保持手段６０ｂに保持された停止特性設定情報の形態としては、ある刻みごとの値を羅列したものであっても良いし、重心を変数とした数式で与えても良い。
【００５５】
前者の例としては、重心の取りうる範囲を前後方向、左右方向それぞれｎ分割、ｍ分割し、それぞれの場合における許容レバー操作量変化率の値を、以下の式（１）のように羅列したものがあげられる。
【００５６】
【数１】
2014013877.tif 000003
【００５７】
また、後者の例としては、以下の式（２）のような形態があげられる。
【００５８】
【数２】
2014013877.tif 000004
【００５９】
ここで、ｒｃｏｇｘは重心７０のＸ座標、ｒｃｏｇｙは重心７０のＹ座標である。
【００６０】
作業機械１は、重心が旋回中心から離れているほど減速加速度の影響を受けやすい。特に、安定性の観点では、重心が旋回中心から離れ、転倒支線までの距離が短いほど不安定となりやすい状態であり、さらに減速加速度による影響をより強く受けるため不安定化が進行しやすい。
【００６１】
ここで、転倒支線は作業機械１と地表面３０との最も外側の接地点を結んだ線分であり、作業機械１が走行体としてクローラを有している場合は、左右のスプロケットの中心点を結んだ線が前方転倒支線、左右のアイドラの中心点を結んだ線を後方転倒支線、左右それぞれのトラックリンク外側端を左右の転倒支線となる。そこで、式（３）に示すように、許容レバー操作量変化率を重心から転倒支線までの距離が短いほど小さくなるように与えると有効である。
【００６２】
【数３】
2014013877.tif 000005
【００６３】
ここで、
Ｘｌｉｍｉｔ：旋回中心から前後方向の転倒支線までの距離
Ｙｌｉｍｉｔ：旋回中心から左右方向の転倒支線までの距離
ｋｍａｘ：許容レバー操作量変化率の最大値
ｋｍｉｎ：許容レバー操作量変化率の最小値
であり、ＸｌｉｍｉｔおよびＹｌｉｍｉｔは機械に固有の値であり、ｋｍａｘおよびｋｍｉｎは許容レバー操作量変化率の設定時に定める値である。
【００６４】
式（３）では、旋回中心から前方および後方の転倒支線までの距離および旋回中心から左方および右方の転倒支線までの距離がそれぞれ概ね等しいことを想定しているが、前方と後方、または、左方と右方で転倒支点までの距離が大きく異なる場合は、ｒｃｏｇｘ、ｒｃｏｇｙの正負によって場合分けしてｋを決定しても良い。
【００６５】
ここで、図３を用いて、本実施形態による作業機械の制御システムの重心演算手段６０ｃにおいて用いる作業機械１のモデルについて説明する。  
図３は、本発明の一実施形態による作業機械の制御システムの重心演算手段において用いる作業機械１のモデルの説明図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００６６】
重心演算手段６０ｃは、姿勢検出装置４９の検出値および各構造部材の長さ、質量情報を用いて作業機械１の重心７０を算出する。重心演算手段６０ｃは、図３に示す作業機械１のモデルを用いる。
【００６７】
本例では基準座標系として、図３に示すように走行体２を基準とし、上部作業機械本体３の旋回中心線３ｃ上で、走行体２と地表面３０とが接する点Ｏを原点とし、走行体２の前後方向にＸ軸、左右方向にＹ軸、旋回中心線３ｃ方向にＺ軸を設定する。基準座標系の重力方向からの傾きは、上部作業機械本体３に取り付けられた姿勢センサ３ｂを用いて検出する。また、各構造部材の重心に質量が集中している集中質点モデルを用いる。
【００６８】
重心演算手段６０ｃは、作業機械１の重心７０を算出するために、地表面３０の傾きを検出する傾斜センサ４９Ｂ（図２）（図１に示す作業機械本体３に設けた姿勢センサ３ｂ）の値と、作業フロント６の姿勢を検出する角度センサ４９Ａ（図２）（図１の作業機械１の各部に設けた旋回角度センサ３ｓ、ブーム角度センサ４０ａ、アーム角度センサ４１ａ、アタッチメント角度センサ４２ａ）の検出値を用いて、各リンクについて順次運動学計算を行い、走行体、作業機械本体、ブーム、アーム、アタッチメントの各質点２Ｐ、３Ｐ、１０Ｐ、１２Ｐ、２３Ｐの位置ベクトルｒ２、ｒ３、ｒ１０、ｒ１２、ｒ２３を基準座標系を基準とした値として算出する。
【００６９】
各質点の位置ベクトルを用いて、重心演算手段６０ｃは、作業機械１の重心７０を以下の式（４）のように導出する。
【００７０】
【数４】
2014013877.tif 000006
【００７１】
ここで、
ｒcog：質量中心ベクトル
ｍｉ：ｉ番目の質点の質量
ｒｉ：ｉ番目の質点の位置ベクトル
であり、ベクトルはＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分で構成される３次元ベクトルである。
【００７２】
具体的には、重心７０のＸ座標ｒｃｏｇｘは、以下の式（５）のように算出される。
【００７３】
【数５】
2014013877.tif 000007
【００７４】
また、同様に重心７０のＹ座標ｒｃｏｇｙは、以下の式（６）のように算出される。
【００７５】
【数６】
2014013877.tif 000008
【００７６】
式（５）および式（６）において、ｍは、図３に示す各質点２Ｐ、３Ｐ、１０Ｐ、１２Ｐ、２３Ｐの質量であり、各質点の質量ｍ２、ｍ３、ｍ１０、ｍ１２、ｍ２３を代入する。
【００７７】
次に、緩停止設定値決定手段６０ｄ及び指令値補正手段６０ｅの動作について説明する。
【００７８】
緩停止設定値決定手段６０ｄは、重心演算手段６０ｃの演算結果である重心７０をもとに、停止特性設定情報保持手段６０ｂの中から最も適する停止特性設定情報を抽出し、使用する緩停止設定値７１として出力する。
【００７９】
前述のように、停止特性設定情報保持手段６０ｂの形態として、ある刻みごとの重心７０に対する設定値の羅列として与えられる場合と、数式として与えられる場合とがある。前者の場合には、重心演算手段６０ｃで算出された重心７０と最も近い組合せを抽出し、その組合せにおける許容レバー操作量変化率ｋを緩停止設定値７１とする。具体的には、許容レバー操作量変化率ｋが、式（１）のように与えられる場合には、以下の式（７）のように抽出する。
【００８０】
【数７】
2014013877.tif 000009
【００８１】
ここで、図４に示すようにｒｃｏｇｘｍａｘは重心のＸ座標の取りうる最大値、ｒｃｏｇｘｍｉｎは重心のＸ座標の取りうる最小値、ｒｃｏｇｙｍａｘは重心のＹ座標の取りうる最大値、ｒｃｏｇｙｍｉｎは重心のＹ座標の取りうる最小値である。また、[Ａ]はガウス記号であり、Ａ以下の最大整数を表す。
【００８２】
また、後者の場合には、重心演算手段６０ｃの演算結果を数式に代入することによって得られた値を緩停止設定値７１とする。具体的には、許容レバー操作量変化率ｋが式（３）で与えられる場合には、式（３）中のｒｃｏｇｘ、ｒｃｏｇｙに式（５）および式（６）によって算出された値を代入することによって算出される値とする。
【００８３】
指令値補正手段６０ｅは、指令値検出手段５１で検出されるレバー操作量と緩停止設定手段６０ａの出力値とを用いて、レバー操作量の変化率が緩停止設定手段６０ａの設定値７１を満たさない場合に、より緩やかに停止させるようにレバー操作量を補正し、駆動アクチュエータへの駆動指令値とする。
【００８４】
以下、具体的な補正方法について説明する。
【００８５】
緩停止を実現するためのレバー操作量の補正方法は種々考えられるが、最も簡易には、現在のレバー操作量変化率が緩停止設定手段６０ａで設定された許容レバー操作量変化率ｋを満たすか否かを判定し、現在のレバー操作量変化率が許容レバー操作量変化率ｋよりも大きい場合には、図５Ａに示すような補正曲線を用いてレバー操作量を、許容レバー操作変化率ｋを満たす単調減少となるように補正する。つまり、補正後のレバー操作量は、以下の式（８）となる。
【００８６】
【数８】
2014013877.tif 000010
【００８７】
ここで、Ｏｉ（ｔ）は時刻ｔにおけるレバー操作量、Ｏｃ（ｔ）は時刻ｔにおけるレバー操作量補正値である。
【００８８】
ここで、図５Ａ及び図５Ｂを用いて、本実施形態による作業機械の制御システムの指令値補正手段６０ｅにおいて用いられる指令値補正曲線の一例について説明する。  
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の一実施形態による作業機械の制御システムの指令値補正手段において用いられる指令値補正曲線の説明図である。
【００８９】
制動距離を過度に超過させずに慣性力を低減させるためには、等加速度減速とするのが有効である。したがって、より効果的な緩停止を行うためには、駆動アクチュエータが緩停止設定値７１に基づいた等加速度減速になるように、レバー操作量を補正する。
【００９０】
レバー操作量と駆動アクチュエータの動作速度が比例関係にある場合には、図５Ａに示すように、レバー操作量を緩停止設定値７１を満たす単調減少となるように補正することによって等加速度減速を実現することができる。
【００９１】
しかし、実際にはレバー操作量と駆動アクチュエータの動作速度が完全に比例関係になることはまれである。レバー操作量と駆動アクチュエータとの間には、油圧機器や駆動機構が存在し、駆動アクチュエータの動作速度は、油圧機器の応答遅れ、機構の摩擦やガタの影響を受け、また、レバー操作量が同じであっても油温やエンジン回転数によって動作速度が変化する。つまり、等加速度減速を実現するためには、上記の影響を考慮してレバー操作量の補正曲線を設定する必要がある。
【００９２】
そのためには、上記の影響をモデル化し、逆モデルを用いてレバー操作量を算出すれば等加速度減速を実現できる。また、より簡易に等加速度減速を実現する方法として、図５Ｂに示すように２つの傾きを持つ補正曲線を用いる。２つの傾き及び傾きを切り替える点を適切に設定することによって、駆動アクチュエータの動作を理想的な応答に近づけることが可能である。補正曲線において、レバー操作量が大きい領域の傾きｋ１をレバー操作量が小さい領域の傾きｋ２よりも大きな値に設定することによって、駆動アクチュエータの動作を等加速度減速に近づけることができる。
【００９３】
なお、傾きの設定方法として、レバー操作量が小さい領域の傾きｋ２を緩停止設定値によって設定し、他方の傾きを機械に固有の値もしくはレバー操作量が小さい領域の傾きの定数倍とすることができる。また、傾きを切り替える点は、レバー操作量の取りうる最大値をもとに定めた機械固有の値とする方法や、停止指令前のレバー操作量の規定の割合とする方法や、レバー操作量が０となるまでの時間が常に等しくなるように傾きｋ１，傾きｋ２および停止前のレバー操作量から算出した値とすることもできる。
【００９４】
このような方法を用いることによって、緩停止設定値７１に基づいて容易に等加速度減速の減速加速度を変更することができる。このとき、補正後のレバー操作量は、以下の式（９）となる。
【００９５】
【数９】
2014013877.tif 000011
【００９６】
ここで、Ｏｐは傾きを切り替える点である。
【００９７】
以下、本実施形態の作業機械における変更例について説明する。
【００９８】
状態量検出手段としては、作業機械１が平坦な場所で使用される場合や傾斜による影響が少ないと考えられる場合には、傾斜センサ４９Ｂを省く構成とすることができる。
【００９９】
また、傾斜センサ４９Ｂを設置する場合、上記の実施形態では上部作業機械本体３に姿勢センサ３ｂを設置する例を示したが、姿勢センサ３ｂの代わりに走行体２上に傾斜センサを設置する構成としても良い。制御装置６０は、上部作業機械本体３上に搭載されている例が多く、配線の容易性から上記の実施形態では上部作業機械本体３上にセンサを設ける例を示した。しかしながら、スリップリングや無線を用いて走行体２から作業機械本体３上への信号伝送ができる場合には、傾斜センサを走行体２に設けることができる。走行体２に傾斜角センサを設けることにより、旋回部の影響を受けないより正確な傾斜角を計測することが可能となる。
【０１００】
また、旋回中心から転倒支線までの距離が旋回角度によって変わらない場合やいずれの旋回角度においても停止特性を同一の値に設定する場合には、旋回角度センサを省く構成とすることができる。
【０１０１】
また、アタッチメント角度による安定性への影響が小さい場合にはアタッチメント角度センサを省く構成としてもよい。また、より少ないセンサ数で実現するためには、最も安定性への影響が大きいと考えられる角度のみを検出する構成としてもよい。例えば、支点４１より先端の質量が大きく、またアーム１２の回動角度範囲が十分に広い場合には、アーム１２の回動角度の影響が大きいと考えられる。この場合には、アーム角度センサ４１ａのみを有し、他のセンサを省く構成としてもよい。
【０１０２】
また、上記の実施形態では、重心演算手段６０ｃにおいてアタッチメント２３の質量として既知の値ｍ２３を用いる例を示したが、実際には作業機械１はアタッチメント部を用いて作業を行うため、作業中にアタッチメント部の質量が変化する。アタッチメント部の質量変化が大きい場合にはアタッチメント部の質量を検出する荷重検出手段を追加しても良い。
【０１０３】
荷重検出方法としては、例えば、ブームシリンダ１１のロッド側およびヘッド側にそれぞれ圧力センサを設ける方法がある。この方法では、２つの圧力センサの検出値からアタッチメント部の荷重と作業フロントの自重とを含んだモーメントＭｌを算出し、また、ブーム１０、アーム１２の各角度センサの検出値と、ブーム１０、アーム１２の各重心パラメータとから作業フロントの自重モーメントＭｏｃを算出する。ついで、前記モーメントＭｌとＭｏｃとの差分及びブーム回動支点４０からアタッチメント２３までの距離からアタッチメント２３の質量を算出する。
【０１０４】
また、その他の検出方法としては、アーム１２とアタッチメント２３をつなぐピン４３およびリンク１６とアタッチメント２３をつなぐピン４４にピン力センサを設け、ピン４３、４４にかかる力の大きさ及び方向を検出することによってアタッチメント２３の質量変化を算出することもできる。
【０１０５】
さらに、上記の実施形態では、重心演算手段６０ｃにおいて、走行体２、上部作業機械本体３、ブーム１０、アーム１２、アタッチメント２３のそれぞれの質点２Ｐ、３Ｐ、１０Ｐ、１２Ｐ、２３Ｐを用いる例を示したが、いくつかの質点を統合する、あるいは、影響の大きい質点を抽出するなどにより、演算に使用する質点の数を減らしても良い。質点の数を減らすことにより、演算量を減少させることができる。
【０１０６】
また、上記の実施形態では、緩停止設定値７１としてレバー操作量変化率を用い、停止特性設定情報保持手段６０ｂとして、停止動作時の減速加速度が作業機械１に与える影響の大きさや、許容される制動距離を考慮して、重心７０および駆動アクチュエータごとに許容レバー操作量変化率ｋを与える場合を例にとって説明したが、レバー操作量変化率の代わりに停止時間、制動距離、減速加速度等の他の指標を用いた場合も同様に実施可能である。レバー動作量変化率以外の指標を用いる場合には指令値補正手段６０ｅにおいて各指標とレバー操作量変化率との関係を用いてレバー操作量補正値を算出すると良い。
【０１０７】
また、上記の実施形態では、緩停止設定値７１を重心７０および駆動アクチュエータごとに与える例を示したが、緩停止設定値７１は作業機械１を操作するオペレータの習熟度や作業内容路面や周囲の状況などによって変更される値であっても良い。この場合、予め与えられた情報や各種センサの出力値等から自動で設定する構成や、オペレータや作業管理者がユーザ設定入力装置５５を用いて任意に設定する構成などが考えられる。
【０１０８】
＜加速度センサありの場合＞
また、緩停止設定値７１を作業時の作業機械１の揺れの大きさに応じて変更するように構成しても良い。作業機械１の揺れが大きいことは作業機械１の安定性が劣化していることを表し、また、運転席４における揺れが大きいとオペレータに不快感を与える。揺れが大きい場合には、より緩やかに停止するように緩停止設定値７１を補正し、また、揺れが非常に小さい場合には、より急峻な停止を許可するように緩停止設定値７１を補正することにより、緩停止設定値をより作業に適した値とすることができる。
同様の動作を行っても、作業環境によって揺れの大きさは異なるため、運転席４等に加速度を検出する加速度センサを設置し、その検出値に基づいて上記の緩停止設定値７１の補正を行う構成などが考えられる。また、揺れの周波数等によって安定性および人体への影響が異なることが考えられるため、加速度センサの検出値に信号処理を施した値を用いて緩停止設定値７１の補正を行う構成としても良い。
【０１０９】
＜姿勢情報として重心以外を用いる場合＞
また、上記の実施の形態では、姿勢情報として作業機械１の重心位置を用いる例を示したが、重心位置に代えて各関節の角度や角速度、各アクチュエータの長さや長さ変化量、アタッチメント先端位置等を姿勢情報として用いても良い。
例えば、各関節の角度を姿勢情報として用いる場合には、停止特性設定情報保持手段６０ｂは、関節角度に応じた緩停止設定値を停止特性設定情報として保持し、緩停止設定値決定手段６０ｄは、停止特性設定情報保持手段６０ｂに保持された停止特性設定情報を参照し、角度センサ４９Ａによって検出される関節角度と適合するものを緩停止設定値７１として出力する。このとき、重心演算手段６０ｃを省く構成として良い。このような構成とすることにより上記の実施の形態に比べ演算量が削減され、より簡易な構成とすることができる。
【０１１０】
また、各関節の角速度を姿勢情報として用いる場合には、重心演算手段６０ｃに代えて、関節角速度演算手段を設け、角度センサ４９Ａによって検出される関節角度をもとに現在の関節角速度を算出する。停止特性設定情報保持手段６０ｂは、関節角速度に応じた緩停止設定値を停止特性設定情報として保持し、緩停止設定値決定手段６０ｄは、停止特性設定情報保持手段６０ｂに保持された停止特性設定情報を参照し、関節角速度算出手段で算出される関節角速度と適合するものを緩停止設定値７１として出力する。また、角度センサ４９Ａおよび関節角速度算出手段を設ける代わりに各関節に角速度センサを設ける構成としても良い。このような構成とすることにより上記の実施の形態に比べ演算量が削減され、より簡易な構成とすることができ、また、速度を参照することにより将来の状態を予測する効果が期待できる。
【０１１１】
また、各アクチュエータの長さあるいは長さの変化量を姿勢情報として用いる場合も、上記の例と同様に実施可能である。具体的には、重心演算手段６０ｃに代えて、作業フロント６の姿勢を検出する角度センサ４９Ａの検出値をもとに各アクチュエータの長さあるいは長さ変化量を算出するアクチュエータ状態算出手段を設け、停止特性設定情報保持手段６０ｂは、アクチュエータの長さあるいは長さ変化量に応じた緩停止設定値を停止特性設定情報として保持し、緩停止設定値決定手段６０ｄは、停止特性設定情報保持手段６０ｂに保持された停止特性設定情報を参照し、アクチュエータ状態算出手段で算出されるアクチュエータの長さあるいは長さ変化量と適合するものを緩停止設定値７１として出力するように構成すればよい。また、角度センサ４９Ａおよびアクチュエータ状態算出手段を設ける代わりに、各アクチュエータにアクチュエータの長さあるいは長さ変化量を検出する検出手段を設け、その検出値を姿勢情報として用いても良い。また、アクチュエータの長さ変化量はアクチュエータの長さを検出する検出手段を設け、その検出値から算出する構成としても良い。このような構成とすることにより上記の実施の形態に比べ演算量が削減され、より簡易な構成をすることができる。
【０１１２】
また、アタッチメント先端位置を姿勢情報として用いる場合は、重心演算手段６０ｃに代えて、アタッチメント先端位置を算出するアタッチメント位置算出手段を設ける。アタッチメント位置算出手段では、地表面３０の傾きを検出する傾斜センサ４９Ｂの検出値と、作業フロント６の姿勢を検出する角度センサ４９Ａの検出値と、各リンクの長さ情報とを用いて、順次運動学計算を行い、アタッチメントの先端の位置を算出する。また、停止特性設定情報保持手段６０ｂは、アタッチメント先端位置に応じた緩停止設定値を停止特性設定情報として保持し、緩停止設定値決定手段６０ｄは、停止特性設定情報保持手段６０ｂに保持された停止特性設定情報を参照し、アタッチメント位置算出手段によって算出されるアタッチメント先端位置と適合するものを緩停止設定値７１として出力する。このような構成とすることにより重心位置を姿勢情報として用いる場合と比べ演算量が削減され、より簡易な構成をすることができる。また、アタッチメント先端位置を参照するため、アタッチメント先端位置の存在して良い領域に制限がある場合に特に有効である。
【０１１３】
＜緩起動ありの場合＞
また、上記の実施の形態では、駆動アクチュエータへの駆動指令（レバー操作量）が動作指令状態から停止指令状態に移行された場合（停止動作時）のみに、慣性力を抑えるためのレバー操作量の補正を行う例を示したが、停止動作時に加え、前記駆動指令が停止指令状態から動作指令状態に移行された場合（起動動作時）においても、同様にレバー操作量の補正を行っても良い。具体的には、緩停止設定値７１と同様に緩起動設定値として、起動時間、起動加速度、単位時間当たりのレバー操作量の増加量（レバー操作量増加率）等を設定し、指令値補正手段６０ｅにおいて設定値を満たすようにレバー操作量の補正を行う。以下では、前述の緩停止設定値としてレバー操作量変化率を設定し、式（８）を用いてレバー操作量の補正を行う例と同様に緩起動を行う場合を例にとって、緩停止設定手段６０ａおよび指令値補正手段６０ｅの概略を説明する。停止特性設定情報保持手段６０ｂにおいて、許容レバー操作量変化率ｋに加え、許容レバー操作量増加率ｋａを許容レバー操作量変化率ｋと同様の方法で設定する。ここで、許容レバー操作量増加率ｋａとは、単位時間当たりのレバー操作量の増加量の許容最大値を規定するものである。緩停止設定手段６０ａは緩停止設定値７１に加え、緩起動設定値を出力する。指令値補正手段６０ｅは、緩停止に加え、緩入力に対応するため、指令値検出手段５１で検出されるレバー操作量と緩停止設定手段６０ａの出力値とを用いて、レバー操作量の変化率が緩停止設定手段６０ａの設定値７１または７２を満たさない場合に、より緩やかに停止あるいは起動させるようにレバー操作量を補正し、駆動アクチュエータの駆動指令値とする。具体的には前述の式（８）に代えて以下の式（１０）を用いてレバー操作量補正値を算出する。
【０１１４】
【数１０】
2014013877.tif 000012
【０１１５】
これにより、作業機械１の停止時に発生する慣性力を抑制することに加え、起動時に発生する慣性力を抑制することが可能となる。
【０１１６】
＜緩停止・緩起動ＯＦＦモードの場合＞
上記の実施の形態では、常に式（８）、式（９）、式（１０）等の補正を行う例を示したが、作業によっては、緩停止や緩起動を行わないことが望ましい場合がある。例えば、アタッチメントに付着した土等を落とすための動作では、わざとアタッチメント部を揺らしており、緩停止はその作業を阻害する。また、微小量の移動を行う作業においても緩起動や緩停止により、作業効率が劣化する恐れがある。上記のような作業は、安定性への影響が小さく、緩起動や緩停止を行わないことによる悪影響は小さい。したがって、上記の動作等を検知し、緩停止および緩起動を自動で切とするように構成しても良い。具体的には、指令値検出手段５１で検出されるレバー操作量を用いて、動きの小さい微小な操作、レバー操作の方向が短時間に複数回切り替わる操作等を緩停止・緩起動を切とする動作として検出し、その場合には式（８）、式（９）、式（１０）等の補正を行わないように自動で切り替える。また、レバー操作量を用いた自動判定の代わりに、ユーザ設定入力手段５５上に設けたスイッチによりオペレータが設定するように構成しても良い。
【０１１７】
また、上記の実施形態では、操作レバー５０として電気レバー方式を想定して説明したが、油圧パイロット方式の場合には、制御装置６０からの出力に応じてパイロット圧を生成する圧力生成装置を追加し、レバー操作量としてレバー操作によって発生するパイロット圧を計測し、圧力生成装置において指令値補正手段６０ｅの算出結果をもとにパイロット圧を生成することによって実施可能である。
【０１１８】
以上説明したように、本実施形態によれば、駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更された場合においても簡易な演算によって駆動アクチュエータごとに適した停止特性を実現できる。これにより、急減速に伴う慣性力の影響を低減することができ、過度に制動距離が増大することや作業速度を損なうことなく作業の安定性を向上させることができる。また、同時に作業機械の耐久性を向上し、作業機械の振動に伴う作業者の疲労を低減させることができる。
【０１１９】
なお、本実施形態では、作業機械として油圧ショベルを用いたが、これに拘るものでなく、ホイールローダなどの別の作業機械においても駆動アクチュエータごとに適した停止特性を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１…作業機械
２…走行体
３…作業機械本体
３ｂ…姿勢センサ（作業機械本体）
３ｃ…中心線
３ｓ…旋回角センサ
４…運転室
５…エンジン
６…作業フロント
７…旋回モータ
８…カウンタウエイト
１０…ブーム
１１…ブームシリンダ
１２…アーム
１３…アームシリンダ
１５…アタッチメントシリンダ
１６，１７…リンク
２３…アタッチメント
３０…地表面
４０…ブーム回動支点
４０ａ…ブーム角度センサ
４１…アーム回動支点
４１ａ…アーム角度センサ
４２…アタッチメント回動支点
４２ａ…アタッチメント角度センサ
４９…姿勢検出手段
４９Ａ…角度センサ
４９Ｂ…傾斜センサ
５０…操作レバー
５１…指令値検出手段
５１Ａ…操作量センサ
５１ｓ…旋回レバー操作量センサ
５１ｂ…ブームレバー操作量センサ
５１ａ…アームレバー操作量センサ
５１ｏ…アタッチメントレバー操作量センサ
５５…ユーザ設定入力手段
５６…油温検出手段
５７…エンジン回転数検出手段
６０…制御装置
６０ａ…緩停止設定手段
６０ｂ…停止特性設定情報保持手段
６０ｃ…重心演算手段
６０ｄ…緩停止設定値決定手段
６０ｅ…指令値補正手段
６０ｘ…入力部
６０ｙ…出力部
６０ｚ…演算部
７０…重心
７１…緩停止設定値
【図１】
2014013877.tif 000013
【図２】
2014013877.tif 000014
【図３】
2014013877.tif 000015
【図４】
2014013877.tif 000016
【図５Ａ】
2014013877.tif 000017
【図５Ｂ】
2014013877.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月29日(2015.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行体と、前記走行体の上部に旋回可能に取り付けられた作業機械本体と、前記作業機械本体に対し上下方向に揺動自在に取り付けた作業フロントと、前記走行体と前記作業機械本体と前記作業フロントとを駆動する駆動アクチュエータと、前記駆動アクチュエータを制御する制御装置とを有する作業機械であって、
前記制御装置は、前記駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更された場合に、前記駆動アクチュエータごとに設定した停止特性を満たすように前記駆動アクチュエータごとの動作を変更することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記駆動アクチュエータの停止特性として、停止指令から停止完了までに要する停止時間，駆動指令値の変化率，前記駆動アクチュエータあるいは前記作業フロント先端の加速度及び制動距離のうち少なくとも一つを変更するものであり、
前記停止時間，前記加速度若しくは前記制動距離を満たすように、前記変化率を変えることを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記駆動アクチュエータごとに予め定められた停止特性設定情報に基づいて緩停止設定値を設定する緩停止設定手段と、
前記駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更され、前記駆動アクチュエータごとへの指令値の変化率が前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たさない場合に、前記駆動アクチュエータへの指令値を補正する指令値補正手段とを備えることを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項２に記載の作業機械において、
前記作業機械は、前記作業機械の姿勢を検出する姿勢検出手段を備え、
前記制御装置は、前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて前記停止特性を変更することを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項３に記載の作業機械において、
前記作業機械は、前記作業機械の姿勢を検出する姿勢検出手段を備え、
前記緩停止設定手段は、前記作業機械の姿勢ごとおよび前記駆動アクチュエータごとに前もって定められた停止特性設定情報と前記姿勢検出手段の検出結果とを用いて、前記作業機械の姿勢に応じて前記緩停止設定値を変更し、
前記指令値補正手段は、前記駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更され、前記駆動アクチュエータごとへの指令値の変化率が前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たさない場合に前記駆動アクチュエータへの指令値を補正することを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項４に記載の作業機械において、
前記制御装置は、さらに、作業機械の質量中心を算出する重心算出手段を備え、
姿勢情報として前記重心算出手段の算出結果を用い、前記重心算出手段において算出された前記作業機械の質量中心と前記作業機械の転倒支線との距離が短い場合は、前記距離が長い場合に比べて停止を緩やかにするように前記駆動アクチュエータの動作を変更することを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項５に記載の作業機械において、
前記制御装置は、さらに、作業機械の質量中心を算出する重心算出手段を備え、
姿勢情報として前記重心算出手段の算出結果を用い、前記重心算出手段において算出された前記作業機械の質量中心と前記作業機械の転倒支線との距離が短い場合は、前記距離が長い場合に比べて停止を緩やかにするように前記駆動アクチュエータの動作を変更することを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項３に記載の作業機械において、
前記指令値補正手段は、前記駆動アクチュエータが前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たす等加速度減速となるように前記駆動アクチュエータへの指令値を補正することを特徴とする作業機械
【請求項９】
請求項８に記載の作業機械において、
前記指令値補正手段は、前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たす等加速度減速となるように少なくとも２つの傾きをもつ補正曲線をもとに前記駆動アクチュエータへの指令値を補正することを特徴とする作業機械。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記駆動アクチュエータへの指令が停止指令状態から動作指令状態に変更された場合に、前記駆動アクチュエータごとに設定した起動特性を満たすように前記駆動アクチュエータごとの動作を変更することを特徴とする作業機械。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記駆動アクチュエータへの指令値から予め定められた動作中か否かを判定し、予め定められた動作時には前記指令値の補正を行わないことを特徴とする作業機械。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
（５）上記（３）において、好ましくは、前記緩停止設定手段は、前記作業機械の姿勢を検出する姿勢検出手段を備え、前記作業機械の姿勢ごとおよび前記駆動アクチュエータごとに前もって定められた停止特性設定情報と前記姿勢検出手段の検出結果とを用いて、前記作業機械の姿勢に応じて前記緩停止設定値を変更し、前記指令値補正手段は、前記駆動アクチュエータへの指令が動作指令状態から停止指令状態に変更され、前記駆動アクチュエータごとへの指令値の変化率が前記緩停止設定手段の緩停止設定値を満たさない場合に前記駆動アクチュエータへの指令値を補正するようにしたものである。
【国際調査報告】
2014013877.tif 000019
2014013877.tif 000020