(57)【要約】【課題】  油圧シリンダに設けたテレスコピックアーム（作業装置）７の許容される伸縮長を、作業現場の気象条件に対応させて制限できるようにする。【解決手段】  ＧＰＳ制御システムにより油圧ショベル１の現在位置を検出する一方、気象情報に基づいて許容される許容作業条件を予め設定しておき、検出した現在位置がどの許容作業条件に該当するかの判断をし、この判断に基づいてテレスコピックアーム７として許容される伸縮長の範囲までに制限して作業するようにする。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体本体に備えた作業装置の作業制限制御装置を構成するにあたり、
該作業制御制限装置は、
作業機械の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
入力した気象情報に基づいて判断される前記検出された現在位置の気象条件から予め設定されている許容作業条件の判別をする作業条件判別手段と、
作業装置の作業を前記判別された許容作業条件に基づいて制限する作業制限手段とを備えて構成したことを特徴とする作業機械における作業制限制御装置。
【請求項２】
請求項１において、作業条件判別手段は、最新の気象情報に基づいて判断される気象条件から許容作業条件の判別をするようになっていることを特徴とする作業機械における作業制限制御装置。
【請求項３】
請求項１または２において、作業条件判別手段は、今後予測される予報気象情報に基づいて予測される気象条件の変化に基づいて許容作業条件を予測し、作業制限手段は、該予測される許容作業条件の変化に基づいて作業装置の作業制限をするようになっていることを特徴とする作業機械における作業制限制御装置。
【請求項４】
請求項３において、作業条件判別手段により予測される作業条件の変化が現在よりも厳しい作業条件である場合に、作業制限手段による作業制限は、現在よりも厳しい作業条件が実行されるようになっていることを特徴とする作業機械における作業制限制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タワークレーン等の高所での作業が行われる作業車やテレスコピックアーム付きバケットのように崖下等の深所での作業が行われる作業車等の作業機械のように長尺の作業装置等の各種の作業装置を備えた作業機械における作業制限制御装置の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル等の作業機械のなかには、テレスコピックアーム付きバケットのように深所作業をするものや、タワークレーンや超ロング仕様ブームのように高所作業をするものがあり、このような作業機械は、バケット等の各種の作業部を先端に装着した長尺の作業装置を機体本体に取付けることになる。ところでこのような作業機械は、作業装置が長尺であることもあって通常の作業装置の場合に比して重量が重く、また作業範囲も広いこともあって、機体重心がどうしても作業装置側に偏寄することになる。この様なものにおいて、作業装置を作動させるべく操作具操作をしたとき、作業機械に対する作業装置の位置や、作業装置に働く負荷、作業機械の傾斜状態等によっては、作業機械自体の安定性が低下する惧れがある。
そこで機体の状態、作業装置の状態、操作具の操作状態を検知し、これら検知結果に基づいて機体安定値を算出し、該算出した機体安定値の範囲内でのみ作業ができるようにしたものがある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−２７９２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが前記のような作業装置を機体本体に取付けた作業機械は、作業装置が長尺であるが故に、天候、特に風に弱く、強風が吹いている場合には作業を中止するか作業装置の長さを制限して行う必要がある。そしてこのように作業を中止するか長さ制限をするかの判断は、現場に設けた旗や風力計等の状態をオペレータが見て判断しているのが実情で、オペレータによる個人差があるだけでなく、これを見落としていたり、見誤って作業を続けているときに強風に見舞われた場合、風に煽られて作業機械の安定性が低下する惧れがあり、ここに本発明が解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、機体本体に備えた作業装置の作業制限制御装置を構成するにあたり、該作業制御制限装置は、作業機械の現在位置を検出する現在位置検出手段と、入力した気象情報に基づいて判断される前記検出された現在位置の気象条件から予め設定されている許容作業条件の判別をする作業条件判別手段と、作業装置の作業を前記判別された許容作業条件に基づいて制限する作業制限手段とを備えて構成したことを特徴とする作業機械における作業制限制御装置である。
請求項２の発明は、請求項１において、作業条件判別手段は、最新の気象情報に基づいて判断される気象条件から許容作業条件の判別をするようになっていることを特徴とする作業機械における作業制限制御装置である。
請求項３の発明は、請求項１または２において、作業条件判別手段は、今後予測される予報気象情報に基づいて予測される気象条件の変化に基づいて許容作業条件を予測し、作業制限手段は、該予測される許容作業条件の変化に基づいて作業装置の作業制限をするようになっていることを特徴とする作業機械における作業制限制御装置である。
請求項４の発明は、請求項３において、作業条件判別手段により予測される作業条件の変化が現在よりも厳しい作業条件である場合に、作業制限手段による作業制限は、現在よりも厳しい作業条件が実行されるようになっていることを特徴とする作業機械における作業制限制御装置である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることにより、検出される作業機械の現在位置の気象条件に基づいて許容作業条件が判別され、該判別された許容作業条件に基づいて制限された作業がなされることになり、この結果、気象情報に基づいた信頼の高い作業ができることになる。
請求項２の発明とすることにより、作業条件の制限が、最新の気象情報に基づいて決定されることになって、信頼性が向上する。
請求項３の発明とすることにより、予報気象情報に基づいて予測される作業条件の変化による作業条件の設定がなされるため、気象情報が最新でない場合等であっても、予測に基づく作業条件の制限ができることになる。
請求項４の発明とすることにより、厳しい作業条件への変化が予測される場合に、変化前の段階から厳しい作業条件での作業が行われることになって、信頼性の高い作業制限が実行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次ぎに、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図面において、１は建設機械の機体本体であって、該機体本体１は上部旋回体２、下部走行体３等の装置から構成されるものであるが、上部旋回体２の前部には、ブーム４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、テレスコピックアーム７、グラブバケット８等の各種の部材装置から構成されていて、重量が重く、作業深さを深く取れる縦深作業用の作業装置９が装着されているが、前記テレスコピックアーム７は、アウタチューブ７ａ、ミドルチューブ７ｂ、インナチューブ７ｃの三本のチューブを、入れ子継手状に伸縮自在に組付けたものであって、最も外周側に組付けられるアウタチューブ７ａは、機体本体１側から伸びるブーム４およびアームシリンダ６にブラケット７ｄを介して揺動自在に支持されており、また最も内周側に組付けられるインナチューブ７ｃの先端部（下端部）には、ジョイント１０を介してグラブバケット８が取付けられている。尚、テレスコピックアーム７の伸縮は、アウタチューブ７ａ内に取付けられたテレスコシリンダ７ｅの伸縮作動に基づいてミドルチューブ７ｂおよびインナチューブ７ｃが伸縮移動することで行われるように構成されている。また、１１はホースリールである。
【０００７】
前記上部旋回体２には、ナビゲーションシステム１２が搭載されているが、該ナビケーションシステム１２は、ＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍの略：広域位置検出システム）受信装置（位置検出手段、時計手段）１３、操作スイッチ（設定手段）１６、ディスプレイ（表示手段）１７、通信装置（外部情報取得手段）１８、記憶装置１９、そしてこれらに接続され、マイクロコンピュータを用いたナビゲーション制御装置２０を用いて構成されている。
【０００８】
ＧＰＳ受信装置１３はＧＰＳ衛星Ｓから送信される位置信号を入力し、ナビケーション制御装置２０は、前記入力した位置信号と記憶装置１９で記憶する各種の地図データ（道路データ、地名、番地、地形、建物、施設等の各種データ）と重畳し、これに基づいて機体本体１の現在いる位置を絶対位置として検出することができ、該検出した現在位置をディスプレイ１７に表示するように制御し、このようにして本発明を実施するための現在位置検出手段が構成されている。
【０００９】
さらにナビケーション制御装置２０は、例えば携帯電話で代表される通信装置１８を介して各種の外部情報を、外部に設けられる情報入出力手段（例えばサーバーコンピュータが該当する）２１にアクセスすることにより入力できるが、該入力される外部情報のなかには気象情報が含まれ、このようにして気象情報入力手段が構成されている。尚、通信装置１８としては、携帯電話に限定されず、ＰＨＳ、無線ＬＡＮ、さらには衛星通信等、各種の通信手段の一つあるいは複数を利用できることは言うまでも無い。
【００１０】
さて、前記情報入出力手段２１に入力される気象情報には、地域的にはグローバル（広域）なものとして入力可能な最新の気象情報と、今後予想される予報気象情報とがあり、情報入出力手段２１は、これら入力した気象情報に基づいてテレスコピックアーム７の伸縮長さについて、気象条件に基づいて予め設定される複数の許容作業条件（許容される最大限の伸長長さ）のうちのどの許容作業条件であるかの判別（判定）をする。
例えば、対象となる作業制限の気象条件が風速である場合に、該風速に基づいた許容作業条件を、
ｉ．０〜３ｍ／ｓ（メートル毎秒）の場合には「全長まで許容される」
ｉｉ．３〜６ｍ／ｓの場合には「３／４の長さまで許容される」
ｉｉｉ．６〜９ｍ／ｓの場合には「１／２の長さまで許容される」
ｉｖ．９〜１２ｍ／ｓの場合には「１／４の長さまで許容される」
ｖ．１２ｍ／ｓ以上の場合には「伸長が禁止される」
のように予め設定して登録しておく。そして情報入出力手段２１は、前記ナビゲーション制御装置２０によって検出された現在位置が、入力した気象情報に基づいてどの様な気象状況になっているかの予測をし、該予測された気象状況が前記ｉ．〜ｖ．のいずれに該当するかの判別（選択）をし、これによって現在位置での該当する許容作業条件が決定され、該決定された許容作業条件をナビゲーション制御装置２０に出力（情報伝達）するようになっており、このようにして本実施の形態では本発明の作業条件判別手段を構成している。そしてこれら判別される許容作業条件は、更新される気象情報の経過と共に逐次変更されるようになっている。尚、前記気象情報は、気象庁や民間等の気象情報提供機関から入力することができる。
【００１１】
ところでこのような気象情報は、気象観測機器が設置されている測定地点で測定される気象情報であって、作業機械が位置する現在位置の気象情報でないことが殆んどである。そこでこのような場合、例えば作業機械の現在位置に至近の複数箇所（例えば３箇所）の観測機器からそれぞれ与えられる風速の平均値を作業機械の現在位置の風速であると予測してもよい。
また、気象情報のなかには、風速の変化が経時的（例えば１時間おきとか３時間おき）に予測されている予想気象情報があり、このような今後予測される予報気象情報に基づいて所定時間毎あるいは所定時間後（例えば２０分おきや３０分後）の気象条件の変化を予測することもできる。これは、例えば最新の気象情報とこれから１時間経過後の予想気象情報とでそれぞれ与えられる風速の関係を一次関数の変化とし、これによって前記所定時間毎あるいは所定時間後の風速を予測するようにすることで簡単に求めることができる。そしてこの予測に基づいて許容作業条件の予測をすることができ、本実施の形態ではこの変化予測を情報入出力手段２１で行っている。
【００１２】
またナビゲーション制御装置２０は、機体本体１の各種制御をするためマイクロコンピュータを用いて構成される主制御装置２２に接続されているが、該主制御装置２２には、テレスコピックアーム７の伸縮操作をするための操作レバー２３、テレスコシリンダ７ｅの伸縮長さを検出するシリンダ長検出センサ２４、テレスコシリンダ７ｅの伸縮制御をするための伸縮制御装置２５が接続されている。そして主制御装置２２は、操作レバー２３の操作に基づいて伸縮制御装置２５に対して伸縮制御指令を出力してテレスコシリンダ７ｅの伸縮をし、これによってテレスコピックアーム７の伸縮長さの制御をすることになるが、主制御装置２２は、ナビケーション制御装置２０から入力した許容作業条件に基づいてテレスコピックアーム７の作業制限制御を実行する。
【００１３】
次に、前記作業制限制御の手順について図４に示すフローチャート図に基づいて説明する。まず、主制御装置２２は、エンジン始動がなされ初期設定がなされると、前記作業制限制御ルーチンを含めた各種の制御ルーチンが実行されるが、作業制限制御ルーチンでは、前記入力した許容作業条件情報に基づき、最新の許容作業範囲はどれかの判別をし、これが例えば、前述したｉｉ．の許容作業条件であるとして判別されると、シリンダ長検出センサ２４の検出値から演算されるテレスコピックアーム７の伸縮長が許容作業条件ｉｉ．において許容される伸縮長よりも長いか否かの判別をする。そして長いと判別されると、報知装置２６に対してその旨を報知（例えばアラーム報知や「気象状況が悪く、アーム長が長すぎます。」のような音声発生またはディスプレイ表示をする。これら報知は重複しても良い。）すると共に、伸縮制御装置２５に対して、テレスコピックアーム７の伸縮長が許容作業条件ｉｉ．で許容される長さになるまで縮小指令を出力し、これによってテレスコピックアーム７の伸縮長が自動的に許容作業条件ｉｉ．において許容される伸縮長以上に長くならないよう長さ制限されるようになっている。
【００１４】
さらに最新の気象情報から次の気象情報に変わるまでに相当な時間がある場合、その間に気象状況が変化して許容作業条件が変更することがあり、そこで本実施の形態では、前記予報気象情報に基づいて予測した予測許容作業条件の変化に基づいて作業制限制御を実行するようになっている。つまり、最新の気象情報を得た時間（例えば午後１時）から次の気象情報を得る時間（たとえば午後２時）までのあいだの予め設定される時間おき（例えば２０分おき）に気象状況の変化を予測し、該予測した気象状況から許容作業条件の変化があるか否かを判別する。そしてある設定時間（例えば午後１時４０分）経過後には許容作業条件が現在の許容作業条件よりも厳しなるかか否か、例えば前記許容作業条件ｉｉ．から許容作業条件ｉｖ．に変化することが予測されると判別すると、この許容作業条件ｉｖ．は現在実行されている許容作業条件ｉｉ．より厳しいものであると判断され、これによって前記あるとされた設定時間の一つ前の設定時間（午後１時２０分）に許容作業条件ｉｖ．になるよう制御される。
これに対し、変化が予測される許容作業条件が、現在の許容作業条件ｉｉ．よりも緩やかな作業条件ｉ．であると判断された場合、前記あるとされた設定時間（午後１時４０分）になった段階で許容作業条件ｉ．により許容される緩やかな作業条件になるよう制御される。
【００１５】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、機体本体１のテレスコピックアーム７の伸縮長さの制限制御が、機体本体１の現在位置が最新の気象情報に基づいて決定されるどの許容作業条件であるかによって決定されることになり、この結果、従来のように伸縮長さの制限を、現場の気象条件をオペレータがいちいち観察して判断する必要がなくなって精度および信頼性の高い伸縮制限の制御を実行することができる。しかも作業制限制御は、最新の気象情報に基づくものであるから、現場にあった制御が逐次的にできることになる。
【００１６】
しかも最新の気象情報から次の気象情報を得るまでの時間のあいだに許容領域の変更があると現在位置が予測される場合、この予測に基づいて許容領域の変更がなされることになって、よりきめの細かい伸縮制限制御を実行することができる。
【００１７】
そしてこの場合に、予測される許容領域の変更が、現在の許容作業条件の作業制限の条件よりも厳しくなる場合、予測される許容作業条件の変更があるとされる時間の前の段階から許容作業条件の変更がなされる結果、前もっての許容作業条件の変更がなされることになって、より信頼性の高い作業制限制御が実行される。
これに対し、予測される許容作業条件の変更が、現在の許容作業条件の伸縮制限の条件よりも緩やかになる場合には、予測される許容作業条件の変更があるとされる時間に許容作業条件の変更がなされる結果、変更遅れによる不具合が発生することも無い。
【００１８】
尚、本発明は、前記実施の形態に限定されるものでなく、作業制限制御の手順としては、図５に示すような第二の実施の形態の制御も実行するように構成することができる。このものは、テレスコピックアーム７の長さが許容作業条件で設定される長さよりも長いと判断される場合、前記実施の形態のように厳しい許容作業条件になるよう自動的に縮小してしまうものではなく、その旨を報知する指令を出力するが、操作レバー２３を、テレスコピックアーム７を伸長する方向の操作があったときはこれを無視し、縮小操作があったと判断される場合にのみ縮小制御をするようにしたもので、これによってテレスコピックアーム７の意図しない自動的な縮小が実行されてしまうことを回避し、オペレータの意図にあった操作が実行できるという利点がある。
そして作業制限制御を、第一の実施の形態のものにするか、第二の実施の形態のものにするかをモード切換えスイッチの選択により実行できるようにすることも勿論できる。
【００１９】
さらにまた、本発明はテレスコピックアームを有した作業機械に限定されず、タワークレーンや超ロング仕様のブームやアーム等の長尺の作業装置を設けたものに採用することができ、そして設定される許容作業条件としては、許容作業条件を、作業装置の長さではなく、作業角度としても実施することができる。つまり、図６に示すように長尺の作業装置が超ロング仕様のブーム２７であった場合、このものにはブーム２７の先端に屈曲自在に第一アーム２８、その先端に第二アーム２９が設けられていて、作業高さが任意に変更される。そしてこの第一アーム２８、第二アーム２９の屈曲をするための第一、第二油圧シリンダ２８ａ、２９ａの伸縮長さ検知、あるいはアーム２８、２９の揺動角検知に基づいて先端作業機の高さ位置が求められる。そして最も穏かな第一の気象情報の場合には図６に示す最高位置の第一姿勢Ａまでの作業の実行を許容作業条件とし、次に穏かな第二の気象情報の場合にはそれよりも低い第二位置Ｂまでの作業の実行を許容作業条件とし、少し厳しい気象情報の場合にはさらに低い第三位置までの作業の実行を許容作業条件とし、厳しい第四気象情報の場合には作業停止をするように設定することができ、この場合に、気象情報が厳しい方向に変化したとき、例えば、第７に示す第三の実施の形態のように、第一位置Ａから第二位置Ｂに変化したとき、自動的に第二位置Ａに降下させる前記第一の実施の形態に準じる場合と、図８に示す第四の実施の形態のように、オペレータの降下操作があった場合のみ降下させる前記第二の実施の形態に準じる場合があり、これらをモード選択により選択できるようにすることも勿論できる。
さらに本発明は、前記各実施の形態のように多段階に許容作業条件を設定したものに限定されず、作業をするかしないかの二段階の設定のものとしても実施できることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】テレスコピックアームを供えた油圧ショベルの側面図である。
【図２】ナビゲーションシステムのブロック回路図である。
【図３】油圧ショベルの制御システムを示すブロック回路の概略図である。
【図４】第一の実施の形態の作業制限制御のフローチャート図である。
【図５】第二の実施の形態の作業制限制御のフローチャート図である。
【図６】超ロング仕様のブームを備えた油圧ショベルの側面図である。
【図７】第三の実施の形態の作業制限制御のフローチャート図である。
【図８】第四の実施の形態の作業制限制御のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    機体本体
７    テレスコピックアーム（作業装置）
２０    ナビゲーション制御装置（現在位置検出手段）
２１    情報入力手段（作業条件判別手段）
２２    主制御装置（作業制限手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006328733.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006328733.tif 000009
【図８】
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