(57)【要約】【課題】アームを手前に抱え込んだ姿勢であっても、干渉制御によるアームの自動的なダンプ動作により、作業機が他の物に干渉することがない作業機械を提供すること。【解決手段】作業機械は、作業機械本体から所定距離離れた位置に制御対象面を設定し、第一作業機の上昇操作指令が検出されたら、制御対象面と作業機の基準との距離に基づいて、第二作業機の操作指令に対して、作業機械本体から遠ざける方向に、第二作業機を動作させる介入指令に基づき、作業機の基準と作業機械本体との干渉を回避させる手段、作業機の姿勢に基づいて、作業機の基準の高さ位置を演算する手段９６Ｄ、制御手段による第二作業機への介入指令により、第二作業機の降下量を推定する手段９６Ｅ、演算された作業機の基準の高さ位置と推定された降下量とに基づいて、制御手段による介入の許可判定を行う手段と、判定結果に基づき介入指令に対する制限を与える手段とを備える。【選択図】図１０
2017133330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械本体に動作可能に設けられた第一作業機、および第二作業機を有する作業機と、
前記作業機を操作する操作手段による操作指令を検出する操作指令検出手段と、
前記作業機の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記作業機械本体から所定距離離れた位置に制御対象面を設定し、前記操作指令検出手段により前記第一作業機の上昇操作指令が検出されたら、前記制御対象面と前記作業機の基準との距離に基づいて、前記第二作業機の操作指令に対して、前記作業機械本体から遠ざける方向に、前記第二作業機を動作させる介入指令に基づき、前記作業機の基準と前記作業機械本体との干渉を回避させる制御手段と、
前記姿勢検出手段で検出された前記作業機の姿勢に基づいて、前記作業機の基準の高さ位置を演算する高さ位置演算手段と、
前記制御手段による前記第二作業機への介入指令による動作が行われた場合の前記第二作業機の降下量を推定する降下量推定手段と、
前記高さ位置演算手段により演算された前記作業機の基準の高さ位置と、前記降下量推定手段により推定された降下量とに基づいて、前記制御手段による介入の許可判定を行う介入許可判定手段と、
前記介入許可判定手段の判定に基づき介入指令に対する制限を与える介入制限手段と、
を備えてい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、
前記介入許可判定手段は、前記第一作業機の上昇高さが、前記降下量推定手段により推定された前記第二作業機の降下量よりも大きく、かつ、前記第一作業機が動きだしたと判定したときに、介入許可と判定することを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
前記介入許可判定手段は、前記第一作業機の上昇高さが、前記降下量推定手段により推定された前記第二作業機の降下量よりも大きく、かつ、前記第一作業機の操作量が所定の閾値より大きいときに、介入許可と判定することを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１または請求項３のいずれか一項に記載の作業機械において、
前記介入制限手段は介入の開始を遅延させることを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の作業機械において、
前記制御手段は、前記第二作業機の操作指令に対して、前記第二作業機の近づける動作を減速する指令を更に出力することを特徴とする作業機械。
【請求項６】
走行体と、前記走行体に旋回可能に設けられた旋回体と、
前記旋回体に動作可能に設けられた第一作業機、および第二作業を有する作業機と、
前記作業機を操作する操作手段による操作指令を検出する操作指令検出手段と、
前記作業機の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記旋回体から所定距離離れた位置に制御対象面を設定し、前記操作指令検出手段により前記第一作業機の上昇操作指令が検出されたら、前記制御対象面と前記作業機の基準との距離に基づいて、前記第二作業機の操作指令に対して、前記旋回体から遠ざける方向に、前記第二作業機を動作させる介入指令に基づき、前記作業機の基準と前記旋回体との干渉を回避させる制御手段と、
前記姿勢検出手段で検出された前記作業機の姿勢に基づいて、前記作業機の基準の高さ位置を演算する高さ位置演算手段と、
前記制御手段による前記第二作業機への介入指令による動作が行われた場合の前記第二作業機の降下量を推定する降下量推定手段と、
前記高さ位置演算手段により演算された前記作業機の基準の高さ位置と、前記降下量推定手段により推定された降下量とに基づいて、前記制御手段による介入の許可判定を行う介入許可判定手段と、
前記介入許可判定手段の判定に基づき介入指令に対する制限を与える介入制限手段とを備えていることを特徴とする作業機械。
【請求項７】
作業機械本体に動作可能に設けられた第一作業機、および第二作業機を有する作業機と、を備えた作業機械の干渉回避方法であって、
前記作業機を操作する操作指令を検出する手順と、
前記作業機の姿勢を検出する手順と、
前記作業機械本体から所定距離離れた位置に制御対象面を設定し、操作指令が検出されたら、前記制御対象面と前記作業機の基準との距離に基づいて、前記第二作業機の操作指令に対して、前記作業機械本体から遠ざける方向に、前記第二作業機を動作させる介入指令に基づき、前記作業機の基準と前記作業機械本体との干渉を回避させる手順と、
検出された前記作業機の姿勢に基づいて、前記作業機の基準の高さ位置を演算する手順と、
前記第二作業機への介入指令による動作が行われた場合の前記第二作業機の降下量を推定する手順と、
前記作業機の基準の高さ位置と、推定された降下量とに基づいて、介入の許可判定を行う手順と、
前記介入許可の判定に基づき介入に対する制限を与える手順と、
を実施することを特徴とする作業機械の干渉回避方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械および作業機械の干渉回避方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅地などの狭小地で油圧ショベル等の作業機械を操作する場合、設置物等との干渉を回避するために、バケット等を油圧ショベルの旋回体になるべく接近させて操作することが多い。
しかしながら、バケット等を旋回体に接近させると、作業機の姿勢によっては、油圧ショベルのキャブ等の運転席と干渉する恐れがある。
このため、特許文献１には、バケットが牽制面に位置した状態で、運転席の作業者がブームを上昇させる操作を行うと、アームを駆動するアクチュエータが、ダンプ方向にアームを駆動して、自動的にバケットの干渉を回避する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０４９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に開示された技術では、地面を掘削したり、整地作業を行っていたりしている場合や、ダンプトラックのベッセルに掘削土をダンプする場合のように、アームを鉛直下方より手前に抱え込んだ状態でバケットが牽制面近傍に位置している状態からブーム上昇操作を行った場合、自動的にダンプ方向にアームが駆動され、バケットが降下してしまい、掘削、整地した地面を荒らしたり、ベッセルに衝突して、ベッセルを傷つけてしまうという可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、アームを鉛直下方よりも手前に抱え込んだ姿勢であっても、干渉制御によってアームの自動的なダンプ動作により、作業機が他の物に干渉することがない作業機械、および作業機械の干渉回避方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係る作業機械は、
作業機械本体に動作可能に設けられた第一作業機、および第二作業機を有する作業機と、
前記作業機を操作する操作手段による操作指令を検出する操作指令検出手段と、
前記作業機の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記作業機械本体から所定距離離れた位置に制御対象面を設定し、前記操作指令検出手段により前記第一作業機の上昇操作指令が検出されたら、前記制御対象面と前記作業機の基準との距離に基づいて、前記第二作業機の操作指令に対して、前記作業機械本体から遠ざける方向に、前記第二作業機を動作させる介入指令に基づき、前記作業機の基準と前記作業機械本体との干渉を回避させる制御手段と、
前記姿勢検出手段で検出された前記作業機の姿勢に基づいて、前記作業機の基準の高さ位置を演算する高さ位置演算手段と、
前記制御手段による前記第二作業機への介入指令による動作が行われた場合の前記第二作業機の降下量を推定する降下量推定手段と、
前記高さ位置推定手段により演算された前記作業機の基準の高さ位置と、前記降下量推定手段により推定された降下量とに基づいて、前記制御手段による介入の許可判定を行う介入許可判定手段と、
前記介入許可判定手段の判定に基づき介入指令に対する制限を与える介入制限手段とを備えていることを特徴とする
【０００７】
本発明の第２の態様に係る作業機械は、
走行体と、前記走行体に旋回可能に設けられた旋回体と、
前記旋回体に動作可能に設けられた第一作業機、および第二作業を有する作業機と、
前記作業機を操作する操作手段による操作指令を検出する操作指令検出手段と、
前記作業機の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記旋回体から所定距離離れた位置に制御対象面を設定し、前記操作指令検出手段により前記第一作業機の上昇操作指令が検出されたら、前記制御対象面と前記作業機の基準との距離に基づいて、前記第二作業機の操作指令に対して、前記旋回体から遠ざける方向に、前記第二作業機を動作させる介入指令に基づき、前記作業機の基準と前記旋回体との干渉を回避させる制御手段と、
前記姿勢検出手段で検出された前記作業機の姿勢に基づいて、前記作業機の基準の高さ位置を演算する高さ位置演算手段と、
前記制御手段による前記第二作業機への介入指令による動作が行われた場合の前記第二作業機の降下量を推定する降下量推定手段と、
前記高さ位置推定手段により演算された前記作業機の基準の高さ位置と、前記降下量推定手段により推定された降下量とに基づいて、前記制御手段による介入の許可判定を行う介入許可判定手段と、
前記介入許可判定手段の判定に基づき介入指令に対する制限を与える介入制限手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の態様に係る作業機械の干渉回避方法は、
作業機械本体に動作可能に設けられた第一作業機、および第二作業機を有する作業機と、を備えた作業機械の干渉回避方法であって、
前記作業機を操作する操作指令を検出する手順と、
前記作業機の姿勢を検出する手順と、
前記作業機械本体から所定距離離れた位置に制御対象面を設定し、操作指令が検出されたら、前記制御対象面と前記作業機の基準との距離に基づいて、前記第二作業機の操作指令に対して、前記作業機械本体から遠ざける方向に、前記第二作業機を動作させる介入指令に基づき、前記作業機の基準と前記作業機械本体との干渉を回避させる手順と、
検出された前記作業機の姿勢に基づいて、前記作業機の基準の高さ位置を演算する手順と、
前記第二作業機への介入指令による動作が行われた場合の前記第二作業機の降下量を推定する手順と、
前記作業機の基準の高さ位置と、推定された降下量とに基づいて、介入の許可判定を行う手順と、
前記介入許可の判定に基づき介入指令に対する制限を与える手順と
を実施することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高さ位置推定手段により、現在の作業機の基準の高さ位置を演算し、降下量推定手段により、第二作業機による降下量を推定することができるので、介入許可判定手段により、干渉回避制御開始時に作業機の下がらないように判定することができる。これにより作業機の基準が降下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る作業機械を表す側面図。
【図２】前記実施形態における作業機械を表す平面図。
【図３】前記実施形態における作業機械の油圧回路の構造を表す回路図。
【図４】前記実施形態における作業機械の制御ユニットを表すブロック図。
【図５】前記実施形態における干渉回避面を表す側面図。
【図６】前記実施形態における作業機の基準の作業機械本体に対する接近制限速度を説明するためのグラフ。
【図７】前記実施形態における接近方向速度演算部を表す機能ブロック図。
【図８】前記実施形態におけるアーム制御切替部を表すブロック図。
【図９】前記実施形態におけるダンプ許可判定部を表すブロック図。
【図１０】前記実施形態における作業機上昇判定部を表すブロック図。
【図１１】前記実施形態における降下量推定部で用いるテーブルを表すグラフ。
【図１２】前記実施形態における動作開始判定部を表すブロック図。
【図１３】前記実施形態におけるダンプ開始遅延部で用いる遅延テーブルを表すグラフ。
【図１４】前記実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図１５】前記実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図１６】前記実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図１７】前記実施形態の効果を説明するための側面図。
【図１８】本発明の第２実施形態に係る作業機械の油圧回路の構造を表す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
［１］全体構成
図１、図２において、作業機械である油圧ショベル１は、走行体２、旋回体３、運転席４、を備えた作業機械本体と、作業機５とを備えて構成される。本実施形態に係る干渉回避制御における作業機械本体は、少なくとも運転席４を含んでいる。本発明に説明においては運転席４を基準として、作業者が着座した場合の視線方向を前方として、前後左右の各方向を規定する。また前後方向をｘ軸、左右（幅）方向をｚ軸、垂直方向をｙ軸と規定する。
走行体２は、履帯式であり、旋回体３の直下に設けられる図示を省略したトラックフレームと、このトラックフレームにおいて、走行方向に直交する車幅方向の両端に設けられた一対の走行装置２１とを備えて構成される。走行装置２１は、トラックフレームに突設された駆動輪および遊動輪に巻回される履帯２２を備えて構成され、駆動輪を駆動させることによって、履帯２２の延出方向に沿って油圧ショベル１を前後進させる。
【００１２】
走行体２のトラックフレーム上には、旋回体３が旋回可能に設けられている。旋回体３には、作業機械本体としての運転席４が設けられ、この運転席４内にオペレータが乗車して油圧ショベル１を操縦する。運転席４内にはオペレータシート４１が設けられ、運転席４には、図１では図示を略したが、操作手段としての操作レバー７１、７３が設けられている。なお、本実施形態の運転席４は、キャノピータイプだが、キャブタイプであってもよい。
操作レバー７１は、前後に操作すれば、第１ブーム５１の下降操作、上昇操作を行うことができ、左右に操作すれば、バケット５５の掘削操作、ダンプ操作を行うことができる。
操作レバー７３は、前後に操作すればアーム５４のダンプ操作、掘削操作を行うことができ、左右に操作すれば、旋回体３を左右に旋回させることができる。また、図１および図２では図示を省略するが、運転席４の床面４２には、走行操作用の走行ペダル７４、７５と、オフセット操作用のオフセットペダル７２とが設けられている。この運転席４の側方には、作業機５が設けられている。すなわち、運転席４と作業機５とは、旋回体３の前方を走行体２の走行方向に向けた状態において、旋回体３上で車幅方向に隣接して配置されている。
【００１３】
［２］作業機５の構成
作業機５は、第１ブーム５１、第２ブーム５２、ブラケット５３、アーム５４、およびバケット５５と、これら各要素を動作させるためのブームシリンダ５１Ａ、オフセットシリンダ５２Ａ、アームシリンダ５４Ａ、およびバケットシリンダ５５Ａを備えている。
ここで、各シリンダ５１Ａ、５２Ａ、５４Ａ、５５Ａは油圧シリンダであり、その油圧源は、旋回体３に設けられた図示しないエンジン等の原動機で駆動される油圧ポンプ３０（図３参照）である。
【００１４】
第一作業機としての第１ブーム５１は、基端側がフートピン５１Ｂによって旋回体３に回動可能に設けられ、第１ブーム５１の先端部と旋回体３とを第１ブーム５１の下方で連結するブームシリンダ５１Ａの伸縮により、上下方向に動作させることができる。なお、図１では図示を略したが、第１ブーム５１には、姿勢検出手段としての角度検出器であるポテンショメータ８１（図４参照）が設けられており、旋回体３に対する第１ブーム５１のブーム角度を検出し、検出されたブーム角度は、後述する制御ユニット８に出力される。
そして、第１ブーム５１は、第１ブーム５１の上下方向に屈曲した部分が面取りされた面取り部５１１を先端側に備えている。
【００１５】
このような構成の第１ブーム５１の先端に、第２ブーム５２がピン５１Ｃによって水平方向に動作可能に設けられている。
本発明における第２ブーム５２はいわゆるオフセットブームで、オフセットブームは第１ブーム５１に対して左右に動作可能に設けられている。本実施形態においては第２ブーム５２を含む実施形態として説明しているが、第２ブームのない実施形態としてもよい。
【００１６】
このような第２ブーム５２の先端部と、第１ブーム５１とは、それぞれの左側、つまり運転席４側において、オフセットシリンダ５２Ａで連結されている。すなわち、オフセットシリンダ５２Ａのロッドの先端が、ピン５２Ｃによって第２ブーム５２の先端部に動作可能に設けられ、オフセットシリンダ５２Ａのキャップが、ピン５１Ｄによって第１ブーム５１に動作可能に設けられている。なお、本実施形態では、第２ブーム５２は車幅方向にオフセットするように構成されているが、本発明は、第２ブームとして、第１ブーム５１に対して上下に動作可能に設けられた作業機も含まれ、双方の形態を組み合わせたブームの構成としてもよい。
さらに、第２ブーム５２においては、油圧配管のうち、アームシリンダ５４Ａ用およびバケットシリンダ５５Ａ用の油圧配管が、第２ブーム５２の内部に挿通されている。そして、この第２ブーム５２の先端には、ブラケット５３が連結されている。
【００１７】
ブラケット５３は、図示しないピンによって、第２ブーム５２の先端で水平方向に動作可能に設けられており、ブラケット５３と、第１ブーム５１とは、それぞれの左側において、リンクロッド５２Ｄで連結されている。すなわち、リンクロッド５２Ｄは、その一端がピン５３Ａによってブラケット５３に動作可能に設けられ、他端がピン５１Ｄによって第１ブーム５１に動作可能に設けられている。
第１ブーム５１、第２ブーム５２、ブラケット５３、およびリンクロッド５２Ｄによって４節の平行リンク機構が構成され、第１ブーム５１と第２ブーム５２の先端部を連結するオフセットシリンダ５２Ａの伸縮により、ブラケット５３が第１ブーム５１の軸線に対して動作する。なお、図１では図示を略したが、第２ブーム５２には、ポテンショメータ８２（図４参照）が設けられており、第２ブーム５２の第１ブーム５１に対するオフセット角度を検出し、検出されたオフセット角度は、後述する制御ユニット８に出力される。
そして、このブラケット５３の先端には、アーム５４が連結されている。
【００１８】
第二作業機としてのアーム５４は、ブラケット５３の先端に上下方向に動作可能に設けられている。アーム５４の連結部分の近傍には、アームシリンダ５４Ａを取り付ける。アームシリンダ５４Ａの本体側はブラケット５３に、アームシリンダ５４Ａのロッド側は、シリンダ取付部５４１に動作可能に設けられている。アーム５４は、このアームシリンダ５４Ａの伸縮によって、上下方向に動作する。なお、図１では図示を略したが、アーム５４には、ポテンショメータ８３（図４参照）が設けられており、第２ブーム５２対するアーム５４のアーム角度を検出し、検出されたアーム角度は、後述する制御ユニット８に出力される。
そして、このアーム５４の先端には、バケット５５が連結されている。
【００１９】
バケット５５は、実際に掘削を行ったり、掘削された土砂をダンプトラック等に積み込んだりする部分であり、アーム５４の先端に横軸回りに動作可能に取り付けられている。
バケット５５とアーム５４のシリンダ取付部５４１とは、バケットシリンダ５５Ａで連結されており、このバケットシリンダ５５Ａを伸縮することで、バケット５５が動作する。
【００２０】
［３］油圧ショベル１の油圧回路の構成
図３には、本実施形態に係る油圧ショベル１の油圧パイロット式の油圧回路および制御ユニット８が示されている。油圧ショベル１は、前述したブームシリンダ５１Ａ、オフセットシリンダ５２Ａ、アームシリンダ５４Ａ、バケットシリンダ５５Ａの他に、油圧ポンプ３０、および油圧モータ２３、２４、３１を備える。
油圧ポンプ３０は、作動油を供給して油圧シリンダ５１Ａ、５２Ａ、５４Ａ、５５Ａを伸縮駆動させるとともに、作動油を供給して油圧モータ２３、２４、３１を回転駆動させる。油圧モータ３１は、旋回体３を旋回させる旋回モータであり、油圧モータ２３、２４は、走行装置２１の駆動輪を回転させる駆動モータである。
このような油圧回路には、パイロットラインからのパイロット圧により、スプールを駆動する流量制御弁６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７が設けられている。また、パイロットライン中には、電磁制御弁６３C、比例電磁制御弁６１Ｃ、６４Ｃ、６４Ｄ、およびシャトル弁６４Ｅと、パイロット圧発生用の油圧ポンプ３０Ａが設けられている。
【００２１】
ブームシリンダ５１Ａは、流量制御弁６１を介して油圧ポンプ３０と接続される。流量制御弁６１は、操作レバー７１とパイロットラインを介して接続され、パイロット圧によって駆動される駆動部６１Ａ、６１Ｂを備える。ブーム操作用のパイロットラインには、比例電磁制御弁６１Ｃ、および操作指令検出手段としての圧力センサ６１Ｄが設けられている。
操作レバー７１を前後方向に操作すると、パイロット圧が発生し、流量制御弁６１の駆動部６１Ａ、６１Ｂが駆動され、流量制御弁６１のポジションが変更される。具体的には、駆動部６１Ａが押される方向に駆動されると、ブームシリンダ５１Ａのキャップ側に作動油が供給され、ブームシリンダ５１Ａが伸張して、第１ブーム５１が上昇動作を行う。逆に駆動部６１Ｂが押される方向に駆動されると、ブームシリンダ５１Ａのロッド側に作動油が供給され、第１ブーム５１が下降動作を行う。
【００２２】
バケットシリンダ５５Ａは、流量制御弁６２を介して油圧ポンプ３０と接続される。流量制御弁６２は、操作レバー７１とパイロットラインを介して接続され、パイロット圧により駆動される駆動部６２Ａ、６２Ｂを備える。
操作レバー７１を左右方向に操作すると、パイロット圧が発生し、流量制御弁６２の駆動部６２Ａ、６２Ｂが駆動され、流量制御弁６２のポジションが変更される。具体的には、駆動部６２Ａが押される方向に駆動されると、バケットシリンダ５５Ａのキャップ側に作動油が供給され、バケットシリンダ５５Ａが伸張して、バケット５５が掘削動作を行う。逆に駆動部６２Ｂが押される方向に駆動されると、バケットシリンダ５５Ａのロッド側に作動油が供給され、バケットシリンダ５５Ａが収縮して、バケット５５がダンプ動作を行う。
【００２３】
オフセットシリンダ５２Ａは、流量制御弁６３を介して油圧ポンプ３０と接続される。流量制御弁６３は、オフセットペダル７２とパイロットラインを介して接続され、パイロット圧により駆動される駆動部６３Ａ、６３Ｂを備える。オフセット操作用のパイロットラインには、電磁制御弁６３Ｃが設けられている。ここで用いる電磁制御弁６３Cは比例電磁制御弁としてオフセットシリンダに対して停止以外の制御を行ってもよい。
作業者がオフセットペダル７２を踏むと、パイロット圧が発生し、流量制御弁６３の駆動部６３Ａ、６３Ｂが駆動され、流量制御弁６３のポジションが変更される。具体的には、駆動部６３Ａが押される方向に駆動されると、オフセットシリンダ５２Ａのキャップ側に作動油が供給され、オフセットシリンダ５２Ａが伸張し、第２ブーム５２が運転席４から離れる方向に移動する。逆に駆動部６３Ｂが押される方向に駆動されると、オフセットシリンダ５２Ａのロッド側に作動油が供給され、第２ブーム５２が運転席４に接近する方向に移動する。
【００２４】
アームシリンダ５４Ａは、流量制御弁６４を介して油圧ポンプ３０と接続される。流量制御弁６４は、操作レバー７３とパイロットラインを介して接続され、パイロット圧により駆動される駆動部６４Ａ、６４Ｂを備える。アーム操作用のパイロットラインには、比例電磁制御弁６４Ｃ、比例電磁制御弁６４Ｄ、およびシャトル弁６４Ｅが設けられている。
作業者が操作レバー７３を前後方向に操作すると、パイロット圧が発生し、流量制御弁６４の駆動部６４Ａ、６４Ｂが駆動され、流量制御弁６４のポジションが変更される。具体的には、駆動部６４Ａが押される方向に駆動されると、アームシリンダ５４Ａのキャップ側に作動油が供給され、アームシリンダ５４Ａが伸張し、アーム５４が掘削動作を行う。逆に駆動部６４Ｂが押される方向に駆動されると、アームシリンダ５４Ａのロッド側に作動油が供給され、アームシリンダ５４Ａが収縮し、アーム５４がダンプ動作を行う。
【００２５】
また、制御ユニット８は、入出力部８Ａと、処理部８Ｂと、記憶部８Ｃとを備える。入出力部８Ａは、各ポテンショメータ８１〜８３からの検出値、および比例電磁制御弁６１Ｃ、６４Ｃ、６４Ｄ、電磁制御弁６３Ｃへの指令を出力する。処理部８Ｂは、本件制御における各演算処理を行う。記憶部８Ｃは、作業機５を構成する部材の寸法と、干渉回避面ＳＦの座標データと、処理部８Ｂで用いる各種制限テーブルとを記憶する。
【００２６】
油圧モータ３１は、流量制御弁６５を介して油圧ポンプ３０と接続される。流量制御弁６５は、操作レバー７３とパイロットラインを介して接続され、パイロット圧により駆動される駆動部６５Ａ、６５Ｂを備える。
操作レバー７３を左右方向に操作すると、パイロット圧が発生し、流量制御弁６５の駆動部６５Ａ、６５Ｂが駆動され、流量制御弁６５のポジションが変更され、旋回体３が旋回動作を行う。
【００２７】
油圧モータ２３、２４は、流量制御弁６６、６７を介して油圧ポンプ３０と接続される。流量制御弁６６、６７は、走行ペダル７４、７５とパイロットラインを介して接続され、作業者が走行ペダル７４、７５を踏むと、パイロット圧が発生し、流量制御弁６６、６７のポジションが変更される。流量制御弁６６、６７は、変更されたポジションに応じて、油圧モータ２３、２４に作動油を供給することにより、左右の走行装置２１の駆動輪を回転させ、油圧ショベル１を走行させる。
【００２８】
レバー操作量は少なくとも第１ブーム５１の上昇の操作量を検出する。ブーム上昇の操作検出手段としては、パイロットラインに設けられた圧力センサ６１Ｄを用いる。圧力センサ６１Ｄで検出された電気信号を操作信号として制御ユニット８に出力される。
【００２９】
［４］制御ユニット８の機能ブロック構成
図４には、制御ユニット８の処理部８Ｂにおける機能ブロック図が示されている。
処理部８Ｂは、距離演算部８４、第１制限値演算部８５、第２制限値演算部８６、制限速度演算部８７、ブーム上昇操作判定部８８、接近方向速度演算部８９、制限速度減算部９０、アームシリンダ制限速度演算部９１、第１変換部９１Ａ、第２変換部９１Ｂ、減速演算部９１Ｃ、アーム制御切替部９２、ブーム上昇指令制限出力部９３Ａ、アーム掘削指令制限出力部９３Ｂ、アームダンプ指令値出力部９３Ｃ、オフセット接近指令制限出力部９３Ｄ、ダンプ許可判定部９４、およびダンプ開始遅延部９５を備える。
【００３０】
制御手段としての距離演算部８４は、干渉回避面ＳＦの座標データ、および作業機５を構成する部材の寸法を記憶部８Ｃから呼び出して、ポテンショメータ８１、８２、８３で検出されたブーム角度、アーム角度、オフセット角度を用いて、作業機５の基準の干渉回避面ＳＦからの距離を演算する。距離演算部８４は、演算結果を制限速度演算部８７に出力する。なお、本件発明では干渉回避面もしくは制御対象面と称しているが、実際の制御では各面を線として設定している。但し各面については幅情報を持たす面として設定してもよい。作業機５の基準は、アーム５４を含む作業機５上の任意の位置でよく、例えば、バケット５５の輪郭であってもよく、作業機５の基準は複数であってもよい。
【００３１】
第１制限値演算部８５は、運転席４と作業機５の基準の距離に基づきブームシリンダ５１Ａのシリンダ速度に制限をかけている。具体的には、第１制限値演算部８５は、運転席４と作業機５の基準の距離に応じた、ブームシリンダ５１Ａの速度に制限値を与えるテーブルを、記憶部８Ｃから呼び出して、制限値を演算する。
第２制限値演算部８６は、運転席４と作業機５の基準の距離に基づきアームシリンダ５４Ａのシリンダ速度に制限をかけている。具体的には、第２制限値演算部８６は、運転席４と作業機５の基準の距離に応じた、アームシリンダ５４Ａの速度に制限値を与えるテーブルを、記憶部８Ｃから呼び出して、制限値を演算する。なお、本第１制限値演算部８５および第２制限値演算部８６によりきまる制限は行われなくともよい。
【００３２】
制御手段としての制限速度演算部８７は、作業機５の基準の接近制限速度を演算する。
具体的には、図６に示されるように、制限速度演算部８７は、距離演算部８４で演算された、作業機５の基準と干渉回避面ＳＦとの距離に応じて、作業機５の基準と干渉回避面ＳＦの距離が小さくなるにしたがって、制限速度が小さくなるテーブルを、記憶部８Ｃから呼び出して接近制限速度を演算する。制限速度演算部８７は、演算結果を制限速度減算部９０に出力する。ここで、接近制限速度とは作業機５の基準が作業機械本体に対して接近する方向の速度を制限する速度である。
【００３３】
ブーム上昇操作判定部８８は、圧力センサ６１Ｄで検出された第１ブーム５１の操作に伴うパイロット圧に基づいて、第１ブーム５１の上昇操作指令が入力されたか否かを判定し、判定結果をアーム制御切替部９２およびダンプ許可判定部９４に出力する。
【００３４】
制御手段としての接近方向速度演算部８９は、第１ブーム５１の上昇操作量と、第２ブーム５２のオフセット角度の変化量と、作業機５の姿勢とに基づいて、ブーム上昇操作と、オフセット動作による作業機５の基準の位置での接近方向速度を演算する。
具体的には、図７に示されるように、接近方向速度演算部８９は、ブーム上昇操作量演算部８９Ａと、選択器８９Ｂと、ブーム操作接近速度演算部８９Ｃと、オフセット動作接近速度演算部８９Ｄと、加算部８９Ｅとを備える。
【００３５】
ブーム上昇操作量演算部８９Ａは、圧力センサ６１Ｄで検出された第１ブーム５１の上昇操作におけるパイロット圧に基づいて、ブーム上昇操作量を演算する。
選択器８９Ｂは、ブーム上昇操作量演算部８９Ａで演算されたブーム上昇操作量と、第１制限値演算部８５で演算された第１ブーム５１の上昇速度の制限値とを比較して、最小値を選択して、ブーム操作接近速度演算部８９Ｃに出力する。
ブーム操作接近速度演算部８９Ｃは、選択器８９Ｂで選択された最小値と、ポテンショメータ８１〜８３で検出された第１ブーム５１のブーム角度、アーム５４のアーム角度、および第２ブーム５２のオフセット角度に基づいて、ブーム上昇操作による作業機５の基準の接近方向速度を演算する。
【００３６】
オフセット動作接近速度演算部８９Ｄは、ポテンショメータ８１〜８３で検出された第１ブーム５１のブーム角度、アーム５４のアーム角度、および第２ブーム５２のオフセット角度に基づいて、オフセット動作による作業機５の基準の位置での接近方向速度を演算する。
加算部８９Ｅは、ブーム操作接近速度演算部８９Ｃで演算されたブーム上昇操作による作業機５の基準の接近方向速度に、オフセット動作接近速度演算部８９Ｄで演算されたオフセット動作による作業機５の基準の接近方向速度を加算して、制限速度減算部９０に出力する。
制御手段としての制限速度減算部９０は、制限速度演算部８７で演算された接近制限速度から、接近方向速度演算部で演算された接近方向速度を減算する。アーム５４以外の作業機５による接近方向速度を減算して、作業機５の基準が接近制限速度より速い速度で作業機械本体に接近してしまわないようにするためである。制限速度減算部９０は、減算した結果をアームシリンダ制限速度演算部９１に出力する。
【００３７】
制御手段としてのアームシリンダ制限速度演算部９１は、ポテンショメータ８１〜８３で検出された第１ブーム５１のブーム角度、アーム５４のアーム角度、第２ブーム５２のオフセット角度と、制限速度減算部９０で演算された減算結果に基づいて、アーム５４の作業機５の基準の位置での制限速度を、作業機５の姿勢を考慮して、アームシリンダ５４Ａの制限速度に変換し、アーム５４の掘削を制限するアーム掘削制限速度、もしくはアーム５４のダンプの介入を行うアームダンプ指令速度を出力する。アーム５４を掘削方向に動作させる場合、アームシリンダ５４Ａの伸長を制限するアーム掘削制限速度より、第１変換部９１Ａにてアーム掘削指令制限に変換する。
アーム５４をダンプ方向に動作させる場合、アームシリンダ制限速度演算部９１は、アームシリンダ５４Ａの収縮をさせるアームダンプ指令速度を出力する。アームシリンダ制限速度演算部９１で出力されたアームダンプ指令速度は、減速演算部９１Ｃを介して、第２変換部９１Ｂに入力されて、アームシリンダ５４Ａを収縮させるアームダンプ指令値に変換する。ここで、減速演算部９１Ｃでは、後述するダンプ開始遅延部９５から出力される減速率をアームダンプ指令速度に乗算し、第２変換部９１Ｂに出力する。
各変換部９１Ａ、９１Ｂで変換された各指令値は、アーム制御切替部９２に出力される。
【００３８】
アーム制御切替部９２は、ブーム上昇操作を行っている場合と、行っていない場合等の状態に応じて、アームシリンダ５４Ａへの指令値を切り替える。
具体的には、図８に示されるように、アーム制御切替部９２は、アーム掘削指令制限を出力する切替器９２Ｃと、アームダンプ指令値を出力する切替器９２Ｄとを備える。
【００３９】
アーム掘削指令制限を出力する切替器９２Ｃは、アーム５４で掘削動作を行う際に用いられ、２つの切替ポジションを備える。第１のポジションには、第１変換部９１Ａからの出力が入力する。
ブーム上昇操作ある場合、第１のポジションを選択し、干渉回避制御が実行される。ブーム上昇操作がない場合、第２ポジションを選択する。第２のポジションは、第２制限値演算部８６で演算されたアーム５４の掘削動作の速度の制限値を用いるポジションである。掘削制限速度を出力切替器で切り替えられた出力は、アーム掘削指令制限出力部９３Ｂに出力される。
【００４０】
アームダンプ指令を出力する切替器９２Ｄは、制御手段によってアーム５４でダンプ動作を行う際に用いられ、アーム掘削指令制限を出力する切替器９２Ｃと同様に、２つのポジションを備える。第１のポジションには、第２変換部９１Ｂから出力された、アームダンプ指令を用いるポジションである。第２のポジションには、アーム５４のダンプ介入を行わないアームダンプ指令ゼロが入力される。アームダンプ指令を出力する切替器で切り替えられた出力は、アームダンプ指令値出力部９３Ｃに出力される。
【００４１】
ブーム上昇指令制限出力部９３Ａは、第１制限値演算部８５で演算された第１ブーム５１の上昇速度の制限値に基づいて、比例電磁制御弁６１Ｃに電圧、電流等の指令値を出力する（図３参照）。比例電磁制御弁６１Ｃは、流量制御弁６１の駆動部６１Ａに作用するレバー操作によるパイロット圧に制限を与え、流量制御弁６１のポジションを、ブームシリンダ５１Ａのキャップ側に作動油が供給されるのを制限するように変更する。
アーム掘削指令制限出力部９３Ｂは、掘削指令制限を出力する切替器９２Ｃの出力に基づいて、比例電磁制御弁６４Ｃに電圧、電流等の指令値を出力する（図３参照）。比例電磁制御弁６４Ｃは、流量制御弁６４の駆動部６４Ａに作用するレバー操作によるパイロット圧に制限を与え、流量制御弁６４のポジションを、アームシリンダ５４Ａのキャップ側に作動油が供給されるのを制限するように変更する。
【００４２】
アームダンプ指令値出力部９３Ｃは、アームダンプ指令を出力する切替器の出力に基づいて、比例電磁制御弁６４Ｄに電圧、電流等の指令値を出力する（図３参照）。比例電磁制御弁６４Ｄは、シャトル弁６４Ｅを介して流量制御弁６４の駆動部６４Ｂにパイロット圧をかけ、流量制御弁６４のポジションを、アームシリンダ５４Ａのロッド側に作動油が供給されるように変更する。
オフセット接近指令制限出力部９３Ｄは、第２ブーム５２の運転席４への接近方向動作について、電磁制御弁６３Ｃに遮断指令を出力する（図３参照）。電磁制御弁６３Ｃは、流量制御弁６３の駆動部６３Ａにレバー操作によるパイロット圧を遮断し、オフセットシリンダ５２Ａのキャップ側への作動油の供給を遮断し第２ブーム５２を停止する。
【００４３】
ダンプ許可判定部９４は、ブーム上昇操作判定部８８における第１ブーム５１の上昇操作の判定結果と、ポテンショメータ８１〜８３で検出されたブーム角度、アーム角度、およびオフセット角度に基づいて、作業機５の基準の上昇判定を行い、干渉回避制御によるアーム５４のダンプ動作の介入の許可判定を行う。
ダンプ許可判定部９４は、図９に示されるように、作業機上昇判定部９６、動作開始判定部９７、およびブーム操作レベル判定部９８を備える。
【００４４】
作業機上昇判定部９６は、ブーム上昇操作判定部８８による判定結果と、ポテンショメータ８１〜８３で検出されたブーム角度、アーム角度、オフセット角度に基づいて、作業機５の基準の上昇判定を行う。
作業機上昇判定部９６は、図１０に示されるように、現在高さ座標取得部９６Ａ、上昇開始時高さ座標取得部９６Ｂ、アーム角度取得部９６Ｃ、上昇高さ計算部９６Ｄ、降下量推定部９６Ｅ、および比較器９６Ｆを備える。
【００４５】
高さ位置演算手段としての現在高さ座標取得部９６Ａは、ポテンショメータ８１〜８３で計測されたブーム角度、アーム角度、オフセット角度に基づいて、現在の作業機５の基準の高さ座標を取得する。
高さ位置演算手段としての上昇開始時高さ座標取得部９６Ｂは、ブーム上昇操作判定部８８でブーム上昇操作ありと判定された場合、第１ブーム５１の上昇操作開始時の作業機５の基準の高さ座標を取得する。
アーム角度取得部９６Ｃは、ポテンショメータ８１、８３で検出されたブーム角度、アーム角度に基づいて、アーム５４の鉛直方向からの角度を取得する。
【００４６】
上昇高さ計算部９６Ｄは、現在高さ座標取得部９６Ａで取得された現在の作業機５の基準の高さ位置から、上昇開始時高さ座標取得部９６Ｂで取得されたブーム操作開始時の作業機５の基準の高さ位置を減算して作業機５の基準の上昇高さを計算する。
降下量推定手段としての降下量推定部９６Ｅは、アーム角度取得部９６Ｃで取得されたアーム５４の鉛直方向の角度に基づいて、干渉回避制御による介入指令によってアーム５４がどの程度降下するのかを推定する。
具体的には、降下量推定部９６Ｅは、図１１に示されるように、アーム５４の鉛直方向からの角度に応じた、作業機５の基準の推定降下量を与えるテーブルを、記憶部８Ｃから呼び出して、作業機５の基準の降下量を推定する。アーム５４の降下量推定は、アーム角度以外にアームシリンダ５４Ａの圧力を取得して推定する方法をとってもよい。
【００４７】
比較器９６Ｆは、上昇高さ計算部９６Ｄで計算された作業機５の基準の上昇高さと、降下量推定部９６Ｅで推定された作業機５の基準の降下量を比較し、推定降下量より上昇したかを判定する。
【００４８】
動作開始判定部９７は、第１ブーム５１の上昇操作開始後の動作開始判定を行う。動作開始判定部９７は、図１２に示されるように、現在ブーム角度取得部９７Ａ、上昇開始時ブーム角度取得部９７Ｂ、ブーム上昇検出角度閾値９７Ｃ、ブーム角度変化計算部９７Ｄ、および比較器９７Ｅを備える。
現在ブーム角度取得部９７Ａは、ポテンショメータ８１で検出されたブーム角度に基づいて、現在の第１ブーム５１の角度を取得する。
上昇開始時ブーム角度取得部９７Ｂは、ブーム上昇操作判定部８８により、第１ブーム５１の上昇操作が行われたと判定されたら、ポテンショメータ８１で検出されたブーム上昇操作開始時のブーム角度を取得する。
【００４９】
ブーム角度変化計算部９７Ｄは、現在ブーム角度取得部９７Ａで取得された現在のブーム角度から、上昇開始時ブーム角度取得部９７Ｂで取得されたブーム上昇操作開始時のブーム角度を減算し、ブーム角度変化量として比較器９７Ｅに出力する。
比較器９７Ｅは、ブーム角度変化計算部９７Ｄで計算されたブーム角度変化量と、記憶部８Ｃに記憶されたブーム上昇検出角度閾値９７Ｃとを比較し、ブーム変化角度が所定角度以上増えているか（動き出しているか）を判定する。
ブーム角度変化が所定角度より大きい場合、第１ブーム５１が動き出していると出力する。
【００５０】
図９に戻って、ブーム操作レベル判定部９８は、ブーム上昇操作が大きいか否かを判定する。具体的には、ブーム操作レベル判定部９８は、ブーム上昇操作量が、所定の操作量を超えると、ブーム上昇操作量が大きいと判定する。
ダンプ許可判定部９４は、作業機上昇判定部９６、動作開始判定部９７、およびブーム操作レベル判定部９８から出力された判定結果に基づいて、各比較器９６Ｆ、９７Ｅでの判定結果の比較を行い、干渉回避制御における介入指令を許可するか否かを判定する。
【００５１】
具体的には、ダンプ許可判定部９４は、以下の条件を満たしたときに、干渉回避制御における介入指令を許可する。
条件１：ブーム上昇操作判定部８８により、ブーム上昇操作ありと判定されたこと。
条件２：作業機上昇判定部９６の上昇高さ計算部９６Ｄによって計算された作業機５の基準の上昇高さが、降下量推定部９６Ｅで推定された降下量よりも大きいこと。
条件３：動作開始判定部９７のブーム角度変化計算部９７Ｄによって計算されたブーム角度変化量が、ブーム上昇検出角度閾値９７Ｃよりも大きいか、ブーム操作レベル判定部９８によってブーム上昇操作量が大きいと判定されるか、のいずれかが該当すること。
以上の条件すべてを満たしたら、その旨を判定結果としてダンプ開始遅延部９５に出力する。
条件１〜条件３のいずれかの条件を満たさない場合、ダンプ許可判定部９４は、アームダンプを許可しない判定結果をダンプ開始遅延部９５に出力する。
【００５２】
介入制限手段としてのダンプ開始遅延部９５は、ダンプ許可判定部９４によって干渉回避制御の介入指令が許可された後、アーム５４の介入指令による動作開始時間を遅延させる。
具体的には、ダンプ開始遅延部９５は、図１３に示されるように、介入指令許可後の経過時間に応じて、アーム５４のダンプ指令速度を減速させる減速率のテーブルを記憶部８Ｃから呼び出し、アーム制御切替部９２のアームダンプ指令値の出力に作用させ、アーム制御切替部９２における介入指令による動作を遅延させる。なお、本実施形態では、介入指令許可後の経過時間によって減速率を演算しているが、これに限らず、第１ブーム５１の上昇量（角度）に基づいて、アーム５４の減速率を決めてもよい。
ここで、設定する減速率は、速度を減速する場合を小さい値とし、減速を行わない場合を大きい値とする。
一方、ダンプ開始遅延部９５はダンプ許可判定部９４よりアームダンプを許可しない指令を入力した場合、アームダンプ速度をゼロにするために減速率を０に設定する。
【００５３】
［５］実施形態における干渉回避制御による介入許可判定
次に、本実施形態の作用となる作業機械の干渉回避方法を、図１４から図１６に示されるフローチャートに基づいて説明する。
図１４において、距離演算部８４は、作業機５の基準と干渉回避面ＳＦの距離を演算する（手順Ｓ１）。
第１制限値演算部８５は、第１ブーム５１の上昇速度の制限値を演算する（手順Ｓ２）。
ブーム上昇指令制限出力部９３Ａは、第１制限値演算部８５で演算された第１ブーム５１の上昇速度の制限値に基づいて、ブーム指令制限を出力する（手順Ｓ３）。
【００５４】
制限速度演算部８７は、距離演算部８４で演算された作業機５の基準と干渉回避面ＳＦの距離とに基づいて、作業機５の基準の接近制限速度を演算する（手順Ｓ４）。
接近方向速度演算部８９は、圧力センサ６１Ｄでブーム上昇操作のパイロット圧を検出したら、第１ブーム５１の上昇操作量と、第２ブーム５２のオフセット角度の変化量と、作業機５の姿勢とに基づいて、ブーム上昇操作と、オフセット動作による作業機５の基準位置での接近方向速度を演算する（手順Ｓ５）。
【００５５】
制限速度減算部９０は、制限速度演算部８７で演算された作業機５の基準の接近制限速度から、接近方向速度演算部８９で演算されたアーム５４以外の動作による作業機５の基準の接近方向速度を減算する（手順Ｓ６）。
アームシリンダ制限速度演算部９１は、制限速度減算部９０の出力に基づいて、アーム掘削指令制限またはアームダンプ指令値を演算する（手順Ｓ７）。
図１５に進み、ブーム上昇操作判定部８８は、ブーム上昇操作があるか否かを判定する（手順Ｓ８）。
ブーム上昇操作がない（手順Ｓ８：Ｎｏ）と判定された場合、第２制限値演算部８６は、干渉防止面との距離に基づきアーム掘削指令制限を演算しアーム掘削指令制限を出力する。（手順Ｓ９）。また切替器９２Ｄの選択に基づきアームダンプ指令＝０として出力する（手順Ｓ１０：第２ポジション）。アーム掘削指令制限を出力し（手順Ｓ１６）、アームダンプ指令＝０として出力する（手順Ｓ１７）。
【００５６】
ブーム上昇操作があると判定された場合（手順Ｓ８：Ｙｅｓ）、ダンプ許可判定部９４は、干渉回避制御を許可し、アーム制御切替部９２は、干渉回避制御を許可する設定に切り替える（手順Ｓ１１）。
【００５７】
手順Ｓ１１は、具体的には、図１６に示されるように、ブーム上昇操作開始時における作業機５の基準と、干渉回避面ＳＦの距離とを演算する（手順Ｓ１１Ａ）。次に、ブーム上昇操作時の作業機５の姿勢を取得する（手順Ｓ１１Ｂ）。演算された作業機５の基準と干渉回避面ＳＦの距離を、制限速度演算部８７に出力するとともに（手順Ｓ１１Ｇ）、接近方向速度演算部８９に出力する（手順Ｓ１１Ｈ）。
ダンプ許可判定部９４は、作業機５の基準の上昇高さが推定降下量よりも大きいか否かを判定する（手順Ｓ１２）。
上昇高さよりも推定降下量が大きいと判定されたら（手順Ｓ１２：Ｎｏ）、ダンプ許可判定部９４は減速率を０として設定する（手順Ｓ１５）。その後、アーム掘削制限を設定し（手順Ｓ１６）、アームダンプ指令は減速率がゼロの為、アームダンプ指令＝０として出力する（手順Ｓ１７）。
【００５８】
上昇高さが推定降下量よりも大きいと判定されたら（手順Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ダンプ許可判定部９４は、ブーム角度変化量が閾値よりも大きいか、またはブーム上昇操作量が大きいか否かを判定する（手順Ｓ１３）。
２つの条件に該当しない場合（手順Ｓ１３：Ｎｏ）、ダンプ許可判定部９４は減速率をゼロとして設定する（手順Ｓ１５）。その後、アーム掘削指令制限を設定し（手順Ｓ１６）、アームダンプ指令は減速率がゼロの為、アームダンプ指令＝０として出力する（手順Ｓ１７）。２つの条件のいずれかに該当する場合（手順Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ダンプ開始遅延部９５は減速率を決定し、アームシリンダ制限速度演算部９１から入力されたアームダンプ指令値に減速演算部９１Ｃで減速率を乗算し、第２変換部９１Ｂでアームダンプ指令値に変換後、アーム制御切替部９２に出力する（手順Ｓ１５）。
【００５９】
アーム制御切替部９２は、前述したいずれかの指令値を、アーム掘削指令制限出力部９３Ｂへの出力（手順Ｓ１６）し、アームダンプ指令値出力部９３Ｃに出力（手順Ｓ１７）する。
アーム掘削指令制限出力部９３Ｂは、比例電磁制御弁６４Ｃに電圧、電流等の指令を出力し、アームダンプ指令値出力部９３Ｃは、比例電磁制御弁６４Ｄに電圧、電流等の指令を出力する。
【００６０】
［６］実施形態の効果
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
すなわち、ダンプ許可判定部９４が、上昇高さ計算部９６Ｄと、降下量推定部９６Ｅを備え、作業機５の基準の上昇高さと、推定降下量に基づいて、制御手段による介入指令の許可判定を行っている。したがって、図１７に示されるように、油圧ショベル１が、アーム５４を鉛直下方よりも、運転席４側にアーム５４が位置する作業機５を手前に抱え込んだ姿勢にある状態で、ブーム上昇操作を開始した場合でも、作業機５の基準がアーム５４のダンプ動作によって上昇開始時点の高さより降下することを防ぐことができる。特に、油圧ショベル１は、バケットへの積み荷の状況や、作業機の姿勢、摩擦の影響等を受けるため、第２作業機の動作を開始しようとした際に、作業機５の基準が大きく降下してしまう場合がある。そのような場合も含めて降下量を推定しておくことで、作業機が下方へ降下することが望ましくないような状況、例えばダンプトラックＤ１のベッセルＤ２の上方に作業機５があるような状況でも、ベッセルＤ２に作業機５が干渉することがない。
【００６１】
また、動作開始判定部９７を備えていることにより、第１ブーム５１のレバー操作が小さいとき等、第１ブーム５１の動作がレバー操作に対して時間的に遅れた場合でも、第１ブーム５１の実際の動作を待って介入指令が出力される。油圧ショベル１は、摩擦の影響等を受けるため、スムーズに動きだしにくく、操作に対する作業機の動作も遅れる場合がある。このような状況でも、ブーム５１上昇より、アームダンプが先行して動作しないので、作業者による操作と、アーム５４の動作の感覚のずれを感じさせることがない。
ブーム操作レベル判定部９８を備えていることにより、第１ブーム５１のレバー操作が大きいとき、第１ブーム５１の動作がレバー操作に対して時間的な遅れが短く反応し動作を開始するが、レバー操作が大きいことを判定することにより、介入指令が出力されるまでの時間的な遅れを小さくできる。これにより、作業機５の基準が作業機械本体（運転席４）に接近しすぎることを抑制することができる。
また、ダンプ開始遅延部９５を備えていることにより、干渉回避制御が行われる際、制御手段の介入指令を許可した後、一定時間アームシリンダ５４Ａの速度を抑える。油圧ショベル１が、アームを鉛直下方より手前に抱え込んだ状態では動きだしの動作量も重力の影響で増加する。このような状況でも、急激なダンプ動作が発生することもないので、作業者が違和感を感じることもない。
【００６２】
［７］第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明では、すでに説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
前述した第１実施形態では、油圧ショベル１は、油圧パイロット式の油圧回路を備え、油圧回路を制御する制御ユニット８上で干渉防止手段、および干渉回避手段を機能させていた。
これに対して、本実施形態では、図１８に示されるように、電機レバー式の油圧回路の制御ユニット８上で干渉回避手段を機能させる点が相違する。
【００６３】
本実施形態に係る油圧回路は、ブームシリンダ５１Ａ、オフセットシリンダ５２Ａ、アームシリンダ５４Ａ、バケットシリンダ５５Ａ、油圧モータ３１、油圧モータ２３、２４には、それぞれ比例電磁制御弁１０１〜１０７が接続され、比例電磁制御弁１０１〜１０５は、電磁駆動部１０１Ａ、１０１Ｂ〜１０５Ａ、１０５Ｂに電気信号を出力することによってポジションを変更する。
操作レバー７１、７３、オフセットペダル７２、走行ペダル７４、７５には、制御ユニット８からの電気信号線が接続され、操作レバー７１、７３、オフセットペダル７２、走行ペダル７４、７５の操作は、電機信号線を介して制御ユニット８に入力される。
【００６４】
操作レバー７１は、第１実施形態と同様に前後方向に操作すれば、第１ブームの上昇下降操作指令が出力され、制御ユニット８を介して、電磁駆動部１０１Ａ、１０１Ｂのいずれかに電気信号が出力され、比例電磁制御弁１０１のポジションが変更されて、ブームシリンダ５１Ａに作動油が供給される。
また、操作レバー７１を左右方向に操作すれば、バケットの掘削、ダンプ操作指令が出力され、制御ユニット８を介して、電磁駆動部１０２Ａ、１０２Ｂのいずれかに電気信号が出力され、比例電磁制御弁１０２のポジションが変更され、バケットシリンダ５５Ａに作動油が供給される。
【００６５】
オフセットペダル７２も同様に、オフセットペダル７２を踏むと、第２ブーム５２の駆動指令が出力され、制御ユニット８を介して、電磁駆動部１０３Ａ、１０３Ｂのいずれかに電気信号が出力され、比例電磁制御弁１０３のポジションが変更され、オフセットシリンダ５２Ａに作動油が供給される。
操作レバー７３は、第１実施形態と同様に前後方向に操作すれば、アームの掘削、ダンプ操作指令が出力され、制御ユニット８を介して、電磁駆動部１０４Ａ、１０４Ｂのいずれかに電気信号が出力され、比例電磁制御弁１０４のポジションが変更され、アームシリンダ５４Ａに作動油が供給される。
【００６６】
また、操作レバー７３を左右方向に操作すれば、旋回体３の旋回操作指令が出力され、制御ユニット８を介して、電磁駆動部１０５Ａ、１０５Ｂのいずれかに電気信号が出力され、比例電磁制御弁１０５のポジションが変更され、油圧モータ３１が左右のいずれかに旋回体を旋回させる。
走行ペダル７４、７５も同様に、走行ペダル７４、７５を踏むと、走行操作指令が出力され、制御ユニット８を介して、比例電磁制御弁１０６、１０７のポジションが変更され、油圧モータ２３、２４が駆動して、油圧ショベルが前後方向に走行する。
このような油圧回路を制御する制御ユニット８は、前述した第１実施形態のブロック図と同様の構成を有するが、第１実施形態のように、パイロットライン中の比例電磁制御弁６１Ｃ、６２Ｄ、６４Ｃ、電磁制御弁６３Ｃに制御指令を出力するのではなく、比例電磁制御弁１０１〜１０４の電磁駆動部１０１Ａ、１０１Ｂ〜１０４Ａ、１０４Ｂに直接指令を出力する点が相違する。このため、本実施形態における制御ユニット８は、第１実施形態におけるシャトル弁６４Ｅによる指令を直接出力する機能が付加されている。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の作用および効果を享受することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１…油圧ショベル、２…走行体、３…旋回体、４…運転席、５…作業機、８…制御ユニット、８Ａ…入出力部、８Ｂ…処理部、８Ｃ…記憶部、２１…走行装置、２２…履帯、２３…油圧モータ、３０…油圧ポンプ、３０Ａ…油圧ポンプ、３１…油圧モータ、４１…オペレータシート、４２…床面、５１…第１ブーム、５１１…面取り部、５１Ａ…ブームシリンダ、５１Ｂ…フートピン、５１Ｃ…ピン、５１Ｄ…ピン、５２…第２ブーム、５２Ａ…オフセットシリンダ、５２Ｃ…ピン、５２Ｄ…リンクロッド、５３…ブラケット、５３Ａ…ピン、５４…アーム、５４１…シリンダ取付部、５４Ａ…アームシリンダ、５５…バケット、５５Ａ…バケットシリンダ、６１…流量制御弁、６１Ａ…駆動部、６１Ｂ…駆動部、６１Ｃ…比例電磁制御弁、６１Ｄ…圧力センサ、６２…流量制御弁、６２Ａ…駆動部、６２Ｂ…駆動部、６３…流量制御弁、６３Ａ…駆動部、６３Ｂ…駆動部、６３Ｃ…電磁制御弁、６４…流量制御弁、６４Ａ…駆動部、６４Ｂ…駆動部、６４Ｃ…比例電磁制御弁、６４Ｄ…比例電磁制御弁、６４Ｅ…シャトル弁、６５…流量制御弁、６５Ａ…駆動部、６６…流量制御弁、７１…操作レバー、７２…オフセットペダル、７３…操作レバー、７４…走行ペダル、８１…ポテンショメータ、８４…距離演算部、８５…第１制限値演算部、８６…第２制限値演算部、８７…制限速度演算部、８８…ブーム上昇操作判定部、８９…接近方向速度演算部、８９Ａ…ブーム上昇操作量演算部、８９Ｂ…選択器、８９Ｃ…ブーム操作接近速度演算部、８９Ｄ…オフセット動作接近速度演算部、８９Ｅ…加算部、９０…制限速度減算部、９１…アームシリンダ制限速度演算部、９１Ａ…第１変換部、９１Ｂ…第２変換部、９１Ｃ…減速演算部、９２…アーム制御切替部、９２Ｃ…切替器、９２Ｄ…切替器、９３Ａ…ブーム上昇指令制限出力部、９３Ｂ…アーム掘削指令制限出力部、９３Ｃ…アームダンプ指令値出力部、９３Ｄ…オフセット接近指令制限出力部、９４…ダンプ許可判定部、９５…ダンプ開始遅延部、９６…作業機上昇判定部、９６Ａ…現在高さ座標取得部、９６Ｂ…上昇開始時高さ座標取得部、９６Ｃ…アーム角度取得部、９６Ｄ…計算部、９６Ｅ…降下量推定部、９６Ｆ…比較器、９７…動作開始判定部、９７Ａ…現在ブーム角度取得部、９７Ｂ…上昇開始時ブーム角度取得部、９７Ｃ…ブーム上昇検出角度閾値、９７Ｄ…ブーム角度変化計算部、９７Ｅ…比較器、９８…ブーム操作レベル判定部、１０１…比例電磁制御弁、１０１Ａ…電磁駆動部、１０２…比例電磁制御弁、１０２Ａ…電磁駆動部、１０３…比例電磁制御弁、１０３Ａ…電磁駆動部、１０４…比例電磁制御弁、１０４Ａ…電磁駆動部、１０５…比例電磁制御弁、１０５Ａ…電磁駆動部、１０６…比例電磁制御弁、Ｄ１…ダンプトラック、Ｄ２…ベッセル、ＳＦ…干渉回避面。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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