特許 6345080 作業機械の旋回支援装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6345080

(24)【登録日】2018年6月1日

(45)【発行日】2018年6月20日

(54)【発明の名称】作業機械の旋回支援装置

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20180611BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20180611BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/22 K

   E02F9/20 C

【請求項の数】5

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2014-221912(P2014-221912)

(22)【出願日】2014年10月30日

(65)【公開番号】特開2016-89389(P2016-89389A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2017年8月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】特許業務法人 武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 哲司

(72)【発明者】

【氏名】柄川 索

(72)【発明者】

【氏名】石井 啓範

(72)【発明者】

【氏名】冨田 邦嗣

【審査官】 佐々木 創太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特許第５０７４４３２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 国際公開第２０１３／０５７７５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−３０７４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１１６１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１２７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３２４０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４８７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７９００８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／００− ９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行体、前記走行体の上方に旋回可能に設けられた旋回体、前記旋回体の前部に俯仰動可能に設けられ、先端に取付けられた作業具を含むフロント作業機、及び前記フロント作業機を操作する操作装置とを備えた作業機械に適用され、前記作業機械の旋回動作を支援する作業機械の旋回支援装置において、
前記作業具の位置を検出する作業具位置検出部と、
前記作業具の作業対象物を運搬する運搬車両の上方へ前記作業具を移動させるための、前記作業具の目標位置を設定する目標位置設定部と、
前記旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出部と、
前記作業具の移動速度を検出する移動速度検出部と、
前記作業具位置検出部によって検出された前記作業具の位置、前記目標位置設定部によって設定された前記目標位置、前記旋回速度検出部によって検出された前記旋回体の旋回速度、及び前記移動速度検出部によって検出された前記作業具の移動速度に基づいて、前記作業具と前記運搬車両が接触するかどうかを判定する接触判定部と、
前記接触判定部によって前記作業具と前記運搬車両が接触すると判定されたとき、前記作業具と前記運搬車両との接触を回避する前記旋回体の旋回速度と前記作業具の移動速度との関係を設定する速度関係設定部と、
前記速度関係設定部によって設定された前記旋回体の旋回速度と前記作業具の移動速度との関係に応じて、前記旋回体の旋回速度及び前記作業具の移動速度の少なくとも一方を制御する速度制御部とを備えたことを特徴とする作業機械の旋回支援装置。

【請求項2】

請求項１に記載の作業機械の旋回支援装置において、
前記速度制御部は、
前記速度関係設定部によって設定された前記旋回体の旋回速度と前記作業具の移動速度との関係と、前記旋回速度検出部によって検出された前記旋回体の旋回速度及び前記移動速度検出部によって検出された前記作業具の移動速度の少なくとも一方とから前記作業具と前記運搬車両との接触を回避する前記旋回体の旋回速度及び前記作業具の移動速度の少なくとも一方を演算し、
前記作業具と前記運搬車両との接触を回避する前記旋回体の旋回速度を演算した場合には、前記旋回体の目標旋回速度を前記演算した旋回速度に設定し、
前記作業具と前記運搬車両との接触を回避する前記作業具の移動速度を演算した場合には、前記作業具の目標移動速度を前記演算した移動速度に設定し、
前記作業具と前記運搬車両との接触を回避する前記旋回体の旋回速度及び前記作業具の移動速度の双方を演算した場合には、前記旋回体の目標旋回速度を前記演算した旋回速度に設定すると共に、前記作業具の目標移動速度を前記演算した移動速度に設定することを特徴とする作業機械の旋回支援装置。

【請求項3】

請求項１に記載の作業機械の旋回支援装置において、
前記運搬車両の位置を検出する運搬車両位置検出部を備え、
前記目標位置設定部は、前記運搬車両位置検出部によって検出された前記運搬車両の位置を入力し、この運搬車両の位置から前記目標位置を設定することを特徴とする作業機械の旋回支援装置。

【請求項4】

請求項１に記載の作業機械の旋回支援装置において、
前記作業具の進入を禁止する進入禁止領域を前記目標位置の周囲の所定の範囲に設定する進入禁止領域設定部と、
前記進入禁止領域設定部によって設定された前記進入禁止領域に前記作業具が到達したとき、前記旋回体及び前記フロント作業機の動作を停止させる緊急停止部とを備えたことを特徴とする作業機械の旋回支援装置。

【請求項5】

請求項１に記載の作業機械の旋回支援装置において、
前記速度制御部は、
前記旋回体を減速させる減速度を設定する旋回減速度設定部と、
前記作業具位置検出部によって検出された前記作業具の位置、前記目標位置設定部によって設定された前記目標位置、及び前記旋回減速度設定部によって設定された前記旋回体の減速度に基づいて、前記旋回体を減速させて前記作業具を前記目標位置で停止させる旋回速度を演算し、前記旋回体の目標旋回速度を前記演算した旋回速度に設定して前記旋回体の旋回速度を制限する目標停止旋回速度制限部とを含むことを特徴とする作業機械の旋回支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧ショベル等の作業機械の旋回動作を支援する作業機械の旋回支援装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、油圧ショベル等の作業機械は、走行体と、この走行体の上方に旋回可能に設けられた旋回体と、この旋回体に設けられ、操作者が搭乗する操作室と、旋回体の前部に俯仰動可能に設けられ、操作室内の操作者の操作によって掘削積込作業等を行うフロント作業機とを備えている。

【0003】

このフロント作業機を用いた掘削積込作業では、例えば、フロント作業機の先端に取付けられた作業具で土砂等の掘削物を掘削した後、保持した掘削物をダンプトラック等の運搬車両に積載するために、旋回体が掘削位置から運搬車両に向かって旋回する。この旋回動作中に作業具を垂直方向へ移動させながら、運搬車両上の所定の位置まで作業具を移動させる複合動作が行われる。

【0004】

通常、このような複合動作が行われる際には、操作者が作業具と旋回先の運搬車両の位置を交互に確認しながら旋回体とフロント作業機の動作を調整するが、操作室内の操作者にとって作業具と運搬車両の位置関係を常に把握し続けるのは困難である。そのため、万一、操作者の操作量の過不足により作業具を運搬車両に接触させた場合には、作業機械や運搬車両を破損させてしまうことがある。

【0005】

そこで、フロント作業機の作業具の操作を検出する第１操作検出部と、旋回体の操作を検出する第２操作検出部と、第２操作検出部で旋回体の操作が検出されたときに第１操作検出部で作業具の上昇操作が検出されると、旋回体の旋回速度をフロント作業機の非操作時における旋回速度よりも低下させ、第２操作検出部で旋回体の操作が検出されたときに第１操作検出部で作業具の下降操作が検出されると、旋回体の旋回速度をフロント作業機の非操作時における旋回速度よりも増大させる旋回駆動制御部とを有するハイブリッド型建設機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５０７４４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述した特許文献１に開示された従来技術のハイブリッド型建設機械では、操作者が旋回体を操作して動かしている間に、フロント作業機の作業具を操作して上昇又は下降させることにより、旋回駆動制御部によって旋回体が減速し、これに伴って作業具の移動速度が相対的に加速する。このように、従来技術のハイブリッド型建設機械は、作業具に対する操作者の操作量を補正することができるが、この操作量の補正値は作業内容に拘わらず固定されているので、作業具と運搬車両との接触を回避するのに必要な作業具の移動速度を確保できない虞がある。また、この作業具の移動速度は操作者の操作により制御されるため、旋回駆動制御部によって旋回体が減速しても操作者の操作量が過不足であれば、作業具と運搬車両との接触を回避できない問題がある。

【0008】

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、旋回体の旋回動作において、フロント作業機の作業具と運搬車両との接触を的確に回避することができる作業機械の旋回支援装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明の作業機械の旋回支援装置は、走行体、前記走行体の上方に旋回可能に設けられた旋回体、前記旋回体の前部に俯仰動可能に設けられ、先端に取付けられた作業具を含むフロント作業機、及び前記フロント作業機を操作する操作装置とを備えた作業機械に適用され、前記作業機械の旋回動作を支援する作業機械の旋回支援装置において、前記作業具の位置を検出する作業具位置検出部と、前記作業具の作業対象物を運搬する運搬車両の上方へ前記作業具を移動させるための、前記作業具の目標位置を設定する目標位置設定部と、前記旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出部と、前記作業具の移動速度を検出する移動速度検出部と、前記作業具位置検出部によって検出された前記作業具の位置、前記目標位置設定部によって設定された前記目標位置、前記旋回速度検出部によって検出された前記旋回体の旋回速度、及び前記移動速度検出部によって検出された前記作業具の移動速度に基づいて、前記作業具と前記運搬車両が接触するかどうかを判定する接触判定部と、前記接触判定部によって前記作業具と前記運搬車両が接触すると判定されたとき、前記作業具と前記運搬車両との接触を回避する前記旋回体の旋回速度と前記作業具の移動速度との関係を設定する速度関係設定部と、前記速度関係設定部によって設定された前記旋回体の旋回速度と前記作業具の移動速度との関係に応じて、前記旋回体の旋回速度及び前記作業具の移動速度の少なくとも一方を制御する速度制御部とを備えたことを特徴としている。

【発明の効果】

【0010】

本発明の作業機械の旋回支援装置によれば、旋回体の旋回動作において、フロント作業機の作業具と運搬車両との接触を的確に回避することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る旋回支援装置の第１実施形態が適用される作業機械の一例として挙げた油圧ショベルの構成を示す図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る旋回体内の構成を示す機能ブロック図である。

【図3】図１に示す油圧ショベルの作業の一例として挙げた掘削積込作業を説明する図であり、（ａ）図は掘削動作が終了してバケットが掘削物を保持している状態を示す図、（ｂ）図は旋回体が旋回してバケットを運搬車両上へ移動させてから掘削物を放出している状態を示す図である。

【図4】図２に示す制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図5】図１に示す油圧ショベルの掘削積込作業の様子を示す側面図であり、（ａ）図は掘削動作が終了してバケットが掘削物を保持している状態を示す図、（ｂ）図は旋回体が旋回してバケットを運搬車両上へ移動させてから掘削物を放出している状態を示す図である。

【図6】図１に示す油圧ショベルの掘削積込作業の様子を示す平面図であり、（ａ）図は掘削動作が終了してバケットが掘削物を保持している状態を示す図、（ｂ）図は旋回体が旋回してバケットを運搬車両上へ移動させてから掘削物を放出している状態を示す図である。

【図7】図２に示す速度関係設定部によって設定される旋回体の旋回速度とバケットの移動速度との関係を説明する図であり、（ａ）図は掘削積込作業において旋回体３の目標旋回角度が中程度での作業状態における速度比の下限を示す図、（ｂ）図は掘削積込作業において旋回体３の目標旋回角度が垂直方向の移動距離と比較し相対的に大きい作業状態を示す図、（ｃ）図は掘削積込作業において旋回体３の目標旋回角度が垂直方向の移動距離と比較し相対的に小さい作業状態を示す図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係る目標旋回速度設定部による旋回体の目標旋回速度の設定、及び目標移動速度設定部によるバケットの垂直方向の目標移動速度の設定について説明する図である。

【図9】本発明の第２実施形態に係る速度制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【図10】本発明の第２実施形態に係る目標旋回速度設定部による旋回体の目標旋回速度の設定、及び目標移動速度設定部によるバケットの垂直方向の目標移動速度の設定について説明する図である。

【図11】本発明の第３実施形態に係る速度制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【図12】本発明の第３実施形態に係る目標速度設定部による旋回体の目標旋回速度の設定及びバケットの垂直方向の目標移動速度の設定について説明する図である。

【図13】本発明の第４実施形態に係る速度制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【図14】本発明の第４実施形態に係る目標速度設定部による旋回体の目標旋回速度の設定及びバケットの垂直方向の目標移動速度の設定について説明する図である。

【図15】本発明の第５実施形態が適用される作業機械の一例として挙げた油圧ショベルの構成を示す図である。

【図16】本発明の第５実施形態に係る目標位置設定部の構成を示す機能ブロック図である。

【図17】本発明の第６実施形態が適用される作業機械の一例として挙げた油圧ショベルの構成を示す図である。

【図18】本発明の第７実施形態が適用される作業機械の一例として挙げた油圧ショベルの構成を示す図である。

【図19】本発明の第８実施形態に係る駆動制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【図20】本発明の第８実施形態に係る進入禁止領域設定部によって設定される進入禁止領域を示す図である。

【図21】本発明の第９実施形態に係る目標旋回速度設定部の構成を示す機能ブロック図である。

【図22】本発明の第９実施形態に係る目標停止旋回速度制限部による旋回体の旋回速度の制限について説明する図である。

【図23】本実施形態に係る油圧ショベルの掘削積込作業の旋回動作において、バケットを掘削位置よりも低い目標位置へ移動させる様子を示す図である。

【図24】本実施形態に係る油圧ショベルの掘削積込作業の旋回動作において、バケットの掘削位置から目標位置までの途中に障害物がある場所で、バケットを掘削位置から目標位置へ移動させる様子を示す図である。

【図25】本実施形態に係る目標位置設定部による目標位置の設定の他の例を説明する図である。

【図26】本実施形態が適用される作業機械の他の例として挙げたリフティングマグネット作業機の外観を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る作業機械の旋回支援装置を実施するための形態を図に基づいて説明する。

【0013】

本発明に係る旋回支援装置の第１実施形態は、作業機械、例えば、図１に示す油圧ショベル１に適用される。この油圧ショベル１は、走行用油圧モータ（図示せず）により駆動される走行体２と、この走行体２上に旋回フレーム（図示せず）を介して旋回可能に設けられた旋回体３と、これらの走行体２と旋回体３との間に介在され、走行体２に対して旋回体３を旋回させる旋回装置（図示せず）と、旋回体３の前部の片側（前方を向いて右側）に俯仰動可能に取付けられ、作業対象物８（図３参照）を掘削して掘削物８ａ（図３参照）を運搬車両に積み込む掘削積込作業等を行うフロント作業機４とを備えている。

【0014】

旋回装置は、旋回体３を駆動する旋回油圧モータ３ａ（図２参照）と、この旋回油圧モータ３ａに設けられ、旋回体３の旋回角度を検出する角度センサ３ａ１とを有している。旋回体３は、車体の前部の他方の片側（前方を向いて左側）に配置された操作室５と、車体の後部に配置され、車体の重量のバランスを保つカウンタウェイト６と、これらの操作室５とカウンタウェイト６との間に配置され、後述のエンジン（図示せず）が収納されるエンジンルーム７とを備えている。

【0015】

フロント作業機４は、基端が旋回フレームに回動可能に取り付けられて垂直方向に回動するブーム４Ａと、このブーム４Ａの先端に回動可能に取り付けられたアーム４Ｂと、このアーム４Ｂの先端に回動可能に取り付けられた作業具としてのバケット４Ｃとを有する多関節構造から成っている。

【0016】

また、フロント作業機４は、旋回体３とブーム４Ａとを接続し、伸縮することによってブーム４Ａを回動させるブームシリンダ４ａと、ブーム４Ａとアーム４Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム４Ｂを回動させるアームシリンダ４ｂと、アーム４Ｂとバケット４Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット４Ｃを回動させるバケットシリンダ４ｃとを有している。

【0017】

さらに、フロント作業機４は、ブームシリンダ４ａに設けられ、旋回体３とブーム４Ａとの回動角を検出する角度センサ４ａ１と、アームシリンダ４ｂに設けられ、ブーム４Ａとアーム４Ｂとの回動角を検出する角度センサ４ｂ１と、バケットシリンダ４ｃに設けられ、アーム４Ｂとバケット４Ｃとの回動角を検出する角度センサ４ｃ１とを有している。

【0018】

操作室５は、操作者が着座する運転シート（図示せず）と、この運転シートの近傍に設けられ、走行用油圧モータ、旋回用油圧モータ３Ａ１、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃ等の各油圧アクチュエータ３Ａ１、４ａ〜４ｃの所望の動作を可能とし、操作室５内の操作者が把持して操作する操作装置としての操作レバー５Ａ、５Ｂと、これらの操作レバー５Ａ、５Ｂの操作情報や後述の速度制御部３０による制御が行われている旨の情報を含む油圧ショベル１の動作に関する各種の情報を表示する表示装置５Ｃ（図２参照）と、バケット４Ｃの作業対象物８を運搬する運搬車両の上方へバケット４Ｃを移動させるための、バケット４Ｃの目標位置５１（図５、図６参照）、すなわち旋回体３の旋回軸Ｃ（図５、図６参照）周りの目標角度及びバケット４Ｃの目標高さ位置を設定する目標位置設定部５Ｄ（図２参照）とを有している。

【0019】

操作レバー５Ａは、例えば、運転席の左側方に配置され、旋回体３を左右に旋回させたり、あるいはアーム４Ｂを垂直方向に回動させる操作を行う。操作レバー５Ｂは、例えば、運転席の右側方に配置され、ブーム４Ａを垂直方向に回動させたり、あるいはバケット４Ｃを垂直方向に回動させる操作を行う。目標位置設定部５Ｄは、例えば、表示装置５Ｃに表示された情報を用いて目標位置５１を入力する目標位置入力部から構成されている。

【0020】

図２は操作室５を含む旋回体３の内部の構成の詳細を示す図である。なお、以下の説明において、走行用油圧モータ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃを駆動する油圧駆動回路の各構成及び作用は旋回油圧モータ３ａ及びブームシリンダ４ａを駆動する油圧駆動回路と同様であるので、旋回油圧モータ３ａ及びブームシリンダ４ａを駆動する油圧駆動回路の各構成及び作用について詳細に説明し、走行用油圧モータ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃの各構成及び作用の説明を省略している。従って、図２には、油圧アクチュエータ３ａ、４ａ〜４ｃのうち旋回油圧モータ３ａ及びブームシリンダ４ａが示されている。

【0021】

図２に示すように、旋回体３は、前述のエンジン（図示せず）と、このエンジンの駆動軸上に配置され、エンジンの駆動力で動作することにより、圧油を吐出する可変容量型油圧ポンプ（以下、便宜的に油圧ポンプと呼ぶ）１１と、この油圧ポンプ１１と同様に、エンジンの駆動軸上に配置され、エンジンの駆動力で動作することにより、パイロット圧油を生成するパイロットポンプ１２と、これらの油圧ポンプ１１及びパイロットポンプ１２に吸入される作動油を貯蔵する作動油タンク１３と、油圧ポンプ１１と各旋回油圧モータ３ａ及びブームシリンダ４ａとの間に接続され、油圧ポンプ１１から吐出された圧油の流れを制御する制御弁１５、１６とを有している。

【0022】

油圧ポンプ１１は、可変容量機構として、例えば、斜板（図示せず）を有し、この斜板の傾転角が調整されることにより、吐出する圧油の流量を制御している。さらに、油圧ポンプ１１には、図示されないが、吐出された圧油の圧力を測定する吐出圧センサ、吐出された圧油の流量を測定する吐出流量センサ、及び油圧ポンプ１１の斜板の傾転角を測定する傾転角センサ等が設けられている。なお、油圧ポンプ１１は、可変容量型斜板式油圧ポンプである場合について説明するが、この場合に限らず、吐出する圧油の流量を制御する機能を有するものであれば、斜軸ポンプ等であっても良い。

【0023】

各制御弁１５、１６は、油圧ポンプ１１及び油圧アクチュエータ３ａ、４ａとの間で油圧駆動回路を構成し、図示されないが、外殻を形成するハウジング内でストロークすることにより、油圧ポンプ１１から吐出された圧油の流量及び方向を調整するスプールと、このスプールの左右両端に形成され、パイロットポンプ１２で生成されたパイロット圧油が導かれる受圧部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂとから構成されている。

【0024】

また、旋回体３は、油圧ポンプ１１と制御弁１５、１６との間の油路に接続され、油圧ポンプ１１から吐出される圧油が過剰となった場合に、圧油を作動油タンク１３へ流出させるリリーフ弁１７と、パイロットポンプ１２と制御弁１５、１６の各受圧部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂとの間の油路に接続され、パイロットポンプ１２から吐出されるパイロット圧油が過剰となった場合に、パイロット圧油を作動油タンク１３へ流出させるリリーフ弁１８とを有している。従って、各リリーフ弁１７、１８の設定圧を変更することにより、油圧ポンプ１１と制御弁１５、１６との間の油路、及びパイロットポンプ１２と制御弁１５、１６の各受圧部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂとの間の油路の最大圧力を調整することができる。

【0025】

そして、旋回体３は、制御弁１５、１６の受圧部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂとパイロットポンプ１２との間の油路に設けられ、これらの各受圧部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂへ導かれるパイロット圧油を減圧する電気式パイロット減圧弁（以下、便宜的に減圧弁と称する）１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂと、操作レバー５Ａ、５Ｂ、角度センサ３ａ１、４ａ１、表示装置５Ｃ、目標位置入力部５Ｄ、及び減圧弁１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂが接続され、操作レバー５Ａ、５Ｂの操作量に応じて、旋回体３及びフロント作業機４の動作を制御する制御装置２１を有している。

【0026】

減圧弁１９ａは、操作レバー５Ａ、５Ｂの操作量に対応する制御指令を制御装置２１から受信し、その制御指令に応じて制御弁１５の左側の受圧室１５ａへ供給するパイロット圧油の圧力、すなわちパイロット圧を調整する。減圧弁１９ｂは、操作レバー５Ａ、５Ｂの操作量に対応する制御指令を制御装置２１から受信し、その制御指令に応じて制御弁１５の右側の受圧室１５ｂへ供給するパイロット圧油の圧力、すなわちパイロット圧を調整する。

【0027】

従って、減圧弁１９ａ、１９ｂによって減圧されたパイロット圧が制御弁１５の受圧部１５ａ、１５ｂにそれぞれ作用することにより、受圧部１５ａ側のパイロット圧が受圧部１５ｂ側のパイロット圧よりも大きければ、制御弁１５のスプールが右側へ移動して制御弁１５の切換位置が中立位置から左位置へ切り替わり、受圧部１５ａ側のパイロット圧が受圧部１５ｂ側のパイロット圧よりも小さければ、制御弁１５のスプールが左側へ移動して制御弁１５の切換位置が中立位置から右位置へ切り替わる。

【0028】

これにより、油圧ポンプ１１から吐出された圧油が制御弁１５を流通する際に、圧油の流量と方向が操作レバー５Ａ、５Ｂの操作量に応じて調整される。そして、制御弁１５を通過した圧油はブームシリンダ４ａ内へ流入することにより、ブームシリンダ４ａが圧油で駆動してブーム４Ａの垂直方向の移動速度が制御される。

【0029】

減圧弁２０ａは、操作レバー５Ａ、５Ｂの操作量に対応する制御指令を制御装置２１から受信し、その制御指令に応じて制御弁１６の左側の受圧室１６ａへ供給するパイロット圧油の圧力、すなわちパイロット圧を調整する。減圧弁２０ｂは、操作レバー５Ａ、５Ｂの操作量に対応する制御指令を制御装置２１から受信し、その制御指令に応じて制御弁１６の右側の受圧室１６ｂへ供給するパイロット圧油の圧力、すなわちパイロット圧を調整する。

【0030】

従って、減圧弁２０ａ、２０ｂによって減圧されたパイロット圧が制御弁１６の受圧部１６ａ、１６ｂにそれぞれ作用することにより、受圧部１６ａ側のパイロット圧が受圧部１６ｂ側のパイロット圧よりも大きければ、制御弁１６のスプールが右側へ移動して制御弁１６の切換位置が中立位置から左位置へ切り替わり、受圧部１６ａ側のパイロット圧が受圧部１６ｂ側のパイロット圧よりも小さければ、制御弁１６のスプールが左側へ移動して制御弁１６の切換位置が中立位置から右位置へ切り替わる。

【0031】

これにより、油圧ポンプ１１から吐出された圧油が制御弁１６を流通する際に、圧油の流量と方向が操作レバー５Ａ、５Ｂの操作量に応じて調整される。そして、制御弁１６を通過した圧油は旋回油圧モータ３ａ内へ流入することにより、旋回油圧モータ３ａが圧油で駆動して旋回体３の旋回速度が制御される。

【0032】

図３は油圧ショベル１の作業の一例である掘削積込作業を行っている様子を示す図であり、（ａ）図は掘削動作が終了してバケット４Ｃが掘削物８ａを保持している状態を示す図、（ｂ）図は旋回体３が旋回してバケット４Ｃを運搬車両上へ移動させてから掘削物８ａを放出している状態を示す図である。なお、本発明の第１実施形態では、掘削物８ａを運搬する運搬車両として、例えばダンプトラック１００が用いられている。

【0033】

上述のように構成される油圧ショベル１の掘削積込作業では、例えば図３（ａ）に示すように、操作室５内の操作者が操作レバー５Ａ、５Ｂを操作してバケット４Ｃで掘削物８ａを掘削した後、バケット４Ｃ内に掘削物８ａを保持した状態でバケット４Ｃを持ち上げながら旋回体３を旋回させる。

【0034】

そして、図３（ｂ）に示すように、バケット４Ｃがダンプトラック１００の荷台１０１上へ到達すると、操作者は操作レバー５Ａ、５Ｂを操作して掘削物８ａをバケット４Ｃからダンプトラック１００の荷台１０１上へ放出する。このような掘削積込作業の図３（ａ）の作業状態から図３（ｂ）の作業状態への旋回動作において、旋回体３の旋回速度に対してバケット４Ｃの垂直方向の移動速度が不足すると、バケット４Ｃがダンプトラック１００の荷台１０１を上方へ超えるのに十分な高さを確保できず、バケット４Ｃと荷台１０１が接触する可能性がある。そこで、本発明の第１実施形態では、油圧ショベル１の旋回動作を支援する旋回支援装置が油圧ショベル１に設けられている。

【0035】

このような旋回支援装置に係る制御装置２１の構成を図４に基づいて説明し、これらの構成の一部について図５〜図８を適宜用いながら詳細に説明する。

【0036】

図４に示すように、制御装置２１は、角度センサ３ａ１からの信号を変換して旋回体３の旋回角度及び旋回速度を演算し、演算した旋回角度及び旋回速度の情報を信号により送信する信号変換部２２ａと、角度センサ４ａ１〜４ｃ１からの信号を変換してバケット４Ｃの高さ位置及び移動速度を演算し、演算した高さ位置及び移動速度の情報を送信する信号変換部２２ｂとを具備している。

【0037】

この信号変換部２２ｂは、油圧ショベル１の寸法データを内部に格納しており、角度センサ４ａ１〜４ｃ１によって検出された角度から所定の基準位置におけるバケット４Ｃの座標及び移動速度を演算するようにしている。なお、本発明の第１実施形態では、信号変換部２２ａが旋回体３の旋回速度を検出する旋回速度検出部として機能し、信号変換部２２ｂがバケット４Ｃの移動速度を検出する移動速度検出部として機能すると共に、信号変換部２２ａ、２２ｂの双方がバケット４Ｃの位置、すなわち旋回体３の旋回角度及びバケット４Ｃの高さ位置を検出する作業具位置検出部として機能する。

【0038】

また、制御装置２１は、目標位置入力部５Ｄ及び信号変換部２２ａからの信号を受信し、目標位置入力部５Ｄによって入力された旋回体３の旋回軸Ｃ周りの目標角度と信号変換部２２ａによって演算された旋回体３の旋回角度との差分から、バケット４Ｃが目標位置に到達するまでに要する旋回体３の旋回角度（以下、便宜的に目標旋回角度と称する）を演算する差分演算部２３ａと、目標位置入力部５Ｄ及び信号変換部２２ｂからの信号を受信し、目標位置入力部５Ｄによって入力されたバケット４Ｃの目標高さ位置と信号変換部２２ｂによって演算されたバケット４Ｃの高さ位置との差分から、バケット４Ｃが目標位置に到達するまでに要するバケット４Ｃの垂直方向の移動量（以下、便宜的に目標移動量と称する）を演算する差分演算部２３ｂとを具備している。

【0039】

図５、図６は差分演算部２３ａ、２３ｂによる目標旋回角度及び目標移動量の演算について説明する図であり、図５（ａ）は掘削動作が終了してバケット４Ｃが掘削物８ａを保持している状態を示す側面図、図５（ｂ）は旋回体３が旋回してバケット４Ｃをダンプトラック１００の荷台１０１上へ移動させてから掘削物８ａを放出している状態を示す側面図、図６（ａ）は掘削動作が終了してバケット４Ｃが掘削物８ａを保持している状態を示す平面図、図６（ｂ）は旋回体３が旋回してバケット４Ｃをダンプトラック１００の荷台１０１上へ移動させてから掘削物８ａを放出している状態を示す平面図である。なお、図５、図６では、油圧ショベル１及びダンプトラック１００の作業状況を分かり易く示すために図示を簡略し、図３の旋回体３の旋回角度に対して図５、図６の旋回体３の旋回角度を変更している。

【0040】

図５、図６に示すように、例えば、制御装置２１はバケット４Ｃの下端を、バケット４Ｃの位置として規定するモニタポイント５０に設定し、表示装置５Ｃの表示画面に目標位置５１の入力画面が表示されると、操作室５内の操作者が目標位置入力部５Ｄでダンプトラック１００の荷台１０１の上方に目標位置５１、すなわち旋回体３の旋回軸Ｃ周りの目標角度及び目標高さ位置を設定する。

【0041】

このとき、差分演算部２３ａは、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、目標位置入力部５Ｄによって設定された旋回体３の旋回軸Ｃ周りの目標角度と信号変換部２２ａによって演算されたモニタポイント５０の旋回軸Ｃ周りの角度との角度差を目標旋回角度として演算する。従って、図６（ａ）、図６（ｂ）の例では、差分演算部２３ａの演算結果は角度θ１となる。

【0042】

一方、差分演算部２３ｂは、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、目標位置入力部５Ｄによって設定されたバケット４Ｃの目標高さ位置と信号変換部２２ｂによって演算されたモニタポイント５０の高さ位置との差を目標移動量として演算する。従って、図５（ａ）、図５（ｂ）の例では、差分演算部２３ｂの演算結果は移動量Ｈとなる。

【0043】

また図４において、制御装置２１は、信号変換部２２ａ、２２ｂ及び差分演算部２３ａ、２３ｂからの信号を受信し、差分演算部２３ａによって演算された目標旋回角度、差分演算部２３ｂによって演算された目標移動量、信号変換部２２ａによって演算された旋回体３の旋回速度、及び信号変換部２２ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度に基づいて、バケット４Ｃとダンプトラック１００が接触するかどうかを判定する接触判定部２４を具備している。

【0044】

この接触判定部２４は、例えば、各差分演算部２３ａ，２３ｂからの信号を受信し、目標移動量と目標旋回角度との比を演算する目標移動量−目標旋回角度比演算部２４ａと、信号変換部２２ａ，２２ｂからの信号を受信し、信号変換部２２ａ，２２ｂによって演算された旋回体３の旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の移動速度に基づいて、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との比を演算する移動速度−旋回速度比演算部２４ｂとから構成されている。

【0045】

ここで、垂直方向の目標移動量に対し、目標旋回角度が大きい時と、小さい時とでは、目標旋回角度が大きい方が接触の可能性が少ない。これに基づき、接触判定部２４は、例えば、移動速度−旋回速度比演算部２４ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との比と、目標移動量−目標旋回角度比演算部２４ａによって演算された目標移動量と目標旋回角度との比を比較する。このとき、移動速度−旋回速度比が目標移動量−目標旋回角度比より小さい場合は、バケット４Ｃを目標位置５１へ移動したときにバケット４Ｃがダンプトラック１００の荷台１０１に接触しない状態となるために必要なバケット４Ｃの垂直方向の移動量を確保するバケット４Ｃの垂直方向の速度が不足していることになるため、バケット４Ｃとダンプトラック１００が接触すると判定する。

【0046】

一方、接触判定部２４は、例えば、移動速度−旋回速度比演算部２４ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との比が目標移動量−目標旋回角度比演算部２４ａによって演算された目標移動量と目標旋回角度との比よりも大きいとき、バケット４Ｃとダンプトラック１００が接触しないと判定する。

【0047】

さらに、制御装置２１は、接触判定部２４によってバケット４Ｃとダンプトラック１００が接触すると判定されたとき、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避する旋回体３の旋回速度とバケット４Ｃの垂直方向の移動速度との関係を設定する速度関係設定部２５を具備している。

【0048】

図７は速度関係設定部２５によって設定される旋回体３の旋回速度とバケット４Ｃの垂直方向の移動速度との関係について説明する図であり、図７（ａ）〜図７（ｃ）において３つの異なる状況を例に挙げて示している。

【0049】

速度関係設定部２５は、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避する旋回体３の旋回速度とバケット４Ｃの垂直方向の移動速度との関係として、例えば、目標移動量−目標旋回角度比演算部２４ａによって演算された目標移動量と目標旋回角度との比を、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限として設定する。

【0050】

図７（ａ）は、掘削積込作業において旋回体３の目標旋回角度が中程度での作業状態における速度比の下限を示す図であり、旋回体３の旋回速度がＶＡのとき、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度がＶＢ１以上であれば、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避することができる。

【0051】

一方、図７（ｂ）は、掘削積込作業において旋回体３の目標旋回角度が垂直方向の移動距離と比較し相対的に大きい作業状態を示す図であり、操作者がバケット４Ｃを目標位置５１（図５、図６参照）まで移動させるのに十分な余裕があるので、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限が図７（ａ）に示す速度比の下限よりも小さくなる。その結果、旋回体３の旋回速度がＶＡのとき、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避するためには、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度がＶＢ１より小さいＶＢ２以上あればよい。

【0052】

図７（ｃ）は、掘削積込作業において旋回体３の目標旋回角度が垂直方向の移動距離と比較し相対的に小さい作業状態を示す図であり、操作者がバケット４Ｃを目標位置５１（図５、図６参照）まで移動させるのに余裕が少ないので、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限が図７（ａ）に示す速度比の下限よりも大きくなる。その結果、旋回体３の旋回速度がＶＡのとき、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避するためには、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度がＶＢ１より大きいＶＢ３以上必要となる。

【0053】

さらに図４において、制御装置２１は、速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限に応じて、旋回体３の旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の移動速度の少なくとも一方、例えば、旋回体３の旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の移動速度の双方を制御する速度制御部３０を具備している。

【0054】

具体的には、速度制御部３０は、速度関係設定部２５からの信号を受信し、速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限と、信号変換部２２ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度とからバケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避する旋回体３の旋回速度を演算し、旋回体３の目標旋回速度を演算した旋回速度に設定する目標旋回速度設定部３１ａと、バケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度を、信号変換部２２ｂによって演算された現在のバケット４Ｃの垂直方向の移動速度に設定してバケット４Ｃの移動速度を維持する目標移動速度設定部３１ｂとを含んでいる。

【0055】

図８は目標旋回速度設定部３１ａによる旋回体３の目標旋回速度の設定、及び目標移動速度設定部３１ｂによるバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度の設定について説明する図である。

【0056】

図８に示すように、移動速度−旋回速度比演算部２４ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ１と旋回体３の旋回速度Ｖａ１との比（点ｔ１）が速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限Ｌ１よりも小さい。

【0057】

そのため、目標旋回速度設定部３１ａは、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度がＶｂ１のときに速度比の下限Ｌ１と同じ比（点ｔ２）となる旋回体３の旋回速度Ｖａ２（＜Ｖａ１）を旋回体３の目標旋回速度として設定する。そして、目標移動速度設定部３１ｂは、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ１をバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度として設定する。

【0058】

また図４において、速度制御部３０は、信号変換部２２ａ及び目標旋回速度設定部３１ａからの信号を受信し、目標旋回速度設定部３１ａによって設定された旋回体３の目標旋回速度Ｖａ２（図８参照）と信号変換部２２ａによって演算された旋回体３の旋回速度Ｖａ１（図８参照）とを比較してその差分を演算する比較演算部３２ａと、信号変換部２２ｂ及び目標移動速度設定部３１ｂからの信号を受信し、目標移動速度設定部３１ｂによって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度Ｖｂ１と信号変換部２２ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ１とを比較してその差分（この場合には、差分は０となる）を演算する比較演算部３２ｂと、これらの各比較演算部３２ａ、３２ｂからの信号を受信し、比較演算部３２ａ、３２ｂによって演算された差分が０となるように油圧駆動回路を制御する制御指令を生成する駆動制御部３３とを含んでいる。そして、速度制御部３０は、駆動制御部３３によって生成された制御指令を減圧弁１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂへ送信するようにしている。

【0059】

このように構成した本発明の第１実施形態によれば、接触判定部２４によってバケット４Ｃとダンプトラック１００が接触すると判定されると、速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限から旋回体３の旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の移動速度の双方が速度制御部３０によって調整されるので、作業内容や操作室５内の操作者による操作レバー５Ａ、５Ｂの操作に拘わらず、旋回体３の旋回動作中に旋回速度に対してバケット４Ｃの移動速度を容易に確保することができる。これにより、操作者が操作レバー５Ａ、５Ｂを用いて旋回体３の旋回速度を落とさなくても、旋回動作においてバケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を的確に回避できるので、油圧ショベル１及びダンプトラック１００の破損を防止しつつ、掘削積込作業の効率の低下を抑制することができる。

【0060】

特に、本発明の第１実施形態では、図８に示すように、目標旋回速度設定部３１ａ及び目標移動速度設定部３１ｂによって旋回体３の目標旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度が速度比の下限Ｌ１上における旋回速度Ｖａ２及び移動速度Ｖｂ１にそれぞれに設定されるので、駆動制御部３３によってバケット４ｂの移動速度を維持しつつ、旋回体３の旋回速度を適切に制限することができる。これにより、旋回体３の旋回動作において、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を十分に回避することができる。従って、操作者がバケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を気にすることなく、掘削積込作業を進めることができるので、操作者の精神的な負担を軽減することができ、快適な操作性を実現することができる。

【0061】

また、本発明の第１実施形態は、バケット４Ｃの作業対象物８を運搬するダンプトラック１００の上方へバケット４Ｃを移動させるための目標位置５１を設定する際に、操作者が表示装置５Ｃの入力画面を見ながら目標位置入力部５Ｄを用いて目標位置５１を指定できるので、仮に旋回体３が旋回する直前にダンプトラック１００の位置がずれた場合であっても、操作者の判断で目標位置５１を適宜設定したり、あるいは変更することができる。これにより、油圧ショベル１の作業状況や周囲の環境の変化に容易に対応することができる。

【0062】

しかも、操作者の操作レバー５Ａ、５Ｂの操作中には、速度制御部３０による制御が行われている旨の情報が表示装置５Ｃに表示されるので、操作者は表示装置５Ｃの表示画面を確認することにより、速度制御部３０によって旋回体３の旋回速度が制限された状況を容易に把握でき、操作レバー５Ａ、５Ｂの操作に違和感を覚えることなく、掘削積込作業を進めることができる。このように、掘削積込作業を行う操作者に対して優れた利便性を提供することができる。

【0063】

［第２実施形態］
図９は本発明の第２実施形態に係る速度制御部３５の構成を示す機能ブロック図である。

【0064】

本発明の第１実施形態では、図４に示すように、速度制御部３０は、速度関係設定部２５からの信号を受信し、速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限と、信号変換部２２ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度とからバケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避する旋回体３の旋回速度を演算し、旋回体３の目標旋回速度を演算した旋回速度に設定する目標旋回速度設定部３１ａと、バケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度を、信号変換部２２ｂによって演算された現在のバケット４Ｃの垂直方向の移動速度に設定してバケット４Ｃの移動速度を維持する目標移動速度設定部３１ｂとを含む構成について説明した。

【0065】

これに対して、本発明の第２実施形態では、図９に示すように、速度制御部３５は、旋回体３の目標旋回速度を、信号変換部２２ａによって演算された現在の旋回体３の旋回速度に設定して旋回体３の旋回速度を維持する目標旋回速度設定部３６ａと、速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限と、信号変換部２２ａによって演算された旋回体３の旋回速度とからバケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避するバケット４Ｃの移動速度を演算し、バケット４Ｃの目標移動速度を演算した移動速度に設定する目標移動速度設定部３６ｂとを含んでいる。

【0066】

図１０は目標旋回速度設定部３６ａによる旋回体３の目標旋回速度の設定、及び目標移動速度設定部３６ｂによるバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度の設定について説明する図である。

【0067】

図１０に示すように、移動速度−旋回速度比演算部２４ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ３と旋回体３の旋回速度Ｖａ３との比（点ｔ３）が速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限Ｌ２よりも小さい。

【0068】

そのため、目標移動速度設定部３６ｂは、旋回体３の旋回速度がＶａ３のときに速度比の下限Ｌ２と同じ比（点ｔ４）となるバケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ４（＞Ｖｂ３）をバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度として設定する。そして、目標旋回速度設定部３６ａは、旋回体３の旋回速度Ｖａ３を旋回体３の目標旋回速度として設定する。その他の第２実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、第１実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。

【0069】

このように構成した本発明の第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、目標旋回速度設定部３６ａ及び目標移動速度設定部３６ｂによって旋回体３の目標旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度が速度比の下限Ｌ２上における旋回速度Ｖａ３及び移動速度Ｖｂ４にそれぞれ設定されるので、駆動制御部３３によって旋回体３の旋回速度を維持しつつ、バケット４Ｃを迅速に加速させることができる。これにより、旋回体３の旋回動作において、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を十分に回避することができる。従って、操作者が操作レバー５Ａ、５Ｂを用いて旋回体３の旋回速度を落すことなく、掘削積込作業を円滑に進めることができるので、優れた作業性を得ることができる。

【0070】

［第３実施形態］
図１１は本発明の第３実施形態に係る速度制御部３７の構成を示す機能ブロック図である。

【0071】

本発明の第１実施形態では、図４に示すように、速度制御部３０は、速度関係設定部２５からの信号を受信し、速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限と、信号変換部２２ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度とからバケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避する旋回体３の旋回速度を演算し、旋回体３の目標旋回速度を演算した旋回速度に設定する目標旋回速度設定部３１ａと、バケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度を、信号変換部２２ｂによって演算された現在のバケット４Ｃの垂直方向の移動速度に設定してバケット４Ｃの移動速度を維持する目標移動速度設定部３１ｂとを含む構成について説明した。

【0072】

これに対して、本発明の第３実施形態では、図１１に示すように、速度制御部３７は、速度関係設定部２５からの信号を受信し、速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限、信号変換部２２ａによって演算された旋回体３の旋回速度、及び信号変換部２２ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度からバケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避する旋回体３の旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の移動速度を演算し、旋回体３の目標旋回速度を演算した旋回速度に設定すると共に、バケット４Ｃの目標移動速度を演算した移動速度に設定する目標速度設定部３８を含んでいる。

【0073】

図１２は目標速度設定部３８による旋回体３の目標旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度の設定について説明する図である。

【0074】

図１２に示すように、移動速度−旋回速度比演算部２４ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ５と旋回体３の旋回速度Ｖａ５との比（点ｔ５）が速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限Ｌ３よりも小さい。

【0075】

そのため、目標速度設定部３８は、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ５と旋回体３の旋回速度Ｖａ５を表す点ｔ５から速度比の下限Ｌ３の線分に下ろした垂線との交点ｔ６における旋回速度Ｖａ６及び移動速度Ｖｂ６を旋回体３の目標旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度にそれぞれ設定する。その他の第３実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、第１実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。

【0076】

このように構成した本発明の第３実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、目標速度設定部３８によって旋回体３の目標旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度が速度比の下限Ｌ３上における旋回速度Ｖａ６及び移動速度Ｖｂ６にそれぞれ設定されるので、駆動制御部３３によって旋回体３の旋回速度を適切に制限しながらバケット４Ｃを迅速に加速させることができる。これにより、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を効率良く回避することができる。このように、旋回体３の旋回動作において、旋回体３の旋回速度とバケット４Ｃの垂直方向の移動速度をバランス良く制御することができる。

【0077】

なお、図１２に示す目標速度設定部３８による目標旋回速度及び目標移動速度の設定において、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ５と旋回体３の旋回速度Ｖａ５を表す点ｔ５から速度比の下限Ｌ３の線分に下ろす線が垂線である場合について説明したが、この場合に限らず、点ｔ５から速度比の下限Ｌ３に下ろす線は垂線でなくてもよいし、速度比の下限Ｌ３の状態に応じて、点ｔ５から速度比の下限Ｌ３に下ろす線の角度を適宜変更してもよい。

【0078】

［第４実施形態］
図１３は本発明の第４実施形態に係る速度制御部３９の構成を示す機能ブロック図である。

【0079】

本発明の第４実施形態は、上述した第３実施形態の構成に加え、例えば、速度制御部３９は、目標速度設定部４０によって設定された目標旋回速度及び目標移動速度になるように旋回体３の旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の移動速度をそれぞれ制御した後、エンジンや油圧ポンプ１１等の性能から定まる油圧駆動回路の制限によりバケット４Ｃの垂直方向の移動速度が目標移動速度に達しない場合には、速度関係設定部２５によるバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限の設定を再度実施させるようにしている。

【0080】

さらに、目標速度設定部４０は、速度関係設定部２５によって再度設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限と、信号変換部２２ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度とからバケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避する旋回体３の旋回速度を演算し、旋回体３の目標旋回速度を演算した旋回速度に設定すると共に、バケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度を、信号変換部２２ｂによって演算された現在のバケット４Ｃの垂直方向の移動速度に設定してバケット４Ｃの移動速度を維持するようにしている。

【0081】

図１４は目標速度設定部４０による旋回体３の目標旋回速度の設定及びバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度の設定について説明する図である。

【0082】

図１４に示すように、移動速度−旋回速度比演算部２４ｂによって演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ７と旋回体３の旋回速度Ｖａ７との比（点ｔ７）が速度関係設定部２５によって設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限Ｌ４よりも小さい。

【0083】

そのため、目標速度設定部４０は、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ７と旋回体３の旋回速度Ｖａ７を表す点ｔ７から速度比の下限Ｌ４の線分に下ろした垂線との交点ｔ８における旋回速度Ｖａ８及び移動速度Ｖｂ８を旋回体３の目標旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度にそれぞれ設定する。そして、駆動制御部３３の制御指令が減圧弁１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂへ送信されることにより、旋回体３の旋回速度が減少すると共に、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度が上昇するが、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度がＶｂ９に到達すると、油圧駆動回路の制限によりそれ以上上昇しなくなる。

【0084】

このとき、目標速度設定部４０は、速度関係設定部２５によるバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限の設定を再度実施する。そして、移動速度−旋回速度比演算部２４ｂによって再度演算されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ９と旋回体３の旋回速度Ｖａ８との比（点ｔ９）が速度関係設定部２５によって再度設定されたバケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限Ｌ５よりも小さいので、目標速度設定部４０は、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度がＶｂ９のときに速度比の下限Ｌ５と同じ比（点ｔ１０）となる旋回体３の旋回速度Ｖａ１０（＜Ｖａ８）を旋回体３の目標旋回速度として設定すると共に、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ９をバケット４Ｃの目標移動速度として設定する。その他の第４実施形態の構成は、上述した第３実施形態の構成と同じであり、第３実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。

【0085】

このように構成した本発明の第４実施形態によれば、上述した第３実施形態と同様の作用効果が得られる他、油圧駆動回路の制限によってバケット４Ｃの垂直方向の移動速度がＶｂ９以上の速度へ上昇しなくても、目標速度設定部４０によって旋回体３の目標旋回速度及びバケット４Ｃの垂直方向の目標移動速度が再度設定された速度比の下限Ｌ５上における旋回速度Ｖａ１０及び移動速度Ｖｂ９にそれぞれ設定されるので、駆動制御部３３によってバケット４Ｃの垂直方向の移動速度を保ちながら、旋回体３の旋回速度を機動的に制限することができる。これにより、油圧駆動回路の制限に拘わらず、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避できるので、種々の油圧駆動回路を有する作業機械に適用することができる。

【0086】

［第５実施形態］
図１５は本発明の第５実施形態が適用される作業機械の一例として挙げた油圧ショベル１Ａの構成を示す図、図１６は本発明の第５実施形態に係る目標位置設定部５Ｅの構成を示す機能ブロック図である。

【0087】

本発明の第５実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態では、図２に示すように、目標位置設定部５Ｄが、表示装置５Ｃに表示された情報を用いて目標位置５１（図５、図６参照）を入力する目標位置入力部から構成されたのに対して、第５実施形態では、図１５、図１６に示すように、油圧ショベル１Ａは、ダンプトラック１００の位置を検出する運搬車両位置検出部４１を備え、目標位置設定部５Ｅは、運搬車両位置検出部４１によって検出されたダンプトラック１００の位置を入力し、このダンプトラック１００の位置から目標位置５１を設定するようにしている。

【0088】

具体的には、運搬車両位置検出部４１は、例えば、操作室５の上部に取付けられ、車体の前方を撮影する前方カメラ４１ａと、カウンタウェイト６の上面に設置され、車体の後方を撮影する後方カメラ４１ｂ、エンジンルーム７の上面左側に設置され、車体の左側方を撮影する左側方カメラ４１ｃ、エンジンルーム７の上面右側に設置され、車体の右側方を撮影する右側方カメラ４１ｄとから成り、これらの各カメラ４１ａ〜４１ｄによって車体の周囲を撮影するようにしている。

【0089】

また、目標位置設定部５Ｅは、上述した目標位置入力部５Ｄの代わりに、ダンプトラック１００の特徴を示す特徴点及び予め設定されたダンプトラック１００の目標位置を記憶する記憶装置５Ｅ１と、各カメラ４１ａ〜４１ｄによって撮影された画像及び記憶装置５Ｅ１に記憶されたダンプトラック１００の特徴点に基づいて、車体からのダンプトラック１００の距離を演算する距離演算部５Ｅ２とを具備している。

【0090】

この距離演算部５Ｅ２は、前方カメラ４１ａ、後方カメラ４１ｂ、左側方カメラ４１ｃ、及び右側方カメラ４１ｄのいずれかで撮影された画像からダンプトラック１００の特徴点を抽出し、抽出したダンプトラック１００の特徴点と記憶装置５Ｅ１に記憶されたダンプトラック１００の特徴点とのマッチングを行う。その後、距離演算部５Ｅ２は、マッチングの結果と、記憶装置５Ｅ１に記憶されたダンプトラック１００の特徴点同士の相対的な位置関係から、カメラ４１ａ〜４１ｄのうちマッチングに用いたカメラの位置とダンプトラック１００の位置との相対的な距離を演算する。

【0091】

そして、目標位置設定部５Ｅは、記憶装置５Ｅ１に記憶されたダンプトラック１００の所定の目標位置と、距離演算部５Ｅ２で演算したカメラの位置とダンプトラック１００の位置との相対的な距離とを合成することにより、目標位置５１を生成して制御装置２１へ送信する。その他の第５実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、第１実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。

【0092】

このように構成した本発明の第５実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、掘削物８ａをダンプトラック１００に積載する際のバケット４Ｃの移動地点である目標位置５１を記憶装置５Ｅ１に予め記憶しておくことにより、油圧ショベル１に対するダンプトラック１００の位置が変わっても、目標位置設定部５Ｅが各カメラ４１ａ〜４１ｄの画像からダンプトラック１００の特徴点を認識してダンプトラック１００の位置を把握した上で、目標位置５１を自動的に設定することができる。これにより、ダンプトラック１００の位置が変わる度に操作者が目標位置５１を入力する手間を省くことができるので、操作者に対する利便性を向上させることができる。しかも、掘削物８ａをダンプトラック１００の荷台１０１上に放出するのに適した位置へバケット４Ｃを正確に移動させることができるので、操作者が操作レバー５Ａ、５Ｂを操作して掘削物８ａの積込作業を円滑に進めることができる。

【0093】

［第６実施形態］
図１７は本発明の第６実施形態が適用される作業機械の一例として挙げた油圧ショベル１Ｂの構成を示す図である。

【0094】

本発明の第６実施形態が前述した第５実施形態と異なるのは、第５実施形態は、図１５に示すように、運搬車両位置検出部４１が車体の周囲を撮影する前方カメラ４１ａ、後方カメラ４１ｂ、左側方カメラ４１ｃ、及び右側方カメラ４１ｄから構成されたのに対して、第６実施形態は、図１７に示すように、油圧ショベル１Ｂの運搬車両位置検出部４２は、これらのカメラ４１ａ〜４１ｄの代わりに、レーザレーダ４２ａ及び超音波センサ４２ｂの双方から構成されたことである。

【0095】

この場合には、目標位置設定部５Ｅ（図１６参照）は、上述したカメラ４１ａ〜４１ｄの撮影画像の代わりに、これらのレーザレーダ４２ａ及び超音波センサ４２ｂの検出結果からレーザレーダ４２ａ又は超音波センサ４２ｂとダンプトラック１００との相対的な距離を演算して目標位置５１（図５、図６参照）を生成するようにしている。その他の第６実施形態の構成は、上述した第５実施形態の構成と同じであり、第５実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。

【0096】

このように構成した本発明の第６実施形態によれば、上述した第５実施形態と同様の作用効果が得られる他、レーザレーダ４２ａ及び超音波センサ４２ｂを用いることにより、第５実施形態に係るカメラ４１ａ〜４１ｄの撮影範囲よりも遠方の位置に停車したダンプトラック１００を容易に検知することができる。これにより、目標位置設定部５Ｅによる目標位置５１の設定精度を高めることができる。なお、本発明の第６実施形態では、運搬車両位置検出部４２がレーザレーダ４２ａ及び超音波センサ４２ｂの双方から構成された場合について説明したが、この場合に限らず、レーザレーダ４２ａ及び超音波センサ４２ｂのいずれか一方から構成されてもよいし、ダンプトラック１００の位置を検知できるものであれば、レーザレーダ４２ａ及び超音波センサ４２ｂ以外のセンサから構成されてもよい。

【0097】

［第７実施形態］
図１８は本発明の第７実施形態が適用される作業機械の一例として挙げた油圧ショベル１Ｃの構成を示す図である。

【0098】

本発明の第７実施形態が前述した第５実施形態と異なるのは、第５実施形態では図１５に示すように、運搬車両位置検出部４１が車体の周囲を撮影する前方カメラ４１ａ、後方カメラ４１ｂ、左側方カメラ４１ｃ、及び右側方カメラ４１ｄから構成されたのに対して、第７実施形態では図１８に示すように、運搬車両位置検出部４３は、これらのカメラ４１ａ〜４１ｄの代わりに、外部の通信装置として、例えばＧＰＳ衛星４３ａと、油圧ショベル１Ｃに設けられ、ＧＰＳ衛星４３ａ及びダンプトラック１００と無線により通信を行うアンテナ４３ｂと、ダンプトラック１００に設けられ、ＧＰＳ衛星４３ａ及び油圧ショベル１Ｃと無線により通信を行うアンテナ４３ｃとから構成されていることである。

【0099】

この場合には、油圧ショベル１Ｃ及びダンプトラック１００は、ＧＰＳ衛星４３ａから位置情報をアンテナ４３ｂ、４３ｃを介してそれぞれ受信し、各自車体の絶対位置を演算する。そして、ダンプトラック１００は、停止時にダンプトラック１００の寸法情報及び演算した絶対位置（停車位置）の情報をアンテナ４３ｃで油圧ショベル１へ送信する。

【0100】

油圧ショベル１Ｃの目標位置設定部５Ｅ（図１６参照）は、上述したカメラ４１ａ〜４１ｄの撮影画像の代わりに、ダンプトラック１００からの情報をアンテナ４３ｂで受信すると、演算した油圧ショベル１Ｃの絶対位置、ダンプトラック１００の寸法、及びダンプトラック１００の絶対位置に基づいて、油圧ショベル１Ｃとダンプトラック１００との相対的な距離を演算して目標位置５１（図５、図６参照）を生成するようにしている。その他の第７実施形態の構成は、上述した第５実施形態の構成と同じであり、第５実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。

【0101】

このように構成した本発明の第７実施形態によれば、上述した第５実施形態と同様の作用効果が得られる他、目標位置設定部５Ｅがアンテナ４３ｂ、４３ｃを介してＧＰＳ衛星４３ａ及びダンプトラック１００からの位置情報や寸法情報を利用することにより、油圧ショベル１Ｃとダンプトラック１００との相対的な距離を正確に演算できるので、ダンプトラック１００の位置を検知するセンサ等を油圧ショベル１Ｃに設ける必要がない。そのため、操作者がセンサの設置位置や設置角度を調整しなくて済むので、これらの調整作業にかかる操作者の負担を軽減することができる。

【0102】

［第８実施形態］
図１９は本発明の第８実施形態に係る駆動制御部４５の構成を示す機能ブロック図、図２０は本発明の第８実施形態に係る進入禁止領域設定部４５ａによって設定される進入禁止領域Ａを示す図である。

【0103】

本発明の第８実施形態は上述した第１実施形態の構成に加え、例えば、図１９、図２０に示すように、制御装置２１の駆動制御部４５が、バケット４Ｃの進入を禁止する進入禁止領域Ａを目標位置５１（図５、図６参照）の周囲の所定の範囲に設定する進入禁止領域設定部４５ａと、この進入禁止領域設定部４５ａによって設定された進入禁止領域Ａにバケット４Ｃが到達したとき、操作レバー５Ａ、５Ｂの操作量に拘わらず、制御弁１５、１６を強制的に中立位置に保つ制御指令を減圧弁１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂへ送信することにより、旋回体３及びフロント作業機４の動作を停止させる緊急停止部４５ｂとを具備している。その他の第８実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、第１実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。

【0104】

このように構成した本発明の第８実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、バケット４Ｃがダンプトラック１００に接近し過ぎると、進入禁止領域設定部４５ａによって設定された進入禁止領域Ａにバケット４Ｃのモニタポイント５０が到達した時点で、緊急停止部４５ｂによって旋回体３及びフロント作業機４の動作が迅速に停止するので、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を未然に防止することができる。これにより、操作者は操作レバー５Ａ、５Ｂを操作して作業を安心して行うことができるので、油圧ショベル１の旋回支援装置に対して優れた信頼性を得ることができる。

【0105】

［第９実施形態］
図２１は本発明の第９実施形態に係る目標旋回速度設定部４６の構成を示す機能ブロック図である。

【0106】

本発明の第９実施形態は上述した第１実施形態の構成に加え、例えば、図２１に示すように、目標旋回速度設定部４６は、旋回体３を減速させる減速度を設定する旋回減速度設定部４６ａと、信号変換部２２ｂによって演算されたバケット４Ｃの位置、目標位置入力部５Ｄによって入力された目標位置５１（図５、図６参照）、及び旋回減速度設定部４６ａによって設定された旋回体３の減速度に基づいて、旋回体３を減速させてバケット４Ｃを目標位置５１で停止させる旋回速度を演算し、旋回体３の目標旋回速度を演算した旋回速度に設定して旋回体３の旋回速度を制限する目標停止旋回速度制限部４６ｂとを含んでいる。旋回減速度設定部４６ａは、旋回体３の減速度として、例えば旋回体３の旋回角度の変化量に対する旋回速度の変化量が負の値になる所定の割合に設定している。

【0107】

図２２は目標停止旋回速度制限部４６ｂによる旋回体３の旋回速度の制限について説明する図である。

【0108】

図２２に示すように、目標停止旋回速度制限部４６ｂは、信号変換部２２ｂ、目標位置入力部５Ｄ、及び旋回減速度設定部４６ａからの信号を受信し、信号変換部２２ｂによって演算された旋回角度に対して旋回体３の旋回速度が制限されているときに、旋回体３の旋回速度を旋回減速度設定部４６ａで設定された減速度で減少させて旋回体３の旋回角度が目標位置入力部５Ｄで入力された目標位置５１、すなわち旋回体３の目標角度ＶＯに到達した時点で０となる旋回速度の上限Ｌｕを定め、旋回体３の目標旋回速度をこの旋回速度の上限Ｌｕ以下に設定する。その他の第９実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、第１実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。

【0109】

このように構成した本発明の第９実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、バケット４Ｃがダンプトラック１００との接触を回避しながら目標位置５１で停止する際に、旋回減速度設定部４６ａで設定された旋回体３の減速度に従って旋回体３の旋回速度が上限Ｌｕ以下に制限されることにより、バケット４Ｃが目標位置入力部５Ｄによって入力された目標角度ＶＯを超えて停止することがないので、操作者が操作レバー５Ａ、５Ｂを操作してバケット４Ｃを目標位置５１に合わせる手間を省くことができる。これにより、掘削物８ａをダンプトラック１００へ積載するのに要する時間を短縮できるので、作業能率を十分に向上させることができる。

【0110】

なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

【0111】

本発明の第１実施形態は、操作室５内に表示装置５Ｃを設け、この表示装置５Ｃの表示画面に、速度制御部３０による制御が行われている旨の情報を表示した場合について説明したが、この場合に限るものではない。例えば、表示装置５Ｃの代わりに、操作室５内にランプ等のインジケータを設け、このインジケータから速度制御部３０による制御が行われている旨の情報を点灯により報知しても良いし、あるいは操作室５内にブザーを設け、このブザーから速度制御部３０による制御が行われている旨の情報を音情報として発するようにしてもよい。

【0112】

さらに、図８に示すバケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ１と旋回体３の旋回速度Ｖａ１との比（点ｔ１）と、速度比の下限Ｌ１上におけるバケット４Ｃの垂直方向の移動速度Ｖｂ１と旋回体３の旋回速度Ｖａ２との比（点ｔ２）との乖離率に応じて、インジケータを点滅させたり、あるいはブザーの音程や音量を調整するようにしてもよい。

【0113】

さらに、本発明の第１実施形態は、油圧ショベル１の掘削積込作業の旋回動作において、図５、図６に示すバケット４Ｃを上方へ移動させる場合に限定されるものではない。

【0114】

図２３は油圧ショベル１の掘削積込作業の旋回動作において、バケット４Ｃを掘削位置よりも低い目標位置５１Ａへ移動させる様子を示す図である。

【0115】

図２３に示すように、ダンプトラック１００の荷台１０１の高さ位置がバケット４Ｃの掘削位置よりも低いときには、目標位置入力部５Ｄによって入力される目標位置５１Ａがバケット４Ｃの位置、すなわちモニタポイント５０の位置よりも低くなるので、操作者は操作レバー５Ａ、５Ｂを操作して旋回体３を旋回させながらバケット４Ｃを高所から低所へ移動させる。この場合には、速度関係設定部２５は、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避する旋回体３の旋回速度とバケット４Ｃの垂直方向の移動速度との関係として、例えば、目標位置入力部５Ｄによって入力された目標位置５１Ａを超えてバケット４Ｃが下がらないように、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限を設定すればよい。

【0116】

また、本発明の第１実施形態は、図４〜図６に示すように、油圧ショベル１の掘削積込作業の旋回動作において、バケット４Ｃの掘削位置から目標位置５１までの途中にバケット４Ｃの移動を妨げる他の運搬車両等の障害物が存在しない場合について説明したが、この場合に限らず、バケット４Ｃの掘削位置から目標位置５１までの途中にバケット４Ｃの移動を妨げる障害物が存在する場合についても適用することができる。

【0117】

図２４は油圧ショベル１の掘削積込作業の旋回動作において、バケット４Ｃの掘削位置から目標位置５２Ｂまでの途中に障害物１００Ａがある場所で、バケット４Ｃを掘削位置から目標位置５２Ｂへ移動させる様子を示す図である。

【0118】

具体例として、図２４に示すように、操作者が目標位置入力部５Ｄで障害物１００Ａの上方に目標位置５２Ａを設定することにより、速度関係設定部２５は、バケット４Ｃと障害物１００Ａとの接触を回避する旋回体３の旋回速度とバケット４Ｃの垂直方向の移動速度との関係として、目標移動量−目標旋回角度比演算部２４ａによって演算された目標移動量と目標旋回角度との比を、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限として設定するので、バケット４Ｃを障害物１００Ａに接触させることなく目標位置５２Ａへ移動させることができる。

【0119】

その後、操作者が目標位置入力部５Ｄでダンプトラック１００の荷台１０１の上方に目標位置５２Ｂを設定することにより、速度関係設定部２５は、バケット４Ｃとダンプトラック１００との接触を回避する旋回体３の旋回速度とバケット４Ｃの垂直方向の移動速度との関係として、目標移動量−目標旋回角度比演算部２４ａによって演算された目標移動量と目標旋回角度との比を、バケット４Ｃの垂直方向の移動速度と旋回体３の旋回速度との速度比の下限として設定するので、バケット４Ｃをダンプトラック１００に接触させることなく目標位置５２Ｂへ移動させることができる。このように、旋回体３の旋回動作の全範囲でバケット４Ｃと障害物１００Ａ及びダンプトラック１００との接触を回避しながら掘削積込作業を行うことができる。

【0120】

また、本発明の第５〜第７実施形態では、運搬車両位置検出部４１〜４３の検出結果を用いて目標位置設定部５Ｅによる目標位置の設定を行った場合について説明したが、この場合に限るものではない。

【0121】

図２５は目標位置設定部５Ｅによる目標位置５１の設定の他の例を説明する図であり、油圧ショベル１とダンプトラック１００の上面を示している。

【0122】

図２５に示すように、油圧ショベル１が掘削物８ａ（図５、図６参照）をダンプトラック１００に積載する際には、ダンプトラック１００は、バケット４Ｃから荷台１０１へ掘削物８ａを放出可能な位置に進入する。このとき、油圧ショベル１は、掘削物８ａを放出する直前で待機しており、ダンプトラック１００の進入が終了してから掘削物８ａの放出を開始する。目標位置設定部５Ｅは、例えば、油圧ショベル１の待機時におけるバケット４Ｃの位置を記録し、この位置をダンプトラック１００の荷台１０１が満杯になるまでの掘削積込作業における目標位置５１に設定してもよい。

【0123】

また、本実施形態が適用される作業機械はバケット４Ｃを含む油圧ショベル１、１Ａ〜１Ｃから成る場合について説明したが、この場合に限るものではない。

【0124】

図２６は本実施形態が適用される作業機械の他の例として挙げたリフティングマグネット作業機１Ｄの外観を示す図である。

【0125】

本実施形態は、上述した油圧ショベル１、１Ａ〜１Ｃの代わりに、例えば、図２６に示すように、作業対象物としての積載物９を保持するリフティングマグネット４Ｃ１を含むリフティングマグネット作業機１Ｄに適用してもよい。この場合には、例えば、本発明の第５実施形態において、前方カメラ４１ａが積載物９の下端位置を撮影し、制御装置２１が前方カメラ４１ａで撮影した画像から積載物９の下端を、リフティングマグネット４Ｃ１の位置として規定するモニタポイント５０Ａに設定すればよい。

【符号の説明】

【0126】

１、１Ａ〜１Ｃ 油圧ショベル（作業機械）
１Ｄ リフティングマグネット作業機（作業機械）
３ 旋回体
３ａ 旋回油圧モータ
３ａ１、４ａ１〜４ｃ１ 角度センサ
４ フロント作業機
４Ａ ブーム
４ａ ブームシリンダ
４Ｂ アーム
４ｂ アームシリンダ
４Ｃ バケット
４Ｃ１ リフティングマグネット
４ｃ バケットシリンダ
５Ａ、５Ｂ 操作レバー（操作装置）
５Ｃ 表示装置
５Ｄ 目標位置入力部（目標位置設定部）
５Ｅ 目標位置設定部
５Ｅ１ 記憶装置
５Ｅ２ 距離演算部
８ 作業対象物
８ａ 掘削物
９ 積載物（作業対象物）
２１ 制御装置
２２ａ 信号変換部（旋回速度検出部、作業具位置検出部）
２２ｂ 信号変換部（移動速度検出部、作業具位置検出部）
２３ａ、２３ｂ 差分演算部
２４ 接触判定部
２４ａ 目標移動量−目標旋回角度比演算部
２４ｂ 移動速度−旋回速度比演算部
２５ 速度関係設定部
３０、３５、３７、３９ 速度制御部
３１ａ、３６ａ、４６ 目標旋回速度設定部
３１ｂ、３６ｂ 目標移動速度設定部
３２ａ、３２ｂ 比較演算部
３３、４５ 駆動制御部
３８、４０ 目標速度設定部
４１、４２、４３ 運搬車両位置検出部
４５ａ 進入禁止領域設定部
４５ｂ 緊急停止部
４６ａ 旋回減速度設定部
４６ｂ 目標停止旋回速度制限部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】