特開 2024-137334 作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137334

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/26 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

E02F9/26 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048821

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲田 諒

(72)【発明者】

【氏名】森木 秀一

(72)【発明者】

【氏名】塩飽 晃司

【テーマコード（参考）】

2D015

【Ｆターム（参考）】

2D015HA03

2D015HB02

2D015HB04

2D015HB05

(57)【要約】

【課題】動作状態が掘削動作の状態であるか否かを正確に判定することが可能な作業機械を提供することを目的とする。
【解決手段】作業機械１は、掘削動作を行うフロント作業装置１ｃを有する作業機械である。作業機械１は、フロント作業装置１ｃの姿勢及び作業機械１の車体１ａ，１ｂの姿勢を計測する姿勢計測装置１８と、作業機械１の周辺の地形を計測する地形計測装置１９と、姿勢計測装置１８及び地形計測装置１９の計測結果に基づいて、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する制御装置１００と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘削動作を行う作業装置を有する作業機械であって、
前記作業装置の姿勢及び前記作業機械の車体の姿勢を計測する姿勢計測装置と、
前記作業機械の周辺の地形を計測する地形計測装置と、
前記姿勢計測装置及び前記地形計測装置の計測結果に基づいて、前記作業機械の動作状態が前記掘削動作の状態であるか否かを判定する制御装置と、を備える
ことを特徴とする作業機械。

【請求項2】

前記作業装置は、掘削用のアタッチメントであるバケットを有し、
前記制御装置は、
前記姿勢計測装置の計測結果に基づいて、前記バケットの位置を演算するバケット位置演算部と、
前記バケット位置演算部の演算結果と前記地形計測装置の計測結果とに基づいて、前記地形に含まれる複数の地点のうち前記バケットの位置に近接する近接地点を演算する近接地点演算部と、
前記バケットの位置と前記近接地点との距離を演算する距離演算部と、
前記距離演算部の演算結果に基づいて、前記動作状態が前記掘削動作の状態であるか否かを判定する動作状態判定部と、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記作業装置は、前記バケットに連結されたアームと、前記アームを回動させるアームシリンダと、を有し、
前記作業機械は、前記アームシリンダの圧力を計測するアームシリンダ圧力計測装置を備え、
前記姿勢計測装置は、前記アームの角度を計測するアーム角度計測装置を有し、
前記動作状態判定部は、前記アームシリンダ圧力計測装置の計測結果と前記アーム角度計測装置の計測結果と前記距離演算部の演算結果とに基づいて、前記動作状態が前記掘削動作の状態であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記作業装置は、前記車体に連結されたブームを有し、
前記姿勢計測装置は、前記車体の傾斜角を計測する車体傾斜角計測装置と、前記ブームの角度を計測するブーム角度計測装置と、を有し、
前記制御装置は、前記車体傾斜角計測装置の計測結果と前記ブーム角度計測装置の計測結果とに基づいて、前記傾斜角の変化量を演算する傾斜角変化量演算部を有し、
前記動作状態判定部は、前記傾斜角変化量演算部の演算結果と前記距離演算部の演算結果とに基づいて、前記動作状態が前記掘削動作の状態であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の作業機械。

【請求項5】

前記作業機械は、前記作業機械の下部走行体に取り付けられた上部旋回体を備え、
前記姿勢計測装置は、前記上部旋回体の旋回角度を計測する旋回角度計測装置を有し、
前記動作状態判定部は、前記旋回角度計測装置の計測結果から演算される前記上部旋回体の旋回速度と前記距離演算部の演算結果とに基づいて、前記動作状態が前記掘削動作の状態であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の作業機械。

【請求項6】

前記作業装置は、前記バケットを回動させるバケットシリンダと、前記バケットに連結されたアームと、前記アームを回動させるアームシリンダと、前記アームに連結されたブームと、前記ブームを回動させるブームシリンダと、前記バケットシリンダ、前記アームシリンダ及び前記ブームシリンダの各アクチュエータを操作する操作装置と、を備え、
前記制御装置は、前記操作装置の操作量を示す操作信号に応じて、前記各アクチュエータの動作を制御する車体制御部を有し、
前記車体制御部は、前記動作状態判定部の判定結果に基づいて、前記操作信号を修正して前記各アクチュエータの動作を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の作業機械。

【請求項7】

前記制御装置は、前記作業機械の生産性を分析する生産性分析部を備え、
前記生産性分析部は、前記動作状態判定部の判定結果に基づいて、前記生産性を分析する
ことを特徴とする請求項２に記載の作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベル等の作業機械において、作業機械の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定するシステムが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、作業機械のアームシリンダの圧力が予め定められた値以上であり、且つ、作業機械のアームに対する操作内容が掘削操作であると判定した場合に、作業機械の動作状態を掘削動作の状態であると判定するシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６６９１４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、アームシリンダの圧力が予め定めた値以上となり、且つ、アームが掘削方向に動作することは、掘削動作だけで起こるとは限らない。例えば、土砂等の積荷を積載状態のバケットを空中で移動させる積込動作時に、積荷の荷重によってはアームシリンダの圧力が掘削動作時と同等になり、且つ、アームが掘削方向に動作する場合がある。したがって、特許文献１に開示されたシステムでは、作業機械が掘削動作以外の動作を行っていても、作業機械の動作状態を掘削動作の状態であると誤判定する可能性がある。

【0006】

上記事情に鑑みて、本発明は、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを正確に判定することが可能な作業機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の作業機械は、掘削動作を行う作業装置を有する作業機械であって、前記作業装置の姿勢及び前記作業機械の車体の姿勢を計測する姿勢計測装置と、前記作業機械の周辺の地形を計測する地形計測装置と、前記姿勢計測装置及び前記地形計測装置の計測結果に基づいて、前記作業機械の動作状態が前記掘削動作の状態であるか否かを判定する制御装置と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを正確に判定することが可能な作業機械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１の作業機械の構成を示す図。

【図2】図１に示す制御装置の機能的構成を示すブロック図。

【図3】姿勢情報を説明する図。

【図4】地形情報を説明する図。

【図5】実施形態２の作業機械の構成を示す図。

【図6】図５に示す制御装置の機能的構成を示すブロック図。

【図7】図６に示す制御装置によって行われる処理のフローチャート。

【図8】実施形態３の作業機械が備える制御装置の機能的構成を示すブロック図。

【図9】図８に示す制御装置によって行われる処理のフローチャート。

【図10】実施形態４の作業機械が備える制御装置の機能的構成を示すブロック図。

【図11】図１０に示す制御装置によって行われる処理のフローチャート。

【図12】実施形態５の作業機械の構成を示す図。

【図13】図１２に示す制御装置の機能的構成を示すブロック図。

【図14】図１３に示す制御装置によって行われる処理のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。各実施形態において同一の符号を付された構成については、特に言及しない限り、各実施形態において同様の機能を有し、その説明を省略する。

【0011】

［実施形態１］
図１～図４を用いて、実施形態１の作業機械１について説明する。図１は、実施形態１の作業機械１の構成を示す図である。

【0012】

作業機械１は、油圧ショベル等の掘削動作を行う作業機械である。作業機械１は、掘削用のアタッチメントであるバケット９を備える作業機械である。本実施形態の作業機械１は、下部走行体１ａと、下部走行体１ａに旋回装置３を介して取り付けられた上部旋回体１ｂと、上部旋回体１ｂに取り付けられたフロント作業装置１ｃと、を備える。下部走行体１ａ及び上部旋回体１ｂは、作業機械１の車体１ａ，１ｂを構成する。

【0013】

下部走行体１ａには、作業機械１を任意の場所への走行を可能とする走行モータ２が設けられている。上部旋回体１ｂには、上部旋回体１ｂを任意の旋回角度に制御できる旋回モータ４が設けられている。

【0014】

フロント作業装置１ｃは、上部旋回体１ｂに対して回動可能に連結されたブーム６と、ブーム６に対して回動可能に連結されたアーム７と、バケットリンク８を介してアーム７に対して回動可能に連結されたバケット９と、を備える。更に、フロント作業装置１ｃは、ブーム６を回動させるブームシリンダ１０と、アーム７を回動させるアームシリンダ１１と、バケット９を回動させるバケットシリンダ１２と、を備える。ブームシリンダ１０は、上部旋回体１ｂとブーム６とに接続され、ブーム６の角度を任意に変更することができる。アームシリンダ１１は、ブーム６とアーム７とに接続され、アーム７の角度を任意に変更することができる。バケットシリンダ１２は、アーム７とバケットリンク８とに接続され、バケット９の角度を任意に変更することができる。

【0015】

また、作業機械１は、走行モータ２、旋回モータ４、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２のそれぞれ（以下、作業機械１の「各アクチュエータ」とも称する」）を、互いに独立して操作可能な操作装置５と、各アクチュエータの動作を制御する制御装置１００と、を備える。操作装置５及び制御装置１００は、上部旋回体１ｂに設けられている。操作装置５は、各アクチュエータに対する操作装置５の操作量を示す操作信号を、制御装置１００に送信する。

【0016】

制御装置１００は、操作装置５から送信された操作信号に応じて、各アクチュエータの変位を制御して、各アクチュエータの動作を任意の動作速度及び動作方向で制御する。制御装置１００は、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリとを含み、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって制御装置１００の機能を実現する。なお、操作装置５と制御装置１００との関係は、操作装置５から制御装置１００に操作信号を送信できれば本実施形態の構成に限られない。

【0017】

また、作業機械１は、作業機械１の姿勢を計測する姿勢計測装置１８を備える（図２参照）。姿勢計測装置１８は、フロント作業装置１ｃの姿勢及び車体１ａ，１ｂの姿勢を計測する。姿勢計測装置１８は、車体１ａ，１ｂの傾斜角を計測する車体傾斜角計測装置１３と、ブーム６の角度を計測するブーム角度計測装置１４と、アーム７の角度を計測するアーム角度計測装置１５と、バケット９の角度を計測するバケット角度計測装置１６と、上部旋回体１ｂの旋回角度を計測する旋回角度計測装置１７と、を有する。車体傾斜角計測装置１３、ブーム角度計測装置１４、アーム角度計測装置１５及びバケット角度計測装置１６は、例えば、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）によって構成される。車体傾斜角計測装置１３は、車体１ａ，１ｂの傾斜角として車体１ａ，１ｂの対地角を計測し、制御装置１００に送信する。ブーム角度計測装置１４は、ブーム６の角度としてブーム６の対地角を計測し、制御装置１００に送信する。アーム角度計測装置１５は、アーム７の角度としてアーム７の対地角を計測し、制御装置１００に送信する。バケット角度計測装置１６は、バケット９の角度としてバケット９の対地角を計測し、制御装置１００に送信する。旋回角度計測装置１７は、上部旋回体１ｂの旋回角度を計測し、制御装置１００に送信する。

【0018】

なお、本実施形態の姿勢計測装置１８は、ブーム６、アーム７及びバケット９の各対地角を計測するために、上記のＩＭＵによって構成されたフロント作業装置１ｃの各関節の角度計測装置１４～１６を有するが、姿勢計測装置１８の構成はこれに限定されない。例えば、姿勢計測装置１８は、ブーム６、アーム７及びバケット９の各回動軸にポテンショメータを取り付けて各回動角度を計測し、ＩＭＵによって構成された車体傾斜角計測装置１３と組み合わせて、ブーム６、アーム７及びバケット９の各対地角を演算してもよい。本実施形態では、車体１ａ，１ｂの傾斜角（対地角）の情報、ブーム６、アーム７及びバケット９の各角度（各対地角）の情報、並びに、上部旋回体１ｂの旋回角度の情報を総称して、作業機械１の「姿勢情報」とも称する。本実施形態では、ブーム６、アーム７及びバケット９を総称して、フロント作業装置１ｃの「関節」とも称する。

【0019】

また、作業機械１は、作業機械１の周辺の地形を計測する地形計測装置１９を備える。地形計測装置１９は、例えば、ＬｉＤＡＲ、ミリ波レーダ又はカメラ等によって構成される。地形計測装置１９は、作業機械１の周辺の地形を計測し、計測結果を示す地形情報を制御装置１００に送信する。本実施形態の地形計測装置１９は、上部旋回体１ｂの上部に取り付けられているが、その取り付け場所は特に限定されない。例えば、地形計測装置１９は、下部走行体１ａ又はフロント作業装置１ｃに取り付けられていてもよい。或いは、地形計測装置１９は、作業機械１の外部に取り付けられ、作業機械１との無線通信によって地形情報を制御装置１００に送信してもよい。

【0020】

図２は、図１に示す制御装置１００の機能的構成を示すブロック図である。図３は、姿勢情報を説明する図である。図４は、地形情報を説明する図である。

【0021】

制御装置１００は、姿勢計測装置１８から送信された作業機械１の姿勢情報（姿勢計測装置１８の計測結果）、及び、地形計測装置１９から送信された地形情報（地形計測装置１９の計測結果）に基づいて、作業機械１の動作状態を判定する。制御装置１００は、動作状態の判定結果に基づいて、作業機械１の動作を制御する。

【0022】

制御装置１００は、図２に示すように、バケット位置演算部１０１と、近接地点演算部１０２と、距離演算部１０３と、動作状態判定部１０４と、車体制御部１０５と、生産性分析部１０６と、を有する。

【0023】

バケット位置演算部１０１は、姿勢計測装置１８の計測結果（作業機械１の姿勢情報）に基づいてバケット９の位置を演算する。バケット９の位置の演算方法について、図３を用いて説明する。

【0024】

図３に示す座標系は、作業機械１の基準位置Ｐ０を原点とし、水平面に沿った作業機械１の進行方向をＸ軸方向とし、鉛直上向きの方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向としている。図３では、下部走行体１ａの下面を含む平面と上部旋回体１ｂの旋回中心軸との交点である上部旋回体１ｂの旋回中心位置を、作業機械１の基準位置Ｐ０とする。ブーム６の回動支点であるブームピンの位置をＰ１とし、アーム７の回動支点であるアームピンの位置をＰ２とし、バケット９の回動支点であるバケットピンの位置をＰ３とし、バケット９の爪先位置をＰ４とする。作業機械１の基準位置Ｐ０からブームピン位置Ｐ１までの距離をＬ０とする。ブームピン位置Ｐ１からアームピン位置Ｐ２までの距離をブーム長さＬ１とし、アームピン位置Ｐ２からバケットピン位置Ｐ３までの距離をアーム長さＬ２とし、バケットピン位置Ｐ３から爪先位置Ｐ４までの距離をバケット長さＬ３とする。車体１ａ，１ｂの傾斜角を車体傾斜角θ０とする。傾斜角θ０だけ傾斜した作業機械１の進行方向をＸ’軸方向とし、傾斜角θ０だけ傾斜した作業機械１の旋回中心軸に沿った上向きの方向をＺ’軸方向とする。ブームピン位置Ｐ１からアームピン位置Ｐ２までを結ぶ線分とＸ’軸とが成す角度をブーム角度θ１とする。ブームピン位置Ｐ１からアームピン位置Ｐ２までを結ぶ線分とアームピン位置Ｐ２からバケットピン位置Ｐ３までを結ぶ線分とがなす角度をアーム角度θ２とする。アームピン位置Ｐ２からバケットピン位置Ｐ３までを結ぶ線分とバケットピン位置Ｐ３から爪先位置Ｐ４までを結ぶ線分とがなす角度をバケット角度θ３とする。上部旋回体１ｂの旋回角度をθ４とする。旋回角度θ４は、Ｘ’軸を基準として、反時計回りを正とする。

【0025】

バケット位置演算部１０１は、作業機械１の基準原点Ｐ０からブームピン位置Ｐ１までの距離Ｌ０、ブーム長さＬ１、アーム長さＬ２、バケット長さＬ３、車体傾斜角θ０、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、バケット角度θ３、旋回角度θ４から、並進行列及び回転行列を利用して、爪先位置Ｐ４を演算する。本実施形態のバケット位置演算部１０１は、演算された爪先位置Ｐ４をバケット９の位置とする。なお、バケット位置演算部１０１は、バケット９の位置として、爪先位置Ｐ４ではなく、バケット９の重心位置やバケット９の底面位置を採用してもよい。

【0026】

なお、本実施形態では、ローカル座標系を用いてバケット９の位置を表現しているが、バケット９の位置を表現する座標系と、バケット９の近接地点を表現する座標系とが一致していれば、ローカル座標系に限られない。例えば、作業機械１にＧＮＳＳアンテナを取り付けて、作業機械１のグローバル座標系における基準位置Ｐ０を求めてもよい。また、本実施形態では、各角度計測装置１３～１７によって計測された角度情報からバケット９の位置を演算したが、バケット位置演算部１０１は、バケット９の位置を特定できれば、その形態は限らない。例えば、バケット位置演算部１０１は、各アクチェータの変位を計測する変位計の計測結果や、ＬｉＤＡＲ、ミリ波レーダ又はカメラ等によるバケット９の計測結果から、バケット９の位置を演算してもよい。

【0027】

近接地点演算部１０２は、バケット位置演算部１０１の演算結果（バケット９の位置）と、地形計測装置１９の計測結果（地形情報）とに基づいて、地形情報に含まれる複数の地点のうちバケット９の位置に近接する近接地点を演算する。図４に示す地形情報Ｇは、点群データであってもよく、図４の小黒丸として示すように複数の地点の位置座標を含む。近接地点演算部１０２は、バケット９の位置である爪先位置Ｐ４の近傍に存在する３点以上の地点Ｐ５を特定し、特定された地点Ｐ５によって形成される平面Ｓを演算する。近接地点演算部１０２は、バケット９の位置である爪先位置Ｐ４から平面Ｓに下ろした垂線（図４の点線）と平面Ｓとの交点を、バケット９の近接地点Ｐ６とする。なお、本実施形態では、地形計測装置１９が上部旋回体１ｂに取り付けられているので、地形情報を上部旋回体１ｂの座標系を用いて表現してもよい。この場合、バケット位置演算部１０１には、旋回角度の情報が送信されなくてもよい。

【0028】

距離演算部１０３は、バケット位置演算部１０１により演算されたバケット９の位置と、近接地点演算部１０２により演算された近接地点との距離Ｄを演算する。図４の例では、距離演算部１０３は、バケット９の位置である爪先位置Ｐ４と近接地点Ｐ６との距離Ｄを演算する。この際、距離演算部１０３は、爪先位置Ｐ４と近接地点Ｐ６との距離Ｄの正負を、爪先位置Ｐ４が地面より上であれば正とし、爪先位置Ｐ４が地面より下であれば負として演算する。

【0029】

動作状態判定部１０４は、距離演算部１０３の演算結果（距離Ｄ）に基づいて、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する。具体的には、動作状態判定部１０４は、距離演算部１０３により演算された距離Ｄが、予め定められた値以下であれば、現在の作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であると判定する。一方、動作状態判定部１０４は、距離演算部１０３により演算された距離Ｄが、予め定められた値より大きいのであれば、現在の作業機械１の動作状態が掘削動作の状態でないと判定する。なお、動作状態判定部１０４は、距離演算部１０３により演算された距離Ｄの所定時間における平均値が、予め定められた値以下であるか否かによって、現在の作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定してもよい。

【0030】

車体制御部１０５は、動作状態判定部１０４の判定結果に基づいて、各アクチュエータの動作を制御する。例えば、動作状態判定部１０４によって掘削動作の状態でないと判定された場合、車体制御部１０５は、操作装置５から送信された操作信号に応じて、各アクチュエータの動作を制御する制御信号を生成し、各アクチュエータに送信する。一方、車体制御部１０５は、動作状態判定部１０４によって掘削動作の状態であると判定された場合、操作装置５から送信された操作信号を修正して制御信号を生成し、各アクチュエータに送信する。例えば、車体制御部１０５は、操作装置５から送信された操作信号に介入し、予め定められた掘削軌跡に沿うように、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２の少なくとも１つの操作信号が示す操作量を補正して制御信号を生成する。或いは、作業機械１が各アクチュエータの負荷を計測する負荷計測装置を備え、車体制御部１０５は、当該操作信号が示す操作量を、各アクチュエータの負荷が減少する方向に補正して制御信号を生成する。このように、車体制御部１０５は、動作状態判定部１０４の判定結果に基づいて、操作装置５から送信された操作信号を修正して各アクチュエータの動作を制御することができる。

【0031】

生産性分析部１０６は、動作状態判定部１０４の判定結果に基づいて、作業機械１の生産性を分析する。例えば、動作状態判定部１０４によって掘削動作の状態であると判定された場合、生産性分析部１０６は、当該判定に係る掘削動作が行われた時間と掘削量とを基に、作業機械１の生産性を分析する。例えば、生産性分析部１０６は、単位時間当たりの掘削量が多い場合を生産性が高いと評価し、少ない場合を生産性が低いと評価することができる。なお、制御装置１００は、車体制御部１０５及び生産性分析部１０６の何れかを備えていればよい。

【0032】

以上のように、実施形態１の作業機械１は、掘削動作を行うフロント作業装置１ｃを有する作業機械であって、フロント作業装置１ｃの姿勢及び作業機械１の車体１ａ，１ｂの姿勢を計測する姿勢計測装置１８と、作業機械１の周辺の地形を計測する地形計測装置１９と、姿勢計測装置１８及び地形計測装置１９の計測結果に基づいて、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する制御装置１００と、を備える。

【0033】

これにより、実施形態１の作業機械１は、例えば、作業機械１に備えられた掘削用のアタッチメントであるバケット９と作業機械１の周辺の地点との位置関係から、バケット９が地面に接触（以下「接地」とも称する）していることを特定することができる。したがって、実施形態１の作業機械１は、バケット９が地面に接触する掘削動作と、積込動作又は空掘削動作とを明確に区別することができる。この結果、実施形態１の作業機械１は、積込動作時又は空掘削動作時に掘削動作が行われていると判定するような誤判定を防止することができる。よって、実施形態１の作業機械１は、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを正確に判定することができる。

【0034】

なお、積込動作は、上部旋回体１ｂを旋回させて、積荷を積載状態のバケット９をダンプトラック等に向かって空中で移動させる動作である。空掘削動作は、空荷状態のバケット９を掘削方向（クラウド方向）に空中で移動させる動作である。

【0035】

更に、実施形態１の作業機械１において、フロント作業装置１ｃは、掘削用のアタッチメントであるバケット９を有する。制御装置１００は、姿勢計測装置１８の計測結果に基づいて、バケット９の位置を演算するバケット位置演算部１０１と、バケット位置演算部１０１の演算結果と地形計測装置１９の計測結果とに基づいて、当該地形に含まれる複数の地点のうちバケット９の位置に近接する近接地点を演算する近接地点演算部１０２と、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄを演算する距離演算部１０３と、距離演算部１０３の演算結果に基づいて、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する動作状態判定部１０４と、を有する。

【0036】

これにより、実施形態１の作業機械１は、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄから、バケット９が接地しているか否かを正確に判定することができる。したがって、実施形態１の作業機械１は、積込動作又は空掘削動作と掘削動作とを確実に区別することができ、積込動作時又は空掘削動作時の誤判定を確実に防止することができる。よって、実施形態１の作業機械１は、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを更に正確に判定することができる。

【0037】

更に、実施形態１の作業機械１において、フロント作業装置１ｃは、掘削用のアタッチメントであるバケット９を回動させるバケットシリンダ１２と、バケット９に連結されたアーム７と、アーム７を回動させるアームシリンダ１１と、アーム７に連結されたブーム６と、ブーム６を回動させるブームシリンダ１０と、バケットシリンダ１２、アームシリンダ１１及びブームシリンダ１０の各アクチュエータを操作する操作装置５と、を備える。制御装置１００は、操作装置５の操作量を示す操作信号に応じて、各アクチュエータの動作を制御する車体制御部１０５を有する。車体制御部１０５は、動作状態判定部１０４の判定結果に基づいて、操作信号を修正して各アクチュエータの動作を制御する。

【0038】

これにより、実施形態１の作業機械１は、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを正確に判定した上で、各アクチュエータの動作を制御することができる。したがって、実施形態１の作業機械１は、各アクチュエータの動作が作業機械１の動作状態に適合した動作となるよう、各アクチュエータの動作を適切に制御することができる。

【0039】

更に、実施形態１の作業機械１において、制御装置１００は、作業機械１の生産性を分析する生産性分析部１０６を備える。生産性分析部１０６は、動作状態判定部１０４の判定結果に基づいて、作業機械１の生産性を分析する。

【0040】

これにより、実施形態１の作業機械１は、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを正確に判定した上で、作業機械１の生産性を分析することができる。したがって、実施形態１の作業機械１は、作業機械１の生産性を正確に分析することができる。

【0041】

なお、上記の実施形態では、近接地点演算部１０２が、バケット９の爪先位置Ｐ４の近傍に存在する３点以上の地点Ｐ５によって形成される平面Ｓと、爪先位置Ｐ４から当該平面Ｓに下ろした垂線との交点を、近接地点Ｐ６とした。しかしながら、近接地点演算部１０２は、地形計測装置１９によって計測された地形情報のうち、バケット９の爪先位置Ｐ４の最も近傍に存在する地点Ｐ５を近接地点Ｐ６としてもよい。この場合、動作状態判定部１０４は、演算された爪先位置Ｐ４と近接地点Ｐ６との距離Ｄが、予め定められた値η以下であれば、現在の作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であると判定する。

【0042】

［実施形態２］
図５～図７を用いて、実施形態２の作業機械１について説明する。実施形態２の作業機械１において、実施形態１と同様の構成及び動作については、説明を省略する。

【0043】

図５は、実施形態２の作業機械１の構成を示す図である。図６は、図５に示す制御装置１００の機能的構成を示すブロック図である。

【0044】

実施形態２の作業機械１は、アームシリンダ１１の圧力を計測するアームシリンダ圧力計測装置２１を備える。アームシリンダ圧力計測装置２１は、図５及び図６に示すように、アームシリンダ１１のボトム側の圧力を計測するアームボトム圧計測装置２１ａと、アームシリンダ１１のロッド側の圧力を計測するアームロッド圧計測装置２１ｂと、を有する。アームボトム圧計測装置２１ａ及びアームロッド圧計測装置２１ｂは、計測されたアームシリンダ１１のボトム側の圧力及びロッド側の圧力を、それぞれ、制御装置１００に送信する。

【0045】

実施形態２の動作状態判定部１０４は、アームシリンダ圧力計測装置２１により計測されたアームシリンダ１１のボトム側の圧力及びロッド側の圧力から、アームシリンダ１１の推力を演算する。また、実施形態２の動作状態判定部１０４は、アーム角度計測装置１５により計測されたアーム７の角度（対地角）から、アーム７の動作方向を判定する。そして、実施形態２の動作状態判定部１０４は、アームシリンダ１１の推力と、アーム７の動作方向と、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄとに基づいて、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する。

【0046】

図７は、図６に示す制御装置１００によって行われる処理のフローチャートである。

【0047】

ステップＳ１０１において、制御装置１００は、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄに基づいて、バケット９が接地しているか否かを判定する。例えば、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄがゼロ以下である場合、制御装置１００は、バケット９が接地していると判定し、ステップＳ１０２に移行する。バケット９の位置と近接地点との距離Ｄがゼロを上回る場合、制御装置１００は、バケット９が接地していないと判定し、ステップＳ１０５に移行する。

【0048】

ステップＳ１０２において、制御装置１００は、アームシリンダ１１の推力が、予め定められた値以上であり、且つ、アーム７が掘削方向に動作中であるか否かを判定する。アームシリンダ１１の推力が予め定められた値以上であり、且つ、アーム７の動作方向が掘削方向である場合、制御装置１００は、ステップＳ１０３に移行する。アームシリンダ１１の推力が予め定められた値以上でなく、又は、アーム７の動作方向が掘削方向でない場合、制御装置１００は、ステップＳ１０４に移行する。

【0049】

ステップＳ１０３において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図７に示す処理を終了する。

【0050】

ステップＳ１０４において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が整地動作等の状態であると判定する。整地動作は、地面に堆積した土砂等をバケット９によって崩落させて地面を整える動作である。整地動作では、バケット９が地面に接触すると共に、アームシリンダ１１の推力が掘削動作時よりも小さかったり、アーム７の動作方向が掘削方向の逆方向（ダンプ方向）だったりする。したがって、制御装置１００は、ステップＳ１０２の判定を行うことによって、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか、整地動作の状態であるかを区別することができる。その後、制御装置１００は、図７に示す処理を終了する。

【0051】

ステップＳ１０５において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が積込動作又は空掘削動作等の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図７に示す処理を終了する。

【0052】

以上のように、実施形態２の作業機械１において、フロント作業装置１ｃは、バケット９に連結されたアーム７と、アーム７を回動させるアームシリンダ１１と、を有する。実施形態２の作業機械１は、アームシリンダ１１の圧力を計測するアームシリンダ圧力計測装置２１を備える。実施形態２の姿勢計測装置１８は、アーム７の角度を計測するアーム角度計測装置１５を有する。実施形態２の動作状態判定部１０４は、アームシリンダ圧力計測装置２１の計測結果とアーム角度計測装置１５の計測結果と距離演算部１０３の演算結果とに基づいて、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する。

【0053】

これにより、実施形態２の作業機械１は、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄだけでは区別が難しい整地動作と掘削動作とを明確に区別することができる。この結果、実施形態２の作業機械１は、整地動作時に掘削動作が行われていると判定するような誤判定を防止することができる。よって、実施形態２の作業機械１は、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを、実施形態１よりも正確に判定することができる。また、ベンチ上からの掘削作業又は溝堀作業のように、下部走行体１ａの接地面よりも低い高さの地面を掘削する場合には、地形情報から近接地点を演算することが難しい。実施形態２の作業機械１は、アームシリンダ１１の圧力を用いて動作状態を判定することができるので、下部走行体１ａの接地面よりも低い高さの地面を掘削する場合であっても、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを正確に判定することができる。

【0054】

［実施形態３］
図８～図９を用いて、実施形態３の作業機械１について説明する。実施形態３の作業機械１において、実施形態１と同様の構成及び動作については、説明を省略する。

【0055】

図８は、実施形態３の作業機械１が備える制御装置１００の機能的構成を示すブロック図である。

【0056】

実施形態３の制御装置１００は、車体傾斜角計測装置１３により計測された車体１ａ，１ｂの傾斜角の変化量を演算する傾斜角変化量演算部１０７を更に備える。傾斜角変化量演算部１０７は、車体傾斜角計測装置１３により計測された車体１ａ，１ｂの傾斜角と、ブーム角度計測装置１４により計測されたブーム６の角度（対地角）とに基づいて、当該傾斜角の変化量を演算する。実施形態３の動作状態判定部１０４は、当該傾斜角の変化量と、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄとに基づいて、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する。

【0057】

図９は、図８に示す制御装置１００によって行われる処理のフローチャートである。

【0058】

ステップＳ２０１において、制御装置１００は、図７のステップＳ１０１と同様に、バケット９が接地しているか否かを判定する。バケット９が接地している場合、制御装置１００は、ステップＳ２０２に移行する。バケット９が接地していない場合、制御装置１００は、ステップＳ２０７に移行する。

【0059】

ステップＳ２０２において、制御装置１００は、ブーム角度計測装置１４により計測されたブーム６の角度（対地角）、及び、車体傾斜角計測装置１３により計測された車体１ａ，１ｂの傾斜角に基づいて、ブーム６が動作しており、且つ、車体１ａ，１ｂの傾斜角が変化しているか否かを判定する。ブーム６が動作しており、且つ、車体１ａ，１ｂの傾斜角が変化している場合、制御装置１００は、ステップＳ２０３に移行する。ブーム６が動作していない、又は、車体１ａ，１ｂの傾斜角が変化していない場合、制御装置１００は、ステップＳ２０４に移行する。

【0060】

ステップＳ２０３において、制御装置１００は、車体１ａ，１ｂの傾斜角の変化量（以下「傾斜角変化量」とも称する）の積分値を演算する。

【0061】

ステップＳ２０４において、制御装置１００は、傾斜角変化量の積分値の絶対値が、予め定められた値以上であるか否かを判定する。傾斜角変化量の積分値の絶対値が予め定められた値以上である場合、制御装置１００は、ステップＳ２０５に移行する。傾斜角変化量の積分値の絶対値が予め定められた値以上でない場合、制御装置１００は、ステップＳ２０６に移行する。

【0062】

ステップＳ２０５において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態がジャッキアップ動作の状態であると判定する。ジャッキアップ動作は、バケット９を地面に押し付けた状態でブーム６を回動させて下部走行体１ａの前部を地面から持ち上げる動作である。ジャッキアップ動作では、バケット９が地面に接触しブーム６が回動すると共に、車体１ａ，１ｂの傾斜角変化量が掘削動作時よりも大きくなる。したがって、制御装置１００は、ステップＳ２０２の判定を行うことによって、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか、ジャッキアップ動作の状態であるかを区別することができる。その後、制御装置１００は、図９に示す処理を終了する。

【0063】

ステップＳ２０６において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図９に示す処理を終了する。

【0064】

ステップＳ２０７において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が積込動作又は空掘削動作等の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図９に示す処理を終了する。

【0065】

以上のように、実施形態３の作業機械１において、フロント作業装置１ｃは、車体１ａ，１ｂに連結されたブーム６を有する。実施形態３の姿勢計測装置１８は、車体１ａ，１ｂの傾斜角を計測する車体傾斜角計測装置１３と、ブーム６の角度を計測するブーム角度計測装置１４と、を有する。実施形態３の制御装置１００は、車体傾斜角計測装置１３の計測結果とブーム角度計測装置１４の計測結果とに基づいて、当該傾斜角の変化量を演算する傾斜角変化量演算部１０７を有する。実施形態３の動作状態判定部１０４は、傾斜角変化量演算部１０７の演算結果と距離演算部１０３の演算結果とに基づいて、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する。

【0066】

これにより、実施形態３の作業機械１は、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄだけでは区別が難しいジャッキアップ動作と掘削動作とを明確に区別することができる。この結果、実施形態３の作業機械１は、ジャッキアップ動作時に掘削動作が行われていると判定するような誤判定を防止することができる。よって、実施形態３の作業機械１は、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを、実施形態１よりも正確に判定することができる。

【0067】

［実施形態４］
図１０～図１１を用いて、実施形態４の作業機械１について説明する。実施形態４の作業機械１において、実施形態１と同様の構成及び動作については、説明を省略する。

【0068】

図１０は、実施形態４の作業機械１が備える制御装置１００の機能的構成を示すブロック図である。

【0069】

実施形態４の動作状態判定部１０４は、旋回角度計測装置１７により計測された上部旋回体１ｂの旋回角度から演算される上部旋回体１ｂの旋回速度と、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄとに基づいて、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する。

【0070】

図１１は、図１０に示す制御装置１００によって行われる処理のフローチャートである。

【0071】

ステップＳ３０１において、制御装置１００は、図７のステップＳ１０１と同様に、バケット９が接地しているか否かを判定する。バケット９が接地している場合、制御装置１００は、ステップＳ３０２に移行する。バケット９が接地していない場合、制御装置１００は、ステップＳ３０５に移行する。

【0072】

ステップＳ３０２において、制御装置１００は、旋回角度計測装置１７により計測された上部旋回体１ｂの旋回角度から、上部旋回体１ｂの旋回速度を演算する。そして、制御装置１００は、上部旋回体１ｂの旋回速度の絶対値が予め定められた値以上であるか否かを判定する。上部旋回体１ｂの旋回速度の絶対値が予め定められた値以上である場合、制御装置１００は、ステップＳ３０４に移行する。上部旋回体１ｂの旋回速度の絶対値が予め定められた値以上でない場合、制御装置１００は、ステップＳ３０３に移行する。

【0073】

ステップＳ３０３において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図１１に示す処理を終了する。

【0074】

ステップＳ３０４において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が均し動作等の状態であると判定する。均し動作は、地面の凸部分にバケット９を押し付けて地面を平坦化する動作である。均し動作では、バケット９が地面に接触すると共に、上部旋回体１ｂの旋回速度が掘削動作時よりも速くなる。したがって、制御装置１００は、ステップＳ３０２の判定を行うことによって、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか、均し動作の状態であるかを区別することができる。その後、制御装置１００は、図１１に示す処理を終了する。

【0075】

ステップＳ３０５において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が積込動作又は空掘削動作等の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図１１に示す処理を終了する。

【0076】

以上のように、実施形態４の作業機械１は、作業機械１の下部走行体１ａに取り付けられた上部旋回体１ｂを備える。実施形態４の姿勢計測装置１８は、上部旋回体１ｂの旋回角度を計測する旋回角度計測装置１７を有する。実施形態４の動作状態判定部１０４は、旋回角度計測装置１７の計測結果から演算される上部旋回体１ｂの旋回速度と、距離演算部１０３の演算結果とに基づいて、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する。

【0077】

これにより、実施形態４の作業機械１は、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄだけでは区別が難しい均し動作と掘削動作とを明確に区別することができる。この結果、実施形態４の作業機械１は、均し動作時に掘削動作が行われていると判定するような誤判定を防止することができる。よって、実施形態４の作業機械１は、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを、実施形態１よりも正確に判定することができる。

【0078】

［実施形態５］
図１２～図１４を用いて、実施形態５の作業機械１について説明する。実施形態５の作業機械１において、実施形態１～４と同様の構成及び動作については、説明を省略する。

【0079】

図１２は、実施形態５の作業機械１の構成を示す図である。図１３は、図１２に示す制御装置１００の機能的構成を示すブロック図である。

【0080】

実施形態５の作業機械１は、実施形態１～４の作業機械１を組み合わせて構成される。更に、実施形態５の作業機械１は、ブームシリンダ１０の圧力を計測するブームシリンダ圧力計測装置２２を備える。ブームシリンダ圧力計測装置２２は、図１２及び図１３に示すように、ブームシリンダ１０のボトム側の圧力を計測するブームボトム圧計測装置２２ａと、ブームシリンダ１０のロッド側の圧力を計測するブームロッド圧計測装置２２ｂと、を有する。ブームボトム圧計測装置２２ａ及びブームロッド圧計測装置２２ｂは、計測されたブームシリンダ１０のボトム側の圧力及びロッド側の圧力を、それぞれ、制御装置１００に送信する。

【0081】

実施形態５の動作状態判定部１０４は、ブームシリンダ１０の圧力と、アームシリンダ１１の推力と、アーム７の動作方向と、車体１ａ，１ｂの傾斜角の変化量と、上部旋回体１ｂの旋回速度と、フロント作業装置１ｃの各関節の角速度と、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄとに基づいて、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する。

【0082】

図１４は、図１３に示す制御装置１００によって行われる処理のフローチャートである。

【0083】

ステップＳ４０１において、制御装置１００は、図７のステップＳ１０１と同様に、バケット９が接地しているか否かを判定する。バケット９が接地している場合、制御装置１００は、ステップＳ４０２に移行する。バケット９が接地していない場合、制御装置１００は、ステップＳ４１２に移行する。

【0084】

ステップＳ４０２において、制御装置１００は、図９のステップＳ２０２と同様に、ブーム６が動作しており、且つ、車体１ａ，１ｂの傾斜角が変化しているか否かを判定する。ブーム６が動作しており、且つ、車体１ａ，１ｂの傾斜角が変化している場合、制御装置１００は、ステップＳ４０３に移行する。ブーム６が動作していない、又は、車体１ａ，１ｂの傾斜角が変化していない場合、制御装置１００は、ステップＳ４０４に移行する。

【0085】

ステップＳ４０３において、制御装置１００は、図９のステップＳ２０３と同様に、車体１ａ，１ｂの傾斜角変化量の積分値を演算する。

【0086】

ステップＳ４０４において、制御装置１００は、図９のステップＳ２０４と同様に、傾斜角変化量の積分値の絶対値が、予め定められた値以上であるか否かを判定する。傾斜角変化量の積分値の絶対値が予め定められた値以上である場合、制御装置１００は、ステップＳ４０５に移行する。傾斜角変化量の積分値の絶対値が予め定められた値以上でない場合、制御装置１００は、ステップＳ４０６に移行する。

【0087】

ステップＳ４０５において、制御装置１００は、図９のステップＳ２０５と同様に、作業機械１の動作状態がジャッキアップ動作の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図１４に示す処理を終了する。

【0088】

ステップＳ４０６において、制御装置１００は、図１１のステップＳ３０２と同様に、上部旋回体１ｂの旋回速度の絶対値が予め定められた値以上であるか否かを判定する。上部旋回体１ｂの旋回速度の絶対値が予め定められた値以上である場合、制御装置１００は、ステップＳ４０７に移行する。上部旋回体１ｂの旋回速度の絶対値が予め定められた値以上でない場合、制御装置１００は、ステップＳ４０８に移行する。

【0089】

ステップＳ４０７において、制御装置１００は、図１１のステップＳ３０４と同様に、作業機械１の動作状態が均し動作の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図１４に示す処理を終了する。

【0090】

ステップＳ４０８において、制御装置１００は、図７のステップＳ１０２と同様に、アームシリンダ１１の推力が、予め定められた値以上であり、且つ、アーム７が掘削方向に動作中であるか否かを判定する。アームシリンダ１１の推力が予め定められた値以上であり、且つ、アーム７の動作方向が掘削方向である場合、制御装置１００は、ステップＳ４０９に移行する。アームシリンダ１１の推力が予め定められた値以上でなく、又は、アーム７の動作方向が掘削方向でない場合、制御装置１００は、ステップＳ４１０に移行する。

【0091】

ステップＳ４０９において、制御装置１００は、図７のステップＳ１０３と同様に、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図１４に示す処理を終了する。

【0092】

ステップＳ４１０において、制御装置１００は、角度計測装置１４～１６により計測されたフロント作業装置１ｃの各関節の角度から、当該各関節の角度の時間微分値であるフロント作業装置１ｃの各関節の角速度を演算する。そして、制御装置１００は、フロント作業装置１ｃの各関節の角速度の絶対値の少なくとも１つが予め定められた値以上であるか否かを判定する。各関節の角速度の絶対値の少なくとも１つが予め定められた値以上である場合、制御装置１００は、ステップＳ４１１に移行する。各関節の角速度の絶対値の少なくとも１つが予め定められた値以上でない場合、制御装置１００は、ステップＳ４１３に移行する。

【0093】

ステップＳ４１１において、制御装置１００は、図７のステップＳ１０４と同様に、作業機械１の動作状態が整地動作の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図１４に示す処理を終了する。

【0094】

ステップＳ４１２において、制御装置１００は、角度計測装置１４～１６により計測されたフロント作業装置１ｃの各関節の角度から、当該各関節の角度の時間微分値であるフロント作業装置１ｃの各関節の角速度を演算する。そして、制御装置１００は、フロント作業装置１ｃの全ての関節の角速度の絶対値が予め定められた値以下であるか否かを判定する。全ての関節の角速度の絶対値が予め定められた値以下である場合、制御装置１００は、ステップＳ４１３に移行する。全ての関節の角速度の絶対値が予め定められた値以下でない場合、制御装置１００は、ステップＳ４１４に移行する。

【0095】

ステップＳ４１３において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が待機状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図１４に示す処理を終了する。

【0096】

ステップＳ４１４において、制御装置１００は、図１１のステップＳ３０２と同様に、上部旋回体１ｂの旋回速度の絶対値が予め定められた値以上であるか否かを判定する。上部旋回体１ｂの旋回速度の絶対値が予め定められた値以上である場合、制御装置１００は、ステップＳ４１５に移行する。上部旋回体１ｂの旋回速度の絶対値が予め定められた値以上でない場合、制御装置１００は、ステップＳ４１８に移行する。

【0097】

ステップＳ４１５において、制御装置１００は、ブームシリンダ圧力計測装置２２により計測されたブームシリンダ１０のボトム側の圧力又はロッド側の圧力が、予め定められた値以上であるか否かを判定する。ブームシリンダ１０のボトム側の圧力又はロッド側の圧力が予め定められた値以上である場合、制御装置１００は、ステップＳ４１６に移行する。ブームシリンダ１０のボトム側の圧力又はロッド側の圧力が予め定められた値以上でない場合、ステップＳ４１７に移行する。なお、制御装置１００は、ステップＳ４１５の判断基準となる予め定めた値を、フロント作業装置１ｃの各関節の角度の関数としてもよい。

【0098】

ステップＳ４１６において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が積込動作の状態であると判定する。その後、制御装置１００は、図１４に示す処理を終了する。

【0099】

ステップＳ４１７において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態がリーチング動作の状態であると判定する。リーチング動作は、積込動作を行った作業機械１がバケット９からダンプトラック等に積荷を放出する放土動作を終え、上部旋回体１ｂを旋回させて、次の掘削開始位置までバケット９を空中で移動させる動作である。リーチング動作では、空荷状態のバケット９を移動させるので、ブームシリンダ１０のボトム側の圧力又はロッド側の圧力が積込動作よりも小さくなる。したがって、制御装置１００は、ステップＳ４１５の判定を行うことによって、作業機械１の動作状態が積込動作の状態であるか、リーチング動作の状態であるかを区別することができる。その後、制御装置１００は、図１４に示す処理を終了する。

【0100】

ステップＳ４１８において、制御装置１００は、作業機械１の動作状態が空掘削動作の状態であると判定する。空掘削動作では、積込動作時又はリーチング動作時のように上部旋回体１ｂの素早い旋回を伴わないので、上部旋回体１ｂの旋回速度が積込動作時又はリーチング動作時よりも遅くなる。したがって、制御装置１００は、ステップＳ４１４の判定を行うことによって、作業機械１の動作状態が空掘削動作の状態であるか、積込動作又はリーチング動作の状態であるかを区別することができる。その後、制御装置１００は、図１４に示す処理を終了する。

【0101】

以上のように、実施形態５の作業機械１は、ブームシリンダ１０の圧力と、アームシリンダ１１の推力と、アーム７の動作方向と、車体１ａ，１ｂの傾斜角の変化量と、上部旋回体１ｂの旋回速度と、フロント作業装置１ｃの各関節の角速度と、バケット９の位置と近接地点との距離Ｄとに基づいて、動作状態が掘削動作の状態であるか否かを判定する。

【0102】

これにより、実施形態５の作業機械１は、ジャッキアップ動作、均し動作、整地動作、掘削動作、積込動作、リーチング動作及び空掘削動作のそれぞれを明確に区別することができる。これにより、実施形態５の作業機械１は、掘削動作以外の動作時に掘削動作が行われていると判定するような誤判定を防止することができる。よって、実施形態５の作業機械１は、作業機械１の動作状態が掘削動作の状態であるか否かを、実施形態１～４よりも正確に判定することができる。加えて、実施形態５の作業機械１は、掘削動作以外の動作についても明確に区別することができるので、各アクチュエータの動作が作業機械１の動作状態に更に適合した動作となるよう、各アクチュエータの動作を更に適切に制御することができる。加えて、実施形態５の作業機械１は、作業機械１の生産性を更に正確に分析することができる。

【0103】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更を行うことができる。本発明は、或る実施形態の構成を他の実施形態の構成に追加したり、或る実施形態の構成を他の実施形態と置換したり、或る実施形態の構成の一部を削除したりすることができる。

【符号の説明】

【0104】

１…作業機械、１ａ，１ｂ…車体、１ａ…下部走行体、１ｂ…上部旋回体、５…操作装置、６…ブーム、７…アーム、９…バケット、１０…ブームシリンダ、１１…アームシリンダ、１２…バケットシリンダ、１３…車体傾斜角計測装置、１４…ブーム角度計測装置、１７…旋回角度計測装置、１８…姿勢計測装置、１９…地形計測装置、２１…アームシリンダ圧力計測装置、１００…制御装置、１０１…バケット位置演算部、１０２…近接地点演算部、１０３…距離演算部、１０４…動作状態判定部、１０５…車体制御部、１０６…生産性分析部、１０７…傾斜角変化量演算部、Ｇ…地形情報

【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】