特許 7148485 作業機械

(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】

(24)【登録日】2022-09-27

(45)【発行日】2022-10-05

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/24 20060101AFI20220928BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20220928BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20220928BHJP

【ＦＩ】

E02F9/24 B

E02F9/26 A

E02F9/20 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019227569

(22)【出願日】2019-12-17

(65)【公開番号】P2021095739

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2021-11-30

(73)【特許権者】

【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】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】塩飽 晃司

(72)【発明者】

【氏名】山本 慎二郎

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１７２８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１７２４２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０４－０５２３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３２１３０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２４

Ｅ０２Ｆ ９／２６

Ｅ０２Ｆ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機体の周囲の物体を検出する検出装置と、前記検出装置の検出結果に基づき前記機体を作動させるアクチュエータの停止または減速を行う制御装置とを有した作業機械において、
前記制御装置は、
前記検出装置の状態を演算する検出装置状態演算部と、
前記検出装置状態演算部の演算結果に基づき前記検出装置の検出性能を変更する検出性能変更制御部と、
前記検出性能変更制御部で変更した検出性能に応じて前記機体の動作を演算する機体動作演算部と、
前記機体動作演算部で演算した前記機体の動作に基づき前記アクチュエータを制御する動作制御部と、
を備えたことを特徴とする作業機械。

【請求項2】

前記検出装置状態演算部は前記検出装置の状態として通信情報負荷を演算し、前記検出性能変更制御部は変更する検出性能として前記検出装置の通信情報量を変更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】

前記機体は前記検出装置に電力を供給する蓄電装置を有し、
前記検出装置状態演算部は前記検出装置の状態として前記蓄電装置の蓄電量を演算し、前記検出性能変更制御部は該蓄電量に応じて検出性能を変更することを特徴とする、請求項１または２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記検出性能変更制御部が変更する検出性能の変更に関する情報及び前記機体動作演算部で演算した前記機体の動作の内容を表示する表示装置を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の作業機械。

【請求項5】

前記機体動作演算部で演算した前記機体の動作を解除する操作装置を有し、
前記制御装置は、前記操作装置の操作に基づき前記機体動作演算部で演算した前記機体の動作を解除する解除制御部を備えたことを特徴とする、請求項１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、作業機械に係り、詳しくは安全装置を備えた作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

作業機械において、作業機械の周囲にある物体（例えば、人）を検出装置により検出し、自動で作業機械の減速動作や停止動作を行う安全装置が知られている（例えば、特許文献１）。

【0003】

このような安全装置において、所望の減速動作や停止動作を実現するため、検出装置により周囲にある物体を検出する範囲については、作業機械の動作、周辺地形、物体の予測挙動等を考慮して設定することが望ましい。

【0004】

しかしながら、上記従来のシステムにおいては、検出範囲が複数の要因、例えば情報処理上の遅延、電力不足、周囲環境等によって変化し、検出装置が仕様通りの検出性能を維持できない場合がある。このような場合、安全システムは周囲にある物体に関して所望の減速動作や停止動作を実現することができず、安全装置として十分とは言い難い。

【0005】

一方で、周囲にある物体の検出および警報を行う監視システムにおいて、検出装置の検出性能を変更することで、例えば上記課題となる情報処理上の遅延を解決可能とする方法が知られている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平５－５９７５２号公報

【文献】特開２０１８－１７２８８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献２に開示の技術では、安全装置に搭載された検出装置の検出性能を検出装置依存の特性で変更しているに過ぎず、作業機械の動作等を考慮して検出範囲を設定している場合、検出装置の検出性能を変更した後の検出範囲と作業機械の動作等を考慮して設定した検出範囲とが乖離することとなり、やはり所望の減速動作や停止動作を実現することができず、安全装置として十分とは言い難い。

【0008】

例えば、特許文献２に開示の技術では、検出装置の検出性能を低下させて検出範囲を狭めることが可能であるが、この場合、周囲にある物体が作業機械の近くに来るまで物体を検出できず、物体を検出したときには作業機械の減速動作や停止動作が十分に実施されないおそれがあり、好ましいことではない。

【0009】

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、周囲にある物体を検出する検出装置の検出性能が低下する場合であっても、減速動作や停止動作を十分に実施可能な安全装置を備えた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】

【0010】

上記の目的を達成するため、本発明の作業機械は、機体の周囲の物体を検出する検出装置と、前記検出装置の検出結果に基づき前記機体を作動させるアクチュエータの停止または減速動作を行う制御装置とを有した作業機械において、前記制御装置は、前記検出装置の状態を演算する検出装置状態演算部と、前記検出装置状態演算部の演算結果に基づき前記検出装置の検出性能を変更する検出性能変更制御部と、前記検出性能変更制御部で変更した検出性能に応じて前記機体の動作を演算する機体動作演算部と、前記機体動作演算部で演算した前記機体の動作に基づき前記アクチュエータを制御する動作制御部とを備えたことを特徴とする。

【0011】

その他の態様として、前記検出装置状態演算部は前記検出装置の状態として通信情報負荷を演算し、前記検出性能変更制御部は変更する検出性能として前記検出装置の通信情報量を変更するのが好ましい。

【0012】

その他の態様として、前記機体は前記検出装置に電力を供給する蓄電装置を有し、前記検出装置状態演算部は前記検出装置の状態として前記蓄電装置の蓄電量を演算し、前記検出性能変更制御部は該蓄電量に応じて検出性能を変更するのが好ましい。

【0013】

その他の態様として、前記検出性能変更制御部が変更する検出性能の変更に関する情報及び前記機体動作演算部で演算した前記機体の動作の内容を表示する表示装置を備えるのが好ましい。

【0014】

その他の態様として、前記機体動作演算部で演算した前記機体の動作を解除する操作装置を有し、前記制御装置は、前記操作装置の操作に基づき前記機体動作演算部で演算した前記機体の動作を解除する解除制御部を備えるのが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明の作業機械によれば、検出装置状態演算部の演算結果により検出装置の検出性能が低下すると考えられる状態下にあっては、検出性能変更制御部において検出装置の検出性能を変更し、当該検出性能に応じて機体動作演算部において機体の動作、ひいてはアクチュエータの動作を演算し、この演算結果に基づき動作制御部においてアクチュエータを制御するよう制御装置を構成している。

【0016】

従って、周囲にある物体を検出する検出装置において検出性能が低下する異常な状態下であっても、検出装置の検出性能を低下側に変更し、これに応じてアクチュエータの動作、例えば動作速度を低下側に変更することで、継続して制御装置を適切に機能させて減速動作や停止動作を十分に実施でき、機体を安全に作動させ続けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る作業機械を示す側面図である。

【図2】本発明に係る作業機械を示す平面図である。

【図3】油圧回路の一部を概略的に示す図である。

【図4】コントローラの第１実施形態に係るブロック図である。

【図5】コントローラが実行する第１実施形態に係る制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図6】コントローラが実行する第１実施形態に係る制御ルーチンのサブルーチンを示すフローチャートである。

【図7】検出装置の情報量と検出装置の検出性能との関係を示すマップである。

【図8】検出性能と停止可能動作速度Ｖaとの関係を示すマップである。

【図9】アクチュエータを目標動作速度Ｖt或いは動作速度Ｖoで作動させる場合の各検出装置による検出範囲Ｄ0a～Ｄ0dと旋回フレームの動作範囲Ｍ0a及びＭ0bとを模式的に示す図である。

【図10】アクチュエータを停止可能動作速度Ｖaで作動させる場合の各検出装置による検出範囲Ｄ1a～Ｄ1dと旋回フレームの動作範囲Ｍ1a及びＭ1bとを模式的に示す図である。

【図11】検出装置の電力消費と検出装置の走査出力との関係（ａ）、検出装置の走査出力と検出装置の検出性能との関係（ｂ）、検出装置の電力消費と検出装置の検出性能との関係（ｃ）を示す図である。

【図12】検出装置の温度と検出装置の走査出力との関係（ａ）、検出装置の走査出力と検出装置の検出性能との関係（ｂ）、検出装置の温度と検出装置の検出性能との関係（ｃ）を示す図である。

【図13】検出装置に加わる振動ノイズの周波数と検出装置のフィルタ処理の応答速度との関係（ａ）、検出装置のフィルタ処理の応答速度と検出装置の検出性能との関係（ｂ）、検出装置に加わる振動ノイズの周波数と検出装置の検出性能との関係（ｃ）を示す図である。

【図14】検出装置に加わる電磁波ノイズの周波数と検出装置の通信ボーレートとの関係（ａ）、検出装置の通信ボーレートと検出装置の検出性能との関係（ｂ）、検出装置に加わる電磁波ノイズの周波数と検出装置の検出性能との関係（ｃ）を示す図である。

【図15】コントローラの第２実施形態に係るブロック図である。

【図16】コントローラが実行する第２実施形態に係る制御ルーチンのサブルーチンを示すフローチャートである。

【図17】二次電池の蓄電量と検出装置の検出性能との関係を示すマップである。

【図18】コントローラの第３実施形態に係るブロック図である。

【図19】表示装置の表示内容を示す図である。

【図20】コントローラの第４実施形態に係るブロック図である。

【図21】コントローラが実行する第４実施形態に係る制御ルーチンを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る作業機械の一実施形態について図面に基づき説明する。
［第1実施形態］
図１は、本発明に係る作業機械の側面図を示し、図２は平面図を示している。本実施形態では、作業機械としてクローラ式の油圧ショベルを例に挙げて説明する。

【0019】

図１に示すように、油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置され、主として旋回フレーム３からなる旋回体２と、この旋回体２に取り付けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置４とを備えて機体が構成されている。

【0020】

作業装置４は、旋回フレーム３に上下方向で回動可能に取り付けられるブーム５と、このブーム５の先端に上下方向で回動可能に取り付けられるアーム６と、さらにこのアーム６の先端に上下方向で回動可能に取り付けられるバケット７とを含んで構成されている。この作業装置４には、ブーム５を駆動するブームシリンダ５ａ、アーム６を駆動するアームシリンダ６ａ、およびバケット７を駆動するバケットシリンダ７ａが含まれている。

【0021】

旋回フレーム３上には、前側位置にオペレータが油圧ショベルの運転操作を行うための運転室８が設けられており、後側位置には重量バランスを確保するカウンタウエイト２aが設けられている。また、運転室８とカウンタウエイト２ａの間には機械室９が設けられている。

【0022】

機械室９内には、圧油を供給する油圧ポンプ２０や、油圧ポンプ２０を駆動し、機体を稼働させるためのエンジン１０が設置されている。エンジン１０は、例えばディーゼルエンジンである。油圧ポンプ２０は、可変容量式油圧ポンプであり、例えば斜板の傾転角を可変操作することで圧油の吐出量を調整可能な斜板式の傾転ポンプである。

【0023】

油圧ポンプ２０より吐出された圧油は、走行体１に設けられた走行モータ１２や旋回体２に設けられた旋回モータ１４へ供給され、これにより走行体１による油圧ショベルの自走が可能であり、旋回体２が作業装置４とともに旋回軸周りで旋回可能である。また、圧油は、作業装置４に設けられたブームシリンダ５ａ、アームシリンダ６ａ、バケットシリンダ７ａへも供給される。

【0024】

走行モータ１２や旋回モータ１４、さらにブームシリンダ５ａ、アームシリンダ６ａ、バケットシリンダ７ａ（以下、纏めてアクチュエータ７０とも言う）へ供給される圧油は、各々対応して設けられた油圧制御弁１６によって流量が制御され、これにより圧油の供給度合い、即ち油圧が調整され、油圧に応じて走行体１、旋回体２、ブーム５、アーム６、バケット７がそれぞれ駆動される。油圧制御弁１６は電磁式であって運転室８内に設けられたコントローラ８０に電気的に接続されている。コントローラ８０は、さらに運転室８内の操作装置１８に電気的に接続されており、これより、油圧制御弁１６は、操作装置１８の操作に応じて適宜切換制御される。操作装置１８は、オペレータがアクチュエータ７０を操作するための操作レバー１８ａや安全装置の作動、非作動を切り換えるための操作ボタン１８b等により構成されている。

【0025】

旋回フレーム３上の作業装置４を挟んで運転室８とは反対側位置には、エンジン１０に供給される燃料を貯蔵するための燃料タンク３０が配設され、燃料タンク３０と機械室９との間には、油圧ポンプ２０に作動油を供給するための作動油タンク４０が配設されている。

【0026】

さらに、旋回フレーム３上には、側部及び後部のカウンタウエイト２ａ上に位置して、複数の検出装置５０が配設されている。ここでは、機体の側部と後部とにそれぞれ左右一対の検出装置５０a、５０b及び検出装置５０c、５０dが配設されている。検出装置５０は、機体の周囲の物体（例えば、人）を検出するとともに物体までの距離を測定可能に構成されている。検出装置５０は、撮像カメラであってもよいし、LIDAR、ミリ波センサ、RFタグ等、目標とした対象物を検出し且つ対象物までの距離を測定可能なセンサ等であればその形態は問わない。

【0027】

また、機械室９内には、エンジン１０や油圧ポンプ２０の他、検出装置５０、油圧制御弁１６、コントローラ８０等の各種装置類に電力を供給するための二次電池（蓄電装置）６０が設けられている。
図３を参照すると、アクチュエータ７０を作動させる圧油が循環する油圧回路の一部が概略的に示されている。

【0028】

同図に示すように、油圧回路は、エンジン１０により駆動される油圧ポンプ２０、油圧制御弁１６、アクチュエータ７０及び作動油タンク４０が油路１７により接続されて構成されており、油圧制御弁１６がコントローラ８０によって出位置と戻位置と停止位置とに切換制御されることでアクチュエータ７０の作動方向が切り換えられる。また、油圧制御弁１６は流量制御弁としても機能しているため、コントローラ８０によって制御される油圧制御弁１６の弁開度に応じて圧油の流量制御が行われ、これによりアクチュエータ７０の動作速度が調整される。図３では、アクチュエータ７０が旋回モータ１４である場合を例示しているが、油路１７は分岐しており、これにより圧油は走行モータ１２、ブームシリンダ５ａ、アームシリンダ６ａ、バケットシリンダ７ａにも各々個別に設けられた油圧制御弁１６を介して同様に供給されている。

【0029】

コントローラ８０はエンジン１０に電気的に接続されており、コントローラ８０からの情報に基づきエンジン１０の出力が可変操作されることで油圧ポンプ２０の回転速度、ひいては圧油の吐出量が調整される。また、コントローラ８０は油圧ポンプ２０に電気的に接続されており、コントローラ８０からの情報に基づき斜板の傾転角が可変操作されることで油圧ポンプ２０からの圧油の吐出量が調整される。

【0030】

なお、エンジン１０は動力発生装置の一例であり、電動モータ等、動力を発生可能であればその形態は問わない。また、油圧制御弁１６は流量を制御できれば弁のパイロット圧を電磁弁で間接的に制御する油圧パイロット式の制御弁であってもよい。

【0031】

図４を参照すると、コントローラ８０の本発明の第１実施形態に係るブロック図が示されている。
コントローラ８０の入力側には、操作装置１８及び検出装置５０が電気的に接続されており、出力側には、エンジン１０、油圧ポンプ２０及び油圧制御弁１６が電気的に接続されている。

【0032】

コントローラ（制御装置）８０は、安全装置として機能し、検出装置５０からの情報に基づきアクチュエータ７０の作動を減速或いは停止、即ち機体を減速動作及び停止動作させるべく通常の速度制限を行う主安全装置部８２、検出装置５０の状態、例えば検出装置５０における通信情報負荷を演算する検出装置状態演算部８４、検出装置状態演算部８４により検出された検出装置５０の状態に基づき、検出装置５０の検出性能、例えば検出装置５０の検出精度、検出距離、検出範囲等を変更する検出性能変更制御部８６、検出性能変更制御部８６により変更された検出装置５０の検出性能に基づき、機体のアクチュエータ７０が停止可能な最大作動速度を制限速度である停止可能動作速度Ｖaとして演算する機体動作演算部８８、操作装置１８からの操作情報と機体動作演算部８８により演算されたアクチュエータ７０の制限速度と主安全装置部８２における速度制限とに基づいてアクチュエータ７０の動作を決定し、エンジン１０、油圧ポンプ２０及び油圧制御弁１６に動作制御指令を出力する動作制御部９０を有している。

【0033】

図５を参照すると、コントローラ８０が実行する本発明の第１実施形態に係る制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに基づき、本発明に係る安全装置の作用について説明する。

【0034】

まず、ステップＳ１０では、検出装置状態演算部８４からの情報に基づき、検出性能変更制御部８６において検出装置５０の性能を変更するとともに、機体動作演算部８８においてアクチュエータ７０の停止可能動作速度Ｖaを演算する。

【0035】

図６を参照すると、ステップＳ１０のサブルーチンがフローチャートで示されており、当該フローチャートに沿ってアクチュエータ７０の停止可能動作速度Ｖaの演算を行う。

【0036】

ステップＳ３０では、検出装置状態演算部８４において検出装置５０の状態を演算により求める。具体的には、搭載された別機器による通信情報負荷が増加して過負荷状態になると、検出装置５０からコントローラ８０へ送られる情報の失報が発生することがあり、例えば現在の通信状況に基づき検出装置５０の通信情報負荷、ひいては通信可能な情報量を演算する。

【0037】

そして、ステップＳ３２で、検出装置５０が通信可能な情報量に基づき、検出性能変更制御部８６において検出装置５０の検出性能を変更する。実際には、図７に示すように、検出装置５０の情報量と検出装置５０の検出性能との関係を示すマップが予め設定されており、当該マップに基づき検出装置５０の検出性能を変更する。図７によれば、検出装置５０が通信可能な情報量が大であるほど検出性能は低下すると考えられることから、検出装置５０の検出性能を小さい側に変更する。具体的には、通信情報負荷を低減させるべく、例えば通信情報送信周期の低下或いは通信情報精度の低下により検出装置５０の通信情報量を低下させて検出性能を小さい側に変更する。これにより、検出精度、検出距離、検出範囲等が変更される。

【0038】

ステップＳ３４では、機体動作演算部８８において、ステップＳ３２で変更した検出装置５０の検出性能に基づき、アクチュエータ７０が停止可能な最大作動速度、即ちアクチュエータ７０の停止可能動作速度Ｖaを演算する。実際には、図８に示すように、検出性能と停止可能動作速度Ｖaとの関係を示すマップが予め設定されており、当該マップに基づき停止可能動作速度Ｖaを求める。即ち、検出装置５０の検出性能が低下するほどアクチュエータ７０の停止可能動作速度Ｖaが小さくなるように演算する。

【0039】

図５に戻り、ステップＳ１１では、安全装置が作動中か否か、即ち操作ボタン１８bが作動側に操作され、主安全装置部８２においてアクチュエータ７０の作動を減速或いは停止させるべく速度制限が実施されているか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で安全装置が作動中と判定された場合には、ステップＳ１２に進む。

【0040】

ステップＳ１２では、検出装置５０が機体の周りに物体を検出したか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で機体の周りに物体が存在していることが検出装置５０によって検出された場合には、ステップＳ１３に進む。一方、判別結果が偽（Ｎｏ）で機体の周りに物体が存在していることが検出されない場合には、ステップＳ１０に戻る。

【0041】

ステップＳ１３では、安全装置における減速及び停止の目標動作を実現するアクチュエータ７０の通常の目標動作速度Ｖtを演算し、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、安全装置におけるアクチュエータ７０の通常の目標動作速度Ｖtが上記停止可能動作速度Ｖa以下か否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で目標動作速度Ｖtが停止可能動作速度Ｖa以下と判定された場合には、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、アクチュエータ７０の動作速度Ｖが安全装置における通常の目標動作速度Ｖtとなるように、少なくともエンジン１０、油圧ポンプ２０及び油圧制御弁１６のいずれか一つを制御する。

【0042】

一方、ステップＳ１４の判別結果が偽（Ｎｏ）で目標動作速度Ｖtが停止可能動作速度Ｖaより大きいと判定された場合には、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、アクチュエータ７０の動作速度Ｖが停止可能動作速度Ｖaとなるように、少なくともエンジン１０、油圧ポンプ２０及び油圧制御弁１６のいずれか一つを制御する。

【0043】

操作ボタン１８bが非作動側に操作されており、上記ステップＳ１１の判別結果が偽（Ｎｏ）で安全装置が作動中ではないと判定された場合には、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、通常のオペレータの操作レバー１８ａの操作によるアクチュエータ７０の動作速度、即ちオペレータ動作速度Ｖoが停止可能動作速度Ｖa以上か否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でオペレータ動作速度Ｖoが停止可能動作速度Ｖa以上である場合には、ステップＳ１７に進み、上述したと同様に、アクチュエータ７０の動作速度Ｖが停止可能動作速度Ｖaとなるように、少なくともエンジン１０、油圧ポンプ２０及び油圧制御弁１６のいずれか一つを制御する。

【0044】

一方、ステップＳ２０の判別結果が偽（Ｎｏ）でオペレータ動作速度Ｖoが停止可能動作速度Ｖa未満である場合には、ステップＳ２２に進み、アクチュエータ７０の動作速度Ｖがオペレータ動作速度Ｖoとなるように、少なくともエンジン１０、油圧ポンプ２０及び油圧制御弁１６のいずれか一つを制御する。

【0045】

図９を参照すると、安全装置におけるアクチュエータ７０の通常の目標動作速度Ｖtが停止可能動作速度Ｖa以下であって、アクチュエータ７０を目標動作速度Ｖtで作動させる場合、或いはオペレータの操作によるアクチュエータ７０の動作速度Ｖoが停止可能動作速度Ｖa未満であってアクチュエータ７０を動作速度Ｖoで作動させる場合の各検出装置５０a～５０dによるそれぞれの検出範囲Ｄ0a～Ｄ0dと走行モータ１２及び旋回モータ１４による旋回フレーム３の動作範囲Ｍ0a及びＭ0bとがそれぞれ模式的に示されている。

【0046】

図９に示す状況は、検出装置５０が正常な状態であり、検出装置５０の検出性能はアクチュエータ７０の動作速度Ｖを停止可能動作速度Ｖaに下げるほどまでは低下していないような状況である。この場合には、各検出装置５０a～５０dの検出性能は周囲の物体を十分に検出可能な検出範囲Ｄ0a～Ｄ0dであり、目標動作速度Ｖtや動作速度Ｖoでアクチュエータ７０を作動させると、安全に停止できる走行モータ１２及び旋回モータ１４による旋回フレーム３の動作範囲は、慣性による作動の範囲を含めて、動作範囲Ｍ0a及びＭ0bのように十分に大きな範囲とされる。

【0047】

一方、図１０を参照すると、安全装置におけるアクチュエータ７０の通常の目標動作速度Ｖtが停止可能動作速度Ｖaより大きく、或いはオペレータの操作によるアクチュエータ７０の動作速度Ｖoが停止可能動作速度Ｖa以上であって、アクチュエータ７０を停止可能動作速度Ｖaで作動させる場合の各検出装置５０a～５０dによるそれぞれの検出範囲Ｄ1a～Ｄ1dと走行モータ１２及び旋回モータ１４による旋回フレーム３の動作範囲Ｍ1a及びＭ1bがそれぞれ模式的に示されている。

【0048】

図１０に示す状況は、検出装置５０が異常な状態であり、検出装置５０の検出性能がアクチュエータ７０の動作速度Ｖを停止可能動作速度Ｖaに下げるほど低下している状況である。この場合には、検出性能を低下させるため、各検出装置５０a～５０dの検出性能は小さな検出範囲Ｄ1a～Ｄ1dとなり、停止可能動作速度Ｖaでアクチュエータ７０を作動させて安全に停止できる走行モータ１２及び旋回モータ１４による旋回フレーム３の動作範囲は、慣性による作動の範囲を含めて、動作範囲Ｍ1a及びＭ1bのように小さい範囲に制限される。
ステップＳ１５或いはステップＳ２２を実行したら、上記ステップＳ１０に戻り、当該ルーチンを繰り返し実行する。

【0049】

以上、説明したように、本発明の作業機械によれば、機体の周囲の物体を検出するとともに物体までの距離を測定可能な検出装置５０を備え、検出装置５０の検出性能が低下すると考えられる状態下にあっては、検出装置５０の検出性能を変更して低下させるようにし、当該検出性能の低下度合に応じてアクチュエータ７０が停止可能な最大速度である停止可能動作速度Ｖaを求め、アクチュエータ７０の動作速度Ｖを安全装置におけるアクチュエータ７０の通常の目標動作速度Ｖtから停止可能動作速度Ｖaに制限するようにして安全装置を構成している。これにより、例えば検出装置５０の通信可能な情報量に関し、通信情報負荷が増加して過負荷状態となり失報が発生するような異常な状態下であっても、検出装置５０の通信情報量を低下させて検出性能を低下させ且つアクチュエータ７０の動作速度Ｖを制限することで、継続して安全装置を適切に機能させ、機体、即ち走行体１、旋回体２、ブーム５、アーム６、バケット７を安全に作動させ続けることができる。

【0050】

また、安全装置を作動させないような状況であっても（図５のステップＳ１１の判別結果が偽（Ｎｏ）の場合）、検出装置５０の検出性能が低下するような状態下では、やはりアクチュエータ７０の動作速度Ｖをオペレータによるアクチュエータ７０の動作速度であるオペレータ動作速度Ｖoから停止可能動作速度Ｖaに制限するようにしたので、安全装置の作動、非作動に拘わらず、走行体１、旋回体２、ブーム５、アーム６、バケット７を常に安全に作動させることも可能である。

【0051】

なお、ここでは、検出装置５０の検出性能が低下する要因となる検出装置５０の状態として現在の通信状況に基づく検出装置５０の通信情報負荷、ひいては通信可能な情報量を求め、これに対し検出装置５０の変更する検出性能として検出装置５０の通信情報量、例えば通信情報送信周期や通信情報精度を例示したが、検出装置５０の検出性能が低下する要因となる検出装置５０の状態と検出装置５０の変更する検出性能については、上記の他、低下することで検出装置５０における別の状態が改善するいわゆるトレードオフ関係にあるような検出装置５０の検出性能と状態変化の関係の全てを適用対象とすることができる。

【0052】

例えば、図１１（ａ）～（ｃ）に検出装置５０の電力消費と検出装置５０の走査出力と検出装置５０の検出性能との関係を示し、図１２（ａ）～（ｃ）に検出装置５０の温度と検出装置５０の走査出力と検出装置５０の検出性能との関係を示すように、検出装置５０の電力消費や温度の変化に対して検出装置５０の走査出力（走査周期やレーザ出力）を変更してもよく、図１３（ａ）～（ｃ）に検出装置５０に加わる振動ノイズの周波数と検出装置５０のフィルタ処理の応答速度と検出装置５０の検出性能との関係を示すように、検出装置５０に加わる振動ノイズの周波数の変化に対して検出装置５０のフィルタ処理の応答速度を変更してもよく、図１４（ａ）～（ｃ）に検出装置５０に加わる電磁波ノイズの周波数と検出装置５０の通信ボーレートと検出装置５０の検出性能との関係を示すように、電磁ノイズの周波数の変化に対して検出装置５０の通信ボーレートを変更してもよい。

【0053】

なお、これら検出装置５０の検出性能が低下する要因となる検出装置５０の状態と検出装置５０の変更する検出性能との複数の関係については、単独で用いて検出性能を変更してもよく、いずれか２つ以上の関係を組み合わせて検出性能を変更するようにしてもよい。２つ以上の関係を組み合わせて検出性能を変更する場合には、相対的にいずれか小さくなる検出性能を選択して採用してもよいし、例えば一つの関係における検出性能によって他の関係における検出性能を補正するようにしてもよい。

【0054】

［第２実施形態］
第２実施形態では、検出装置状態演算部８４において、通信の情報量に加え、二次電池６０の蓄電量情報に基づいて検出装置５０の検出性能を演算している点が第１実施形態と異なっており、以下、第１実施形態と共通する部分については説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0055】

図１５を参照すると、コントローラ（制御装置）１８０の第２実施形態に係るブロック図が上記図４と同様に示されている。同図に示すように、コントローラ１８０には、二次電池６０の蓄電量情報が入力されるよう構成されている。例えば、二次電池６０には二次電池６０の蓄電電圧を計測する電圧計（図示せず）が設けられており、コントローラ１８０には、当該電圧計からの電圧情報が入力される。

【0056】

図１６を参照すると、コントローラ１８０が実行する第２実施形態に係る制御ルーチンのサブルーチンがフローチャートで示されている。
第２実施形態では、上記第１実施形態における図６のステップＳ３０の後、ステップＳ３１を実行する。ステップＳ３１では、検出装置状態演算部８４において、さらに二次電池６０の蓄電量情報に基づいて二次電池６０の蓄電量、ひいては検出装置５０に供給される電力量を演算する。

【0057】

ステップＳ１３２では、検出装置５０が通信可能な情報量及び二次電池６０の蓄電量に基づき、検出性能変更制御部８６において検出装置５０の検出性能を変更する。具体的には、図１７に示すように、二次電池６０の蓄電量と検出装置５０の検出性能との関係を示すマップについても予め設定されており、上述の図７に示す検出装置５０の情報量と検出性能との関係を示すマップと図１７に示す二次電池６０の蓄電量と検出性能との関係を示すマップとに基づいて検出装置５０の検出性能を変更する。図１７によれば、二次電池６０の蓄電量が少ないほど検出装置５０に供給される電力は減少して検出装置５０の検出性能は低下すると考えられることから、通信可能な情報量が大であるほど検出性能を小さい側に変更するとともに、二次電池６０の蓄電量が少ないほど検出性能を小さい側に変更する。

【0058】

この場合、検出装置５０の情報量に応じて変更した検出性能と蓄電量に応じて変更した検出性能のいずれか小さい方に検出装置５０の検出性能を変更してもよいし、検出装置５０の情報量に応じて変更した検出性能を蓄電量に応じて変更した検出性能で補正するようにしてもよい。

【0059】

そして、ステップＳ３４において、ステップＳ１３２で変更した検出装置５０の検出性能に基づき、アクチュエータ７０の停止可能動作速度Ｖaを演算する。
これより、本発明の第２実施形態に係る作業機械によれば、二次電池６０の蓄電量の減少による電力の供給不足が発生するような状況下においても、検出装置５０の検出性能を低下させ、当該検出性能の低下に応じて、アクチュエータ７０の動作速度Ｖを安全装置におけるアクチュエータ７０の通常の目標動作速度Ｖtから停止可能動作速度Ｖaに制限するようにしたので、電力の供給不足による各機器の作動停止を防止しながら、やはり走行体１、旋回体２、ブーム５、アーム６、バケット７を安全に作動させ続けることができる。

【0060】

なお、ここでは、上記第１実施形態における検出装置５０の情報量に応じて変更した検出性能と併せて蓄電量に応じて変更した検出性能に基づいてアクチュエータ７０の動作速度Ｖを停止可能動作速度Ｖaに制限するようにしているが、蓄電量に応じて変更した検出性能にのみ基づいてアクチュエータ７０の動作速度Ｖを停止可能動作速度Ｖaに制限するようにしてもよい。

【0061】

［第３実施形態］
第３実施形態では、検出性能変更制御部８６及び機体動作演算部８８からの情報に基づき、検出装置５０の検出性能の変更に関する情報及び機体の動作の内容を表示可能に構成した点が第１及び第２実施形態と異なっており、以下、第１及び第２実施形態と共通する部分については説明を省略し、第１及び第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0062】

図１８を参照すると、コントローラ（制御装置）２８０の第３実施形態に係るブロック図が上記図４と同様に示されている。同図に示すように、コントローラ２８０には、表示部９２が設けられており、コントローラ２８０の出力側には、さらに表示装置１００が電気的に接続されている。

【0063】

表示部９２は、検出性能変更制御部８６からの情報に基づき、検出装置５０の検出性能を変更する理由として検出性能低下原因を表示可能に画像処理するとともに、機体動作演算部８８からの情報に基づき、各検出装置５０a～５０dによる各検出範囲Ｄ1a～Ｄ1dと走行モータ１２及び旋回モータ１４による旋回フレーム３の各動作範囲Ｍ1a～Ｍ1dとを機体動作範囲として模式的に表示可能に画像処理を行う。

【0064】

表示装置１００は、図２に示すように、オペレータが視認可能なように運転室８内に設けられており、図１９に示すように、例えば、表示部９２にて画像処理した検出性能低下原因及び機体動作範囲を表示する。図１９では、例えば、二次電池６０の蓄電量が少ないために検出装置５０の検出性能を変更し、アクチュエータ７０の動作速度Ｖを停止可能動作速度Ｖaに下げた場合の機体動作範囲を表示している。この場合、機体動作範囲は図１０と同様に図示され、検出性能低下原因は例えば「電力不足」と表示される。

【0065】

これより、本発明の第３実施形態に係る作業機械によれば、検出装置５０の検出性能を変更した場合において、機体動作範囲や検出性能低下原因をオペレータが視認可能に表示装置１００に表示するようにしたので、オペレータに対し現在の安全装置の状態、即ち現在の検出装置５０の状態とともにアクチュエータ７０の作動状況を伝えるようにできる。

【0066】

なお、表示装置１００に表示する内容は機体動作範囲や検出性能低下原因に限られるものではなく、検出装置５０の検出性能の変更内容を表示するようにしてもよい。検出装置５０の通信情報量に基づいて検出装置５０の検出性能を変更する場合には、例えば「通信情報量」等と表示される。

【0067】

［第４実施形態］
第４実施形態では、オペレータによる操作によって機体動作演算部８８におけるアクチュエータ７０の速度制限を解除する点が第１実施形態と異なっており、以下、第１実施形態と共通する部分については説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0068】

図２０を参照すると、コントローラ（制御装置）３８０の第４実施形態に係るブロック図が上記図４と同様に示されている。同図に示すように、コントローラ３８０の入力側には、さらに操作装置１８の一部としてオペレータがアクチュエータ７０の速度制限の解除、即ち制限解除を行うための操作ボタン１８ｃが電気的に接続されており、コントローラ３８０には解除制御部９４が設けられている。

【0069】

また、図２１を参照すると、コントローラ３８０が実行する本発明の第４実施形態に係る制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに基づき説明する。

【0070】

第４実施形態では、第１実施形態の図５のフローチャートと異なり、ステップＳ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合とステップＳ２０の判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合においてそれぞれステップＳ１６とステップＳ２１の判別を行うように構成されている。

【0071】

ステップＳ１６とステップＳ２１では、共にオペレータによる操作ボタン１８ｃの操作によって制限解除が行われて制限解除有の状態か否かを判別する。ステップＳ１６の判別結果が真（Ｙｅｓ）で制限解除が行われたと判定された場合には、ステップＳ１５に進み、アクチュエータ７０の動作速度Ｖが安全装置における通常の目標動作速度Ｖtとなるように、少なくともエンジン１０、油圧ポンプ２０及び油圧制御弁１６のいずれか一つを制御する。ステップＳ２１の判別結果が真（Ｙｅｓ）で制限解除が行われたと判定された場合には、ステップＳ２２に進み、アクチュエータ７０の動作速度Ｖがオペレータが操作する動作速度Ｖoとなるように、少なくともエンジン１０、油圧ポンプ２０及び油圧制御弁１６のいずれか一つを制御する。

【0072】

一方、ステップＳ１６の判別結果やステップＳ２１の判別結果が偽（Ｎｏ）でアクチュエータ７０の速度制限が行われている場合には、共にステップＳ１７に進み、アクチュエータ７０の動作速度Ｖを停止可能動作速度Ｖaに制限する。

【0073】

即ち、オペレータによる操作装置１８の操作ボタン１８ｃの操作によって制限解除が行われた場合には、検出装置５０の検出性能が低下しているような状況であっても、即ちアクチュエータ７０の動作速度Ｖを停止可能動作速度Ｖaに制限すべき状況であっても、オペレータの意思を優先し、安全装置におけるアクチュエータ７０の通常の目標動作速度Ｖtでの運転、或いはオペレータによるアクチュエータ７０の通常のオペレータ動作速度Ｖoでの運転が実行されるようにする。

【0074】

これより、本発明の第４実施形態に係る作業機械によれば、検出装置５０の検出性能を変更するような場合であっても、オペレータによる操作装置１８の操作によって制限解除が行われた場合には、安全装置におけるアクチュエータ７０の通常の目標動作速度Ｖtでの運転、或いはオペレータによるアクチュエータ７０の通常のオペレータ動作速度Ｖoでの運転が優先的に実行されるようにしているので、緊急時等において、オペレータの操作装置１８の操作によってアクチュエータ７０の作動状態を速やかに制限のない通常の作動状態に戻すことができる。

【0075】

以上で本発明に係る作業機械の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記各実施形態では、図７、図８、図１１～図１４及び図１７に示すように、それぞれ検出装置５０の検出性能が低下する要因となる検出装置５０の状態と検出装置５０の変更する検出性能との関係が予めマップとして設定され、検出装置５０の検出性能と停止可能動作速度Ｖaとの関係が予めマップとして設定されており、これらマップに基づいて検出装置５０の検出性能を変更し、停止可能動作速度Ｖaを求めるようにしているが、コントローラ８０、１８０、２８０、３８０の検出性能変更制御部８６及び機体動作演算部８８において、所定の演算式を用いて直接計算によって検出性能の値や停止可能動作速度Ｖaの値を求めるようにしてもよい。

【0076】

また、上記各実施形態では、検出装置５０として機体の側部と後部とにそれぞれ左右一対の検出装置５０a、５０b及び検出装置５０c、５０dを配設し、これら検出装置５０a、５０b及び検出装置５０c、５０dの検出性能を変更して走行モータ１２や旋回モータ１４の動作速度Ｖを変更するようにしているが、検出装置５０の数や配設位置はこれらに限定されるものではなく、アクチュエータ７０のうち動作速度Ｖを変更する対象もこれらに限定されるものではない。従って、例えば検出装置５０を機体の前部にも配設し、検出装置５０の状態に応じて検出装置５０の検出性能を変更し、ブームシリンダ５ａ、アームシリンダ６ａ及びバケットシリンダ７ａの動作速度Ｖを変更することも可能である。
また、上記各実施形態では、作業機械としてクローラ式の油圧ショベルを例に挙げて説明したが、作業機械はこれに限られるものではない。

【符号の説明】

【0077】

１ 走行体
２ 旋回体
３ 旋回フレーム
１０ エンジン
１２ 走行モータ
１４ 旋回モータ
１６ 油圧制御弁
１８ 操作装置
１８ｃ 操作ボタン
２０ 油圧ポンプ
５０ 検出装置
６０ 二次電池（蓄電装置）
７０ アクチュエータ
８０、１８０、２８０、３８０ コントローラ（制御装置）
８２ 主安全装置部
８４ 検出装置状態演算部
８６ 検出性能変更制御部
８８ 機体動作演算部
９０ 動作制御部
９２ 表示部
９４ 解除制御部
１００ 表示装置

【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】