特許 7217691 建設機械

(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】2023-01-26

(45)【発行日】2023-02-03

(54)【発明の名称】建設機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/26 20060101AFI20230127BHJP

   E02F 9/24 20060101ALI20230127BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20230127BHJP

   B66C 23/88 20060101ALI20230127BHJP

【ＦＩ】

E02F9/26 A

E02F9/24 B

E02F9/22 K

B66C23/88 D

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019198991

(22)【出願日】2019-10-31

(65)【公開番号】P2021071000

(43)【公開日】2021-05-06

【審査請求日】2022-01-21

(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】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】穴原 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】萩原 直樹

(72)【発明者】

【氏名】溝口 和彦

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２０９０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７６２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１４４３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５５４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４５６０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ３／４２－ ３／４３

Ｅ０２Ｆ ３／８４－ ３／８５

Ｅ０２Ｆ ９／００－ ９／２８

Ｂ６６Ｃ ２３／８８

Ｇ０８Ｂ １９／００－ ２１／２４

Ｈ０４Ｎ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、
前記車体に取り付けられた作業装置と、
前記車体および前記作業装置を操作するための操作装置と、
前記車体の周囲に存在する障害物を検出する障害物検出センサと、
前記車体および前記作業装置の動作を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記障害物検出センサが前記障害物を検出した場合に、前記操作装置の操作量に基づいた動作を制限する動作制限処理を実行する建設機械において、
前記作業装置に取り付けられた吊り具と、
前記吊り具を用いた吊り作業を行う吊り作業モードに切り替えるモード切替装置と、を備え、
前記コントローラは、
前記吊り作業モードのとき、前記障害物検出センサが前記障害物を検出した場合であっても、前記モード切替装置が前記吊り作業モードに切り替わっているときには、前記動作制限処理を無効にし、前記操作装置の操作量に応じて前記車体または前記作業装置の動作を制御する
ことを特徴とする建設機械。

【請求項2】

請求項１に記載の建設機械において、
前記吊り作業モードのときに前記動作制限処理を有効にするための有効化信号を前記コントローラに出力する有効化装置を備え、
前記コントローラは、
前記吊り作業モードのときであっても、前記有効化装置から出力された前記有効化信号が入力された場合には、前記動作制限処理を実行する
ことを特徴とする建設機械。

【請求項3】

請求項１に記載の建設機械において、
前記吊り具にかかる荷重を検出する荷重センサと、
前記作業装置の姿勢を検出する姿勢センサと、を備え、
前記コントローラは、
前記吊り作業モードのときであっても、前記荷重センサで検出された荷重値および前記姿勢センサで検出された前記作業装置の姿勢に基づいて、前記吊り具に吊荷が掛けられていないと判定した場合には、前記動作制限処理を実行する
ことを特徴とする建設機械。

【請求項4】

請求項３に記載の建設機械において、
前記コントローラには、前記吊り具に前記吊荷が掛けられていない状態であるか否かを判定する判定基準となる判定閾値が記憶され、
前記判定閾値は、前記作業装置の姿勢に応じて変化する値である
ことを特徴とする建設機械。

【請求項5】

請求項１に記載の建設機械において、
前記作業装置の姿勢を検出する姿勢センサを備え、
前記コントローラは、
前記吊り作業モードのときであっても、前記姿勢センサで検出された前記作業装置の姿勢に応じて前記動作制限処理を実行する
ことを特徴とする建設機械。

【請求項6】

請求項５に記載の建設機械において、
前記コントローラは、
前記姿勢センサで検出された前記作業装置の姿勢に基づいて、前記吊り具が前記車体の接地面よりも下方に位置すると判定すると、前記吊り作業モードのときであっても、前記動作制限処理を実行する
ことを特徴とする建設機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クレーン機能を用いた吊り作業を行うことが可能な建設機械に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、建設機械では、車体の周囲に障害物があると、車体に取り付けられた作業装置を用いて作業を行っている際や車体が前後進する際に、車体や作業装置が障害物に接触してしまう場合がある。例えば、油圧ショベルなどの旋回動作を行う建設機械では、特に旋回動作時や後進時において、運転席に着座したオペレータからはバックミラーやサイドミラーなどを用いても確認しづらい場所があり、その場所に障害物がある場合には、その障害物に車体や作業装置が接触する可能性が高くなる。

【0003】

そこで、例えば、特許文献１には、上部旋回体による旋回動作や車体の後進の際に、上部旋回体に対して予め設定される接触防止領域内に障害物が位置し、かつ障害物に接近する方向に動作するように操作具が操作された場合に、操作具の操作に基づく作動を停止して障害物との接触を回避する接触回避制御装置が開示されている。

【0004】

また、油圧ショベルでは、機能の多様化を図るべく、掘削作業の他に、オプション機能としてのクレーン機能（移動式クレーン作業機能と呼ぶこともある）を用いた吊り作業を行うことがあり、接触回避制御装置が搭載された油圧ショベルにおいても、クレーン機能を有するものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００７－０２３４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、クレーン機能を用いた吊り作業を行う際に接触回避制御装置が作動してしまうと、オペレータの意図に反して、動作速度の減速や動作の急停止が行われ、作業装置の先端部に吊り下がっている吊荷が大きく荷ぶれを起こしたり、場合によっては吊り具から吊荷が外れて落下したりすることもある。

【0007】

そこで、本発明の目的は、オペレータの意図に沿った吊り作業を行うことが可能な建設機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明は、車体と、前記車体に取り付けられた作業装置と、前記車体および前記作業装置を操作するための操作装置と、前記車体の周囲に存在する障害物を検出する障害物検出センサと、前記車体および前記作業装置の動作を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記障害物検出センサが前記障害物を検出した場合に、前記操作装置の操作量に基づいた動作を制限する動作制限処理を実行する建設機械において、前記作業装置に取り付けられた吊り具と、前記吊り具を用いた吊り作業を行う吊り作業モードに切り替えるモード切替装置と、を備え、前記コントローラは、 前記吊り作業モードのとき、前記障害物検出センサが前記障害物を検出した場合であっても、前記モード切替装置が前記吊り作業モードに切り替わっているときには、前記動作制限処理を無効にし、前記操作装置の操作量に応じて前記車体または前記作業装置の動作を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、オペレータの意図に沿った吊り作業を行うことができる。上記した以外の課題、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】

【0010】

【図1】本発明の各実施形態に係る油圧ショベルの一構成例を示す外観側面図である。

【図2】図１に示す油圧ショベルを上方から見た上面図である。

【図3】旋回モータに係る油圧回路図である。

【図4】第１実施形態に係るコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。

【図5】第１実施形態に係るコントローラで実行される全体処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態に係るコントローラで実行される動作制限処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】第２実施形態に係るコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。

【図8】第２実施形態に係るコントローラで実行される全体処理の流れを示すフローチャートである。

【図9】第３実施形態に係るコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。

【図10】第３実施形態に係るコントローラで実行される全体処理の流れ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】

【0011】

以下、本発明の各実施形態に係る建設機械の一態様として、クローラ式の油圧ショベルについて説明する。

【0012】

＜油圧ショベル１の構成＞
まず、油圧ショベル１の構成について、図１～３を参照して説明する。

【0013】

図１は、本発明の各実施形態に係る油圧ショベル１の一構成例を示す外観側面図である。図２は、図１に示す油圧ショベル１を上方から見た上面図である。図３は、旋回モータ３０に係る油圧回路図である。

【0014】

油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２の上方に旋回装置３を介して旋回可能に設けられた上部旋回体４と、上部旋回体４の前方に取り付けられて掘削作業等を行うフロント作業装置５と、を備えている。

【0015】

下部走行体２は、左右一対のクローラ２１Ｌ，２１Ｒと、これらのクローラ２１Ｌ，２１Ｒを回転駆動させるための走行モータ２２と、を備えており、走行モータ２２の駆動力によりクローラ２１Ｌ，２１Ｒを地面に接触させた状態で回転させて車体を移動させる。なお、走行モータ２２は、クローラ２１Ｌ，２１Ｒに対応して左右にそれぞれ設けられているが、図１では左側のクローラ２１Ｌを回転駆動させる走行モータ２２のみを示している。また、下部走行体２は必ずしもクローラ式である必要はなく、ホイール式であってもよい。

【0016】

上部旋回体４は、旋回フレーム４１と、オペレータが登場する運転室４２と、車体が傾倒しないようにフロント作業装置５とのバランスを保つためのカウンタウェイト４３と、エンジンや油圧ポンプなどの機器類を内部に収容する機械室４４と、燃料タンクなどを内部に収容するタンク室４５と、を備えている。

【0017】

旋回フレーム４１において、運転室４２は前部に、カウンタウェイト４３は後部に、機械室４４は運転室４２とカウンタウェイト４３との間に、タンク室４５は機械室４４の前方であって運転室４２の側方に、それぞれ配置されている。油圧ショベル１では、左右方向の中央部分にフロント作業装置５が配置されており、運転室４２はフロント作業装置５の左側に、タンク室４５はフロント作業装置５を挟んで運転室４２の反対側（右側）に、それぞれ配置されている。

【0018】

上部旋回体４は、旋回装置３の旋回モータ３０（図３参照）が回転駆動することにより左右方向に旋回する。具体的には、図３に示すように、旋回モータ３０は、エンジン７０により駆動される可変容量型のメインポンプ７１に接続されており、メインポンプ７１から吐出された作動油が供給されることにより回転駆動する。

【0019】

メインポンプ７１と旋回モータ３０との間には、メインポンプ７１から吐出されて旋回モータ３０に供給される作動油の流れ（方向および流量）を制御する方向制御弁７２が設けられている。方向制御弁７２は、旋回モータ３０を正回転させる第１切換位置Ｌと、旋回モータ３０を逆回転させる第２切換位置Ｒと、メインポンプ７１を作動油タンク７３に接続してメインポンプ７１から吐出された作動油を作動油タンク７３に導く中立位置Ｎと、を有している。方向制御弁７２はパイロット式の制御弁であり、左右の油室にパイロット圧油が作用されることにより、第１切換位置Ｌ、第２切換位置Ｒ、および中立位置Ｎが切り換わる。

【0020】

方向制御弁７２に作用するパイロット圧油は、エンジン７０により駆動されるパイロットポンプ７４から吐出され、操作レバー４２０の操作量に応じて減圧されて生成される。図３において操作レバー４２０を左方向に倒した場合、その操作量に応じたパイロット圧油が生成され、生成されたパイロット圧油が第１パイロット管路７０１に導かれて方向制御弁７２の左油室に作用する。これにより、方向制御弁７２が第１切換位置Ｌに切り換わって旋回モータ３０が正回転し、上部旋回体４は左方向に旋回する。

【0021】

他方、図３において操作レバー４２０を右方向に倒した場合、その操作量に応じたパイロット圧油が生成され、生成されたパイロット圧油が第２パイロット管路７０２に導かれて方向制御弁７２の右油室に作用する。これにより、方向制御弁７２が第２切換位置Ｒに切り換わって旋回モータ３０が逆回転し、上部旋回体４は右方向に旋回する。

【0022】

フロント作業装置５は、図１に示すように、基端部が旋回フレーム４１に回動可能に取り付けられたブーム５１と、ブーム５１の先端部に回動可能に取り付けられたアーム５２と、アーム５２の先端部に回動可能に取り付けられたバケット５３と、を備えている。

【0023】

また、フロント作業装置５は、旋回フレーム４１とブーム５１とを連結してブーム５１を駆動する一対のブームシリンダ５１０Ｌ，５１０Ｒと、ブーム５１とアーム５２とを連結してアーム５２を駆動するアームシリンダ５２０と、アーム５２とバケット５３とを連結してバケット５３を駆動するバケットシリンダ５３０と、これらの各シリンダ５１０Ｌ，５１０Ｒ，５２０，５３０へ作動油を導くための複数の配管（不図示）と、を備えている。

【0024】

具体的には、ブームシリンダ５１０Ｌ，５１０Ｒは、ロッドを伸縮させることにより、上部旋回体４に対してブーム５１を上下方向に回動（俯仰）させる。アームシリンダ５２０は、ロッドを伸縮させることにより、アーム５２をブーム５１に対して前後方向に回動させる。バケットシリンダ５３０は、ロッドを伸縮させることにより、バケット５３をアーム５２に対して前後方向に回動させる。

【0025】

バケット５３は、土砂等の荷を掬い上げて所定の位置に荷を下ろすものである。このバケット５３は、例えば、木材や岩石、廃棄物等を掴むグラップルや、岩盤を掘削するブレーカ等のアタッチメントに変更することが可能である。これにより、油圧ショベル１は、作業内容に適したアタッチメントを用いて、掘削や破砕等を含む様々な作業を行うことができる。

【0026】

さらに、油圧ショベル１では、移動式クレーン作業機能を用いた吊り作業を行うことが可能であり、図１に示すように、バケット５３には、荷を吊り下げるための吊り具としてのフック５３Ａがアーム５２との連結部側に取り付けられている。吊り作業は、バケット５３をチルトさせた状態で行われ、この状態において、フック５３Ａは下側に向かって突出する（図１に示す状態）。フック５３Ａを格納する際には、バケット５３との接続部を回転中心としてアーム５２側に回動させる。

【0027】

油圧ショベル１は旋回動作を行うことが特徴であるが、運転室４２内に設けられた運転席に着座したオペレータからは、バックミラーやサイドミラーなどを用いても確認しづらい場所がどうしても出てきてしまい、その場所に障害物（例えば、油圧ショベル１の周囲にいる作業員や、油圧ショベル１とは異なる別の車両など）がある場合には、その障害物に油圧ショベル１が接触する可能性がある。

【0028】

例えば、上部旋回体４が旋回する場合、カウンタウェイト４３の後端が通る軌跡は、図２に示す軌跡Ｘとなる。軌跡Ｘで囲まれた領域は、旋回動作時においてオペレータからは見えにくく、もしこの軌跡Ｘで囲まれた領域内に障害物が位置していると、旋回する上部旋回体４が障害物に接触してしまう。

【0029】

上部旋回体４には、カウンタウェイト４３の後端側の上部に後方カメラ６１が、機械室４４の左側の上部に左方カメラ６２が、機械室４４の右側の上部に右方カメラ６３が、それぞれ取り付けられており、これら後方カメラ６１、左方カメラ６２、および右方カメラ６３が車体の周囲に存在する障害物を検出している。後方カメラ６１、左方カメラ６２、および右方カメラ６３はそれぞれ障害物検出センサの一態様としてのステレオカメラであるが、必ずしもステレオカメラである必要はなく、他に例えば、ミリ波センサや赤外線センサなどであってもよい。なお、図１では、後方カメラ６１および左方カメラ６２のみを示している。

【0030】

油圧ショベル１では、軌跡Ｘで囲まれた領域を車体との接触領域として車体に対して予め設定しておき、後方カメラ６１、左方カメラ６２、または右方カメラ６３で検出された障害物がこの設定領域内に位置し、かつ上部旋回体４の旋回方向が障害物に近づく方向である場合には、旋回動作を制限（減速または停止）して障害物との接触を回避する接触回避制御システムが採用されている。

【0031】

図３に示すように、第１パイロット管路７０１上には、後述する各実施形態に係るコントローラ８，８Ａ，８Ｂから出力された制限指令信号に基づいて第１パイロット管路７０１に導かれたパイロット圧油を減圧する第１電磁減圧弁７５１が設けられている。また、第１電磁減圧弁７５１の下流側（第１電磁減圧弁７５１と方向制御弁７２との間）には、方向制御弁７２の左油室に作用する圧力を検出する第１圧力センサ７６１が設けられている。

【0032】

同様にして、第２パイロット管路７０２上には、コントローラ８，８Ａ，８Ｂから出力された制限指令信号に基づいて第２パイロット管路７０２に導かれたパイロット圧油を減圧する第２電磁減圧弁７５２が設けられている。また、第２電磁減圧弁７５２の下流側（第２電磁減圧弁７５２と方向制御弁７２との間）には、第２電磁減圧弁７５２の右油室に作用する圧力を検出する第２圧力センサ７６２が設けられている。

【0033】

接触回避制御システムが作動して第１電磁減圧弁７５１および第２電磁減圧弁７５２が駆動することにより、方向制御弁７２は、操作レバー４２０の操作にかかわらず中立位置Ｎに切り換わる。これにより、メインポンプ７１から吐出された作動油は旋回モータ３０に供給されずに作動油タンク７３に戻るため、油圧ショベル１の旋回動作が強制的に停止される。したがって、コントローラ８，８Ａ，８Ｂから第１電磁減圧弁７５１および第２電磁減圧弁７５２に対して出力される指令信号に基づいて、油圧ショベル１における接触回避制御システムの有効と無効とが切り替わる。

【0034】

以下、各実施形態に係るコントローラ８，８Ａ，８Ｂの機能構成について説明する。コントローラ８，８Ａ，８Ｂでは、油圧ショベル１の旋回動作時に限らず、車体の前後進時やフロント作業装置５の動作時においても接触回避制御が行われるが、処理の流れは同様であるため、旋回動作時を例に挙げて他の動作時については説明を割愛する。なお、例えば車体の前後進時であれば、車体の前端部から前方に１ｍまでの範囲、もしくは車体の後端部から後方に１ｍまでの範囲が、車体との接触領域としてコントローラ８，８Ａ，８Ｂに記憶されている。

【0035】

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るコントローラ８について、図４～６を参照して説明する。

【0036】

（コントローラ８の構成）
まず、コントローラ８の構成について、図４を参照して説明する。

【0037】

図４は、第１実施形態に係るコントローラ８が有する機能を示す機能ブロック図である。

【0038】

コントローラ８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、入力Ｉ／Ｆ、および出力Ｉ／Ｆがバスを介して互いに接続されて構成される。そして、モード切替スイッチ６４や有効化スイッチ６５といった各種の操作装置、および第１圧力センサ７６１および第２圧力センサ７６２、ならびに後方カメラ６１、左方カメラ６２、および右方カメラ６３といった各種のセンサ等が入力Ｉ／Ｆに接続され、第１電磁減圧弁７５１および第２電磁減圧弁７５２が出力Ｉ／Ｆに接続されている。

【0039】

モード切替スイッチ６４は、運転室４２内に設けられており、フック５３Ａを用いた吊り作業を行う際にオペレータにより操作される。このモード切替スイッチ６４は、フック５３Ａを用いた吊り作業を行う吊り作業モードに切り替えるモード切替装置に相当し、コントローラ８に切替信号を出力する。なお、モード切替スイッチ６４は、必ずしも運転室４２内に設けられている必要はなく、例えばフック５３Ａに取り付けられていてもよい。

【0040】

また、有効化スイッチ６５は、運転室４２内に設けられており、吊り作業モードのときにコントローラ８内で実行される動作制限処理を有効にするための有効化信号を出力する有効化装置に相当する。なお、コントローラ８内で実行される動作制限処理の具体的な内容については、後述する。

【0041】

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭやＨＤＤ若しくは光学ディスク等の記録媒体に格納された制御プログラム（ソフトウェア）をＣＰＵが読み出してＲＡＭ上に展開し、展開された制御プログラムを実行することにより、制御プログラムとハードウェアとが協働して、コントローラ８の機能を実現する。

【0042】

なお、本実施形態では、コントローラ８をソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成されるコンピュータとして説明しているが、これに限らず、例えば他のコンピュータの構成の一例として、油圧ショベル１の側で実行される制御プログラムの機能を実現する集積回路を用いてもよい。

【0043】

コントローラ８は、データ取得部８０と、演算部８１と、旋回状態判定部８２と、位置判定部８３と、記憶部８４と、動作制限部８５と、無効処理部８６と、有効化処理部８７と、を含む。

【0044】

データ取得部８０は、モード切替スイッチ６４から出力された切替信号、有効化スイッチ６５から出力された有効化信号、後方カメラ６１、左方カメラ６２、および右方カメラ６３で検出された障害物、ならびに第１圧力センサ７６１および第２圧力センサ７６２で検出されたパイロット圧に関するデータをそれぞれ取得する。

【0045】

演算部８１は、データ取得部８０で取得された障害物に関するデータに基づいて、車体から障害物までの距離および車体に対する障害物の方位を演算する。なお、このような車体と障害物との位置関係についての演算は、必ずしもコントローラ８側で行う必要はなく、後方カメラ６１、左方カメラ６２、および右方カメラ６３側で演算を行った上で、演算結果に係るデータをコントローラ８に出力してもよい。

【0046】

旋回状態判定部８２は、データ取得部８０で取得されたパイロット圧および演算部８１で演算された車体に対する障害物の方位に基づいて、操作レバー４２０（図３参照）の操作が障害物に近づく方向であるか否かを判定する。

【0047】

位置判定部８３は、演算部８１で演算された車体から障害物までの距離に基づいて、障害物が軌跡Ｘで囲まれた領域（図２参照）内に位置しているか否かを判定する。なお、軌跡Ｘで囲まれた領域、すなわち障害物の車体との接触領域については、記憶部８４に予め記憶されている。

【0048】

動作制限部８５は、旋回状態判定部８２において操作レバー４２０の操作が障害物に近づく方向であると判定され、かつ位置判定部８３において障害物が軌跡Ｘで囲まれた領域内に位置していると判定された場合に、第１電磁減圧弁７５１および第２電磁減圧弁７５２のそれぞれに対して、操作レバー４２０の操作量に基づいた動作を制限する動作制限信号を出力する（動作制限処理の実行）。

【0049】

無効処理部８６は、データ取得部８０でモード切替スイッチ６４からの切替信号が取得された場合、すなわち吊り作業モードのときに、動作制限部８５による動作制限処理を無効にする（無効処理の実行）。よって、データ取得部８０でモード切替スイッチ６４からの切替信号が取得されると、旋回状態判定部８２において操作レバー４２０の操作が障害物に近づく方向であると判定され、かつ位置判定部８３において障害物が軌跡Ｘで囲まれた領域内に位置していると判定された場合であっても、動作制限部８５は動作制限処理を実行しない。

【0050】

有効化処理部８７は、データ取得部８０で有効化スイッチ６５からの有効化信号が取得された場合に、無効処理部８６による無効処理を解除して、動作制限部８５による動作制限処理を有効にする。すなわち、データ取得部８０で有効化スイッチ６５からの有効化信号が取得されると、モード切替スイッチ６４からの切替信号が取得されていた場合であっても、無効処理部８６は無効処理を実行しないため、動作制限部８５が動作制限処理を実行することになる。

【0051】

（コントローラ８内での処理）
次に、コントローラ８内で実行される具体的な処理の流れについて、図５および図６を参照して説明する。

【0052】

図５は、第１実施形態に係るコントローラ８で実行される全体処理の流れを示すフローチャートである。図６は、第１実施形態に係るコントローラ８で実行される動作制限処理（ステップＳ８０３）の流れを示すフローチャートである。

【0053】

図５に示すように、まず、コントローラ８は、データ取得部８０でモード切替スイッチ６４からの切替信号が取得された否か、すなわち吊り作業モードであるか否かを判定する（ステップＳ８０１）。

【0054】

ステップＳ８０１において吊り作業モードであると判定された場合（ステップＳ８０１／ＹＥＳ）、続いてデータ取得部８０で有効化スイッチ６５からの有効化信号が取得されたか否か、すなわち有効化スイッチ６５がＯＮされたか否かを判定する（ステップＳ８０２）。一方、ステップＳ８０１において吊り作業モードでないと判定された場合（ステップＳ８０１／ＮＯ）、動作制限部８５による動作制限処理に進んで（ステップＳ８０３）、コントローラ８内での処理が終了する。

【0055】

ステップＳ８０２において有効化スイッチ６５がＯＮされたと判定された場合（ステップＳ８０２／ＹＥＳ）、有効化処理部８７によって無効処理部８６による無効処理が解除されるため、動作制限部８５による動作制限処理に進んで（ステップＳ８０３）、コントローラ８内での処理が終了する。

【0056】

一方、ステップＳ８０２において有効化スイッチ６５がＯＮされていない（有効化スイッチ６５がＯＦＦのままである）と判定された場合（ステップＳ８０２／ＮＯ）、無効処理部８６による無効処理（動作制限処理の無効化）に進んで（ステップＳ８０４）、コントローラ８内での処理が終了する。これにより、コントローラ８は、操作レバー４２０の操作量に応じて旋回動作を制御する。

【0057】

図６に示すように、動作制限処理（ステップＳ８０３）では、まず、コントローラ８は、データ取得部８０で障害物に関するデータが取得されたか否か、すなわち後方カメラ６１、左方カメラ６２、もしくは右方カメラ６３で障害物が検出されたか否かを判定する（ステップＳ８３１）。

【0058】

ステップＳ８３１において障害物が検出されたと判定された場合（ステップＳ８３１／ＹＥＳ）、演算部８１は、障害物の車体からの距離および車体に対する障害物の方位を演算する（ステップＳ８３２）。

【0059】

次に、位置判定部８３は、ステップＳ８３２における演算結果に基づいて、障害物が車体との接触領域（軌跡Ｘで囲まれた領域）内に位置しているか否かを判定する（ステップＳ８３３）。

【0060】

ステップＳ８３３において障害物が車体との接触領域内に位置していると判定された場合（ステップＳ８３３／ＹＥＳ）、続いて、旋回状態判定部８２は、データ取得部８０で取得されたパイロット圧および演算部８１における演算結果に基づいて、油圧ショベル１の旋回方向が障害物に近づく方向か否かを判定する（ステップＳ８３４）。

【0061】

ステップＳ８３４において油圧ショベル１の旋回方向が障害物に近づく方向であると判定された場合（ステップＳ８３４／ＹＥＳ）、動作制限部８５は、第１電磁減圧弁７５１および第２電磁減圧弁７５２のそれぞれに対して動作制限信号を出力して（ステップＳ８３５）、コントローラ８内での動作制限処理が終了する。これにより、操作レバー４２０の操作量に基づいた旋回動作が制限される。

【0062】

一方、ステップＳ８３１において障害物が検出されていないと判定された場合（ステップＳ８３１／ＮＯ）、ステップＳ８３３において障害物が接触領域内に位置していないと判定された場合（ステップＳ８３３／ＮＯ）、およびステップＳ８３４において油圧ショベル１の旋回方向が障害物に近づく方向でない、すなわち、障害物から遠ざかる方向であると判定された場合（ステップＳ８３４／ＮＯ）はいずれも、動作制限部８５による動作制限は行われずにコントローラ８内での動作制限処理が終了する。したがって、操作レバー４２０の操作量に基づいた旋回動作が行われる。

【0063】

このように、油圧ショベル１において、吊り作業モードで有効化スイッチ６５がＯＮされていない場合には、無効処理部８６によって動作制限部８５による動作制限処理が無効とされるため、接触回避制御システムが作動せず、操作レバー４２０の操作量に基づいた旋回動作が行われる。これにより、吊り作業中において、接触回避制御システムが作動することにより旋回速度が減速または旋回動作が急停止して、フック５３Ａに吊り下がっている吊荷が大きく荷ぶれを起こしたり、フック５３Ａから吊荷が外れて落下したりするといった事態の防止を図り、オペレータは意図した吊り操作を安心して行うことができる。

【0064】

また、本実施形態では、吊り作業モードにおいても、オペレータが有効化スイッチ６５をＯＮにすることにより無効処理部８６による無効処理を解除して、動作制限部８５に動作制限処理を実行させることができる。このように、吊り作業モードであっても動作制限処理を実行する場合とは、吊り作業中であっても接触回避制御システムを作動させた方が好ましい場合、例えば、フック５３Ａから吊荷を外した後（フック５３Ａに吊荷が掛けられていない場合）や、深堀りの作業現場など、油圧ショベル１が設置されている面に対して吊荷が地下深くにある場合が想定される。

【0065】

なお、吊り作業モードのときであっても無効処理に進まずに動作制限処理に進む場合の条件としては、オペレータの手動によって有効化スイッチ６５をＯＮにする他、いくつかの方法が考えられるため、第２実施形態および第３実施形態において説明する。

【0066】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るコントローラ８Ａの構成について、図７および図８を参照して説明する。なお、図７および図８において、第１実施形態に係るコントローラ８について説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、以下、第３実施形態についても同様とする。

【0067】

図７は、第２実施形態に係るコントローラ８Ａが有する機能を示す機能ブロック図である。図８は、第２実施形態に係るコントローラ８Ａで実行される全体処理の流れを示すフローチャートである。

【0068】

本実施形態に係るコントローラ８Ａは、図７に示すように、吊荷有無判定部８８を含む。吊荷有無判定部８８は、フック５３Ａにかかる荷重を検出する荷重センサ６６で検出された荷重値と、上部旋回体４に対するブーム５１の角度を検出するブーム角度センサ６７、ブーム５１に対するアーム５２の角度を検出するアーム角度センサ６８、およびアーム５２に対するバケット５３の角度を検出するバケット角度センサ６９のそれぞれで検出された角度と、に基づいて、フック５３Ａに吊荷が掛けられていない状態であるか否かを判定する。

【0069】

荷重センサ６６は、例えばブームシリンダ５１０Ｌ，５１０Ｒのボトム圧を検出することにより、フック５３Ａにかかる荷重（吊荷の重さ）を検出する。ブーム角度センサ６７、アーム角度センサ６８、およびバケット角度センサ６９はそれぞれ、フロント作業装置５の姿勢を検出する姿勢センサに相当する。

【0070】

記憶部８４Ａには、フック５３Ａに吊荷が掛けられていない状態であるか否かの判定基準となる判定閾値が記憶されている。この判定閾値は、フロント作業装置５の姿勢、具体的には、油圧ショベル１の作業半径（上部旋回体４の旋回中心からバケット５３の所定位置までの長さ）と、フロント作業装置５の高さと、に応じて変化する値である。なお、判定閾値は、必ずしもフロント作業装置５の姿勢に応じて変化する値でなくとも良く、フロント作業装置５の姿勢にかかわらず一定値に設定しておいてもよい。また、判定閾値は、車体の前部と後部（カウンタウェイト４３）とのバランスを考慮して設定されるため、カウンタウェイト４３の重さごと、すなわち油圧ショベル１の機種ごとに異なる場合がある。

【0071】

図８に示すように、ステップＳ８０１において吊り作業モードであると判定されると（ステップＳ８０１／ＹＥＳ）、データ取得部８０Ａは、荷重センサ６６で検出された荷重値、ブーム角度センサ６７で検出されたブーム角度、アーム角度センサ６８で検出されたアーム角度、およびバケット角度センサ６９で検出されたバケット角度をそれぞれ取得する（ステップＳ８０５）。

【0072】

次に、吊荷有無判定部８８は、データ取得部８０で取得された荷重値が、記憶部８４Ａに記憶されている判定閾値以下であるか否かを判定することにより、フック５３Ａに吊荷が掛けられていない状態であるか否かを判定する（ステップＳ８０６）。

【0073】

ステップＳ８０６においてフック５３Ａに吊荷が掛けられていない状態であると判定された場合（ステップＳ８０６／ＹＥＳ）、動作制限部８５による動作制限処理に進む（ステップＳ８０３）。この場合、コントローラ８Ａは、吊り作業モードであっても、動作制限処理を実行する。

【0074】

一方、ステップＳ８０６においてフック５３Ａに吊荷が掛けられている状態であると判定された場合（ステップＳ８０６／ＮＯ）、無効処理部８６による無効処理に進む（ステップＳ８０４）。この場合、コントローラ８Ａは、操作レバー４２０の操作量に応じて旋回動作を制御する。

【0075】

このように、油圧ショベル１が吊り作業中であっても、フック５３Ａに吊荷が掛けられていない状態では、動作制限処理を実行しても吊荷が荷ぶれを起こすことはないため、動作制限処理を有効にして接触回避制御システムを作動させ、操作レバー４２０の操作量に基づいた旋回動作を制限することができる。

【0076】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るコントローラ８Ｂの構成について、図９および図１０を参照して説明する。

【0077】

図９は、第３実施形態に係るコントローラ８Ｂが有する機能を示す機能ブロック図である。図１０は、第３実施形態に係るコントローラ８Ｂで実行される全体処理の流れを示すフローチャートである。

【0078】

本実施形態に係るコントローラ８Ｂは、第２実施形態における吊荷有無判定部８８に代えて、図９に示すように、作業状態判定部８９を含む。作業状態判定部８９は、車体に搭載された水準器６６Ａで検出された車体の傾斜角度、ブーム角度センサ６７で検出されたブーム角度、アーム角度センサ６８で検出されたアーム角度、およびバケット角度センサ６９で検出されたバケット角度に基づいて、フロント作業装置５の姿勢を判定する。

【0079】

具体的には、無効処理部８６による無効処理を解除して動作制限部８５による動作制限処理を有効にする場合のフロント作業装置５の姿勢を有効化閾値として記憶部８４Ｂに記憶させておく。作業状態判定部８９は、データ取得部８０Ｂで取得された車体の傾斜角度、ブーム角度、アーム角度、およびバケット角度から演算された、車体に対するフロント作業装置５の姿勢と、有効化閾値とを比較する。この有効化閾値は、例えば、フック５３Ａが油圧ショベル１の車体の接地面よりも下方に位置する場合の値など、作業現場の状況に合わせて任意に設定することが可能である。

【0080】

図１０に示すように、ステップＳ８０１において吊り作業モードであると判定されると（ステップＳ８０１／ＹＥＳ）、データ取得部８０Ｂは、水準器６６Ａで検出された車体の傾斜角度、ブーム角度センサ６７で検出されたブーム角度、アーム角度センサ６８で検出されたアーム角度、およびバケット角度センサ６９で検出されたバケット角度をそれぞれ取得する（ステップＳ８０７）。

【0081】

次に、作業状態判定部８９は、ステップＳ８０７で取得されたそれぞれのデータに基づいて演算された、車体に対するフロント作業装置５の姿勢と、有効化閾値とを比較して、例えば、フック５３Ａが車体の接地面よりも下方に位置しているか否かを判定する（ステップＳ８０８）。

【0082】

ステップＳ８０８においてフック５３Ａが車体の接地面よりも下方に位置していると判定された場合（ステップＳ８０８／ＹＥＳ）、動作制限部８５による動作制限処理に進む（ステップＳ８０３）。一方、ステップＳ８０８においてフック５３Ａが車体の接地面よりも下方に位置していないと判定された場合（ステップＳ８０８／ＮＯ）、無効処理部８６による無効処理に進む（ステップＳ８０４）。

【0083】

フック５３Ａが車体の接地面よりも下方に位置している場合、例えば深堀りの作業現場などにおいては、油圧ショベル１の吊り作業中に動作制限処理を実行して吊荷が荷ぶれを起こしたとしても、車体の周囲にいる作業員に吊荷が衝突するおそれはないため、吊り作業モードであっても、動作制限処理を有効にした方が好ましい。このように、本実施形態では、オペレータは、油圧ショベル１が吊り作業中であっても、フロント作業装置５の姿勢に応じて動作制限処理を実行させることができ、任意に接触回避制御システムを作動させることができる。

【0084】

なお、本実施形態では、コントローラ８Ｂは、水準器６６Ａで検出された車体の傾斜角度、ブーム角度センサ６７で検出されたブーム角度、アーム角度センサ６８で検出されたアーム角度、およびバケット角度センサ６９で検出されたバケット角度に基づいて、フロント作業装置５の姿勢（フック５３Ａの位置）を演算していたが、必ずしも水準器６６Ａで検出される車体の傾斜角度は演算パラメータとして必要なく、水準器６６Ａで検出された車体の傾斜角度を用いずに、ブーム角度センサ６７で検出されたブーム角度、アーム角度センサ６８で検出されたアーム角度、およびバケット角度センサ６９で検出されたバケット角度のみに基づいて、フロント作業装置５の姿勢を演算してもよい。

【0085】

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやす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、本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、本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。またさらに、本実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0086】

例えば、上記実施形態では、建設機械の一態様として油圧ショベル１について説明したが、これに限らず、他の建設機械についても本発明を適用することが可能である。

【0087】

また、上記実施形態では、油圧ショベル１の旋回動作時を例に挙げて説明したが、これに限らず、車体の前後進時やフロント作業装置５の動作時など、油圧ショベル１の様々な動作時において本発明を適用することが可能である。

【0088】

また、上記実施形態では、コントローラ８，８Ａ，８Ｂは、吊り作業モードのとき、無効処理部８６が動作制限部８５による動作制限処理を無効にし、操作レバー４２０の操作量に応じて旋回動作を制御していたが、これに限らず、例えば、吊り作業モードのときは、動作制限部８５がそもそも動作制限処理を実行しない（動作制限処理を有効化させない）ようにしてもよい。

【0089】

また、上記実施形態では、コントローラ８，８Ａ，８Ｂは、有効化処理部８７を含んでいたが、必ずしも有効化処理部８７を含んでいる必要はなく、少なくともモード切替スイッチ６４からの切替信号が取得された場合、すなわち吊り作業モードのとき、動作制限処理を実行せずに、操作レバー４２０の操作量に応じて旋回動作を制御すればよい。

【符号の説明】

【0090】

１：油圧ショベル（建設機械）
２：下部走行体（車体）
４：上部旋回体（車体）
５：フロント作業装置（作業装置）
８，８Ａ，８Ｂ：コントローラ
５３Ａ：フック（吊り具）
６１：後方カメラ（障害物検出センサ）
６２：左方カメラ（障害物検出センサ）
６３：右方カメラ（障害物検出センサ）
６４：モード切替スイッチ（モード切替装置）
６５：有効化スイッチ（有効化装置）
６６：荷重センサ
６７：ブーム角度センサ（姿勢センサ）
６８：アーム角度センサ（姿勢センサ）
６９：バケット角度センサ（姿勢センサ）
４２０：操作レバー（操作装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】