特許 7510378 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】2024-06-25

(45)【発行日】2024-07-03

(54)【発明の名称】建設機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240626BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021052288

(22)【出願日】2021-03-25

(65)【公開番号】P2022149934

(43)【公開日】2022-10-07

【審査請求日】2023-12-06

(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】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】梅原 進

(72)【発明者】

【氏名】後藤 勇樹

(72)【発明者】

【氏名】束田 英信

(72)【発明者】

【氏名】山野邉 洋祐

【審査官】高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／１０１００７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－３１８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０１０４８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】英国特許出願公開第２５８３００９（ＧＢ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、前記車体に設けられたフロント作業機及び走行装置とを備えた建設機械において、
前記フロント作業機を操作するフロント操作装置と、
前記走行装置を操作する走行操作装置と、
前記車体の傾きを検出する傾斜センサと、
前記フロント作業機の姿勢を検出する姿勢センサと、
前記建設機械を運搬車へ積み込む積込作業に関連した情報を表示させるための積込モードに切り換える積込モードスイッチと、
前記建設機械の前記運搬車への積込作業に係る積込情報をオペレータに報知する表示装置と、
前記積込モードスイッチにより切り換えられた積込モードに応じて前記積込作業に関連した情報を、前記表示装置に表示させる制御装置とを備え、
前記制御装置は、積み込み時に安定する積込姿勢として前記フロント作業機の姿勢を予め記憶し、前記積込モードにおいて、前記傾斜センサからの検出結果に基づいて前記建設機械の前記運搬車への積み込み中であるか否かを判定するとともに、前記姿勢センサからの検出結果に基づいて前記フロント作業機が前記積込姿勢となっているか否かを判定し、積み込み中であると判定され、前記積込姿勢となっていないと判定した場合には、前記フロント作業機を前記積込姿勢とするように操作を促すガイダンス情報を前記表示装置に表示させることを特徴とする建設機械。

【請求項2】

請求項１記載の建設機械において、
前記制御装置は、前記積込モードにおいて、前記走行操作装置の操作量の単位時間あたりの増加量が予め定めた値よりも大きい場合には、前記走行操作装置が急操作されたと判定して前記走行装置の動作を停止させるとともに、前記走行操作装置が急操作された旨を前記ガイダンス情報に加えて前記表示装置に表示させることを特徴とする建設機械。

【請求項3】

請求項１記載の建設機械において、
前記制御装置は、前記積込モードにおいて、前記傾斜センサからの検出結果に基づいて前記建設機械の前記運搬車への積み込み中であるか否かを判定するとともに、前記姿勢センサからの検出結果に基づいて前記フロント作業機が前記積込姿勢となっているか否かを判定し、積み込み中であると判定した場合に、前記積込姿勢となっていないと判定した場合には、前記走行装置の動作を停止させるとともに、前記フロント作業機を前記積込姿勢とするようにオペレータに警告する警告情報を前記表示装置に表示させることを特徴とする建設機械。

【請求項4】

請求項１記載の建設機械において、
前記車体は、下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回可能な上部旋回体とを有し、
前記フロント作業機は、前記上部旋回体に取り付けられ、互いに回動可能に連結された複数のフロント部材からなる多関節型のフロント作業機であり、
前記積込姿勢は、前記フロント作業機の姿勢と、前記下部走行体に対する前記上部旋回体の方向とを含む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、走行装置を備えた油圧ショベル等の建設機械に関する。

【背景技術】

【0002】

クローラ式の油圧ショベルや道路機械等の建設機械を作業場所に移送する際には、トラック等の運搬車に建設機械を積み込んで移送させる場合がある。建設機械をトラック等の運搬車に積み込む際には、例えば、道板等を使用して積み込み作業を行う。

【0003】

例えば、クローラ式の油圧ショベルの場合には、油圧ショベルの左右の走行操作レバー又は走行ペダルを操作し、左右の走行用モータによってクローラ駆動することにより走行動作させて、油圧ショベルの運搬車への積み込みを行う。

【0004】

左右の走行用モータを一定速度で駆動させている定速直進制御の実行中において、大きく走行速度を変化させることなくスムーズに左右にステアリングさせ、定速直進走行からのステアリング操作を安定性良く行うことを目的とする技術としては、特許文献１に記載のものが知られている。

【0005】

特許文献１には、直進制御モードを設定する設定スイッチと、直進制御モードが設定されていない場合に左右の走行用操作具の操作量に応じた速度で左右の走行用モータをそれぞれ駆動させる通常走行制御と、直進制御モードが設定されている場合に左右の走行用モータを一定速度で駆動させる定速直進制御と、定速直進制御の実行中にステアリング用操作具が操作された場合に該操作されたステアリング方向の走行用モータを前記一定速度からステアリング用操作具の操作量に応じて減速させる一方、逆ステアリング方向の走行用モータを前記一定速度に維持する直進制御モード時ステアリング制御とを行う建設機械が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８－１２７７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、油圧ショベルのような建設機械は、走行動作を行う下部走行体や、下部走行体に対して旋回動作する上部旋回体、掘削作業などを行うフロント作業機などを備えており、フロント作業機の姿勢や下部走行体に対する上部旋回体の向きなどによっては、運搬車への積み込み時において車体の安定性の低下が懸念される。

【0008】

上記従来技術においては、定速直進制御時のステアリング操作によって走行の安定性が低下することを抑制することはできるものの、運搬車への積み込み時の車体の姿勢などに起因する安定性については考慮されていない。したがって、例えば、建設機械の運搬車への積み込みに慣れていないオペレータが積込作業を行う場合に、フロント作業機の姿勢や下部走行体に対する上部旋回体の向きなどにより安定性を低下させてしまう状況下で、安定性が向上する方向に操作できない可能性があった。

【0009】

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、建設機械の運搬車への積み込み時における安定性の低下を抑制することができる建設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】

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、車体と、前記車体に設けられたフロント作業機及び走行装置とを備えた建設機械において、前記フロント作業機を操作するフロント操作装置と、前記走行装置を操作する走行操作装置と、前記車体の傾きを検出する傾斜センサと、前記フロント作業機の姿勢を検出する姿勢センサと、前記建設機械を運搬車へ積み込む積込作業に関連した情報を表示させるための積込モードに切り換える積込モードスイッチと、前記建設機械の前記運搬車への積込作業に係る積込情報をオペレータに報知する表示装置と、前記積込モードスイッチにより切り換えられた積込モードに応じて前記積込作業に関連した情報を、前記表示装置に表示させる制御装置とを備え、前記制御装置は、積み込み時に安定する積込姿勢として前記フロント作業機の姿勢を予め記憶し、前記積込モードにおいて、前記傾斜センサからの検出結果に基づいて前記建設機械の前記運搬車への積み込み中であるか否かを判定するとともに、前記姿勢センサからの検出結果に基づいて前記フロント作業機が前記積込姿勢となっているか否かを判定し、積み込み中であると判定され、前記積込姿勢となっていないと判定した場合には、前記フロント作業機を前記積込姿勢とするように操作を促すガイダンス情報を前記表示装置に表示させるものとする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、建設機械の運搬車への積み込み時における安定性の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】建設機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。

【図2】建設機械の制御装置を関連構成とともに抜き出して示す機能ブロック図である。

【図3】ブームに対するアームの角度を検出する角度センサの一例を示す図である。

【図4】油圧ショベルの運搬車への積込作業の途中の様子を示す側面図である。

【図5】油圧ショベルの運搬車への積込作業積込作業が終了した様子を示す側面図である。

【図6】下部走行体と上部旋回体の方向が揃っている様子を示す図である。

【図7】下部走行体と上部旋回体の方向が異なっている様子をそれぞれ示す上面図である。

【図8】積込支援処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図9】フロント作業機についての積込姿勢ナビの一例を示す図である。

【図10】下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度についての積込姿勢ナビの一例を示す図である。

【図11】走行操作装置の操作量変化の一例を示す図である。

【図12】走行操作装置の操作量変化の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、建設機械の一例として、フロント作業機を搭載した油圧ショベルを例示して説明するが、フロント作業機を備える他の建設機械においても本発明を適用することができる。

【0014】

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図１０を参照しつつ説明する。

【0015】

図１は、本実施の形態に係る建設機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。また、図２は、建設機械の制御装置を関連構成とともに抜き出して示す機能ブロック図である。

【0016】

図１において、油圧ショベル１００は、下部走行体２０と、下部走行体２０に対して旋回可能に設けられた上部旋回体１０と、上部旋回体１０に垂直方向に回動可能に設けられたフロント作業機３０と、上部旋回体１０の上部に操作者（オペレータ）が搭乗するために設けられた運転室４０とから概略構成されている。下部走行体２０と上部旋回体１０は、油圧ショベル１００の車体を構成している。

【0017】

フロント作業機３０は、垂直方向にそれぞれ回動する複数のフロント部材（ブーム３１、アーム３２、バケット（作業具）３３）を連結して構成された多関節型であり、ブーム３１の基端は上部旋回体１０の前部に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム３２の一端はブーム３１の基端とは異なる端部（先端）に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム３２の他端には作業具としてのバケット３３が垂直方向に回動可能に支持されている。

【0018】

ブーム３１、アーム３２、及び、バケット３３は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、及び、バケットシリンダ３６によりそれぞれ回動駆動される。また、上部旋回体１０は、油圧アクチュエータである旋回油圧モータ１８により旋回駆動される。

【0019】

フロント作業機３０には、上部旋回体に対するブーム３１の角度を検出する角度センサ３１ａ（ブーム角度センサ）と、ブーム３１に対するアーム３２の角度を検出する角度センサ３２ａ（アーム角度センサ）と、アーム３２に対するバケット３３の角度を検出する角度センサ３３ａ（バケット角度センサ）とが設けられている（図２参照）。

【0020】

また、上部旋回体１０には、下部走行体２０に対する上部旋回体１０の旋回角度を検出する角度センサ１０ａ（旋回角度センサ）と、加速度の方向を検出することで上部旋回体１０の傾斜角を検出する傾斜センサ１９とが設けられている。傾斜センサ１９は、地球の重力加速度の方向を測定して傾きを測定する。傾斜センサ１９で計測した重力加速度は傾斜角度の正弦（ｓｉｎ：サイン）×１［ｇ］に等しいので、逆算して傾斜角度を求めることができる。例えば、重力加速度の計測値が０．５［ｇ］であれば傾斜角は３０［度］、０［ｇ］であれば傾斜角は０［度］である。

【0021】

図３は、ブームに対するアームの角度を検出する角度センサの一例を示す図である。

【0022】

図３に示すように、ブーム３１とアーム３２は垂直方向に回動可能に接続されており、その接続部にはブーム３１に対するアーム３２の角度を検出するアーム角度センサ３２ａが設けられている。アーム角度センサ３２ａは、接続部におけるブーム３１に対するアーム３２の相対的な回動角度を検出するものであり、その検出値をブーム３１とアーム３２との相対位置を予め定めた初期位置とした場合における検出値と比較することで、ブーム３１に対するアーム３２の角度を検出することができる。すなわち、アーム角度センサ３２ａは、例えば、アーム３２がダンプ方向に操作されたときの角度センサ３２ａの回転方向および回転角度を検出することで、ブーム３１に対するアーム３２の相対的な角度を検出することができる。ブーム角度センサ３１ａおよびバケット角度センサ３３ａについても同様である。

【0023】

なお、本実施の形態においては、ブーム３１、アーム３２、及び、バケット３３の相対角度を直接検出する角度センサ３１ａ，３２ａ，３３ａを用いる場合を例示して説明したが、これに限られず、例えば、ブーム３１、アーム３２、及び、バケット３３に、加速度の方向および大きさと回動の角速度とを３次元的に計測する慣性計測装置（ＩＭＵ: Inertial Measurement Unit）をそれぞれ配置し、慣性検出装置からの検出結果に基づいてフロント作業機３０の姿勢を検出するように構成しても良い。慣性計測装置のブーム３１、アーム３２、及び、バケット３３の各部材に対する相対的な取り付け位置は設計情報などから求められるので、慣性計測装置の検出結果（角速度と加速度）に基づいて、ブーム３１、アーム３２、及び、バケット３３のそれぞれの姿勢および相対角度を計測することができる。また、同様に、加速度センサである傾斜センサ１９に代えて慣性計測装置を用いるように構成しても良い。

【0024】

下部走行体２０は、油圧アクチュエータである左右の走行油圧モータ２２，２３によってクローラ（履帯）２１を駆動することにより走行駆動される。なお、図１においては、左右の走行油圧モータ２２，２３のうちの一方の走行油圧モータ２２みを図示し、他方の走行油圧モータ２３については符号のみを括弧書きで示す。

【0025】

運転室４０内には、オペレータによる操作量に応じてフロント作業機３０の油圧アクチュエータ３４，３５，３６及び旋回油圧モータ１８を駆動するための操作信号を出力するフロント操作装置４１と、オペレータによる操作量に応じて左右の走行油圧モータ２２，２３を駆動するための操作信号を出力する走行操作装置４２と、オペレータに報知するための種々の情報を表示する表示装置４４と、建設機械を運搬車へ積み込む積込作業に関連した情報を表示させるための積込モードに切り換える積込モードスイッチ４３と、油圧ショベル１００の全体の動作を制御する制御装置５０（図２参照）とが配置されている。

【0026】

表示装置４４は、例えば、タッチパネル等のポインティングデバイスであり、画面上に表示されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）により情報の表示と操作者からの指示を入力する構成となっている。なお、積込モードスイッチ４３は、オペレータが物理的に操作するスイッチである必要はなく、表示装置４４に積込モードスイッチ４３を表示し、画面操作によって積込モードを切り換えるように構成しても良い。

【0027】

制御装置５０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、メモリ、インタフェースによって構成され、メモリ内に予め保存されているプログラムを中央演算装置（ＣＰＵ）で実行し、メモリ内に保存されている設定値とインタフェースから入力された信号に基づいて中央演算装置（ＣＰＵ）が処理を行い、インタフェースから信号を出力する。本実施の形態において、制御装置５０内部のシステムはいくつかのプログラムの組み合わせとして実行され、インタフェースを介して操作装置４１，４２からの操作信号、積込モードスイッチ４３からの切換信号、角度センサ３１ａ，３２ａ，３３ａ，１８ａ、及び傾斜センサ１９からの検出信号とを入力し、中央演算装置（ＣＰＵ）で処理を実施した後、インタフェースを介して電磁比例弁１１，１２，１３，１４，１５、油圧ポンプ１７など（図２参照）を駆動するための駆動信号を出力するように構成されている。

【0028】

図２において、制御装置５０は、フロント操作装置４１および走行操作装置４２からの操作信号と、角度センサ３１ａ，３２ａ，３３ａ，１０ａからの検出結果と、傾斜センサ１９からの検出結果とが入力される入力部５１と、各種情報やプログラム等が記憶されている記憶部５３と、積込モードスイッチ４３からの信号と、入力部５１からの信号と、記憶部５３からの情報とに基づいて、電磁比例弁１１～１５への指令信号、及び、表示装置４４への表示信号を出力する出力部５４とを備えている。

【0029】

油圧ショベル１００は、ディーゼルエンジンなどの原動機（図示せず）により駆動される油圧ポンプ１７及びパイロットポンプ（図示せず）と、制御装置５０からの指令信号に応じてパイロットポンプ（図示せず）からコントロールバルブ１６に送られるパイロット圧を（駆動信号）を生成する電磁比例弁１１～１５と、電磁比例弁１１～１５からの駆動信号に応じて油圧ポンプ１７から油圧アクチュエータ３４，３５，３６，２２，２３，１８へ供給される圧油の流量および方向をそれぞれ制御するコントロールバルブ１６とを備えている。

【0030】

制御装置５０から出力される指令信号に基づいて電磁比例弁１１～１５が制御される（駆動信号が生成される）ことにより、コントロールバルブ１６の駆動が制御される。すなわち、制御装置５０は、操作装置４１，４２、角度センサ３１ａ，３２ａ，３３ａ，１０ａ、傾斜センサ１９、及び、積込モードスイッチ４３からの入力信号に基づいて電磁比例弁１１～１５を駆動する指令信号を生成して出力することで、油圧アクチュエータ３４，３５，３６，２２，２３，１８を駆動し、油圧ショベル１００の動作を制御する。

【0031】

以上のように構成した油圧ショベル１００は、オペレータによる操作装置４１，４２の操作によって走行動作や掘削作業などを行う。また、油圧ショベル１００の長距離の移動時には、油圧ショベル１００を運搬する運搬車２００へ積込作業を行う。

【0032】

図４は、油圧ショベルの運搬車への積込作業の途中の様子を、図５は積込作業が終了した様子をそれぞれ示す側面図である。また、図６は、下部走行体と上部旋回体の方向が揃っている様子を、図７は異なっている様子をそれぞれ示す上面図である。

【0033】

積込作業では、例えば、運搬車２００の荷台と地面との間に道板２０１を配置し、フロント作業機３０を道板２０１の下方（運搬車２００と反対方向）に向けた状態で、油圧ショベル１００に道板２０１上を走行させる（登坂させる）ことにより積み込みを行う。このとき、フロント作業機の姿勢や下部走行体に対する上部旋回体の向きなどを適切に調整することによって、油圧ショベル１００の運搬車２００への積み込みをより安定的に行うことができる。

【0034】

例えば、油圧ショベル１００の重心位置がより低い方が、言い換えると、フロント作業機３０の重心位置が油圧ショベル１００の重心位置に対してより低い位置にある方が積込作業時の安定性が高くなる。したがって、図４に示すように、フロント作業機３０の重心位置が出来るだけ低くなる姿勢とすることで、積込作業をより安定的に行うことができる。本実施の形態においては、積込作業をより安定的に行うことができる油圧ショベル１００の姿勢を積込姿勢と称し、また、このときのフロント作業機３０の上部旋回体１０に対する位置を積込位置と称する。積込姿勢は、ブーム３１に対してアーム３２を最大限にクラウドするとともに、アーム３２に対してバケット３３を最大限にクラウドし、ブーム３１を上部旋回体１０に対して出来るだけ下げた状態（ただし、油圧ショベル１００の登坂時に地面とフロント作業機３０が接触しない状態）とする。なお、積込姿勢における上部旋回体１０に対するブーム３１の角度は、運搬車２００や道板２０１の寸法情報から予め算出することができる。

【0035】

また、図５に示すように、積込作業の終了時には、フロント作業機３０の重心位置をさらに下げた姿勢とすることで、運搬車２００による油圧ショベル１００の運搬作業、すなわち、運搬車２００の走行をより安定的に行うことができる。本実施の形態においては、運搬作業をより安定的に行うことができる油圧ショベル１００の姿勢を運搬姿勢と称し、また、このときのフロント作業機３０の上部旋回体１０に対する位置を運搬位置と称する。なお、運搬姿勢では、油圧ショベル１００の最も高い位置が、運搬車２００の走行中における高さ制限の範囲内となる。

【0036】

また、油圧ショベル１００の重心位置が道板２０１の傾斜方向に向かって左右中軸上に近い方が、言い換えると、フロント作業機３０を含む上部旋回体１０の重心位置が下部走行体２０の左右の走行装置（例えば、左右の履帯２１）の中心軸上に近い方が積込作業時の安定性が高くなる。例えば、図７に示すように、下部走行体２０と上部旋回体１０の向きが異なる場合には、下部走行体２０の左右の中心軸に対して上部旋回体１０及びフロント作業機３０の重心位置がずれてしまい、積込作業（特に、道板２０１の登坂中）における安定性の低下が考えられる。そこで、本実施の形態においては、図６に示すように、下部走行体２０と上部旋回体１０の向きを揃えて、下部走行体２０の左右の中心軸に対する上部旋回体１０及びフロント作業機３０の重心位置を揃えることにより、積込作業（特に、道板２０１の登坂中）における安定性の低下を抑制する。なお、積込姿勢及び運搬姿勢には、下部走行体２０と上部旋回体１０の向きを揃えた状態も含む。

【0037】

このような油圧ショベル１００の積込作業において、例えば、積み込みに慣れていないオペレータにとっては、フロント作業機３０の姿勢や下部走行体２０に対する上部旋回体１０の向きなどを適切な姿勢にすることが難しい場合がある。そこで、本実施の形態においては、油圧ショベル１００の運搬車２００への積込作業を安定して実施することができるようにオペレータの操作を支援する積込支援処理を行う。

【0038】

図８は、積込支援処理の処理内容を示すフローチャートである。

【0039】

図８において、制御装置５０は、油圧ショベル１００が起動されると（ステップＳ１００）、積込モードスイッチ４３からの信号に基づいて、積込モードに切り換えられているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

【0040】

ステップＳ１１０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、積込モードではない場合には、通常の作業モードであると判定して処理を終了する。

【0041】

また、ステップＳ１１０での判定結果がＹＥＳの場合には、油圧ショベル１００を運搬車２００に積み込むための位置まで移動させることをオペレータに促す移動ナビ（移動案内）を表示装置４４に表示させ（ステップＳ１２０）、続いて、油圧ショベル１００の姿勢を積込姿勢とするようにオペレータに促す積込姿勢ナビ（積込姿勢案内）を表示装置４４に表示させる（ステップＳ１３０）。

【0042】

図９は、フロント作業機についての積込姿勢ナビの一例を示す図である。また、図１０は、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度についての積込姿勢ナビの一例を示す図である。

【0043】

図９に示すように、表示装置４４に表示されるフロント作業機３０に係る積込姿勢ナビには、フロント作業機３０の現在の姿勢（現在位置）と、積込姿勢（積込位置）と、運搬姿勢（運搬位置）とが表示されており、フロント作業機３０の姿勢を現在位置から積込位置に移動するようオペレータに促すメッセージ４４ａや、そのための操作案内４４ｂなどが表示される。なお、操作案内４４ｂは、アーム３２やバケット３３についても同様に行う。

【0044】

また、図１０に示すように、表示装置４４に表示される上部旋回体１０の向きに係る積込姿勢ナビには、下部走行体２０に対する上部旋回体１０の現在の向き（現在位置）と、積込姿勢（積込位置）と、運搬姿勢（運搬位置）とが表示されており、上部旋回体１０の向きを現在位置から積込位置に移動するようオペレータに促すメッセージ４４ｃや、そのための操作案内４４ｄなどが表示される。

【0045】

なお、図９及び図１０に示した積込姿勢ナビは、同時に表示しても良いし、交互に表示しても良い。

【0046】

続いて、傾斜センサ１９からの検出結果に基づいて、油圧ショベル１００が道板２０１上で登坂動作の途中であるか否か、すなわち、積込動作が行われているか否かを判定する（ステップＳ１４０）。下部走行体２０を駆動することで油圧ショベル１００を道板２０１に乗り上げさせる積込動作を行っているか否かは、傾斜センサ１９からの検出結果から上部旋回体１０が予め定めた角度よりも傾斜しているか否かを判定することにより判定することができる。例えば、傾斜センサ１９の検出結果が水平に近い場合には積込動作の前であり、道板２０１の角度に近い場合には積込動作を行っていると判定する。

【0047】

ステップＳ１４０での判定結果がＮＯの場合には、移動ナビや積込姿勢ナビの表示を継続する（ステップＳ１２０，Ｓ１３０）。

【0048】

また、ステップＳ１４０での判定結果がＹＥＳの場合には、角度センサ３１ａ，３２ａ，３３ａからの検出結果に基づいて、フロント作業機３０が積込姿勢となっているか否かを判定し（ステップＳ１５０）、また、下部走行体２０に対する上部旋回体１０の旋回角度が積込姿勢となっているか否かを判定する（ステップＳ１６０）。

【0049】

例えば、ステップＳ１５０の判定において、積込位置でのブーム角度センサ３１ａの検出値がａ［Ｖ］であり、アーム角度センサ３２ａの検出値がｂ［Ｖ］であり、バケット角度センサ３３ａの検出値がｃ［Ｖ］であるとすると、それぞれの角度センサ３１ａ，３２ａ，３３ａの検出値がａ［Ｖ］±ｗ［Ｖ］、ｂ［Ｖ］±ｘ［Ｖ］、ｃ［Ｖ］±ｙ［Ｖ］の範囲内に入っていれば、フロント作業機３０が積込位置になっていると判定する。このとき、ｗ［Ｖ］、ｘ［Ｖ］、ｙ［Ｖ］は許容誤差であり、オペレータまたは油圧ショベル１００のメンテナンスを行うサービス員が任意に設定できる。同様に、ステップＳ１６０の判定において、積込位置での旋回角度センサ１０ａの検出値がｄ［Ｖ］であるとすると、角度センサ１０ａの検出値がｄ［Ｖ］±ｚ［Ｖ］の範囲内に入っていれば、下部走行体２０に対する上部旋回体１０の向きが積込位置になっていると判定する。このとき、ｚ［Ｖ］は許容誤差であり、オペレータまたは油圧ショベル１００のメンテナンスを行うサービス員が任意に設定できる。

【0050】

ステップＳ１５０での判定結果がＮＯの場合には、走行油圧モータ２２，２３に対応する電磁比例弁１４へ指令信号の出力を制限して走行動作を停止させ（ステップＳ１５１）、続いて、フロント作業機３０が積込姿勢となっていないことをオペレータに警告する積込姿勢警告表示を表示装置４４に表示させ（ステップＳ１５２）、ステップＳ１３０の処理に戻る。積込姿勢警告表示は、例えば、図７のメッセージ４４ａを強調表示したり、走行動作を停止している状態であることを示すメッセージを追加したりすることにより行う。また、積込姿勢警告表示に併せて、図示しないスピーカ等から警告音声などを出力するようにしてもよい。

【0051】

ステップＳ１６０での判定結果がＮＯの場合には、走行油圧モータ２２，２３に対応する電磁比例弁１４へ指令信号の出力を制限して走行動作を停止させ（ステップＳ１５１）、続いて、下部走行体２０に対する上部旋回体１０の向きが積込位置となっていないことをオペレータに警告する積込姿勢警告表示を表示装置４４に表示させ（ステップＳ１５２）、ステップＳ１３０の処理に戻る。積込姿勢警告表示は、例えば、図８のメッセージ４４ｃを強調表示したり、走行動作を停止している状態であることを示すメッセージを追加したりすることにより行う。また、積込姿勢警告表示に併せて、図示しないスピーカ等から警告音声などを出力するようにしてもよい。

【0052】

また、ステップＳ１５０及びＳ１６０の両方の判定結果がＹＥＳの場合には、積込動作の継続を許容する旨をオペレータに報知するメッセージ（例えば、「積込実施許可」のメッセージ）を表示装置４４に表示させる（ステップＳ１７０）。

【0053】

続いて、走行操作装置４２からの操作信号に基づいて、急な走行操作が行われた否かを判定し（ステップＳ１８０）、判定結果がＹＥＳの場合には、走行油圧モータ２２，２３に対応する電磁比例弁１４へ指令信号の出力を制限して走行動作を停止させ（ステップＳ１８１）、続いて、急な走行操作が行われたことをオペレータに警告する走行警告表示を表示装置４４に表示させ（ステップＳ１８２）、ステップＳ１７０の処理に戻る。ステップＳ１８０における判定においては、走行操作装置４２の操作量の単位時間あたりの増加量が予め定めた値よりも大きい場合に、走行操作装置４２が急操作されたと判定する。走行警告表示は、例えば、表示装置４４に、急操作が行われたとするメッセージや、走行動作を停止している状態であることを示すメッセージを追加することにより行う。また、走行警告表示に併せて、図示しないスピーカ等から警告音声などを出力するようにしてもよい。

【0054】

また、ステップＳ１８０での判定結果がＮＯの場合には、傾斜センサ１９からの検出結果に基づいて、油圧ショベル１００が道板２０１を登り切ったか否か、すなわち、積込動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ１９０）。油圧ショベル１００が道板２０１を登り切ったか否かは、傾斜センサ１９からの検出結果から上部旋回体１０の傾斜が予め定めた角度よりも小さいか否かを判定することにより判定することができる。例えば、傾斜センサ１９の検出結果が水平に近い場合には積込動作が終了しており、道板２０１の角度に近い場合には積込動作の途中であると判定する。

【0055】

ステップＳ１９０での判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１７０の処理に戻る。

【0056】

また、ステップＳ１９０での判定結果がＹＥＳの場合には、角度センサ３１ａ，３２ａ，３３ａからの検出結果に基づいて、フロント作業機３０が運搬姿勢となっているか否かを判定し（ステップＳ２００）、判定結果がＮＯの場合には、油圧ショベル１００の姿勢を運搬姿勢とするようにオペレータに促す運搬姿勢ナビ（運搬姿勢案内）を表示装置４４に表示させ（ステップＳ２０１）、ステップＳ２００での判定結果がＹＥＳになるまでステップＳ２００，Ｓ２０１の処理を繰り返す。

【0057】

運搬姿勢ナビでは、表示装置４４に表示されるフロント作業機３０に係る積込姿勢ナビ（図７）において、メッセージ４４ａに代えて、フロント作業機３０の姿勢を運搬位置に移動するようオペレータに促すメッセージ（例えば、「フロント作業機の姿勢を運案位置に移動してください」のメッセージ）を表示する。

【0058】

また、ステップＳ２００での判定結果がＹＥＳの場合には、積込支援処理を終了する。

【0059】

以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。

【0060】

油圧ショベルのような建設機械は、走行動作を行う下部走行体や、下部走行体に対して旋回動作する上部旋回体、掘削作業などを行うフロント作業機などを備えており、フロント作業機の姿勢や下部走行体に対する上部旋回体の向きなどによっては、運搬車への積み込み時において車体の安定性の低下が懸念される。

【0061】

従来技術においては、定速直進制御時のステアリング操作によって走行の安定性が低下することを抑制することはできるものの、運搬車への積み込み時の車体の姿勢などに起因する安定性については考慮されていない。したがって、例えば、建設機械の運搬車への積み込みに慣れていないオペレータが積込作業を行う場合に、フロント作業機の姿勢や下部走行体に対する上部旋回体の向きなどにより安定性を低下させてしまう状況下で、安定性が向上する方向に操作できない可能性があった。

【0062】

これに対して本実施の形態においては、下部走行体２０及び上部旋回体１０により構成される車体と、車体に設けられたフロント作業機３０及び走行装置とを備えた油圧ショベル１００において、フロント作業機３０を操作するフロント操作装置４１と、走行装置を操作する走行操作装置４２と、上部旋回体１０の傾きを検出する傾斜センサ１９と、フロント作業機３０の姿勢を検出する角度センサ３１ａ，３２ａ，３３ａと、油圧ショベル１００を運搬車２００へ積み込む積込作業に関連した情報を表示させるための積込モードに切り換える積込モードスイッチ４３と、油圧ショベル１００の運搬車２００への積込作業に係る積込情報をオペレータに報知する表示装置４４と、積込モードスイッチ４３により切り換えられた積込モードに応じて積込作業に関連した情報を、表示装置４４に表示させる制御装置５０とを備え、制御装置５０は、積み込み時に安定する積込姿勢としてフロント作業機３０の姿勢を予め記憶し、積込モードにおいて、傾斜センサ１９からの検出結果に基づいて油圧ショベル１００の運搬車２００への積み込み中であるか否かを判定するとともに、角度センサ３１ａ，３２ａ，３３ａからの検出結果に基づいてフロント作業機３０が積込姿勢となっているか否かを判定し、積み込み中であると判定され、積込姿勢となっていないと判定した場合には、フロント作業機３０を積込姿勢とするように操作を促すガイダンス情報を表示装置４４に表示させるように構成したので、建設機械の運搬車への積み込み時における安定性の低下を抑制することができる。

【0063】

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を、図１１を参照しつつ説明する。

【0064】

本実施の形態は、積込支援処理（図８参照）における急な走行操作の判定（ステップＳ１８０）に代えて誤操作の判定を行い、走行操作装置４２の操作量のうち左右の走行油圧モータ２２，２３の一方についての操作量が予め定めた閾値（急操作判定閾値）を越えた場合に、誤操作が行われたと判定する場合を示すものである。なお、本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の構成については説明を省略する。

【0065】

図１１は、走行操作装置の操作量変化の一例を示す図である。

【0066】

図１１において、右側の走行油圧モータ２２に対する走行操作装置４２（右走行操作装置）の操作量は一定であるが、左側の走行油圧モータ２３に対する走行操作装置４２（左走行操作装置）の操作量が急激に大きくなり、急操作判定閾値を越えている。すなわち、左側の走行操作装置４２が急操作（誤操作）されたと判定する。

【0067】

例えば、走行操作装置４２の中立位置における制御装置５０への入力電圧が０．５［Ｖ］、最大操作時の制御装置５０への入力電圧が４．５［Ｖ］であるとすると、急操作判定閾値としては最大操作時に近い操作をしていると考えられる４．０［Ｖ］等を設定する。急操作判定閾値は、オペレータまたは油圧ショベル１００のメンテナンスを行うサービス員が任意に設定できる。

【0068】

また、本実施の形態では、積込支援処理（図８参照）における走行警告表示（ステップＳ１８２）において、オペレータに誤操作である旨を報知する。これにより、オペレータは誤操作状態を改善することができる。

【0069】

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【0070】

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0071】

また、例えば、積込動作中において、走行操作装置４２のうち左右の走行油圧モータ２２，２３の一方について誤操作がなされた場合には、道板２０１上において油圧ショベル１００の安定性が著しく低下することが懸念されるが、本実施の形態においては誤操作を判定し、誤操作の発生時に走行動作を停止するとともに、オペレータに誤操作である旨を報知するように構成したので、安定性の低下を抑制することができる。

【0072】

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を、図１２を参照しつつ説明する。

【0073】

本実施の形態は、積込支援処理（図８参照）における急な走行操作の判定（ステップＳ１８０）に代えて偏差操作の判定を行い、走行操作装置４２の左右の走行油圧モータ２２，２３についての操作量の差の予め定めた期間における積算量が予め定めた閾値（偏差操作判定閾値）を越えた場合に、偏差操作が行われたと判定する場合を示すものである。なお、本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の構成については説明を省略する。

【0074】

図１２は、走行操作装置の操作量変化の一例を示す図である。

【0075】

図１２において、右側の走行油圧モータ２２に対する走行操作装置４２（右走行操作装置）の操作量は一定であるが、左側の走行油圧モータ２３に対する走行操作装置４２（左走行操作装置）の操作量は徐々に大きくなっており、左右の操作量の乖離量（左右走行操作乖離量）も徐々に増加している。左右走行操作乖離量を予め定めた期間積算し、積算量が予め定めた閾値（偏差操作判定閾値）を越えた場合に左右の走行操作装置４２が偏差操作されていると判定する。偏差操作判定閾値は、オペレータまたは油圧ショベル１００のメンテナンスを行うサービス員が任意に設定できる。

【0076】

また、本実施の形態では、積込支援処理（図８参照）における走行警告表示（ステップＳ１８２）において、オペレータに偏差操作である旨を報知する。これにより、オペレータは偏差操作を改善することができる。

【0077】

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【0078】

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0079】

また、例えば、積込動作中において、左右の走行油圧モータ２２，２３に係る走行操作装置４２の操作量に差がある場合（偏差操作と称する）には、道板２０１上において油圧ショベル１００の進行方向が徐々に変化してしまい、安定性が著しく低下することが懸念されるが、本実施の形態においては偏差操作を判定し、偏差操作の発生時に走行動作を停止するとともに、オペレータに偏差操作である旨を報知するように構成したので、安定性の低下を抑制することができる。

【0080】

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や実施の形態の組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

【符号の説明】

【0081】

１０…上部旋回体、１０ａ…旋回角度センサ、１１～１５…電磁比例弁、１６…コントロールバルブ、１７…油圧ポンプ、１８…旋回油圧モータ、１８ａ…旋回角度センサ、１９…傾斜センサ、２０…下部走行体、２１…クローラ（履帯）、２２，２３…走行油圧モータ、３０…フロント作業機、３１…ブーム、３１ａ…ブーム角度センサ、３２…アーム、３２ａ…アーム角度センサ、３３…バケット、３３ａ…バケット角度センサ、３４…ブームシリンダ、３５…アームシリンダ、３６…バケットシリンダ、４０…運転室、４１…フロント操作装置、４２…走行操作装置、４３…積込モードスイッチ、４４…表示装置、５０…制御装置、５１…入力部、５３…記憶部、５４…出力部、１００…油圧ショベル、２００…運搬車、２０１…道板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】