特許 7592477 作業機械、作業機械を含むシステム、および通知装置の制御方法

(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】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】作業機械、作業機械を含むシステム、および通知装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20241125BHJP

   E02F 9/16 20060101ALI20241125BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 B

E02F9/16 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020202718

(22)【出願日】2020-12-07

(65)【公開番号】P2022090359

(43)【公開日】2022-06-17

【審査請求日】2023-11-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡島 一道

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５２－１２８６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０５６５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－００９３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２２０１７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｅ０２Ｆ ９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、
前記車体に支持される作業機と、
シリンダ部と、前記シリンダ部内を往復移動可能なピストンとを有し、前記作業機を駆動する油圧シリンダと、
警報を通知する通知装置と、
前記油圧シリンダおよび前記通知装置を制御するコントローラとを備える、作業機械であって、
前記コントローラは、
前記油圧シリンダのストロークエンドより手前の警報通知位置に前記ピストンが到達したとき、前記通知装置に警報を通知させ、
前記作業機械を操作するオペレータの熟練度に基づいて、前記警報通知位置を調整して警報通知のタイミングを調整可能である、作業機械。

【請求項2】

前記油圧シリンダを駆動するためにオペレータにより操作される操作装置をさらに備え、
前記コントローラは、警報を通知した時刻から前記操作装置の操作量が減少を開始する時刻までの時間に基づいて、オペレータの熟練度を識別する、請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記コントローラは、前記通知装置が警報を通知した後の前記ピストンの静止位置に基づいて、オペレータの熟練度を識別する、請求項１に記載の作業機械。

【請求項4】

車体と、
前記車体に支持される作業機と、
シリンダ部と、前記シリンダ部内を往復移動可能なピストンとを有し、前記作業機を駆動する油圧シリンダと、
警報を通知する通知装置と、
前記油圧シリンダおよび前記通知装置を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記油圧シリンダのストロークエンドより手前の警報通知位置に前記ピストンが到達したとき、前記通知装置に警報を通知させ、
警報通知のタイミングを調整可能であり、
前記油圧シリンダを駆動するためにオペレータにより操作される操作装置をさらに備え、
前記コントローラは、
前記警報通知位置と前記ストロークエンドとの間のストローク規制位置に前記ピストンが到達すると前記ピストンを減速させる、ストローク規制制御を実行し、
前記ストローク規制制御により前記ピストンが静止した後、前記操作装置の操作が継続されていれば、前記ストローク規制制御を解除する、作業機械。

【請求項5】

車体と、
前記車体に支持される作業機と、
シリンダ部と、前記シリンダ部内を往復移動可能なピストンとを有し、前記作業機を駆動する油圧シリンダと、
警報を通知する通知装置と、
前記油圧シリンダおよび前記通知装置を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記油圧シリンダのストロークエンドより手前の警報通知位置に前記ピストンが到達したとき、前記通知装置に警報を通知させ、
警報通知のタイミングを調整可能であり、
前記コントローラは、前記警報通知位置と前記ストロークエンドとの間のストローク規制位置に前記ピストンが到達すると前記ピストンを減速させる、ストローク規制制御を実行し、
前記油圧シリンダの前記ストローク規制制御の実行および停止の切り替えをオペレータが操作する操作部をさらに備える、作業機械。

【請求項6】

前記作業機は、前記車体に対して回転可能なブームと、前記ブームに対して回転可能なアームと、前記アームに対して回転可能なアタッチメントとを有し、
前記油圧シリンダは、前記アームを駆動する第１シリンダと、前記アタッチメントを駆動する第２シリンダとを有し、
前記コントローラは、前記第１シリンダの前記ストローク規制制御の実行および停止と、前記第２シリンダの前記ストローク規制制御の実行および停止とを、個々に切り替え可能である、請求項５に記載の作業機械。

【請求項7】

車体と、前記車体に支持される作業機と、シリンダ部と、前記シリンダ部内を往復移動可能なピストンとを有し、前記作業機を駆動する油圧シリンダと、を含む作業機械と、
警報を通知する通知装置と、
前記油圧シリンダおよび前記通知装置を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記油圧シリンダのストロークエンドより手前の警報通知位置に前記ピストンが到達したとき、前記通知装置に警報を通知させ、
前記作業機械を操作するオペレータの熟練度に基づいて、前記警報通知位置を調整して警報通知のタイミングを調整可能である、作業機械を含むシステム。

【請求項8】

車体と、前記車体に支持される作業機と、シリンダ部と、前記シリンダ部内を往復移動可能なピストンとを有し、前記作業機を駆動する油圧シリンダと、を含む作業機械に関連した警報を通知する通知装置の制御方法であって、
前記油圧シリンダのストロークエンドより手前の警報通知位置に前記ピストンが到達したとき、前記通知装置に警報を通知させ、
前記作業機械を操作するオペレータの熟練度に基づいて、前記警報通知位置を調整して警報通知のタイミングを調整可能である、通知装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械、作業機械を含むシステム、および通知装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特開平１１－１５８９３０号公報（特許文献１）には、以下のような装置が提案されている。油圧ショベルの旋回体の前部に、フロント装置が設けられている。フロント装置は、上下方向にそれぞれ回動可能なブーム、アーム、バケットにより構成されている。ブーム、アーム、バケットは、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダによって、それぞれ駆動される。シリンダがストロークエンドに近づくと、警報を発して、そのことをオペレータに知らせる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－１５８９３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

経験の浅いオペレータは、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに近づいた警報を認識しても、ピストンがストロークエンドに到達しないように操作するのが難しい。ピストンが物理的にストロークエンドにぶつかることで、騒音が発生する。

【0005】

本開示では、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに到達することを抑制できる、作業機械、作業機械を含むシステム、および通知装置の制御方法が提案される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従うと、車体と、車体に支持される作業機と、作業機を駆動する油圧シリンダと、警報を通知する通知装置と、油圧シリンダおよび通知装置を制御するコントローラとを備える、作業機械が提案される。油圧シリンダは、シリンダ部と、シリンダ部内を往復移動可能なピストンとを有している。コントローラは、油圧シリンダのストロークエンドより手前の警報通知位置にピストンが到達したとき、通知装置に警報を通知させ、警報通知のタイミングを調整可能である。

【発明の効果】

【0007】

本開示に従えば、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに到達することを抑制し、騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す側面図である。

【図2】図１に示す作業機械の油圧回路と操作装置とを示すブロック図である。

【図3】図２に示すコントローラ内の機能ブロックを示す図である。

【図4】作業機械の制御の事前準備処理の流れを示すフロー図である。

【図5】オペレータの熟練度に基づいて警報通知位置を調整する処理の流れを示すフロー図である。

【図6】熟練オペレータが警報を通知されたときの動作の一例を示す図である。

【図7】経験の浅いオペレータが警報を通知されたときの動作の一例を示す図である。

【図8】図５に示される警報通知位置を調整するサブルーチンの処理の流れを示すフロー図である。

【図9】シリンダ速度に基づいて警報通知位置を調整する処理の流れを示すフロー図である。

【図10】シリンダ速度が大きいときの動作の一例を示す図である。

【図11】シリンダ速度が小さいときの動作の一例を示す図である。

【図12】警報通知位置とストローク規制位置との一例を示す図である。

【図13】作業中のオペレータの意思に従ってストローク規制制御を解除する処理の流れを示すフロー図である。

【図14】オペレータによる事前の設定に従ってストローク規制制御を解除する処理の流れを示すフロー図である。

【図15】作業機械を含むシステムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0010】

以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」とは、運転室２ａ内の運転席２ｂに着座したオペレータを基準とした方向である。

【0011】

＜作業機械の構成＞
図１は、実施形態に基づく作業機械の一例としての油圧ショベル１００の構成を概略的に示す側面図である。図１に示されるように、本実施の形態の油圧ショベル１００は、走行体１と、旋回体２と、作業機３とを主に有している。走行体１と旋回体２とにより、油圧ショベル１００の車体が構成されている。

【0012】

走行体１は、左右一対の履帯装置１ａを有している。左右一対の履帯装置１ａの各々は、履帯を有している。左右一対の履帯が回転駆動されることにより、油圧ショベル１００が自走する。走行体１が履帯装置１ａの代わりに車輪（タイヤ）を有していてもよい。

【0013】

旋回体２は、走行体１に対して旋回自在に設置されている。この旋回体２は、運転室（キャブ）２ａと、運転席２ｂと、エンジンルーム２ｃと、カウンタウェイト２ｄとを主に有している。運転室２ａは、旋回体２のたとえば前方左側（車両前側）に配置されている。運転室２ａの内部空間には、オペレータが着座するための運転席２ｂが配置されている。本開示では油圧ショベル１００は運転室２ａ内から操作されるが、油圧ショベル１００から離れた場所から無線により油圧ショベル１００が遠隔操作されてもよい。

【0014】

エンジンルーム２ｃおよびカウンタウェイト２ｄの各々は、運転室２ａに対して旋回体２の後方側（車両後側）に配置されている。エンジンルーム２ｃは、エンジンユニット（エンジン、排気処理構造体など）を収納している。エンジンルーム２ｃの上方はエンジンフードにより覆われている。カウンタウェイト２ｄは、エンジンルーム２ｃの後方に配置されている。

【0015】

作業機３は、旋回体２の前部であってたとえば運転室２ａの右側において、旋回体２に支持されている。作業機３は、たとえばブーム３ａ、アーム３ｂ、バケット３ｃ、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、バケットシリンダ４ｃなどを有している。

【0016】

ブーム３ａの基端部は、ブームフートピン５ａにより旋回体２に回転可能に連結されている。アーム３ｂの基端部は、アーム連結ピン５ｂによりブーム３ａの先端部に回転可能に連結されている。バケット３ｃは、バケット連結ピン５ｃによりアーム３ｂの先端部に回転可能に連結されている。バケット３ｃは、複数の刃を有している。バケット３ｃの先端部を、刃先３ｃｅと称する。なお、バケット３ｃは、刃を有していなくてもよい。バケット３ｃの先端部は、ストレート形状の鋼板で形成されていてもよい。

【0017】

ブーム３ａは、ブームシリンダ４ａにより駆動可能である。この駆動により、ブーム３ａは、ブームフートピン５ａを中心に、旋回体２に対して相対回転可能である。アーム３ｂは、アームシリンダ４ｂにより駆動可能である。この駆動により、アーム３ｂは、アーム連結ピン５ｂを中心に、ブーム３ａに対して相対回転可能である。バケット３ｃは、バケットシリンダ４ｃにより駆動可能である。この駆動により、バケット３ｃは、バケット連結ピン５ｃを中心に、アーム３ｂに対して相対回転可能である。

【0018】

バケット３ｃは、作業機３の先端に着脱可能に装着され、アーム３ｂに対して回転可能なアタッチメントの一例である。作業の種類に応じて、アタッチメントが、ブレーカ、グラップル、またはリフティングマグネットなどに付け替えられる。

【0019】

作業機３は、バケットリンク３ｄを有している。バケットリンク３ｄは、第１リンク部材３ｄａと、第２リンク部材３ｄｂとを有している。第１リンク部材３ｄａと第２リンク部材３ｄｂとは、相対回転可能に連結されている。第１リンク部材３ｄａおよび第２リンク部材３ｄｂは、バケットシリンダ４ｃにピン連結されている。第１リンク部材３ｄａは、アーム３ｂに回転可能に連結されている。第２リンク部材３ｄｂは、バケット３ｃの根元部分のブラケットに回転可能に連結されている。

【0020】

ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、およびバケットシリンダ４ｃのそれぞれは、作動油によって駆動される油圧シリンダである。ブーム３ａ、アーム３ｂおよびバケット３ｃの各々が油圧シリンダによって駆動されることにより、作業機３の動作が可能である。油圧シリンダは、作業機３を駆動可能である。

【0021】

ブームシリンダ４ａは、シリンダ部４ａａと、ロッド４ａｂと、ピストン４ａｃとを有している。シリンダ部４ａａは、筒形状を有している。シリンダ部４ａａは、その筒状に延びる一端において、旋回体２に回転可能に接続されている。ピストン４ａｃは、シリンダ部４ａａの内部のシリンダ室内に収容されており、シリンダ室内をシリンダ部４ａａの長手方向（軸方向）に往復移動可能である。ピストン４ａｃは、シリンダ部４ａａの内部において、ブームシリンダ４ａの伸長および収縮方向のそれぞれのストロークの終端であるストロークエンド間で、往復動することが可能である。ロッド４ａｂは、シリンダ部４ａａの長手方向に延びている。ロッド４ａｂの基端は、ピストン４ａｃに固定されている。ロッド４ａｂの先端は、ブーム３ａに回転可能に接続されている。

【0022】

アームシリンダ４ｂは、ブームシリンダ４ａと同様の構成を有しており、シリンダ部４ｂａと、ロッド４ｂｂと、ピストン４ｂｃと（図１には不図示、図２参照）を有している。ピストン４ｂｃは、シリンダ部４ｂａの内部において、アームシリンダ４ｂの伸長および収縮方向のそれぞれのストロークの終端であるストロークエンド間で、往復動することが可能である。バケットシリンダ４ｃは、ブームシリンダ４ａと同様の構成を有しており、シリンダ部４ｃａと、ロッド４ｃｂと、ピストン４ｃｃと（図１には不図示、図２参照）を有している。ピストン４ｃｃは、シリンダ部４ｃａの内部において、バケットシリンダ４ｃの伸長および収縮方向のそれぞれのストロークの終端であるストロークエンド間で、往復動することが可能である。

【0023】

ブームシリンダ４ａには、ストロークセンサ７ａが取り付けられている。ストロークセンサ７ａは、ブームシリンダ４ａにおけるシリンダ部４ａａに対するピストン４ａｃの変位量を検出する。アームシリンダ４ｂには、ストロークセンサ７ｂが取り付けられている。ストロークセンサ７ｂは、アームシリンダ４ｂにおけるシリンダ部４ｂａに対するピストン４ｂｃの変位量を検出する。バケットシリンダ４ｃには、ストロークセンサ７ｃが取り付けられている。ストロークセンサ７ｃは、バケットシリンダ４ｃにおけるシリンダ部４ｃａに対するピストン４ｃｃの変位量を検出する。

【0024】

ブームフートピン５ａの周囲には、角度センサ９ａが取り付けられている。アーム連結ピン５ｂの周囲には、角度センサ９ｂが取り付けられている。バケット連結ピン５ｃの周囲には、角度センサ９ｃが取り付けられている。角度センサ９ａ，９ｂ，９ｃは、ポテンショメータであってもよく、ロータリーエンコーダであってもよい。

【0025】

図１に示されるように、側方視において、ブームフートピン５ａとアーム連結ピン５ｂとを通る直線（図１中に二点鎖線で図示）と、上下方向に延びる直線（図１中に破線で図示）とのなす角度を、ブーム角θｂとする。ブーム角θｂは、旋回体２に対するブーム３ａの角度を表す。ブーム角θｂは、ストロークセンサ７ａの検出結果から算出することができ、また角度センサ９ａの測定値から算出することができる。

【0026】

側方視において、ブームフートピン５ａとアーム連結ピン５ｂとを通る直線と、アーム連結ピン５ｂとバケット連結ピン５ｃとを通る直線（図１中に二点鎖線で図示）とのなす角度を、アーム角θａとする。アーム角θａは、ブーム３ａに対するアーム３ｂの角度を表す。アーム角θａは、ストロークセンサ７ｂの検出結果から算出することができ、また角度センサ９ｂの測定値から算出することができる。

【0027】

側方視において、アーム連結ピン５ｂとバケット連結ピン５ｃとを通る直線と、バケット連結ピン５ｃと刃先３ｃｅとを通る直線（図１中に二点鎖線で図示）とのなす角度を、バケット角θｋとする。バケット角θｋは、アーム３ｂに対するバケット３ｃの角度を表す。バケット角θｋは、ストロークセンサ７ｃの検出結果から算出することができ、また角度センサ９ｃの測定値から算出することができる。

【0028】

＜作業機械の油圧回路と操作装置＞
次に、作業機械の油圧回路と操作装置とについて図２を用いて説明する。図２は、図１に示す作業機械の油圧回路と操作装置とを示すブロック図である。

【0029】

エンジン４２は、たとえばディーゼルエンジンである。エンジン４２への燃料の噴射量が制御されることにより、エンジン４２の出力が制御される。油圧ポンプ４３は、エンジン４２に連結されている。エンジン４２の回転駆動力が油圧ポンプ４３に伝達されることにより、油圧ポンプ４３が駆動される。油圧ポンプ４３は、たとえば斜板を有し、斜板の傾転角が変更されることにより吐出容量を変化させる、可変容量型の油圧ポンプであってもよい。

【0030】

油圧ポンプ４３から吐出された油の一部は、作動油としてメインバルブ４１に供給される。また油圧ポンプ４３から吐出された油の残りは、自己圧減圧弁４５によって一定の圧力に減圧されて、パイロット用として供給される。自己圧減圧弁４５によって一定の圧力に減圧された油は、ＥＰＣ（Electromagnetic Proportional Control）弁４６を介してメインバルブ４１へ供給される。

【0031】

ＥＰＣ弁４６は、コントローラ２０からの電流指令を受ける。ＥＰＣ弁４６は、電流指令の電流値に応じたパイロット圧を発生する。ＥＰＣ弁４６は、パイロット圧によってメインバルブ４１のスプールを駆動する。

【0032】

メインバルブ４１には、油圧アクチュエータとして、ブームシリンダ４ａと、アームシリンダ４ｂと、バケットシリンダ４ｃと、旋回モータ４４とが接続されている。旋回モータ４４は、走行体１に対して旋回体２を相対的に回転させる。メインバルブ４１のスプールが軸方向に移動することにより、各油圧アクチュエータに対する作動油の供給量が調整される。これにより、作業機３の動作および旋回体２の旋回が制御される。

【0033】

本例においては、油圧アクチュエータを作動するために、その油圧アクチュエータに供給される油は、作動油と称される。メインバルブ４１を作動するためにメインバルブ４１の受圧室に供給されてスプールを駆動する油は、パイロット油と称される。パイロット油の圧力はＰＰＣ圧（パイロット油圧）と称される。

【0034】

油圧ポンプ４３は、上記のように作動油とパイロット油との両方を送出するものであってもよい。油圧ポンプ４３は、作動油を送出する油圧ポンプ（メイン油圧ポンプ）と、パイロット油を送出する油圧ポンプ（パイロット油圧ポンプ）とを別々に有してもよい。

【0035】

操作装置２５からの操作指令に基づくコントローラ２０からの指令により、ＥＰＣ弁４６が制御される。操作装置２５の操作に基づいて、掘削、走行体１に対する旋回体２の旋回、バケット３ｃからの荷の排出、などの各種の動作が行なわれる。

【0036】

操作装置２５は、運転室２ａ（図１）内に配置されている。操作装置２５は、オペレータにより操作される。操作装置２５は、作業機３を駆動するオペレータ操作を受け付ける。操作装置２５は、旋回体２を旋回させるオペレータ操作を受け付ける。操作装置２５は、油圧シリンダを駆動するために、オペレータにより操作される。

【0037】

操作装置２５は、第１操作レバー２５Ｌと、第２操作レバー２５Ｒとを有している。第１操作レバー２５Ｌは、たとえば運転席２ｂ（図１）の左側に配置されている。第２操作レバー２５Ｒは、たとえば運転席２ｂの右側に配置されている。第１操作レバー２５Ｌおよび第２操作レバー２５Ｒでは、前後左右の動作が２軸の動作に対応する。

【0038】

第１操作レバー２５Ｌにより、たとえばアーム３ｂおよび旋回体２が操作される。第１操作レバー２５Ｌの前後方向の操作は、たとえば旋回体２の旋回に対応し、前後方向の操作に応じて旋回体２の右旋回動作および左旋回動作が実行される。第１操作レバー２５Ｌの左右方向の操作は、たとえばアーム３ｂの操作に対応し、左右方向の操作に応じてアーム３ｂのダンプ方向（上向き）および掘削方向（下向き）への動作が実行される。

【0039】

第２操作レバー２５Ｒにより、たとえばブーム３ａおよびバケット３ｃが操作される。第２操作レバー２５Ｒの前後方向の操作は、たとえばブーム３ａの操作に対応し、前後方向の操作に応じてブーム３ａが下降する動作および上昇する動作が実行される。第２操作レバー２５Ｒの左右方向の操作は、たとえばバケット３ｃの操作に対応し、左右方向の操作に応じてバケット３ｃの掘削方向（上向き）およびダンプ方向（下向き）への動作が実行される。

【0040】

なお、第１操作レバー２５Ｌの前後方向の操作がアーム３ｂの操作に対応し、左右方向の操作が旋回体２の操作に対応してもよい。また第２操作レバー２５Ｒの左右方向の操作がブーム３ａの操作に対応し、前後方向の操作がバケット３ｃの操作に対応してもよい。

【0041】

操作装置２５は、オペレータ操作に応じた操作信号を出力する。操作装置２５から出力された操作信号に基づいて、操作量センサ２６により操作装置２５の操作量が検知される。操作量センサ２６は、たとえばポテンショメータ、ホール素子などである。操作量センサ２６により検知された操作量の信号が、コントローラ２０に入力される。コントローラ２０は、上記のように、操作装置２５からの操作指令に基づいてＥＰＣ弁４６を制御する。

【0042】

本例においては、操作装置２５は、たとえば電気方式の操作装置であるが、パイロット油圧方式の操作装置であってもよい。操作装置２５がパイロット油圧方式である場合には、操作装置２５の操作量はたとえば油の圧力を検知する圧力センサによって検知される。

【0043】

コントローラ２０は、たとえばコンピュータ、サーバー、携帯端末などであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、タイマなどを含んで構成されている。コントローラ２０は、油圧ショベル１００に搭載されていてもよく、油圧ショベル１００から離れた遠隔地に設置されていてもよい。

【0044】

＜コントローラ２０内の機能ブロック＞
次に、図２に示されたコントローラ２０内の機能ブロックについて、図３を用いて説明する。図３は、図２に示すコントローラ２０内の機能ブロックを示す図である。図３に示されるように、コントローラ２０は、シリンダストローク計算部２１と、警報通知部２２と、ストローク規制制御部２３と、ストローク規制制御解除部２４とを有している。

【0045】

シリンダストローク計算部２１は、ブーム計算部２１ａと、アーム計算部２１ｂと、バケット計算部２１ｃとを有している。

【0046】

ブーム計算部２１ａは、ブームシリンダ４ａに取り付けられたストロークセンサ７ａの検出結果から、ブームシリンダ４ａのシリンダ部４ａａの長手方向におけるピストン４ａｃが移動可能な範囲の長さ（たとえば伸び側のストロークエンドと縮み側のストロークエンドと間の距離。以下では、ブームシリンダ４ａの最大ストロークと称する）を計算する。ブーム計算部２１ａは、ストロークセンサ７ａの検出結果から、または、角度センサ９ａによって測定されるブーム角θｂとの対応関係に基づいて、ブームシリンダ４ａのシリンダ部４ａａの長手方向におけるピストン４ａｃの現在位置を求める。

【0047】

アーム計算部２１ｂは、アームシリンダ４ｂに取り付けられたストロークセンサ７ｂの検出結果から、アームシリンダ４ｂのシリンダ部４ｂａの長手方向におけるピストン４ｂｃが移動可能な範囲の長さ（たとえば伸び側のストロークエンドと縮み側のストロークエンドと間の距離。以下では、アームシリンダ４ｂの最大ストロークと称する）を計算する。アーム計算部２１ｂは、ストロークセンサ７ｂの検出結果から、または、角度センサ９ｂによって測定されるアーム角θａとの対応関係に基づいて、アームシリンダ４ｂのシリンダ部４ｂａの長手方向におけるピストン４ｂｃの現在位置を求める。

【0048】

バケット計算部２１ｃは、バケットシリンダ４ｃに取り付けられたストロークセンサ７ｃの検出結果から、バケットシリンダ４ｃのシリンダ部４ｃａの長手方向におけるピストン４ｃｃが移動可能な範囲の長さ（たとえば伸び側のストロークエンドと縮み側のストロークエンドと間の距離。以下ではバケットシリンダ４ｃの最大ストロークと称する）を計算する。バケット計算部２１ｃは、ストロークセンサ７ｃの検出結果から、または、角度センサ９ｃによって測定されるバケット角θｋとの対応関係に基づいて、バケットシリンダ４ｃのシリンダ部４ｃａの長手方向におけるピストン４ｃｃの現在位置を求める。

【0049】

警報通知部２２は、ブーム通知部２２ａと、アーム通知部２２ｂと、バケット通知部２２ｃとを有している。

【0050】

ブーム通知部２２ａは、ブームシリンダ４ａのピストン４ａｃが警報通知位置に到達したとき、通知装置６０に制御信号を送信して、通知装置６０に警報を通知させる。アーム通知部２２ｂは、アームシリンダ４ｂのピストン４ｂｃが警報通知位置に到達したとき、通知装置６０に制御信号を送信して、通知装置６０に警報を通知させる。バケット通知部２２ｃは、バケットシリンダ４ｃのピストン４ｃｃが警報通知位置に到達したとき、通知装置６０に制御信号を送信して、通知装置６０に警報を通知させる。

【0051】

通知装置６０は、ランプ６１、ブザー６２、振動体６３などを有している。通知装置６０は、警報通知部２２からの制御信号の入力を受けて、オペレータに警報を通知する。振動体６３は、たとえば、第１操作レバー２５Ｌおよび第２操作レバー２５Ｒに設けられていてもよい。

【0052】

ストローク規制制御部２３は、ブーム規制部２３ａと、アーム規制部２３ｂと、バケット規制部２３ｃとを有している。

【0053】

ブーム規制部２３ａは、ブームシリンダ４ａのピストン４ａｃをストロークエンドに到達させない制御をする。アーム規制部２３ｂは、アームシリンダ４ｂのピストン４ｂｃをストロークエンドに到達させない制御をする。バケット規制部２３ｃは、バケットシリンダ４ｃのピストン４ｃｃをストロークエンドに到達させない制御をする。各ピストン４ａｃ，４ｂｃ，４ｃｃをストロークエンドに到達させない制御を、以下ではストローク規制制御と称する。

【0054】

ストローク規制制御解除部２４は、ブーム解除部２４ａと、アーム解除部２４ｂと、バケット解除部２４ｃとを有している。

【0055】

ブーム解除部２４ａは、ブーム規制部２３ａによるストローク規制制御を解除して、ブームシリンダ４ａのピストン４ａｃがストロークエンドに到達できるようにする。アーム解除部２４ｂは、アーム規制部２３ｂによるストローク規制制御を解除して、アームシリンダ４ｂのピストン４ｂｃがストロークエンドに到達できるようにする。バケット解除部２４ｃは、バケット規制部２３ｃによるストローク規制制御を解除して、バケットシリンダ４ｃのピストン４ｃｃがストロークエンドに到達できるようにする。

【0056】

ストローク規制制御部２３とストローク規制制御解除部２４とは、適宜、ＥＰＣ弁４６に制御信号を送信することにより、メインバルブ４１のスプールを停止させたり、メインバルブ４１のスプールの駆動を許容したりする。

【0057】

操作部３０は、オペレータによって操作される。操作部３０は、運転室２ａ内に配置されていてもよい。操作部３０は、運転席２ｂに着座したオペレータが容易に操作可能な位置に配置されていてもよい。操作部３０は、モニタ３１、スイッチ３２などを有している。モニタ３１は、タッチパネルであってもよい。スイッチ３２は、押し釦などの任意のスイッチであってもよい。スイッチ３２は、たとえば、第１操作レバー２５Ｌおよび第２操作レバー２５Ｒに設けられていてもよい。

【0058】

オペレータは、操作部３０を操作することにより、ストローク規制制御を有効化または無効化する設定を行う。オペレータによる操作部３０の操作内容が、ストローク規制制御設定部５０に入力される。ストローク規制制御設定部５０は、ストローク規制制御を実行するか非実行とするかの設定を、コントローラ２０に入力する。

【0059】

モニタ３１は、通知装置６０としての機能を備えていてもよい。モニタ３１上での表示によって、オペレータに警報が通知されてもよい。

【0060】

＜作業機械の制御方法＞
以上の構成を備える作業機械（油圧ショベル１００）において、油圧シリンダのピストン４ａｃ，４ｂｃ，４ｃｃがストロークエンドに到達することを抑制する制御について、以下に説明する。

【0061】

図４は、作業機械の制御の事前準備処理の流れを示すフロー図である。図４に示されるように、まずステップＳ１において、コントローラ２０は、油圧シリンダの最大ストロークを取得する。図３を参照して説明した通り、ブーム計算部２１ａは、ブームシリンダ４ａに取り付けられたストロークセンサ７ａの検出結果から、ブームシリンダ４ａの最大ストロークを計算する。アーム計算部２１ｂは、アームシリンダ４ｂに取り付けられたストロークセンサ７ｂの検出結果から、アームシリンダ４ｂの最大ストロークを計算する。バケット計算部２１ｃは、バケットシリンダ４ｃに取り付けられたストロークセンサ７ｃの検出結果から、バケットシリンダ４ｃの最大ストロークを計算する。

【0062】

ステップＳ２において、コントローラ２０は、警報通知位置を設定する。アーム通知部２２ｂは、ステップＳ１で求められたアームシリンダ４ｂの最大ストロークを参照して、ストロークエンドより手前に警報通知位置を設定する。アーム通知部２２ｂは、警報を認識してオペレータがアーム３ｂの操作を止める場合に、ピストン４ｂｃがストロークエンドには到達しないがピストン４ｂｃの静止位置ができる限りストロークエンドに近くなるように、警報通知位置を設定する。ブーム通知部２２ａおよびバケット通知部２２ｃもまた同様に、警報通知位置を設定する。

【0063】

ステップＳ３において、コントローラ２０、具体的にはストローク規制制御部２３は、ストローク規制位置を設定する。ストローク規制位置は、ストロークエンドに到達する前にピストンを静止させるコントローラ２０の介入制御によって、ピストンが減速を開始する位置として設定される。ストローク規制位置は、警報通知位置とストロークエンドとの間に設定される。ストロークエンドに向かって移動するピストンがストローク規制位置に到達すると、ピストンは減速を開始する。このように事前準備処理が行われる。

【0064】

（オペレータの熟練度に基づく警報通知位置の調整）
実施形態のコントローラ２０は、オペレータの熟練度に基づいて警報通知位置を調整して、オペレータに警報を通知するタイミングを変更可能なように、構成されている。図５は、オペレータの熟練度に基づいて警報通知位置を調整する処理の流れを示すフロー図である。

【0065】

図５に示されるように、ステップＳ１１において、コントローラ２０は、オペレータによる操作レバーの操作の入力を受ける。オペレータが第１操作レバー２５Ｌおよび／または第２操作レバー２５Ｒを操作すると、操作量センサ２６がそのレバーの操作方向および操作量を検知する。操作量センサ２６により検知されたレバーの操作方向および操作量の信号が、コントローラ２０に入力される。ステップＳ１２において、コントローラ２０は、オペレータの操作に従って、作業機３の動作を開始する。

【0066】

ステップＳ１３において、コントローラ２０は、ピストンの現在位置を取得する。ブーム計算部２１ａは、ストロークセンサ７ａまたは角度センサ９ａの検出結果に基づいて、ピストン４ａｃの現在位置を求める。アーム計算部２１ｂは、ストロークセンサ７ｂまたは角度センサ９ｂの検出結果に基づいて、ピストン４ｂｃの現在位置を求める。バケット計算部２１ｃは、ストロークセンサ７ｃまたは角度センサ９ｃの検出結果に基づいて、ピストン４ｃｃの現在位置を求める。

【0067】

ステップＳ１４において、コントローラ２０は、ピストンが警報通知位置に到達したか否かを判断する。ブーム通知部２２ａは、ブーム計算部２１ａにより求められるブームシリンダ４ａのピストン４ａｃの現在位置に基づいて、ピストン４ａｃが所定の警報通知位置に到達したか否かを判断する。アーム通知部２２ｂは、アーム計算部２１ｂにより求められるアームシリンダ４ｂのピストン４ｂｃの現在位置に基づいて、ピストン４ｂｃが所定の警報通知位置に到達したか否かを判断する。バケット通知部２２ｃは、バケット計算部２１ｃにより求められるバケットシリンダ４ｃのピストン４ｃｃの現在位置に基づいて、ピストン４ｃｃが所定の警報通知位置に到達したか否かを判断する。

【0068】

ピストンが警報通知位置に到達していないと判断されると（ステップＳ１４においてＮＯ）、ステップＳ１３のピストンの現在位置の取得と、ステップＳ１４の判断とが繰り返される。

【0069】

ピストンが警報通知位置に到達したと判断されると（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、ステップＳ１５に進み、オペレータに警報が通知される。警報通知部２２は、通知装置６０に制御信号を出力する。制御信号の入力を受けた通知装置６０は、ランプ６１を点灯させたり、ブザー６２から音声を出力させたり、振動体６３を振動させたりすることで、オペレータに警報を通知する。

【0070】

警報を認識したオペレータは、第１操作レバー２５Ｌおよび／または第２操作レバー２５Ｒの操作量を減少させる。典型的にはオペレータは、それまで操作していた第１操作レバー２５Ｌおよび／または第２操作レバー２５Ｒから手を離す。操作量センサ２６は、第１操作レバー２５Ｌおよび／または第２操作レバー２５Ｒの操作量の減少を検知して、その操作量の減少をコントローラ２０に入力する。

【0071】

オペレータの操作の入力を受けたコントローラ２０が、ＥＰＣ弁４６の開度を減少させることにより、メインバルブ４１に供給されるパイロット圧の変動を低減する。メインバルブ４１のスプールの動作が抑制されて、油圧シリンダのピストンの移動速度が減少することにより、作業機３の動作速度が小さくなる。典型的には、コントローラ２０がＥＰＣ弁４６を全閉にすることにより、メインバルブ４１のスプールが移動を停止する。油圧シリンダのピストンが静止することによって、作業機３の動作が停止する（ステップＳ１６）。

【0072】

ステップＳ１７において、コントローラ２０は、ピストンの静止位置を取得する。ブーム計算部２１ａは、ストロークセンサ７ａまたは角度センサ９ａの検出結果に基づいて、ピストン４ａｃの静止位置を求める。アーム計算部２１ｂは、ストロークセンサ７ｂまたは角度センサ９ｂの検出結果に基づいて、ピストン４ｂｃの静止位置を求める。バケット計算部２１ｃは、ストロークセンサ７ｃまたは角度センサ９ｃの検出結果に基づいて、ピストン４ｃｃの静止位置を求める。

【0073】

ステップＳ１８において、コントローラ２０は、必要に応じて警報通知位置を調整することで、警報を通知するタイミングを変更する。

【0074】

ステップＳ１５で警報を通知したにもかかわらず、警報を認識したオペレータが操作装置の操作量を減少させるまでに時間を要した場合に、ストロークエンドの手前でピストンを静止させることができずにピストンがストロークエンドにまで到達することがある。図６および後述する図７，８に基づいて、油圧ショベル１００を操作するオペレータの熟練度に基づいて警報通知処理を調整する処理について説明する。

【0075】

図６は、熟練オペレータが警報を通知されたときの動作の一例を示す図である。図６および後述する図７，１０－１２において、横軸は時間を示し、縦軸はシリンダストローク量、すなわち、油圧シリンダにおけるストロークエンドへ向かって移動するピストンの移動距離を示す。

【0076】

図６に示されるように、熟練オペレータが油圧ショベル１００を操作するとき、時刻ｔ１１において警報が通知される。警報を認識したオペレータは、時刻ｔ１２において操作装置２５の操作量の減少を開始する。警報を通知した時刻から操作装置２５の操作量が減少を開始する時刻まで、時間Ｔ１が経過している。このような操作により、ピストンは、ストロークエンドまでの距離Ｌの位置で静止する。距離Ｌは、たとえば最大ストロークの１０％であってもよい。

【0077】

図７は、経験の浅いオペレータが警報を通知されたときの動作の一例を示す図である。図６に示される熟練オペレータの操作と同様に、ピストンをストロークエンドまでの距離Ｌの位置で静止させるには、時刻ｔ１２において操作装置２５の操作量の減少を開始する必要がある。

【0078】

経験の浅いオペレータは、警報を認識してもすぐに操作装置２５の操作をやめず、警報を通知した時刻から操作装置２５の操作量が減少を開始する時刻まで、より長い時間Ｔ２の経過を必要とする。そのため、経験の浅いオペレータが油圧ショベル１００を操作するときには、図６に示される時刻ｔ１１よりも早い時刻ｔ２１において、警報を通知するようにする。図７に示される警報通知位置は、図６と比較して、ストロークエンドからより離れた位置に設定されている。

【0079】

油圧ショベル１００を操作するオペレータは、自らの熟練度に応じて、操作を開始する前の初期設定として、警報通知位置を調整して警報通知のタイミングを定めることができる。経験の浅いオペレータが油圧ショベル１００を操作する場合に、警報通知のタイミングを早めることにより、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに到達することを抑制し、騒音を低減することができる。

【0080】

他方、コントローラ２０は、作業中に、オペレータの熟練度を識別し、オペレータの熟練度に基づくフィードバック制御により警報通知位置を自動的に調整して、オペレータに警報を通知するタイミングを変更することができる。図８は、図５に示されるステップＳ１８における、警報通知位置を調整するサブルーチンの処理の流れを示すフロー図である。

【0081】

ステップＳ２１において、コントローラ２０は、ステップＳ１７で取得されたピストンの静止位置が、油圧シリンダのストロークエンドであったか否かを判断する。

【0082】

ピストンの静止位置がストロークエンドであると判断された場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、ステップＳ２２に進み、コントローラ２０は、ピストンがストロークエンドに到達した回数をインクリメントする。コントローラ２０は、図５に示される処理が開始されるまでの以前の処理において、ピストンの静止位置がストロークエンドであった回数を、メモリに記憶している。コントローラ２０は、ストロークエンドへの到達回数をメモリから読み出し、到達回数に１を加える処理をする。

【0083】

ステップＳ２３において、コントローラ２０は、インクリメントされた到達回数と、メモリに記憶されている所定の基準回数とを比較して、到達回数が基準回数以上であるか否かを判断する。

【0084】

到達回数が基準回数以上であれば（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、ステップＳ１５において油圧シリンダのピストンがストロークエンドに近づいた警報を通知したにもかかわらず、ピストンをストロークエンドにぶつけてしまう操作が繰り返し行われたとの判断で、コントローラ２０は、経験の浅いオペレータが油圧ショベル１００を操作していると認識する。この場合、ステップＳ２４に進み、警報通知のタイミングを早めて、警報通知位置をストロークエンドから遠ざけるように調整する処理が行われる。

【0085】

ステップＳ２３の判断において、到達回数が基準回数未満であれば（ステップＳ２３においてＮＯ）、警報通知位置を調整する処理は行われず、処理はリターンされる。

【0086】

ステップＳ２１の判断において、ピストンの静止位置がストロークエンドでなく、ストロークエンドの手前でピストンが静止したと判断された場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、ステップＳ２５に進み、コントローラ２０は、ピストンの静止位置とストロークエンドとの距離を算出する。

【0087】

ステップＳ２６において、コントローラは、ステップＳ２５で算出された距離と、メモリに記憶されている所定の基準距離とを比較して、ピストンの静止位置とストロークエンドとの距離が基準距離以上であるか否かを判断する。

【0088】

距離が基準距離以上であれば（ステップＳ２６においてＹＥＳ）、ステップＳ１５で通知された警報を認識したオペレータが直ちに操作装置２５の操作を停止した結果、ストロークエンドから離れた位置でピストンが静止したとの判断で、コントローラは、熟練オペレータが油圧ショベル１００を操作していると認識する。この場合、ステップＳ２７に進み、警報通知のタイミングを遅くして、警報通知位置をストロークエンドに近づけるように調整する処理が行われる。

【0089】

ステップＳ２６の判断において、距離が基準距離未満であれば（ステップＳ２６においてＮＯ）、警報通知位置を調整する処理は行われず、処理はリターンされる。

【0090】

コントローラ２０は、通知装置６０が警報を通知した後のピストンの静止位置に基づいて、油圧ショベル１００を操作するオペレータの熟練度を識別する。コントローラ２０は、オペレータの熟練度に基づいて、警報通知位置を調整する。

【0091】

経験の浅いオペレータが油圧ショベル１００を操作している場合に、警報通知のタイミングを早める変更をコントローラ２０が行うことにより、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに到達することを抑制し、騒音を低減することができる。

【0092】

熟練オペレータが油圧ショベル１００を操作している場合に、警報通知のタイミングを遅くする変更をコントローラ２０が行うことにより、ピストンが静止する位置からストロークエンドまでの長さをより小さくできる。油圧シリンダの最大ストロークのうちのより広い範囲を使って作業機３を動作させることで、作業の効率を向上することができる。

【0093】

図６，７に示されるように、熟練オペレータが警報を認識してから操作装置２５の操作量の減少を開始するまでの時間Ｔ１は比較的短く、経験の浅いオペレータが警報を認識してから操作装置２５の操作量の減少を開始するまでの時間Ｔ２は比較的長い。そのためコントローラ２０は、警報を通知した時刻から操作装置２５の操作量が減少を開始するまでの時間に基づいて、オペレータの熟練度を識別することができる。

【0094】

たとえばコントローラ２０は、警報を通知した時刻から操作装置２５の操作量が減少を開始するまでの時間を、メモリに記憶されている所定の基準時間と比較することができる。コントローラ２０は、その時間が基準時間よりも短ければ、熟練オペレータが操作していると識別して、警報通知のタイミングを遅くして、警報通知位置をストロークエンドに近づけることができる。コントローラ２０は、その時間が基準時間よりも長ければ、経験の浅いオペレータが操作していると識別して、警報通知のタイミングを早めて、警報通知位置をストロークエンドから遠ざけることができる。

【0095】

（シリンダ速度に基づく警報通知位置の調整）
実施形態のコントローラ２０は、ストロークエンドに向かうピストンの移動速度（これをシリンダ速度と称する）に基づくフィードフォワード制御により警報通知位置を調整して、オペレータに警報を通知するタイミングを変更することができる。図９は、シリンダ速度に基づいて警報通知位置を調整する処理の流れを示すフロー図である。

【0096】

図９に示されるように、ステップＳ３１において、コントローラ２０は、オペレータによる操作レバーの操作の入力を受ける。ステップＳ３２において、コントローラ２０は、オペレータの操作に従って、作業機３の動作を開始する。ステップＳ３３において、コントローラ２０は、ピストンの現在位置を取得する。ステップＳ３１～Ｓ３３の処理は、図５に示されるステップＳ１１～Ｓ１３の処理と同様に行われる。

【0097】

ステップＳ３４において、コントローラ２０は、ピストンが判定位置に到達したか否かを判断する。警報通知部２２は、シリンダストローク計算部２１により求められる油圧シリンダのピストンの現在位置に基づいて、ピストンが所定の判定位置に到達したか否かを判断する。

【0098】

ピストンが判定位置に到達していないと判断されると（ステップＳ３４においてＮＯ）、ステップＳ３３のピストンの現在位置の取得と、ステップＳ３４の判断とが繰り返される。

【0099】

ピストンが判定位置に到達したと判断されると（ステップＳ３４においてＹＥＳ）、ステップＳ３５において、コントローラ２０は、操作量センサ２６から、オペレータによって操作されている第１操作レバー２５Ｌおよび／または第２操作レバー２５Ｒの操作量の入力を受ける。ステップＳ３６において、コントローラ２０は、このレバーの操作量に従ったシリンダ速度を算出する。ステップＳ３７において、コントローラ２０は、シリンダ速度に基づいて、警報通知位置を設定する。

【0100】

図１０は、シリンダ速度が大きいときの動作の一例を示す図である。ステップＳ３６では、ピストンが判定位置に到達した時刻ｔ３１におけるシリンダ速度を取得する。シリンダ速度が大きいときにはレバーの操作量が大きく、レバーの中立位置からの変位が大きいので、オペレータがレバーから手を離してからレバーが中立位置に戻るまでの時間が比較的長くなる。単位時間当たりのピストンの移動距離が大きいので、警報を通知してから警報を認識したオペレータが操作装置２５の操作量を減少させるまでに、ピストンが比較的長い距離を移動する。

【0101】

そのためコントローラ２０は、シリンダ速度が大きいときには、ストロークエンドからより離れた位置を、警報通知位置として設定する。図１０の例では、時刻ｔ３２において警報が通知される。警報を認識したオペレータが操作装置２５の操作量を減少させることで、時刻ｔ３３においてピストンの減速が開始している。警報を通知した時刻からピストンが減速を開始するまで、時間Ｔ３が経過している。このような操作により、ピストンは、ストロークエンドまで距離Ｌの位置で静止する。

【0102】

図１１は、シリンダ速度が小さいときの動作の一例を示す図である。ステップＳ３６では、図１０と同じ判定位置にピストンが到達した時刻ｔ４１におけるシリンダ速度を取得する。シリンダ速度が小さいときにはレバーの操作量が小さく、レバーの中立位置からの変位が小さいので、オペレータがレバーから手を離してからレバーが中立位置に戻るまでの時間が比較的短くなる。単位時間当たりのピストンの移動距離が小さいので、警報を通知してから警報を認識したオペレータが操作装置２５の操作量を減少させるまでに、ピストンが移動する距離が比較的短くなる。

【0103】

そのためコントローラ２０は、シリンダ速度が小さいときには、ストロークエンドにより近い位置を、警報通知位置として設定する。図１１の例では、時刻ｔ４２において警報が通知される。警報を認識したオペレータが操作装置２５の操作量を減少させることで、時刻ｔ４３においてピストンの減速が開始している。警報を通知した時刻からピストンが減速を開始するまで、時間Ｔ４が経過している。このような操作により、ピストンは、図１０と同様にストロークエンドまで距離Ｌの位置で静止する。

【0104】

コントローラ２０は、ピストンが判定位置に到達したときのシリンダ速度に基づいて、警報通知位置を調整する。シリンダ速度が大きいと、警報を通知した時刻からピストンが減速を開始するまでにピストンが移動する距離が比較的長くなる。シリンダ速度が大きい場合に、警報通知のタイミングを早く設定することにより、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに到達することを抑制し、騒音を低減することができる。シリンダ速度が小さいと、警報を通知した時刻からピストンが減速を開始するまでにピストンが移動する距離が比較的短くなる。シリンダ速度が小さい場合に、警報通知のタイミングを遅く設定することにより、油圧シリンダの最大ストロークのうちのより広い範囲を使って作業機３を動作させることができるので、作業の効率を向上することができる。

【0105】

図９に示される以後のステップＳ３８～Ｓ４１の処理は、図５に示されるステップＳ１３～Ｓ１６の処理と同じであるので、その説明を省略する。

【0106】

（ストローク規制制御とその解除）
次に、ストローク規制制御について説明する。図１２は、警報通知位置とストローク規制位置との一例を示す図である。

【0107】

既に説明した通り、ストローク規制制御は、油圧シリンダのピストンをストロークエンドに到達する前に静止させるコントローラ２０の介入制御である。ストローク規制位置は、ストローク規制制御によってピストンが減速を開始する位置として設定される、警報通知位置とストロークエンドとの間の位置である。

【0108】

図１２の例では、時刻ｔ５１において警報が通知される。警報が通知された後の時刻ｔ５２にピストンが到達する位置を、ストローク規制位置として設定する。ピストンがストローク規制位置に到達すると、オペレータによる操作装置２５の操作に関わらず、ピストンが減速を開始する。ストローク規制制御により、ピストンは、ストロークエンドまで距離Ｌの位置で静止する。図１２に示される距離Ｌは、たとえば最大ストロークの５％であってもよい。

【0109】

次に、作業中に、油圧シリンダのピストンを、オペレータの意思に従ってストロークエンドに到達させることを可能にするための、ストローク規制制御を解除する制御について説明する。図１３は、作業中のオペレータの意思に従ってストローク規制制御を解除する処理の流れを示すフロー図である。

【0110】

図１３に示されるステップＳ５１～Ｓ５５の処理は、図５に示されるステップＳ１１～Ｓ１５の処理と同じであるので、説明を省略する。

【0111】

ステップＳ５６において、コントローラ２０は、ステップＳ５３と同様に、ピストンの現在位置を取得する。

【0112】

ステップＳ５７において、コントローラ２０は、ピストンがストローク規制位置に到達したか否かを判断する。ストローク規制制御部２３は、シリンダストローク計算部２１により求められる油圧シリンダのピストンの現在位置に基づいて、ピストンが所定のストローク規制位置に到達したか否かを判断する。

【0113】

ピストンがストローク規制位置に到達していないと判断されると（ステップＳ５７においてＮＯ）、ステップＳ５６のピストンの現在位置の取得と、ステップＳ５７の判断とが繰り返される。

【0114】

ピストンがストローク規制位置に到達したと判断されると（ステップＳ５７においてＹＥＳ）、ステップＳ５８において、コントローラ２０は、ストローク規制制御を実行する。ストローク規制制御部２３は、ＥＰＣ弁４６に制御信号を送信して、ＥＰＣ弁４６の開度を減少させることで、ピストンを減速させる。ＥＰＣ弁４６を閉じてメインバルブ４１へのパイロット油の供給を停止することで、メインバルブ４１のスプールが移動を停止する。油圧シリンダのピストンが静止することによって、作業機３の動作が停止する。

【0115】

ストローク規制制御によりピストンが静止し作業機３が停止した後、ステップＳ５９において、コントローラ２０は、オペレータによる操作装置２５の操作が継続しているか否かを判断する。操作装置２５の操作は、操作量センサ２６によって検知される。コントローラ２０は、操作量センサ２６から、操作装置２５が操作されていることを示す検知結果が入力されているか否かに基づいて、操作装置２５の操作が継続しているか否かを判断する。操作装置２５の操作が継続していないと判断されると（ステップＳ５９においてＮＯ）、そのまま処理を終了する（図１３のエンド）。

【0116】

操作装置２５の操作が継続していると判断されると（ステップＳ５９においてＹＥＳ）、コントローラ２０は、この操作装置２５の継続的な操作を、ピストンをさらに移動させようとするオペレータの意思の現れと認識して、ステップＳ６０において、ストローク規制制御を解除する。ストローク規制制御解除部２４は、ＥＰＣ弁４６に対して、オペレータによる操作装置２５の操作量に従った弁開度とすることを指令する制御信号を出力する。ＥＰＣ弁４６の制御によってメインバルブ４１にパイロット油が供給され、メインバルブ４１のスプールが移動する。油圧シリンダのピストンが移動することによって、作業機３の動作が再開する（ステップＳ６１）。ピストンがストロークエンドに到達すると（ステップＳ６２）、処理を終了する（図１３のエンド）。

【0117】

バケットシリンダ４ｃのピストン４ｃｃをストロークエンドに到達させた衝撃を利用してバケット３ｃに付着した土砂を落下させる土落とし作業など、作業の内容によって、油圧シリンダのピストンを意図的にストロークエンドにまで移動させたい場合がある。そのようなオペレータの意思を、操作装置２５の操作が継続していることで認識して、ストローク規制制御を解除する。これにより、オペレータがストロークエンドを使いたいときに自在に使えるようになるので、作業性を向上することができる。

【0118】

図１４は、オペレータによる事前の設定に従ってストローク規制制御を解除する処理の流れを示すフロー図である。

【0119】

図１４に示されるように、ステップＳ７１において、作業の準備として、オペレータによるストローク規制制御の設定が行われる。オペレータは、操作部３０、具体的にはモニタ３１またはスイッチ３２など、を操作する。オペレータの操作がストローク規制制御設定部５０に入力されて、ストローク規制制御設定部５０はストローク規制制御を実行するか非実行とするかを設定する。ストローク規制制御設定部５０は、この設定をコントローラ２０に入力する。

【0120】

たとえば、熟練オペレータは、ストローク規制制御を非実行とする設定として、警報通知位置にピストンが到達すると警報を通知するがコントローラ２０の介入制御は行わない設定としてもよい。たとえば、経験の浅いオペレータは、ストローク規制制御を実行する設定として、警報を通知されたときに操作装置２５の操作量を減少させるオペレータの操作が追いつかないときにも、コントローラ２０の介入制御によってピストンがストロークエンドに確実に到達しないような設定としてもよい。

【0121】

ステップＳ７２～Ｓ７８の処理は、図１３に示されるステップＳ５１～Ｓ５７の処理と同じであるので、説明を省略する。

【0122】

ステップＳ７９において、コントローラ２０は、ストローク規制制御が有効か否かを判断する。ステップＳ７１における事前の設定に従って、ストローク規制制御が有効化されているか無効化されているかを、コントローラ２０は判断する。

【0123】

ストローク規制制御が有効であれば（ステップＳ７９においてＹＥＳ）、ステップＳ８０において、コントローラ２０は、ストローク規制制御を実行して、作業機３の動作を停止させる。そして、処理を終了する（図１４のエンド）。

【0124】

ストローク規制制御が解除されていれば（ステップＳ７９においてＮＯ）、ステップＳ８１において、オペレータによる操作装置２５の操作に従って、作業機３の動作が継続する。油圧シリンダのピストンがストロークエンドに到達すると（ステップＳ８２）、処理を終了する（図１４のエンド）。

【0125】

オペレータが操作部３０を操作してストローク規制制御の実行および停止を事前に切り替えられる構成とすることで、バケット３ｃの土落とし作業など、オペレータがストロークエンドを使いたいときに自在に使えるようになるので、作業性を向上することができる。

【0126】

図１３，１４に示されるストローク規制制御の実行および停止の切り替えを、各油圧シリンダ毎に設定できる構成とされていてもよい。図３に示されるブーム規制部２３ａ、アーム規制部２３ｂおよびバケット規制部２３ｃは、各々独立して制御可能であってもよい。図３に示されるブーム解除部２４ａ、アーム解除部２４ｂおよびバケット解除部２４ｃは、各々独立して制御可能であってもよい。ストローク規制制御設定部５０は、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂおよびバケットシリンダ４ｃの各々に対して、個別にストローク規制制御の実行と不実行とを設定できるものであってもよい。

【0127】

たとえば、アーム３ｂについてはストローク規制制御を実行して、アームシリンダ４ｂのピストン４ｂｃがストロークエンドに到達しないように制御する一方、バケット３ｃについてはストローク規制制御を停止して、オペレータがバケット３ｃからの土落とし作業を自在に行える設定としてもよい。このような設定とすることで、騒音の発生を確実に抑制できるとともに、作業機３の操作性を向上することができる。

【0128】

これまでの実施形態では、油圧ショベル１００がコントローラ２０と通知装置６０とを備えており、油圧ショベル１００に搭載されているコントローラ２０が通知装置６０に警報を通知させる制御をする例について説明した。コントローラ２０と通知装置６０とは、必ずしも油圧ショベル１００に搭載されていなくてもよい。

【0129】

図１５は、作業機械を含むシステムの概略図である。油圧ショベル１００の外部に配置されたコントローラ１２０が、たとえばストロークセンサ７ａ，７ｂ，７ｃの検出結果を示す信号を油圧ショベル１００から受信して、その信号に基づいて通知装置６０に警報を通知させるシステムを構成してもよい。コントローラ１２０と通知装置６０とは、油圧ショベル１００の作業現場に配置されてもよく、油圧ショベル１００の作業現場から離れた遠隔地に配置されてもよい。

【0130】

以上のように実施形態について説明を行ったが、各実施形態において互いに組み合わせ可能な構成を適宜組み合わせてもよい。また、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0131】

１ 走行体、２ 旋回体、３ 作業機、３ａ ブーム、３ｂ アーム、３ｃ バケット、３ｃｅ 刃先、４ａ ブームシリンダ、４ａａ，４ｂａ，４ｃａ シリンダ部、４ａｂ，４ｂｂ，４ｃｂ ロッド、４ａｃ，４ｂｃ，４ｃｃ ピストン、４ｂ アームシリンダ、４ｃ バケットシリンダ、７ａ，７ｂ，７ｃ ストロークセンサ、９ａ，９ｂ，９ｃ 角度センサ、２０，１２０ コントローラ、２１ シリンダストローク計算部、２２ 警報通知部、２３ ストローク規制制御部、２４ ストローク規制制御解除部、２５ 操作装置、２５Ｌ 第１操作レバー、２５Ｒ 第２操作レバー、２６ 操作量センサ、３０ 操作部、３１ モニタ、３２ スイッチ、４１ メインバルブ、４６ ＥＰＣ弁、５０ ストローク規制制御設定部、６０ 通知装置、６１ ランプ、６２ ブザー、６３ 振動体、１００ 油圧ショベル。

【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】