JP2018017091A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】作業効率の低下を抑えつつ作業具と運転席との干渉を防止すること。【解決手段】アームトップピンＰ３と平行する視点において、バケット７の外縁部には複数の被検出部７ａ、７ｂが予め設定され、かつ、アームトップピンＰ３と各被検出部７ａ、７ｂとを結ぶ複数の線分はアームトップピンＰ３から異なる方向に延びている。コントローラ１５は、ブーム角センサ１１、アーム角センサ１２及びバケット角センサ１３による検出結果に基づいて被検出部７ａ、７ｂの位置をそれぞれ特定し、被検出部７ａ、７ｂの中から干渉防止領域までの距離が最も短い最近接被検出部を選択し、最近接被検出部が干渉防止領域に到達した場合に干渉防止制御を実行する。【選択図】図５

Description

本発明は、運転席と各種作業を行うための作業具との干渉を防止するための機能を有する建設機械に関するものである。

従来から、機体と、機体に設けられた運転席と、各種作業を行うための作業具と、前記機体に取り付けられた基端部と前記作業具を保持する先端部とを有する作業腕と、を備えた建設機械が知られている。

作業腕は、当該作業腕の先端部（作業具）から運転席までの距離が変化するようにその姿勢を変更可能な状態で機体に取り付けられている。

作業具は、当該作業具から前記運転席までの距離が変化するように所定の回転軸を中心として回転可能な状態で作業腕の先端部に対して取り付けられている。

この種の建設機械において、運転席と作業具との干渉を防止するための機能を有するもの（例えば、特許文献１参照）が知られている。

特許文献１に記載の建設機械は、ブーム及びアーム（作業腕）と、アームの先端部に対して回動支点（回転軸）を中心として回転可能に取り付けられたリフティングマグネット（作業具）と、ブーム、アーム、及びリフティングマグネットの角度を検出する複数の角度センサと、角度センサの検出結果に基づいてブーム、アーム、及びリフティングマグネットの動作を制御するコントローラと、を備えている。

コントローラは、角度センサの検出結果に基づいて予め設定された包絡円の位置を特定し、この包絡円がリフティングマグネットと運転室（運転席）との干渉を防止するための領域（以下、干渉防止領域という）に到達したときにリフティングマグネットの運転室への近接を制限する。

包絡円は、リフティングマグネットの全体を包含するものであり、当該包絡円の円周上にはリフティングマグネットの回動支点が含まれている。

特開２０１０−２６５６２０号公報

しかしながら、リフティングマグネットは、包絡円に合致する円形状を有していないため、包絡円の内側にはリフティングマグネットの存在しない領域が含まれている。

そのため、特許文献１に記載の建設機械では、包絡円のうちリフティングマグネットの存在しない領域が干渉防止領域に到達したとき、つまり、実際にはリフティングマグネットが干渉防止領域に到達していない姿勢にあるときであってもリフティングマグネットの動作が制限されてしまう。

その結果、作業効率が低下するという問題がある。

本発明の目的は、作業効率の低下を抑えつつ作業具と運転席との干渉を防止することができる建設機械を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、建設機械であって、機体と、前記機体に設けられた運転席と、前記機体に取り付けられた基端部と前記基端部と反対側の先端部とを有し、前記先端部から前記運転席までの距離が変化するようにその姿勢を変更可能な状態で機体に取り付けられた作業腕と、前記運転席までの距離が変化するように所定の回転軸を中心として回転可能な状態で前記作業腕の先端部に取り付けられた作業具と、前記作業腕の前記先端部の位置を特定するための情報を検出する先端位置検出手段と、前記作業腕に対する前記作業具の角度を検出する角度検出手段と、前記運転席の外側に予め設定された干渉防止領域と前記先端位置検出手段及び前記角度検出手段による検出結果とに基づいて前記作業具と前記運転席との干渉を防止するための干渉防止制御を実行するコントローラと、を備え、前記回転軸と平行する視点において、前記作業具の外縁部には複数の被検出部が予め設定され、かつ、前記回転軸と各被検出部とを結ぶ複数の線分は前記回転軸から異なる方向に延び、前記コントローラは、前記先端位置検出手段及び前記角度検出手段による検出結果に基づいて前記複数の被検出部の位置をそれぞれ特定し、前記複数の被検出部の中から前記干渉防止領域までの距離が最も短い最近接被検出部を選択し、前記最近接被検出部が前記干渉防止領域に到達した場合に前記干渉防止制御を実行する、建設機械を提供する。

本発明によれば、回転軸と平行する視点における作業具の外縁部に設定された複数の被検出部を基準として、複数の被検出部のうち現時点で最も干渉防止領域に近い部分が当該干渉防止領域に到達したときに干渉防止制御を行う。

このように本発明では、作業具の実際の形状を考慮して設定された複数の被検出部を干渉防止制御を行うか否かの判断の基準として用いている。これにより、作業具の形状を作業具の全てを含む包絡円に見立てて干渉防止制御を行うか否かを判断する従来技術と異なり、実際には作業具が干渉防止領域に到達していないにもかかわらず干渉防止制御が実行されるのを低減することができる。

したがって、本発明によれば、作業効率の低下を抑えつつ作業具と運転席との干渉を防止することができる。

ここで、複数の被検出部は作業具の外縁部において任意に設定することが可能であるが、前記建設機械において、前記複数の被検出部は、前記回転軸と平行する視点において前記作業具の外縁部における前記回転軸からの距離が最も遠い部分を含むことが好ましい。

この態様によれば、作業具において運転席に最も近づく可能性のある部分を干渉防止制御を実行するか否かの基準として用いることができるため、作業具と運転席との干渉をより確実に防止することができる。

ここで、前記複数の被検出部のみが干渉防止制御を実行するか否かの判断基準として用いられてもよいが、複数の被検出部の位置によっては作業具がある姿勢に回転した状態において複数の被検出部よりも回転軸の方が干渉防止領域に近づく場合も想定される。

そこで、前記建設機械において、前記コントローラは、前記先端位置検出手段による検出結果に基づいて前記回転軸の位置を特定し、前記回転軸から前記干渉防止領域までの距離が前記最近接被検出部から前記干渉防止領域までの距離よりも短いときに前記回転軸が前記干渉防止領域に到達した場合に前記干渉防止制御を実行することが好ましい。

この態様によれば、複数の被検出部よりも回転軸の方が干渉防止領域に近接するように作業具が回転した状態においても、回転軸と運転席との干渉を確実に防止することができる。

本発明によれば、作業効率の低下を抑えつつ作業具と運転席との干渉を防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル全体構成を示す側面図である。 図１の油圧ショベルのアタッチメントの先端部を拡大して示す側面図であり、バケットを略水平に配置した状態を示すものである。 図１の油圧ショベルのアタッチメントの先端部を拡大して示す側面図であり、バケットを上に引き込んだ状態とバケットを下に開放した状態とを示すものである。 図１の油圧ショベルの駆動系統を示す回路図である。 図１の油圧ショベルの制御系統を示すブロック図である。 図５のコントローラにより実行される処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る作業具の一例であるブレーカを示す側面図である。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

＜第１実施形態（図１〜図６）＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る建設機械の一例である油圧ショベル１の全体構成を示す側面図である。

図１を参照して、油圧ショベル１は、クローラ２ａを有する下部走行体２と、下部走行体２に対して旋回可能な状態で当該下部走行体２上に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられたアタッチメント４と、を備えている。下部走行体２及び上部旋回体３は、油圧ショベル１の機体に相当する。

上部旋回体３は、下部走行体２に対して旋回可能に取り付けられた旋回フレーム３ａと、旋回フレーム３ａ上に設けられたキャブ３ｂと、を備えている。

キャブ３ｂは、運転室（符号省略）を区画し、運転室内には運転席３ｅが設けられている。また、キャブ３ｂ（運転席３ｅ）の外側には牽制面３ｃが設定されている。牽制面３ｃは、キャブ３ｂに対するアタッチメント４の先端部（後述するバケット７）の干渉を防止するために用いられるものでる。具体的に、牽制面３ｃは、キャブ３ｂの前で当該キャブ３ｂの前面に対向する部分と、キャブ３ｂの上で当該キャブ３ｂの上面と対向する部分と、を有する。さらに、キャブ３ｂ内には、運転席３ｅに着座するオペレータに対して所定の情報を伝えるための報知装置３ｄを備えている。図１において、報知装置３ｄは、聴覚的に情報を伝えるための手段（スピーカ）を有しているが、スピーカに代えて又は加えて視覚的に情報を伝えるための手段（ディスプレイ等）を有していてもよい。

アタッチメント４は、ブームフットピンＰ１を介して上部旋回体３に対して回転可能に取り付けられた基端部を有するブーム５と、連結ピンＰ２を介してブーム５の先端部に対して回転可能に取り付けられた基端部を有するアーム６と、アームトップピン（回転軸）Ｐ３を介してアーム６の先端部に対して回転可能に取り付けられたバケット７と、を有する。ブーム５及びアーム６は、上部旋回体３に取り付けられた（ブーム５の）基端部と基端部と反対側の（アーム６の）先端部とを有し、先端部からキャブ３ｂまでの距離が変化するようにその姿勢を変更可能な状態で上部旋回体３に取り付けられた作業腕に相当する。また、バケット７は、キャブ３ｂまでの距離が変化するようにアームトップピンＰ３を中心として回転可能な状態で作業腕の先端部に取り付けられた作業具に相当する。

ブームフットピンＰ１、連結ピンＰ２、及びアームトップピンＰ３は、運転席３ｅに着座したオペレータから見た視点において左右方向（水平方向）に延びている。つまり、ブームフットピンＰ１、連結ピンＰ２、及びアームトップピンＰ３は、互いに平行している。

また、アタッチメント４は、上部旋回体３に対してブーム５を回転駆動するブームシリンダ８と、ブーム５に対してアーム６を回転駆動するアームシリンダ９と、アーム６に対してバケット７を回転駆動するバケットシリンダ１０と、を備えている。

さらに、アタッチメント４は、図５に示すように、上部旋回体３に対するブーム５の角度を検出するブーム角センサ１１と、ブーム５に対するアーム６の角度を検出するアーム角センサ１２と、アーム６に対するバケット７の角度を検出するバケット角センサ１３と、を備えている。ブーム角センサ１１及びアーム角センサ１２は、作業腕（ブーム５及びアーム６）の先端部（アーム６の先端部）の位置を特定するための情報を検出する先端位置検出手段に相当する。バケット角センサ１３は、作業腕に対する作業具（バケット７）の角度を検出する角度検出手段に相当する。センサ１１及び１２は、ポテンショメータを有し、センサ１３は、傾斜センサを有する。しかし、センサ１１〜１３は、これらの種類に限定されず、２つの部材間の角度を検出可能なものであればよい。

また、油圧ショベル１は、アタッチメント４を駆動するための図４に示す駆動系統１４をさらに備えている。

図４を参照して、駆動系統１４は、エンジン１６と、ブームシリンダ８及びバケットシリンダ１０に作動油を供給する第１油圧ポンプ１７と、アームシリンダ９に作動油を供給する第２油圧ポンプ１８と、を備えている。両油圧ポンプ１７、１８は、エンジン１６の出力軸に接続され、当該エンジン１６の動力によって作動する。

また、駆動系統１４は、第１油圧ポンプ１７とブームシリンダ８との間に設けられたブーム用制御弁１９と、第１油圧ポンプ１７とバケットシリンダ１０との間に設けられたバケット用制御弁２０と、を備えている。両制御弁１９、２０は、当該両制御弁１９、２０の中立位置にそれぞれ設けられたセンターバイパス通路（符号省略）を介して第１油圧ポンプ１７に直列に接続されているとともに、第１油圧ポンプ１７とブーム用制御弁１９との間の油路から分岐するパラレル油路（符号省略）を介して並列に接続されている。

ブーム用制御弁１９は、第１油圧ポンプ１７からブームシリンダ８への作動油の給排を制御する。具体的に、ブーム用制御弁１９は、前記センターバイパス通路を有する中立位置と、第１油圧ポンプ１７からの作動油をブームシリンダ８のヘッド側室に導くブーム上げ位置（図の左側の位置）と、第１油圧ポンプ１７からの作動油をブームシリンダ８のロッド側室に導くブーム下げ位置（図の右側位置）と、の間で切換可能な油圧パイロット式の弁である。

また、バケット用制御弁２０は、第１油圧ポンプ１７からバケットシリンダ１０への作動油の給排を制御する。具体的に、バケット用制御弁２０は、前記センターバイパス通路を有する中立位置と、第１油圧ポンプ１７からの作動油をバケットシリンダ１０のヘッド側室に導くバケット引き込み位置（図の左側位置）と、第１油圧ポンプ１７からの作動油をバケットシリンダ１０のロッド側に導くバケット開放位置（図の右側位置）と、の間で切換可能な油圧パイロット式の弁である。

なお、両制御弁１９、２０は、パイロット圧が供給されていないときに中立位置に付勢されている。

駆動系統１４は、ブーム用制御弁１９にパイロット圧を供給するためのブーム用操作手段２１と、バケット用制御弁２０にパイロット圧を供給するためのバケット用操作手段２２と、をさらに備えている。両操作手段２１、２２は、リモコン弁（符号省略）と、リモコン弁を操作するための操作レバー（符号省略）と、を有する。リモコン弁は、図外のパイロットポンプに接続されており、操作レバーの操作方向及び操作量に応じて制御弁１９、２０のパイロットポートにパイロット圧を供給するように構成されている。具体的に、ブーム用操作手段２１は、操作レバーの操作に応じてブーム用制御弁１９のブーム上げ側のパイロットポート又はブーム下げ側のパイロットポートにパイロット圧を供給する。一方、バケット用操作手段２２は、操作レバーの操作に応じてバケット用制御弁２０のバケット引き込み側のパイロットポート又はバケット開放側のパイロットポートにパイロット圧を供給する。

さらに、駆動系統１４は、第２油圧ポンプ１８とアームシリンダ９との間に設けられたアーム用制御弁２３と、アーム用制御弁２３にパイロット圧を供給するためのアーム用操作手段２４と、を備えている。

アーム用制御弁２３は、第２油圧ポンプ１８からアームシリンダ９への作動油の給排を制御する。具体的に、アーム用制御弁２３は、中立位置と、第２油圧ポンプ１８からの作動油をアームシリンダ９のヘッド側室に導くアーム引き位置（図の左側の位置）と、第２油圧ポンプ１８からの作動油をアームシリンダ９のロッド側室に導くアーム押し位置（図の右側の位置）と、の間で切換可能な油圧パイロット式の弁である。なお、アーム用制御弁２３は、パイロット圧が供給されていないときに中立位置に付勢されている。

アーム用操作手段２４は、リモコン弁（符号省略）と、リモコン弁を操作するための操作レバー（符号省略）と、を有する。リモコン弁は、図外のパイロットポンプに接続されており、操作レバーの操作方向及び操作量に応じてアーム用制御弁２３のパイロットポートにパイロット圧を供給するように構成されている。具体的に、アーム用操作手段２４は、操作レバーの操作に応じてアーム用制御弁２３のアーム引き側のパイロットポート又はアーム押し側のパイロットポートにパイロット圧を供給する。

さらに、駆動系統１４は、各操作手段２１、２２、２４から各制御弁１９、２０、２３へのパイロット圧の供給を停止させることが可能な電磁比例弁２５〜３０を備えている。具体的に、電磁比例弁２５〜３０は、各操作手段２１、２２、２４から各制御弁１９、２０、２３へのパイロット圧の供給を許容する許容位置（図４に示す位置）と、各制御弁１９、２０、２３のパイロットポートをタンクに開放するとともに各操作手段２１、２２、２４と各制御弁１９、２０、２３との油路を遮断する遮断位置（図４の上側の位置）との間で切換可能に構成されている。なお、各電磁比例弁２５〜３０は、後述するコントローラ１５から作動指令が出力されていないときに前記許容位置に付勢されている。

電磁比例弁２５は、ブーム用操作手段２１とブーム用制御弁１９のブーム下げ側のパイロットポートとの間に設けられ、電磁比例弁２６は、ブーム用操作手段２１とブーム用制御弁１９のブーム上げ側のパイロットポートとの間に設けられている。

電磁比例弁２７は、バケット用操作手段２２とバケット用制御弁２０のバケット開放側のパイロットポートとの間に設けられ、電磁比例弁２８は、バケット用操作手段２２とバケット用制御弁２０のバケット引き込み側のパイロットポートとの間に設けられている。

電磁比例弁２９は、アーム用操作手段２４とアーム用制御弁２３のアーム押し側のパイロットポートとの間に設けられ、電磁比例弁３０は、アーム用操作手段２４とアーム用制御弁２３のアーム引き側のパイロットポートとの間に設けられている。

次に、図１〜図３及び図５を参照して、油圧ショベル１の動作を制御するコントローラ１５について説明する。

コントローラ１５は、キャブ３ｂ（運転席３ｅ）の外側に予め設定された干渉防止領域（牽制面３ｃよりもキャブ３ｂから予め設定された距離だけ離れた位置の内側の領域）とセンサ１１〜１３による検出結果とに基づいてバケット７とキャブ３ｂとの干渉を防止するための干渉防止制御を実行する。

具体的に、コントローラ１５は、バケット７に予め設定された第１被検出部７ａ及び第２被検出部７ｂ（図２参照）と、アームトップピンＰ３と、牽制面３ｃとの位置関係に基づいて、前記干渉防止制御を実行する。

ここで、第１被検出部７ａ及び第２被検出部７ｂは、アームトップピンＰ３（左右方向）と平行する視点において、バケット７の外縁部に予め設定されている。ここで、アームトップピンＰ３と各被検出部７ａ、７ｂとを結ぶ２本の線分（図２で二点鎖線で示される）は、アームトップピンＰ３と平行する視点において当該アームトップピンＰ３から異なる方向に延びている。第１被検出部７ａは、アームトップピンＰ３と平行する視点においてバケット７の外縁部におけるアームトップピンＰ３からの距離が最も遠いバケット７の先端部分である。一方、第２被検出部７ｂは、アームトップピンＰ３と平行する視点においてバケット７の底部に相当する部分に設定されている。

以下、バケット７がキャブ３ｂの前方に配置されている場合を例に挙げて、バケット７及びアームトップピンＰ３と牽制面３ｃとの位置関係について説明する。

図２に示すように、アームトップピンＰ３及び第１被検出部７ａが水平面上に位置するようにバケット７が略水平の姿勢Ａ１（以下、水平姿勢Ａ１という）に回転した状態で、第１被検出部７ａは、牽制面３ｃにおけるキャブ３ｂの前側の部分に最も接近する。

また、図３に示すように、バケット７が最も引き込まれた姿勢Ａ２（以下、引き込み姿勢Ａ２という）に回転した状態で、第２被検出部７ｂは、牽制面３ｃにおけるキャブ３ｂの前側の部分に最も接近する。

さらに、バケット７が最も開放された姿勢Ａ３（以下、開放姿勢Ａ３）に回転した状態においては、アームトップピンＰ３が第１及び第２被検出部７ａ、７ｂよりも牽制面３ｃにおけるキャブ３ｂの前側の部分に接近する。

そして、コントローラ１５は、上述のようにバケット７の姿勢に応じて牽制面３ｃに対する距離が変化する両被検出部７ａ、７ｂ及びアームトップピンＰ３のうち最も牽制面３ｃに近いものから牽制面３ｃまでの距離に応じて干渉防止制御を実行するか否かを判定する。

具体的に、コントローラ１５は、アームトップピンＰ３の位置を演算するアームトップ位置演算部３１と、両被検出位置７ａ、７ｂの角度を検出する演算する被検出部角度演算部３３と、両演算部３１、３３による演算に必要な情報を記憶する記憶部３２と、を備えている。

アームトップ位置演算部３１は、ブーム角センサ１１及びアーム角センサ１２による検出結果、及び、記憶部３２に記憶された情報に基づいてアームトップピンＰ３の位置を演算する。

具体的に、アームトップ位置演算部３１は、ブーム角センサ１１による検出結果に基づいて水平面に対するブーム５の角度θ＿ｂｏｏｍを演算する。また、アームトップ位置演算部３１は、角度θ＿ｂｏｏｍと記憶部３２に記憶されたブーム５の長さ（ブームフットピンＰ１から連結ピンＰ２までの距離）Ｌ＿ｂｏｏｍとを用いて以下の式（１）に基づいて連結ピンＰ２の水平（前後）方向（以下、この方向をＸ方向という）における位置Ｘ＿ｂｏｏｍを演算する。

Ｘ＿ｂｏｏｍ＝Ｌ＿ｂｏｏｍ×ｃｏｓθ＿ｂｏｏｍ・・・（１）
また、アームトップ位置演算部３１は、ブーム角センサ１１及びアーム角センサ１２による検出結果に基づいて水平面に対するアーム６の角度θ＿ａｒｍを演算する。また、アームトップ位置演算部３１は、角度θ＿ａｒｍと記憶部３２に記憶されたアーム６の長さ（連結ピンＰ２からアームトップピンＰ３までの距離）Ｌ＿ａｒｍと上記式（１）により算出された連結ピンＰ２の位置Ｘ＿ｂｏｏｍとを用いて以下の式（２）に基づいてアームトップピンＰ３のＸ方向における位置Ｘ＿ａｒｍを演算する。

Ｘ＿ａｒｍ＝Ｘ＿ｂｏｏｍ＋Ｌ＿ａｒｍ×ｃｏｓθ＿ａｒｍ・・・（２）
アームトップ位置演算部３１は、上記と同様に、アームトップピンＰ３のＹ方向（鉛直方向）における位置も演算するが、その説明は省略する。

被検出部角度演算部３３は、ブーム角センサ１１、アーム角センサ１２、及びバケット角センサ１３による検出結果に基づいてバケット７の水平方向に対する角度を演算する。具体的に、被検出部角度演算部３３は、アームトップピンＰ３と第１被検出部７ａとを結ぶ直線の水平方向に対する角度θ＿ｂｏ１、及び、アームトップピンＰ３と第２被検出部７ｂとを結ぶ直線の水平方向に対する角度θ＿ｂｏ２を演算する。

コントローラ１５は、上述のようにアームトップ位置演算部３１により演算されたアームトップピンＰ３の位置、被検出部角度演算部３３により演算されたバケット７の角度、及び記憶部３２に記憶された情報に基づいて、アタッチメント４における牽制面３ｃに最も近接した位置を演算する最近接位置演算部３４を備えている。

図２及び図３に示すように、最近接位置演算部３４は、アームトップ位置演算部３１により演算されたアームトップピンＰ３の位置Ｘ＿ａｒｍと被検出部角度演算部３３により演算された第１被検出部７ａの角度θ＿ｂｏ１と記憶部３２に記憶されたアームトップピンＰ３から第１被検出部７ａまでの距離Ｌ＿ｂｏ１とを用いて以下の式（３）に基づいて第１被検出部７ａのＸ方向の位置Ｘ＿ｂｏ１を演算する。

Ｘ＿ｂｏ１＝Ｘ＿ａｒｍ＋Ｌ＿ｂｏ１×ｃｏｓθ＿ｂｏ１・・・（３）
同様に、最近接位置演算部３４は、アームトップ位置演算部３１により演算されたアームトップピンＰ３の位置Ｘ＿ａｒｍと被検出部角度演算部３３により演算された第２被検出部７ｂの角度θ＿ｂｏ２と記憶部３２に記憶されたアームトップピンＰ３から第２被検出部７ｂまでの距離Ｌ＿ｂｏ２とを用いて以下の式（４）に基づいて第２被検出部７ｂのＸ方向の位置Ｘ＿ｂｏ２を演算する。

Ｘ＿ｂｏ２＝Ｘ＿ａｒｍ＋Ｌ＿ｂｏ２×ｃｏｓθ＿ｂｏ２・・・（４）
さらに、最近接位置演算部３４は、上記と同様に、第１被検出部７ａ及び第２被検出部７ｂのＹ方向（鉛直方向）の位置も演算するが、その説明は省略する。

最近接位置演算部３４は、上述のように演算されたアームトップピンＰ３の位置、第１被検出部７ａの位置、及び第２被検出部の位置のうち牽制面３ｃに最も近い位置（以下、最近接位置という）を選択し、この位置から牽制面３ｃまでの距離が予め設定された距離以下であるか否かを判定する。つまり、牽制面３ｃから前記予め設定された距離だけ外側に離れた位置から内側（キャブ３ｂ側）の領域が本実施形態における干渉防止領域に相当する。

そして、コントローラ１５は、最近接位置演算部３４により最近接位置から牽制面３ｃまでの距離が予め設定された距離以下であると判定された場合に、干渉防止制御を実行する干渉防止制御部３５をさらに備えている。

干渉防止制御部３５は、図４に示す電磁比例弁２５〜２７のソレノイドに指令を出力する。これにより制御弁１９、２０、２３が中立位置に付勢され、アタッチメント４が停止する。なお、干渉防止制御部３５は、電磁比例弁２５〜２７の全てに指令を出力してもよいが、アタッチメント４のバケット７が近付く方向の動作を規制するための電磁比例弁のみに指令を出力してもよい。例えば、ブーム５の上げ動作、アーム６の引き動作、及びバケット７の引き込み動作を同時に行い、バケット７がキャブ３ｂに対して前から近づいている場合、ブーム５の上げ動作、アーム６の引き動作、及びバケット７の引き込み動作を規制するために電磁比例弁２６、２８、３０のみに指令を出力することができる。

また、干渉防止制御部３５は、キャブ３ｂに設けられた報知装置３ｄに対して指令を出力する。これにより、バケット７が牽制面３ｃに近づいていること、つまり、バケット７が干渉防止領域に到達したことをオペレータに報知することができる。

以上のように、コントローラ１５は、センサ１１〜１３による検出結果に基づいて被検出部７ａ、７ｂの位置をそれぞれ特定し、被検出部７ａ、７ｂの中から干渉防止領域までの距離が最も短い最近接被検出部を選択する。そして、コントローラ１５は、最近接被検出部が干渉防止領域に到達した場合に干渉防止制御を実行する。

さらに、コントローラ１５は、ブーム角センサ１１及びアーム角センサ１２による検出結果に基づいてアームトップピンＰ３の位置を特定し、アームトップピンＰ３から干渉防止領域までの距離が最近接被検出部から干渉防止領域までの距離よりも短いときにアームトップピンＰ３が干渉防止領域に到達した場合に干渉防止制御を実行する。

以下、図１〜図３及び図６を参照して、コントローラ１５により実行される処理を説明する。

コントローラ１５による処理が開始されると、ブーム５の水平方向に対する角度θ＿ｂｏｏｍ、アーム６の水平方向に対する角度θ＿ａｒｍ、第１被検出部７ａの水平方向に対する角度θ＿ｂｏ１、及び第２被検出部７ｂの水平方向に対する角度θ＿ｂｏ２をそれぞれ演算する（ステップＳ１）。

ステップＳ１における演算結果を用いて、アームトップピンＰ３の位置、第１被検出部７ａの位置、及び第２被検出部７ｂの位置を演算する（ステップＳ２）。

ステップＳ２における演算結果を用いて、アームトップピンＰ３から牽制面３ｃまでの距離、第１被検出部７ａから牽制面３ｃまでの距離、及び、第２被検出部７ｂから牽制面３ｃまでの距離をそれぞれ演算する（ステップＳ３）。

ステップＳ３で演算された距離に基づいて、アームトップピンＰ３、第１被検出部７ａ、及び第２被検出部７ｂのうち牽制面３ｃに最も近くに配置されたものの位置（以下、最近接位置という）を選択する（ステップＳ４）。

具体的に、図２に示す例では、バケット７の第１被検出部７ａが牽制面３ｃのキャブ３ｂの前側の部分に最も接近する。また、図３の実線で示す例では、バケット７の第２被検出部７ｂが牽制面３ｃのキャブ３ｂの前側の部分に最も接近する。さらに、図３の二点鎖線で示す例では、アームトップピンＰ３が牽制面３ｃのキャブ３ｂの前側の部分に最も接近する。

そして、ステップＳ４で選択された最近接位置から牽制面３ｃまでの距離（以下、最近接距離という）が予め設定された距離以下であるかどうかが判定される（ステップＳ５）。

ここで、最近接距離が予め設定された距離以下であると判定されると（ステップＳ５でＹＥＳ）、上述した干渉防止制御を実行する一方、最近接距離が予め設定された距離を超えると判定されると（ステップＳ５でＮＯ）、干渉防止制御を実行することなく当該処理を終了する。

以上説明したように、アームトップピンＰ３と平行する視点におけるバケット７の外縁部に設定された複数の被検出部７ａ、７ｂを基準として、複数の被検出部７ａ、７ｂのうち現時点で最も干渉防止領域に近い部分が当該干渉防止領域に到達したときに干渉防止制御を行う。

このように、バケット７の実際の形状を考慮して設定された複数の被検出部７ａ、７ｂを干渉防止制御を行うか否かの判断の基準として用いている。これにより、作業具の形状を作業具の全てを含む包絡円に見立てて干渉防止制御を行うか否かを判断する従来技術と異なり、実際にはバケット７が干渉防止領域に到達していないにもかかわらず干渉防止制御が実行されるのを低減することができる。

したがって、作業効率の低下を抑えつつバケット７と運転席３ｅとの干渉を防止することができる。

また、第１実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。

複数の被検出部７ａ、７ｂは、アームトップピンＰ３と平行する視点においてバケット７の外縁部におけるアームトップピンＰ３からの距離が最も遠い部分（被検出部７ａ）を含んでいる。

これにより、バケット７において運転席３ｅに最も近づく可能性のある部分を干渉防止制御を実行するか否かの基準として用いることができるため、バケット７と運転席３ｅとの干渉をより確実に防止することができる。

コントローラ１５は、アームトップピンＰ３から干渉防止領域までの距離が最近接被検出部から干渉防止領域までの距離よりも短いときにアームトップピンＰ３が干渉防止領域に到達した場合に干渉防止制御を実行する。

これにより、被検出部７ａ、７ｂよりもアームトップピンＰ３の方が干渉防止領域に近接するようにバケット７が回転した状態においても、アームトップピンＰ３と運転席３ｅとの干渉を確実に防止することができる。

＜第２実施形態（図７）＞
第１実施形態に係る油圧ショベル１では、作業具としてバケット７を例示したが、作業具はバケットに限定されない。

第２実施形態に係る建設機械は、作業具として図７に示すブレーカ３６を備えている。

ブレーカ３６は、アーム６の先端部に対してアームトップピンＰ３を介して回転可能に取り付けられたブレーカ本体３６ａと、ブレーカ本体３６ａから突出するとともに当該ブレーカ本体３６ａに対して振動可能に取り付けられた打撃部３６ｂと、打撃部３６ｂをブレーカ本体３６ａに対して振動させる図外のアクチュエータと、を備えている。前記アクチュエータにより打撃部３６ｂを振動させた状態で当該打撃部３６ｂの先端部を対象物に押し付けることにより、当該対象物を破砕することができる。

ブレーカ本体３６ａは、打撃部３６ｂの先端部が上に向く引き込み位置Ａ５と、打撃部３６ｂの先端部が下に向く作業姿勢Ａ６と、の間でアームトップピンＰ３を中心として回転可能である。

また、ブレーカ３６には、第１〜第３被検出部３６ｃ〜３６ｅが設定されている。アームトップピンＰ３と平行する視点において、第１〜第３被検出部３６ｃ〜３６ｅはブレーカ３６の外縁部に予め設定され、かつ、アームトップピンＰ３と各検出部３６ｃ〜３６ｅとを結ぶ３本の線分（図示せず）はアームトップピンＰ３から異なる方向に延びている。第１被検出部３６ｃは、打撃部３６ｂの先端部に設定されている。第２被検出部３６ｄは、ブレーカ本体３６ａの打撃部３６ｂと反対側の端部におけるアームトップピンＰ３から最も離れた位置に設定されている。第３被検出部３６ｅは、ブレーカ本体３６ａの打撃部３６ｂ側の端部におけるアームトップピンＰ３から最も離れた位置に設定されている。

打撃部３６ｂの長手方向が水平に配置された水平姿勢Ａ４となるようにブレーカ本体３６ａが回転した状態において、第１被検出部３６ｃは、Ｘ方向で第２及び第３被検出部３６ｄ、３６ｅ並びにアームトップピンＰ３よりも牽制面３ｃ（図１参照）のキャブ３ｂの前側の部分に最も接近する。

ブレーカ本体３６ａが引き込み姿勢Ａ５となるように回転した状態において、第２被検出部３６ｄは、Ｘ方向で第１及び第３被検出部３６ｃ、３６ｅ及びアームトップピンＰ３よりも牽制面３ｃ（図１参照）のキャブ３ｂの前側の部分に最も近接する。

ブレーカ本体３６ａが作業姿勢Ａ６となるように回転した状態において、アームトップピンＰ３は、Ｘ方向で第１〜第３被検出部３６ｃ〜３６ｅよりも牽制面３ｃ（図１参照）のキャブ３ｂの前側の部分に最も近接する。

ブレーカ本体３６ａが水平姿勢Ａ４と引き込み姿勢Ａ５との間の位置となるように回転した状態において、第３被検出部３６ｄは、Ｘ方向で第１及び第２被検出部３６ｃ、３６ｄ及びアームトップピンＰ３よりも牽制面３ｃ（図１参照）のキャブ３ｂの前側の部分に最も近接する。

第２実施形態においても、コントローラ１５は、第１〜第３被検出部３６ｃ〜３６ｅのうち干渉防止領域（牽制面３ｃから所定距離だけ離れた位置からキャブ３ｂ側の領域）までの距離が最も短い最近接被検出部を選択する。そして、コントローラ１５は、最近接被検出部が干渉防止領域に到達した場合に干渉防止制御を実行する。

さらに、コントローラ１５は、アームトップピンＰ３から干渉防止領域までの距離が最近接被検出部から干渉防止領域までの距離よりも短いときにアームトップピンＰ３が干渉防止領域に到達した場合に干渉防止制御を実行する。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の態様を採用することもできる。

前記実施形態では、アタッチメント４の動作を制限する（電磁比例弁２５〜３０に指令を出力する）とともに、報知装置３ｄを用いてオペレータに報知する制御を、干渉防止制御の一例として説明しているが、干渉防止制御はこれに限定されない。

例えば、建設機械は、図４に示す電磁比例弁２５〜３０が遮断位置に切り換えられた状態で、コントローラ１５からの指令に応じて制御弁１９、２０、２３のパイロットポートにパイロット圧を供給可能な動作制御手段をさらに備え、コントローラ１５は、作業具（又はアームトップピンＰ３）が干渉防止領域から離れる方向に作動するように動作制御手段を制御することもできる。

前記実施形態では、被検出部が２つ又は３つ設けられた構成について説明したが、被検出部は、４つ以上設けられていてもよい。

前記実施形態では、ブームフットピンＰ１及び連結ピンＰ２を中心とする回転動作によって姿勢を変更可能な作業腕（ブーム５及びアーム６）が説明されている。しかし、作業腕は、前記機体に取り付けられた基端部と前記基端部と反対側の先端部とを有し、前記先端部から前記運転席３ｅまでの距離が変化するようにその姿勢を変更可能な状態で機体に取り付けられたものであればよい。例えば、作業腕は、テレスープ式の伸縮アーム等を備えたものでもよい。また、ブームフットピンＰ１及び連結ピンＰ２は水平方向に延びる軸に限定されず、例えば、作業腕は、鉛直方向に延びる軸を有していてもよい。

また、作業腕（ブーム５及びアーム６）の先端部（アーム６の先端部）の位置を特定するための情報を検出する先端位置検出手段として、センサ１１、１２（ポテンショメータ）を例示したが、先端位置検出手段はこれに限定されない。例えば、機体に設けられた撮像手段を先端位置検出手段として利用して、コントローラ１５は、当該撮像手段により撮像された画像に基づいて作業腕の先端位置を演算することもできる。

前記実施形態では、水平方向（左右方向）に延びるアームトップピンＰ３を中心として回転可能な状態で作業腕の先端部に取り付けられたバケット７を例示したが、アームトップピンＰ３の向きは水平方向（左右方向）に限定されない。例えば、作業具は、鉛直方向に延びる回転軸を中心として回転可能なものでもよい。

前記実施形態では、アームトップピンＰ３から干渉防止領域までの距離が被検出部７ａ、７ｂから干渉防止領域までの距離よりも短い場合に干渉防止制御を行うことを説明したが、アームトップピンＰ３から干渉防止領域までの距離は必ずしも考慮する必要はない。例えば、作業具の回転範囲の全体において複数の被検出部から干渉防止領域までの距離が回転軸から干渉防止領域までの距離よりも短くなるような位置に複数の被検出部が設定されている場合には、回転軸の位置についての考慮を省略することができる。

Ｐ３ アームトップピン（回転軸の一例）
１ 油圧ショベル（建設機械の一例）
２ 下部走行体（機体の一例）
３ 上部旋回体（機体の一例）
３ｅ 運転席
５ ブーム（作業腕の一例）
６ アーム（作業腕の一例）
７ バケット（作業具の一例）
７ａ 第１被検出部
７ｂ 第２被検出部
１１ ブーム角センサ（先端位置検出手段の一例）
１２ アーム角センサ（先端位置検出手段の一例）
１３ バケット角センサ（角度検出手段の一例）
１５ コントローラ
３６ ブレーカ（作業具の一例）
３６ｃ 第１被検出部
３６ｄ 第２被検出部
３６ｅ 第３被検出部

Claims (3)

1. 建設機械であって、
   機体と、
   前記機体に設けられた運転席と、
   前記機体に取り付けられた基端部と前記基端部と反対側の先端部とを有し、前記先端部から前記運転席までの距離が変化するようにその姿勢を変更可能な状態で機体に取り付けられた作業腕と、
   前記運転席までの距離が変化するように所定の回転軸を中心として回転可能な状態で前記作業腕の先端部に取り付けられた作業具と、
   前記作業腕の前記先端部の位置を特定するための情報を検出する先端位置検出手段と、
   前記作業腕に対する前記作業具の角度を検出する角度検出手段と、
   前記運転席の外側に予め設定された干渉防止領域と前記先端位置検出手段及び前記角度検出手段による検出結果とに基づいて前記作業具と前記運転席との干渉を防止するための干渉防止制御を実行するコントローラと、を備え、
   前記回転軸と平行する視点において、前記作業具の外縁部には複数の被検出部が予め設定され、かつ、前記回転軸と各被検出部とを結ぶ複数の線分は前記回転軸から異なる方向に延び、
   前記コントローラは、前記先端位置検出手段及び前記角度検出手段による検出結果に基づいて前記複数の被検出部の位置をそれぞれ特定し、前記複数の被検出部の中から前記干渉防止領域までの距離が最も短い最近接被検出部を選択し、前記最近接被検出部が前記干渉防止領域に到達した場合に前記干渉防止制御を実行する、建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械であって、
   前記複数の被検出部は、前記回転軸と平行する視点において前記作業具の外縁部における前記回転軸からの距離が最も遠い部分を含む、建設機械。
3. 請求項１又は２に記載の建設機械であって、
   前記コントローラは、前記先端位置検出手段による検出結果に基づいて前記回転軸の位置を特定し、前記回転軸から前記干渉防止領域までの距離が前記最近接被検出部から前記干渉防止領域までの距離よりも短いときに前記回転軸が前記干渉防止領域に到達した場合に前記干渉防止制御を実行する、建設機械。

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