JP2020193563A

JP2020193563A - ショベル

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Publication number: JP2020193563A
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Inventors: 崇司山本; Takashi Yamamoto
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2020-12-03
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Abstract

【課題】操作者の意図とは無関係に油圧アクチュエータが動いてしまうのを防止できるショベルを提供すること。【解決手段】本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータを操作するための操作装置２６と、ショベルの周囲における所定領域内の物体を検出する物体検出装置と、を有し、物体検出装置の出力に基づいて所定領域内に物体が存在しないと判定される場合であって、且つ、操作者が運転席に着座していない場合又は操作者がシートベルトを着用していない場合に、操作装置２６を無効状態から有効状態に切替不能とする。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、ゲートロックレバーを備えたショベルに関する。

油圧ロック状態と油圧ロック解除状態とを切り替えるゲートロックレバーを備えたショベルが知られている（特許文献１参照。）。油圧ロック解除状態では、操作者が操作レバーを操作すると対応する油圧アクチュエータが動作する。すなわち、操作装置は有効状態にある。油圧ロック状態では、操作者が操作レバーを操作しても対応する油圧アクチュエータは動作しない。すなわち、操作装置は無効状態にある。

特開２０１４−１７３２５８号公報

上述のように、油圧ロック解除状態であれば、油圧アクチュエータは動作する。そのため、上述のショベルでは、操作者の意図とは無関係に油圧アクチュエータが動いてしまうおそれがある。

そこで、操作者の意図とは無関係に油圧アクチュエータが動いてしまうのを防止できるショベルを提供することが望ましい。

本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、を備えたショベルであって、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを操作するための操作装置と、ショベルの周囲における所定領域内の物体を検出する物体検出装置と、を有し、前記物体検出装置の出力に基づいて前記所定領域内に物体が存在しないと判定される場合であって、且つ、操作者が運転席に着座していない場合又は操作者がシートベルトを着用していない場合に、前記操作装置を無効状態から有効状態に切替不能とする。

上述の手段により、操作装置が有効状態のままでショベルの操作が中断されているときに操作装置が不注意に或いは不適切に動かされてしまい、操作者の意図とは無関係に油圧アクチュエータが動いてしまうのを防止できるショベルが提供される。

本発明の実施例に係るショベルの側面図である。本発明の実施例に係るショベルの上面図である。本発明の実施例に係るショベルに搭載される制御システムの構成例を示す概略図である。図２のゲートロックリレーの拡大図である。図２のゲートロックリレーの拡大図である。図２のゲートロックリレーの拡大図である。切替処理の一例のフローチャートである。切替処理の別の一例のフローチャートである。本発明の別の実施例に係るショベルの側面図である。本発明の別の実施例に係るショベルの上面図である。

最初に、図１Ａ及び図１Ｂを参照して、本発明の実施例に係る建設機械としてのショベル（掘削機）について説明する。図１Ａはショベルの側面図であり、図１Ｂはショベルの上面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３には作業要素としてのブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には作業要素としてのアーム５が取り付けられ、アーム５の先端には作業要素及びエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、バケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には、コントローラ３０、カメラＳ１等が取り付けられている。

コントローラ３０は、ショベルを制御するための制御装置である。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成されている。また、コントローラ３０は、各種機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、対応する処理をＣＰＵに実行させる。

カメラＳ１はショベルの周囲を撮像する。本実施例では、上部旋回体３の上面後端に取り付けられたバックカメラＳ１Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左カメラＳ１Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右カメラＳ１Ｒを含む。カメラＳ１は、ショベルの周囲における所定領域内の物体を検出し或いは監視する物体検出装置として機能する。この場合、カメラＳ１は、画像処理装置を含んでいてもよい。画像処理装置は、カメラＳ１が撮像した画像（入力画像）に各種画像処理を施して入力画像に含まれる物体の画像を検出する。物体の画像を検出した場合、カメラＳ１は、物体検出信号をコントローラ３０に対して出力する。物体は、人、動物、車両、機械等を含む。また、物体は、人、動物、車両、機械、建屋、標識等を含んでいてもよい。更に、物体は、進入物としての人、動物、車両、機械等を含み、地物としての建屋、標識等を含んでいてもよい。ここで、画像処理装置は、ショベルの周囲における所定領域内に進入した物体を進入物とし、所定領域外の物体を進入物ではないと判断してもよい。このとき、物体検出装置は、物体としての人、動物、車両、機械、建屋、標識等を検出してもよい。また、物体検出装置は、進入物としての人、動物、車両、機械等を検出し、地物としての建屋、標識等を検出しないように構成されてもよい。画像処理装置は、動体を検出する構成であってもよい。また、画像処理装置は、コントローラ３０に統合されていてもよい。物体検出装置は、超音波センサ、ミリ波センサ、レーザレーダセンサ、赤外線センサ等であってもよい。本実施例では、画像処理装置は、ショベルから所定の距離離間した所定範囲内に進入物が存在する場合、パターン認識等により進入物が存在することを検知する。また、パターン認識では無く、進入物が装着している通信機器の出力を利用してショベル側で進入物を検知してもよい。更に、画像処理装置は、現在の地形形状を把握している場合には、現在の地形形状を検知対象から除外することで、崖等の直立する地形を進入物として誤検知することを防止できる。

図１Ｂの破線で示す領域は、ショベルの周囲における所定領域の一例を表す。具体的には、所定領域は、ショベルの前後軸方向に延びる前後幅Ａ、及び、ショベルの左右軸方向に延びる左右幅Ｂを有する。前後幅Ａは、例えば、下部走行体１の前方１メートルから下部走行体１の後方４メートルの幅である。左右幅Ｂは、例えば、下部走行体１の左方３メートルから下部走行体１の右方３メートルの幅である。所定領域の上面視形状は、例えば、円形、楕円形等、矩形以外の形状であってもよい。

ショベルは、上部旋回体３の上の領域を監視する物体検出装置を備えていてもよい。上部旋回体３の上で作業する作業者等を検出するためである。また、下部走行体１の下の領域を監視する物体検出装置を備えていてもよい。下部走行体１の下に潜り込んで作業する作業者等を検出するためである。

次に、図２を参照し、本実施例に係るショベルに搭載される制御システム１００について説明する。図２は、制御システム１００の構成例を示す概略図であり、機械的動力伝達ライン、作動油ライン、パイロットライン、電気制御ラインをそれぞれ二重線、太実線、破線、点線で示す。

制御システム１００は、主に、エンジン１１、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、リモコン弁２７、操作圧センサ２９、コントローラ３０、ゲートロック弁５０、ゲートロックリレー５１、ゲートロックレバーＤ１等を含む。

エンジン１１は、ショベルの駆動源である。本実施例では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作する内燃機関としてのディーゼルエンジンである。また、エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。

メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する装置であり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４が吐出する作動油の流れを制御する複数の制御弁を含む。そして、コントロールバルブ１７は、それら制御弁を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。それら制御弁は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御できる。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ、右側走行用油圧モータ及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。図２は、コントロールバルブ１７に含まれる制御弁の例として、旋回用油圧モータ２Ａに関する制御弁１７Ａと、アームシリンダ８に関する制御弁１７Ｂとを代表的に示している。

操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施例では、操作装置２６は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（以下、「パイロット圧」とする。）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量に応じた圧力である。図２は、操作装置２６の例として、旋回操作レバー２６Ａとアーム操作レバー２６Ｂとを代表的に示している。

リモコン弁２７は、操作装置２６の操作に応じて開閉される弁である。図２は、リモコン弁２７の例として、リモコン弁２７Ａとリモコン弁２７Ｂとを代表的に示している。パイロットポンプ１５からリモコン弁２７Ａへ供給される作動油は、旋回操作レバー２６Ａの傾倒によって開閉されるリモコン弁２７Ａの開度に応じた流量で、制御弁１７Ａのパイロットポートへ伝達される。同様に、パイロットポンプ１５からリモコン弁２７Ｂへ供給される作動油は、アーム操作レバー２６Ｂの傾倒によって開閉されるリモコン弁２７Ｂの開度に応じた流量で、制御弁１７Ｂのパイロットポートへ伝達される。

操作圧センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するためのセンサである。本実施例では、操作圧センサ２９は、例えば、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。図２は、操作圧センサ２９の例として、旋回操作レバー２６Ａの操作内容を検出する操作圧センサ２９Ａと、アーム操作レバー２６Ｂの操作内容を検出する操作圧センサ２９Ｂとを代表的に示している。操作装置２６の操作内容は、レバーの傾きを検出するセンサ等の圧力センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。また、図２では、旋回操作レバー２６Ａ及びアーム操作レバー２６Ｂは、便宜的に別々に図示されているが、１つのレバーとして構成されていてもよい。この場合、旋回操作レバー２６Ａとしてもアーム操作レバー２６Ｂとしても機能する１つのレバーは、傾倒方向の違いによって使い分けられる。例えば、この１つのレバーは、前後方向に傾倒された場合にアーム操作レバー２６Ｂとして機能し、左右方向に傾倒された場合に旋回操作レバー２６Ａとして機能するように構成されていてもよい。

ゲートロックレバーＤ１は、操作装置２６の有効状態と無効状態を切り替えできるように構成されている。操作装置２６の有効状態は、操作者が操作装置２６を操作すると対応する油圧アクチュエータが動作する状態を意味する。操作装置２６の無効状態は、操作者が操作装置２６を操作しても対応する油圧アクチュエータが動作しない状態を意味する。

本実施例では、ゲートロックレバーＤ１は、運転席Ｄ２の左側前端部に設置されている。操作者は、ゲートロックレバーＤ１を引き上げてロック解除状態Ｄ１Ｕ（実線で示された状態）にすることで操作装置２６を有効状態にすることができる。また、ゲートロックレバーＤ１を押し下げてロック状態Ｄ１Ｌ（点線で示された状態）にすることで操作装置２６を無効状態にすることができる。

ゲートロックスイッチＳ２は、ゲートロック弁５０を作動させる信号を出力する装置である。本実施例では、ゲートロックスイッチＳ２は、ゲートロックレバーＤ１によって状態が切り替わるように構成されている。例えば、ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕのときにロック解除信号を出力し、ゲートロックレバーＤ１がロック状態Ｄ１Ｌのときにロック解除信号を出力しないように構成されている。ゲートロックレバーＤ１がロック状態Ｄ１Ｌのときにロック信号を出力してもよい。ロック解除信号、ロック信号は電流信号であってもよく電圧信号であってもよい。ロック解除信号、ロック信号は、コントローラ３０が出力する場合もある。

ゲートロック弁５０は、操作装置２６とパイロットポンプ１５とを接続する管路Ｌ１の連通・遮断を切り替える電磁弁である。本実施例では、ロック解除信号を受けたときに管路Ｌ１を連通させ、ロック解除信号を受けていないときに管路Ｌ１を遮断する。ロック信号を受けたときに管路Ｌ１を遮断する構成であってもよい。

ゲートロック弁５０は、複数の電磁弁で構成されていてもよい。図２の位置５０Ａ〜５０Ｆは、ゲートロック弁５０が配置され得る位置を示す。ゲートロック弁５０は、パイロットポンプ１５とリモコン弁２７のそれぞれとの間に設けられていてもよい。例えば、旋回操作レバー２６Ａのみを無効状態に切り替えられるよう、位置５０Ａで示すようにリモコン弁２７Ａに関する個別管路に設けられていてもよく、アーム操作レバー２６Ｂのみを無効状態に切り替えられるよう、位置５０Ｂで示すようにリモコン弁２７Ｂに関する個別管路に設けられていてもよい。個別管路は、管路Ｌ１とリモコン弁２７のそれぞれとを接続する管路である。或いは、ゲートロック弁５０は、リモコン弁２７と制御弁との間に設けられていてもよい。例えば、旋回操作レバー２６Ａのみを無効状態に切り替えられるよう、位置５０Ｃ及び位置５０Ｄで示すように、リモコン弁２７Ａと制御弁１７Ａとの間に設けられていてもよく、アーム操作レバー２６Ｂのみを無効状態に切り替えられるよう、位置５０Ｅ及び位置５０Ｆで示すように、リモコン弁２７Ｂと制御弁１７Ｂとの間に設けられていてもよい。このように、コントローラ３０は、複数の操作装置２６の有効状態と無効状態とを個別に切り替えできるように構成されていてもよい。

ゲートロックリレー５１は、ゲートロックスイッチＳ２とゲートロック弁５０とを接続する電路Ｅ１の連通・遮断を切り替える。ゲートロックリレー５１は、例えば、接触子、バネ、コイル等で構成される電磁継電器である。ゲートロックリレー５１は、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタ、サイリスタ等の半導体スイッチング素子で構成されていてもよい。

ここで、図３Ａ〜図３Ｃを参照し、ゲートロックリレー５１の機能について説明する。図３Ａ〜図３Ｃのそれぞれは、図２のゲートロックリレー５１の拡大図である。具体的には、図３Ａは、電路Ｅ１が遮断状態のときのゲートロックリレー５１の状態（オフ状態）を示す。図３Ｂは、電路Ｅ１が遮断状態から連通状態に移行するときのゲートロックリレー５１の状態を示す。図３Ｃは、電路Ｅ１が連通状態のときのゲートロックリレー５１の状態（オン状態）を示す。図３の太点線は、関連する２つの端子間が導通状態となっていることを表し、太実線は、コイルＷ１に電流が流れている状態を表す。

ゲートロックリレー５１は、５つの端子Ｔ１〜Ｔ５を有する。端子Ｔ１は、電路Ｅ１ａを介してゲートロックスイッチＳ２に接続されている。電路Ｅ１ａは、図２に示すように電路Ｅ１ｂを介してコントローラ３０にも接続されている。端子Ｔ２は、電路Ｅ２を介してコントローラ３０に接続されている。端子Ｔ３は接地されている。端子Ｔ４は、電路Ｅ１ｃを介してゲートロック弁５０に接続されている。端子Ｔ５はオープン端子であり、どこにも接続されていない。

図３Ａに示すように、コイルＷ１に電流が流れていない場合、接触子Ｂ１は、接点Ｃ１と接点Ｃ２とを接続している。そのため、太点線で示すように、端子Ｔ１と端子Ｔ５とが導通状態となっている。しかし、端子Ｔ５がオープン端子であるため、端子Ｔ１に信号が入力されたとしても、その信号がゲートロック弁５０に伝達されることはない。この場合、例えば、ゲートロックスイッチＳ２がロック解除信号を出力している場合であっても、ゲートロック弁５０は管路Ｌ１を連通させない。ゲートロック弁５０は、ロック解除信号を受信できないためである。

図３Ｂに示すように、コントローラ３０から電路Ｅ２を介してコイルＷ１に電流が流れると、接触子Ｂ１は、コイルＷ１が発生させる磁力によってコイルＷ１に引き付けられる。その結果、図３Ｃに示すように、接触子Ｂ１は、接点Ｃ１と接点Ｃ３とを接続する。そして、太点線で示すように、端子Ｔ１と端子Ｔ４とが導通状態となる。端子Ｔ４は電路Ｅ１ｃを介してゲートロック弁５０に接続されている。この状態において、ゲートロックリレー５１は、ゲートロックスイッチＳ２又はコントローラ３０からの信号（例えば、ロック解除信号、ロック信号等）をゲートロック弁５０に伝達できる。

ここで、再び図２を参照し、制御システム１００の他の構成要素について説明する。キースイッチＳ３は、エンジンキーの状態を表す信号をコントローラ３０に対して出力する。例えば、エンジン１１が作動中のときにキーオン信号を出力し、エンジン１１が停止中のときにキーオン信号を出力しない。エンジン１１が停止中のときにキーオフ信号を出力してもよい。

シート着座スイッチＳ４は、操作者の着座状態を表す信号をコントローラ３０に対して出力する。例えば、操作者が運転席Ｄ２に着座しているときに着座信号を出力する。操作者が運転席Ｄ２に着座していないときには着座信号を出力しない。

シートベルトスイッチＳ５は、シートベルトの着用状態を表す信号をコントローラ３０に対して出力する。例えば、運転席Ｄ２に着座する操作者がシートベルトを着用しているときにシートベルト着用信号を出力する。操作者がシートベルトを着用していないときにはシートベルト着用信号を出力しない。

解除スイッチＳ６は、ゲートロック弁５０による管路Ｌ１の遮断を解除する。例えば、解除スイッチＳ６は、タッチパネル付きの車載ディスプレイに表示されるソフトウェアスイッチである。解除スイッチＳ６は、キャビン１０内に設置されたハードウェアスイッチであってもよい。例えば、旋回操作レバー２６Ａの先端に設けられるスイッチであってもよい。

解除スイッチＳ６は、操作者によって操作されると、遮断解除信号をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、遮断解除信号を受けると、ゲートロック弁５０に向けてロック解除信号を出力する。この場合、コントローラ３０は、ロック解除信号の出力を所定時間に亘って継続してもよく、或いは、ロック信号の出力を所定時間に亘って禁止してもよい。ゲートロック弁５０により管路Ｌ１が連通された直後に管路Ｌ１が再び遮断されてしまうのを防止するためである。

コントローラ３０は、例えば、ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕで且つゲートロック弁５０が遮断状態の場合に解除スイッチＳ６から遮断解除信号を受けると、ゲートロック弁５０に向けてロック解除信号を出力する。すなわち、ゲートロック弁５０に向けてロック解除信号を出力していない場合、或いは、ゲートロック弁５０に向けてロック信号を出力している場合に、解除スイッチＳ６から遮断解除信号を受けると、ゲートロック弁５０に向けてロック解除信号を出力する。但し、ゲートロックレバーＤ１がロック状態Ｄ１Ｌの場合に解除スイッチＳ６から遮断解除信号を受けたときにはゲートロック弁５０に向けてロック解除信号を出力しない。ゲートロックレバーＤ１によって無効状態に切り替えられている操作装置２６を有効状態に切り替えてしまうことがないようにするためである。この場合、コントローラ３０は、ゲートロック弁５０に向けてロック信号を出力してもよい。

次に、コントローラ３０が有する機能要素としての判定部３１及び切替部３２について説明する。

判定部３１は、ショベルの周囲にある所定領域内に物体が存在するか否かを判定する。例えば、判定部３１は、物体検出装置としてのカメラＳ１の出力に基づいて所定領域内に物体が存在するか否かを判定する。カメラＳ１が画像処理装置を含む場合には、カメラＳ１が検出信号を出力しているときに所定領域内に物体が存在すると判定する。カメラＳ１が画像処理装置を含まない場合には、カメラＳ１が撮像した入力画像に各種画像処理を施して所定領域内に物体が存在するか否かを判定する。

切替部３２は、操作装置２６の状態を制御する。例えば、ショベルが待機状態であり、且つ、ゲートロックレバーＤ１によって操作装置２６が有効状態に切り替えられている場合に操作装置２６の状態を制御する。待機状態は、例えば、少なくともコントローラ３０が起動中で、エンジン１１が作動中で、且つ、操作装置２６が操作されていない状態（中立状態）であることを意味する。但し、操作装置２６の操作が中止されてから所定時間が経過するまでの状態は除外されてもよい。すなわち、操作中止後に所定時間が経過するまでは、操作装置２６が中立状態であったとしても待機状態であるとは判定されないようにしてもよい。

切替部３２は、例えば、所定のロック条件が満たされた場合に操作装置２６を無効状態に切り替える。この場合、ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕであっても操作装置２６は無効状態に切り替えられる。また、切替部３２は、操作装置２６を無効状態に切り替えた後で、所定のロック解除条件が満たされた場合に操作装置２６を有効状態に切り替える。但し、ゲートロックレバーＤ１がロック状態Ｄ１Ｌの場合には操作装置２６を有効状態に切り替えることはない。

ロック条件は、例えば、判定部３１によって所定領域内に物体が存在すると判定されたことである。更に、シート着座スイッチＳ４が出力する着座信号が途切れたこと、シートベルトスイッチＳ５が出力するシートベルト着用信号が途切れたこと、及び、ショベルの待機状態が所定時間に亘って継続したこと等を含んでいてもよい。切替部３２は、これらのロック条件のうちの少なくとも１つが満たされた場合に操作装置２６を無効状態に切り替えてもよく、これらのロック条件のうちの所定の組み合わせが全て満たされた場合に操作装置２６を無効状態に切り替えてもよい。

ロック解除条件は、例えば、解除スイッチＳ６が操作されたこと、判定部３１によって物体が所定領域から退出したと判定されたこと、シート着座スイッチＳ４が着座信号の出力を再開したこと、シートベルトスイッチＳ５がシートベルト着用信号の出力を再開したこと、及び、ゲートロックレバーＤ１がロック状態Ｄ１Ｌからロック解除状態Ｄ１Ｕに操作されたこと等を含む。切替部３２は、これらのロック解除条件のうちの少なくとも１つが満たされた場合に操作装置２６を有効状態に切り替えてもよく、これらのロック解除条件のうちの所定の組み合わせが全て満たされた場合に操作装置２６を有効状態に切り替えてもよい。

次に、図４を参照し、コントローラ３０が操作装置２６の状態を切り替える処理（以下、「切替処理」とする。）の一例について説明する。図４は切替処理の一例のフローチャートである。コントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返しこの切替処理を実行する。

最初に、コントローラ３０の切替部３２は、ショベルが待機状態であるか否かを判定する（ステップＳＴ１）。本実施例では、切替部３２は、キースイッチＳ３の出力と、操作圧センサ２９の出力に基づいてショベルが待機状態であるか否かを判定する。

ショベルが待機状態でないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、切替部３２は、今回の切替処理を終了させる。

ショベルが待機状態であると判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、切替部３２は、操作装置２６が有効状態であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。本実施例では、切替部３２は、ゲートロックスイッチＳ２の出力と、ゲートロックリレー５１の状態とに基づいて操作装置２６が有効状態であるか否かを判定する。また、切替部３２は、自身がロック解除信号を出力している場合には、操作装置２６が有効状態であると判定する。また、切替部３２は、ゲートロックリレー５１のコイルＷ１に電流を供給している場合、ゲートロックリレー５１がオン状態（図３Ｃ参照。）であると判定する。また、コイルＷ１に電流を供給していない場合、ゲートロックリレー５１がオフ状態（図３Ａ参照。）であると判定する。

具体的には、切替部３２は、ゲートロックリレー５１がオン状態で且つゲートロックスイッチＳ２又は切替部３２自身がロック解除信号を出力している場合、操作装置２６が有効状態であると判定する。一方、ゲートロックリレー５１がオフ状態の場合、操作装置２６が無効状態であると判定する。また、ゲートロックリレー５１がオン状態で且つゲートロックスイッチＳ２及び切替部３２が何れもロック解除信号を出力していない場合、操作装置２６が無効状態であると判定する。或いは、ゲートロックリレー５１がオン状態で且つゲートロックスイッチＳ２又は切替部３２がロック信号を出力している場合に、操作装置２６が無効状態であると判定してもよい。

切替部３２によって操作装置２６が有効状態であると判定された場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、コントローラ３０の判定部３１は、所定領域内に物体が存在するか否かを判定する（ステップＳＴ３）。このとき、判定部３１によって物体が存在しないと判定された場合（ステップＳＴ３のＮＯ）、コントローラ３０は、今回の切替処理を終了させる。

判定部３１によって物体が存在すると判定された場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、切替部３２は、操作装置２６を無効状態に切り替える（ステップＳＴ４）。本実施例では、図３Ａに示すようにゲートロックリレー５１をオフ状態にすることで、すなわち、ロック解除信号がゲートロック弁５０に伝達されないようにすることで、操作装置２６を無効状態に切り替える。そして、コントローラ３０は、上述の切替処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。

切替部３２は、比例弁等を用いて操作装置２６が生成するパイロット圧を低下させることで操作装置２６を無効状態に切り替えてもよい。或いは、付属品として取り付けられるレバーロック装置を作動させて操作装置２６の動きをロックすることで操作装置２６を無効状態に切り替えてもよい。或いは、メインポンプ１４のリリーフ圧を低減させることで操作装置２６を無効状態に切り替えてもよい。すなわち、メインポンプ１４が吐出する作動油を作動油タンクにリリーフさせ、油圧アクチュエータを動かすことができないレベルまでその吐出圧を低減させることで操作装置２６を無効状態に切り替えてもよい。

ステップＳＴ２において、切替部３２によって操作装置２６が無効状態であると判定された場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、判定部３１は、所定領域内に物体が存在するか否かを判定する（ステップＳＴ５）。この判定は、例えば、所定領域内に存在すると判定された物体が所定領域から退出したか否かを判定することを含む。例えば、ステップＳＴ３で所定領域内に物体が存在すると判定し、且つ、操作装置２６を無効状態に切り替えた後で、コントローラ３０は、ステップＳＴ５の判定を実行する。このとき、判定部３１によって所定領域内に物体が存在すると判定された場合（ステップＳＴ５のＹＥＳ）、コントローラ３０は、操作装置２６の無効状態を継続させ（ステップＳＴ８）、今回の切替処理を終了させる。例えば、判定部３１によって物体が所定領域から退出していない（物体が依然として所定領域内に存在する）と判定された場合（ステップＳＴ５のＹＥＳ）、コントローラ３０は、操作装置２６の無効状態を継続させ（ステップＳＴ８）、今回の切替処理を終了させる。

判定部３１によって所定領域内に物体が存在しないと判定された場合（ステップＳＴ５のＮＯ）、切替部３２は、ステップＳＴ４で操作装置２６が無効状態に切り替えられたか否かを判定する（ステップＳＴ６）。例えば、判定部３１によって物体が所定領域から退出した（物体がもはや所定領域内に存在しない）と判定された場合（ステップＳＴ５のＮＯ）、切替部３２は、操作装置２６の現在の無効状態がステップＳＴ４で切り替えられたことによるものであるか否かを判定する。但し、切替部３２は、操作装置２６の現在の無効状態がステップＳＴ４で切り替えられたことによるものであるか否かを判定する代わりに、ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕであるか否かを判定してもよい。

ステップＳＴ４で操作装置２６が無効状態に切り替えられていない、すなわち、操作装置２６の現在の無効状態がステップＳＴ４で切り替えられたことによるものではないと判定した場合（ステップＳＴ６のＮＯ）、コントローラ３０は、操作装置２６の無効状態を継続させ（ステップＳＴ８）、今回の切替処理を終了させる。例えば、操作装置２６の現在の無効状態がゲートロックレバーＤ１のロック状態Ｄ１Ｌによるものであると判定した場合、コントローラ３０は、操作装置２６を有効状態に切り替えることなく、今回の切替処理を終了させる。このように、コントローラ３０は、ショベルの待機状態において、ゲートロックレバーＤ１によって操作装置２６が無効状態に切り替えられている場合には、所定領域内に物体が存在するか否かにかかわらず、操作装置２６の無効状態を継続する。

一方、ステップＳＴ４で操作装置２６が無効状態に切り替えられた、すなわち、操作装置２６の現在の無効状態がステップＳＴ４で切り替えられたことによるものであると判定した場合（ステップＳＴ６のＹＥＳ）、コントローラ３０は、操作装置２６を有効状態に切り替える（ステップＳＴ７）。本実施例では、図３Ｃに示すようにゲートロックリレー５１をオン状態にし、ロック解除信号がゲートロック弁５０に伝達されるようにする。この場合、ゲートロックレバーＤ１はロック解除状態Ｄ１Ｕにあり、ゲートロックスイッチＳ２は、ロック解除信号を出力している。そのため、そのロック解除信号は、電路Ｅ１ａ、電路Ｅ１ｃを介してゲートロック弁５０に伝達される。その結果、ゲートロック弁５０は、そのロック解除信号を受けて管路Ｌ１を連通させ、操作装置２６は有効状態に切り替わる。ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１ＵであるにもかかわらずゲートロックスイッチＳ２がロック解除信号を出力していない場合には、切替部３２は、ゲートロックスイッチＳ２の代わりにロック解除信号を出力することで操作装置２６を有効状態に切り替えてもよい。

切替部３２は、判定部３１によって物体が所定領域から退出したと判定され、且つ、操作装置２６が中立状態であると判定された場合に、操作装置２６を有効状態に戻すようにしてもよい。操作装置２６が中立状態でないときに操作装置２６が有効状態になってしまうのを防止するためである。

また、切替部３２は、判定部３１によって物体が所定領域から退出したと判定された場合であっても、ゲートロックレバーＤ１によって操作装置２６が無効状態に切り替えられた後で更に有効状態に切り替えられるまでは、操作装置２６の無効状態を維持してもよい。すなわち、操作者によってゲートロックレバーＤ１がロック状態Ｄ１Ｌに切り替えられ、更に操作者によってロック解除状態Ｄ１Ｕに切り替えられるまでは、操作装置２６が有効状態に戻らないようにしてもよい。操作装置２６を有効状態に戻したいという操作者の意思を確認するためである。例えば、物体としての作業者が上部旋回体３の上に登ったり、下部走行体１の下に潜ったりした場合、物体検出装置の配置によっては、判定部３１は、物体が所定領域から退出したと判定してしまう場合がある。そのため、例えば、操作者によってゲートロックレバーＤ１がロック状態Ｄ１Ｌに切り替えられ、更に操作者によってロック解除状態Ｄ１Ｕに切り替えられるまでの期間等、操作者の意思を確認できるまでの期間では、切替部３２は、操作装置２６が有効状態に戻らないようにしてもよい。

コントローラ３０は、操作装置２６を無効状態に切り替えた後であっても、操作者によって解除スイッチＳ６が押下された場合には、操作装置２６を有効状態に戻すようにしてもよい。例えば、所定領域内に物体が存在すると判定されている場合であっても、操作装置２６を有効状態に戻すようにしてもよい。

以上の構成により、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕであっても、所定領域内に物体が存在すると判定した場合には、操作装置２６を無効状態にすることができる。また、操作装置２６を無効状態に切り替えた後で、物体が所定領域内から退出したと判定した場合には、操作装置２６を有効状態に戻すことができる。

そのため、操作装置２６が有効状態のままでショベルの操作が中断されているときに操作装置２６が不適切に動かされて油圧アクチュエータが動いてしまうのを防止できる。例えば、ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕのときに所定領域内に物体が存在すると判定した場合に、ゲートロックレバーＤ１の操作とは無関係に、操作装置２６を無効状態にすることができる。そのため、操作者がその物体に気付かないまま、操作装置２６を操作してしまい油圧アクチュエータを動かしてしまうのを防止できる。

次に、図５を参照し、切替処理の別の一例について説明する。図５は切替処理の別の一例のフローチャートである。コントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返しこの切替処理を実行する。図５のフローチャートは、ステップＳＴ３Ａ及びステップＳＴ５Ａの内容が図４のフローチャートと異なるがその他のステップで共通している。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

操作装置２６が有効状態であると判定した場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、切替部３２は、ロック条件が満たされているか否かを判定する（ステップＳＴ３Ａ）。このとき、ロック条件が満たされていないと判定した場合（ステップＳＴ３ＡのＮＯ）、切替部３２は、今回の切替処理を終了させる。

ロック条件が満たされていると判定した場合（ステップＳＴ３ＡのＹＥＳ）、切替部３２は、操作装置２６を無効状態に切り替える（ステップＳＴ４）。例えば、切替部３２は、ゲートロックスイッチＳ２、キースイッチＳ３、シート着座スイッチＳ４、及び、シートベルトスイッチＳ５の少なくとも１つの出力に基づいてゲートロックリレー５１を制御する。この場合、判定部３１による判定結果、待機状態の継続時間等を考慮してもよい。具体的には、ゲートロックスイッチＳ２がロック解除信号を出力し、且つ、キースイッチＳ３がキーオン信号を出力している場合であって、シート着座スイッチＳ４が着座信号を出力していない場合に、ゲートロックリレー５１をオフ状態にすることで操作装置２６を無効状態に切り替える。或いは、ゲートロックスイッチＳ２がロック解除信号を出力し、且つ、キースイッチＳ３がキーオン信号を出力している場合であって、シートベルトスイッチＳ５がシートベルト着用信号を出力していない場合に、ゲートロックリレー５１をオフ状態にすることで操作装置２６を無効状態に切り替える。

ステップＳＴ２において、操作装置２６が無効状態であると判定した場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、切替部３２は、ロック解除条件が満たされているか否かを判定する（ステップＳＴ５Ａ）。このとき、ロック解除条件が満たされていないと判定した場合（ステップＳＴ５ＡのＮＯ）、切替部３２は、操作装置２６の無効状態を継続させ（ステップＳＴ８）、今回の切替処理を終了させる。

ロック解除条件が満たされていると判定した場合（ステップＳＴ５ＡのＹＥＳ）、切替部３２は、ステップＳＴ４で操作装置２６が無効状態に切り替えられたか否かを判定する（ステップＳＴ６）。例えば、切替部３２は、操作装置２６の現在の無効状態がステップＳＴ４で切り替えられたことによるものであるか否かを判定する。但し、切替部３２は、操作装置２６の現在の無効状態がステップＳＴ４で切り替えられたことによるものであるか否かを判定する代わりに、ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕであるか否かを判定してもよい。

ステップＳＴ４で操作装置２６が無効状態に切り替えられていない、すなわち、操作装置２６の現在の無効状態がステップＳＴ４で切り替えられたことによるものではないと判定した場合（ステップＳＴ６のＮＯ）、コントローラ３０は、操作装置２６の無効状態を継続させ（ステップＳＴ８）、今回の切替処理を終了させる。例えば、操作装置２６の現在の無効状態がゲートロックレバーＤ１のロック状態Ｄ１Ｌによるものであると判定した場合、コントローラ３０は、操作装置２６を有効状態に切り替えることなく、今回の切替処理を終了させる。このように、コントローラ３０は、ショベルの待機状態において、ゲートロックレバーＤ１によって操作装置２６が無効状態に切り替えられている場合には、ロック解除条件が満たされているか否かにかかわらず、操作装置２６の無効状態を継続する。

一方、ステップＳＴ４で操作装置２６が無効状態に切り替えられた、すなわち、操作装置２６の現在の無効状態がステップＳＴ４で切り替えられたことによるものであると判定した場合（ステップＳＴ６のＹＥＳ）、コントローラ３０は、操作装置２６を有効状態に切り替える（ステップＳＴ７）。例えば、切替部３２は、判定部３１による判定結果と、ゲートロックスイッチＳ２、キースイッチＳ３、シート着座スイッチＳ４、及び、シートベルトスイッチＳ５の少なくとも１つの出力とに基づいてゲートロックリレー５１を制御する。この場合、無効状態の継続時間等を考慮してもよい。具体的には、所定領域に物体が存在しないと判定されている場合であって、ゲートロックスイッチＳ２がロック解除信号を出力し、キースイッチＳ３がキーオン信号を出力し、シート着座スイッチＳ４が着座信号を出力し、且つ、シートベルトスイッチＳ５がシートベルト着用信号を出力している場合に、ゲートロックリレー５１をオン状態にすることで操作装置２６を有効状態に切り替える。

この構成により、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕであっても、ロック条件が満たされている場合には、操作装置２６を無効状態にすることができる。また、操作装置２６を無効状態に切り替えた後であっても、ロック解除条件が満たされている場合には、操作装置２６を有効状態に戻すことができる。

そのため、操作装置２６が有効状態のままでショベルの操作が中断されているときに操作装置２６が不注意に或いは不適切に動かされて油圧アクチュエータが動いてしまうのを防止できる。例えば、ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕのままでショベルの待機状態が所定時間に亘って継続した場合に、ゲートロックレバーＤ１の操作とは無関係に、操作装置２６を無効状態にすることができる。そのため、その後に操作装置２６が誤って動かされた場合であっても油圧アクチュエータが動いてしまうのを防止できる。ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕのままでシートベルトが外された場合、ゲートロックレバーＤ１がロック解除状態Ｄ１Ｕのままで操作者が座席から立ち上がった場合等についても同様である。

コントローラ３０は、操作装置２６を無効状態に切り替えた後であっても、解除スイッチＳ６が押下された場合には、操作装置２６を有効状態に戻すことができる。例えば、他のロック解除条件が満たされていない場合であっても、操作装置２６を有効状態に戻すことができる。

次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照し、本発明の別の実施例に係るショベルについて説明する。図６Ａはショベルの側面図であり、図１Ａに対応する。図６Ｂはショベルの上面図であり、図１Ｂに対応する。

図６Ａ及び図６Ｂに示すショベルは、カメラＳ１とは別に、物体検出装置Ｓ７を搭載している点で、図１Ａ及び図１Ｂに示すショベルと異なるが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

物体検出装置Ｓ７は、ショベルの周囲における所定領域内の物体を検出するように構成されている。物体検出装置Ｓ７は、例えば、ＬＩＤＡＲ、超音波センサ、ミリ波センサ、レーザレーダセンサ、赤外線センサ、ステレオカメラ等である。この例では、上部旋回体３の上面前端に取り付けられた前センサＳ７Ｆ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられたバックセンサＳ７Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左センサＳ７Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右センサＳ７Ｒを含む。

バックセンサＳ７ＢはバックカメラＳ１Ｂに隣接して配置され、左センサＳ７Ｌは左カメラＳ１Ｌに隣接して配置され、且つ、右センサＳ７Ｒは右カメラＳ１Ｒに隣接して配置されている。

物体検出装置Ｓ７は、上部旋回体３の上の領域を監視する物体検出装置を含んでいてもよい。上部旋回体３の上で作業する作業者等を検出するためである。また、下部走行体１の下の領域を監視する物体検出装置を含んでいてもよい。下部走行体１の下に潜り込んで作業する作業者等を検出するためである。

この構成により、ショベルは、ショベルの周囲にある所定領域内に物体が存在するか否かをより正確に判定できる。

以上、本発明の好ましい実施例が詳説された。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。

例えば、上述の実施例では、油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーが開示されている。具体的には、旋回操作レバー２６Ａに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ１５からリモコン弁２７Ａへ供給される作動油が、旋回操作レバー２６Ａの傾倒によって開閉されるリモコン弁２７Ａの開度に応じた流量で、制御弁１７Ａのパイロットポートへ伝達される。或いは、アーム操作レバー２６Ｂに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ１５からリモコン弁２７Ｂへ供給される作動油が、アーム操作レバー２６Ｂの傾倒によって開閉されるリモコン弁２７Ｂの開度に応じた流量で、制御弁１７Ｂのパイロットポートへ伝達される。

但し、このような油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーではなく、電気式パイロット回路を備えた電気式操作レバーが採用されてもよい。この場合、電気式操作レバーのレバー操作量は、電気信号としてコントローラ３０へ入力される。また、パイロットポンプ１５と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。なお、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。

また、上述の実施例では、物体検出装置が物体を検出している。ここで、検出された物体の画像は、表示装置４０に表示されてもよい。また、表示装置４０は、上部旋回体３に設けられるカメラＳ１のそれぞれが撮像した画像を個別に表示してもよいし、複数の画像から合成される俯瞰画像を表示してもよい。また、表示装置４０は、表示画面上にショベルの図形等を表示した上で、物体検出装置が検出した物体の位置を表示してもよい。表示装置４０は、例えば、ショベルの図形と、このショベルの図形の周辺で領域分けされた複数の領域図形とを表示し、物体検出装置が検出した物体の位置を含む領域を表す領域図形を強調表示してもよい。このように、表示装置４０は、上部旋回体３と物体検出装置により検出した物体との位置関係に基づいて、上部旋回体３を示す図形の周囲に物体検出装置により検出された物体の位置との関係を示すように表示を行う。また、表示装置４０は、例えば、ショベルの図形の周辺に、ショベルに近い第１の領域を表す第１領域図形と、第１の領域よりもショベルから離間している第２の領域を表す第２領域図形とを表示してもよい。この際、第１領域図形が赤で強調表示され、第２領域図形が黄色で強調表示されるというように、距離に応じて強調方法が変更されてもよい。これにより、操作者は、ショベルの周囲のどの箇所で物体が検出されたかを確認できる。また、物体検出装置によって物体が検出された場合、表示装置４０は、現在表示している画像を、検出された物体を撮像しているカメラの画像に切り替えてもよい。例えば、バックカメラＳ１Ｂが撮像した後方画像を表示しているときに、ショベルの右側の空間で物体が検出された場合、表示装置４０は、ショベルの右側の空間を映し出す画像（例えば、俯瞰画像又は右カメラＳ１Ｒが撮像した右方画像）に切り替えてもよいし、後方画像に加えて右方画像を表示してもよい。

また、ショベルは、運転席Ｄ２の周囲に複数個のスピーカを備え、上部旋回体３と物体検出装置により検出した物体との位置関係に基づいて、位置関係に対応するスピーカから注意喚起の音を発するように構成されていてもよい。例えば、ショベルは、運転席Ｄ２の左右と後方の３箇所にスピーカを備え、上部旋回体３の後方にて物体を検知した場合には、後方スピーカから音を出すように構成されていてもよい。

本願は、２０１７年２月２２日に出願した日本国特許出願２０１７−０３０７９２号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

１・・・下部走行体２・・・旋回機構２Ａ・・・旋回用油圧モータ３・・・上部旋回体４・・・ブーム５・・・アーム６・・・バケット７・・・ブームシリンダ８・・・アームシリンダ９・・・バケットシリンダ１０・・・キャビン１１・・・エンジン１４・・・メインポンプ１５・・・パイロットポンプ１７・・・コントロールバルブ１７Ａ、１７Ｂ・・・制御弁２６・・・操作装置２６Ａ・・・旋回操作レバー２６Ｂ・・・アーム操作レバー２７、２７Ａ、２７Ｂ・・・リモコン弁２９、２９Ａ、２９Ｂ・・・操作圧センサ３０・・・コントローラ３１・・・判定部３２・・・切替部４０・・・表示装置５０・・・ゲートロック弁５１・・・ゲートロックリレー１００・・・制御システムＤ１・・・ゲートロックレバーＤ２・・・運転席Ｓ１・・・カメラＳ２・・・ゲートロックスイッチＳ３・・・キースイッチＳ４・・・シート着座スイッチＳ５・・・シートベルトスイッチＳ６・・・解除スイッチ

Claims

下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、を備えたショベルであって、
油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータを操作するための操作装置と、
ショベルの周囲における所定領域内の物体を検出する物体検出装置と、を有し、
前記物体検出装置の出力に基づいて前記所定領域内に物体が存在しないと判定される場合であって、且つ、操作者が運転席に着座していない場合又は操作者がシートベルトを着用していない場合に、前記操作装置を無効状態から有効状態に切替不能とする、
ショベル。
前記操作装置を無効状態にした後で、前記物体検出装置の出力に基づいて前記所定領域内に物体が存在しないと判定される場合であって、且つ、操作者が運転席に着座していない場合又は操作者がシートベルトを着用していない場合に、前記操作装置を無効状態から有効状態に切替可能とする、
請求項１に記載のショベル。
前記操作装置を無効状態にした後で、前記物体検出装置の出力に基づいて前記所定領域内に物体が存在しないと判定される場合であって、且つ、操作者が運転席に着座していない場合又は操作者がシートベルトを着用していない場合に、解除手段が操作されると前記操作装置を無効状態から有効状態に切り替える、
請求項１に記載のショベル。
前記解除手段は、ゲートロックレバー又はスイッチである、
請求項３に記載のショベル。
操作者が運転席に着座していないことを検出する着座スイッチを有する、
請求項１に記載のショベル。
操作者がシートベルトを着用していないことを検出するシートベルトスイッチを有する、
請求項１に記載のショベル。
前記無効状態とは、パイロット圧が低下した状態、レバーロック装置が作動した状態、メインポンプのリリーフ圧が低減した状態のうち、少なくとも１つを含む、
請求項１に記載のショベル。