JP2021155935A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】作業効率の低下を抑制すると共に、周辺の障害物との衝突を防止可能な作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、複数の障害物検知センサの一部が障害物を検知した場合に（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、障害物を検知した障害物検知センサの向きと、旋回位置センサで検知された旋回位置との組み合わせに基づいて、下部走行体に対する障害物の位置を特定し（Ｓ１３）、操作装置に対する操作に拘わらず、障害物に近づく方向への下部走行体の走行を制限する（Ｓ１６、Ｓ１７）。【選択図】図５

Description

本発明は、下部走行体及び上部旋回体を備える作業機械に関する。

下部走行体と、下部走行体に旋回可能に支持された上部旋回体と、上部旋回体に支持されたキャブとを備える作業機械が知られている。このような作業機械に関して、特許文献１には、作業機械の周囲に障害物を検知した場合に、ゲートロック弁を開いて全ての油圧アクチュエータの動作を停止させる技術が開示されている。

特開２０１７−２０６９５２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、検知した障害物との関係では停止させる必要のない油圧アクチュエータまで停止させてしまうので、作業機械の作業効率が低下するという課題がある。

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業効率の低下を抑制すると共に、周辺の障害物との衝突を防止可能な作業機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に支持された上部旋回体と、前記上部旋回体に支持されて動作する作業装置と、前記下部走行体を走行させる操作を受け付ける操作装置を収容し、前記上部旋回体に支持されたキャブと、互いに異なる方向を向けて前記上部旋回体に取り付けられ、前記上部旋回体の周囲に存在する障害物を検知する複数の障害物検知センサと、前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回位置を検知する旋回位置センサと、前記下部走行体の動作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、前記複数の障害物検知センサの一部が前記障害物を検知した場合に、前記障害物を検知した前記障害物検知センサの向きと、前記旋回位置センサで検知された旋回位置との組み合わせに基づいて、前記下部走行体に対する前記障害物の位置を特定し、前記操作装置に対する操作に拘わらず、前記障害物に近づく方向への前記下部走行体の走行を制限することを特徴とする。

本発明によれば、作業効率の低下を抑制すると共に、周辺の障害物との衝突を防止することができる。なお、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。

第１実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。 油圧ショベルの平面図である。 油圧ショベルに搭載された回路を示す図である。 油圧ショベルが備えるコントローラの構成を示すブロック図である。 走行制御処理１のフローチャートである。 カメラの向きと旋回角θとの組み合わせに対応する電磁比例弁を特定するためのテーブルの一例である。 一方のクローラを浮状態にした油圧ショベルの正面図である。 走行制御処理２のフローチャートである。 カメラの向きと旋回角θとの組み合わせに対応する電磁比例弁を特定するためのテーブルの他の例である。

本発明に係る作業機械の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る作業機械の代表例である油圧ショベル１の側面図である。図２は、油圧ショベル１の平面図である。なお、本明細書中の前後左右は、特に断らない限り、油圧ショベル１に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。また、作業機械の具体例は油圧ショベル１に限定されず、下部走行体と上部旋回体とを備えるあらゆる作業機械（例えば、クレーン車）でもよい。

図１及び図２に示すように、油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２に旋回可能に支持された上部旋回体３とを主に備える。下部走行体２は、左右一対のクローラ８ａ、８ｂを備える。左右一対のクローラ８ａ、８ｂは、走行モータ８ｃ、８ｄ（図３参照）が駆動することによって、それぞれ独立して回転する。クローラ８ａ、８ｂが載置面Ｇに接地して回転することにより、油圧ショベル１は、前進、後退、旋回が可能になる。但し、下部走行体２は、クローラ８ａ、８ｂに代えて、装輪式であってもよい。

上部旋回体３は、旋回モータ（図示省略）によって旋回可能な状態で下部走行体２に支持されている。上部旋回体３は、ベースとなる旋回フレーム５と、旋回フレーム５の前方中央に上下方向に回動可能に取り付けられるフロント作業機（作業装置）４と、旋回フレーム５の後方に配置されるカウンタウェイト６と、旋回フレーム５の前方左側に配置されるキャブ（運転席）７とを備える。

フロント作業機４は、上部旋回体３に起伏可能に支持されたブーム４ａと、ブーム４ａの先端に起伏可能に支持されたアーム４ｂと、アーム４ｂの先端に揺動可能に支持されたバケット（アタッチメント）４ｃと、ブーム４ａ、アーム４ｂ、及びバケット４ｃを駆動させる油圧シリンダ４ｄ〜４ｆとを含む。カウンタウェイト６は、フロント作業機４との重量バランスを取るためのもので、円弧状をした重量物である。

キャブ７には、油圧ショベル１を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャブ７の内部空間には、油圧ショベル１の動作を指示するオペレータの操作を受け付ける操作装置（ステアリング、ペダル、レバー、スイッチなど）が配置されている。すなわち、キャブ７に搭乗したオペレータが操作装置を操作することによって、油圧ショベル１が動作する。

操作装置は、下部走行体２を走行させ、上部旋回体３を旋回させ、フロント作業機４（より詳細には、油圧アクチュエータ）を動作させるオペレータの操作を受け付ける。走行モータ８ｃ、８ｄ、旋回モータ、及び油圧シリンダ４ｄ〜４ｆは、油圧ショベルに搭載された「油圧アクチュエータ」の一例である。

操作装置は、左右一対のクローラ８ａ、８ｂそれぞれを独立して操作する走行レバー９、１０（図３参照）と、ブーム４ａを操作するブームレバー（図示省略）と、アーム４ｂを操作するアームレバー（図示省略）と、バケット４ｃを操作するバケットレバー（図示省略）と、上部旋回体３を旋回させる旋回レバー（図示省略）と、後述する電磁切換弁１８（図３参照）の位置を切り換えるゲートロックレバー（図示省略）を含む。

図３は、油圧ショベル１に搭載された回路を示す図である。図３に示すように、油圧ショベル１は、エンジン１１と、作動油タンク１２と、メインポンプ１３と、パイロットポンプ１４と、シャトルブロック１５と、方向切換弁１６、１７と、電磁切換弁１８と、電磁比例弁１９、２０、２１、２２とを主に備える。なお、図３では図示を省略するが、旋回モータ及び油圧シリンダ４ｄ〜４ｆは、走行モータ８ｃ、８ｄと並列に接続されて、走行モータ８ｃ、８ｄと同様の仕組みで駆動される。

走行レバー９、１０は、パイロット弁９ａ、１０ａに接続されている。パイロット弁９ａ、１０ａは、エンジン１１により駆動されるパイロットポンプ１４によって作動油タンク１２から圧送された作動油を、対応する走行モータ８ｃ、８ｄを動作させるためのパイロット圧油としてシャトルブロック１５に出力する。パイロット圧油の圧力は、対応する走行レバー９、１０の操作量に応じて変化する。

ゲートロックレバーは、油圧アクチュエータの動作を規制するロック位置と、油圧アクチュエータの動作を許容する解除位置とに切り替え可能に構成されている。ゲートロックレバーは、解除位置に配置されているときに解除信号をコントローラ４０に出力し、ロック位置に配置されているときに解除信号の出力を停止する。

エンジン１１は、油圧ショベル１を動作させるための駆動力を発生させる駆動源である。メインポンプ１３及びパイロットポンプ１４は、エンジン１１の出力軸に連結されて駆動する。メインポンプ１３は、エンジン１１の駆動力が伝達されて、作動油タンク１２に貯留された作動油を方向切換弁１６、１７に圧送する。メインポンプ１３は、例えば、容量可変型の油圧ポンプである。パイロットポンプ１４は、エンジン１１の駆動力が伝達されて、作動油タンク１２に貯留されたパイロット圧油を、電磁切換弁１８、パイロット弁９ａ、１０ａ、及びシャトルブロック１５を通じて方向切換弁１６、１７のパイロットポート１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂに圧送する。

シャトルブロック１５は、パイロット弁９ａ、１０ａから供給されるパイロット圧油を方向切換弁１６、１７の切換圧としてパイロットポート１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂに供給すると共に、メインポンプ１３を制御する信号圧を生成する機能を有する。シャトルブロック１５の具体的な構成は既に周知なので、詳細な説明は省略する。

方向切換弁１６は、メインポンプ１３から走行モータ８ｃに至る流路に配置されている。方向切換弁１６は、走行レバー９に対する操作に応じた供給量及び供給方向の作動油を、メインポンプ１３から走行モータ８ｃへ供給する。方向切換弁１６は、パイロットポート１６ａ、１６ｂに供給されるパイロット圧油によって、位置Ａ、Ｂ、Ｃに切換可能に構成されている。

パイロットポート１６ａ、１６ｂにパイロット圧油が供給されていないとき、方向切換弁１６は位置Ａ（初期位置）となる。位置Ａの方向切換弁１６は、メインポンプ１３から走行モータ８ｃに至る油路を遮断する。すなわち、方向切換弁１６が位置Ａのとき、メインポンプ１３から走行モータ８ｃに作動油が供給されず、クローラ８ａは停止する。

パイロットポート１６ａにパイロット圧油が供給されると、方向切換弁１６は位置Ｂに切り換えられる。位置Ｂの方向切換弁１６は、メインポンプ１３から圧送される作動油を、走行モータ８ｃを正回転させる向きに供給する。そして、走行モータ８ｃが正回転すると、クローラ８ａが前進方向に回転する。

パイロットポート１６ｂにパイロット圧油が供給されると、方向切換弁１６は位置Ｃに切り換えられる。位置Ｃの方向切換弁１６は、メインポンプ１３から圧送される作動油を、走行モータ８ｃを逆回転させる向きに供給する。そして、走行モータ８ｃが逆回転すると、クローラ８ａが後退方向に回転する。

さらに、位置Ｂ、Ｃの方向切換弁１６から走行モータ８ｃに供給される作動油の流量は、パイロットポート１６ａ、１６ｂに供給されるパイロット圧油の圧力の大きさによって増減する。すなわち、パイロットポート１６ａ、１６ｂに供給されるパイロット圧油の圧力が大きいほど位置Ｂ、Ｃへの切換量が大きくなり、方向切換弁１６から走行モータ８ｃに供給される作動油の流量も多くなる。

方向切換弁１７は、メインポンプ１３から走行モータ８ｄに至る流路に配置されている。方向切換弁１７は、走行レバー１０に対する操作に応じた供給量及び供給方向の作動油を、メインポンプ１３から走行モータ８ｄへ供給する。方向切換弁１７の構成は、方向切換弁１６と同様である。

すなわち、方向切換弁１７は、パイロットポート１７ａ、１７ｂにパイロット圧油が供給されていないとき（位置Ｄ）、走行モータ８ｄに作動油を供給しない（クローラ８ｂが停止する）。また、方向切換弁１７は、パイロットポート１７ａにパイロット圧油が供給されているとき（位置Ｅ）、走行モータ８ｄを正回転させる（クローラ８ｂが前進方向に回転する）向きに作動油を供給する。さらに、方向切換弁１７は、パイロットポート１７ｂにパイロット圧油が供給されているとき（位置Ｆ）、走行モータ８ｄを逆回転させる（クローラ８ｂが後退方向に回転する）向きに作動油を供給する。

電磁切換弁１８は、パイロットポンプ１４からパイロット弁９ａ、１０ａに至る流路に設けられている。より詳細には、電磁切換弁１８は、パイロット弁９ａ、１０ａよりパイロット圧油の流通方向の上流側に配置されている。電磁切換弁１８は、コントローラ４０による制御に従って、遮断位置と流通位置とに切り換え可能に構成されている。

遮断位置の電磁切換弁１８は、パイロットポンプ１４からパイロット弁９ａ、１０ａへの作動油の供給を遮断する。一方、流通位置の電磁切換弁１８は、パイロットポンプ１４からパイロット弁９ａ、１０ａへ作動油を流通させる。電磁切換弁１８は、例えば、初期位置が遮断位置であり、ゲートロックレバーから解除信号が出力されている間だけ流通位置に切り換えられ、解除信号の出力が停止すると遮断位置に戻る。

すなわち、ゲートロックレバーがロック位置（電磁切換弁１８が遮断位置）のとき、走行レバー９、１０を操作してもパイロット弁９ａ、１０ａからパイロット圧油が出力されない。換言すれば、ゲートロックレバーがロック位置（電磁切換弁１８が遮断位置）のときは、走行レバー９、１０を操作しても走行モータ８ｃ、８ｄが回転しない。

一方、ゲートロックレバーが解除位置（電磁切換弁１８が流通位置）のとき、走行レバー９、１０を操作すると、パイロット弁９ａ、１０ａからパイロット圧油が出力される。すなわち、ゲートロックレバーが解除位置（電磁切換弁１８が流通位置）のときは、走行レバー９、１０に対する操作に従って、走行モータ８ｃ、８ｄが回転する。

電磁比例弁１９、２０、２１、２２は、パイロットポンプ１４からパイロットポート１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂに至る流路に配置されている。より詳細には、電磁比例弁１９〜２２は、パイロット弁９ａ、１０ａよりパイロット圧油の流通方向の下流側に配置されている。

電磁比例弁１９、２１（第１電磁比例弁）は、パイロットポンプ１４から下部走行体２を前進させる側のパイロットポート１６ａ、１７ａに至る流路を開閉する。電磁比例弁２０、２２（第２電磁比例弁）は、パイロットポンプ１４から下部走行体２を後退させる側のパイロットポート１６ｂ、１７ｂに至る流路を開閉する。

電磁比例弁１９は、コントローラ４０の制御に従って、パイロットポンプ１４からパイロットポート１６ａに至る油路を開閉する。また、電磁比例弁１９は、制御電圧の大きさによって開度を調整可能な比例弁である。さらに、電磁比例弁１９は、位置Ｇ、Ｈに切換可能に構成されている。

コントローラ４０から電磁比例弁１９に制御電圧が印加されてない（非励磁）とき、電磁比例弁１９は位置Ｇ（初期位置）となる。位置Ｇの電磁比例弁１９は、パイロットポンプ１４から吐出されるパイロット圧油をパイロットポート１６ａに供給する。一方、コントローラ４０から電磁比例弁１９に制御電圧が印加されると（励磁）、電磁比例弁１９はバネの付勢力に抗して位置Ｈに切り換えられる。位置Ｈの電磁比例弁１９は、パイロットポンプ１４から吐出されるパイロット圧油を遮断する。

また、電磁比例弁１９に印加される制御電圧が高いほど、パイロットポート１６ａへのパイロット圧油の供給量が少なくなる。すなわち、コントローラ４０から印加される制御電圧の大きさに応じて、電磁比例弁１９の開度が調整される。電磁比例弁１９の「開度」は、例えば、パイロット圧油が流路を通過できない状態（０％）から、流路を通過するパイロット圧油の圧力が最大となる状態（１００％）までを、百分率で表したものである。すなわち、制御電圧が印加されていない電磁比例弁１９の開度は１００％であり、制御電圧が高くなるほど開度が小さくなる。

同様に、電磁比例弁２０〜２２は、コントローラ４０の制御に従って、パイロットポンプ１４から対応するパイロットポート１６ｂ、１７ａ、１７ｂに至る油路を開閉する。すなわち、コントローラ４０から制御電圧が印加されていないとき、電磁比例弁２０〜２２は位置Ｉ、Ｋ、Ｍ（初期位置）となり、対応するパイロットポート１６ｂ、１７ａ、１７ｂにパイロット圧油を供給する。また、電磁比例弁２０、２１、２２は、コントローラから印加される制御電圧が大きいほど、位置Ｊ、Ｌ、Ｎに近づいて開度が小さくなる。

なお、第１実施形態では、制御電圧が印加されていないときに流路を開放するノーマルオープン型の電磁比例弁１９〜２２の例を説明した。しかしながら、電磁比例弁１９〜２２は、制御電圧が印加されていないときに流路を閉塞し、制御電圧が印加されると流路を開放するノーマルクローズ型であってもよい。

また、図１及び図２に示すように、油圧ショベル１には、複数のカメラ（障害物検知センサ）３１Ｆ、３１Ｂ、３１Ｌ、３１Ｒ（以下、これらを総称して、「カメラ３１」と表記することがある。）が取り付けられている。カメラ３１は、油圧ショベル１の周辺に存在する障害物（人、物）を検知する。具体的には、カメラ３１は、撮影した映像を示す映像信号をコントローラ４０に出力する。但し、障害物検知センサの具体例はカメラ３１に限定されず、レーザスキャナ、ミリ波レーダ等であってもよい。

カメラ３１Ｆ、３１Ｂ、３１Ｌ、３１Ｒは、互いに異なる方向を向けて上部旋回体３に取り付けられている。カメラ３１Ｆ、３１Ｂ、３１Ｌ、３１Ｒは、それぞれの指向方向を中心とする所定の角度範囲（例えば、１７０°）を撮影する。カメラ３１は、撮影範囲が広い広角カメラであるのが望ましい。また、カメラ３１Ｆ、３１Ｂ、３１Ｌ、３１Ｒは、それぞれが２つのカメラをセットにした所謂「ステレオカメラ」であってもよい。

より詳細には、カメラ３１Ｆは、上部旋回体３の前方に向けて、キャブ７の前端に取り付けられている。カメラ３１Ｆは、上部旋回体３の後方に向けて、カウンタウェイト６に取り付けられている。カメラ３１Ｌは、上部旋回体３の左方に向けて、上部旋回体３の左端に取り付けられている。カメラ３１Ｒは、上部旋回体３の右方に向けて、上部旋回体３の右端に取り付けられている。但し、カメラ３１の数及び設置位置は、前述の例に限定されない。

図４に示すように、油圧ショベル１は、旋回角センサ（旋回位置センサ）３２を備えている。旋回角センサ３２は、下部走行体２に対する上部旋回体３の旋回角θ（旋回位置）を検知し、検知した旋回角θを示す旋回角信号をコントローラ４０に出力する。旋回角センサ３２は、例えば、ロータリエンコーダ等の周知の構成を採用することができる。

図２に示すように、上部旋回体３の旋回角θは、上部旋回体３が反時計回りに旋回するときに正の符号で表され、上部旋回体３が時計回りに旋回するときに負の符号で表される。すなわち、旋回角θは、下部走行体２の前進方向を０°として、−１８０°〜＋１８０°の範囲で表される。

なお、旋回位置センサの具体例は、旋回角センサ３２に限定されず、下部走行体２に対する上部旋回体３の旋回位置を特定することができれば、どのような構成であってもよい。他の例として、旋回位置センサは、上部旋回体３に設けられたＧＰＳアンテナであってもよい。そして、ＧＰＳアンテナは、ＧＰＳからの電波を受信して、下部走行体２に対する上部旋回体３の旋回位置を特定してもよい。すなわち、旋回位置は、角度で表されることに限定されない。

図４に示すように、油圧ショベル１は、圧力センサ（油圧検知センサ）３３を備える。圧力センサ３３は、メインポンプ１３から油圧シリンダ４ｄに供給される作動油の圧力（以下、「油圧」と表記する。）を検知し、検知した油圧を示す圧力信号をコントローラ４０に出力する。より詳細には、圧力センサ３３は、油圧シリンダ４ｄのロッド室内の油圧（すなわち、ブーム４ａを倒伏させる向きの油圧）を検知する。

図４は、油圧ショベル１が備えるコントローラ４０の構成を示すブロック図である。コントローラ４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４２、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４３を備える。コントローラ４０は、ＲＯＭ４２に格納されたプログラムコードをＣＰＵ４１が読み出して実行することによって、ソフトウェアとハードウェアとが協働して、後述する処理を実現する。ＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１がプログラムを実行する際のワークエリアとして用いられる。

但し、コントローラ４０の具体的な構成はこれに限定されず、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアによって実現されてもよい。

コントローラ４０は、油圧ショベル１全体の動作を制御する。第１実施形態に係るコントローラ４０は、カメラ３１から出力される映像信号と、旋回角センサ３２から出力される旋回角信号とに基づいて、電磁比例弁１９〜２２を制御する。図５は、走行制御処理１のフローチャートである。図６は、カメラ３１の向きと旋回角θとの組み合わせに対応する電磁比例弁１９〜２２を特定するためのテーブルの一例である。

コントローラ４０は、例えば、エンジン１１が始動されている間、或いはゲートロックレバーが解除位置に配置されている間、図６に示す走行制御処理１を、所定の時間間隔毎に繰り返し実行する。すなわち、走行制御処理１は、油圧ショベル１が停止しているときにも、油圧ショベル１が走行しているときにも実行される。

まず、コントローラ４０は、カメラ３１Ｆ、３１Ｂ、３１Ｌ、３１Ｒから取得した映像信号に基づいて、油圧ショベル１の周囲に存在する障害物を検知する（Ｓ１１）。障害物は、例えば、油圧ショベル１の走行の妨げになり得る物体（例えば、人）である。コントローラ４０は、周知の映像処理によって、カメラ３１が撮影した映像から障害物を特定すればよい。

そして、コントローラ４０は、障害物を検知した場合に（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、旋回角センサ３２から出力される旋回角信号に基づいて、下部走行体２に対する上部旋回体３の現在（すなわち、障害物を検知した時点）の旋回角θを特定する（Ｓ１２）。次に、コントローラ４０は、図６に示すテーブルを用いて、制御対象となる電磁比例弁を特定する（Ｓ１３）。

より詳細には、コントローラ４０は、ステップＳ１１で障害物を検知したカメラ３１向き（指向方向）と、ステップＳ１２で特定した旋回角θとの組み合わせに基づいて、下部走行体２に対する障害物の位置を特定する。そして、コントローラ４０は、電磁比例弁１９〜２２のうち、特定した障害物に近づく方向へ下部走行体２を走行させる側の電磁比例弁を特定する。

図６は、ステップＳ１１で障害物を検知したカメラ３１の向きと、ステップＳ１２で特定した旋回角θの範囲とのマトリックス上に、制御対象となる電磁比例弁１９、２０、２１、２２を対応付けたテーブルである。図６には、対応する電磁比例弁１９〜２２の参照番号を図示している。図６に示すテーブルは、例えば、ＲＯＭ４２及びＲＡＭ４３に予め記憶されている。

次に、コントローラ４０は、下部走行体２と障害物との距離ΔＬを特定する（Ｓ１４）。コントローラ４０は、ステレオカメラで撮影した２つの映像から、周知のアルゴリズムで障害物までの距離ΔＬを測定すればよい。なお、ステップＳ１４の処理は、ステップＳ１１で障害物を検知する際に実行されてもよい。

次に、コントローラ４０は、ステップＳ１４で特定した距離ΔＬに基づいて、ステップＳ１３で特定した電磁比例弁の開度を制御する（Ｓ１５〜Ｓ１７）。より詳細には、コントローラ４０は、距離ΔＬが短いほど、電磁比例弁の開度を小さくする。

一例として、コントローラ４０は、ステップＳ１４で特定した距離ΔＬが閾値Ｌ_ｔｈ未満の場合に（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３で特定した電磁比例弁の開度を３０％にする（Ｓ１６）。他の例として、コントローラ４０は、ステップＳ１４で特定した距離ΔＬが閾値Ｌ_ｔｈ以上の場合に（Ｓ１５：Ｎｏ）、ステップＳ１３で特定した電磁比例弁の開度を５０％にする（Ｓ１７）。

すなわち、コントローラ４０は、ステップＳ１６で電磁比例弁に印加する電圧を、ステップＳ１７で電磁比例弁に印加する電圧より大きくする。但し、開度の調整は、二段階に限定されず、三段階以上であってもよい。また、コントローラ４０は、距離ΔＬと閾値Ｌ_ｔｈとを比較する方法に代えて、ＲＯＭ４２に記憶された関数に距離ΔＬを入力して、当該距離ΔＬに対応する開度を取得してもよい。さらに、ステップＳ１６、Ｓ１７における開度の値は一例である。

一例として、上部旋回体３が左方に旋回した状態（４５°＜θ≦１３５°）で、上部旋回体３の右方を撮影するカメラ３１Ｒで障害物を検知した場合、障害物は下部走行体２の前進方向（前方）に位置することになる。このとき、パイロットポンプ１４から下部走行体２を前進させる側のパイロットポート１６ａ、１７ａに至る流路を開閉する電磁比例弁１９、２１の開度を小さくする。

これにより、下部走行体２を前進させる向きに走行レバー９、１０が操作されても、下部走行体２の前進が制限される。一方、電磁比例弁２０、２２の開度は１００％のままなので、下部走行体２を後退させる向きに走行レバー９、１０が操作されると、通常の速度で油圧ショベル１が後退する。

他の例として、上部旋回体３が後方に旋回した状態（−１８０°＜θ≦−１３５°、１３５°＜θ≦１３５°）で、上部旋回体３の前方を撮影するカメラ３１Ｆで障害物を検知した場合、障害物は下部走行体２の後退方向（後方）に位置することになる。このとき、パイロットポンプ１４から下部走行体２を後退させる側のパイロットポート１６ｂ、１７ｂに至る流路を開閉する電磁比例弁２０、２２の開度を小さくする。

これにより、下部走行体２を後退させる向きに走行レバー９、１０が操作されても、下部走行体２の後退が制限される。一方、電磁比例弁１９、２１の開度は１００％のままなので、下部走行体２を前進させる向きに走行レバー９、１０が操作されると、通常の速度で油圧ショベル１が前進する。

なお、「下部走行体２の走行（前進、後退）を制限する」とは、下部走行体２の走行を完全に阻止（以下、「禁止」と表記する。）ことに限定されず、電磁比例弁１９、２１の開度が１００％のときの速度（「通常の速度」と表記する。）と比較して、走行速度を遅くすることを含む。すなわち、走行レバー９、１０を同じ操作量だけ操作したとしても、走行が制限されている場合の走行速度は、走行が制限されていない場合より遅い。

一方、コントローラ４０は、ステップＳ１１で障害物を検知しない場合に（Ｓ１１：Ｎｏ）、全ての電磁比例弁１９〜２２の開度を１００％にする（Ｓ１８）。これにより、下部走行体２は、走行レバー９、１０の操作量に応じて、通常の速度で走行する。

第１実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。

第１実施形態によれば、下部走行体２の前方に障害物が存在する場合は、下部走行体２の前進が制限され、下部走行体２の後退は制限されない。一方、下部走行体２の後方に障害物が存在する場合は、下部走行体２の後退が制限され、下部走行体２の前進は制限されない。

このように、下部走行体２の前進及び後退のうち、障害物に近づく方向への下部走行体２の走行を選択的に制限することによって、油圧ショベル１の作業効率の低下を抑制しつつ、油圧ショベル１が障害物に衝突するのを防止することができる。また、障害物に近づく方向への下部走行体２の走行速度が通常の速度より遅くなるので、下部走行体２が障害物に近づいていることを、キャブ７に搭乗するオペレータに気づかせることができる。

また、第１実施形態によれば、下部走行体２と障害物との距離ΔＬが短いほど、下部走行体２の走行制限を大きくするので、障害物が遠い場合は作業効率を優先し、障害物が近い場合は衝突防止を優先することができる。

なお、第１実施形態では、走行レバー９、１０の操作量に応じて、方向切換弁１６、１７へのパイロット圧油の供給量を異ならせる例を説明した。しかしながら、油圧アクチュエータの動作量を操作装置で制御する具体的な方法は、前述の例に限定されない。

他の例として、操作装置は、オペレータによる操作量及び操作方向を示す操作信号を、コントローラ４０に出力してもよい。また、コントローラ４０は、パイロットポンプ１４からパイロットポート１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに至る流路に設けられた電磁比例弁１９〜２２の開度を、操作信号に基づいて制御してもよい。そして、コントローラ４０は、同一の操作信号に対する電磁比例弁１９〜２２の開度を、下部走行体２の走行を制限する場合に、下部走行体２の走行を制限しない場合より小さくしてもよい。

［第２実施形態］
図７は、クローラ８ｂを浮状態にした油圧ショベル１の正面図である。図８は、走行制御処理２のフローチャートである。図９は、カメラ３１の向きと旋回角θとの組み合わせに対応する電磁比例弁１９〜２２を特定するためのテーブルの他の例である。なお、第１実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。

油圧ショベル１は、クローラ８ａ、８ｂに泥が付着する環境で使用される場合がある。このような環境で使用された油圧ショベル１をトレーラ等で搬送する場合、トレーラに搭載するのに先立って、クローラ８ａ、８ｂに付着した泥を除去する作業が必要になる。

そこで、下部走行体２の進退方向に交差（直交）する向きに上部旋回体３を旋回させ、バケット４ｃを載置面Ｇに接地させた状態でブーム４ａをさらに倒伏させると、図７に示すように、フロント作業機４が位置する側（すなわち、上部旋回体３の前側）に位置するクローラ８ｂが載置面Ｇから離間する。そして、載置面Ｇから離間したクローラ８ｂを回転させると、その遠心力によってクローラ８ｂに付着した泥を除去することができる。

以下、載置面Ｇに接地したクローラ８ａの状態を「接地状態」と表記し、載置面Ｇから離間したクローラ８ｂの状態を「浮状態」と表記する。ここで、接地状態のクローラ８ａを回転させると、油圧ショベル１が予期しない動きをする可能性がある。また、下部走行体２の進退方向に障害物（主に、人）が存在する状態で、浮状態のクローラ８ｂを回転させると、飛び散った泥が障害物（主に、人）に付着する可能性がある。

そこで図８に示すように、第２実施形態に係るコントローラ４０は、旋回角センサ３２から出力される旋回角信号と、圧力センサ３３から出力される圧力信号とに基づいて、クローラ８ａ、８ｂの一方が浮状態か否かを判定する（Ｓ２１）。

クローラ８ａ、８ｂの一方を浮き状態にするためには、以下の２つの条件を満たす必要がある。第１の条件として、下部走行体２の進退方向に交差する方向に上部旋回体３を旋回させる必要がある。第２の条件として、バケット４ｃを載置面Ｇに当接させた状態で、ブーム４ａをさらに倒伏させる必要がある。

一例として、コントローラ４０は、旋回角センサ３２で検知された旋回角θが４５°〜１３５°で、圧力センサ３３で検知された油圧が閾値以上の場合に、クローラ８ａが浮状態だと判定する。他の例として、コントローラ４０は、旋回角センサ３２で検知された旋回角θが−１３５°〜−４５°で、圧力センサ３３で検知された油圧が閾値以上の場合に、クローラ８ｂが浮状態だと判定する。

そして、コントローラ４０は、例えばクローラ８ｂが浮状態だと判定した場合に（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、反対側のクローラ８ａ側の電磁比例弁１９、２０の開度を０％にする（Ｓ２２）。すなわち、コントローラ４０は、クローラ８ｂが浮状態だと判定した場合に、接地状態のクローラ８ａの回転を禁止する。

次に、コントローラ４０は、油圧ショベル１の周囲に存在する障害物を検知する（Ｓ２３）。ステップＳ２３の処理は、ステップＳ１１と共通する。そして、コントローラ４０は、障害物を検知した場合に（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、検知した障害物が下部走行体２の進退方向に存在するか否かを判定する（Ｓ２４）。

より詳細には、コントローラ４０は、上部旋回体３の左右方向を向くカメラ３１Ｌ、３１Ｒで障害物を検知した場合に、検知した障害物が下部走行体２の進退方向に存在すると判定する（Ｓ２４：Ｙｅｓ）。一方、コントローラ４０は、上部旋回体３の前後方向を向くカメラ３１Ｆ、３１Ｂで障害物を検知した場合に、検知した障害物が下部走行体２の進退方向に存在しない判定する（Ｓ２４：Ｎｏ）。

そして、コントローラ４０は、下部走行体２の進退方向に障害物が存在する場合に（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、図９のテーブルに基づいて、浮状態のクローラ８ｂ側の電磁比例弁２１、２２の開度を小さく（例えば、５０％）する（Ｓ２５）。これにより、浮状態のクローラ８ｂの回転が制限される。なお、クローラ８ａが浮状態の場合は、図９のテーブルに基づいて、電磁比例弁１９、２０の開度を小さくする。

一方、コントローラ４０は、障害物を検知しない場合（Ｓ２３：Ｎｏ）、或いは検知した障害物が下部走行体２の進退方向に存在しない場合に（Ｓ２４：Ｎｏ）、浮状態のクローラ８ｂ側の電磁比例弁２１、２２の開度を１００％にする（Ｓ２６）。すなわち、コントローラ４０は、浮状態のクローラ８ｂの回転を制限しない。さらに、コントローラ４０は、クローラ８ａ、８ｂの両方が接地状態の場合に（Ｓ２１：Ｎｏ）、図５に示す走行制御処理１を実行する（Ｓ２７）。

第２実施形態によれば、第１実施形態の作用効果に加えて、遠心力によって飛び散る泥が障害物（主に、人）に付着するのを防止することができる。なお、ステップＳ２５における開度の値は一例である。また、コントローラ４０は、図５のステップＳ１５〜Ｓ１７と同様に、下部走行体２と障害物との距離ΔＬに応じて、電磁比例弁１９〜２２の開度を調整してもよい。

なお、第２実施形態に係るコントローラ４０は、ステップＳ２３において、検知した障害物が人か否かをさらに判定してもよい。これにより、障害物が人の場合は泥の飛び散り防止を優先し、障害物が人でない場合は泥の除去作業の効率を優先することができる。

一例として、障害物検知センサがカメラ３１の場合、周知の顔認識技術によって、障害物が人か否かを検知できる。他の例として、障害物検知センサがミリ波レーダー等の場合、複数の障害物検知センサを異なる高さに設置し、障害物の高さが予め定められた範囲（例えば、１〜２ｍ）の場合に、障害物が人だと検知してもよい。

上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ フロント作業機（作業装置）
４ａ ブーム
４ｂ アーム
４ｃ バケット（アタッチメント）
４ｄ，４ｅ，４ｆ 油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
５ 旋回フレーム
６ カウンタウェイト
７ キャブ
８ａ，８ｂ クローラ
９，１０ 走行レバー（操作装置）
１１ エンジン
１２ 作動油タンク
１３ メインポンプ
１４ パイロットポンプ
１５ シャトルブロック
１６，１７ 方向切換弁
１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ パイロットポート
１８ 電磁切換弁
１９，２０，２１，２２ 電磁比例弁
３１Ｆ，３１Ｂ，３１Ｌ，３１Ｒ カメラ（障害物検知センサ）
３２ 旋回角センサ（旋回位置センサ）
３３ 圧力センサ（油圧検知センサ）
４０ コントローラ
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＯＭ
４３ ＲＡＭ

Claims (5)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回可能に支持された上部旋回体と、
   前記上部旋回体に支持されて動作する作業装置と、
   前記下部走行体を走行させる操作を受け付ける操作装置を収容し、前記上部旋回体に支持されたキャブと、
   互いに異なる方向を向けて前記上部旋回体に取り付けられ、前記上部旋回体の周囲に存在する障害物を検知する複数の障害物検知センサと、
   前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回位置を検知する旋回位置センサと、
   前記下部走行体の動作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、前記複数の障害物検知センサの一部が前記障害物を検知した場合に、
   前記障害物を検知した前記障害物検知センサの向きと、前記旋回位置センサで検知された旋回位置との組み合わせに基づいて、前記下部走行体に対する前記障害物の位置を特定し、
   前記操作装置に対する操作に拘わらず、前記障害物に近づく方向への前記下部走行体の走行を制限することを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記コントローラは、
   前記障害物検知センサの検知結果に基づいて、前記下部走行体と前記障害物との距離を特定し、
   特定した距離が短いほど、前記障害物に近づく方向への前記下部走行体の走行制限を大きくすることを特徴とする作業機械。
3. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記下部走行体は、各々が独立して回転する左右一対のクローラを備え、
   前記作業装置は、
   前記上部旋回体に起伏可能に支持されたブームと、
   前記ブームに起伏可能に支持されたアームと、
   前記アームに支持されたアタッチメントと、
   前記ブームを起伏させる油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータに供給される油圧を検知する油圧検知センサとを備え、
   前記コントローラは、
   前記旋回位置センサで検知された旋回位置が前記下部走行体の進退方向に交差し、且つ前記油圧検知センサで検知された前記ブームを倒伏させる向きの油圧が閾値以上の場合に、前記作業装置が位置する側の前記クローラが載置面から離間したと判定し、
   前記下部走行体の進退方向に前記障害物が存在する場合に、載置面から離間した側の前記クローラの回転を制限することを特徴とする作業機械。
4. 請求項３に記載の作業機械において、
   前記コントローラは、前記クローラが載置面から離間したと判定した場合に、接地している側の前記クローラの回転を禁止することを特徴とする作業機械。
5. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記下部走行体を走行させる走行モータと、
   前記走行モータを回転させるための作動油を圧送するメインポンプと、
   前記メインポンプから前記走行モータに至る流路に配置されて、前記走行モータに対する作動油の供給方向を切り換える方向切換弁と、
   前記方向切換弁のパイロットポートにパイロット圧油を圧送するパイロットポンプと、
   前記パイロットポンプから前記下部走行体を前進させる側の前記パイロットポートに至る流路を開閉する第１電磁比例弁と、
   前記パイロットポンプから前記下部走行体を後退させる側の前記パイロットポートに至る流路を開閉する第２電磁比例弁とを備え、
   前記コントローラは、前記第１電磁比例弁及び前記第２電磁比例弁のうち、前記障害物に近づく方向へ前記下部走行体を走行させる側の電磁比例弁の開度を小さくすることを特徴とする作業機械。

Images