JP2022163351A - 作業機械の制御方法、作業機械用制御プログラム、作業機械用制御システム及び作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】走行部の急停止が生じにくい、作業機械の制御方法、作業機械用制御プログラム、作業機械用制御システム及び作業機械を提供する。【解決手段】作業機械３の制御方法は、走行機能を有する走行部３１と、吊り作業を含む作業を実行可能に構成された作業部３３と、を備える作業機械３に用いられる。作業機械３の制御方法は、作業部３３が吊り作業を実行中であって、かつ作業部３３の作業半径が規定値を超える場合に、走行部３１の走行動作について制限処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、吊り作業を含む作業を実行可能に構成された作業部を備える作業機械に用いられる、作業機械の制御方法、作業機械用制御プログラム、作業機械用制御システム及び作業機械に関する。

関連技術として、走行部（下部走行体）上に上部旋回体を旋回可能に設け、旋回フレームの前部にはブーム、アーム及びバケット等からなる作業部（作業装置）を俯仰動可能に設けた作業機械（フック付き建設機械）が知られている（例えば、特許文献１参照）。関連技術に係る作業機械は、作業部の先端側に、バケットのブラケットから下向きに垂下するように吊荷用のフックを設け、吊り作業（クレーン作業）を行うときには吊荷を索具等でフックから吊り下げる。そして、この作業機械においては、作業部の作業半径が予め決められた範囲を越えたときに走行部による走行動作を停止させる。

特開２００４－１２３３６２号公報

上記関連技術では、作業半径が予め決められた範囲を超えると否応なしに走行部が停止するので、例えば、作業部で掘削作業を実行中であっても作業半径が大きくなると走行部が停止し、走行部の急停止につながる可能性がある。

本発明の目的は、走行部の急停止が生じにくい、作業機械の制御方法、作業機械用制御プログラム、作業機械用制御システム及び作業機械を提供することにある。

本発明の一態様に係る作業機械の制御方法は、走行機能を有する走行部と、吊り作業を含む作業を実行可能に構成された作業部と、を備える作業機械に用いられる。前記作業機械の制御方法は、前記作業部が前記吊り作業を実行中であって、かつ前記作業部の作業半径が規定値を超える場合に、前記走行部の走行動作について制限処理を実行すること、を有する。

本発明の一態様に係る作業機械用制御プログラムは、前記作業機械の制御方法を、１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

本発明の一態様に係る作業機械用制御システムは、走行機能を有する走行部と、吊り作業を含む作業を実行可能に構成された作業部と、を備える作業機械に用いられ、制限処理部を備える。前記制限処理部は、前記作業部が前記吊り作業を実行中であって、かつ前記作業部の作業半径が規定値を超える場合に、前記走行部の走行動作について制限処理を実行する。

本発明の一態様に係る作業機械は、前記作業機械用制御システムと、前記走行部と、前記作業部と、を備える。

本発明によれば、走行部の急停止が生じにくい、作業機械の制御方法、作業機械用制御プログラム、作業機械用制御システム及び作業機械を提供することができる。

図１は、実施形態１に係る作業機械の全体構成を示す概略斜視図である。 図２は、実施形態１に係る作業機械の油圧回路等を示す概略図である。 図３は、実施形態１に係る作業機械の作業部の要部を示す概略図である。 図４は、実施形態１に係る作業機械用制御システムの動作例を示すフローチャートである。 図５は、実施形態１に係る作業機械における比例制御弁への供給電流の制御例を示す説明図である。 図６は、実施形態２に係る作業機械の作業部の要部を示す概略図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。

（実施形態１）
［１］全体構成
本実施形態に係る作業機械３は、図１に示すように、走行部３１と、旋回部３２と、作業部３３と、を機体３０に備えている。また、作業機械３は、図２に示すように、作業機械用制御システム１（以下、単に「制御システム１」ともいう）を更に備えている。その他、機体３０は、端末装置２及び操作装置等を更に備えている。

本開示でいう「作業機械」は、各種の作業用の機械を意味し、一例として、バックホー（油圧ショベル、ミニショベル等を含む）、ホイルローダー及びキャリア等の作業車両である。作業機械３は、少なくとも吊り作業を含む１つ以上の作業を実行可能に構成された作業部３３を備えている。作業機械３は、「車両」に限らず、例えば、作業用船舶、ドローン又はマルチコプター等の作業飛翔体等であってもよい。さらに、作業機械３は建設機械（建機）に限らず、例えば、田植機、トラクタ又はコンバイン等の農業機械（農機）であってもよい。本実施形態では、特に断りが無い限り、作業機械３が吊り機能付き（クレーン機能付き）のバックホーであって、吊り作業の他に、掘削作業、整地作業、溝掘削作業又は積込作業等を作業として実行可能である場合を例に挙げて説明する。

また、本実施形態では、説明の便宜上、作業機械３が使用可能な状態での鉛直方向を上下方向Ｄ１と定義する。さらに、旋回部３２の非旋回状態において、作業機械３（の運転部３２１）に搭乗したユーザ（オペレータ）から見た方向を基準として、前後方向Ｄ２及び左右方向Ｄ３を定義する。言い換えれば、本実施形態で用いられる各方向は、いずれも作業機械３の機体３０を基準として規定される方向であって、作業機械３の前進時に機体３０が移動する方向が「前方」、作業機械３の後退時に機体３０が移動する方向が「後方」となる。同様に、作業機械３の右旋回時に機体３０の前端部が移動する方向が「右方」、作業機械３の左旋回時に機体３０の前端部が移動する方向が「左方」となる。ただし、これらの方向は、作業機械３の使用方向（使用時の方向）を限定する趣旨ではない。

作業機械３は、動力源となるエンジンを備えている。作業機械３においては、例えば、エンジンによって油圧ポンプ４１（図２参照）が駆動され、油圧ポンプ４１から機体３０の各部の油圧アクチュエータ（油圧モータ４３及び油圧シリンダ４４等を含む）に作動油が供給されることで、機体３０が駆動する。また、作業機械３は、例えば、機体３０の運転部３２１に搭乗したユーザ（オペレータ）が、操作装置の操作レバー等を操作することにより制御される。

本実施形態では、上述したように作業機械３が乗用タイプのバックホーである場合を想定しているので、作業部３３は、運転部３２１に搭乗したユーザ（オペレータ）の操作に従って駆動され、掘削作業等の作業を実行する。ユーザが搭乗する運転部３２１は、旋回部３２に設けられている。

走行部３１は、走行機能を有し、地面を走行（旋回を含む）可能に構成されている。走行部３１は、例えば、左右一対のクローラ３１１及びブレード３１２等を有している。走行部３１は、クローラ３１１を駆動するための走行用の油圧モータ４３（油圧アクチュエータ）等を更に有する。

旋回部３２は、走行部３１の上方に位置し、走行部３１に対して、鉛直方向に沿った回転軸を中心に旋回可能に構成されている。旋回部３２は、旋回用の油圧モータ（油圧アクチュエータ）等を有している。旋回部３２には、運転部３２１の他、エンジン及び油圧ポンプ４１等が搭載されている。さらに、旋回部３２の前端部には、作業部３３が取り付けられるブームブラケット３２２が設けられている。

作業部３３は、吊り作業を含む作業を実行可能に構成されている。作業部３３は、旋回部３２のブームブラケット３２２に支持されており、作業を実行する。作業部３３は、バケット３３１、ブーム３３２、アーム３３３及びフック３３４等を有している。作業部３３は、各部を駆動するための油圧アクチュエータ（油圧シリンダ４４及び油圧モータ等を含む）を更に有する。

バケット３３１は、作業機械３の機体３０に取り付けられるアタッチメント（作業具）の一種であって、複数種類のアタッチメントの中から作業の内容に応じて選択される任意の器具からなる。バケット３３１は、一例として、機体３０に対して取り外し可能に取り付けられ、作業の内容に応じて交換される。作業機械３用のアタッチメントとしては、例えば、バケット３３１の他に、ブレーカ、オーガ、クラッシャ、フォーク、フォーククロー、鉄骨カッタ、アスファルト切削機、草刈機、リッパ、マルチャ、チルトローテータ及びタンパ等の種々の器具がある。作業部３３は、駆動装置からの動力により、バケット３３１を駆動することで作業を実行する。

ブーム３３２は、旋回部３２のブームブラケット３２２にて、回転可能に支持されている。具体的には、ブーム３３２は、ブームブラケット３２２にて、水平方向に沿った回転軸を中心に回転可能に支持されている。ブーム３３２は、ブームブラケット３２２に支持される基端部から上方に延びる形状を有している。アーム３３３は、ブーム３３２の先端に連結されている。アーム３３３は、ブーム３３２に対して、水平方向に沿った回転軸を中心に回転可能に支持されている。アーム３３３の先端には、バケット３３１が取り付けられる。

作業部３３は、動力源としてのエンジンからの動力を受けて動作する。具体的には、エンジンによって油圧ポンプ４１が駆動され、作業部３３の油圧アクチュエータ（油圧シリンダ４４等）に油圧ポンプ４１から作動油が供給されることで、作業部３３の各部（バケット３３１、ブーム３３２及びアーム３３３）が動作する。

ここで、本実施形態に係る作業機械３は、作業部３３が吊り作業を含む複数の作業を実行可能に構成されている。本実施形態では、作業機械３は吊り機能付きのバックホーであって、作業部３３は、バケット３３１による掘削作業の他に、吊り作業を実行可能に構成されている。フック３３４は、作業部３３の先端部に配置されている。具体的には、フック３３４は、バケット３３１から下方に突出するように設けられている。吊り作業を行わないときには、フック３３４は、例えば、アーム３３３とバケット３３１とをつなぐバケットリンク３３５に収容されることで、バケット３３１を用いた掘削作業等に際しては、フック３３４が邪魔になりにくい。

吊り作業の実行時には、作業部３３は、フック３３４に吊荷（対象物）を吊り下げた状態で、ブーム３３２及びアーム３３３の各々を動作させることによって、吊荷の積み下ろし、及び吊荷の運搬等を行うことが可能である。さらに、作業部３３の先端部に設けられているフック３３４に吊荷を吊り下げた状態で、旋回部３２が旋回することにより、旋回部３２の回転軸周りで吊荷を旋回させることが可能である。

このような吊り作業に際しては、作業部３３の作業半径及び吊荷の重量等が作業機械３の姿勢の安定性に影響する。例えば、作業部３３の作業半径が小さい程、作業機械３の姿勢は安定しやすい。本開示でいう「作業半径」は、作業部３３の旋回中心からフック３３４の中心（ジブポイントピン）を通る鉛直線までの水平距離を意味し、具体的には、平面視における旋回部３２の回転軸からフック３３４の中心までの距離である。そのため、作業部３３の作業半径が大きくなるほど、平面視において、作業部３３を（旋回部３２ごと）旋回させる際の吊荷の軌道円が大きくなる。ブーム３３２及びアーム３３３の長さ（寸法）は既知であるので、作業半径の最大値も既知である。

ここで、作業部３３の作業半径に関しては、走行部３１の走行動作中に、吊り作業の実行に際して許容される値が、規定値として設定されている。つまり、本開示でいう「規定値」は、走行部３１の走行動作中に、吊り作業の実行に際して許容される作業半径であって、例えば、作業半径の最大値（最大半径）に対する比率（百分率）によって表される。作業半径が規定値以下であれば、走行部３１の走行動作があっても吊り作業の実行が許容される。一例として、規定値は、作業半径の最大値の５０％以上、９０％以下であることが好ましい。より好ましくは、規定値は作業半径の最大値の６０％以上に設定される。また、より好ましくは、規定値は作業半径の最大値の８０％以下に設定される。規定値は、予め設定されていてもよいし、例えばユーザが、メンテナンスモード等において任意に設定（変更）できてもよい。

本実施形態では特に、作業部３３は、ブーム３３２及びアーム３３３が個別に回転可能に構成された多関節型の構造を有している。つまり、ブーム３３２及びアーム３３３の各々が、水平方向に沿った回転軸を中心に回転することにより、例えば、ブーム３３２及びアーム３３３を含む多関節型の作業部３３は、全体として伸ばしたり、折りたたんだりする動作が可能である。そのため、作業部３３を水平面に沿って伸ばすことにより、作業部３３の作業半径は大きくなり、反対に、作業部３３を折りたたむことにより、作業部３３の作業半径は小さくなる。作業半径を大きくするときの作業部３３の動作を「展開動作」と呼び、作業半径を小さくするときの作業部３３の動作を「縮小動作」と呼ぶ。

ここで、機体３０には、少なくともブーム３３２及びアーム３３３の各々の角度（ブーム角及びアーム角）を検出するブームセンサ３３６及びアームセンサ３３７（図２参照）が設けられている。ブームセンサ３３６はブーム角を検出し、アームセンサ３３７はアーム角を検出する。ブームセンサ３３６及びアームセンサ３３７は、制御システム１に接続されており、検出した角度を制御システム１に出力する。制御システム１では、ブームセンサ３３６及びアームセンサ３３７で検出される角度と、既知であるブーム３３２及びアーム３３３の長さとに基づいて、作業部３３の作業半径を求めることが可能である。また、機体３０には、ブーム３３２のボトム側及びロッド側等に配置された圧力センサ等が更に設けられている。制御システム１では、ブームセンサ３３６及びアームセンサ３３７の出力に加えて圧力センサの出力を用いることで、吊荷の荷重を求めることが可能である。

走行部３１及び旋回部３２の各々についても、作業部３３と同様に、動力源としてのエンジンからの動力を受けて動作する。つまり、走行部３１の油圧モータ４３及び旋回部３２の油圧モータ等に、油圧ポンプ４１から作動油が供給されることで、旋回部３２及び走行部３１が動作する。

エンジンは、上述したように各部に動力を供給する動力源として機能する。ここで、エンジンは、油圧ポンプ４１等と共に旋回部３２に搭載されている。本実施形態では一例として、エンジンはディーゼルエンジンである。エンジンは、燃料タンクから燃料（ここでは軽油）が供給されることにより駆動する。燃料タンクには、燃料の残量を検出する残量センサが備わっており、残量センサは、検出した燃料の残量に相当する電気信号（センサ信号）を出力する。

図２では、本実施形態に係る作業機械３の油圧回路及び電気回路（電気的な接続関係）を模式的に示す。図２では、実線が高圧の（作動油用の）油路、点線が低圧の（パイロット油用の）油路、一点鎖線の矢印が電気信号の経路を示す。

図２に示すように、作業機械３は、油圧ポンプ４１、油圧モータ４３及び油圧シリンダ４４（図２では図示を省略）に加えて、パイロットポンプ４２、リモコン弁４５、比例制御弁４６及び状態検知部４９等を備えている。

エンジンにより駆動される油圧ポンプ４１からの作動油は、走行部３１の油圧モータ４３、及び作業部３３の油圧シリンダ４４等に供給される。これにより、油圧モータ４３及び油圧シリンダ４４等の油圧アクチュエータが駆動される。

油圧モータ４３及び油圧シリンダ４４等の油圧アクチュエータには、油圧ポンプ４１からの作動油の方向及び流量を切換可能なパイロット式の方向切換弁（コントロールバルブ）が設けられている。これらの方向切換弁は、パイロットポンプ４２から入力指令となるパイロット油が供給されて駆動される。

ここで、走行部３１の油圧モータ４３に対応する方向切換弁へのパイロット油の供給路には、リモコン弁４５が設けられている。リモコン弁４５は、操作レバーの操作に応じて走行部３１の走行操作指令を出力する。走行操作指令は、走行部３１の走行動作を指示する。また、リモコン弁４５と、パイロットポンプ４２との間には、（電磁式）比例制御弁４６が挿入されている。比例制御弁４６は、制御システム１に接続されており、制御システム１からの電気信号（供給電流）に応じて動作する。本実施形態では一例として、比例制御弁４６は、逆比例弁であって、供給電流が大きくなるほど、走行用の油圧モータ４３の出力を低下させる。

同様に、作業部３３の油圧シリンダ４４に対応する方向切換弁へのパイロット油の供給路にも、リモコン弁が設けられている。このリモコン弁は、操作レバーの操作に応じて作業部３３の作業操作指令を出力する。作業操作指令は、作業部３３の展開動作及び縮小動作等を指示する。

状態検知部４９は、リモコン弁４５の操作状態を検知する。本実施形態では一例として、状態検知部４９は、パイロット油の油路上に挿入された圧力センサである。状態検知部４９は、リモコン弁４５の操作状態を検知することで、走行用の油圧モータ４３の動作状態を検知する。状態検知部４９は、制御システム１に接続されており、検知結果（つまり油圧モータ４３の動作状態）を制御システム１に出力する。

制御システム１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の１以上のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等の１以上のメモリとを有するコンピュータシステムを主構とし、種々の処理（情報処理）を実行する。本実施形態では、制御システム１は、作業機械３全体の制御を行う統合コントローラであって、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）からなる。ただし、制御システム１は、統合コントローラと別に設けられていてもよい。制御システム１について詳しくは「［２］制御システムの構成」の欄で説明する。

端末装置２は、機体３０の運転部３２１に配置されており、ユーザ（オペレータ）による操作入力を受け付け、ユーザに種々の情報を出力するためのユーザインターフェースである。端末装置２は、例えば、ユーザの操作に応じた電気信号を出力することにより、ユーザによる各種の操作を受け付ける。これにより、ユーザ（オペレータ）は、端末装置２に表示される表示画面を視認でき、また、必要に応じて端末装置２を操作することが可能である。

端末装置２は、図２に示すように、制御部２１と、操作部２２と、表示部２３と、を備えている。端末装置２は、制御システム１と通信可能に構成されており、制御システム１との間でデータの授受が可能である。本実施形態では一例として、端末装置２は作業機械３に用いられる専用のデバイスである。

制御部２１は、端末装置２を制御する。具体的には、制御部２１は、操作部２２で受け付けたユーザの操作に応じた電気信号を出力したり、表示画面を生成して表示部２３に表示したりする。

操作部２２は、表示部２３に表示される表示画面に対するユーザ（オペレータ）による操作入力を受け付けるためのユーザインターフェースである。操作部２２は、例えば、ユーザの操作に応じた電気信号を出力することにより、ユーザによる各種の操作を受け付ける。本実施形態では一例として、操作部２２は、機械式の複数の押釦スイッチを含む。また、操作部２２は、タッチパネル及び操作ダイヤル等を含んでいてもよい。

表示部２３は、各種の情報を表示する液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイのような、ユーザ（オペレータ）に情報を提示するためのユーザインターフェースである。表示部２３は、ユーザに対して各種の情報を表示により提示する。本実施形態では一例として、表示部２３は、バックライト付きのフルカラーの液晶ディスプレイでる。

また、機体３０は、上述した構成に加えて、操作レバー、通信端末、燃料タンク及びバッテリ等を更に備えている。さらには、機体３０には、冷却水温センサ、作動油温センサ、エンジンの回転数を計測する回転数計、稼働時間を計測するアワーメータ、機体３０の周辺を撮像するカメラ等、機体３０の稼働状態を監視するためのセンサ類（カメラを含む）が備わっている。その他、カットオフレバー、ゲートロックレバー及びスタータキースイッチ等の状態等を検出するセンサも、機体３０に備わっている。

［２］制御システムの構成
次に、本実施形態に係る制御システム１の構成について、図２を参照して説明する。制御システム１は、作業機械３の構成要素であって、機体３０等と共に作業機械３を構成する。言い換えれば、本実施形態に係る作業機械３は、少なくとも制御システム１と、走行部３１と、作業部３３と、を備えている。

制御システム１は、図２に示すように、作業判定部１１と、走行判定部１２と、作業半径判定部１３と、制限処理部１４と、を備えている。制御システム１は、機体３０の各部に設けられたデバイスと通信可能に構成されている。つまり、制御システム１には、少なくともブームセンサ３３６、アームセンサ３３７、比例制御弁４６及び状態検知部４９が接続されている。これにより、制御システム１は、ブームセンサ３３６及びアームセンサ３３７等の検出結果を取得したり、比例制御弁４６等を制御したりすることが可能である。さらに、制御システム１は、端末装置２とも通信可能に接続されている。ここで、制御システム１は、これらの情報（データ）の授受を、各デバイスと直接的に行ってもよいし、中継器等を介して間接的に行ってもよい。

作業判定部１１は、作業部３３で実行される作業を判定する。つまり、作業部３３が吊り作業を実行中であるのか、吊り作業とは別の作業（掘削作業等）を実行中であるのかを、作業判定部１１が判定する。本実施形態では、作業部３３の動作モードは、複数の動作モードから、１つの動作モードを選択可能に構成されている。ここでいう複数の動作モードには、少なくともクレーンモード及び別モードが含まれている。クレーンモードは、作業部３３に吊り作業を実行させる動作モードである。別モードは、作業部３３に吊り作業とは別の作業を実行させる動作モードである。本実施形態では一例として、別モードは、作業部３３に掘削作業を実行させる掘削モードを含む。つまり、本実施形態では、作業部３３の動作モードは、吊り作業用のクレーンモードと、掘削作業用の掘削モード（別モード）とを含む複数の動作モードの中から択一的に選択される。この構成によれば、動作モードの切り替えにより、作業部３３に吊り作業だけでなく、掘削作業を実行させることも可能である。

本実施形態では一例として、動作モードの切り替えは、ユーザ（オペレータ）が端末装置２を操作することによって行われる。つまり、ユーザが、クレーンモードを選択するように端末装置２の操作部２２を操作すると、制御システム１は、この操作を受けて、作業部３３の動作モードをクレーンモードに切り替える。一方、ユーザが、掘削モードを選択するように端末装置２の操作部２２を操作すると、制御システム１は、この操作を受けて、作業部３３の動作モードを掘削モードに切り替える。このように、制御システム１は、操作部２２の操作に応じて、動作モードを択一的に選択する。

本実施形態に係る制御システム１では、このようにクレーンモードと別モード（掘削モード等）とを含む複数の動作モードの中から、いずれかの動作モードが択一的に選択されることを利用して、作業部３３が吊り作業を実行中であるか否かを判定する。つまり、作業判定部１１は、クレーンモードが選択されることをもって、作業部３３が吊り作業を実行中であると判定する。この構成によれば、動作モードを選択可能な作業機械３においては、選択されている動作モードに基づいて、作業部３３が吊り作業を実行中であるか否かが判定されるので、作業部３３が吊り作業を実行中であるか否かの判定が簡単になる。

走行判定部１２は、走行部３１が走行動作中か否かを判定する。本実施形態では一例として、走行判定部１２は、状態検知部４９の検知結果（リモコン弁４５の操作状態）に基づいて、走行部３１が走行動作中か否かを判定する。つまり、走行速度に関わらず、走行部３１の油圧モータ４３が駆動されている場合には、走行判定部１２は、そのときの状態検知部４９の検知結果に基づいて、走行動作中であると判定する。一方、走行部３１の油圧モータ４３が駆動されていない場合、つまり停止している場合には、走行判定部１２は、そのときの状態検知部４９の検知結果に基づいて、走行動作中でないと判定する。

作業半径判定部１３は、作業半径が規定値を超えるか否かの判定を行う。ここでいう規定値は、走行部３１の走行動作中に、吊り作業の実行に際して許容される作業半径であって、作業半径の最大値（最大半径）に対する比率（百分率）によって表される。本実施形態では一例として、作業半径判定部１３は、ブームセンサ３３６及びアームセンサ３３７で検出される角度（ブーム角度及びアーム角度）と、ブーム３３２及びアーム３３３の長さ（寸法）とに基づいて、作業部３３の作業半径を求める。作業半径判定部１３は、このようにブームセンサ３３６及びアームセンサ３３７で検出される角度に基づいて求まる作業半径を、規定値と比較することで、作業半径が規定値を超えるか否かを判定する。

制限処理部１４は、所定の制限条件を満たす場合に、走行部３１の走行動作について制限処理を実行する。ここで、制限条件は、作業部３３が吊り作業を実行中であって、かつ作業部３３の作業半径が規定値を超えること、を含む。すなわち、制限処理部１４は、作業部３３が吊り作業を実行中であって、かつ作業部３３の作業半径が規定値を超える場合に、走行部３１の走行動作について制限処理を実行する。本開示でいう「制限処理」は、走行部３１の走行動作に関し、何かしら制限する方向に作用する処理を意味する。一例として、制限処理は、走行部３１の走行動作を禁止する（走行動作不能とする）処理、走行部３１の走行動作の速度（走行速度）を減速する処理、及び走行部３１の走行動作の許容エリアを制限する処理等を含む。

具体的には、制限処理部１４は、作業判定部１１、走行判定部１２及び作業半径判定部１３の判定結果に基づいて、制限処理を実行する。つまり、作業判定部１１で作業部３３が吊り作業を実行中であると判定され、かつ作業半径判定部１３で作業部３３の作業半径が規定値を超えると判定される場合に、制限処理部１４は制限処理を実行する。さらに、制限処理部１４は、走行判定部１２の判定結果（走行部３１が走行動作中か否か）によって、制限処理の内容を変更する。また、本実施形態では一例として、制限処理部１４は、走行部３１の油圧モータ４３に対応する方向切換弁へのパイロット油の供給路に設けられたリモコン弁４５につながる比例制御弁４６を制御することにより、走行部３１の走行動作についての制限処理を実行する。

［３］作業機械の制御方法
以下、図４及び図５を参照しつつ、主として制御システム１によって実行される作業機械３の制御方法（以下、単に「制御方法」という）の一例について説明する。

本実施形態に係る制御方法は、コンピュータシステムを主構成とする制御システム１にて実行されるので、言い換えれば、作業機械用制御プログラム（以下、単に「制御プログラム」という）にて具現化される。つまり、本実施形態に係る制御プログラムは、制御方法に係る各処理を１以上のプロセッサに実行させるためのコンピュータプログラムである。このような制御プログラムは、例えば、制御システム１及び端末装置２によって協働して実行されてもよい。

ここで、制御システム１は、制御プログラムを実行させるための予め設定された特定の開始操作が行われた場合に、制御方法に係る下記の各種処理を実行する。開始操作は、例えば、作業機械３のエンジンの起動操作等である。一方、制御システム１は、予め設定された特定の終了操作が行われた場合に、制御方法に係る下記の各種処理を終了する。終了操作は、例えば、作業機械３のエンジンの停止操作等である。

［３．１］全体処理
ここではまず、制御方法に係る処理の全体の流れについて、図４を参照して説明する。図４は、制御方法のうち特に制限処理に関する処理の一例を示すフローチャートである。

図４に示すように、まず制御システム１は、作業部３３の動作モードを選択する（Ｓ１）。本実施形態では、端末装置２の操作部２２に対して、クレーンモードを選択するような操作がなされると、制御システム１は、作業部３３の動作モードとしてクレーンモードを選択する。要するに、本実施形態に係る制御方法は、クレーンモード及び別モード（掘削モード等）を含む複数の動作モードから、１つの動作モードを選択すること（処理）を有する。

ステップＳ２においては、制御システム１の作業判定部１１は、クレーンモードを選択中か否かを判定する。ここで、クレーンモードを選択中である場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、作業判定部１１は、作業部３３が吊り作業を実行中であると判定し、処理をステップＳ３に移行させる。一方、別モード（掘削モード等）を選択中である場合（Ｓ２：Ｎｏ）、作業判定部１１は、作業部３３が吊り作業を実行中ではないと判定し、処理をステップＳ１に移行させる。

ステップＳ３においては、制御システム１の作業半径判定部１３は、作業半径が規定値を超えるか否かを判定する。ここでいう規定値は、走行部３１の走行動作中に、吊り作業の実行に際して許容される作業半径であって、作業半径の最大値（最大半径）に対する比率（百分率）によって表される。ステップＳ３では、例えば、ブームセンサ３３６及びアームセンサ３３７で検出される角度に基づいて求まる作業部３３の作業半径と、規定値とが比較される。このとき、作業半径が規定値を超える場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、作業半径判定部１３は、処理をステップＳ４に移行させる。一方、作業半径が規定値以下である場合（Ｓ３：Ｎｏ）、作業半径判定部１３は、処理をステップＳ１に移行差させる。

ステップＳ４においては、制御システム１の走行判定部１２は、走行部３１が走行動作中か否かを判定する。本実施形態では一例として、走行判定部１２は、状態検知部４９の検知結果（リモコン弁４５の操作状態）に基づいて、走行部３１が走行動作中か否かを判定する。走行判定部１２は、走行速度に関わらず、走行部３１の油圧モータ４３が駆動されている場合には、走行動作中であると判定し（Ｓ４：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ５に移行させる。一方、走行部３１の油圧モータ４３が駆動されていない場合、つまり停止している場合には、走行判定部１２は、走行動作中でないと判定し（Ｓ４：Ｎｏ）、処理をステップＳ６に移行させる。

ステップＳ５，Ｓ６においては、制御システム１の制限処理部１４は、制限処理を実行する。ステップＳ５，Ｓ６が完了することをもって、制御システム１は、制限処理に係る一連の処理を終了する。

ステップＳ５では、制御システム１の制限処理部１４は、制限処理として、走行部３１を減速後に停止させる処理を実行する。すなわち、制限処理は、走行部３１の走行速度を低下させる減速処理を含む。この構成によれば、走行部３１が走行動作中に制限処理が実行されることで、まずは走行部３１の走行速度が低下するのであって、走行部３１の急停止が生じにくい。さらに、制限処理は、減速処理後に走行部３１を停止させる停止処理を含む。この構成によれば、走行部３１の走行速度が低下した後で走行部３１が停止するので、走行部３１の走行動作を中止しながらも、走行部３１の急停止が生じにくい。ステップＳ５が完了することをもって、制御システム１は、制限処理に係る一連の処理を終了する。

ここで、ステップＳ５において、制限処理部１４は、走行部３１の油圧モータ４３に対応する方向切換弁へのパイロット油の供給路に設けられたリモコン弁４５につながる比例制御弁４６を制御することにより、減速処理、及び停止処理を行う。具体的には、制限処理部１４は、比例制御弁４６への供給電流を制御することにより、減速処理及び停止処理を行う。つまり、制限処理は、走行部３１の走行操作指令を出力するリモコン弁４５とリモコン弁４５にパイロット油を供給するパイロットポンプ４２との間に挿入された比例制御弁４６への供給電流の制御を含む。この構成によれば、減速処理を含む制限処理を、比較的簡単に実現可能である。

ステップＳ６では、制御システム１の制限処理部１４は、制限処理として、走行部３１の走行動作の開始（走行開始）を禁止する走行禁止処理を実行する。すなわち、制限処理は、走行部３１の走行動作の開始を禁止する処理を含む。要するに、走行部３１が走行動作中でない場合（Ｓ４：Ｎｏ）、走行部３１が走行を開始しないように、制限処理部１４が走行禁止処理を実行する。この構成によれば、制限条件を満たす状態では、そもそも走行部３１の走行開始を禁止することにより、走行部３１の急停止を事前に回避することができる。ステップＳ６が完了することをもって、制御システム１は、制限処理に係る一連の処理を終了する。

ここで、ステップＳ６において、制限処理部１４は、走行部３１の油圧モータ４３に対応する方向切換弁へのパイロット油の供給路に設けられたリモコン弁４５につながる比例制御弁４６を制御することにより、走行禁止処理を行う。具体的には、制限処理部１４は、比例制御弁４６への供給電流を制御することにより、走行禁止処理を行う。

ところで、ステップＳ５，Ｓ６は、作業部３３が吊り作業を実行中（クレーンモードの選択中）であって（Ｓ２：Ｙｅｓ）、かつ作業部３３の作業半径が規定値を超える（Ｓ３：Ｙｅｓ）と判定されて初めて実行される処理であるので、制限条件を満たす場合にのみ、制限処理が実行されることになる。要するに、本実施形態に係る制御方法は、作業部３３が吊り作業を実行中であって、かつ作業部３３の作業半径が規定値を超える場合に、走行部３１の走行動作について制限処理を実行すること（処理）を有する。

この構成によれば、作業部３３が吊り作業を実行中であって、かつ作業部３３の作業半径が規定値を超える場合には、制限処理によって走行部３１の走行動作が制限可能であるので、例えば、作業半径が予め決められた範囲を超える状態で走行動作を継続することを抑制できる。しかも、制限処理は、作業部３３が吊り作業を実行中であることを条件の一つとするのであって、作業部３３が吊り作業を実行中でなければ、制限処理は実行されない。したがって、例えば、走行部３１の走行動作中にユーザ（オペレータ）が誤って作業部３３の作業半径を大きくする操作をしても、作業部３３が吊り作業を実行中でなければ、走行部３１を急停止させることにはならない。よって、本実施形態に係る作業機械３では、走行部３１の急停止が生じにくい、という利点がある。

また、本実施形態では、ステップＳ５，Ｓ６は、作業部３３の作業半径が規定値を超えると判定されて（Ｓ３：Ｙｅｓ）、初めて実行される処理である。つまり、本実施形態では、制限処理は、作業半径が規定値を超えるときに実行され、作業半径が規定値以下のときには実行されない。そのため、例えば、クレーンモードの選択中であって（Ｓ２：Ｙｅｓ）、かつ走行部３１が走行動作中である（Ｓ４：Ｙｅｓ）場合においても、作業部３３の展開動作により作業半径が規定値に達するまでは、展開動作が許容される。この構成によれば、作業半径が規定値以下の範囲であれば、制限処理の影響を受けずに作業部３３の展開動作を行うことができ、作業部３３の操作性が損なわれにくい。

ただし、図４に示すフローチャートは一例に過ぎず、処理が適宜追加又は省略されてもよいし、処理の順番が適宜入れ替わってもよい。

［３．２］制限処理
次に、本実施形態に係る制御方法の制限処理の具体例について、図５を参照して説明する。図５には、図４のステップＳ５（減速停止処理）と、ステップＳ６（走行禁止処理）との各々における、比例制御弁４６への供給電流の一例を示す。つまり、図５の上段に示すグラフは、走行部３１が走行動作中である場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）の供給電流の制御例であって、図６の下段に示すグラフは、走行部３１が走行動作中でない場合（Ｓ４：Ｎｏ）の供給電流の制御例である。

図５の上段に示すように、減速処理後に停止処理を行う減速停止処理に際しては、制限処理部１４は、比例制御弁４６への供給電流を目標値Ｉ１まで漸増させる制御を行う。つまり、走行部３１の走行動作中において、作業部３３の作業半径が規定値を超えると、制限処理部１４は、その時点ｔ０から、比例制御弁４６への供給電流を徐々に大きくするように制御する。本実施形態では、比例制御弁４６は逆比例弁であるので、供給電流が大きくなるほど、走行用の油圧モータ４３に対応する方向切換弁へのパイロット油が抑制されて油圧モータ４３の出力が低下し、走行部３１の走行速度は徐々に減速する。そして、比例制御弁４６への供給電流が目標値Ｉ１に達すると、その時点ｔ１において走行部３１は停止する。要するに、制限処理は、比例制御弁４６への供給電流を目標値Ｉ１まで漸増させることを含む。この構成によれば、比例制御弁４６への供給電流により、走行部３１の走行速度を緩やかに減速させることができ、走行部３１をスムーズに停止させることが可能である。図５では、制限処理部１４は、比例制御弁４６への供給電流を時間経過に伴って線形的に増加させているが、これに限らず、制限処理部１４は、例えば、指数的に、又は段階的に供給電流を増加させてもよい。

一方、走行部３１の走行を禁止する走行禁止処理に際しては、図５の下段に示すように、制限処理部１４は、比例制御弁４６への供給電流を０（ゼロ）から目標値Ｉ１に切り替える。つまり、走行部３１の停止中において、制限処理部１４は、作業部３３の作業半径が規定値Ｌ１以下の範囲では供給電流を０（ゼロ）とし、作業部３３の作業半径が規定値Ｌ１を超える範囲では供給電流を目標値Ｉ１とする。これにより、走行部３１の停止中において、作業部３３の展開動作が行われて、作業部３３の作業半径が規定値Ｌ１を超えると、制限処理部１４は、比例制御弁４６への供給電流を目標値Ｉ１へと切り替える。比例制御弁４６への供給電流が目標値Ｉ１に切り替わると、走行用の油圧モータ４３に対応する方向切換弁へのパイロット油が遮断され、走行部３１の走行開始は禁止される。

［４］変形例
以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

本開示における制御システム１は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしての１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における制御システム１としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。また、制御システム１に含まれる一部又は全部の機能部は電子回路で構成されていてもよい。

また、制御システム１の少なくとも一部の機能が、１つの筐体内に集約されていることは制御システム１に必須の構成ではなく、制御システム１の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。反対に、実施形態１において、複数の装置（例えば制御システム１及び端末装置２）に分散されている機能が、１つの筐体内に集約されていてもよい。さらに、制御システム１の少なくとも一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。

また、作業機械３の動力源は、ディーゼルエンジンに限らず、例えば、ディーゼルエンジン以外のエンジンであってもよいし、モータ（電動機）、又はエンジンとモータ（電動機）とを含むハイブリッド式の動力源であってもよい。

また、端末装置２は、専用のデバイスに限らず、例えば、ラップトップコンピュータ、タブレット端末又はスマートフォン等の汎用端末であってもよい。さらに、表示部２３は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイのように、表示画面を直接的に表示する態様に限らず、例えば、プロジェクタのように、投影により表示画面を表示する構成であってもよい。

また、操作部２２の情報の入力の態様として、押釦スイッチ、タッチパネル及び操作ダイヤル以外の態様を採用してもよい。例えば、操作部２２は、キーボード、マウス等のポインティングディバイス、音声入力、ジェスチャ入力又は他の端末からの操作信号の入力等の態様を採用してもよい。

また、走行部３１が走行動作中か否かの判定は、状態検知部４９の検知結果によらずに行われてもよい。一例として、方向切換弁（コントロールバルブ）のスプールの位置、リモコン弁４５に対応する操作レバーの操作状態、又は走行用の油圧モータ４３の出力（回転）等により、走行部３１が走行動作中か否かの判定が行われてもよい。

また、制限処理が、減速処理を含むことは必須ではなく、制限処理が、停止処理を含むことも必須ではない。さらに、制限処理が、走行部３１の走行動作の開始を禁止する走行禁止処理を含むことも必須ではない。例えば、減速処理と、停止処理と、走行禁止処理とのいずれか１つのみを、制限処理が含んでいてもよい。また、別モードが、掘削モードを含むことは必須ではなく、別モードは、クレーンモード以外のモードであればよい。
また、制限処理が、比例制御弁４６への供給電流の制御を含むことは必須ではなく、制限処理が、比例制御弁４６への供給電流を目標値Ｉ１まで漸増させることも必須ではない。

（実施形態２）
本実施形態に係る作業機械３は、図６に示すように、フック３３４の格納状態を検知する格納センサ３３８を備える点で、実施形態１に係る作業機械３と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

すなわち、バケット３３１を用いた掘削作業等を行う場合には、フック３３４が邪魔にならないよう、フック３３４は、バケットリンク３３５に収容される。格納センサ３３８は、フック３３４がバケットリンク３３５に収容（格納）されているか否かを検知するセンサであって、例えば、非接触の光学式センサからなる。格納センサ３３８は、制御システム１に接続されており、検出した角度を制御システム１に出力する。

本実施形態に係る作業機械３では、動作モードの切り替えは、ユーザ（オペレータ）がフック３３４をバケットリンク３３５から引き出すことによって行われる。つまり、ユーザが、バケットリンク３３５からフック３３４を引き出すようにフック３３４を操作すると、制御システム１は、このときの格納センサ３３８の出力を受けて、作業部３３の動作モードをクレーンモードに切り替える。一方、ユーザが、バケットリンク３３５にフック３３４を収容（格納）するようにフック３３４を操作すると、制御システム１は、このときの格納センサ３３８の出力を受けて、作業部３３の動作モードを掘削モードに切り替える。このように、制御システム１は、格納センサ３３８の出力に応じて、動作モードを択一的に選択する。

本実施形態では、作業判定部１１は、格納センサ３３８の出力に基づいて、クレーンモードを選択中か否かを判定する。つまり、作業判定部１１は、フック３３４がバケットリンク３３５に収容（収容）されていなければ、作業部３３の動作モードがクレーンモードにあると判定する。作業判定部１１は、フック３３４がバケットリンク３３５に収容（収容）されていれば、作業部３３の動作モードが別モード（掘削モード等）にあると判定する。要するに、クレーンモードを選択中か否かは、作業部３３に取り付けられているフック３３４の状態に基づいて判定される。この構成によれば、端末装置２の操作部２２によって、作業部３３の動作モードが切り替わらないタイプの作業機械であっても、クレーンモードを選択中であること、つまり作業部３３が吊り作業を実行中であることを、判定可能である。

実施形態２に係る構成は、実施形態１で説明した種々の構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて採用可能である。

１ 作業機械用制御システム
３ 作業機械
１４ 制限処理部
３１ 走行部
３３ 作業部
４２ パイロットポンプ
４５ リモコン弁
４６ 比例制御弁
３３４ フック
Ｌ１ 目標値

Claims (12)

1. 走行機能を有する走行部と、吊り作業を含む作業を実行可能に構成された作業部と、を備える作業機械に用いられ、
   前記作業部が前記吊り作業を実行中であって、かつ前記作業部の作業半径が規定値を超える場合に、前記走行部の走行動作について制限処理を実行すること、を有する、
   作業機械の制御方法。
2. 前記制限処理は、前記走行部の走行速度を低下させる減速処理を含む、
   請求項１に記載の作業機械の制御方法。
3. 前記制限処理は、前記減速処理後に前記走行部を停止させる停止処理を含む、
   請求項２に記載の作業機械の制御方法。
4. 前記制限処理は、前記走行部の前記走行動作の開始を禁止する処理を含む、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の作業機械の制御方法。
5. 前記作業部に前記吊り作業を実行させるクレーンモード、及び前記作業部に前記吊り作業とは別の作業を実行させる別モードを含む複数の動作モードから、１つの動作モードを選択すること、を更に有し、
   前記クレーンモードが選択されることをもって前記作業部が前記吊り作業を実行中であると判定する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の作業機械の制御方法。
6. 前記別モードは、前記作業部に掘削作業を実行させる掘削モードを含む、
   請求項５に記載の作業機械の制御方法。
7. 前記クレーンモードを選択中か否かは、前記作業部に取り付けられているフックの状態に基づいて判定される、
   請求項５又は６に記載の作業機械の制御方法。
8. 前記制限処理は、前記走行部の走行操作指令を出力するリモコン弁と前記リモコン弁にパイロット油を供給するパイロットポンプとの間に挿入された比例制御弁への供給電流の制御を含む、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の作業機械の制御方法。
9. 前記制限処理は、前記比例制御弁への供給電流を目標値まで漸増させることを含む、
   請求項８に記載の作業機械の制御方法。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の作業機械の制御方法を、
    １以上のプロセッサに実行させるための作業機械用制御プログラム。
11. 走行機能を有する走行部と、吊り作業を含む作業を実行可能に構成された作業部と、を備える作業機械に用いられ、
    前記作業部が前記吊り作業を実行中であって、かつ前記作業部の作業半径が規定値を超える場合に、前記走行部の走行動作について制限処理を実行する制限処理部を備える、
    作業機械用制御システム。
12. 請求項１１に記載の作業機械用制御システムと、
    前記走行部と、
    前記作業部と、を備える、
    作業機械。

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