JP3182304B2 - 油圧ショベルの掘削制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベルの掘削制
御装置に係わり、特に、バケット等の作業装置の動き得
る領域を制限する領域制限制御を行う油圧ショベルの掘
削制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械の代表例である油圧ショベルは
上下方向にそれぞれ回転するブーム、アーム、及びバケ
ットからなる作業装置を備えている。このような油圧シ
ョベルではブームなどの各腕部をそれぞれの手動操作レ
バーによって操作しているが、これら各腕部はそれぞれ
が関節部によって連結され回転運動を行うものであるの
で、複数の腕部を操作して、例えばバケットの先端を所
定の軌跡通りに動かし所定の領域を掘削することは、非
常に困難な作業である。このような掘削作業としては、
例えば埋設配管上における深さ制限がある場合、壁際に
おけるリーチ制限がある場合等がある。

【０００３】このような制限のある掘削作業を容易にす
るために、従来、領域制限制御を行う各種の掘削制御装
置が提案されており、例えば、領域制限制御の方法とし
て以下の公知技術がある。 特開平６−１９３０９０号公報 この公知技術は、作業装置があらかじめ設定した制限領
域内にある場合には通常作業と同様に作業でき、制限領
域外では制限領域内に戻るように操作信号を修正するこ
とにより、容易に領域を制限した掘削ができるように制
御するものである。 特開平４−１３６３２４号公報 この公知技術は、オペレータがあらかじめ設定した制限
領域の境界線までの距離に応じて操作レバーからの信号
を絞ることにより、オペレータが誤って制限領域外へ作
業装置を移動させようとしても速度が減少してオペレー
タにそのことを察知させ、またさらに領域外へ移動させ
ようとしても制限領域境界線上でなめらかに停止させる
ものである。

【０００４】また、このとき各方向に制限領域の設定を
行うための構成としては、従来、例えば以下の２つのタ
イプの掘削制御装置が実用化されている。 （１）スイッチボックスに設けられた範囲設定ボタンを
押すものこの従来技術は、運転室に備えられたスイッチ
ボックスに「高さ」「深さ」「リーチ」と表示された範
囲設定ボタンが設けられており、例えば深さ方向への領
域制限を開始するときには、フロント（例えばバケット
の爪先等）を設定面に合わせ、その位置で「深さ」ボタ
ンを押すことにより、その設定面より深い位置での掘削
を不可能とする領域制限が開始されるものである。

【０００５】（２）スイッチボックスに設けられた範囲
制限切替つまみ及び設定つまみをまわすもの この従来技術は、運転室に備えられたスイッチボックス
に、「高さ」「深さ」「オフセット（左）」の３つの切
替位置がある範囲制限切替つまみと、「セット」「中
立」「クリヤー」の３つの切替位置がある設定つまみと
が設けられており、例えば深さ方向への領域制限を開始
するときには、範囲制限切替つまみを「深さ」位置にま
わし、フロント（例えばバケットの爪先等）を設定面に
合わせた後に、設定つまみを「セット」位置にまわすこ
とにより、その設定面より深い位置での掘削を不可能と
する領域制限が開始されるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記２
つのタイプの従来技術には以下の課題が存在する。すな
わち、油圧ショベルで制限領域を設けて作業を行う場
合、特に深さ方向制限制御を行いつつ作業を行う場合に
は、作業の進行によって制限領域を変更し再設定するこ
とが頻繁に行われる。しかし、このような場合、現在の
設定面より下の位置に再設定したくてもそのままではフ
ロントが現在の設定位置より下に移動できない。よって
このとき、上記（１）のタイプにおいては、オペレータ
は操作レバーから手を離し、操作レバーから離れたとこ
ろにあるスイッチボックスの「深さ」ボタンを再度押し
て領域制限制御そのものの解除を行った後、再び操作レ
バーに手を戻してフロントをそれまでの設定面から下方
へ移動させて再設定したい面に合わせ、操作レバーから
手を離して再々度「深さ」ボタンを押し再設定を行うと
いう操作が必要であった。すなわち、オペレータの手が
スイッチボックスと操作レバーとの長い距離を何度も往
復することになるので、操作が面倒となり作業効率向上
への阻げとなっていた。またこのとき「深さ」ボタンを
２回押す必要があった。また、上記（２）のタイプにお
いては、オペレータが操作レバーから手を離し、スイッ
チボックスの設定つまみを「セット」位置から「クリヤ
ー」位置にまわして領域制限制御そのものの解除を行っ
た後、再び操作レバーに手を戻してフロントをそれまで
の設定面から下方へ移動させて再設定したい面に合わ
せ、操作レバーから手を離して再度設定つまみを「クリ
ヤー」位置から「セット」位置にまわして再設定すると
いう操作が必要であった。よって、タイプ（１）と同
様、オペレータの手がスイッチボックスと操作レバーと
の長い距離を何度も往復することとなり、操作が面倒と
なり作業効率向上への阻げとなっていた。またこのとき
設定つまみを２回まわす必要があった。

【０００７】また一方、油圧ショベルで特に深さ方向に
制限領域を設けて作業を行う場合に、作業の進行に伴っ
て一時的に制限領域外で作業を行い、その作業の後にま
たもとの領域制限制御に復帰したい場合がある。しかし
ながら、上記（１）（２）においては、このような要求
に配慮されていないので、かかる場合にはすべて一旦領
域制限を解除しなければならず、制限領域の設定が消え
てしまう。よって、この一時的な領域外作業が終了して
もとの領域制限制御に復帰するときに、前回と全く同じ
設定操作、すなわち同じ設定位置にフロントを戻し同じ
ボタン操作又はつまみ操作を行うことが必要であり、２
度手間となって非常に面倒で作業効率向上への阻げとな
っていた。またこのとき、前記した制限領域の再設定と
同様、スイッチボックスまでの長距離移動という課題も
あった。

【０００８】本発明の目的は、制限領域の再設定を簡単
な操作で可能とすることにより、最初に設定した制限領
域外への動作を簡単な操作で可能とする油圧ショベルの
掘削制御装置を提供することである。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、バケットの動作を教示する複数の操作レ
バーを有する油圧ショベルの掘削制御装置において、前
記バケットの特定部位の位置を検出する検出手段と、前
記バケットが動き得る深さ方向の制限領域を設定する領
域設定手段と、前記検出手段による検出結果と前記領域
設定手段による制限領域設定とに従い前記制限領域内及
びその近傍でのみ前記バケットの掘削動作を可能とする
制限制御手段と、前記複数の操作レバーの特定のものに
設けられ、前記領域設定手段で設定された制限領域内外
の境界面を深さ方向に移動させる制限領域変更手段とを
備え、この制限領域変更手段は、前記特定の操作レバー
の操作を行いつつ同時に操作可能に設けられているもの
とする。

【００１２】好ましくは、前記領域設定手段は、前記深
さ方向の制限領域内外の境界面に含まれる深さ方向の制
限基準位置を設定可能な制限位置設定手段と、前記境界
面と水平面とのなす角度を−９０°〜＋９０°の間で設
定可能な角度設定手段とを備えており、前記制限領域変
更手段は、前記深さ方向の制限基準位置を変更する手段
である。

【００１３】また好ましくは、前記制限領域変更手段
は、前記操作レバーの把持と同時に操作可能な押しボタ
ンであり、かつこの押しボタンを中立状態から押し状態
にすると前記制限制御手段による領域制限制御が中止さ
れ、前記押しボタンを押し状態から中立状態にすると、
そのとき前記検出手段で検出された前記特定部位の位置
が新たな深さ方向の制限基準位置として前記制限位置設
定手段で設定される。

【００１４】さらに好ましくは、前記制限領域変更手段
は、前記操作レバーの把持と同時に操作可能な押しボタ
ンであり、かつこの押しボタンを中立状態から押し状態
にすると、前記制限制御手段による制御動作を保持しつ
つ、前記制限位置設定手段で設定された深さ方向の制限
基準位置を十分下方の位置及び下方に無限遠の位置のい
ずれか一方となるように一時的に変更するとともに、前
記押しボタンを押し状態から中立状態にすると、そのと
き前記検出手段で検出された前記特定部位の位置が新た
な深さ方向の制限基準位置として前記制限位置設定手段
で設定される。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【作用】以上のように構成した本発明においては、検出
手段によるバケット特定部位の位置の検出結果と領域設
定手段による深さ方向の制限領域設定とに従い、制限制
御手段によって制限領域内及びその近傍でのみバケット
の深さ方向における掘削動作を可能とする領域制限制御
が行われる。そして、作業の進行によりオペレータが制
限領域をさらに深く再設定したい場合は、油圧アクチュ
エータの動作を指示する操作レバー操作を行いつつ、同
時に、特定の操作レバーに設けられた制限領域変更手段
を操作することにより、領域設定手段で設定された制限
領域内外の境界面を深さ方向に移動させて、制限領域を
さらに深く変更することができる。これにより、従来の
ようにスイッチボックスと操作レバーとの長い距離を何
度も往復する必要がなく、簡単な操作で再設定を行うこ
とができる。

【００２３】また、領域設定手段の制限位置設定手段で
まず深さ方向の制限基準位置を設定し、角度設定手段で
この制限基準位置を含む制限領域内外の境界面と水平面
とのなす角度を−９０°〜＋９０°の間で設定する。そ
して制限領域変更手段は深さ方向の制限基準位置を変更
する。これにより、オペレータが再設定を行う際、角度
設定をそのままにして制限基準位置の設定のみを下方に
変更し制限領域の境界面を下方に平行移動させ、制限領
域の深さのみを下方に変更し再設定することができる。

【００２４】さらに、制限領域変更手段が操作レバーの
把持と同時に操作可能な押しボタンである場合、オペレ
ータが再設定を行う際には、この操作レバーの押しボタ
ンを中立状態から押し状態にして制限制御手段による領
域制限制御を中止する。これにより、操作レバーを操作
して最初に設定した制限領域外にバケットを移動させる
ことができるので、バケットを制限領域外下方の所定位
置で静止させる。あるいは押しボタンを中立状態から押
し状態にして制限制御手段による制御動作を保持しつ
つ、制限位置設定手段で設定された深さ方向の制限基準
位置を十分下方の位置又は下方に無限遠の位置に一時的
に変更する。このとき、この一時的に変更された制限基
準位置と角度設定手段で設定された設定角度とに基づく
深さ方向の制限領域に従って制限制御手段による領域制
限制御が行われ、よって制限領域は最初よりも下方に拡
張しており、操作レバーを操作して最初に設定した制限
領域外にバケットを移動させることができるので、バケ
ットを領域外下方の所定位置で静止させる。その後、押
しボタンを押し状態から中立状態にし、そのとき検出手
段で検出されているバケット特定部位の位置を新たな深
さ方向の制限基準位置として制限位置設定手段で設定す
る。そして、この新たな深さ方向の制限基準位置と角度
設定手段で設定された設定角度とに基づく制限領域に従
って制限制御手段による領域制限制御が再開されること
になる。以上の一連の再設定操作において、オペレータ
は、押しボタンを押す→操作レバーを操作する→押しボ
タンを離すという３つの手順を操作レバーから手を離さ
ずに行うことができる。また、ボタン操作についても押
す→離すという一連のワンタッチ動作で可能であるの
で、従来のようにボタンを２回押したり、つまみを２回
まわす必要がなく、さらに操作が簡単になる。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図１７により
説明する。本発明の第１の実施例を図１〜図１３により
説明する。本実施例は、制限領域の再設定を簡単な操作
で可能とする実施例である。本発明が適用される油圧シ
ョベルの油圧駆動装置を図１に示す。図１において、油
圧駆動装置は、油圧ポンプ２２と、この油圧ポンプ２２
からの圧油により駆動されるブームシリンダ２３ａ、ア
ームシリンダ２３ｂ、及びバケットシリンダ２３ｃと、
これらブームシリンダ２３ａ、アームシリンダ２３ｂ、
及びバケットシリンダ２３ｃの動作をそれぞれ指示する
操作レバー２４ａ,２４ｂ,２４ｃと、油圧ポンプ２２と
ブームシリンダ２３ａ、アームシリンダ２３ｂ、及びバ
ケットシリンダ２３ｃとの間に接続され、ブームシリン
ダ２３ａ、アームシリンダ２３ｂ、及びバケットシリン
ダ２３ｃに供給される圧油の流量をそれぞれ制御するコ
ントロールバルブ２５ａ,２５ｂ,２５ｃと、操作レバー
２４ａ〜ｃからの操作信号が入力され、これらの操作信
号に応じた駆動信号をコントロールバルブ２５ａ〜ｃの
駆動部に入力してコントロールバルブ２５ａ〜ｃの動作
を制御するコントロールバルブ制御手段２７と、油圧ポ
ンプ２２とコントロールバルブ２５ａ〜ｃとの間の圧力
が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁２６とを有
している。

【００３３】上記した油圧駆動装置は、図２に示すよう
な油圧ショベルに搭載されている。図２において、油圧
ショベルは上下方向にそれぞれ回転するブーム４ａ、ア
ーム４ｂ、及びバケット４ｃからなるフロント部材４を
備えている。ブーム４ａ、アーム４ｂ、及びバケット４
ｃはそれぞれ、ブームシリンダ２３ａ、アームシリンダ
２３ｂ、及びバケットシリンダ２３ｃによりそれぞれの
関節部を中心として回動する。

【００３４】図１に戻り、以上のように構成した油圧駆
動装置に本実施例による油圧ショベルの掘削制御装置が
設けられている。この掘削制御装置１００は、予め作業
に応じてフロント部材４、例えばバケット４ｃの動作範
囲を設定する際に用いられるスイッチボックス２１（後
述）と、ブーム４ａ、アーム４ｂ、及びバケット４ｃの
各関節角度をそれぞれ検出するセンサ２８ａ,２８ｂ,２
８ｃと、これらセンサ２８ａ〜ｃで検出した関節角度よ
り求めたフロント部材４の姿勢及び位置に基づき、バケ
ット４ｃの特定部位、例えば最下部が設定された制限領
域内にあるか否かを判定し、制限領域外にある場合には
操作レバー２４ａ〜ｃからの操作信号を修正する修正信
号をコントロールバルブ制御手段２７に出力して領域制
限制御を行うコントロールユニット２９と、ブーム４ａ
を操作する操作レバー２４ａに設けられた押しボタンス
イッチ２（後述）とから構成されている。

【００３５】スイッチボックス２１は、図３に示すよう
にキャブ８内に備えられた座席９の傍らに設けられてお
り、また図４に示すように、深さ方向、高さ方向、及び
リーチ方向の領域制限を行うときにそれぞれ使用する
「深さ」ボタン２１ａ、「高さ」ボタン２１ｂ、及び
「リーチ」ボタン２１ｃと、制限領域内外の境界面と水
平面とのなす角を−９０°〜＋９０°の間で設定する角
度設定ボタン２１ｄとを備えている。

【００３６】押しボタンスイッチ２は、図３に示すよう
に、キャブ８内に備えられた操作レバー２４ａに設けら
れており、また図５に示すように、オペレータが操作レ
バー２４ａを把持し操作するときに同時に押すことがで
きるように構成されている。そしてこの押しボタンスイ
ッチ２は、オペレータが押すと中立状態から押し状態と
なるが、オペレータが手を離すとバネの力等によって押
し状態から中立状態に復帰する。

【００３７】ここで、本実施例の要部である制限領域設
定及び制限領域の再設定について、図６に示すコントロ
ールユニット２９内の制御手順のフローチャートに従
い、詳細に説明する。本実施例における制限領域設定方
法は、深さ方向と、それ以外の高さ方向・リーチ方向と
で異なる。 （１）深さ方向の制限領域 オペレータが深さ方向の領域制限を行うことを意図する
場合、スイッチボックス２１の「深さ」ボタン２１ａを
押すと、手順１００でこれに対応する信号がコントロー
ルユニット２９に入力されて手順１１０に移り、手順１
１０で領域制限方向が深さ方向に選択されたと判定さ
れ、手順１２０に移る。手順１２０ではそのときのセン
サ２８ａ〜ｃからの検出信号が入力され、手順１３０に
移る。そして、手順１３０で手順１２０で入力された信
号からブーム４ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃの姿勢と
位置とが算出され、これによってさらにバケット４ｃの
最下部の深さ方向位置を算出しこれを深さ方向の制限基
準位置Ａ（後述する図７参照）とする。

【００３８】次に、オペレータがスイッチボックス２１
の角度設定ボタン２１ｄで境界面と水平面とのなす角度
を設定すると、手順１４０でこの設定角がコントロール
ユニット２９に入力されて手順１５０に移り、さらに手
順１５０でブーム４ａを操作する操作レバー２４ａの押
しボタンスイッチ２からの信号がコントロールユニット
２９に入力され、手順１６０に移る。

【００３９】押しボタンスイッチ２が押されず中立状態
にある場合には、手順１６０で押しボタンスイッチ２が
押し状態にないと判定されて手順１７０に移り、手順１
７０において、手順１３０で算出した制限基準位置Ａと
手順１４０で設定した設定角より深さ方向の制限領域を
設定する。すなわち、制限基準位置Ａを含み水平面と設
定角（例えば０°,＋４５°,−３０°）をなす面を制限
領域内外の境界面とする。この様子を図７（ａ）〜
（ｃ）に示す。これらはそれぞれ、図７（ａ）が設定角
０°、図７（ｂ）が設定角＋４５°、図７（ｃ）が設定
角−３０°の状態を表している。このようにして深さ方
向の制限領域が設定された後、手順１８０に移り、この
制限領域をもとにコントロールユニット２９からコント
ロールバルブ制御手段２７に修正信号が送られて領域制
限制御が開始され、オペレータは、制限領域内及びその
近傍内でのみバケット４ｃの深さ方向の掘削作業を行う
ことができる。

【００４０】領域制限制御を継続して実施するあいだ
は、オペレータは再度スイッチボックス２１の「深さ」
ボタン２１ａを押すことがなく、手順２００において
「深さ」ボタン２１ａが押されていないと判定されて、
手順１５０に戻り、再度手順１５０〜手順２００を繰り
返して同一の領域設定のもとで同一の領域制限制御が実
施される。

【００４１】この領域制限制御実施中に、オペレータが
作業の進行により制限領域の深さのみをさらに深く変更
したい場合には、ブーム４ａの動作を指示する操作レバ
ー２４ａの押しボタンスイッチ２を押す。すると手順１
５０で入力されたこの押しボタンスイッチ信号が手順１
６０で押し状態であると判定されて手順２２０に移り、
領域制限制御の実施が解除される。これによりオペレー
タは、押しボタンスイッチ２を押し状態としたまま操作
レバー２４ａを操作してブーム４ａを最初に設定した制
限領域外の下方へ動かすことが可能になる。この動かし
ている間は、手順２３０で押しボタンスイッチ信号がコ
ントロールユニット２９に入力されており、手順２４０
で押しボタンスイッチ２が中立状態でないと判定されて
手順２３０に戻る。そしてオペレータが、バケット４ｃ
を下方の所定高さで静止させ、この状態で押しボタンス
イッチ２から手を離し中立状態にすると、手順２３０で
入力された押しボタンスイッチ信号が手順２４０で中立
状態であると判定され、手順１２０に戻る。そして、こ
の静止状態におけるセンサ２８ａ〜ｃからの検出信号が
手順１２０でコントロールユニット２９入力され、手順
１３０でこのときのバケット４ｃの最下部が新しい制限
基準位置となる。そしてこの新しい制限基準位置と最初
の設定領域による領域制限制御のときに既に手順１４０
で設定されていた設定角とによって手順１７０で新しい
制限領域が再設定される。すなわちこのとき、角度設定
をそのままにして制限基準位置のみを下方に変更する形
で制限領域内外の境界面を下方に平行移動させることが
できる。そして手順１８０でこの新しい制限領域による
領域制限制御が実施される。

【００４２】オペレータが領域制限の中止を意図する場
合には、スイッチボックス２１の「深さ」ボタン２１ａ
を再度押すと、この選択信号が手順１９０でコントロー
ルユニット２９に入力された後、手順２００で「深さ」
ボタン２１ａが押されたと判定され、手順２１０に移っ
て深さ方向の選択及び設定領域が消去されるとともに、
領域制限制御が終了されてこのフローを終了する。

【００４３】（２）高さ方向・リーチ方向の制限領域 オペレータが高さ方向の領域制限を行うことを意図する
場合、まず予め、操作レバー２４ａを操作してブーム４
ａを動かし（このとき押しボタンスイッチ２に触っても
コントロールユニット２９に信号は入力されない）、バ
ケット４ｃを所定の高さに移動させて静止させておく。
そしてこの状態で、スイッチボックス２１の「高さ」ボ
タン２１ｂを押すと、手順１００でこれに対応する信号
がコントロールユニット２９に入力されて手順１１０に
移り、手順１１０で領域制限方向が深さ方向に選択され
ていないと判定され、手順２５０に移る。手順２５０で
はそのときのセンサ２８ａ〜ｃからの検出信号がコント
ロールユニット２９に入力され、手順２６０に移る。手
順２６０で手順２５０で入力された信号からブーム４
ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃの姿勢と位置とが算出さ
れ、これによってさらにバケット４ｃ最下部の位置を算
出しこれを制限基準位置とする。そして、オペレータが
スイッチボックス２１の角度設定ボタン２１ｄで境界面
と水平面とのなす角度を設定すると、手順２７０でこの
設定角がコントロールユニット２９に入力されて手順２
８０に移り、手順２８０で、手順２６０で算出した制限
基準位置と手順１４０で設定した設定角より、図７
（ａ）〜（ｃ）を用いて説明した深さ方向制限領域の設
定と同様にして、制限基準位置を含み水平面と設定角を
なす面を制限領域内外の境界面として高さ方向の制限領
域を設定し、手順２９０に移る。手順２９０において
は、このようにして設定された高さ方向の制限領域をも
とに、コントロールユニット２９からコントロールバル
ブ制御手段２７に修正信号が送られて領域制限制御が開
始され、オペレータは、制限領域内及びその近傍内での
み高さ方向の作業を行うことができる。

【００４４】領域制限制御を継続して実施する間は、オ
ペレータは再度スイッチボックス２１の「高さ」ボタン
２１ｂを押すことがなく、手順３００で入力された選択
信号によって手順３１０で同じ「高さ」ボタン２１ｂが
押されていないと判定されて手順３００に戻り、同一の
領域制限制御が継続される。

【００４５】オペレータが高さ方向の領域制限制御の中
止を意図する場合にあっては、スイッチボックス２１の
「高さ」ボタン２１ｂを再度押すと、この選択信号が手
順３００においてコントロールユニット２９に入力され
た後、手順３１０で同一の「高さ」ボタン２１ｂが押さ
れたと判定され、手順２１０に移って方向選択及び設定
領域が消去されるとともに、領域制限制御が終了されて
このフローを終了する。

【００４６】また、高さ方向の領域制限を実施中に、オ
ペレータが作業の進行によって制限領域をさらに高く変
更したい場合には、上記の領域制限制御中止手順を行っ
てコントロールユニット２９による領域制限制御を解除
し、再度上記の設定動作を行う。

【００４７】なお、リーチ方向への領域制限を行う場合
の操作は、オペレータがスイッチボックス２１の「リー
チ」ボタン２１ｃを押すこと、及び角度設定ボタン２１
ｄで境界面と鉛直面とのなす角度を設定することのほか
は、高さ方向の領域制限を行う場合とほぼ同様であるの
で説明を省略する。

【００４８】

【００４９】次に、本実施例の作用を説明する。本実施
例の第１の比較例を図８〜図１０により説明する。本実
施例の第１の比較例として、従来技術による油圧ショベ
ルの掘削制御装置１５０及びこれが適用される油圧ショ
ベルの油圧駆動装置を図８及び図９に示す。図８は油圧
ショベルの掘削制御装置１５０及びこれが適用される油
圧ショベルの油圧駆動装置の全体構成を示す油圧回路図
であり、図９は図８に示すスイッチボックス２１の構成
を示す正面図である。図１に示した第１の実施例と同等
の部材及び機能には同一の符号を付す。本比較例の掘削
制御装置１５０が第１の実施例と異なる主要な点は、ブ
ームシリンダ２３ａを介してブーム４ａを作動させる操
作レバー２４ａに押しボタンスイッチ２が設けられてい
ないことである。そして、これに対応して、深さ方向へ
の制限領域設定方法は、第１の実施例における高さ方向
及びリーチ方向の制限領域設定方法とほぼ同様となる。
すなわち、深さ方向の制限領域設定をするときの手順
を、コントロールユニット２９で行われる制御を示す図
１０のフローを参照して説明すると、まず予め、操作レ
バー２４ａを操作してブーム４ａを動かしバケット４ｃ
を所定の高さに移動させて静止させておき、スイッチボ
ックス２１の「深さ」ボタン２１ａ（図９参照）を押
す。すると手順４００でこれに対応する信号がコントロ
ールユニット２９に入力され、手順４１０ではそのとき
のセンサ２８ａ〜ｃからの検出信号が入力される。手順
４２０では手順４１０で入力された信号からブーム４
ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃの姿勢と位置とが算出さ
れ、これによってさらにバケット４ｃ最下部の位置を算
出しこれを制限基準位置とする。そして、手順４３０
で、オペレータがスイッチボックス２１の角度設定ボタ
ン２１ｄで設定した境界面と水平面とのなす角度がコン
トロールユニット２９に入力され、手順４４０で、手順
４２０で算出した制限基準位置と手順４３０で設定した
設定角より、制限基準位置を含み水平面と設定角をなす
面を制限領域内外の境界面として深さ方向の制限領域を
設定する。そして手順４５０では、このようにして設定
された深さ方向の制限領域をもとに、コントロールユニ
ット２９からコントロールバルブ制御手段２７に修正信
号が送られて領域制限制御が開始され、オペレータは、
制限領域内及びその近傍内でのみ深さ方向の作業を行う
ことができる。オペレータが深さ方向の領域制限の中止
を意図する場合には、スイッチボックス２１の「深さ」
ボタン２１ａを再度押すと、この選択信号が手順４６０
でコントロールユニット２９に入力され、手順４７０で
同一の「深さ」ボタン２１ａが押されたと判定され、手
順４８０に移って制限方向の選択及び設定領域が消去さ
れるとともに、領域制限制御が終了されてこのフローを
終了する。上記以外の構成及び機能は第１の実施例とほ
ぼ同様である。

【００５０】ここにおいて、深さ方向の領域制限制御実
施中に、オペレータが作業の進行により制限領域の深さ
のみをさらに深く変更したい場合には、上記の領域制限
制御中止手順を行ってコントロールユニット２９による
領域制限制御を解除し、再度上記の設定動作を行わなけ
ればならない。すなわち、オペレータが操作レバー２４
ａから手を離し、操作レバー２４ａから離れたところに
あるスイッチボックス２１の「深さ」ボタン２１ａを押
して領域制限制御の解除を行った後、再び操作レバー２
４ａに手を戻してブーム４ａを下降させてバケット４ｃ
を所定位置へ移動させ、操作レバー２４ａから手を離し
て再度「深さ」ボタン２１ａを押す必要がある。よっ
て、オペレータの手がスイッチボックス２１と操作レバ
ー２４ａとの長い距離を何度も往復することになるの
で、操作が面倒となり作業効率向上への阻げとなってい
た。またこのとき「深さ」ボタン２１ａを２回押す必要
があった。

【００５１】次に本実施例の第２の比較例を図１１〜図
１３により説明する。本実施例の第２の比較例として、
従来技術による油圧ショベルの掘削制御装置１６０及び
これが適用される油圧ショベルの油圧駆動装置を図１１
及び図１２に示す。図１１は油圧ショベルの掘削制御装
置１６０及びこれが適用される油圧ショベルの油圧駆動
装置の構成を示す油圧回路図であり、図１２は図１１に
示すスイッチボックス１２１の構成を示す正面図であ
る。第１の実施例と同等の部材及び機能には同一の符号
を付す。本比較例の掘削制御装置１６０が第１の実施例
と異なる主要な点は、ブームシリンダ２３ａを介してブ
ーム４ａを作動させる操作レバー２４ａに押しボタンス
イッチ２が設けられていないことと、スイッチボックス
１２１が「高さ」「深さ」「オフセット（左）」の３つ
の切替位置がある範囲制限切替つまみ１２１ａと「セッ
ト」「中立」「クリヤー」の３つの切替位置がある設定
つまみ１２１ｂとを備える一方、角度設定機能を備えて
おらず制限領域の境界面は常に水平方向に設定されるこ
とである（図１２参照）。

【００５２】本比較例において深さ方向の制限領域設定
をするときの手順を、コントロールユニット２９で行わ
れる制御を示す図１３のフローを参照して説明すると、
まずスイッチボックス１２１の範囲制限切替つまみ１２
１ａを「深さ」位置に合わせると、手順５００でこれに
対応する切替信号がコントロールユニット２９に入力さ
れる。そして操作レバー２４ａを操作してブーム４ａを
動かしバケット４ｃを所定の高さに移動させて静止させ
ておき、スイッチボックス１２１の設定つまみ１２１ｂ
を「セット」位置にする。すると手順５１０でこのとき
のセンサ２８ａ〜ｃからの検出信号が入力された後、手
順５２０において手順５１０で入力された信号からブー
ム４ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃの姿勢と位置とが算
出され、これによってさらにバケット４ｃ最下部の位置
を算出しこれを制限基準位置とする。そして、手順５３
０で、制限基準位置を含んだ水平面を制限領域内外の境
界面として深さ方向の制限領域を設定する。そして手順
５４０では、このようにして設定された深さ方向の制限
領域をもとに、コントロールユニット２９からコントロ
ールバルブ制御手段２７に修正信号が送られて領域制限
制御が開始され、オペレータは、制限領域内及びその近
傍内でのみ深さ方向の作業を行うことができる。オペレ
ータが深さ方向の領域制限の中止を意図する場合には、
スイッチボックス１２１の設定つまみ１２１ｂを「クリ
ヤー」位置に合わせると、この切替信号が手順５５０で
コントロールユニット２９に入力され、手順５６０で
「クリヤー」位置に切り替えられたと判定され、手順５
７０に移って設定領域が消去されるとともに領域制限が
終了されてこのフローを終了する。上記以外の構成及び
機能は第１の実施例とほぼ同様である。

【００５３】ここにおいて、深さ方向の領域制限実施中
に、オペレータが作業の進行により制限領域の深さのみ
をさらに深く変更したい場合には、上記の領域制限制御
中止手順を行ってコントロールユニット２９による領域
制限制御を解除し、再度上記の設定動作を行わなければ
ならない。すなわち、オペレータが操作レバー２４ａか
ら手を離し、スイッチボックス１２１の設定つまみ１２
１ｂを「セット」位置から「クリヤー」位置にまわして
領域制限制御の解除を行った後、再び操作レバー２４ａ
に手を戻してブーム４ａを下降させてバケット４ｃを所
定位置へ移動させ、操作レバー２４ａから手を離して再
度設定つまみ１２１ｂを「クリヤー」位置から「セッ
ト」位置にまわし再設定するという操作が必要であっ
た。よって、第１の比較例と同様、オペレータの手がス
イッチボックス１２１と操作レバー２４ａとの長い距離
を何度も往復することとなり、操作が面倒となり作業効
率向上への阻げとなっていた。またこのとき設定つまみ
１２１ｂを２回まわす必要があった。

【００５４】以上のような第１及び第２の比較例に対
し、本実施例による油圧ショベルの掘削制御装置１００
においては、前述したように、オペレータによる一連の
領域再設定操作において、操作レバー２４ａに備えられ
ている押しボタンスイッチ２を押す→押したまま操作レ
バー２４ａを操作しブーム４ａを下方に動かす→押しボ
タンスイッチ２から手を離すという３つの手順で再設定
を行うことができる。よって、上記２つの比較例のよう
にスイッチボックス２１と操作レバー２４ａとの長い距
離を何度も手を往復させる必要がなく、操作レバー２４
ａから手を離さず簡単な操作で再設定を行うことができ
る。またボタン操作についても、押す→離すというワン
タッチ操作で可能であるので、第１の比較例のようにボ
タン（「深さ」ボタン２１ａ）を２回押す必要がなく、
また第２の比較例のようにつまみ（設定つまみ１２１
ｂ）を２回まわす必要もないので、この意味でも操作が
簡単になる。

【００５５】以上説明したように、本実施例によれば、
作業の進行によりオペレータが深さ方向の制限領域の深
さのみをさらに深く再設定する場合は、操作レバー２４
ａに設けられた押しボタンスイッチ２を押し状態にする
→操作レバー２４ａを操作してブーム４ａを下方に移動
する→押しボタンスイッチ２を離して中立状態にすると
いう３つの手順を行えば足り、操作レバー２４ａから手
を離さずにワンタッチで行うことができる。よって、簡
単な操作で再設定を行うことができ、作業効率を向上す
ることができる。

【００５６】なお、上記第１の実施例においては、押し
ボタンスイッチ２を押して中立状態から押し状態にする
と、手順２２０で深さ方向の領域制限制御の実施が解除
された（図６参照）が、これに限られず、押しボタンス
イッチ２を押すと、深さ方向の制限基準位置Ａが十分下
方の位置又は下方に無限遠の位置に一時的に（その後押
しボタンスイッチ２が離されて中立位置に戻るまでの
間）変更されて制限領域が下方に拡張され、コントロー
ルユニット２９がこの制限領域によって領域制限制御を
行う構成、すなわち領域制限制御自体は解除されず継続
される構成としても良い。この場合も、同様の効果を得
る。

【００５７】本発明の第２の実施例を図１４〜図１７に
より説明する。本実施例は、一時的な制限領域外動作を
可能とする実施例である。本実施例による油圧ショベル
の掘削制御装置２００及びこれが適用される油圧ショベ
ルの油圧駆動装置を図１４に示す。図１４は、油圧ショ
ベルの掘削制御装置２００及びこれが適用される油圧シ
ョベルの油圧駆動装置の全体構成を示す油圧回路図であ
る。第１の実施例と同等の部材及び同一の機能には同一
の符号を付す。本実施例の掘削制御装置２００が第１の
実施例の掘削制御装置１００と異なる主要な点は、ブー
ム４ａを作動させる操作レバー２４ａに、制限基準位置
を設定する押しボタンスイッチ２が設けられる代わり
に、領域制限制御の開始や一時的解除を行う押しボタン
スイッチ２０２が設けられており、またこれに対応する
形で、スイッチボックス２１の「深さ」ボタン２２１ａ
が制限方向選択手段及び領域設定手段として機能するこ
とである（図１５参照）。押しボタンスイッチ２０２の
正面図を図１６に示す。この図１６は第１の実施例にお
ける図５に対応する図である。その他の構成及び機能
は、後述するコントロールユニット２９内の制御内容を
の一部を除けば、第１の実施例の油圧駆動回路及び掘削
制御装置１００とほぼ同様である。

【００５８】ここで、本実施例の要部である制限領域設
定及び一時的な制限領域外作業について、図１７に示す
コントロールユニット２９内の制御手順のフローチャー
トに従い、詳細に説明する。本実施例における制限領域
設定方法は、深さ方向と、それ以外の高さ方向・リーチ
方向とで異なる。（１）深さ方向の制限領域オペレータ
が深さ方向の領域制限を行うことを意図する場合、まず
予め、操作レバー２４ａを操作してブーム４ａを動かし
（このとき押しボタンスイッチ２０２に触ってもコント
ロールユニット２９に信号は入力されない）、バケット
４ｃを所定の高さに移動させて静止させておく。そして
この状態で、スイッチボックス２１の「深さ」ボタン２
２１ａ（図１５参照）を押すと、手順６００でこれに対
応する信号がコントロールユニット２９に入力されて手
順６１０に移り、手順６１０で領域制限方向が深さ方向
に選択されていると判定され、手順６２０に移る。手順
６２０ではそのときのセンサ２８ａ〜ｃからの検出信号
が入力され、手順６３０に移る。手順６３０で手順６２
０で入力された信号からブーム４ａ、アーム４ｂ、バケ
ット４ｃの姿勢と位置とが算出され、これによってさら
にバケット４ｃ最下部の位置を算出しこれを制限基準位
置とする。そして、オペレータがスイッチボックス２１
の角度設定ボタン２１ｄで境界面と水平面とのなす角度
を設定すると、手順６４０でこの設定角がコントロール
ユニット２９に入力されて手順６５０に移り、手順６５
０で、手順６３０で算出した制限基準位置と手順６４０
で設定した設定角より、第１の実施例の図７（ａ）〜
（ｃ）を用いて説明した深さ方向制限領域の設定と同様
にして、制限基準位置を含み水平面と設定角をなす面を
制限領域内外の境界面として深さ方向の制限領域を設定
し、手順６６０に移る。オペレータが領域制限制御の開
始を意図するときには、操作レバー２４ａの押しボタン
スイッチ２０２を押す。そしてこの押しボタンスイッチ
信号が手順６６０でコントロールユニット２９に入力さ
れ、手順６７０で押しボタンスイッチ２０２が押された
と判定されて手順６８０へ移り、設定された深さ方向の
制限領域に基づいた領域制限制御が開始される。

【００５９】この領域制限制御を継続して実施する間
は、オペレータは再度操作レバー２４ａの押しボタンス
イッチ２０２を押すことがなく、手順６９０で入力され
る押しボタンスイッチ信号によって手順７００で押しボ
タンスイッチ２０２が押されていないと判定されて手順
６９０に戻り、同一の領域制御が継続される。

【００６０】この領域制限制御を実施中に、オペレータ
が作業の進行によって一時的に制限領域外で作業を行い
たい場合には、操作レバー２４ａに備えられた押しボタ
ンスイッチ２０２を再び押す。すると手順６６０で入力
されたこの押しボタンスイッチ信号により手順６７０で
押しボタンスイッチ２０２が押されたと判定され、手順
７１０に移って領域制限制御が終了（一時的に解除）さ
れる。これによりオペレータは、操作レバー２４ａを操
作してブーム４ａを下方に動かし、一時的に制限領域外
で作業を行うことができる。この領域外作業があくまで
一時的なものであって、いずれはもとの制限領域内へ戻
ることを意図している場合には、オペレータはスイッチ
ボックス２１の「深さ」ボタン２２１ａを押すことがな
く、手順７２０で入力された選択信号により手順７３０
で「深さ」ボタン２２１ａが押されていないと判定さ
れ、手順７４０に移る。またこの一時的領域外作業を継
続している間は、オペレータは押しボタンスイッチ２０
２を再度押すことなく作業を継続し、手順７４０で入力
された押しボタンスイッチ信号により手順７５０で押し
ボタンスイッチ２０２が押されていないと判定されて、
手順７４０に戻り、領域外作業を引き続き継続すること
ができる。

【００６１】領域外作業を終了し、もとの領域制限制御
に復帰したいときには、オペレータが操作レバー２４ａ
の押しボタンスイッチ信号２０２を再度押すと、手順７
５０で押しボタンスイッチ信号２０２が押されたと判定
されて手順７６０に移る。手順７６０では、バケット４
ｃの先端が制限領域内にあるかどうかが判定され、制限
領域内にあれば手順６８０に移って領域制限制御に復帰
する。手順７６０でバケット４ｃ先端が制限領域内にな
いと判定されたときには、領域制限制御には復帰せずに
手順７７０に移り、制限領域内にない旨の警報が発せら
れてオペレータに領域制限をオフしたまま手動でバケッ
ト４ｃを領域内まで上昇させるように促す。その後手順
７８０に移り、バケット４ｃの下方への移動を禁止して
上方への移動のみを可能とする。これにより、オペレー
タの手動操作の際、誤ってオペレータがバケット４ｃを
下降させるように操作したとしてもバケット４ｃが下降
するのを防止することができる。手順７８０の終了後に
手順７６０に戻ってバケット４ｃが制限領域内かどうか
判定し、制限領域内になるまでこの手順を繰り返し、制
限領域内になったところで手順６８０に戻って領域制限
制御に復帰する。

【００６２】そして、オペレータが、領域制限方向や設
定領域を消去し領域制限作業を完全に終了したい場合に
は、押しボタンスイッチ信号２０２を押して手順７１０
で領域制限制御を終了させた後、スイッチボックス２１
の「深さ」ボタン２２１ａを押す。この信号が手順７２
０でコントロールユニット２９に入力され、手順７３０
で「深さ」ボタン２２１ａが押されたと判定されて手順
７４０に移り、手順７４０で深さ方向の制限方向の選択
と、深さ方向の制限領域の設定が消去されて、このフロ
ーを終了する。

【００６３】（２）高さ方向・リーチ方向の制限領域 オペレータが高さ方向の領域制限を行うことを意図する
場合、まず予め、操作レバー２４ａを操作してブーム４
ａを動かし（このとき押しボタンスイッチ２０２に触っ
てもコントロールユニット２９に信号は入力されな
い）、バケット４ｃを所定の高さに移動させて静止させ
ておく。そしてこの状態で、スイッチボックス２１の
「高さ」ボタン２１ｂ（図４参照）を押すと、手順６０
０でこれに対応する信号がコントロールユニット２９に
入力されて手順６１０に移り、手順６１０で領域制限方
向が深さ方向に選択されていないと判定され、手順７９
０に移る。手順７９０ではそのときのセンサ２８ａ〜ｃ
からの検出信号が入力され、手順８００に移る。手順８
００で手順７９０で入力された信号からブーム４ａ、ア
ーム４ｂ、バケット４ｃの姿勢と位置とが算出され、こ
れによってさらにバケット４ｃ最下部の位置を算出しこ
れを制限基準位置とする。そして、オペレータがスイッ
チボックス２１の角度設定ボタン２１ｄで境界面と水平
面とのなす角度を設定すると、手順８１０でこの設定角
がコントロールユニット２９に入力されて手順８２０に
移る。そして、手順８２０で、手順８００で算出した制
限基準位置と手順８１０で設定した設定角より、第１の
実施例の図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明した深さ方向
制限領域の設定と同様にして、制限基準位置を含み水平
面と設定角をなす面を制限領域内外の境界面として高さ
方向の制限領域を設定し、手順８３０に移る。手順８３
０では、このようにして設定された高さ方向の制限領域
をもとに、コントロールユニット２９からコントロール
バルブ制御手段２７に修正信号が送られて領域制限制御
が開始され、オペレータは、制限領域内及びその近傍内
でのみ高さ方向の作業を行うことができる。

【００６４】領域制限制御を継続して実施する間は、オ
ペレータは再度スイッチボックス２１の「高さ」ボタン
２１ｂを押すことがなく、手順８４０で入力された選択
信号によって手順８５０で同じ「高さ」ボタン２１ｂが
押されていないと判定されて手順８４０に戻り、同一の
領域制御が継続される。

【００６５】オペレータが高さ方向の領域制限の中止を
意図する場合には、スイッチボックス２１の「高さ」ボ
タン２１ｂを再度押すと、この選択信号が手順８４０で
コントロールユニット２９に入力された後、手順８５０
で同一の「高さ」ボタン２１ｂが押されたと判定され、
手順８６０に移って領域制限制御が終了され、手順８７
０で方向選択及び設定領域が消去されてこのフローを終
了する。

【００６６】また、高さ方向の領域制限実施中に、オペ
レータが作業の進行により一時的に制限領域外で作業を
行いたい場合には、上記の領域制限制御終了手順を行っ
てコントロールユニット２９による領域制限制御を解除
し、再度上記の設定動作を行う。

【００６７】なお、リーチ方向への領域制限を行う場合
の操作は、オペレータがスイッチボックス２１の角度設
定ボタン２１で境界面と鉛直面とのなす角度を設定する
ほかは、高さ方向の場合とほぼ同様であるので説明を省
略する。

【００６８】

【００６９】次に、本実施例の作用を説明する。本実施
例の第１の比較例として、図８〜図１０を用いて前述し
た従来技術による油圧ショベル装置の掘削制御装置１５
０を再び例にとって考える。

【００７０】第１の比較例の構成における領域設定手順
は、前述したように、操作レバー２４ａを操作してバケ
ット４ｃを所定の高さで静止させておきスイッチボック
ス２１の「深さ」ボタン２１ａ（図９参照）を押すと、
センサ２８ａ〜ｃから入力された検出信号をもとに制限
基準位置が算出され、これと設定角により深さ方向の制
限領域が設定され、コントロールユニット２９からコン
トロールバルブ制御手段２７に修正信号が送られて領域
制限制御が開始される。ここにおいて、深さ方向の領域
制限制御実施中に、オペレータが作業の進行により一時
的に制限領域外で作業を行い、その作業の後にまたもと
の領域制限制御に復帰したい場合には、一旦領域制限制
御を解除した後再設定しなければならない。すなわちス
イッチボックス２１の「深さ」ボタン２１ａを再度押し
て領域制限を終了させねばならず、そのときに手順４８
０（図１０参照）で設定領域が消去されてしまうので、
もとの領域制限制御に復帰するときに最初の領域設定の
時と全く同じ操作（＝バケット４ｃを制限基準位置に合
わせて「深さ」ボタン２１ａを押す）が必要となり、２
度手間となって非常に面倒であるとともに作業効率への
妨げとなっていた。また第１の実施例の時に言及したよ
うにオペレータの手がスイッチボックス２１と操作レバ
ー２４ａとの長い距離を何度も往復する必要もあった。

【００７１】次に、本実施例の第２の比較例として、図
１１〜図１３を用いて前述した従来技術による油圧ショ
ベル装置の掘削制御装置１６０を再び例にとって考え
る。

【００７２】第２の比較例の構成における領域設定手順
は、前述したように、スイッチボックス１２１の範囲制
限切替つまみ１２１ａを「中立」位置から「深さ」位置
に合わせて操作レバー２４ａを操作してバケット４ｃを
所定の高さで静止させておき、設定つまみ１２１ｂを
「セット」位置にする。するとセンサ２８ａ〜ｃからの
検出信号をもとに制限基準位置が算出され、これによっ
て深さ方向の制限領域が設定され、コントロールユニッ
ト２９からコントロールバルブ制御手段２７に修正信号
が送られて領域制限制御が開始される。ここにおいて、
深さ方向の領域制限制御実施中に、オペレータが作業の
進行により一時的に制限領域外で作業を行い、その作業
の後にまたもとの領域制限制御に復帰したい場合には、
一旦領域制限制御を解除した後再設定しなければならな
い。すなわちスイッチボックス１２１の設定つまみ１２
１ｂを「クリヤー」位置に合わせ領域制限を終了させね
ばならず、そのときに手順５７０（図１３参照）で設定
領域が消去されてしまうので、もとの領域制限制御に復
帰するときに最初の領域設定の時と全く同じ操作（＝バ
ケット４ｃを制限基準位置に合わせて設定つまみ１２１
ｂを「セット」位置にする）が必要となり、２度手間と
なって非常に面倒であるとともに作業効率への妨げとな
っていた。また第１の実施例の時に言及したようにオペ
レータの手がスイッチボックス１２１と操作レバー２４
ａとの長い距離を何度も往復する必要もあった。

【００７３】以上のような第１及び第２の比較例に対
し、本実施例の油圧ショベルの掘削制御装置において
は、前述したように、操作レバー２４ａに設けられた押
しボタンスイッチ２０２を押すことにより、設定領域を
消去することなく、また制限の深さ方向への選択を消去
することなく、領域制限制御を行うか行わないかのみを
別個独立に指示することができる。よって上記第１及び
第２の比較例のように最初の設定時操作と全く同一の操
作、すなわち制限方向の選択や制限領域の設定をやりな
おす必要がなく、簡単な操作で一時的な制限領域外操作
を行うことができる。またこのときオペレータは、押し
ボタン２０２を押す→操作レバー２４ａを操作する→押
しボタン２０２を押すというこれらの操作を操作レバー
２４ａから手を離さずに行うことができるので、上記第
１及び第２の比較例のようにスイッチボックス２１,１
２１と操作レバー２４ａとの長い距離を何度も往復する
必要がなく、さらに簡単な操作で領域外作業を行うこと
ができる。また、領域制限制御に復帰しようとするとき
にバケット４ｃが制限領域外にある場合は、コントロー
ルユニット２９が手順７６０（図１７参照）においてそ
のことを判定し、バケット４ｃが制限領域外に復帰する
まで領域制限制御を中止する。よって例えば、特開平６
−１９３０９０号公報記載のような、バケットが制限領
域外にあるときに制限領域内に戻るように操作信号を修
正する方式の領域制限制御が行われている場合であって
も、バケットが制限領域の下方から領域内に戻ろうとし
て急上昇するのを防止することができる。また特開平４
−１３６３２４号公報記載のような、常に制限領域内に
あることを前提とした領域制限制御が行われている場合
であっても、制御フローがエラー状態となり制御不能と
なるのを防止することができる。

【００７４】以上説明したように、本実施例によれば、
作業の進行によりオペレータが一時的に制限領域外で作
業を行いたい場合、オペレータは操作レバー２４ａに設
けられた押しボタンスイッチ２０２で領域制限制御の一
時的な解除を行うかどうかを指示することができるの
で、簡単な操作で一時的な制限領域外操作を行うことが
できる。よって作業効率を向上することができる。また
このとき、押しボタンスイッチ２０２を押す→操作レバ
ー２４ａを操作して領域外作業を行う→押しボタンスイ
ッチ２０２を押すという動作を操作レバー２４ａから手
を離さずに行うことができるので、さらに簡単な操作で
領域外作業を行うことができ、作業効率をさらに向上す
ることができる。

【００７５】なお、上記第２の実施例においては、一旦
押しボタンスイッチ２０２を押して一時的な領域外作業
を行った後に、領域内にバケット４ｃを戻さないで押し
ボタンスイッチ２０２を再度押して領域制限制御に復帰
しようとした場合、オペレータが手動で制限領域内に戻
す構成としていたが、これに限られない。すなわち、例
えば特開平６−１９３０９０号公報記載のように、バケ
ット４ｃが制限領域外にあるときには操作信号の補正が
行われ制限領域内に強制的に復帰させる構成の場合は、
手順７６０の判定を省略し手順７５０から直ちに手順６
８０へ戻る構成も考えられ（但しこの場合は前記したよ
うにバケット４ｃの急上昇を防止する手段を設けること
が望ましい）、あるいは手順７６０で制限領域内にない
と判定されたときに、手順７７０で警報のみを発した後
手順６８０へ戻る構成でもよい。これらの場合も、同様
の効果を得る。また、上記第１及び第２の実施例におい
ては、領域制限を行う方向が深さ方向、高さ方向、及び
リーチ方向のすべての場合について最終的にバケット４
ｃの最下部の位置を検出し、この最下部位置が領域内に
あるかどうかを判定する構成としたが、これに限られ
ず、バケット４ｃの他の特定部位、例えば先端部であっ
てもよい。また、例えば深さ方向でなく高さ方向、及び
リーチ方向等の場合の領域制限を行う場合に、バケット
４ｃでなくブーム４ａやアーム４ｂの特定部位の位置を
検出し領域内にあるかどうかを判定してもよい。これら
の場合も同様の効果を得る。さらに、上記第１及び第２
の実施例においては、領域制限方向は、深さ方向、高さ
方向、及びリーチ方向の３つとしたが、オフセット動作
が可能な油圧ショベルの場合には、第２の比較例のよう
にオフセット方向にも領域制限を行うことができる。こ
の場合は、スイッチボックス２１に「オフセット」ボタ
ンを設け、領域設定方法は高さ方向やリーチ方向と同様
にすることができる。

【００７６】本発明によれば、作業の進行によりオペレ
ータが制限領域をさらに深く再設定する場合には、操作
レバーに設けられた制限領域変更手段によって領域設定
手段で設定された制限領域をさらに深く変更することが
できるので、簡単な操作で再設定を行うことができ、作
業効率を向上することができる。

【００７７】また、制限領域変更手段が操作レバーの把
持と同時に操作可能な押しボタンであるので、再設定時
にオペレータは、押しボタンを押す→操作レバーを操作
する→押しボタンを離すという３つの手順を操作レバー
から手を離さずにワンタッチで行うことができる。よっ
て、さらに簡単な操作で再設定を行うことができ、作業
効率をさらに向上することができる。

【００７８】

【００７９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の掘削制御装置及びこれ
が適用される油圧ショベルの油圧駆動装置を示す油圧回
路図である。

【図２】図１に示された油圧駆動装置が搭載される油圧
ショベルの構成を示す概念図である。

【図３】図２に示された油圧ショベルのキャブ内の構造
を示す概念図である。

【図４】図３に示されたスイッチボックスの正面図であ
る。

【図５】図３に示された操作レバーの正面図である。

【図６】図１に示されたコントロールユニット内の制御
手順を示すフローチャートである。

【図７】制限領域内外の境界面と水平面とのなす角の設
定態様を説明するための図である。

【図８】第１の比較例による掘削制御装置及びこれが適
用される油圧ショベルの油圧駆動装置を示す油圧回路図
である。

【図９】図８に示されたスイッチボックスの正面図であ
る。

【図１０】図８に示されたコントロールユニットで行わ
れる制御を示すフローチャートである。

【図１１】第２の比較例による掘削制御装置及びこれが
適用される油圧ショベルの油圧駆動装置を示す油圧回路
図である。

【図１２】図１１に示されたスイッチボックスの正面図
である。

【図１３】図１１に示されたコントロールユニットで行
われる制御を示すフローチャートである。

【図１４】本発明の第２の実施例による掘削制御装置及
びこれが適用される油圧ショベルの油圧駆動装置を示す
油圧回路図である。

【図１５】図１４に示されたスイッチボックスの正面図
である。

【図１６】図１４に示された掘削制御装置に備えられた
操作レバーの正面図である。

【図１７】図１４に示されたコントロールユニットで行
われる制御を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２ 押しボタンスイッチ（制限領域変更手
段、制限位置設定手段） ４ フロント部材 ４ａ ブーム ４ｂ アーム ４ｃ バケット ８ キャブ ９ 座席 ２１ スイッチボックス ２１ａ 「深さ」ボタン ２１ｂ 「高さ」ボタン ２１ｃ 「リーチ」ボタン ２１ｄ 角度設定ボタン（角度設定手段） ２２ 油圧ポンプ ２３ａ ブームシリンダ ２３ｂ アームシリンダ ２３ｃ バケットシリンダ ２４ａ〜ｃ 操作レバー ２５ａ〜ｃ コントロールバルブ ２６ リリーフ弁 ２７ コントロールバルブ制御手段 ２８ａ〜ｃ センサ（検出手段） ２９ コントロールユニット（検出手段、領域
設定手段、制限制御手段；制限解除手段、制御中止手
段、警報手段、領域外制御手段） １００ 掘削制御装置 １２１ スイッチボックス １２１ａ 範囲制限切替スイッチ １２１ｂ 設定切替スイッチ １５０ 掘削制御装置 １６０ 掘削制御装置 ２００ 掘削制御装置 ２０２ 押しボタンスイッチ（スイッチ手段） ２２１ａ 「深さ」ボタン（領域設定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足立 宏之 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 藤島 一雄 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 山形 栄治 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (56)参考文献 特開 平１−192920（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−306534（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−507271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 9/20 E02F 3/43

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バケットの動作を教示する複数の操作レバ
   ーを有する油圧ショベルの掘削制御装置において、 前記バケットの特定部位の位置を検出する検出手段と、 前記バケットが動き得る深さ方向の制限領域を設定する
   領域設定手段と、 前記検出手段による検出結果と前記領域設定手段による
   制限領域設定とに従い前記制限領域内及びその近傍での
   み前記バケットの掘削動作を可能とする制限制御手段
   と、 前記複数の操作レバーの特定のものに設けられ、前記領
   域設定手段で設定された制限領域内外の境界面を深さ方
   向に移動させる制限領域変更手段とを備え、この制限領
   域変更手段は、前記特定の操作レバーの操作を行いつつ
   同時に操作可能に設けられていることを特徴とする油圧
   ショベルの掘削制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の油圧ショベルの掘削制御装
   置において、前記領域設定手段は、前記深さ方向の制限
   領域内外の境界面に含まれる深さ方向の制限基準位置を
   設定可能な制限位置設定手段と、前記境界面と水平面と
   のなす角度を−９０°〜＋９０°の間で設定可能な角度
   設定手段とを備えており、前記制限領域変更手段は、前
   記深さ方向の制限基準位置を変更する手段であることを
   特徴とする油圧ショベルの掘削制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の油圧ショベルの掘削制御装
   置において、前記制限領域変更手段は、前記操作レバー
   の把持と同時に操作可能な押しボタンであり、かつこの
   押しボタンを中立状態から押し状態にすると前記制限制
   御手段による領域制限制御が中止され、前記押しボタン
   を押し状態から中立状態にすると、そのとき前記検出手
   段で検出された前記特定部位の位置が新たな深さ方向の
   制限基準位置として前記制限位置設定手段で設定される
   ことを特徴とする油圧ショベルの掘削制御装置。
4. 【請求項４】請求項２記載の油圧ショベルの掘削制御装
   置において、前記制限領域変更手段は、前記操作レバー
   の把持と同時に操作可能な押しボタンであり、かつこの
   押しボタンを中立状態から押し状態にすると、前記制限
   制御手段による制御動作を保持しつつ、前記制限位置設
   定手段で設定された深さ方向の制限基準位置を十分下方
   の位置及び下方に無限遠の位置のいずれか一方となるよ
   うに一時的に変更するとともに、前記押しボタンを押し
   状態から中立状態にすると、そのとき前記検出手段で検
   出された前記特定部位の位置が新たな深さ方向の制限基
   準位置として前記制限位置設定手段で設定されることを
   特徴とする油圧ショベルの掘削制御装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の油圧ショベルの掘削制御装
   置において、前記検出手段は、前記バケットの最下部及
   び先端部のうち一方の位置を検出する手段であることを
   特徴とする油圧ショベルの掘削制御装置。