JP6814763B2

JP6814763B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP6814763B2
Application number: JP2018056735A
Authority: JP
Inventors: 拓馬菅原
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: JP2019167745A

Description

本発明は、作業機械に関する。

建設工事、解体工事、土木工事等に使用される作業機械としては、下部走行体上に上部旋回体を旋回自在に設け、上部旋回体の前部に上下動自在に多関節型の作業フロントを取り付けたものが知られている。作業フロントは、上部旋回体に対して関節を介してブーム、アーム及び作業具（バケットやブレーカ等）を連結してなり、上記のような工事中には、上部旋回体から前方に作業フロントを突出させて種々に姿勢を変化させながら作業を実施するため、無理な操作が行われると作業機械の姿勢が不安定になって転倒する場合がある。

そこで、例えば特許文献１に記載された油圧ショベルの転倒警告装置では、傾斜角センサにより検出される上部旋回体の傾斜角、角度センサにより検出されるブーム、アーム及びバケットの各回動角度、加速度センサにより検出される下部走行体、上部旋回体、ブーム及びアームの各加速度、ピン力センサにより検出されるバケット先端への外力等の検出情報に基づき、油圧ショベルの静的及び動的釣り合いを反映した地表への作用点としてZMP（Zero Moment Point）座標を求めている。

そして、油圧ショベルと地面との接地点を結んだ支持多角形に対するZMP座標の位置関係に基づき、例えばZMP座標が支持多角形の輪郭付近に位置しているときには、油圧ショベルに転倒の可能性有りとしてオペレータに警告している。

特許第５４９１５１６号明細書

上記した特許文献１の技術では、油圧ショベルの静的釣り合いのみならず動的釣り合いをも反映してZMP座標を求めている。このため油圧ショベルが姿勢変化した場合は勿論、油圧ショベルの動作が急変した場合、例えば上部旋回体や作業フロントの急激な加減速時にも、それらの動作により油圧ショベルが受ける反力が実際の重心移動よりも先行してZMP座標に反映され、転倒の可能性が生じたときにオペレータへの警告がなされる。

しかしながら特許文献１の技術は、あくまでも油圧ショベルの姿勢変化や動作に基づき転倒を判定する手法である。このため転倒判定のためには転倒の要因になる油圧ショベルの姿勢変化や動作が生じる必要があり、結果として、実際に油圧ショベルが転倒に至る直前でないと転倒判定を下せない。油圧ショベルに転倒の可能性が生じたときには、転倒回避のため油圧ショベルを安定方向に操作する必要があるが、このように早期の警告が困難なため、その操作が遅れて転倒を回避できない場合があった。

また転倒以外にも、例えば足場の不安定な傾斜地では油圧ショベルが谷側に転落する可能性があり、その際の運転室から外部へのオペレータの脱出のために、事前の転落警告が要望されている。しかしながら、特許文献１の技術にとって転落判定は転倒判定よりもさらに困難であり、転落の要因となる谷側の地面の崩落が発生しても、油圧ショベルの姿勢は直ちに変化しない。そして、地面の崩落により実際に油圧ショベルが転落し始めた時点で、ようやく姿勢変化により転落警告がなされるため、オペレータが外部に脱出するための時間的な余裕がほとんどなく、より早期の転落警告が要望されていた。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、転倒や転落に至る際の挙動を早期に表示でき、この表示に基づきオペレータが転倒や転落の可能性を認識していち早く対処することができる作業機械を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の作業機械は、一対のクローラを備えた下部走行体上に旋回可能な上部旋回体が設けられており、前記上部旋回体の前部に多関節型の作業フロントが設けられた作業機械において、前記一対のクローラの地面に対する複数箇所の接地圧をそれぞれ検出する複数の接地圧検出部と、前記複数の接地圧検出部からの検出値に基づき前記一対のクローラの接地圧の分布を算出するコントローラと、前記コントローラにより算出された前記接地圧の分布を表示する接地圧分布表示部とを備え、前記複数の接地圧相関値検出部が、前記一対のクローラの進行方向または該進行方向と直交する方向のうち少なくとも一方の方向に並設され、前記コントローラが、前記一対のクローラの進行方向または該進行方向と直交する方向のうち少なくとも一方の方向に沿った接地圧相関値の分布に基づき転倒の可能性を判定し、前記複数の接地圧相関値検出部により検出された前記接地圧相関値が前記複数の接地圧相関値検出部の並設方向のうち何れか一方に向けて段階的に増加し、且つ隣り合う全ての接地圧相関値に格差が生じて、前記接地圧相関値の最大値と最小値との偏差が予め設定された閾値以上のときに、前記作業機械の転倒の可能性があると判定し、前記接地圧相関値分布表示部に警告を表示させることを特徴とする（請求項１）。
また、本発明の作業機械は、一対のクローラを備えた下部走行体上に旋回可能な上部旋回体が設けられており、前記上部旋回体の前部に多関節型の作業フロントが設けられた作業機械において、前記一対のクローラの地面に対する複数箇所の接地圧をそれぞれ検出する複数の接地圧検出部と、前記複数の接地圧検出部からの検出値に基づき前記一対のクローラの接地圧の分布を算出するコントローラと、前記コントローラにより算出された前記接地圧の分布を表示する接地圧分布表示部とを備え、前記複数の接地圧相関値検出部が、前記一対のクローラの進行方向または該進行方向と直交する方向のうち少なくとも一方の方向に並設され、前記コントローラが、前記一対のクローラの進行方向または該進行方向と直交する方向のうち少なくとも一方の方向に沿った接地圧相関値の分布に基づいて転落の可能性を判定し、前記複数の接地圧相関値検出部により検出された前記接地圧相関値が、前記複数の接地圧相関値検出部の並設方向の何れかを境界として前記接地圧相関値の格差を有する第１群と第２群とに分別され、前記第１群の前記接地圧相関値に対応する前記接地圧相関値検出部の数が予め設定された第１の判定値以上のとき、または前記第２群の前記接地圧相関値に対応する前記接地圧相関値検出部の数が予め設定された第２の判定値未満のときに、前記作業機械の転落の可能性があると判定し、前記接地圧相関値分布表示部に警告を表示させることを特徴とする（請求項２）。

本発明の作業機械によれば、転倒や転落に至る際の挙動を早期に表示でき、この表示に基づきオペレータが転倒や転落の可能性を認識していち早く対処することができる。

実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。油圧ショベルに搭載された挙動予測表示装置の構成を示す制御ブロック図である。左側のクローラの下部案内ローラの支持構造を示す斜視図である。油圧ショベルが転倒に至る際の接地圧の変化状況を示す説明図である。油圧ショベルが転落に至る際の接地圧の分布の変化状況を示す説明図である。地面の崩落状況の別例を示す図５に対応する説明図である。コントローラが実行する接地圧分布表示ルーチンを示すフローチャートである。油圧ショベルに転倒に至る可能性が生じたときのディスプレイ表示を示す説明図である。油圧ショベルに転落に至る可能性が生じたときのディスプレイ表示を示す説明図である。コントローラが実行する転倒判定ルーチンを示すフローチャートである。コントローラが実行する転落判定ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明を油圧ショベルに具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の油圧ショベルを示す側面図であり、まず、同図に基づき油圧ショベルの概略構成を説明する。

油圧ショベル１の下部走行体２には左右一対のクローラ３が備えられ、クローラ３は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベル１を走行させる。下部走行体２上には上部旋回体４が設けられ、上部旋回体４は図示しない旋回用油圧モータにより駆動されて旋回する。上部旋回体４の前部には多関節型の作業フロント５が設けられ、作業フロント５はブーム６、アーム７、及びバケット８から構成されている。ブーム６はブームシリンダ６ａにより角度変更され、アーム７はアームシリンダ７ａにより角度変更され、バケット８はバケットシリンダ８ａにより角度変更される。

上部旋回体４のフレーム９上の前部にはオペレータが搭乗する運転室１０が設けられ、フレーム９上の運転室１０の後側には燃料タンク１１、機械室１２及びカウンタウエイト１３等が設けられている。図示はしないが機械室１２内にはエンジンが搭載され、エンジンにより駆動される油圧ポンプからの作動油の供給により、上記した走行用或いは旋回用油圧モータや各シリンダ６ａ〜８ａが作動する。

図２は油圧ショベルに搭載された挙動予測表示装置の構成を示す制御ブロック図である。図中に示す挙動予測表示装置のコントローラ１５により油圧ショベル１の転倒及び転落に関する予測・表示処理が実行されると共に、予測結果に基づきディスプレイ１６（接地圧相関値分布表示部）及びスピーカ１７により適宜オペレータへの警告がなされる。

油圧ショベル１の転倒は、例えば油圧ショベル１が位置する地面が傾斜している場合、作業フロント５や上部旋回体４の動作により油圧ショベル１の重心が移動した場合、或いは移動中の油圧ショベル１が軟弱な地面に至った場合等に発生する。また油圧ショベル１の転落は、例えば傾斜地での作業中や移動中に谷側の地面が崩落した場合等に発生する。何れの場合も、最終的には油圧ショベル１が一方に向けて傾斜して転倒や転落に至るのであるが、それらの姿勢変化に先行してクローラ３の接地圧の分布が変化する。

即ち、クローラ３の接地圧の分布は、油圧ショベル１が平坦な地面に位置している場合にはほぼ均等となるのに対し、上記のような各要因により油圧ショベル１が傾斜して転倒や転落の可能性が生じたときには、傾斜による姿勢変化よりも先行して接地圧の分布に偏りが生じる。しかも接地圧の分布には、油圧ショベル１の転倒に大きく影響する作業フロント５や上部旋回体４の動作状況も反映される。そこで、クローラ３の接地圧の分布に基づきいち早く転倒や転落を予測するようにしたものが本発明であり、その詳細を以下に説明する。

左右のクローラ３の接地圧の分布を検出するために、各クローラ３には多数の歪みゲージ式の圧力センサ１８（接地圧相関値検出部）が設けられている。それらの圧力センサ１８による接地圧の検出ポイントを、図２では平面視の左右のクローラ３の接地面上で模式的に示しており、各接地面上において、検出ポイントは前後方向（本発明のクローラの進行方向に相当）に等間隔で５箇所、左右方向（本発明のクローラの進行方向と直交する方向に相当）に２箇所の計１０箇所に分散して配置されている。以下、説明の便宜上、前後方向の検出ポイントを前側から後側へと順に１〜５列と称し、左右方向の検出ポイントを左側から右側へと順にａ〜ｄ列と称する。

次いで、左右のクローラ３の構成と共に具体的な圧力センサ１８の設置構造を説明する。
図１に示すように左右のクローラ３は、それぞれ多数のローラの支持により所定の環状をなして循環するように架設されている。各ローラは、走行用油圧モータの駆動力をクローラ３に伝達するための起動ローラ２１、クローラ３に張力を付与する遊動ローラ２０、起動ローラ２１と遊動ローラ２０との間に配設されてクローラ３の循環を案内する多数の案内ローラ２２からなる。地面に対するクローラ３の接地面は、起動ローラ２１及び遊動ローラ２０と下側に列設された計９個の案内ローラ２２（以下、下部案内ローラと称する）とにより、略平面状に保たれている。

図３は左側のクローラ３の下部案内ローラ２２の支持構造を示す斜視図であり、右側の下部案内ローラ２２は左右対称の同一構成のため、代表として左側の支持構造を説明する。
下部走行体２の左側面２ａには前後方向に所定間隔をおいてブラケット２４が設けられ、これらのブラケット２４により前後方向に延びる左右一対の支持フレーム２５が支持されている。各下部案内ローラ２２は左右の支持フレーム２５の間に配設され、各支持フレーム２５の下面に固定された軸受部材２６により左右両側を回転可能に軸支され、これによりクローラ３の循環を案内するようになっている。また図示はしないが、起動ローラ２１及び遊動ローラ２０も支持フレーム２５に軸支されており、これらの軸支箇所は図１に示すカバー２７により側方から隠蔽されている。

上記した圧力センサ１８は、計９個の下部案内ローラ２２の内、前後に１つおきの計５個の下部案内ローラ２２の左右両側に配設され、それぞれ支持フレーム２５上にボルト２８で固定されている。油圧ショベル１の重量はクローラ３を介して地面に作用し、その反力が接地圧としてクローラ３の接地面に作用している。従って、クローラ３に作用する接地圧は各ローラ２０〜２２を介して支持フレーム２５に受け止められ、支持フレーム２５には、各ローラ２０〜２２の直下に作用している接地圧の大きさと相関する歪みが生じ、この歪みが圧力センサ１８により接地圧として検出される。

各下部案内ローラ２２の左側に位置する圧力センサ１８は主としてクローラ３の左側の接地圧を、各下部案内ローラ２２の右側に位置する圧力センサ１８は主としてクローラ３の右側の接地圧を検出する。結果として図２に基づき述べたように、各クローラ３について前後方向に等間隔で５箇所、左右方向に２箇所に分散して各検出ポイントが配置されている。

次に、コントローラ１５による実際の油圧ショベル１の転倒及び転落に関する予測・表示処理を説明するが、それに先立ち、油圧ショベル１が転倒及び転落に至るときに発生するクローラ３の接地圧の変化状況について述べる。
図４は油圧ショベル１が転倒に至る際の接地圧の変化状況を示す説明図である。油圧ショベル１の転倒は左右或いは前後方向に限られ、例えば地面が右後方に下る傾斜をなしていても、傾斜に倣った斜め方向に転倒することはあり得ず、傾斜の影響をより強く受ける左右或いは前後方向に転倒する。このため図４では、右方への転倒に至る状況（図中に（ｂ）,（ｃ）で示す）と、後方への転倒に至る状況（図中に（ｄ）,（ｅ）で示す）とを例示している。

まず図４（ａ）に示すように、油圧ショベル１が平坦な地面に位置している場合、左右方向のａ〜ｄ列の接地圧（それぞれ１〜５列の平均値であり、以下同様）がほぼ等しく、同様に前後方向の１〜５列の接地圧（それぞれａ〜ｅ列の平均値であり、以下同様）がほぼ等しい。従って、油圧ショベル１が転倒や転落に至る可能性はなく、このときの接地圧の分布を正常パターンと称する。

図４（ｂ）に示すように、例えば地面が右方に下る傾斜をなしている場合、左右方向のａ〜ｄ列の接地圧の分布には、ａ列からｄ列に向けて段階的に増加する偏りが生じ、且つ隣り合う全ての接地圧に格差が生じている。この状況は、油圧ショベル１が右方に傾斜して転倒する可能性が生じたことを意味し、図４（ｃ）に示すように右方への傾斜が急激になれば、接地圧の分布の偏りが強まって右方への転倒に至る。

前後方向への地面の傾斜も基本的に同様であり、図４（ｄ）に示すように、例えば地面が後方に下る傾斜をなしている場合、前後方向の１〜５列の接地圧の分布には、１列から５列に向けて段階的に増加する偏りが生じ、且つ隣り合う全ての接地圧に格差が生じている。この状況は、油圧ショベル１が後方に傾斜して転倒する可能性が生じたことを意味し、図４（ｅ）に示すように後方への傾斜が急激になれば、接地圧の分布の偏りが強まって後方への転倒に至る。
以下、図４（ｂ）,（ｄ）に示すような、転倒に至る可能性がある偏りが生じたときの接地圧の分布を転倒パターンと称し、転倒パターンでは、油圧ショベル１を安定方向に操作する等の対処が必要となる。

そして、左右及び前後の何れの方向に地面が傾斜している場合であっても、上記のように傾斜による実際の油圧ショベル１の姿勢変化よりも先行して、接地圧の分布は転倒パターンに相当するものに移行する。このため、例えば後述するように現在の接地圧の最大値と最小値との偏差ΔＰad，ΔＰ15を予め設定された転倒判定値ΔＰad0，ΔＰ150と比較すれば、接地圧の分布が転倒パターンに相当するか否か、即ち油圧ショベル１が転倒に至るか否かを予測できる。結果として図４（ｂ）に示す転倒パターンに移行した早期の時点で、（ｃ）に示す右方への転倒を予測可能となり、図４の（ｄ）に示す転倒パターンに移行した早期の時点で、（ｅ）に示す後方への転倒を予測可能となる。

一方、図５は油圧ショベル１が転落に至る際の接地圧の分布の変化状況を示す説明図である。油圧ショベル１の転落は、地面の崩落方向に対応して360°何れの方向にも発生し得る。このため、図５では油圧ショベル１の右後方に崩落が発生し、右後方への転落の可能性が生じた状況を例示している。なお図５（ａ）では、図４と同様の平面視において左右のクローラ３と崩落領域との関係を示すと共に、平地と崩落領域との境界線（以下、崩落境界線Ｌbodrと称する）に沿った側面視におけるクローラ３と崩落領域との関係も示している。

図５（ａ）に示すように、油圧ショベル１の右後方に崩落が発生した場合、崩落境界線Ｌbodrよりも右後方の検出ポイントではほぼ０の接地圧が検出され、崩落境界線Ｌbodrよりも左前方の検出ポイントでは、平地に相当する平均的な接地圧よりも大きな接地圧が検出される。地面の崩落により支持されなくなった油圧ショベル１の重量分が、崩落境界線Ｌbodrよりも左前方の領域に上乗せされるためである。

結果として、崩落境界線Ｌbodrに対して直交する方向において、各検出ポイントの接地圧は、崩落境界線Ｌbodrを境界として格差を有する第１群（ほぼ０であり、本発明の小側に相当）と第２群（平地相当の平均的な接地圧よりも大であり、本発明の大側に相当）とに分別できる。そして、第１群に含まれる接地圧の数が増加するほど、崩落に起因する油圧ショベル１の転落の可能性が高まり、図５の（ｂ）に示すように崩落領域がさらに拡大すれば転落に至る。以下、図５（ａ）に示すような、転落に至る可能性がある偏りが生じたときの接地圧の分布を転落パターンと称し、転落パターンでは、オペレータが運転室１０から外部に脱出する等の対処が必要となる。

そして、このように地面の崩落による油圧ショベル１の姿勢変化よりも先行して、接地圧の分布は転落パターンに相当するものに移行する。このため、例えば後述するように現在の第１群に含まれる接地圧の数Ｎ（或いは第２群に含まれる接地圧の数）を予め設定された判定値Ｎと比較すれば、接地圧の分布が転落パターンに相当するか否か、即ち油圧ショベル１が転落に至るか否かを予測できる。結果として図５の（ａ）に示す転落パターンに移行した時点で、（ｅ）に示す右後方への転落を予測可能となる。

なお、地面の崩落状況は図５（ａ）に限るものではなく、例えば図６に示すような形態で発生することもある。この場合には明確な崩落境界線Ｌbodrは特定できないものの、各検出ポイントの接地圧が格差を有する第１群と第２群とに分別できる点で共通し、何れかの接地圧の数から油圧ショベル１の転落を予測できる点についても相違ない。

以上のような転倒及び転落に先だって発生するクローラ３の接地圧の変化状況を前提として、コントローラ１５により油圧ショベル１の転倒及び転落が判定される。この判定処理のためにコントローラ１５は、油圧ショベル１の稼働中に図７に示す接地圧分布表示ルーチンを所定の制御インターバルで実行している。

まず、ステップＳ１で各圧力センサ１８からの検出情報を入力し、続くステップＳ２では検出情報に基づき、ａ〜ｄ列方向に沿った接地圧の分布、及び１〜５列方向に沿った接地圧の分布をそれぞれ判定した上で、ディスプレイ１６上に左右のクローラ３の接地面と共に各検出ポイントに対応して接地圧の分布を表示する。

図８は油圧ショベル１に転倒に至る可能性が生じたときのディスプレイ表示を示す説明図、図９は油圧ショベル１に転落に至る可能性が生じたときのディスプレイ表示を示す説明図である。これらの図では、左右のクローラ３上で各検出ポイントの接地圧を濃淡で表しており、接地圧が０付近では白抜きで表示し、接地圧が大きくなるほど階調を濃側に変化させている。
合わせてディスプレイ１６には作業フロントも表示し、仮想線で示すように上部旋回体４の旋回に応じて角度変化させている。このためオペレータは作業フロント５の旋回角度に関わらず、左右のクローラ３上での接地圧の分布を容易に把握できるようになっている。

例えば、図４（ａ）に示す油圧ショベル１が平坦な地面に位置している場合には、ａ〜ｄ列及び１〜５列の接地圧がほぼ等しいことから、図８（ａ）、図９（ａ）に示すように、ディスプレイ１６上の全ての検出ポイントが平均的な接地圧に相当する中間階調で表示される。この表示に基づきオペレータは、油圧ショベル１が転倒や転落の可能性のない安定した姿勢にあることを容易に認識できる。

また、図４（ｂ）,（ｄ）に示す転倒パターンに移行するほどではないが、例えば地面に多少の右方への傾斜（ａ〜ｄ列方向の分布に偏り）が生じている場合には、図８（ｂ）に示すように右方の検出ポイントほど濃側の階調となるようにディスプレイ１６が表示される。同様に、地面に多少の後方への傾斜（１〜５列方向の分布に偏り）が生じている場合には、図８（ｄ）に示すように後方の検出ポイントほど濃側の階調となるようにディスプレイ１６が表示される。

これらの表示に基づきオペレータは、転倒に至るほどではないが油圧ショベル１の姿勢が多少不安定になっている状況を容易に認識でき、転倒に注意を払いつつ油圧ショベル１を操作することにより、転倒パターンに相当する図４（ｂ）,（ｄ）への移行を防止して油圧ショベル１の安定を保つことができる。
なお、油圧ショベル１の姿勢を不安定にする要因は地面の傾斜に限らず、重心移動や軟弱な地面等も要因になり得るが、これらの場合でも同様に接地圧分布に応じたディスプレイ表示がなされる。

また、図５（ａ）に示す転落パターンに移行するほどではないが、例えばクローラ３の接地面の一部で地面が崩落している場合には、図９（ｂ）に示すように崩落領域の検出ポイントが白抜きとなるようにディスプレイ１６が表示される。この表示に基づきオペレータは、転落に至るほどではないが油圧ショベル１が多少不安定になっている状況を容易に認識でき、転落に注意を払いつつ油圧ショベル１を操作することにより、転落パターンに相当する図５（ａ）への移行を防止して油圧ショベル１の安定を保つことができる。

以上のように、ディスプレイ１６に表示された各検出ポイントの濃淡は接地圧の分布、ひいては油圧ショベル１が転倒や転落に至る際の挙動を、実際の油圧ショベル１の姿勢変化よりも先行して表す。よって、それらの表示に基づきオペレータは現在の油圧ショベル１の転倒や転落の可能性をいち早く認識でき、それぞれの状況に応じた然るべき対処、この場合には転倒や転落を回避するための運転操作を迅速且つ的確に実施することができる。

一方、ステップＳ２の処理を終えた後、コントローラ１５はステップＳ３で現在のクローラ３の接地圧の分布に転倒パターンの兆候があるか否かを判定し、続くステップＳ４で現在のクローラ３の接地圧の分布に転落パターンの兆候があるか否かを判定する。
転倒パターンの兆候とは、実際に転倒パターンに移行して油圧ショベル１の安定方向への操作等の対処を要する場合のみならず、それ以前の正常パターンから多少逸脱しただけで対処不要な場合も含む。例えば、接地圧の分布にａ〜ｄ列方向或いは1〜5列方向の偏りが生じている場合には、隣り合う接地圧の格差が微小であったとしても転倒パターンの兆候があると見なす。

同様に転落パターンの兆候とは、実際に転落パターンに移行してオペレータの外部への脱出等の対処を要する場合のみならず、それ以前の正常パターンから多少逸脱しただけで対処不要な場合も含む。例えば、接地圧の分布が格差を有する第１群と第２群とに分別できる場合には、その格差が微小であったとしても転落パターンの兆候があると見なす。

以下に述べるように、接地圧の分布が転倒パターンに移行したと判定したときには転倒に関する警告処理を実行し、転落パターンに移行したと判定したときには転落に関する警告処理を実行するのであるが、転倒パターンの判定と転落パターンの判定とは処理内容が異なる。そこで、まず上記ステップＳ３，４で何れのパターンの兆候があるかを判別しているのである。

コントローラ１５は、ステップＳ３で転倒パターンの兆候無しとしてＮo（否定）の判定を下し、ステップＳ４で転落パターンの兆候無しとしてＮoの判定を下した場合には、一旦ルーチンを終了する。従って、この場合には転倒や転落の警告処理が実行されることなく、オペレータに対してディスプレイ１６による接地圧分布の表示が継続される。

一方、転倒パターンの兆候有りとしてステップＳ３でＹes（肯定）の判定を下したときには、ステップＳ５で転倒判定処理を実行し、コントローラ１５は図１０に示す転倒判定ルーチンを開始する。
まずステップＳ１１で、図７のステップＳ３で判定した転倒パターンの兆候が、ａ〜ｄ列方向と１〜５列方向との何れの接地圧分布の偏りに基づくものであるかを判定する。ａ〜ｄ列方向の接地圧分布の偏りに基づく場合にはステップＳ１２に移行し、ａ列の接地圧とｄ列の接地圧（何れも１〜５列の平均値）との偏差ΔＰadを算出する。ａ〜ｄ列の各接地圧は一方向に増加しているため、ａ列の接地圧とｄ列の接地圧との何れか一方は最大値に相当し、他方は最小値に相当する。続くステップＳ１３では、偏差ΔＰadが予め設定された判定偏差ΔＰad0以上であるか否かを判定し、Ｎoのときにはルーチンを終了する。

また上記ステップＳ１１で、転倒パターンの兆候が１〜５列方向の接地圧分布の偏りに基づくと判定した場合にはステップＳ１４に移行し、１列の接地圧と５列の接地圧（何れもａ〜ｄ列の平均値）との偏差ΔＰ15を算出する。１〜５列の各接地圧は一方向に増加しているため、１列の接地圧と５列の接地圧との何れか一方は最大値に相当し、他方は最小値に相当する。続くステップＳ１５では、偏差ΔＰ15が予め設定された判定偏差ΔＰ150以上であるか否かを判定し、Ｎoのときにはルーチンを終了する。

偏差ΔＰadは油圧ショベル１の左右への転倒のし易さを表す指標であり、判定偏差ΔＰad0は左右方向の転倒パターンへの移行を判定する閾値として機能する。同様に偏差ΔＰ15は油圧ショベル１の前後への転倒のし易さを表す指標であり、判定偏差ΔＰ150は前後方向の転倒パターンへの移行を判定する閾値として機能する。このためステップＳ１３の判定がＮoのとき及びステップＳ１５の判定がＮoのときには、何れも油圧ショベル１が転倒パターンに移行しておらず、オペレータによる安定方向への操作は不要と見なせ、例えばディスプレイ表示としては、図８（ｂ）,（ｄ）の何れかが継続される。

また、上記ステップＳ１３或いはステップＳ１５の判定がＹesのときには、転倒パターンへの移行を意味する。必然的に図７のステップＳ２の処理により、図８（ｃ）或いは（ｅ）の転倒パターンに相当するディスプレイ表示がなされており、転倒回避のためにオペレータによる安定方向への操作が必要と見なせる。このときコントローラ１５はステップＳ１６に移行して転倒警告処理を実行し、図８（ｃ）或いは（ｅ）に示すように、発生し得る転倒方向を示す矢印及び転倒注意のメッセージをディスプレイ１６上に表示すると共に、スピーカ１７により音声でも警告する。

この転倒警告に基づきオペレータは油圧ショベル１の転倒の可能性、ひいては転倒回避の操作を要することを早期に認識でき、然るべき対処により油圧ショベル１の転倒を未然に回避することができる。特に本実施形態では、警告のみならず油圧ショベル１の転倒方向をディスプレイ１６に表示するため、転倒回避のための最適な操作をオペレータに促すことができ、これにより転倒回避を一層確実なものとすることができる。

一方、転落パターンの兆候有りとして図７のステップＳ４でＹesの判定を下したときには、ステップＳ６で転落判定処理を実行し、コントローラ１５は図１１に示す転落判定ルーチンを開始する。
まずステップＳ２１で、第１群に含まれる接地圧の数Ｎが予め設定された判定値Ｎ0（第１の判定値）、例えば６以上であるか否かを判定する。第１群に含まれる接地圧の数Ｎは崩落領域の大きさ、ひいては以降の油圧ショベル１の転落の可能性を表す指標であり、判定値Ｎ0は転落パターンへの移行を判定する閾値として機能する。このためステップＳ２１の判定がＮoのときには、油圧ショベル１が転落パターンに移行しておらず、オペレータの外部への脱出は不要と見なせ、例えばディスプレイ表示としては図９（ｂ）が継続される。

また、上記ステップＳ２１の判定がＹesのときには、転落パターンへの移行を意味する。必然的に図７のステップＳ２の処理により、図９（ｃ）の転落パターンに相当するディスプレイ表示がなされており、外部へのオペレータの脱出が必要と見なせる。このときコントローラ１５はステップＳ２２に移行して転落警告処理を実行し、図９（ｃ）に示すように、発生し得る転落方向を示す矢印及び転落注意のメッセージをディスプレイ１６上に表示すると共に、スピーカ１７により音声でも警告する。
なおステップＳ２１では、第１群に含まれる接地圧の数Ｎに代えて、例えば第２群に含まれる接地圧の数が予め設定された判定値（第２の判定値）未満のときに転落パターンに移行したと見なし、ステップＳ２２で警告処理を実行してもよい。

この転落警告に基づきオペレータは油圧ショベル１の転落の可能性を早期に認識でき、速やかに運転室１０から外部に脱出することができる。また油圧ショベル１の転落に巻き込まれないためには、転落方向とは逆方向に脱出することが望ましいが、地面の崩落により転落警告がなされた時点では、未だ油圧ショベル１の姿勢がほとんど変化していないためオペレータが転落方向を判別できない。しかし本実施形態では、警告のみならず転落方向をディスプレイ１６に表示するため、最も安全な方向への脱出をオペレータに促すことができ、転落に起因する被害の回避を一層確実なものとすることができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、クローラ３の接地圧の分布をディスプレイ１６上に表示する処理に加えて、ａ〜ｄ列方向または１〜５列方向の接地圧の偏差ΔＰadに基づき油圧ショベル１の転倒を警告し、第１群の接地圧の数Ｎに基づき油圧ショベル１の転倒を警告し、さらに転倒方向や転落方向も警告した。しかし、これらの警告処理は必ずしも実行する必要はなく、接地圧の分布をディスプレイ１６上に表示するだけでもよい。

また上記実施形態では、左右方向にａ〜ｄ列、前後方向に１〜５列となるように圧力センサ１８を並設したが、その配置はこれに限るものではなく、並設数や配置を任意に変更してもよい。また、例えば油圧ショベル１の左右方向の転倒や転落を予測するだけであれば、左右方向のみに圧力センサ１８を並設してもよい。同様に、前後方向の転倒や転落を予測するだけであれば前後方向のみに圧力センサ１８を並設してもよく、この場合には左右何れか一方のクローラ３のみに圧力センサ１８を並設してもよい。
また上記実施形態では、ディスプレイ１６上に各検出ポイントの接地圧を濃淡で表したが、表示形態はこれに限るものではなく、例えば接地圧の大きさと対応する数字で表してもよい。
また上記実施形態では、支持フレーム２５に生じる歪みを接地圧に換算して圧力センサ１８から出力したが、必ずしも接地圧に換算する必要はない。本発明の接地圧相関値とは、接地圧の変化に対して所定の相関関係をもって変化する指標を意味し、この条件を満たす指標であれば接地圧以外であってもよく、また支持フレーム２５に生じる歪み自体も接地圧相関値に含まれる。従って、これら接地圧以外の指標や支持フレーム２５の歪みを圧力センサ１８から出力し、その分布を算出・表示するようにしてもよく、このような態様も本発明に含まれるものとする。

１油圧ショベル（作業機械）
２下部走行体
３クローラ
４上部旋回体
５作業フロント
１５コントローラ
１６ディスプレイ（接地圧相関値分布表示部）
１８圧力センサ（接地圧相関値検出部）

Claims

一対のクローラを備えた下部走行体上に旋回可能な上部旋回体が設けられており、前記上部旋回体の前部に多関節型の作業フロントが設けられた作業機械において、
前記一対のクローラの地面に対する複数箇所の接地圧相関値をそれぞれ検出する複数の接地圧相関値検出部と、
前記複数の接地圧相関値検出部からの検出値に基づき前記一対のクローラの接地圧相関値の分布を算出するコントローラと、
前記コントローラにより算出された前記接地圧相関値の分布を表示する接地圧相関値分布表示部と
を備え、
前記複数の接地圧相関値検出部は、前記一対のクローラの進行方向または該進行方向と直交する方向のうち少なくとも一方の方向に並設され、
前記コントローラは、前記一対のクローラの進行方向または該進行方向と直交する方向のうち少なくとも一方の方向に沿った接地圧相関値の分布に基づき転倒の可能性を判定し、前記複数の接地圧相関値検出部により検出された前記接地圧相関値が前記複数の接地圧相関値検出部の並設方向のうち何れか一方に向けて段階的に増加し、且つ隣り合う全ての接地圧相関値に格差が生じて、前記接地圧相関値の最大値と最小値との偏差が予め設定された閾値以上のときに、前記作業機械の転倒の可能性があると判定し、前記接地圧相関値分布表示部に警告を表示させる
ことを特徴とする作業機械。
一対のクローラを備えた下部走行体上に旋回可能な上部旋回体が設けられており、前記上部旋回体の前部に多関節型の作業フロントが設けられた作業機械において、
前記一対のクローラの地面に対する複数箇所の接地圧相関値をそれぞれ検出する複数の接地圧相関値検出部と、
前記複数の接地圧相関値検出部からの検出値に基づき前記一対のクローラの接地圧相関値の分布を算出するコントローラと、
前記コントローラにより算出された前記接地圧相関値の分布を表示する接地圧相関値分布表示部と
を備え、
前記複数の接地圧相関値検出部は、前記一対のクローラの進行方向または該進行方向と直交する方向のうち少なくとも一方の方向に並設され、
前記コントローラは、前記一対のクローラの進行方向または該進行方向と直交する方向のうち少なくとも一方の方向に沿った接地圧相関値の分布に基づいて転落の可能性を判定し、前記複数の接地圧相関値検出部により検出された前記接地圧相関値が、前記複数の接地圧相関値検出部の並設方向の何れかを境界として前記接地圧相関値の格差を有する第１群と第２群とに分別され、前記第１群の前記接地圧相関値に対応する前記接地圧相関値検出部の数が予め設定された第１の判定値以上のとき、または前記第２群の前記接地圧相関値に対応する前記接地圧相関値検出部の数が予め設定された第２の判定値未満のときに、前記作業機械の転落の可能性があると判定し、前記接地圧相関値分布表示部に警告を表示させる
ことを特徴とする作業機械。
前記コントローラは、前記複数の接地圧相関値検出部により検出された前記接地圧相関値が、前記複数の接地圧相関値検出部の並設方向の何れかを境界として前記接地圧相関値の格差を有する第１群と第２群とに分別され、前記第１群の前記接地圧相関値に対応する前記接地圧相関値検出部の数が予め設定された第１の判定値以上のとき、または前記第２群の前記接地圧相関値に対応する前記接地圧相関値検出部の数が予め設定された第２の判定値未満のときに、前記作業機械の転落の可能性があると判定することを特徴とする請求項１に記載の作業機械。