JP7003082B2

JP7003082B2 - 作業機械

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Publication number: JP7003082B2
Application number: JP2019061753A
Authority: JP
Inventors: 弘樹武内; 智之齋藤
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: JP2020159142A

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関する。

従来、油圧ショベルやクレーンといった上部旋回体を備える建設機械では、周囲に位置する障害物を検出し、検出結果に応じて動作停止や警報を行うことで、上部旋回体と障害物との干渉を未然に防止する措置が採られている。そのような従来技術を開示する文献として、例えば特許文献１がある。

特許文献１には、下部走行体と、前記下部走行体の上部に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と備える建設機械の障害物検出装置であって、前記上部旋回体に設けられ、前記建設機械の周囲に位置する物体の３次元位置を検出する物体検出部と、前記上部旋回体の前記下部走行体に対する旋回角度を検出する角度検出部と、前記検出された旋回角度に応じて、前記建設機械の構成要素を示す領域が除外されるように前記建設機械の周囲に設定された監視領域を設定し、前記設定した監視領域に、前記物体検出部により検出された物体が位置する場合、当該物体を障害物として判定する障害物判定部と、前記検出された旋回角度に基づいて、特定の動作をすることで、建設機械が障害物と衝突する可能性のある構成要素を判定し、前記判定した構成要素の前記特定の動作を停止させる停止制御部とを備える障害物検出装置が記載されている。

特開２０１８ー２１３７４号公報

ところで、作業機械の一つである油圧ショベルは、掘削作業、溝掘り作業、路肩での作業など、地盤が平坦ではない場所で作業を行うことが多い。このような場所でオペレータが不用意に走行操作を行った場合、走行時に機体が転倒するおそれがある。しかし、特許文献１に記載の障害物検出装置では、そのような状況下で走行動作が自動停止されるわけではないため、走行時の転倒を防ぐことはできない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、走行用操作装置の操作に関わらず、車体安定性を維持することが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取り付けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント装置と、前記下部走行体を操作するための走行用操作装置と、前記上部旋回体および前記フロント装置を操作するための作業用操作装置と、演算機能を有するコントローラとを備えた作業機械において、前記フロント装置に取り付けられ、鉛直下方に位置する地点までの距離を測定する第１測距センサと、前記下部走行体の走行速度を検出する走行速度センサと、前記下部走行体の走行動作を制限する走行動作制限装置とを備え、前記コントローラは、前記下部走行体の接地面の高さから前記第１測距センサの鉛直下方に位置する地点の高さを差し引いた高低差が第１の閾値より大きい場合に、前記下部走行体の走行動作が制限されるように前記走行動作制限装置を制御し、前記第１測距センサで検出した距離および前記走行速度に基づいて、前記下部走行体の前方に位置する地面の傾斜角度を算出し、前記走行速度が第２の閾値より小さく、かつ前記傾斜角度が第３の閾値より小さい場合に、前記高低差に関わらず、前記下部走行体の走行前進動作が制限されないように前記走行動作制限装置を制御するものとする。

以上のように構成した本発明によれば、下部走行体の接地面の高さから第１測距センサの鉛直下方に位置する地点の高さを差し引いた高低差が第１の閾値より大きい場合（走行前進動作によって車体安定性が損なわれるおそれがある場合）に、下部走行体の走行前進動作が制限されるように走行動作制限装置が制御される。これにより、走行用操作装置の走行前進操作に関わらず、車体安定性を維持することが可能となる。

本発明に係る作業機械によれば、走行用操作装置の操作に関わらず、車体安定性を維持することが可能となる。

本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの側面図である。図１に示す油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置の全体構成を示す油圧回路図である。図２に示す油圧駆動装置のうち走行自動減速機能および走行自動停止機能に関わる部分の詳細を示す図である。図３に示すコントローラの機能ブロック図である。下部走行体の接地面と下部走行体の前方または後方に位置する地点との高低差、および下部走行体の前方に位置する地面の傾斜角度の演算方法を示す図である。図４に示すコントローラの指令部による比例電磁弁の制御手順を示すフローチャートである。フロント装置側の高低差およびカウンタウエイト側の高低差と比例電磁弁の開口との関係を示す図である。下部走行体に対するフロント装置の位置と旋回角度との関係を示す図である。本発明の第２の実施例に係るコントローラの機能ブロック図である。本発明の第２の実施例に係るコントローラの指令部による比例電磁弁の制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態に係る作業機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの側面図である。図１に示すように、油圧ショベル２００は、下部走行体１と、下部走行体１上に設けられた上部旋回体２と、上部旋回体２に前側に設けられたフロント装置３とを備えている。

下部走行体１は、左右の走行履帯４を有する。左右の走行履帯４は、走行モータ１２，１３により駆動される。上部旋回体２は、下部走行体１に旋回装置５を介して連結されている。旋回装置５は旋回モータ（図示せず）により駆動され、上部旋回体２を水平方向に旋回させる。

フロント装置３は、土砂の掘削などの作業を行うための装置であり、上部旋回体２に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム６と、ブーム６の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム７と、アーム７の先端に回動可能に連結したフロントアタッチメントとしてのバケット８と、ブーム６を駆動するブームシリンダ９と、アーム７を駆動するアームシリンダ１０と、バケット８を駆動するバケットシリンダ１１とを有する。上部旋回体２の後端部には、フロント装置３との重量バランスを保つためのカウンタウエイト２ａが取り付けられている。

図２は、油圧ショベル１００に搭載される油圧駆動装置の全体構成を示す油圧回路図である。なお、図２では、油圧アクチュエータ９～１３の駆動に関わる部分のみを示し、その他の油圧アクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。

図２において、可変容量型ポンプ２１および固定容量型パイロットポンプ２２は、原動機２３によって駆動される。可変容量型ポンプ２１は、ブームシリンダ９、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１、走行モータ１２，１３、旋回モータなどの油圧アクチュエータを駆動するための駆動源となる。なお、図２では可変容量型ポンプ２１は１個のみ表記しているが、複数個あってもよい。固定容量型パイロットポンプ２２は、ブーム用流量制御弁６１、アーム用流量制御弁６２、バケット用流量制御弁６３、左走行用流量制御弁６４、右走行用流量制御弁６５などの制御弁を駆動させるための駆動源となる。

可変容量型ポンプ２１から吐出された作動油は、流量制御弁６１～６５を経由して油圧アクチュエータ９～１３に供給される。油圧アクチュエータ９～１３から排出された作動油は、流量制御弁６１～６５を経由してタンク２４に戻される。

固定容量型パイロットポンプ２２は、ロック弁２５に接続されている。運転者がゲートロックレバー（図示せず）を介してロック弁２５を操作しなければ、固定容量型パイロットポンプ２２から吐出される作動油はロック弁２５の下流側には流れないようになっている。ロック弁２５は、ブーム上げ用パイロット圧制御弁３１ａ、ブーム下げ用パイロット圧制御弁３１ｂ、アームクラウド用パイロット圧制御弁３２ａ、アームダンプ用パイロット圧制御弁３２ｂ、バケットクラウド用パイロット圧制御弁３３ａ、バケットダンプ用パイロット圧制御弁３３ｂ、左走行前進用パイロット圧制御弁３４ａ、左走行後進用パイロット圧制御弁３４ｂ、右走行前進用パイロット圧制御弁３５ａ、右走行後進用パイロット圧制御弁３５ｂなどに接続されている。

ブーム上げ用パイロット圧制御弁３１ａおよびブーム下げ用パイロット圧制御弁３１ｂは、ブーム用操作部材３１を介して開閉操作される。アームクラウド用パイロット圧制御弁３２ａおよびアームダンプ用パイロット圧制御弁３２ｂは、アーム用操作部材３２を介して開閉操作される。バケットクラウド用パイロット圧制御弁３３ａおよびバケットダンプ用パイロット圧制御弁３３ｂは、バケット用操作部材３３を介して開閉操作される。左走行前進用パイロット圧制御弁３４ａおよび左走行後進用パイロット圧制御弁３４ｂは、左走行用操作部材３４を介して開閉操作される。右走行前進用パイロット圧制御弁３５ａおよび右走行後進用パイロット圧制御弁３５ｂは、右走行用操作部材３５を介して開閉操作される。

パイロット圧制御弁３１ａ～３５ａ，３１ｂ～３５ｂの下流側には、シャトルブロック３６が接続されている。パイロット圧制御弁３１ａ～３５ａ，３１ｂ～３５ｂから排出される作動油は、シャトルブロック３６に一旦導入される。シャトルブロック３６の下流側には、ブーム上げ用パイロット配管４１ａ、ブーム下げ用パイロット配管４１ｂ、アームクラウド用パイロット配管４２ａ、アームダンプ用パイロット配管４２ｂ、バケットクラウド用パイロット配管４３ａ、バケットダンプ用パイロット配管４３ｂ、左走行前進用パイロット配管４４ａ、左走行後進用パイロット配管４４ｂ、右走行前進用パイロット配管４５ａ、右走行後進用パイロット配管４５ｂが接続されている。

ブーム上げ用パイロット配管４１ａおよびブーム下げ用パイロット配管４１ｂの下流側には、ブーム用流量制御弁６１が接続されている。アームクラウド用パイロット配管４２ａおよびアームダンプ用パイロット配管４２ｂの下流側には、アーム用流量制御弁６２が接続されている。バケットクラウド用パイロット配管４３ａおよびバケットダンプ用パイロット配管４３ｂの下流側には、バケット用流量制御弁６３が接続されている。左走行前進用パイロット配管４４ａおよび左走行後進用パイロット配管４４ｂの下流側には、左走行用流量制御弁６４が接続されている。右走行前進用パイロット配管４５ａおよび右走行後進用パイロット配管４５ｂの下流側には、右走行用流量制御弁６５が接続されている。

シャトルブロック３６の下流側には、可変容量型ポンプ２１に取り付けられているレギュレータ２６も接続されている。レギュレータ２６は、操作部材３１～３５の操作量に応じて、可変容量型ポンプ２１の傾転を変化させ、吐出流量を調整する機能を備えている。すなわち、シャトルブロック３６は、パイロット圧制御弁３１ａ～３５ａ，３１ｂ～３５ｂからの操作信号圧力に基づいて、レギュレータ２６に供給される信号圧力を生成する機能を有する。また、流量制御弁６１～６５は、操作部材３１～３５の操作量に応じて切換量を調整できるようになっている。

図１に戻り、ブーム６と上部旋回体２との連結部（図示せず）には、ブーム６の角度を検出するブーム角度センサ７５が設置されている。上部旋回体２には、上部旋回体２の前後方向の傾斜角度を検出する車体傾斜センサ７６が設置されている。下部走行体１には、走行速度を検出する走行速度センサ７７が設置されている。

ブーム６の所定位置には、測距センサ７１ａが設置されている。測距センサ７１ａは、フロント装置３の姿勢や上部旋回体２の前後方向の傾斜に関わらず鉛直下方を向くように支持部材７２ａを介して回動可能に取り付けられている。また、上部旋回体２の後端部（下部走行体１の後端部よりも後側）には、測距センサ７１ｂが設置されている。測距センサ７１ｂは、上部旋回体２の前後方向の傾斜に関わらず鉛直下方を向くように支持部材７２ｂを介して回動可能に取り付けられている。これにより、測距センサ７１ａ，７１ｂは、それぞれ鉛直下方に位置する地面までの距離を測定することができる。なお、鉛直下方に位置する地面までの距離を測定するために測距センサ７１ａ，７１ｂを鉛直下方に向ける必要が無い場合は、測距センサ７１ａ，７１ｂをブーム６および上部旋回体２の後端部に直接設置してもよい。

図３は、図２に示す油圧駆動装置のうち走行自動減速機能および走行自動停止機能に関わる部分の詳細を示す図である。

図３において、左走行前進用パイロット圧制御弁３４ａとシャトルブロック３６とを接続するパイロット配管（または、左走行前進用パイロット配管４４ａ）には、比例制御弁８４ａが設けられている。比例電磁弁８４ａは、左走行モータ１２の前進方向の回転動作を自動減速または自動停止させる機能を有する。

左走行後進用パイロット圧制御弁３４ｂとシャトルブロック３６とを接続するパイロット配管（または、左走行後進用パイロット配管４４ｂ）には、比例電磁弁８４ｂが設けられている。比例電磁弁８４ｂは、左走行モータ１２の後進方向の回転動作を自動減速または自動停止させる機能を有する。

右走行前進用パイロット圧制御弁３５ａとシャトルブロック３６とを接続するパイロット配管（または、右走行前進用パイロット配管４５ａ）には、比例電磁弁８５ａが設けられている。比例電磁弁８５ａは、右走行モータ１３の前進方向の回転動作を自動減速または自動停止させる機能を有する。

右走行後進用パイロット圧制御弁３５ｂとシャトルブロック３６とを接続するパイロット配管（または、右走行後進用パイロット配管４５ｂ）には、比例電磁弁８５ｂが設けられている。比例電磁弁８５ｂは、右走行モータ１３の後進方向の回転動作を自動減速または自動停止させる機能を有する。

コントローラ１００は、測距センサ７１ａ，７１ｂ、ブーム角度センサ７５、車体傾斜センサ７６、および走行速度センサ７７の測定値に応じて、比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂを制御する。

図４は、コントローラ１００の機能ブロック図である。図４において、コントローラ１００は、高低差演算部１１０と、地面傾斜演算部１２０と、指令部１３０とを備えている。

高低差演算部１１０は、測距センサ７１ａ，７１ｂ、ブーム角度センサ７５、車体傾斜センサ７６、および走行速度センサ７７の測定値に基づいて、下部走行体１の接地面と下部走行体１の前方および後方に位置する地面との高低差を演算し、指令部１３０へ出力する。

地面傾斜演算部１２０は、測距センサ７１ａ、および走行速度センサ７７の測定値に基づいて、下部走行体１の前方に位置する地面の傾斜角度を演算し、指令部１３０へ出力する。

指令部１３０は、高低差演算部１１０によって演算された高低差、および地面傾斜演算部１２０によって演算された地面傾斜角に基づいて、比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂの開口を決定し、各開口に応じた励磁信号を比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂへ出力する。なお、本実施例では、比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂはノーマルオープンタイプとして説明するが、ノーマルクローズタイプの比例電磁弁を用いてもよい。

図５は、下部走行体１の接地面と下部走行体１の前方または後方に位置する地面との高低差、および下部走行体１の前方に位置する地面の傾斜角度の演算方法を示す図である。図５は、フロント装置３の動作平面（ブーム６などの回動軸に直交する平面）を直交方向から見た図であり、以下に記載する座標値はこの平面上に投影した上での座標値であるものとする。また、図５では、上部旋回体２は下部走行体１と正対しているものとする。

まず、下部走行体１の接地面と下部走行体１前方に位置する地面との高低差Ｈａの演算方法を説明する。図５において、ブーム回動支点とアーム回転支点との距離をＬ１、ブーム回動支点と測距センサ７１ａの回動支点との距離をＬ２、測距センサ７１ａの回動支点とアーム回動支点との距離をＬ３としている。また、ブーム角度センサ７５で測定された角度（上部旋回体２の旋回中心軸と直行する平面（以下、旋回平面）に対してブーム回動支点とアーム回動支点とを結ぶ直線が成す角度）をα、ブーム回動支点と測距センサ７１ａの回動支点とを結ぶ直線が旋回平面に対して成す角度をβ、ブーム回動支点から下部走行体１の下面までの距離をｙａ、測距センサ７１ａの全長をｄａ、測距センサ７１ａで測定される距離をｈａ、測距センサ７１ａの測定点Ｐａから下部走行体１の下面までの高低差をＨａとすると、高低差Ｈａは次式（１）で表される。

また、式（１）中の角度βは次式（２）で表される。

ここで、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，ｄａ，ｙａは定数であるので、式（１）および式（２）から、ブーム角度センサ７５で角度αを測定し、測距センサ７１ａで距離ｈａを測定することで、高低差Ｈａの演算が可能となる。

次に、下部走行体１の接地面と下部走行体１後方に位置する地面との高低差Ｈｂの演算方法を説明する。図５において、上部旋回体２の下面（カウンタウエイト２ａの下面）から下部走行体１の下面までの距離をｙｂ、測距センサ７１ｂの全長をｄｂ、測距センサ７１ｂで測定される距離をｈｂ、測距センサ７１ｂの測定点Ｐｂから下部走行体１の下面までの高低差をＨｂとすると、高低差Ｈｂは次式（３）で表される。

なお、下部走行体１が傾斜位置にあり、油圧ショベル２００全体が角度γだけ前傾または後傾している場合は、式（２）のαを（αーγ）に置き換えることで、上部旋回体２の前後方向の傾斜に関わらず、高低差Ｈａ，Ｈｂを算出することが可能となる。

最後に、地面傾斜角度の演算方法を説明する。図５において、測距センサ７１ａが下り坂を検知してから一定時間Δｔの間に走行した区間をΔｘ、区間Δｘにおける下り坂の高さ変化量をΔＨとしている。ここで、一定時間Δｔにおける平均走行速度をＶａとすると、Δｘ＝Ｖａ×Δｔとなり、地面傾斜角度をρとすると、ρ＝arctan（ΔＨ／Δｘ）となる。なお、一定時間Δｔは微小時間であり、その間に走行速度Ｖが大きく変化することはないため、一定時間Δｔにおける平均走行速度Ｖａは、一定時間Δｔの間の任意のタイミングで検出された走行速度Ｖで近似することができる。

図６は、コントローラ１００の指令部１３０による比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂの制御手順を示すフローチャートである。以下、各ステップを順に説明する。

ステップＳ１０１では、高低差演算部１１０で演算されたフロント装置３側の高低差Ｈａが閾値Ｈ０以下であるか否かを判定する。ここで、閾値Ｈ０は、作業機械が走行中にバランスを崩す可能性が出てくる高低差（例えば１ｍ）に設定されている。高低差Ｈａが閾値Ｈ０以下の場合はステップＳ１０２へ移行し、高低差Ｈａが閾値Ｈ０より大きい場合はステップＳ１０３へ移行する。

ステップＳ１０２では、前進操作制限用の比例電磁弁８４ａ，８５ａに消磁信号を入力し、ステップＳ１０５へ移行する。これにより、ノーマルオープンタイプの比例電磁弁８４ａ，８５ａは全開状態となる。すなわち、走行前進用パイロット圧制御弁３４ａ，３５ａから出力される走行前進用パイロット圧は減圧されず、走行用操作部材３４，３５の操作量に応じて走行前進速度が変化する。

ステップＳ１０３では、走行速度Ｖが閾値Ｖ０（例えば、走行パイロット圧を１．４ＭＰａとしたときの走行速度）以上、または地面傾斜角度ρが閾値ρ０以上か否かを判定する。ここで、閾値ρ０、は一般的な作業現場において作業機械が作業可能な最大傾斜角（例えば２０°）に設定されている。走行速度Ｖが閾値Ｖ０以上、または地面傾斜角度ρが閾値ρ０以上の場合はステップＳ１０４へ移行する。ここで、閾値Ｖ０は、一般的な作業現場における作業機械の通常の移動速度に設定されている。一方、走行速度Ｖが閾値Ｖ０未満でかつ地面傾斜角度ρが閾値ρ０未満の場合はステップＳ１０２へ移行する。これにより、高低差Ｈａが閾値Ｈ０より大きい場合でも、走行速度Ｖおよび地面傾斜角度ρが十分に小さい場合（走行前進動作によって車体安定性が損なわれるおそれが無い場合）は、走行用操作部材３４，３５の操作量に応じて走行前進速度が変化する。

ステップＳ１０４では、前進操作制限用の比例電磁弁８４ａ，８５ａに、高低差Ｈａの大きさに応じた励磁信号を入力し、ステップＳ１０５へ移行する。これにより、ノーマルオープンタイプの比例電磁弁８４ａ，８５ａは、高低差Ｈａが大きくなるに従って開口を縮小し、高低差Ｈａが設定距離Ｈ０と比べて十分に大きい場合は全閉状態となる。すなわち、高低差Ｈａに応じて走行前進用パイロット圧が減圧されることにより、走行前進動作の自動減速または自動停止が行われる。

ステップＳ１０５では、高低差演算部１１０で演算されたカウンタウエイト２ａ側の高低差Ｈｂが閾値Ｈ０より大きいか否かを判定する。高低差Ｈｂが閾値Ｈ０以下の場合はステップＳ１０６へ移行し、高低差Ｈｂが閾値Ｈ０より大きい場合はステップＳ１０７へ移行する。

ステップＳ１０６では、後進操作制限用の比例電磁弁８４ｂ，８５ｂに消磁信号を入力し、フローを終了する。これにより、ノーマルオープンタイプの比例電磁弁８４ｂ，８５ｂは全開状態となる。すなわち、走行後進用パイロット圧制御弁３４ｂ，３５ｂから出力される走行後進用パイロット圧は減圧されないため、走行用操作部材３４，３５の操作量に応じて走行後進速度が変化する。

ステップＳ１０７では、後進操作制限用の比例電磁弁８４ｂ，８５ｂに、高低差Ｈｂの大きさに応じた励磁信号を入力し、フローを終了する。これにより、ノーマルオープンタイプの比例電磁弁８４ｂ，８５ｂは、高低差Ｈｂが大きくなるに従って開口を縮小し、高低差Ｈｂが閾値Ｈ０と比べて十分に大きい場合は全閉状態となる。すなわち、高低差Ｈｂに応じて走行後進用パイロット圧が減圧されることにより、走行後進動作の自動減速または自動停止が行われる。

図７は、フロント装置３側の高低差Ｈａおよびカウンタウエイト２ａ側の高低差Ｈｂと比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂの開口との関係を示す図である。なお、ここでは図６のステップＳ１０３の条件は省略したものとして記述している。

図７において、高低差Ｈａ，Ｈｂが閾値Ｈ０以下の場合は、比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂは消磁される。これにより、比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂは最大開口に保たれる。高低差Ｈａ，Ｈｂが閾値Ｈ０より大きくなると、高低差Ｈａ，Ｈｂの大きさに応じて比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂが励磁される。これにより、高低差Ｈａ，Ｈｂの大きさに応じて比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂの開口が小さくなり、高低差Ｈａ，Ｈｂが閾値Ｈ０に対して十分に大きい場合は比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂは全閉状態となる。

本実施例では、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に取り付けられた上部旋回体２と、上部旋回体２に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント装置３と、下部走行体１を操作するための走行用操作装置３４，３５と、上部旋回体２およびフロント装置３を操作するための作業用操作装置３１～３３と、演算機能を有するコントローラ１００とを備えた油圧ショベル２００において、フロント装置３に取り付けられ、鉛直下方の地点までの距離を測定する第１測距センサ７１ａと、下部走行体１の走行動作を制限する走行動作制限装置８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂとを備え、コントローラ１００は、下部走行体１の接地面の高さから第１測距センサの鉛直下方に位置する地点Ｐａの高さを差し引いた高低差Ｈａが第１の閾値Ｈ０より大きい場合に、下部走行体１の走行動作が制限されるように走行動作制限装置８４ａ，８５ａを制御する。

以上のように構成した本実施例によれば、フロント装置３側の高低差Ｈａが第１の閾値Ｈ０より大きい場合（走行前進動作によって車体安定性が損なわれるおそれがある場合）に、下部走行体１の走行動作が制限されるように走行動作制限装置８４ａ，８５ａが制御される。これにより、走行用操作装置３４，３５の走行操作に関わらず、車体安定性を維持することが可能となる。

また、本実施例に係る油圧ショベル２００は、上部旋回体２の後端部に取り付けられ、鉛直下方の地点までの距離を計測する第２測距センサ７１ｂを更に備え、下部走行体１の接地面の高さから第２測距センサ７１ｂの鉛直下方に位置する地点Ｐｂの高さを差し引いた高低差Ｈｂが第１の閾値Ｈ０より大きい場合（走行後進動作によって車体安定性が損なわれるおそれがある場合）に、下部走行体１の走行後進動作が制限されるように走行動作制限装置８４ｂ，８５ｂを制御する。これにより、走行後進操作に関わらず、車体安定性を維持することが可能となる。

また、本実施例に係る油圧ショベル２００は、上部旋回体２の前後方向の傾斜角度を検出する車体傾斜センサ７６を更に備え、コントローラ１００は、車体傾斜センサ７６で検出した車体傾斜角度γに応じて高低差Ｈａを補正する。これにより、上部旋回体２の前後方向の傾斜角度γに関わらず、高低差Ｈａを演算することが可能となる。

また、本実施例に係る油圧ショベル２００は、下部走行体１の走行速度Ｖを検出する走行速度センサ７７を更に備え、コントローラ１００は、第１測距センサ７１ａで検出した距離ｈａおよび走行速度Ｖに基づいて下部走行体１の前方に位置する地面の傾斜角度ρを算出し、走行速度Ｖが第２の閾値Ｖ０より小さく、かつ傾斜角度ρが第３の閾値ρ０より小さい場合（車体安定性を損なうおそれが無い場合）に、高低差Ｈａに関わらず、下部走行体１の走行前進動作が制限されないように走行動作制限装置８４ａ，８５ａを制御する。これにより、車体安定性が損なわれるおそれが無い場合は、高低差Ｈａに関わらず、走行用操作部材３４，３５の操作量に応じて走行前進速度が変化するため、作業効率を向上することが可能となる。

本発明の第２の実施例に係る油圧ショベルについて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

図８は、下部走行体１に対するフロント装置３の位置と旋回角度との関係を示す図である。図８のθ１，φ１は、下部走行体と上部旋回体とが正対している状態から左旋回したときの角度（ただし、０≦θ１＜φ１≦１８０）を表し、θ２，φ２は、下部走行体１と上部旋回体２とが正対している状態から右旋回したときの角度（ただし、０≦θ２＜φ２≦１８０）を表す。

図８において、上部旋回体２が下部走行体１と正対している状態を基準に、下部走行体１に対する上部旋回体２の旋回角度をη（－１８０≦η≦１８０）とすると、旋回角度ηが、θ１＜η＜φ１または－φ２＜η＜－θ２である場合は、走行方向とフロント装置３の方向とが大きく異なるので、フロント装置３側の高低差Ｈａまたはカウンタウエイト２ａ側の高低差Ｈｂに応じて走行動作を制限することは適切ではない。また、フロント装置３が下部走行体１の後側に位置する場合（旋回角度ηが、φ１≦η≦１８０または－１８０≦η≦－φ２である場合）は、フロント装置３側の高低差Ｈａに応じて走行前進動作を制限すること（または、カウンタウエイト２ａ側の高低差Ｈｂに応じて走行後進動作を制限すること）は適切ではない。本実施例は、これらの点を改善したものである。

図９は、本実施例におけるコントローラ１００の機能ブロック図である。図９において、第１の実施例（図４に示す）との相違点は、旋回角度センサ７８で検出した旋回角度ηが指令部１３０に入力される点である。

図１０は、本実施例に係るコントローラ１００の指令部１３０による比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂの制御手順を示すフローチャートである。以下、各ステップを順に説明する。

ステップＳ２０１では、フロント装置３が下部走行体１の前側に位置しているか否かを判定する。具体的には、旋回角度ηが－θ２≦η≦θ１である場合にフロント装置３が下部走行体１の前側に位置していると判定する。フロント装置３が下部走行体１の前側に位置している場合はステップＳ２０２へ移行し、下部走行体１の前側に位置していない場合はステップＳ２０９へ移行する。

ステップＳ２０２～Ｓ２０８の各処理は、第１の実施例（図６に示す）のステップＳ１０１～Ｓ１０７の各処理と同様であるため、説明は省略する。

ステップＳ２０９では、フロント装置３が下部走行体１の後側に位置しているか否かを判定する。具体的には、旋回角度ηが－１８０≦η≦－φ２またはφ１≦η≦１８０である場合にフロント装置３が下部走行体１の後側に位置していると判定する。フロント装置３が下部走行体１の後側に位置している場合はステップＳ２１０へ移行し、下部走行体１の後側に位置していない場合はステップＳ２１７へ移行する。

ステップＳ２１０～Ｓ２１６の各処理は、ステップＳ２１１，２１３，Ｓ２１５，Ｓ２１６における制御対象が前進操作制限用の比例電磁弁８４ａ，８５ａと後進操作制限用の比例電磁弁８４ｂ，８５ｂとで入れ替わっている点を除き、ステップＳ２０２～Ｓ２０８の各処理と同様である。

ステップＳ２１７では、比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂに消磁信号を入力し、フローを終了する。これにより、ノーマルオープンタイプの比例電磁弁８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂは全開状態となる。すなわち、フロント装置３が下部走行体１の前側または後側のいずれにも位置していない場合は、走行前進用パイロット圧制御弁３４ａ，３５ａから出力される走行前進用パイロット圧は減圧されず、また走行後進用パイロット圧制御弁３４ｂ，３５ｂから出力される走行後進用パイロット圧も減圧されず、走行用操作部材３４，３５の操作量に応じて走行前進速度が変化する。

本実施例に係る油圧ショベル２００は、下部走行体１に対する上部旋回体２の旋回角度ηを検出する旋回角度センサ７８を更に備え、コントローラ１００は、旋回角度センサ７８で検出した旋回角度ηに基づいてフロント装置３が下部走行体１の前側または後側に位置するか否かを判定し、フロント装置３が下部走行体１の前側に位置し、かつ下部走行体１の接地面と第１測距センサ７１ａの鉛直下方に位置する地点Ｐａとの高低差Ｈａが第１の閾値Ｈ０より大きい場合に、下部走行体１の走行前進動作が制限されるように走行動作制限装置８４ａ，８５ａを制御し、フロント装置３が下部走行体１の後側に位置し、かつ下部走行体１の接地面の高さから第１測距センサ７１ａの鉛直下方に位置する地点Ｐａの高さを差し引いた高低差Ｈａが第１の閾値Ｈ０より大きい場合に、下部走行体１の走行後進動作が制限されるように走行動作制限装置８４ｂ，８５ｂを制御する。

以上のように構成した本実施例によれば、第１の実施例と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。

フロント装置３が下部走行体１の後側に位置している場合に、走行用操作装置３４，３５の走行後進操作に関わらず、車体安定性を維持することが可能となる。また、フロント装置３の方向と走行方向とが大きく異なる場合は、高低差Ｈａ，Ｈｂに関わらず、走行用操作部材３４，３５の操作量に応じて走行前後進速度が変化するため、作業効率を向上することができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。さらに、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

１…下部走行体、２…上部旋回体、３…フロント装置、４…走行履帯、５…旋回装置、６…ブーム、７…アーム、８…バケット、９…ブームシリンダ、１０…アームシリンダ、１１…バケットシリンダ、１２，１３…走行モータ、２１…可変容量型ポンプ、２２…固定容量型パイロットポンプ、２３…原動機、２４…タンク、２５…ロック弁、２６…レギュレータ、３１…ブーム用操作部材（作業用操作装置）、３２…アーム用操作部材（作業用操作装置）、３３…バケット用操作部材（作業用操作装置）、３４…左走行用操作部材（走行用操作装置）、３５…右走行用操作部材（走行用操作装置）、３１ａ…ブーム上げ用パイロット圧制御弁、３１ｂ…ブーム下げ用パイロット圧制御弁、３２ａ…アームクラウド用パイロット圧制御弁、３２ｂ…アームダンプ用パイロット圧制御弁、３３ａ…バケットクラウド用パイロット圧制御弁、３３ｂ…バケットダンプ用パイロット圧制御弁、３４ａ…左走行前進用パイロット圧制御弁、３４ｂ…左走行後進用パイロット圧制御弁、３５ａ…右走行前進用パイロット圧制御弁、３５ｂ…右走行後進用パイロット圧制御弁、３６…シャトルブロック、４１ａ…ブーム上げ用パイロット配管、４１ｂ…ブーム下げ用パイロット配管、４２ａ…アームクラウド用パイロット配管、４２ｂ…アームダンプ用パイロット配管、４３ａ…バケットクラウド用パイロット配管、４３ｂ…バケットダンプ用パイロット配管、４４ａ…左走行前進用パイロット配管、４４ｂ…左走行後進用パイロット配管、４５ａ…右走行前進用パイロット配管、４５ｂ…右走行後進用パイロット配管、６１…ブーム用流量制御弁、６２…アーム用流量制御弁、６３…バケット用流量制御弁、６４…左走行用流量制御弁、６５…右走行用流量制御弁、７１ａ，７１ｂ…測距センサ、７２ａ，７２ｂ…支持部材、７５…ブーム角度センサ、７６…車体傾斜センサ、７７…走行速度センサ、７８…旋回角度センサ、８４ａ…比例電磁弁（走行動作制限装置）、８４ｂ…比例電磁弁（走行動作制限装置）、８５ａ…比例電磁弁（走行動作制限装置）、８５ｂ…比例電磁弁（走行動作制限装置）、１００…コントローラ、１１０…高低差演算部、１２０…地面傾斜演算部、１３０…指令部、２００…油圧ショベル（作業機械）。

Claims

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、
前記上部旋回体に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント装置と、
前記下部走行体を操作するための走行用操作装置と、
前記上部旋回体および前記フロント装置を操作するための作業用操作装置と、
演算機能を有するコントローラとを備えた作業機械において、
前記フロント装置に取り付けられ、鉛直下方に位置する地点までの距離を測定する第１測距センサと、
前記下部走行体の走行速度を検出する走行速度センサと、
前記下部走行体の走行動作を制限する走行動作制限装置とを備え、
前記コントローラは、
前記下部走行体の接地面の高さから前記第１測距センサの鉛直下方に位置する地点の高さを差し引いた高低差が第１の閾値より大きい場合に、前記下部走行体の走行動作が制限されるように前記走行動作制限装置を制御し、
前記第１測距センサで検出した距離および前記走行速度に基づいて、前記下部走行体の前方に位置する地面の傾斜角度を算出し、
前記走行速度が第２の閾値より小さく、かつ前記傾斜角度が第３の閾値より小さい場合に、前記高低差に関わらず、前記下部走行体の走行前進動作が制限されないように前記走行動作制限装置を制御する
ことを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記上部旋回体の後端部に取り付けられ、鉛直下方に位置する地点までの距離を計測する第２測距センサを更に備え、
前記下部走行体の接地面の高さから前記第２測距センサの鉛直下方に位置する地点の高さを差し引いた高低差が前記第１の閾値より大きい場合に、前記下部走行体の走行後進動作が制限されるように前記走行動作制限装置を制御する
ことを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回角度を検出する旋回角度センサを更に備え、
前記コントローラは、
前記旋回角度センサで検出した前記旋回角度に基づいて前記フロント装置が前記下部走行体の前側または後側に位置するか否かを判定し、
前記フロント装置が前記下部走行体の前側に位置し、かつ前記高低差が前記第１の閾値より大きい場合に、前記下部走行体の走行前進動作が制限されるように前記走行動作制限装置を制御し、
前記フロント装置が前記下部走行体の後側に位置し、かつ前記高低差が前記第１の閾値より大きい場合に、前記下部走行体の走行後進動作が制限されるように前記走行動作制限装置を制御する
ことを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記上部旋回体の前後方向の傾斜角度を検出する車体傾斜センサを更に備え、
前記コントローラは、前記車体傾斜センサで検出した前記傾斜角度に応じて前記高低差を補正する
ことを特徴とする作業機械。