JP7340123B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械の制御に関するものである。

従来の油圧ショベル等の作業機械の油圧システムとしては、エンジン等の原動機により駆動される油圧ポンプと、車体やフロント装置（作業装置）を駆動するアクチュエータと、油圧ポンプからアクチュエータに供給される圧油の方向と流量を制御する方向制御弁とを備えたものがある。作業機械の操縦者は、操作レバー等の操作装置を操作することでアクチュエータの動作方向と動作速度を指示することができる。

また、予め設定した侵入禁止領域の直前でフロント装置を停止させたときに、その後のレバー操作によってアクチュエータが不用意に動いてフロント装置が進入禁止領域に進入したり、ショックを発生したりすることのない建設機械の作業範囲制限制御装置として、特許文献１に記載のものがある。

特許文献１には、上下方向に回動可能な複数のフロント部材により構成される多関節型のフロント装置と、前記複数のフロント部材を駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記複数のフロント部材の動作を指示する複数の操作手段と、前記複数の操作手段の操作に応じて駆動され、前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁とを備え、前記複数の操作手段が操作パイロット圧を出力し対応する流量制御弁を駆動する複数のパイロット操作装置である建設機械に備えられ、前記フロント装置に関して予め設定されたモニターポイントと予め設定した侵入禁止領域との距離に応じて指令電流値を計算して出力し、前記モニターポイントが前記侵入禁止領域に近づくと前記フロント装置を減速し、前記侵入禁止領域に到達すると前記フロント装置を停止させる建設機械の作業範囲制限制御装置において、前記複数のパイロット操作装置の少なくとも１つとこれに対応する複数の流量制御弁との間に設けられ、前記パイロット操作装置から出力された操作パイロット圧を前記指令電流値に応じて減圧して出力する電気式減圧弁と、前記モニターポイントと侵入禁止領域との距離が小さくなるに従って小さくなるよう前記指令電流値を計算する減速演算手段と、前記モニターポイントが前記侵入禁止領域から当該侵入禁止領域直前の所定範囲にあるときに、前記減速演算手段で計算された指令電流値を前記フロント装置を完全に停止させる低電流値に変えて前記電気式減圧弁に出力する信号低減処理手段とを備え、前記信号低減処理手段は、前記モニターポイントが前記侵入禁止領域に近づくときより前記侵入禁止領域から遠ざかるときの方が前記所定範囲の距離を長くするヒステリシス演算を行うことを特徴とする建設機械の作業範囲制限制御装置が記載されている。

特開平０９-１０５１５２号公報

特許文献１に記載の作業範囲制限制御装置において、モニターポイントが侵入禁止領域に近づくときの所定範囲（フロント装置を減速させる領域）の距離とモニターポイントが侵入禁止領域から遠ざかるときの所定範囲の距離との差（ヒステリシス幅）を大きくすると、侵入禁止領域に対するアクチュエータの速度制限が厳しくなるため、施工精度を向上させることができる一方で作業効率が低下するおそれがある。反対に、ヒステリシス幅を小さくすると、侵入禁止領域に対するアクチュエータの速度制限が緩和されるため、作業効率を向上させることができる一方で施工精度が低下するおそれがある。従って、特許文献１に記載の作業範囲制限制御装置では、施工精度と作業効率の要求を同時に満たすことが困難である。

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、作業装置の侵入禁止領域への侵入を防ぐ機能を搭載し、作業装置の施工精度と作業効率とを両立させ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、前記機械本体および前記作業装置の動作を指示する操作装置と、前記作業装置上に設定されたモニターポイントが侵入禁止領域に侵入しないように前記モニターポイントと前記侵入禁止領域との距離に応じて、前記機械本体または前記作業装置の動作を減速または停止させる作業範囲制限制御を行うコントローラとを備え、前記コントローラは、前記モニターポイントと前記侵入禁止領域との距離が第１距離となった時に、前記作業範囲制限制御を開始し、前記モニターポイントと前記侵入禁止領域との距離が前記第１距離よりも大きい第２距離となった時に、前記作業範囲制限制御を終了させる作業機械において、前記コントローラは、前記操作装置の操作量に応じて前記第２距離を変更するものとする。

以上のように構成した本発明によれば、作業装置の侵入禁止領域への侵入を防ぐ機能を搭載した作業機械において、操作装置の操作量に応じて目標面距離のヒステリシス幅（第１距離と第２距離との間隔）を変更することにより、作業装置の施工精度と作業効率とを両立させることが可能となる。

本発明によれば、作業装置が侵入禁止領域に侵入することを防ぐ機能を搭載した作業機械において、作業装置の施工精度と作業効率とを両立させ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。 本発明の第１の実施例における油圧制御システムの構成図である。 本発明の第１の実施例におけるコントローラの機能ブロック図である。 本発明の第１の実施例における操縦者指令処理部の処理を示す図である。 本発明の第１の実施例における上限速度演算部の処理を示す図である。 本発明の第１の実施例における上限速度演算部の処理の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施例における操縦者指令処理部の処理を示す図である。 本発明の第２の実施例における上限速度演算部の処理を示す図である。 本発明の第３の実施例に係る油圧ショベルの側面図である。 本発明の第３の実施例における油圧制御システムの構成図である。 本発明の第３の実施例におけるコントローラの機能ブロック図である。 本発明の第３の実施例における上限速度演算部の処理を示す図である。 急な斜面上での旋回単独動作と縦方向の揺れとの関係を説明する図である。

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上に旋回装置８を介して旋回可能に搭載された機械本体としての上部旋回体２と、上部旋回体２の前側に上下方向に回動可能に連結された作業装置２１０とを備えている。

上部旋回体２は、基礎下部構造をなす旋回フレーム２ａを有する。旋回フレーム２ａの前側には、作業装置２１０が上下方向に回動可能に連結されている。旋回フレーム２ａの後側には、作業装置２１０との重量バランスを取るためのカウンタウェイト３が取り付けられている。旋回フレーム２ａの左側前部には、運転室４が設けられている。運転室４内には、上部旋回体２および作業装置２１０を操作するための操作装置である左操作レバー１５Ｌおよび右操作レバー１５Ｒ（図２に示す）等が配置されている。旋回フレーム２ａ上には、原動機としてのエンジン１６、エンジン１６によって駆動される１つまたは複数の油圧ポンプからなるポンプ装置９、旋回装置８を駆動する旋回モータ８ａ、複数の方向制御弁からなるコントロールバルブユニット１０等が搭載されている。コントロールバルブユニット１０は、ポンプ装置９から旋回モータ８ａおよび後述するブームシリンダ５ａ、アームシリンダ６ａ、バケットシリンダ７ａを含む複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する。

作業装置２１０は、基端部が旋回フレーム２ａの右側前部に上下方向に回動可能に連結されたブーム５と、このブーム５の先端部に上下、前後方向に回動可能に連結され、ブーム５によって昇降されるアーム６と、このアーム６の先端部に上下、前後方向に回動可能に連結され、ブーム５またはアーム６によって昇降される作業具としてのバケット７と、ブーム５を駆動するブームシリンダ５ａと、アーム６を駆動するアームシリンダ６ａと、バケット７を駆動するバケットシリンダ７ａとを備えている。

バケット７には、バケット位置測定システム１１が取り付けられている。図１では、バケット位置測定システム１１を直接バケット位置を測定するようなものとして図示しているが、一般的には、上部旋回体２、ブーム５、アーム６およびバケット７のそれぞれの位置関係からバケット位置を演算するシステムであり、上部旋回体２、ブーム５、アーム６、およびバケット７にそれぞれ設けられた角度センサやＩＭＵで構成される。

図２は、油圧ショベル２００に搭載される油圧制御システムの概略構成図である。図２に示すように、油圧制御システム３００は、制御装置としてのコントローラ２０と、油圧装置２３と、操作レバー１５Ｌ，１５Ｒと、バケット位置測定システム１１とを備えている。

操作レバー１５Ｌ，１５Ｒは、操縦者が油圧ショベル２００の動作をコントローラ２０に指示するための装置であり、操縦者によるレバー操作に応じた操作信号をコントローラ２０へ出力する。右操作レバー１５Ｒの前後方向の操作はブーム５の動作に対応し、左右方向の操作はバケット７の動作に対応している。左操作レバー１５Ｌの前後方向の操作は旋回動作に対応し、左右方向の操作はアーム６の動作に対応している。コントローラ２０は、操作レバー１５Ｌ，１５Ｒからの操作信号と、作業領域情報と、バケット位置測定システム１１からの姿勢情報とに応じて油圧装置２３に動作指令を出力する。

油圧装置２３は、コントローラ２０からの動作指令に応じてブームシリンダ５ａ、アームシリンダ６ａ、バケットシリンダ７ａ、および旋回モータ８ａに圧油を供給し、ブーム５、アーム６、バケット７、および旋回装置８を駆動する。

図３は、コントローラ２０の機能ブロック図である。図３に示すように、コントローラ２０は、操縦者指令処理部３０と、バケット位置演算部４０と、目標面距離演算部５０と、上限速度演算部６０と、動作指令生成部７０とを有する。

操縦者指令処理部３０は、操作レバー１５Ｌ，１５Ｒからの操作信号に基づいてアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａ，８ａの目標速度を決定し、動作指令生成部７０へ出力する。また、操縦者指令処理部３０は、操作レバー１５Ｌ，１５Ｒからの操作信号に基づいて操縦者の操作情報を生成し、上限速度演算部６０へ出力する。

バケット位置演算部４０は、フロント姿勢情報に基づいてバケット位置を算出し、目標面距離演算部５０へ出力する。目標面距離演算部５０は、作業領域情報とバケット位置とに基づいてバケット７から施工目標面までの距離（目標面距離）を算出し、上限速度演算部６０へ出力する。ここで、作業領域とは、油圧ショベル２００で作業を行うことが許容される領域であり、施工図情報や障害物等の位置情報が含まれる。以下、作業領域の外側の領域を侵入禁止領域と称し、作業領域と侵入禁止領域との境界面を目標面と称する。

上限速度演算部６０は、操作情報と目標面距離とに基づいてアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａ，８ａの上限速度を算出し、動作指令生成部７０へ出力する。動作指令生成部７０は、作業装置２１０上（例えばバケット７の爪先位置）に予め設定されたモニターポイントの侵入禁止領域に近づく方向の速度が上限速度以下となるようにアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａ，８ａの目標速度を補正し、補正後の目標速度に応じた動作指令を油圧装置２３へ出力する。このように、モニターポイントが侵入禁止領域に侵入しないようにモニターポイントと侵入禁止領域との距離（目標面距離）に応じて、機械本体２または作業装置２１０の動作を減速または停止させる制御を作業範囲制限制御と称する。

図４は、操縦者指令処理部３０の処理を示す図である。図４に示すように、操縦者指令処理部３０は、第１目標速度演算部３１と、第２目標速度演算部３２と、操作判定部３３とを有する。

第１目標速度演算部３１は、予め設定されたテーブルを用いて、左操作レバー１５Ｌの前後方向の操作量を上部旋回体２の目標速度（旋回目標速度）に変換するとともに、左操作レバー１５Ｌの左右方向の操作量をアーム６の目標速度（アーム目標速度）に変換し、各目標速度を操作判定部３３および動作指令生成部７０（図３に示す）へ出力する。なお、操作量に対しては不感帯が設けられており、操作量が所定の値を越えるまで目標速度はゼロとなる。

第２目標速度演算部３２は、予め設定されたテーブルを用いて、右操作レバー１５Ｒの前後方向の操作量をブーム５の目標速度（ブーム目標速度）に変換するとともに、右操作レバー１５Ｒの左右方向の操作量をバケット７の目標速度（バケット目標速度）に変換し、各目標速度を操作判定部３３および動作指令生成部７０（図３に示す）へ出力する。なお、第１目標速度演算部３１および第２目標速度演算部３２の各テーブルでは、操作量が所定の値を越えるまで目標速度がゼロとなるように、操作量に対して不感帯が設けられている。
操作判定部３３は、ブーム目標速度、バケット目標速度、アーム目標速度、および旋回目標速度のいずれか２つ以上が０より大きい場合は「複合操作あり」、それ以外の場合は「複合操作なし」と判定し、判定結果を操作情報として上限速度演算部６０（図３に示す）へ出力する。

図５は、上限速度演算部６０の処理を示す図である。図５に示すように、上限速度演算部６０は、第１上限速度演算部６１と、第２上限速度演算部６２とを有する。第１上限速度演算部６１および第２上限速度演算部６２は、予め設定されたテーブルを用いて目標面距離を上限速度に変換し、動作指令生成部７０（図３に示す）へ出力する。ここでいう上限速度は、モニターポイントの侵入禁止領域に近づく方向の速度に対して設定されるものである。

上限速度演算部６０は、操作情報に応じて第１上限速度演算部６１と第２上限速度演算部６２とを使い分ける。操作情報が「複合操作あり」の場合は、第１上限速度演算部６１が目標面距離を上限速度に変換し、操作情報が「複合操作なし」の場合は、第２上限速度演算部６２が目標面距離を上限速度に変換する。なお、本実施例では、操作情報が「複合操作あり」の場合を移動動作と判定し、操作情報が「複合操作なし」の場合を位置決め動作と判定している。

第１上限速度演算部６１は、モニターポイントが施工目標面に近づく方向に作業装置２１０が移動する場合は、目標面距離の減少に応じて上限速度を低下させ、目標面距離が所定の第１距離ｄ１以下になると上限速度をゼロとする。一方、モニターポイントが施工目標面から離れる方向に作業装置２１０が移動する場合は、目標面距離が所定の第１距離ｄ１より大きい所定の第２距離ｄ２に達するまでは上限速度をゼロとし、目標面距離が第２距離ｄ２を超えると目標面距離の増加に応じて上限速度を上昇させる。すなわち、目標面距離が第１距離ｄ１以下になると作業範囲制限制御が開始され、目標面距離が第２距離ｄ２以上になると作業範囲制限制御が終了する。

第２上限速度演算部６２の基本的な構成は、第１上限速度演算部６１と同様であるが、ヒステリシス幅（＝ｄ２－ｄ１）が第１上限速度演算部６１のヒステリシス幅よりも大きい。すなわち、第２上限速度演算部６２の第２距離ｄ２は、第１上限速度演算部６１の第２距離ｄ２よりも大きい値に設定されている。これにより、複合操作なし（位置決め動作）の場合は、作業装置２１０の揺れを抑えることで自動制御による再加速を防ぐことができる。一方、複合操作あり（移動動作）の場合は、複合操作なし（位置決め動作）の場合よりもヒステリシス幅を小さくすることにより、作業装置２１０の揺れを許容して作業装置２１０の動作を継続させることができる。

なお、図５に示す例では、上限速度をゼロにするとき（モニターポイントの侵入禁止領域に近づく方向の移動を停止させるとき）の目標面距離により第１距離ｄ１および第２距離ｄ２を定義しているが、図６に示すように、上限速度を低下させるとき（モニターポイントの侵入禁止領域に近づく方向の移動を減速させるとき）の目標面距離により第１距離ｄ１または第２距離ｄ２を定義してもよい。

（まとめ）
本実施例では、機械本体２と、機械本体２に取り付けられた、作業具７を含む多関節型の作業装置２１０と、機械本体２および作業装置２１０の動作を指示する操作装置１５Ｌ，１５Ｒと、作業装置２１０上に設定されたモニターポイントが侵入禁止領域に侵入しないように前記モニターポイントと前記侵入禁止領域との距離に応じて、機械本体２または作業装置２１０の動作を減速または停止させる作業範囲制限制御を行うコントローラ２０とを備え、コントローラ２０は、前記モニターポイントと前記侵入禁止領域との距離が第１距離ｄ１となった時に、前記作業範囲制限制御を開始し、前記モニターポイントと前記侵入禁止領域との距離が前記第１距離ｄ１よりも大きい第２距離ｄ２となった時に、前記作業範囲制限制御を終了させる作業機械２００において、コントローラ２０は、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作量に応じて第２距離ｄ２を変更する。

以上のように構成した本実施例によれば、作業装置２１０の侵入禁止領域への侵入を防ぐ機能を搭載した作業機械２００において、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作量に応じて目標面距離のヒステリシス幅（第１距離ｄ１と第２距離ｄ２との間隔）を変更することにより、作業装置２１０の施工精度と作業効率とを両立させることが可能となる。

また、本実施例におけるコントローラ２０は、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作量に基づいて、作業装置２１０の動作が、作業具７の位置を決定するための位置決め動作であるか、作業具７を移動させるための移動動作であるかを判定し、作業装置２１０の動作を前記位置決め動作と判定した場合は、第２距離ｄ２を第１所定値（第２上限速度演算部６２における第２距離ｄ２）に設定し、作業装置２１０の動作を前記移動動作と判定した場合は、第２距離ｄ２を前記第１所定値よりも小さい第２所定値（第１上限速度演算部６１における第２距離ｄ２）に設定する。これにより、作業装置２１０の位置決め動作時は、目標面距離のヒステリシス幅（第１距離ｄ１と第２距離ｄ２との間隔）を大きくすることで、作業装置２１０の揺れを抑えることができる。一方、作業装置２１０の移動動作時は、ヒステリシス幅を位置決め動作時よりも小さくすることで、作業装置２１０の揺れを許容して作業装置２１０の動作を継続させることができる。これにより、作業装置２１０の位置決め動作時の施工精度を維持しつつ、作業装置２１０の移動動作時の作業効率を向上させることが可能となる。

また、本実施例における作業機械２００は、作業装置２１０を動作させる複数のアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａを備え、コントローラ２０は、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作量に基づいて、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作が複数のアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａのうち２つ以上を同時に操作する複合操作であるか否かを判定し、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作が前記複合操作であると判定した場合は、作業装置２１０の動作が前記移動動作であると判定し、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作が前記複合操作でないと判定した場合は、作業装置２１０の動作が前記位置決め動作であると判定する。これにより、作業装置２１０の動作が位置決め動作であるか移動動作であるかを簡便に判定することが可能となる。

また、本実施例におけるコントローラ２０は、複数のアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａ，８ａのうち目標速度がゼロより大きいアクチュエータが２つ以上の場合は、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作が前記複合操作であると判定し、複数のアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａ，８ａのうち目標速度がゼロより大きいアクチュエータが１つ以下の場合は、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作が前記複合操作でないと判定する。これにより、複数のアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａ，８ａの目標速度に基づいて、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作が複合操作であるか否かを判定することが可能となる。

また、本実施例におけるコントローラ２０は、前記モニターポイントの前記侵入禁止領域に対して垂直な速度成分が前記侵入禁止領域に対して平行な速度成分よりも大きい場合は、作業装置２１０の動作を前記位置決め動作と判定し、前記垂直な速度成分が前記平行な速度成分以下である場合は、作業装置２１０の動作を前記移動動作と判定してもよい。これにより、侵入禁止領域に対するモニターポイントの移動方向に基づいて、作業装置２１０の動作が位置決め動作であるか移動動作であるかを判定することが可能となる。

本発明の第２の実施例に係る作業機械について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

図７は、本実施例における操縦者指令処理部３０の処理を示す図である。図７において、操作判定部３３は、ブーム目標速度、バケット目標速度、アーム目標速度、および旋回目標速度のいずれか２つ以上が０より大きい場合は、「複合操作あり」と判定し、旋回目標速度のみが０より大きい場合は「旋回単独操作」と判定し、それ以外の場合は「複合操作なし（旋回単独操作以外）」と判定する。

図８は、本実施例における上限速度演算部６０の処理を示す図である。図８において、上限速度演算部６０は、第１上限速度演算部６１および第２上限速度演算部６２に加えて、第３上限速度演算部６３を有する。操作情報が「旋回単独操作」の場合は、第３上限速度演算部６３が目標面距離を上限速度に変換する。なお、本実施例では、操作情報が「複合操作あり」または「旋回単独操作」の場合を移動動作と判定し、操作情報が「複合操作なし（旋回単独操作以外）」の場合を位置決め動作と判定している。

第３上限速度演算部６３の基本的な構成は、第１上限速度演算部６１および第２上限速度演算部６２と同様であるが、目標面距離のヒステリシス幅（＝ｄ２－ｄ１）が第１上限速度演算部６１におけるヒステリシス幅よりも小さい。すなわち、第３上限速度演算部６３における第２距離ｄ２は、第１上限速度演算部６１における第２距離ｄ２よりも小さい値に設定されている。

ここで、旋回単独操作（第３上限速度演算部６３）におけるヒステリシス幅を他の単独操作（第１上限速度演算部６１）におけるヒステリシス幅よりも小さくする理由を述べる。ブーム５、アーム６、およびバケット７の動作方向を縦方向とすると、上部旋回体２の動作方向は横方向である。そのため、旋回単独動作に伴う上部旋回体２または作業装置２１０の縦方向の揺れは、ブーム５、アーム６、またはバケット７の動作に伴う上部旋回体２または作業装置２１０の縦方向に揺れよりも小さい。従って、旋回単独操作の場合は、ヒステリシス幅（＝ｄ２－ｄ１）が他の単独操作より小さくても、縦方向の揺れを抑えることができる。そこで、本実施例では、旋回単独操作の作業効率を向上させるため、旋回単独操作におけるヒステリシスを他の単独操作より小さくしている。

（まとめ）
本実施例における作業機械２００は、機械本体２および作業装置２１０を動作させる複数のアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａ，８ａと、下部走行体１とを備え、機械本体２は、下部走行体１上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体２であり、複数のアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａ，８ａは、上部旋回体２を駆動する旋回モータ８ａを含み、コントローラ２０は、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作量に基づいて、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作が、複数のアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａ，８ａのうち２つ以上を同時に操作する複合操作であるか、旋回モータ８ａのみを操作する旋回単独操作であるか否かを判定し、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作が前記複合操作または前記旋回単独操作であると判定した場合は、作業装置２１０の動作が前記移動動作であると判定し、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作が前記複合操作または前記旋回単独操作でないと判定した場合は、作業装置２１０の動作が前記位置決め動作であると判定する。

以上のように構成した本実施例においても、第１の実施例と同様の効果を達成することができる。さらに、旋回単独操作による作業装置２１０の動作が移動動作と判定され、目標面距離のヒステリシス幅（＝ｄ２－ｄ１）が位置決め動作におけるヒステリシス幅（＝ｄ２－ｄ１）よりも小さくなるため、旋回単独操作の作業効率を向上させることが可能となる。

また、本実施例におけるコントローラ２０は、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作を複合操作と判定した場合と旋回単独操作と判定した場合とで、第２距離ｄ２を異なる値に設定する。これにより、複合操作による移動動作に対するヒステリシス幅（＝ｄ２－ｄ１）と旋回単独操作による移動動作に対するヒステリシス幅（＝ｄ２－ｄ１）とをそれぞれ最適化することが可能となる。

本発明の第３の実施例に係る作業機械について、第１または第２の実施例との相違点を中心に説明する。

図９は、本実施例に係る油圧ショベルの側面図である。図９において、上部旋回体２には、上部旋回体２の傾斜角度（車体傾斜角度）を検出する角度センサ１２が取り付けられている。

図１０は、本実施例における油圧制御システムの構成図である。図１０において、コントローラ２０は、操作レバー１５Ｌ，１５Ｒからの操作信号と、作業領域情報と、バケット位置測定システム１１からのバケット位置情報と、車体傾斜角度とに応じて油圧装置２３に動作指令を出力する。

図１１は、本実施例におけるコントローラの機能ブロック図である。図１１において、上限速度演算部６０は、操縦者指令処理部３０から入力される操作情報と、目標面距離演算部５０から入力される目標面距離と、角度センサ１２から入力される車体傾斜角度とに基づいてアクチュエータ５ａ，６ａ，７ａ，８ａの上限速度を算出し、動作指令生成部７０へ出力する。

図１２は、本実施例における上限速度演算部６０の処理を示す図である。図１２において、上限速度演算部６０は、第１～第３上限速度演算部６１～６３に加えて、第４上限速度演算部６４を有する。操作情報が「旋回単独操作」でかつ車体傾斜角度が小さい場合（車体傾斜角度が所定の閾値以下の場合）は、第３上限速度演算部６３が目標面距離を上限速度に変換し、操作情報が「旋回単独操作」でかつ車体傾斜角度が大きい場合（車体傾斜角度が前記閾値より大きい場合）は、第４上限速度演算部６４が目標面距離を上限速度に変換する。車体傾斜角度の閾値は、車体傾斜角度と旋回単独動作によって生じる上下方向の振動の大きさとの関係に基づいて決定することができる。第４上限速度演算部６４の構成は、第３上限速度演算部６３と同様であるが、ヒステリシス幅（＝ｄ２－ｄ１）が第３上限速度演算部６３よりも大きい。

ここで、車体傾斜角度に応じて第３上限速度演算部６３と第４上限速度演算部６４とを使い分ける理由を述べる。

油圧ショベル２００が水平面上で旋回単独動作を行う場合は、旋回方向の速度が水平方向（横方向）の速度成分しか含まないため、旋回制動時に上部旋回体２または作業装置２１０に大きな縦方向の揺れは生じない。従って、上部旋回体２または作業装置２１０の縦方向の揺れを抑制するためにヒステリシス幅を大きくする必要はない。しかし、図１３に示すように、急な斜面上で旋回単独動作を行う場合は、旋回方向の速度が鉛直方向（縦方向）の速度成分を含むため、旋回制動時に上部旋回体２または作業装置２１０に大きな縦方向の揺れが生じるおそれがある。そこで、本実施例では、車体傾斜角度が大きい場合は、旋回制動時の上部旋回体２または作業装置２１０の縦方向の揺れを抑制するため、ヒステリシス幅（＝ｄ２－ｄ１）の大きい第４上限速度演算部６４を使用することとしている。

（まとめ）
本実施例における作業機械２００は、機械本体２の傾斜角度を検出する角度センサ１２を備え、コントローラ２０は、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作を旋回単独操作と判定した場合で前記傾斜角度が所定の閾値よりも大きいときの第２距離ｄ２を、操作装置１５Ｌ，１５Ｒの操作を旋回単独操作と判定しかつ前記傾斜角度が前記閾値以下である場合の第２距離ｄ２よりも大きい値に設定する。

以上のように構成した本実施例においても、第２の実施例と同様の効果を達成することができる。さらに、作業機械２００が急な斜面上で旋回単独動作を行う際に、上部旋回体２または作業装置２１０の縦方向の揺れを抑制することが可能となる。

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。また、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（機械本体）、３…カウンタウェイト、４…運転室、５…ブーム、５ａ…ブームシリンダ（アクチュエータ）、６…アーム、６ａ…アームシリンダ（アクチュエータ）、７…バケット（作業具）、７ａ…バケットシリンダ（アクチュエータ）、８…旋回装置、８ａ…旋回モータ（アクチュエータ）、９…ポンプ装置、１０…コントロールバルブユニット、１１…バケット位置測定システム、１２…角度センサ、１５Ｌ…左操作レバー（操作装置）、１５Ｒ…右操作レバー（操作装置）、１６…エンジン、２０…コントローラ、２３…油圧装置、３０…操縦者指令処理部、３１…第１目標速度演算部、３２…第２目標速度演算部、３３…操作判定部、４０…バケット位置演算部、５０…目標面距離演算部、６０…上限速度演算部、６１…第１上限速度演算部、６２…第２上限速度演算部、６３…第３上限速度演算部、６４…第４上限速度演算部、７０…動作指令生成部、２００…油圧ショベル（作業機械）。

Claims (8)

1. 機械本体と、
   前記機械本体に取り付けられた、作業具を含む多関節型の作業装置と、
   前記機械本体および前記作業装置の動作を指示する操作装置と、
   前記作業装置上に設定されたモニターポイントが侵入禁止領域に侵入しないように前記モニターポイントと前記侵入禁止領域との距離に応じて、前記機械本体または前記作業装置の動作を減速または停止させる作業範囲制限制御を行うコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記モニターポイントと前記侵入禁止領域との距離が第１距離となった時に、前記作業範囲制限制御を開始し、前記モニターポイントと前記侵入禁止領域との距離が前記第１距離よりも大きい第２距離となった時に、前記作業範囲制限制御を終了させる作業機械において、
   前記コントローラは、前記操作装置の操作量に応じて前記第２距離を変更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、
   前記操作装置の操作量に基づいて、前記作業装置の動作が、前記作業具の位置を決定するための位置決め動作であるか、前記作業具を移動させるための移動動作であるかを判定し、
   前記作業装置の動作を前記位置決め動作と判定した場合は、前記第２距離を第１所定値に設定し、
   前記作業装置の動作を前記移動動作と判定した場合は、前記第２距離を前記第１所定値よりも小さい第２所定値に設定する
   ことを特徴とする作業機械。
3. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記作業装置を動作させる複数のアクチュエータを備え、
   前記コントローラは、
   前記操作装置の操作量に基づいて、前記操作装置の操作が前記複数のアクチュエータのうち２つ以上を同時に操作する複合操作であるか否かを判定し、
   前記操作装置の操作が前記複合操作であると判定した場合は、前記作業装置の動作が前記移動動作であると判定し、
   前記操作装置の操作が前記複合操作でないと判定した場合は、前記作業装置の動作が前記位置決め動作であると判定する
   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、
   前記複数のアクチュエータのうち目標速度がゼロより大きいアクチュエータが２つ以上の場合は、前記操作装置の操作が前記複合操作であると判定し、
   前記複数のアクチュエータのうち目標速度がゼロより大きいアクチュエータが１つ以下の場合は、前記操作装置の操作が前記複合操作でないと判定する
   ことを特徴とする作業機械。
5. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記コントローラは、
   前記モニターポイントの前記侵入禁止領域に対して垂直な速度成分が前記侵入禁止領域に対して平行な速度成分よりも大きい場合は、前記作業装置の動作を前記位置決め動作と判定し、
   前記垂直な速度成分が前記平行な速度成分以下である場合は、前記作業装置の動作を前記移動動作と判定する
   ことを特徴とする作業機械。
6. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記機械本体および前記作業装置を動作させる複数のアクチュエータと、
   下部走行体とを備え、
   前記機械本体は、前記下部走行体上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体であり、
   前記複数のアクチュエータは、前記上部旋回体を駆動する旋回モータを含み、
   前記コントローラは、
   前記操作装置の操作量に基づいて、前記操作装置の操作が、前記複数のアクチュエータのうち２つ以上を同時に操作する複合操作であるか、前記旋回モータのみを操作する旋回単独操作であるか否かを判定し、
   前記操作装置の操作が前記複合操作または前記旋回単独操作であると判定した場合は、前記作業装置の動作が前記移動動作であると判定し、
   前記操作装置の操作が前記複合操作または前記旋回単独操作でないと判定した場合は、前記作業装置の動作が前記位置決め動作であると判定する
   ことを特徴とする作業機械。
7. 請求項６に記載の作業機械において、
   前記コントローラは、
   前記操作装置の操作が前記複合操作であると判定した場合と前記操作装置の操作が前記旋回単独操作であると判定した場合とで、前記第２距離を異なる値に設定する
   ことを特徴とする作業機械。
8. 請求項７に記載の作業機械において、
   前記機械本体の傾斜角度を検出する角度センサを備え、
   前記コントローラは、
   前記操作装置の操作を前記旋回単独操作と判定しかつ前記傾斜角度が所定の閾値よりも大きい場合の前記第２距離を、前記操作装置の操作を前記旋回単独操作と判定しかつ前記傾斜角度が前記閾値以下である場合の前記第２距離よりも大きい値に設定する
   ことを特徴とする作業機械。

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