JPWO2017168686A1 - 建設機械の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

制御手段となる領域制限制御部（４０）は、操作レバー（１５Ａ）の操作量に対応するパイロット圧（３７）および姿勢センサ（３１）の姿勢信号に基づいて、制御弁（１４Ａ）を駆動するための要求増圧パイロット圧（４３）を出力する。駆動許可判定部（４８）は、操作レバー（１５Ａ）の操作量に対応するパイロット圧（３７）に基づいて、油圧アクチュエータ（２２）の駆動を許可するか否かを判定する。パイロット圧選択部（５０）は、駆動が許可された油圧アクチュエータ（２２）に対しては要求増圧パイロット圧（４３）で制御弁（１４Ａ）を駆動し、駆動が許可されない油圧アクチュエータ（２２）に対しては制御弁（１４Ａ）を駆動しないように、領域制限制御部（４０）からの要求増圧パイロット圧（４３）を選択する。

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に用いて好適な建設機械の駆動制御装置に関する。

例えば、油圧ショベルのような建設機械は、ブーム、アーム、バケット等からなる作業装置（フロント）による掘削、下部走行体による機械の走行、上部旋回体の旋回等を行うことができる。このために、油圧ショベルは、オペレータが掘削、走行、旋回等を行うために操作する操作レバーと、これらの掘削、走行、旋回等の動作を行うための複数の油圧アクチュエータと、各油圧アクチュエータを駆動するための圧油を供給するメインポンプと、メインポンプを駆動するエンジンと、オペレータのレバー操作に応じて各油圧アクチュエータに圧油を分配する複数の制御弁と、エンジンで駆動され制御弁の開閉を操作するパイロット圧を発生するパイロットポンプとを備えている。このような建設機械は、操作レバーの操作量に応じてパイロット圧を制御することにより、オペレータのレバー操作に応じて各油圧アクチュエータに圧油が分配され、オペレータの意図通りに動作させることができる。

ここで、一般的な油圧ショベルでは、油圧回路によってパイロット圧を制御する。この場合に、パイロット圧の制御にコントローラによる制御を加えることにより、予め設定した目標掘削面よりも掘り過ぎないように、または、油圧ショベルのキャブを含む車体にバケットが衝突しないようにするものがある。このような油圧ショベルは、車体や作業装置の姿勢を計測する姿勢センサ（例えば、傾斜角センサやポテンショメータ等）と、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を計測する圧力センサと、レバー操作量に応じて発生したパイロット圧を減圧する比例電磁弁と、レバー操作に拘わらすパイロット圧を増圧する別の比例電磁弁と、姿勢センサによる車体や作業装置の姿勢情報と圧力センサによるレバー操作情報とに基づいて比例電磁弁を駆動するコントローラとを備えている。この場合、コントローラは、オペレータが作業装置を操作しているときに、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように、パイロット圧を減圧または増圧して作業装置の動作を補正する。

一方、操作レバーとして電気レバーを採用すると共に、パイロット圧を制御する油圧回路を設けずに、コントローラのみでパイロット圧を制御するものがある。このような油圧ショベルは、レバー操作量に応じて電気的な操作信号を出力する電気レバーと、複数の油圧アクチュエータのパイロット圧を制御する比例電磁弁と、電気レバーが出力する操作信号に基づいて比例電磁弁を駆動するコントローラとを備えている。この場合、コントローラは、レバー操作量に応じて各油圧パイロット圧を制御して機械を操作する。さらに、車体や作業装置の姿勢を計測する姿勢センサを備えたものもある。この場合は、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように、各油圧アクチュエータのパイロット圧をコントローラで制御して、作業装置を操作することができる。

これらの油圧ショベルでは、コントローラに何らかの故障やノイズ混入が生じた場合に、コントローラが比例電磁弁を誤って駆動する可能性がある。この場合に、操作レバーを中立位置に戻しても、機械が停止しないおそれがある。これに対して、例えば、特許文献１には、操作量に応じてレバー操作量信号を出力する電気レバーと、電気レバーが中立位置のときに中立位置信号を出力する中立位置信号出力手段と、各アクチュエータのパイロット圧を制御する比例電磁弁をレバー操作量信号に基づいて駆動するコントローラと、中立位置信号に基づいてコントローラと比例電磁弁との間の駆動信号をＯＮ／ＯＦＦする遮断装置とを備えた油圧機械の駆動制御装置が記載されている。遮断装置は、各アクチュエータの操作レバーが中立位置にあるときには、該当するアクチュエータの比例電磁弁の駆動信号を遮断する。これにより、コントローラの異常が生じても、操作レバーを中立位置に戻すことで、機械を停止させることができる。

特開平０１−９７７２９号公報

特許文献１による駆動制御装置は、オペレータによってレバー操作がなされたアクチュエータを駆動させることができる。しかし、操作レバーが中立位置にあるアクチュエータは、比例電磁弁の駆動信号が遮断されるため、駆動させることができない。一方、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように作業装置を制御する場合は、オペレータが操作していない中立位置にあるレバーに対応するアクチュエータを、コントローラで制御することが求められる。

このため、特許文献１による駆動制御装置では、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように作業装置を制御することができない。なお、油圧回路でレバー操作に応じてパイロット圧を制御する油圧ショベルに、特許文献１の技術を適用することも考えられる。しかし、この場合も、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように、レバー操作に拘わらずパイロット圧を増圧する比例電磁弁をコントローラで制御することができず、同様の不都合が生じる。

本発明の目的は、コントローラ（制御手段）が正常であるか否かに拘わらず、操作レバーを中立位置にすることで機械を停止することができ、かつ、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように制御することができる建設機械の駆動制御装置を提供することにある。

本発明の建設機械の駆動制御装置は、機械に備えられた複数の油圧アクチュエータを操作する複数の操作レバーと、前記各操作レバーの操作量に応じた操作信号を出力する操作量計測手段と、前記機械の姿勢に応じた姿勢信号を出力する姿勢計測手段と、前記各油圧アクチュエータの駆動を制御する複数の制御弁と、前記操作信号および前記姿勢信号に基づいて前記各制御弁を駆動する駆動信号を出力する制御手段とを備えている。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記操作信号に基づいて前記各油圧アクチュエータの駆動を許可するか否かを判定する駆動許可判定手段と、前記駆動許可判定手段により駆動が許可された前記油圧アクチュエータに対しては前記駆動信号で前記制御弁を駆動し、前記駆動許可判定手段により駆動が許可されない前記油圧アクチュエータに対しては前記制御弁を駆動しないように、前記駆動信号を選択する駆動信号選択手段とを備える構成としたことにある。

一方、請求項４の発明が採用する構成の特徴は、前記操作信号に基づいて前記各油圧アクチュエータの前記制御弁を駆動する前記駆動信号の上限値を決定する駆動信号上限決定手段と、前記駆動信号が前記駆動信号上限決定手段で決定された上限値以下である前記油圧アクチュエータに対しては当該駆動信号で前記制御弁を駆動し、前記駆動信号が前記駆動信号上限決定手段で決定された上限値を超える前記油圧アクチュエータに対しては前記上限値で前記制御弁を駆動するように、前記駆動信号を選択する駆動信号選択手段とを備える構成としたことにある。

本発明の建設機械の駆動制御装置は、制御手段が正常であるか否かに拘わらず、操作レバーを中立位置にすることで機械を停止することができ、かつ、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように制御することができる。

第１の実施の形態による油圧ショベルを示す正面図である。 油圧ショベルの油圧系統（油圧回路）と電気系統（制御回路）を概略的に示すブロック図である。 図２中の駆動許容制御部を示すブロック図である。 油圧ショベルの動作の一例を簡略的に示す図１と同方向からみた図である。 レバー操作と駆動許可対象との関係の一例を示す駆動許可設定表の説明図である。 図５中の駆動許可設定表の使用例（判定例）を示す説明図である。 油圧ショベルの動作の別例を簡略的に示す図１と同方向からみた図である。 レバー操作と駆動許可対象との関係の別例を示す駆動許可設定表の説明図である。 図８中の駆動許可設定表の使用例（判定例）を示す説明図である。 図３中のパイロット圧選択部で行われる処理を示す流れ図である。 図３中のパイロット圧異常検出部で行われる処理を示す流れ図である。 パイロット圧センサ情報、駆動許可信号、要求増圧パイロット圧および増圧パイロット圧の時間変化の一例を示す特性線図である。 第２の実施の形態による油圧ショベルの油圧系統（油圧回路）と電気系統（制御回路）を概略的に示すブロック図である。 図１３中の駆動許容制御部を示すブロック図である。 レバー操作と各アクチュエータ駆動のパイロット圧上限値との関係の一例を示す駆動上限値設定表の説明図である。 図１５中の駆動上限値設定表の使用例（決定例）を示す説明図である。 レバー操作量とパイロット圧上限値との関係を示す特性線図である。 図１４中のパイロット圧選択部で行われる処理を示す流れ図である。 レバー操作量、パイロット圧上限値、要求パイロット圧およびパイロット圧の時間変化の一例を示す特性線図である。

以下、本発明に係る建設機械の駆動制御装置の実施の形態を、油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１ないし図１２は、第１の実施の形態を示している。図１において、建設機械の代表例である油圧ショベル１は、走行可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に搭載された上部旋回体４と、該上部旋回体４の前，後方向の前側に俯仰動可能に取付けられた作業装置５とを含んで構成されている。下部走行体２、旋回装置３および上部旋回体４は、油圧ショベル１の車体を構成しており、下部走行体２、旋回装置３、上部旋回体４および作業装置５は、機械（建設機械）を構成している。

ここで、下部走行体２は、トラックフレーム２Ａと、該トラックフレーム２Ａの左，右両側に設けられた駆動輪２Ｂと、トラックフレーム２Ａの左，右両側で駆動輪２Ｂに対して前，後方向の反対側に設けられた遊動輪２Ｃと、駆動輪２Ｂと遊動輪２Ｃとに巻回された履帯２Ｄ（いずれも左側のみ図示）とを含んで構成されている。左，右の駆動輪２Ｂは、それぞれ減速機構を介して左，右の走行油圧モータ２Ｅ（左側のみ図示）と接続されている。即ち、駆動輪２Ｂは、走行油圧モータ２Ｅによって回転駆動される。このとき、走行油圧モータ２Ｅは、車両となる油圧ショベル１を走行動作させる油圧アクチュエータを構成している。

旋回装置３は、下部走行体２上に設けられている。旋回装置３は、例えば、旋回軸受と、減速機構（いずれも図示せず）と、旋回油圧モータ３Ａとを含んで構成されている。旋回装置３は、上部旋回体４を下部走行体２に対して旋回させる。このとき、旋回油圧モータ３Ａは、上部旋回体４を作業装置５と共に旋回動作させる油圧アクチュエータを構成している。

作業装置５は、油圧ショベル１のフロントとなるショベル機構を構成している。作業装置５は、例えばブーム５Ａ、アーム５Ｂ、作業具（アタッチメント）としてのバケット５Ｃと、これらを駆動するブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、作業具シリンダとしてのバケットシリンダ５Ｆとを備えている。ブーム５Ａ、アーム５Ｂ、バケット５Ｃは、互いにピン結合されている。作業装置５は、各シリンダ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆを伸長または縮小することによって掘削作業を行うことができる。このとき、各シリンダ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆは、作業装置５を掘削動作させる油圧アクチュエータを構成している。

即ち、油圧シリンダからなるブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、バケットシリンダ５Ｆ、および、油圧モータからなる左，右の走行油圧モータ２Ｅ、旋回油圧モータ３Ａは、それぞれ圧油の供給に基づいて駆動（作動）する油圧アクチュエータ（油圧機器、油圧装置）となるものである。これら、複数の油圧アクチュエータ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，２Ｅ，３Ａは、下部走行体２、旋回装置３、上部旋回体４および作業装置５を含んで構成される機械（建設機械）に備えられている。

上部旋回体４は、支持構造体をなし前，後方向の前側に作業装置５が取付けられた旋回フレーム６と、旋回フレーム６上に設けられたエンジン１０、メインポンプ１１、パイロットポンプ１２、制御弁装置１４等を収容する建屋カバー７と、作業装置５との重量バランスをとるカウンタウエイト８と、オペレータが搭乗するキャブ９とを備えている。

ここで、エンジン１０は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関を用いて構成されている。エンジン１０の出力側には、油圧ポンプであるメインポンプ１１および別の油圧ポンプであるパイロットポンプ１２が機械的に接続されている。エンジン１０は、ＥＣＵとも呼ばれるエンジンコントローラ１０Ａによって、燃料噴射量が制御されることにより、回転数（回転速度）および駆動力が制御される。エンジンコントローラ１０Ａは、後述するメインコントローラ３２に接続されている。

エンジン１０の駆動力は、メインポンプ１１およびパイロットポンプ１２に伝達される。これにより、エンジン１０は、メインポンプ１１およびパイロットポンプ１２を回転駆動するための原動機（回転源、駆動源）を構成している。なお、メインポンプ１１およびパイロットポンプ１２を駆動する原動機は、内燃機関となるエンジン単体で構成できる他、例えば、エンジンと電動モータ、または、電動モータ単体により構成してもよい。

メインポンプ１１は、エンジン１０によって回転駆動される。メインポンプ１１は、作動油を貯溜する作動油タンク１３（図２参照）と共にメインの油圧源を構成している。メインポンプ１１は、例えば可変容量型の斜板式油圧ポンプ等により構成され、ポンプ容量を調整するレギュレータ（容量可変部、傾転アクチュエータ）１１Ａ（図２参照）を有している。レギュレータ１１Ａは、メインコントローラ３２（の車体制御部３６）に接続されており、メインコントローラ３２（の車体制御部３６）により可変に制御される。即ち、メインポンプ１１は、メインコントローラ３２によってポンプ容量が調整される。メインポンプ１１は、エンジン１０によって回転駆動されることにより、制御弁装置１４を介して各油圧アクチュエータ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，２Ｅ，３Ａに圧油を供給する。

パイロットポンプ１２は、メインポンプ１１と同様に、エンジン１０によって回転駆動される。パイロットポンプ１２は、例えば、固定容量型油圧ポンプとして構成され、作動油タンク１３と共にパイロット油圧源を構成している。パイロットポンプ１２は、キャブ９内に設けられた操作レバー装置１５を介して、制御弁装置１４にパイロット圧を供給する。

制御弁装置１４は、メインポンプ１１が発生した圧油を各アクチュエータ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，２Ｅ，３Ａに分配する。このために、制御弁装置１４は、メインポンプ１１と各油圧アクチュエータ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，２Ｅ，３Ａとの間に設けられている。制御弁装置１４は、複数の制御弁１４Ａ（図２参照）により構成された制御弁群である。各制御弁１４Ａは、例えば６ポート３位置の方向制御弁により構成され、メインポンプ１１から各油圧アクチュエータ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，２Ｅ，３Ａに供給する圧油を切換え制御する。

この場合、制御弁装置１４（各制御弁１４Ａ）は、操作レバー装置１５により操作（切換え操作）される。このために、制御弁装置１４の各制御弁１４Ａには、それぞれ一対の油圧パイロット部（図示せず）が設けられている。制御弁１４Ａの油圧パイロット部には、操作レバー装置１５の操作に基づくパイロット圧（切換信号）が供給される。これにより、各制御弁１４Ａは、各油圧アクチュエータ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，２Ｅ，３Ａの駆動を制御する。

キャブ９内には、オペレータが着席する運転席（図示せず）、オペレータが操作する複数の操作レバー装置１５、オペレータに対して機械の各種情報を報知すると共に運転モード等を設定するモニタ・操作パネル装置１６等が設けられている。また、キャブ９内には、メインポンプ１１および制御弁装置１４を制御すると共にエンジンコントローラ１０Ａに指令を与えるメインコントローラ３２が設けられている。なお、図１では、メインコントローラ３２を上部旋回体４のキャブ９内に設ける構成としたが、例えば、メインコントローラ３２を上部旋回体４のキャブ９外に設ける構成としてもよい。

複数の操作レバー装置１５は、走行用の操作レバー・ペダル装置や作業用の操作レバー装置等により構成されている。即ち、各操作レバー装置１５は、例えば減圧弁型パイロット弁からなるパイロット操作弁（油圧式レバー装置）として構成され、オペレータによって操作される操作レバー１５Ａをそれぞれ有している。操作レバー１５Ａを含む操作レバー装置１５は、各油圧アクチュエータ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，２Ｅ，３Ａを操作するものである。

即ち、オペレータが操作レバー１５Ａを手動で傾転操作（レバー操作）すると、その操作量に比例したパイロット圧（切換油圧信号）が、操作レバー装置１５から制御弁装置１４を構成する各制御弁１４Ａ（の油圧パイロット部）に供給される。これにより、各制御弁１４Ａのスプールの位置が変位し、各油圧アクチュエータ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，２Ｅ，３Ａに供給・排出する圧油の方向および流量が制御され、作業装置５による掘削、下部走行体２の走行、上部旋回体４の旋回等を行うことができる。

モニタ・操作パネル装置１６は、オペレータに対して燃料残量、エンジン冷却水温度等の機械の状態を報知すると共に、油圧ショベル１の運転モード等の選択、設定等を行うためのものである。このために、モニタ・操作パネル装置１６は、例えば、表示画面となる液晶モニタと、音を出力する音響装置と、オペレータの入力インターフェースとなる操作パネルとを含んで構成されている。モニタ・操作パネル装置１６は、オペレータに対して異常を報知するときに、表示画面に異常がある旨や異常の内容等を表示し、および／または、音響装置から警報音、音声等の音を出力する。

次に、油圧ショベル１を駆動する油圧回路２１について、図１に加え図２も参照しつつ説明する。なお、図２では、図面が複雑になることを避けるために、複数の油圧機器を代表的に１個の油圧機器で表している。具体的には、図２では、制御弁装置１４を構成する複数の制御弁１４Ａを１個の制御弁１４Ａで表し、複数の油圧アクチュエータ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，２Ｅ，３Ａを１個の油圧アクチュエータ（以下、油圧アクチュエータ２２とする）で表し、複数の操作レバー装置１５を１個の操作レバー装置１５で表し、複数の減圧比例電磁弁２３を１個の減圧比例電磁弁２３で表し、複数の増圧比例電磁弁２５を１個の増圧比例電磁弁２５で表している。

実際の油圧ショベル１の油圧回路２１では、例えば、６個の油圧アクチュエータ２２と、６個の制御弁１４Ａと、４個の操作レバー装置１５（例えば、２個で合計４方向の操作に対応する作業用操作レバー装置と２個の走行用レバー・ペダル装置）と、４個または６個の減圧比例電磁弁２３と、４個または６個の増圧比例電磁弁２５とを備えている。また、図２では、後述する複数の圧力センサ２８および複数の別の圧力センサ２９も、代表的にそれぞれ１個で表している。実際の油圧ショベル１の油圧回路２１では、例えば、それぞれ４個または６個の圧力センサ２８および別の圧力センサ２９を備えている。

図２に示すように、油圧ショベル１の油圧回路２１は、エンジン１０と、メインポンプ１１と、複数の制御弁１４Ａと、複数の油圧アクチュエータ２２と、パイロットポンプ１２と、複数の操作レバー装置１５と、複数の減圧比例電磁弁２３と、複数の増圧比例電磁弁２５と、複数の圧力センサ２８と、複数の別の圧力センサ２９と、遮断電磁弁３０と、姿勢センサ３１と、メインコントローラ３２と、モニタ・操作パネル装置１６とを備えている。

減圧比例電磁弁２３は、操作レバー装置１５と制御弁１４Ａ（のパイロット部）との間に設けられている。即ち、減圧比例電磁弁２３は、操作レバー装置１５と制御弁１４Ａとの間を接続するパイロット管路２４の途中に設けられている。減圧比例電磁弁２３は、例えば、常開の比例電磁弁により構成され、メインコントローラ３２（の領域制限制御部４０）と接続されている。減圧比例電磁弁２３は、メインコントローラ３２の指令（駆動信号）に基づいて、制御弁１４Ａ（のパイロット部）に供給されるパイロット圧を減圧する。

増圧比例電磁弁２５は、パイロットポンプ１２と制御弁１４Ａ（のパイロット部）との間に設けられている。即ち、増圧比例電磁弁２５は、パイロットポンプ１２と操作レバー装置１５との間を接続するパイロット吐出管路２６から分岐し、かつ、パイロット管路２４のうち減圧比例電磁弁２３と制御弁１４Ａとの間に接続されるパイロット分岐管路２７の途中に設けられている。増圧比例電磁弁２５は、例えば、常閉の比例電磁弁により構成され、メインコントローラ３２（の駆動許容制御部４４）と接続されている。増圧比例電磁弁２５は、メインコントローラ３２の指令（駆動信号）に基づいて、制御弁１４Ａ（のパイロット部）に供給されるパイロット圧を増圧する。

圧力センサ２８は、パイロット管路２４のうち操作レバー装置１５と減圧比例電磁弁２３との間に設けられている。圧力センサ２８は、メインコントローラ３２（の車体制御部３６、領域制限制御部４０、および、駆動許容制御部４４）に接続されている。圧力センサ２８は、操作レバー装置１５から出力されるパイロット圧３７を検出し、そのパイロット圧３７に対応する検出信号をメインコントローラ３２に出力する。即ち、圧力センサ２８は、各操作レバー１５Ａの操作量に応じた操作信号を出力する操作量計測手段を構成している。

別の圧力センサ２９は、パイロット管路２４のうちパイロット分岐管路２７との接続部と制御弁１４Ａ（のパイロット部）との間に設けられている。別の圧力センサ２９は、メインコントローラ３２（の駆動許容制御部４４）に接続されている。別の圧力センサ２９は、制御弁１４Ａのパイロット部に供給されるパイロット圧３５を検出し、そのパイロット圧３５に対応する検出信号をメインコントローラ３２に出力する。

遮断電磁弁３０は、パイロット吐出管路２６のうちパイロットポンプ１２と操作レバー装置１５との間、より具体的には、パイロット分岐管路２７との分岐部とパイロットポンプ１２との間に設けられている。遮断電磁弁３０は、例えば、常開の電磁切換弁により構成され、メインコントローラ３２（の駆動許容制御部４４）と接続されている。遮断電磁弁３０は、メインコントローラ３２の指令に基づいて、パイロットポンプ１２から操作レバー装置１５および増圧比例電磁弁２５に供給されるパイロット圧の元圧３４を遮断する。

姿勢センサ３１は、油圧ショベル１の姿勢を検出（計測）するセンサ（複数のセンサからなるセンサ群）である。即ち、姿勢センサ３１は、作業装置５および上部旋回体４を含む機械に設けられ、機械の姿勢を推定するための各種の状態量を検出（計測）するものである。姿勢センサ３１は、例えば、上部旋回体４の傾斜を測定する傾斜角センサ、上部旋回体４の角度（例えば、旋回角度）を検出する角度センサ、作業装置５のブーム５Ａの回転角度を検出するブーム用回転角度センサ、アーム５Ｂの回転角度を検出するアーム用回転角度センサ、バケット５Ｃの回転角度を検出するバケット用回転角度センサ等を含んで構成されている。これにより、姿勢センサ３１は、機械の姿勢に応じた姿勢信号（検出信号）を出力する姿勢計測手段を構成している。

なお、作業装置５の回転角度センサは、例えば、ポテンショメータ、傾斜角センサ、シリンダストロークセンサ、および／または、これらの組み合わせにより構成することができる。また、上部旋回体４の角度センサは、下部走行体２との相対角度を計測するものの他、汎地球測位航法衛星システム（ＧＮＳＳ）を用いて地球座標上の角度を計測するものにより構成してもよい。

このような姿勢センサ３１は、メインコントローラ３２（の領域制限制御部４０）に接続されている。メインコントローラ３２（の領域制限制御部４０）は、作業装置５が予め設定した空間領域を超えないように作業装置５を制御する機能、即ち、姿勢センサ３１の計測データ（検出信号）とオペレータのレバー操作（例えば、圧力センサ２８の検出信号）と基づいて、作業装置５を制御する領域制限制御機能を備えている。領域制限制御機能の用途としては、作業装置５のキャブ９への衝突の回避、掘削作業における掘り過ぎの防止、作業現場における機械上方の施設への衝突の回避等が挙げられる。

次に、油圧ショベル１の領域制限制御機能を実現するためのシステム構成を説明する。

エンジン１０の駆動力は、メインポンプ１１とパイロットポンプ１２に伝達される。メインポンプ１１は、各油圧アクチュエータ２２を駆動（作動）する圧油３３を発生する。パイロットポンプ１２は、オペレータが操作レバー装置１５の操作レバー１５Ａを通じて制御弁１４Ａを制御するパイロット圧の元圧３４を発生させる。制御弁１４Ａは、操作レバー１５Ａの各々の操作量等で決まる（制御弁１４Ａ側の）パイロット圧３５に応じて、油圧アクチュエータ２２への圧油の吐出量および吐出方向を制御する。

メインコントローラ３２は、例えば、メモリ、ＵＰＵ（演算装置）等を備えたマイクロコンピュータを含んで構成されている。メインコントローラ３２は、車体制御部３６と、領域制限制御部４０と、駆動許容制御部４４とを含んで構成されている。なお、車体制御部３６は、メインコントローラ３２に実装されるが、領域制限制御部４０と駆動許容制御部４４は、それぞれメインコントローラ３２に実装してもよいし、メインコントローラ３２とは別のコントローラに実装してもよい。

車体制御部３６は、各圧力センサ２８で計測した（操作レバー１５Ａ側の）パイロット圧３７の計測データ３８から算出した操作レバー１５Ａの操作量、エンジン１０の稼働状態（運転状態）、メインポンプ１１の吐出圧、各油圧アクチュエータ２２の負荷圧等に基づいて、エンジン１０の回転数、メインポンプ１１の流量（吐出量）等を制御する。このために、車体制御部３６は、各圧力センサ２８と、エンジン１０（のエンジンコントローラ１０Ａ）と、メインポンプ１１（のレギュレータ１１Ａ）と、各油圧アクチュエータ２２（の圧力センサ（図示せず））とに接続されている。なお、車体制御部３６は、メインポンプ１１から各油圧アクチュエータ２２への圧油分配を制御するために、パイロット圧３５に対する要求減圧パイロット圧３９を出力することもある。このために、車体制御部３６は、領域制限制御部４０と接続されている。要求減圧パイロット圧３９は、各々の油圧アクチュエータ２２に対応して出力される。

さらに、領域制限制御機能を実現するシステムとして、減圧比例電磁弁２３と、増圧比例電磁弁２５と、遮断電磁弁３０と、圧力センサ２９と、領域制限制御部４０と、駆動許容制御部４４とを備えている。減圧比例電磁弁２３は、パイロット圧３５を減圧して油圧アクチュエータ２２を減速または停止する電磁弁（減速比例電磁弁）である。増圧比例電磁弁２５は、パイロット圧３５を増圧して油圧アクチュエータ２２を起動または増速する電磁弁（増速比例電磁弁）である。遮断電磁弁３０は、パイロット圧の元圧３４を遮断する電磁弁である。圧力センサ２９は、制御弁１４Ａを制御するパイロット圧３５を計測する。

領域制限制御部４０は、入力側が姿勢センサ３１と各圧力センサ２８と車体制御部３６とに接続され、出力側が各減圧比例電磁弁２３と駆動許容制御部４４とに接続されている。領域制限制御部４０は、各操作レバー１５Ａの操作量に応じた操作信号（パイロット圧３７の信号）および姿勢センサ３１の姿勢信号（姿勢に関する状態量の検出信号）に基づいて、各制御弁１４Ａを駆動する駆動信号（駆動電流４２および要求増圧パイロット圧４３）を出力する制御手段（領域制限制御手段）を構成している。即ち、領域制限制御部４０は、油圧ショベル１の姿勢センサ３１の計測データ４１に基づいて機械の姿勢を推定すると共に、各圧力センサ２８のパイロット圧３７の計測データ３８に基づいてオペレータによる操作レバー１５Ａの操作量を算出する。

そして、領域制限制御部４０は、機械が予め設定した空間領域から逸脱しないように、機械の姿勢、オペレータの操作、車体制御部３６が出力する要求減圧パイロット圧３９等に応じて、減圧比例電磁弁２３の駆動電流４２を減圧比例電磁弁２３に出力し、所望の油圧アクチュエータ２２を減速または停止する。または、領域制限制御部４０は、機械が予め設定した空間領域から逸脱しないように、機械の姿勢、オペレータの操作、要求減圧パイロット圧３９等に応じて、増圧比例電磁弁２５を駆動して所望の油圧アクチュエータ２２を起動または増速するために、要求増圧パイロット圧４３を駆動許容制御部４４に出力する。駆動電流４２、および、要求増圧パイロット圧４３は、各々の油圧アクチュエータ２２に対応して出力される。

駆動許容制御部（作動許容制御部）４４は、入力側が各圧力センサ２８と領域制限制御部４０と各別の圧力センサ２９とに接続され、出力側が各増圧比例電磁弁２５とモニタ・操作パネル装置１６と遮断電磁弁３０とに接続されている。駆動許容制御部４４は、パイロット圧３７の計測データ３８に基づいてオペレータによる操作レバー１５Ａの操作の有無を判別し、操作状況に応じて各油圧アクチュエータ２２の駆動（作動）を許可するか否かを判定する。そして、駆動許容制御部４４は、駆動を許可する油圧アクチュエータ２２に対しては、領域制限制御部４０から出力された要求増圧パイロット圧４３に応じて、増圧比例電磁弁２５の駆動電流４５を増圧比例電磁弁２５に出力する。これにより、所望の油圧アクチュエータ２２を起動または増速する。駆動電流４５は、各々の油圧アクチュエータ２２に対応して出力される。

一方、駆動許容制御部４４は、駆動を許可しない油圧アクチュエータ２２に対しては要求増圧パイロット圧４３の値に拘わらず、駆動電流４５を出力しない。これにより、領域制限制御部４０の異常により誤った要求増圧パイロット圧４３が出力されても、駆動許容制御部４４により、駆動を許可しない油圧アクチュエータ２２の増圧比例電磁弁２５を駆動しないようにできる。さらに、駆動許容制御部４４は、操作レバー１５Ａが中立位置のときに、全ての油圧アクチュエータ２２の駆動を許可しないようにすることができる。これにより、オペレータは、操作レバー１５Ａを中立位置に戻すことにより、全ての増圧比例電磁弁２５を駆動しないようにでき、油圧アクチュエータ２２の不当な動作を停止することができる。

また、駆動許容制御部４４は、駆動を許可しない油圧アクチュエータ２２に対して要求増圧パイロット圧４３が出力された場合に、要求増圧パイロット圧４３に異常がある旨の異常情報４６を、モニタ・操作パネル装置１６に出力することができる。これにより、異常をオペレータに報知することができる。また、駆動許容制御部４４は、別の圧力センサ２９により検出されるパイロット圧３５と後述の増圧パイロット圧５１とを比較し、パイロット圧３５の異常を判定することができる。異常であると判定された場合に、駆動許容制御部４４は、遮断電磁弁３０を駆動（閉弁）する駆動電流４７を遮断電磁弁３０に出力する。これにより、パイロット圧の元圧３４が遮断され、機械を停止させることができる。

次に、駆動許容制御部４４について、図３ないし図９を参照しつつ説明する。

図３に示すように、駆動許容制御部４４は、駆動許可判定部４８と、パイロット圧選択部５０と、電磁弁駆動部５３と、パイロット圧異常検出部５４と、異常通知部５８とを備えている。駆動許可判定部４８は、入力側が各圧力センサ２８に接続され、出力側がパイロット圧選択部５０に接続されている。駆動許可判定部４８は、各操作レバー１５Ａの操作量に応じた操作信号に基づいて、各油圧アクチュエータ２２の駆動を許可するか否かを判定（決定）して出力する駆動許可判定手段を構成している。即ち、駆動許可判定部４８は、各圧力センサ２８のパイロット圧センサ情報、即ち、パイロット圧３７の計測データ３８に基づいて、オペレータによる各操作レバー１５Ａの操作状況に応じた駆動を許可する油圧アクチュエータ２２を判定する。そして、駆動許可判定部４８は、その判定結果（油圧アクチュエータ２２の駆動の許可、不許可）に対応する駆動許可信号４９を、パイロット圧選択部５０に出力する。

パイロット圧選択部５０は、入力側が領域制限制御部４０と駆動許可判定部４８に接続され、出力側が電磁弁駆動部５３とパイロット圧異常検出部５４と異常通知部５８とに接続されている。パイロット圧選択部５０は、駆動許可判定部４８により駆動が許可された油圧アクチュエータ２２に対しては駆動信号（要求増圧パイロット圧４３）で制御弁１４Ａを駆動し、駆動が許可されない油圧アクチュエータ２２に対しては制御弁１４Ａを駆動しないように、駆動信号（領域制限制御部４０からの要求増圧パイロット圧４３）を選択する駆動信号選択手段を構成している。

即ち、パイロット圧選択部５０は、領域制限制御部４０からの要求増圧パイロット圧４３のうち、駆動許可判定部４８から出力された駆動許可信号４９に応じた要求増圧パイロット圧４３、即ち、駆動が許可された油圧アクチュエータ２２の要求増圧パイロット圧４３を、増圧パイロット圧５１として選択する。そして、パイロット圧選択部５０は、増圧パイロット圧５１を、電磁弁駆動部５３とパイロット圧異常検出部５４とに出力する。

さらに、パイロット圧選択部５０は、駆動が許可されない油圧アクチュエータ２２の要求増圧パイロット圧４３が０でない場合に、要求増圧パイロット圧４３が異常である旨の要求増圧パイロット圧異常情報５２を、異常通知部５８に出力する。即ち、パイロット圧選択部５０は、各油圧アクチュエータ２２の駆動信号（要求増圧パイロット圧４３）と駆動許可判定部４８で判定された駆動許可信号４９とに基づいて制御異常を検出する異常検出手段（要求増圧パイロット圧異常検出手段）も構成している。なお、パイロット圧選択部５０で行われる図１０の処理については、後で説明する。

電磁弁駆動部５３は、入力側がパイロット圧選択部５０に接続され、出力側が増圧比例電磁弁２５に接続されている。電磁弁駆動部５３は、パイロット圧選択部５０からの増圧パイロット圧５１に基づいて、増圧比例電磁弁２５の駆動電流４５を増圧比例電磁弁２５に出力する。これにより、増圧比例電磁弁２５が駆動電流４５に応じて開弁し、駆動が許可された油圧アクチュエータ２２の制御弁１４Ａのパイロット部に増圧パイロット圧５１に対応するパイロット圧が供給される。

パイロット圧異常検出部５４は、入力側がパイロット圧選択部５０と各別の圧力センサ２９とに接続され、出力側が異常通知部５８と遮断電磁弁３０とに接続されている。パイロット圧異常検出部５４は、各別の圧力センサ２９のパイロット圧センサ情報５５であるパイロット圧３５の計測データとパイロット圧選択部５０からの増圧パイロット圧５１とを比較して、パイロット圧３５の異常を検出する。パイロット圧異常検出部５４は、パイロット圧３５の異常を検出した場合は、パイロット圧３５が異常である旨のパイロット圧異常情報５６を異常通知部５８に出力する。

これと共に、パイロット圧異常検出部５４は、パイロット圧（の元圧３４）を遮断する指令信号（駆動電流４７）となるパイロット圧遮断要求５７を遮断電磁弁３０に出力する。即ち、パイロット圧異常検出部５４は、パイロット圧選択部５０で選択された駆動信号（増圧パイロット圧５１）と制御弁１４Ａに供給される実際の駆動信号（パイロット圧３５）とに基づいて制御異常を検出する別の異常検出手段（パイロット圧異常検出手段）、および、異常を検出したときに制御弁１４Ａに対する駆動信号（パイロット圧）を遮断する駆動信号停止手段を構成している。なお、パイロット圧異常検出部５４で行われる図１１の処理については、後で説明する。

異常通知部５８は、入力側がパイロット圧選択部５０とパイロット圧異常検出部５４とに接続され、出力側がモニタ・操作パネル装置１６に接続されている。異常通知部５８は、パイロット圧選択部５０、および／または、パイロット圧異常検出部５４により制御異常を検出したときに異常を通知する異常通知手段を構成している。即ち、異常通知部５８は、パイロット圧選択部５０からの要求増圧パイロット圧異常情報５２、および／または、パイロット圧異常検出部５４からのパイロット圧異常情報５６に基づいて、異常がある旨および異常の内容に対応する異常情報４６を、モニタ・操作パネル装置１６に出力する。

ここで、駆動許可判定部４８は、オペレータのレバー操作毎に駆動を許可する油圧アクチュエータ２２を予め設定することができる。図５および図８は、各々のレバー操作時に許可する油圧アクチュエータ２２の動作の設定例をマトリクスで示した駆動許可設定表６０，６２である。駆動許可判定部４８は、１または複数のレバー操作がなされた場合、駆動許可設定表６０，６２に基づいて、各油圧アクチュエータ２２の動作がいずれかのレバー操作で許可されるかどうかを判定する。そして、駆動許可判定部４８は、いずれのレバー操作もなされない場合、即ち、操作レバー１５Ａが中立位置のときは、全ての油圧アクチュエータ２２の動作を不許可と判定し、この判定結果に対応する駆動許可信号４９を駆動許可信号Ｅｎとして出力する。

図５の駆動許可設定表６０の設定は、図４に示すように、掘削作業や均し作業において、バケット５Ｃが目標面６１よりも下を掘り過ぎないように、アーム５Ｂまたはバケット５Ｃを操作しているときに、領域制限制御部４０によってブーム５Ａを上げ方向に動作させるものである。オペレータがアーム引きとバケット掘削の操作を行った場合、図６に示すように、駆動許可判定部４８は、アーム引きとバケット掘削に加えてブーム上げも許可する。これにより、オペレータによるブーム上げ操作がなくても、領域制限制御部４０によるブーム上げ動作が可能になる。一方、領域制限制御部４０が故障により誤った要求増圧パイロット圧４３を出力しても、オペレータが操作レバー１５Ａを中立位置に戻すと、駆動許可判定部４８の判定結果は全て不許可となる。これにより、不当な油圧アクチュエータ２２の動作を停止することができる。

一方、図８の駆動許可設定表６２の設定は、図７に示すように、バケット５Ｃが上部旋回体４や下部走行体２に衝突しないように干渉防止領域６３を設けて、ブーム５Ａ、アーム５Ｂ、バケット５Ｃを操作しているときに、領域制限制御部４０によってアーム５Ｂを押し方向に動作させるものである。オペレータがブーム上げとバケット掘削の操作を行った場合、図９に示すように、駆動許可判定部４８は、ブーム上げとバケット掘削に加えてアーム押しも許可する。これにより、オペレータによるアーム押し操作がなくても、領域制限制御部４０によるアーム押し動作が可能になる。一方、領域制限制御部４０が故障により誤った要求増圧パイロット圧４３を出力しても、オペレータが操作レバー１５Ａを中立位置に戻すと、駆動許可判定部４８の判定結果は全て不許可となる。これにより、不当な油圧アクチュエータ２２の動作を停止することができる。

このように、駆動許可判定部４８は、図５に示す駆動許可設定表６０、および／または、図８に示す駆動許可設定表６２を備えている。駆動許可設定表６０，６２は、オペレータが行うレバー操作とこれに対応して駆動を許可するレバー操作との対応関係を表したものである。そして、図５の駆動許可設定表６０、および／または、図８の駆動許可設定表６２は、各油圧アクチュエータ２２のそれぞれに対して駆動を許可する１または複数のレバー操作を設定する駆動許可設定手段を構成している。なお、駆動許可設定手段は、オペレータが行うレバー操作とこれに対応して駆動を許可するレバー操作との対応関係が設定されたものであればよく、図５および図８のような表（マトリクス）に限定するものではない。また、駆動許可設定表６０，６２は、図５および図８に限定されるものではなく、領域制限制御部４０の制限制御に応じて各種の駆動許可設定表（オペレータが行うレバー操作とこれに対応して駆動を許可するレバー操作との対応関係）を設定することができる。

次に、図１０は、パイロット圧選択部５０で行われる制御処理を示している。図１０の制御処理は、例えば、メインコントローラ３２（パイロット圧選択部５０）に通電している間、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図１０（および、後述する図１１、図１８）に示す流れ図の各ステップは、それぞれ「Ｓ」という表記を用いて示す（例えば、ステップ１＝Ｓ１）。

パイロット圧選択部５０の制御処理がスタートすると、パイロット圧選択部５０は、Ｓ１で、領域制限制御部４０から出力された要求増圧パイロット圧４３、即ち、要求増圧パイロット圧Ｐｃｒを取得する。続く、Ｓ２では、駆動許可判定部４８から出力された駆動許可判定結果に対応する駆動許可信号４９、即ち、駆動許可信号Ｅｎを取得する。そして、Ｓ３では、駆動許可信号Ｅｎが「駆動許可」であるか否かを判定する。

Ｓ３で「ＹＥＳ」、即ち、駆動許可信号Ｅｎが「駆動許可」であると判定された場合は、Ｓ４に進む。Ｓ４では、要求増圧パイロット圧Ｐｃｒを増圧パイロット圧Ｐｃとする。即ち、電磁弁駆動部５３およびパイロット圧異常検出部５４に対して増圧パイロット圧５１を、増圧パイロット圧Ｐｃ（＝Ｐｃｒ）として出力し、リターンする（リターンを介してスタートに戻りＳ１以降の処理を繰り返す）。

一方、Ｓ３で「ＮＯ」、即ち、駆動許可信号Ｅｎが「駆動不許可」であると判定された場合は、Ｓ５に進む。Ｓ５では、要求増圧パイロット圧Ｐｃｒを０とする。即ち、電磁弁駆動部５３およびパイロット圧異常検出部５４に対して増圧パイロット圧５１を、増圧パイロット圧Ｐｃ（＝０）として出力する。続くＳ６では、Ｓ１で取得した要求増圧パイロット圧Ｐｃｒが０よりも大きな値であるか否かを判定する。

Ｓ６で「ＹＥＳ」、即ち、Ｓ１で取得した要求増圧パイロット圧Ｐｃｒが０よりも大きな値であると判定された場合は、Ｓ７に進む。Ｓ７では、要求増圧パイロット圧Ｐｃｒが異常である旨の異常情報である要求増圧パイロット圧異常情報５２を異常通知部５８に出力し、リターンする。一方、Ｓ６で「ＮＯ」、即ち、Ｓ１で取得した要求増圧パイロット圧Ｐｃｒが０よりも大きな値でない（Ｐｃｒ＝０）と判定された場合は、Ｓ７を介することなくリターンする。これらの処理、即ち、パイロット圧選択部５０で行われる処理は、各々の油圧アクチュエータ２２の動作に対して実行される。

次に、図１１は、パイロット圧異常検出部５４で行われる制御処理を示している。図１１の制御処理も、図１０の処理と同様に、例えば、メインコントローラ３２（パイロット圧異常検出部５４）に通電している間、所定の制御周期で繰り返し実行される。

パイロット圧異常検出部５４の制御処理がスタートすると、パイロット圧異常検出部５４は、Ｓ１１で、パイロット圧選択部５０から出力された増圧パイロット圧５１、即ち、増圧パイロット圧Ｐｃを記憶し、リターンする（リターンを介してスタートに戻りＳ１１の処理を繰り返す）。また、このＳ１１の処理と並行して、Ｓ２１以降の処理も行う。

Ｓ２１では、現時点よりも時間Ｔｄだけ過去に記憶していた増圧パイロット圧Ｐｃｄを読み出す。なお、時間Ｔｄは、増圧パイロット圧Ｐｃが決まってからそれに応じたパイロット圧３５が発生するまでの時間と、その発生したパイロット圧３５を別の圧力センサ２９で計測してからその計測結果（パイロット圧センサ情報５５）であるパイロット圧Ｐｒを、パイロット圧異常検出部５４が取得するまでの時間の和である。即ち、増圧パイロット圧Ｐｃｄは、パイロット圧異常検出部５４が取得するパイロット圧Ｐｒに対応する過去の増圧パイロット圧Ｐｃに相当する。

Ｓ２１に続くＳ２２では、パイロット圧異常検出部５４は、別の圧力センサ２９から実際のパイロット圧Ｐｒを取得し、Ｓ１で読み出した増圧パイロット圧Ｐｃｄと比較する。即ち、続くＳ２３で、実際のパイロット圧Ｐｒと増圧パイロット圧Ｐｃｄとの差が予め定めた異常判定差閾値となるｄＰｃｅ未満であるか否かを判定する。Ｓ２３で「ＹＥＳ」、即ち、実際のパイロット圧Ｐｒと増圧パイロット圧Ｐｃｄとの差がｄＰｃｅ未満であると判定された場合は、パイロット圧３５は正しいと判断できる。そこで、Ｓ２４に進み、エラーカウンタＥＣをクリアし、リターンする（リターンを介してスタートに戻りＳ２１以降の処理を繰り返す）。なお、閾値ｄＰｃｅは、例えば、その値以上となるとパイロット圧３５の異常が発生している可能性が高いと判定できる値として設定することができる。閾値ｄＰｃｅは、異常の判定を精度よく行うことができるように、例えば、予め実験、計算、シミュレーション等により求めておく。

一方、Ｓ２３で「ＮＯ」、即ち、実際のパイロット圧Ｐｒと増圧パイロット圧Ｐｃｄとの差がｄＰｃｅ以上であると判定された場合は、パイロット圧３５は誤っていると判断できる。そこで、Ｓ２５に進み、エラーカウンタＥＣをインクリメントする。そして、続くＳ２６では、エラーカウンタＥＣが予め定めた異常判定回数閾値となるＲＣ以上であるか否かを判定する。

Ｓ２６で「ＹＥＳ」、即ち、エラーカウンタＥＣがＲＣ以上であると判定された場合は、Ｓ２７に進み、パイロット圧の元圧３４を遮断する指令信号となるパイロット圧遮断要求５７、即ち、パイロット圧遮断要求ＤｅｓＰｉを遮断電磁弁３０に出力する。これにより、遮断電磁弁３０を閉位置（遮断位置）にし、機械を停止する。続くＳ２８では、パイロット圧３５が異常である旨のパイロット圧異常情報５６を異常通知部５８に出力する。これにより、異常通知部５８は、異常がある旨および異常の内容に対応する異常情報４６をモニタ・操作パネル装置１６に出力し、オペレータに対して異常を報知することができる。Ｓ２８で、パイロット圧異常情報５６を出力したら、リターンする。なお、閾値ＲＣは、例えば、その値以上になると機械を停止した方が好ましいと判定できる値として設定することができる。閾値ＲＣは、機械の停止を適切に行うことができるように、例えば、予め実験、計算、シミュレーション等により求めておく。

一方、Ｓ２６で「ＮＯ」、即ち、エラーカウンタＥＣがＲＣ未満であると判定された場合は、Ｓ２７およびＳ２８を介することなくリターンする。これらの処理、即ち、パイロット圧異常検出部５４で行われる処理は、各々の油圧アクチュエータ２２の動作に対して実行される。即ち、パイロット圧遮断要求ＤｅｓＰｉおよび遮断電磁弁３０は、各々の油圧アクチュエータ２２毎に設けることができる。この場合には、異常に該当する油圧アクチュエータ２２の動作のみを停止させることができる。一方、遮断電磁弁３０を設けず、かつ、Ｓ２７を省略する構成としてもよい。この場合は、モニタ・操作パネル装置１６による異常の報知に基づいて、オペレータがキーオフすることにより、機械を停止することができる。

本実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。

キャブ９に搭乗したオペレータがエンジン１０を起動させると、エンジン１０によってメインポンプ１１およびパイロットポンプ１２が駆動される。これにより、メインポンプ１１から吐出した圧油は、キャブ９内に設けられた操作レバー装置１５の操作レバー１５Ａの操作（例えば、作業用の操作レバーのレバー操作、走行用の操作レバー・ペダルのレバー操作、ペダル操作）に応じて、各油圧アクチュエータ２２（即ち、左，右の走行油圧モータ２Ｅ、旋回油圧モータ３Ａ、作業装置５のブームシリンダ５Ｄ，アームシリンダ５Ｅ，バケットシリンダ５Ｆ）に供給される。これにより、油圧ショベル１は、下部走行体２による走行動作、上部旋回体４の旋回動作、作業装置５による掘削動作等を行うことができる。

ここで、図１２は、操作レバー１５Ａが操作されたときの駆動許容制御部４４による基本動作を示している。Ｔ１の時点で、オペレータの操作レバー１５Ａの操作が開始され、この操作によってパイロット圧３７が発生する。Ｔ２の時点で、駆動許容制御部４４の駆動許可判定部４８は、パイロット圧センサ情報（であるパイロット圧３７の計測データ３８）に基づいて、オペレータによる各操作レバー１５Ａの操作状況に応じた各油圧アクチュエータ２２の駆動許可信号Ｅｎを出力する。そして、Ｔ２の時点からＴ６の時点まで、駆動許容制御部４４のパイロット圧選択部５０は、駆動許可信号Ｅｎが「駆動許可」であるため、領域制限制御部４０からの要求増圧パイロット圧Ｐｃｒを、増圧パイロット圧Ｐｃとして出力する。このとき、駆動許容制御部４４の電磁弁駆動部５３は、増圧パイロット圧Ｐｃに基づいて、増圧比例電磁弁２５に駆動電流４５を出力する。これにより、領域制限制御部４０による油圧アクチュエータの動作が可能になる。

一方、Ｔ４の時点から領域制限制御部４０の故障により誤った要求増圧パイロット圧Ｐｃｒが出力されると、例えば、この故障による動きに違和感を持ったオペレータが、Ｔ５の時点で全ての操作レバー１５Ａを中立位置に戻し始める。この場合、Ｔ６の時点で、駆動許容制御部４４の駆動許可判定部４８は、全ての油圧アクチュエータ２２の駆動許可信号ＥＮを「駆動不許可」とする。この結果、駆動許容制御部４４のパイロット圧選択部５０は、全ての増圧パイロット圧Ｐｃを０とするので、駆動許容制御部４４の電磁弁駆動部５３による増圧比例電磁弁２５の駆動が停止する。これにより、不当な油圧アクチュエータ２２の動作を停止することができる。

かくして、第１の実施の形態では、駆動許可判定部４８は、操作レバー１５Ａの操作状態に応じて各油圧アクチュエータ２２の駆動を許可するか否かを判定する。そして、駆動が許可された場合は、パイロット圧選択部５０は、領域制限制御部４０が出力した駆動信号（要求増圧パイロット圧４３）で制御弁１４Ａを駆動する。一方、パイロット圧選択部５０は、駆動が許可されない場合は、領域制限制御部４０から駆動信号（要求増圧パイロット圧４３）が出力されても、制御弁１４Ａを駆動しないよう駆動信号を選択する。このため、オペレータが操作レバー１５Ａを操作したときに、当該操作レバー１５Ａに対応する油圧アクチュエータ２２の駆動だけでなく、作業装置５が予め定めた空間的領域から逸脱しないように機械を動作させるために必要な油圧アクチュエータ２２の駆動も許可することができる。これと共に、オペレータが操作レバー１５Ａを中立位置にした場合は、領域制限制御部４０が誤って駆動信号（要求増圧パイロット圧４３）を出力しても、油圧アクチュエータ２２の駆動を許可しないので、機械を停止することができる。

第１の実施の形態では、駆動許可設定手段に対応する図５の駆動許可設定表６０および図８の駆動許可設定表６２によって、油圧アクチュエータ２２のそれぞれに対して駆動を許可する１または複数のレバー操作を任意に設定できる。このため、作業装置５の構成に適した駆動許可、作業装置５の逸脱を防止する空間的領域に適した駆動許可を設定することができる。

第１の実施の形態では、要求増圧パイロット圧異常検出手段としてのパイロット圧異常検出部５４と異常通知部５８とを備えている。このため、各油圧アクチュエータ２２の駆動信号（要求増圧パイロット圧４３）と駆動許可判定部４８が出力する駆動許可信号４９とに基づいて、制御異常の検出および通知を行うことができる。これにより、オペレータに機械の修理を促すことができる。

次に、図１３ないし図１９は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、操作レバー装置を電気レバー装置により構成すると共に、パイロット圧上限決定部を備える構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

複数の操作レバー装置７１は、それぞれ電気式の操作レバー装置として構成され、オペレータによって操作される操作レバー７１Ａを有している。ここで、操作レバー装置７１は、各操作レバー７１Ａの操作量に応じた操作信号（レバー操作量７２）を出力する操作量計測手段を構成している。操作レバー装置７１は、出力側がメインコントローラ３２の車体制御部７３および駆動許容制御部７７に接続されている。操作レバー装置７１は、オペレータが操作レバー１５Ａを手動で傾転操作（レバー操作）すると、そのレバー操作量７２に対応する電気信号（操作信号）が、操作レバー装置７１からメインコントローラ３２の車体制御部７３および駆動許容制御部７７に出力される。

なお、操作レバー装置７１を電気式の操作レバー装置としたことに伴って、パイロットポンプ１２と制御弁１４Ａとの間を接続するパイロット管路９２の途中には、パイロットポンプ１２側から順に、遮断電磁弁３０と比例電磁弁２５と別の圧力センサ２９とが設けられている。

車体制御部７３は、操作レバー１５Ａのレバー操作量７２、エンジン１０の稼働状態（運転状態）、メインポンプ１１の吐出圧、各油圧アクチュエータ２２の負荷圧等に基づいて、エンジン１０の回転数、メインポンプ１１の流量（吐出量）等を制御する。このために、車体制御部７３は、操作レバー装置７１と、エンジン１０と、メインポンプ１１と、各油圧アクチュエータ２２と接続されている。また、車体制御部７３の出力側は、領域制限制御部７５に接続されている。車体制御部７３は、各油圧アクチュエータ２２を動作させるパイロット圧３５に対応する目標パイロット圧７４を領域制限制御部７５に出力する。目標パイロット圧７４は、各々の油圧アクチュエータ２２に対応して出力される。

領域制限制御部７５は、入力側が姿勢センサ３１と車体制御部７３とに接続され、出力側が駆動許容制御部７７に接続されている。領域制限制御部７５は、車体制御部７３と共に、各操作レバー７１Ａの操作量に応じた操作信号（レバー操作量７２）および姿勢センサ３１の姿勢信号（姿勢に関する状態量の検出信号）に基づいて、各制御弁１４Ａを駆動する駆動信号（要求パイロット圧７６）を出力する制御手段（領域制限制御手段）を構成している。即ち、領域制限制御部７５は、油圧ショベル１の姿勢センサ３１の計測データ４１に基づいて機械の姿勢を推定すると共に、車体制御部７３が出力する目標パイロット圧７４に基づいて機械の姿勢の変化を予想する。

そして、領域制限制御部７５は、機械が予め設定した空間領域から逸脱するおそれがない場合は、目標パイロット圧７４を要求パイロット圧７６として駆動許容制御部７７に出力する。一方、領域制限制御部７５は、機械が予め設定した空間領域から逸脱するおそれがある場合は、逸脱しないように目標パイロット圧７４を調整してその調整した目標パイロット圧７４を要求パイロット圧７６として駆動許容制御部７７に出力する。要求パイロット圧７６は、各々の油圧アクチュエータ２２に対応して出力される。

駆動許容制御部（作動許容制御部）７７は、入力側が操作レバー装置７１と領域制限制御部７５と各別の圧力センサ２９とに接続され、出力側が各比例電磁弁２５とモニタ・操作パネル装置１６と遮断電磁弁３０とに接続されている。駆動許容制御部７７は、操作レバー７１Ａのレバー操作量７２に基づいてオペレータによる各操作レバー７１Ａの操作量を認識し、レバー操作量７２に応じて各油圧アクチュエータ２２を動作させるパイロット圧３５の上限値となるパイロット圧上限値を決定（判定）する。そして、駆動許容制御部７７は、各油圧アクチュエータ２２の動作に対応する要求パイロット圧７６がパイロット圧上限値以下の場合は、要求パイロット圧７６に応じて比例電磁弁２５を駆動する駆動電流４５を比例電磁弁２５に出力する。一方、駆動許容制御部７７は、要求パイロット圧７６がパイロット圧上限値よりも高い場合は、パイロット圧上限値に応じて比例電磁弁２５を駆動する駆動電流４５を比例電磁弁２５に出力する。

これにより、車体制御部７３または領域制限制御部７５の異常により領域制限制御部７５から誤った要求パイロット圧７６が出力されても、各油圧アクチュエータ２２の動作は、オペレータのレバー操作量７２に応じて決定されるパイロット圧上限値に応じた速度に抑えられる。さらに、駆動許容制御部７７は、操作レバー７１Ａが中立位置のときに、全ての油圧アクチュエータ２２の駆動を許可しないように、パイロット圧上限値を０にすることができる。これにより、オペレータは、操作レバー７１Ａを中立位置に戻すとパイロット圧上限値が０になり、油圧アクチュエータ２２の不当な動作を停止することができる。

さらに、駆動許容制御部７７は、領域制限制御部７５からパイロット圧上限値よりも高い要求パイロット圧７６が出力された場合は、要求パイロット圧７６に異常がある旨の異常情報４６を、モニタ・操作パネル装置１６に出力することができる。これにより、異常をオペレータに報知することができる。また、駆動許容制御部７７は、別の圧力センサ２９により検出されるパイロット圧３５と後述のパイロット圧８１とを比較し、パイロット圧３５の異常を判定することができる。異常であると判定された場合に、駆動許容制御部７７は、遮断電磁弁３０を駆動（閉弁）する駆動電流４７を遮断電磁弁３０に出力することができる。これにより、パイロット圧の元圧３４が遮断され、機械を停止させることができる。

次に、駆動許容制御部７７について、図１４ないし図１７を参照しつつ説明する。

図１４に示すように、駆動許容制御部７７は、パイロット圧上限決定部７８と、パイロット圧選択部８０と、電磁弁駆動部８３と、パイロット圧異常検出部８４と、異常通知部８８とを備えている。パイロット圧上限決定部７８は、入力側が操作レバー装置７１に接続され、出力側がパイロット圧選択部８０に接続されている。パイロット圧上限決定部７８は、各操作レバー７１Ａの操作量に応じた操作信号（レバー操作量７２）に基づいて各油圧アクチュエータ２２の制御弁１４Ａを駆動する駆動信号（要求パイロット圧７６）の上限値（パイロット圧上限値）を決定（判定）して出力する駆動信号上限決定手段を構成している。即ち、パイロット圧上限決定部７８は、レバー操作量７２に基づいてオペレータによる各操作レバー７１Ａの操作状況に応じた各油圧アクチュエータ２２のパイロット圧上限値を決定する。そして、パイロット圧上限決定部７８は、パイロット圧選択部５０に各油圧アクチュエータ２２のパイロット圧上限値７９を出力する。

パイロット圧選択部８０は、入力側が領域制限制御部７５とパイロット圧上限決定部７８に接続され、出力側が電磁弁駆動部８３とパイロット圧異常検出部８４と異常通知部８８とに接続されている。パイロット圧選択部８０は、駆動信号（領域制限制御部７５からの要求パイロット圧７６）がパイロット圧上限決定部７８で決定されたパイロット圧上限値７９以下である油圧アクチュエータ２２に対しては当該駆動信号（要求パイロット圧７６）で制御弁１４Ａを駆動し、駆動信号（要求パイロット圧７６）がパイロット圧上限決定部７８で決定されたパイロット圧上限値７９を超える油圧アクチュエータ２２に対してはパイロット圧上限値７９で制御弁１４Ａを駆動するように、駆動信号（要求パイロット圧７６）を選択する駆動信号選択手段を構成している。

即ち、パイロット圧選択部８０は、パイロット圧上限値７９に応じて、各油圧アクチュエータ２２の要求パイロット圧７６またはパイロット圧上限値７９のいずれかをパイロット圧８１として選択する。そして、パイロット圧選択部８０は、パイロット圧８１を、電磁弁駆動部８３とパイロット圧異常検出部８４とに出力する。

さらに、パイロット圧選択部８０は、要求パイロット圧７６がパイロット圧上限値７９を超える場合に、要求パイロット圧７６が異常である旨の要求パイロット圧異常情報８２を、異常通知部８８に出力する。即ち、パイロット圧選択部８０は、各油圧アクチュエータ２２の駆動信号（要求パイロット圧７６）とパイロット圧上限決定部７８で決定された駆動信号の上限値（パイロット圧上限値７９）とに基づいて制御異常を検出する異常検出手段（要求パイロット圧異常検出手段）を構成している。なお、パイロット圧選択部８０で行われる図１８の処理については、後で説明する。

電磁弁駆動部８３は、入力側がパイロット圧選択部８０に接続され、出力側が比例電磁弁２５に接続されている。電磁弁駆動部８３は、パイロット圧選択部８０からのパイロット圧８１に基づいて、比例電磁弁２５の駆動電流４５を比例電磁弁２５に出力する。これにより、比例電磁弁２５が駆動電流４５に応じて開弁し、制御弁１４Ａのパイロット部にパイロット圧８１に対応するパイロット圧３５が供給される。

パイロット圧異常検出部８４は、入力側がパイロット圧選択部８０と各別の圧力センサ２９とに接続され、出力側が異常通知部８８と遮断電磁弁３０とに接続されている。パイロット圧異常検出部８４は、各別の圧力センサ２９のパイロット圧センサ情報８５であるパイロット圧３５の計測データとパイロット圧選択部８０からのパイロット圧８１とを比較して、パイロット圧３５の異常を検出する。パイロット圧異常検出部８４は、パイロット圧３５の異常を検出した場合は、パイロット圧３５が異常である旨のパイロット圧異常情報８６を異常通知部８８に出力する。

これと共に、パイロット圧異常検出部８４は、パイロット圧（の元圧３４）を遮断する指令信号となるパイロット圧遮断要求８７を遮断電磁弁３０に出力する。即ち、パイロット圧異常検出部８４は、パイロット圧選択部８０で選択された駆動信号（パイロット圧８１）と制御弁１４Ａに供給される実際の駆動信号（パイロット圧３５）とに基づいて制御異常を検出する別の異常検出手段（パイロット圧異常検出手段）、および、異常を検出したときに制御弁１４Ａに対する駆動信号（パイロット圧）を遮断する駆動信号停止手段を構成している。なお、パイロット圧異常検出部８４で行われる処理は、第１の実施の形態のパイロット圧異常検出部５４で行われる図１１の処理と、「増圧パイロット圧Ｐｃ」が「パイロット圧Ｐｃ」となる点で相違する以外、同様である。

異常通知部８８は、入力側がパイロット圧選択部８０とパイロット圧異常検出部８４とに接続され、出力側がモニタ・操作パネル装置１６に接続されている。異常通知部８８は、パイロット圧選択部８０、および／または、パイロット圧異常検出部８４により制御異常を検出したときに異常を通知する異常通知手段を構成している。即ち、異常通知部８８は、パイロット圧選択部８０からの要求パイロット圧異常情報８２、および／または、パイロット圧異常検出部８４からのパイロット圧異常情報８６に基づいて、異常がある旨および異常の内容に対応する異常情報４６を、モニタ・操作パネル装置１６に出力する。

ここで、パイロット圧上限決定部７８は、オペレータのレバー操作毎に各油圧アクチュエータ２２の動作を許容するパイロット圧上限値を予め設定することができる。図１５は、各々のレバー操作毎に各油圧アクチュエータ２２の動作を許容するパイロット圧上限値の例をマトリクスで示したパイロット圧上限値設定表９０である。図１５中の「０」は、パイロット圧上限値が０であることを示しており、油圧アクチュエータ２２を動作させない。図１５中の「Ｃａ」と「Ｃｂ」は、図１７に示すように、レバー操作量に応じてパイロット圧の上限値がそれぞれ変わる。図１７に示すように、レバー操作量が０からｖ１までは、ＣａもＣｂも不感帯となっている。ｖ１からｖ２までは、ＣａもＣｂも、レバー操作量の増加に応じてパイロット圧上限値が増加（例えば、比例増加）する。そして、ｖ２でパイロット圧上限値の最大値、即ち、ＣａはＰｐａ２に達し、ＣｂはＰｐｂ２に達する。

パイロット圧上限決定部７８は、１または複数のレバー操作がなされた場合、パイロット圧上限値設定表９０に基づいて、各油圧アクチュエータ２２の動作毎のレバー操作に対応するパイロット圧上限値の中から最も大きい値をパイロット圧上限値７９として出力する。

オペレータがアーム引きとバケット掘削の操作を行った場合、図１６に示すように、パイロット圧上限決定部７８は、アーム引きとバケット掘削のそれぞれのレバー操作量に応じて各油圧アクチュエータのパイロット圧上限値７９を決定する。具体的には、アーム引き操作量がＶ３、バケット掘削操作量がｖ４とすると、アーム引きのパイロット圧上限値は、図１７の「Ｃａ」からＰｐａ３となり、バケット掘削のパイロット圧上限値は、図１７の「Ｃａ」からＰｐａ４となる。一方、ブーム上げのパイロット圧上限値は、図１７の「Ｃａ」と「Ｃｂ」とからＰｐａ３とＰｐｂ４のうち最も大きい値であるＰｐａ３となる。さらに、他の操作のパイロット圧上限値は０となる。

これにより、オペレータによるブーム上げ操作がなくても、領域制限制御部７５によるブーム上げに対応する油圧アクチュエータ２２の動作が可能になる。また、領域制限制御部７５が故障により誤った要求パイロット圧７６を出力しても、不当なブーム上げ動作をオペレータのレバー操作量に応じた速度に抑えることができる。さらに、オペレータは、操作レバー７１Ａを中立位置に戻すことにより、不当なブーム上げ動作を停止することができる。

このように、パイロット圧上限決定部７８は、図１５に示すパイロット圧上限値設定表９０、および、図１７に示すレバー操作量とパイロット圧上限値との特性線図９１とを備えている。パイロット圧上限値設定表９０は、オペレータが行うレバー操作とこれに対応した各レバー操作のパイロット圧上限値との対応関係を表したものである。レバー操作量とパイロット圧上限値との特性線図９１は、レバー操作量とパイロット圧上限値との対応関係を表したものである。そして、図１５のパイロット圧上限値設定表９０は、各油圧アクチュエータ２２のそれぞれに対して各レバー操作の操作量に応じた駆動信号（パイロット圧）の上限値を決定する駆動信号上限値設定手段を構成している。

なお、駆動信号上限値設定手段は、オペレータが行うレバー操作とこれに対応した各レバー操作のパイロット圧上限値との対応関係が設定されたものであればよく、図１５のような表（マトリクス）に限定するものではない。また、パイロット圧上限値設定表９０、および、レバー操作量とパイロット圧上限値との特性線図９１は、図１５および図１７に限定されるものではなく、領域制限制御部７５の制限制御に応じて各種の駆動信号上限値設定表（オペレータが行うレバー操作とこれに対応した各レバー操作のパイロット圧上限値との対応関係）および特性線図（レバー操作量とパイロット圧上限値との対応関係）を設定することができる。

次に、図１８は、パイロット圧選択部８０で行われる制御処理を示している。図１８の制御処理は、例えば、メインコントローラ３２（パイロット圧選択部８０）に通電している間、所定の制御周期で繰り返し実行される。

パイロット圧選択部８０の制御処理がスタートすると、パイロット圧選択部８０は、Ｓ３１で、領域制限制御部７５から出力された要求パイロット圧７６、即ち、要求パイロット圧Ｐｃｒを取得する。続く、Ｓ３２では、パイロット圧上限決定部７８から出力された上限値決定結果に対応するパイロット圧上限値７９、即ち、パイロット圧上限値Ｐｐを取得する。そして、Ｓ３３では、要求パイロット圧Ｐｃｒがパイロット圧上限値Ｐｐ以下であるか否かを判定する。

Ｓ３３で「ＹＥＳ」、即ち、要求パイロット圧Ｐｃｒがパイロット圧上限値Ｐｐ以下であると判定された場合は、Ｓ３４に進む。Ｓ３４では、要求パイロット圧Ｐｃｒをパイロット圧Ｐｃとする。即ち、電磁弁駆動部８３およびパイロット圧異常検出部８４に対してパイロット圧８１を、パイロット圧Ｐｃ（＝Ｐｃｒ）として出力し、リターンする（リターンを介してスタートに戻りＳ３１以降の処理を繰り返す）。

一方、Ｓ３３で「ＮＯ」、即ち、要求パイロット圧Ｐｃｒがパイロット圧上限値Ｐｐよりも大きいと判定された場合は、Ｓ３５に進む。Ｓ３５では、要求パイロット圧Ｐｃｒをパイロット圧上限値Ｐｐとする。即ち、電磁弁駆動部８３およびパイロット圧異常検出部８４に対してパイロット圧８１を、パイロット圧Ｐｃ（＝Ｐｐ）として出力する。続くＳ６では、要求パイロット圧Ｐｃｒが異常である旨の異常情報である要求パイロット圧異常情報８２を異常通知部８８に出力し、リターンする。これらの処理、即ち、パイロット圧選択部８０で行われる処理は、各々の油圧アクチュエータ２２の動作に対して実行される。

ここで、図１９は、操作レバー７１Ａが操作されたときの駆動許容制御部７７による基本動作を示している。Ｔ１の時点で、オペレータの操作レバー７１Ａの操作が開始される。Ｔ２の時点から、駆動許容制御部７７のパイロット圧上限決定部７８から出力されるパイロット圧上限値Ｐｐが、操作レバー７１Ａの操作量の増大に伴って増大する。そして、Ｔ２の時点からＴ５の時点では、領域制限制御部７５からの要求パイロット圧Ｐｃｒがパイロット圧上限値Ｐｐ以下であるため、駆動許容制御部７７のパイロット圧選択部８０は、領域制限制御部７５からの要求パイロット圧Ｐｃｒを、パイロット圧ｐｃとして出力する。このとき、駆動許容制御部７７の電磁弁駆動部８３は、パイロット圧Ｐｃに基づいて、比例電磁弁２５に駆動電流４５を出力する。これにより、車体制御部７３や領域制限制御部７５による油圧アクチュエータ２２の動作が可能になる。

一方、Ｔ４の時点から車体制御部７３または領域制限制御部７５の故障により誤った要求パイロット圧Ｐｃｒが出力され、Ｔ５の時点から要求パイロット圧Ｐｃｒがパイロット圧上限値Ｐｐよりも大きくなると、駆動許容制御部７７のパイロット圧選択部８０は、パイロット圧上限値Ｐｐをパイロット圧ｐｃとして出力する。これにより、Ｔ５からＴ６の時点で、レバー操作量に応じたパイロット圧ｐｃに抑えることができる。さらに、オペレータがＴ６の時点で操作レバー７１Ａを中立位置に戻し始めると、Ｔ７の時点で、駆動許容制御部７７のパイロット圧上限決定部７８のパイロット圧上限値Ｐｐが０になる。この結果、駆動許容制御部７７のパイロット圧選択部５０は、パイロット圧Ｐｃを０とするので、駆動許容制御部７７の電磁弁駆動部８３による比例電磁弁２５の駆動が停止する。これにより、不当な油圧アクチュエータ２２の動作を減速、停止することができる。

第２の実施の形態は、上述のようなパイロット圧上限決定部７８によりパイロット圧ｐｃをパイロット圧上限値Ｐｐ以下に規制するもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

特に、第２の実施の形態では、パイロット圧上限決定部７８は、操作レバー７１Ａの操作量に応じて各油圧アクチュエータ２２の制御弁１４Ａを駆動する駆動信号（要求パイロット圧７６）の上限値を決定する。そして、パイロット圧選択部８０は、駆動信号（要求パイロット圧７６）が上限値以下である油圧アクチュエータ２２に対しては、領域制限制御部７５が出力した当該駆動信号（要求パイロット圧７６）で制御弁１４Ａを駆動する。一方、パイロット圧選択部８０は、駆動信号（要求パイロット圧７６）が上限値を超える油圧アクチュエータ２２に対しては、上限値（パイロット圧上限値７９）で制御弁１４Ａを駆動するように駆動信号（要求パイロット圧７６）を選択する。このため、オペレータが操作レバー７１Ａを操作したときに、当該操作レバー７１Ａに対応する油圧アクチュエータ２２の駆動だけでなく、作業装置５が予め定めた空間的領域から逸脱しないように機械を動作させるために必要な油圧アクチュエータ２２の駆動も許可することができる。これと共に、領域制限制御部７５から誤った駆動信号（要求パイロット圧７６）が出力されても、オペレータによるレバー操作量７２に応じた駆動信号、即ち、パイロット圧上限値７９に抑えられるため、機械の速度変化を抑えることができる。さらに、オペレータが操作レバー７１Ａを中立位置にした場合は、領域制限制御部７５から誤った駆動信号（要求パイロット圧７６）が出力されても、駆動信号がパイロット圧上限値７９の０に抑えられる。これにより、油圧アクチュエータ２２の駆動が許可されなくなり、機械を停止することができる。

第２の実施の形態では、駆動信号上限設定手段に対応する図１５のパイロット圧上限値設定表９０によって、油圧アクチュエータ２２のそれぞれに対して各レバー操作の操作量に応じた駆動信号の上限値（パイロット圧上限値７９）を設定できる。このため、作業装置５の構成に適した駆動信号の上限値、作業装置５の逸脱を防止する空間的領域に適した駆動信号の上限値を設定することができる。

第２の実施の形態では、要求パイロット圧異常検出手段としてのパイロット圧選択部８０および異常通知部８８を備えている。このため、各油圧アクチュエータ２２の駆動信号（要求パイロット圧７６）とパイロット圧上限決定部７８が出力する駆動信号の上限値（パイロット圧上限値７９）とに基づいて、制御異常の検出および通知を行うことができる。これにより、オペレータに機械の修理を促すことができる。

なお、上述した第１の実施の形態では、車体制御部３６と領域制限制御部４０と駆動許容制御部４４とを一つのメインコントローラ３２に実装した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、領域制限制御部４０と駆動許容制御部４４とを、車体制御部３６を実装したメインコントローラ３２とは別のコントローラに実装する構成としてもよい。また、車体制御部３６と領域制限制御部４０と駆動許容制御部４４とを、それぞれ別のコントローラに実装する構成としてもよい。このことは、第２の実施の形態についても同様である。

上述した第１の実施の形態では、領域制限制御部４０で行われる制御として、目標面６１よりも下を掘り過ぎないようにブーム５Ａを上げ方向に動作させた場合、および、干渉防止領域６３にバケット５Ｃが入らないようにアーム５Ｂを押し方向に動作させる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、制御手段（領域制限制御手段）は、上記以外にも、例えば、作業現場における機械上方の施設への衝突の回避等、機械が予め設定した空間領域から逸脱しないようにするための各種の制御を行う構成とすることができる。このことは、第２の実施の形態についても同様である。

上述した第１の実施の形態では、操作レバー１５Ａを用いて油圧アクチュエータ２２を操作する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、操作ペダル、操作スティック等の各種の操作具により油圧アクチュエータを操作する構成とすることができる。即ち、操作レバーは、各種の操作具を含むものである。このことは、第２の実施の形態についても同様である。

上述した第１の実施の形態では、制御弁１４Ａを駆動する駆動信号をパイロット圧（油圧）とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、制御弁を電磁弁とするとともに駆動信号を電気信号とする等、油圧以外にも各種の駆動信号を用いることができる。このことは、第２の実施の形態についても同様である。

上述した第１の実施の形態では、旋回装置３の駆動源を旋回油圧モータ３Ａにより構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、旋回装置の駆動源を油圧モータ（旋回油圧モータ）と電動モータ（旋回電動モータ）により構成してもよい。また、旋回装置の駆動源を電動モータ（旋回電動モータ）のみにより構成してもよい。このことは、第２の実施の形態についても同様である。

上述した各実施の形態では、建設機械として、油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ホイールローダ等の各種の建設機械に広く適用することができる。さらに、各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

以上の実施の形態によれば、制御手段が正常であるか否かに拘わらず、操作レバーを中立位置にすることで機械を停止することができ、かつ、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように制御することができる。

（１）．即ち、実施の形態によれば、駆動許可判定手段と、駆動信号選択手段とを備える構成としている。そして、駆動信号選択手段は、駆動許可判定手段により駆動が許可されない油圧アクチュエータに対しては制御弁を駆動しないように、駆動信号を選択する。この場合に、駆動許可判定手段は、操作レバーが中立位置のときは、全ての油圧アクチュエータの駆動を許可しないようにできる。これにより、オペレータが操作レバーを中立位置にすると、仮に異常な駆動信号があったとしても、駆動信号選択手段は、制御弁を駆動しないように駆動信号を選択する。この結果、異常な駆動信号がないときは勿論、仮に異常な駆動信号があったとしても、操作レバーを中立位置にすることで、機械を停止することができる。

一方、駆動許可判定手段は、操作レバーが中立位置から操作されているときは、そのレバー操作に対して作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように制御するために必要な油圧アクチュエータの駆動を許可するようにできる。これにより、仮に異常な駆動信号（例えば、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように制御する駆動信号以外の駆動信号）があったとしても、駆動信号選択手段は、異常な駆動信号を選択せずに、駆動許可判定手段により駆動が許可された油圧アクチュエータに対する駆動信号を選択する。この結果、異常な駆動信号がないときは勿論、仮に異常な駆動信号があったとしても、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように制御することができる。

（２）．実施の形態によれば、駆動許可判定手段は、駆動許可設定手段を備える構成としている。この場合に、駆動許可設定手段は、レバー操作とそのレバー操作に対して駆動を許可するアクチュエータの動作との対応関係として設定することができる。即ち、駆動許可設定手段は、作業装置の構成に適した駆動許可、および／または、作業装置の逸脱を防止する空間的領域に適した駆動許可を設定することができる。これにより、駆動許可判定手段は、各油圧アクチュエータの駆動を許可するか否かの判定を適正に、かつ、安定して行うことができる。

（３）．実施の形態によれば、異常検出手段と、異常通知手段とをさらに備える構成としている。これにより、オペレータに異常を通知すること、さらには、機械を自動的に停止することができる。この結果、オペレータに機械の修理を促すことができる。

（４）．実施の形態によれば、駆動信号上限決定手段と、駆動信号選択手段とを備える構成としている。そして、駆動信号選択手段は、駆動信号が駆動信号上限決定手段で決定された上限値を超える油圧アクチュエータに対しては上限値で制御弁を駆動するように、駆動信号を選択する。この場合に、駆動信号上限決定手段は、操作レバーが中立位置のときは、全ての油圧アクチュエータに対する駆動信号の上限値を０にできる。これにより、オペレータが操作レバーを中立位置にすると、仮に異常な駆動信号があったとしても、駆動信号選択手段は、駆動信号を上限値である０を選択する。これにより、異常な駆動信号がないときは勿論、仮に異常な駆動信号があったとしても、操作レバーを中立位置にすることで、機械を停止することができる。

一方、駆動信号上限決定手段は、操作レバーが中立位置から操作されているときは、そのレバー操作に対して作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように制御するために必要な油圧アクチュエータを駆動できるように駆動信号の上限値を決定できる。これにより、仮に異常な駆動信号（例えば、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように制御する駆動信号の上限値を超える駆動信号）があったとしても、駆動信号選択手段は、駆動信号上限決定手段により決定された駆動信号の上限値を選択する。この結果、異常な駆動信号がないときは勿論、仮に異常な駆動信号があったとしても、作業装置が予め定めた空間的領域から逸脱しないように制御することができる。

（５）．実施の形態によれば、駆動信号上限決定手段は、駆動信号上限値設定手段を備える構成としている。この場合に、駆動信号上限値設定手段は、レバー操作とそのレバー操作に対して駆動を許可するアクチュエータに対する駆動信号の上限値との対応関係として設定することができる。即ち、駆動信号上限決定手段は、作業装置の構成に適した駆動信号の上限値、および／または、作業装置の逸脱を防止する空間的領域に適した駆動信号の上限値を設定することができる。これにより、駆動信号上限決定手段は、各油圧アクチュエータに対する上限値の決定を適正に、かつ、安定して行うことができる。

（６）．実施の形態によれば、異常検出手段と、異常通知手段とをさらに備える構成としている。これにより、オペレータに異常を通知すること、さらには、機械を自動的に停止することができる。この結果、オペレータに機械の修理を促すことができる。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体（機械）
２Ｅ 走行油圧モータ（油圧アクチュエータ）
３ 旋回装置（機械）
３Ａ 旋回油圧モータ（油圧アクチュエータ）
４ 上部旋回体（機械）
５ 作業装置（機械）
５Ｄ ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
５Ｅ アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
５Ｆ バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
１４ 制御弁装置
１４Ａ 制御弁
１５ 操作レバー装置
１５Ａ 操作レバー
２８ 圧力センサ（操作量計測手段）
３１ 姿勢センサ（姿勢計測手段）
３２ メインコントローラ
４０，７５ 領域制限制御部（制御手段）
４８ 駆動許可判定部（駆動許可判定手段）
５０，８０パイロット圧選択部（駆動信号選択手段、異常検出手段）
５８，８８ 異常通知部（異常通知手段）
６０，６２ 駆動許可設定表（駆動許可設定手段）
７１ 操作レバー装置（操作量計測手段）
７１Ａ 操作レバー
７３ 車体制御部（制御手段）
７８ パイロット圧上限決定部（駆動信号上限決定手段）
９０ パイロット圧上限値設定表（駆動信号上限設定手段）

本発明の建設機械の駆動制御装置は、建設機械の複数の油圧アクチュエータを操作する複数の操作レバーの操作量に応じて操作信号を出力する操作量計測手段からの信号と、前記建設機械の姿勢に応じて姿勢信号を出力する姿勢計測手段からの信号とに基づいて、前記各油圧アクチュエータの各制御弁を駆動する駆動信号を前記制御弁に出力する。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、予め設定されたオペレータのレバー操作と駆動許可対象との対応関係を表す駆動許可設定表を有し、該駆動許可設定表と前記操作信号とに基づいて前記各油圧アクチュエータの駆動を許可するか否かを判定する駆動許可判定手段と、前記各油圧アクチュエータのうち前記駆動許可判定手段により駆動が許可された油圧アクチュエータに対しては前記駆動信号で前記制御弁を駆動し、前記各油圧アクチュエータのうち前記駆動許可判定手段により駆動が許可されない油圧アクチュエータに対しては前記制御弁を駆動しないように、前記駆動信号を選択する駆動信号選択手段と、前記各油圧アクチュエータの前記駆動信号と前記駆動許可判定手段で判定された駆動許可信号とに基づいて制御異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により前記制御異常を検出したときに前記制御弁に対する駆動信号を遮断する駆動信号停止手段と、を備えている。

一方、請求項４の発明が採用する構成の特徴は、予め設定されたオペレータのレバー操作と前記各制御弁を駆動する前記駆動信号の上限値との対応関係を表す上限値設定表を有し、該上限値設定表と前記操作信号とに基づいて前記各制御弁を駆動する前記駆動信号の上限値を決定する駆動信号上限決定手段と、前記各油圧アクチュエータのうち前記駆動信号が前記駆動信号上限決定手段で決定された上限値以下である油圧アクチュエータに対しては当該駆動信号で前記制御弁を駆動し、前記各油圧アクチュエータのうち前記駆動信号が前記駆動信号上限決定手段で決定された上限値を超える油圧アクチュエータに対しては前記上限値で前記制御弁を駆動するように、前記駆動信号を選択する駆動信号選択手段と、前記各油圧アクチュエータの前記駆動信号と前記駆動信号上限決定手段で決定された前記駆動信号の上限値とに基づいて制御異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により前記制御異常を検出したときに前記制御弁に対する駆動信号を遮断する駆動信号停止手段と、を備えている。

複数の操作レバー装置７１は、それぞれ電気式の操作レバー装置として構成され、オペレータによって操作される操作レバー７１Ａを有している。ここで、操作レバー装置７１は、各操作レバー７１Ａの操作量に応じた操作信号（レバー操作量７２）を出力する操作量計測手段を構成している。操作レバー装置７１は、出力側がメインコントローラ３２の車体制御部７３および駆動許容制御部７７に接続されている。操作レバー装置７１は、オペレータが操作レバー７１Ａを手動で傾転操作（レバー操作）すると、そのレバー操作量７２に対応する電気信号（操作信号）が、操作レバー装置７１からメインコントローラ３２の車体制御部７３および駆動許容制御部７７に出力される。

車体制御部７３は、操作レバー７１Ａのレバー操作量７２、エンジン１０の稼働状態（運転状態）、メインポンプ１１の吐出圧、各油圧アクチュエータ２２の負荷圧等に基づいて、エンジン１０の回転数、メインポンプ１１の流量（吐出量）等を制御する。このために、車体制御部７３は、操作レバー装置７１と、エンジン１０と、メインポンプ１１と、各油圧アクチュエータ２２と接続されている。また、車体制御部７３の出力側は、領域制限制御部７５に接続されている。車体制御部７３は、各油圧アクチュエータ２２を動作させるパイロット圧３５に対応する目標パイロット圧７４を領域制限制御部７５に出力する。目標パイロット圧７４は、各々の油圧アクチュエータ２２に対応して出力される。

一方、Ｔ４の時点から車体制御部７３または領域制限制御部７５の故障により誤った要求パイロット圧Ｐｃｒが出力され、Ｔ５の時点から要求パイロット圧Ｐｃｒがパイロット圧上限値Ｐｐよりも大きくなると、駆動許容制御部７７のパイロット圧選択部８０は、パイロット圧上限値Ｐｐをパイロット圧ｐｃとして出力する。これにより、Ｔ５からＴ６の時点で、レバー操作量に応じたパイロット圧ｐｃに抑えることができる。さらに、オペレータがＴ６の時点で操作レバー７１Ａを中立位置に戻し始めると、Ｔ７の時点で、駆動許容制御部７７のパイロット圧上限決定部７８のパイロット圧上限値Ｐｐが０になる。この結果、駆動許容制御部７７のパイロット圧選択部８０は、パイロット圧Ｐｃを０とするので、駆動許容制御部７７の電磁弁駆動部８３による比例電磁弁２５の駆動が停止する。これにより、不当な油圧アクチュエータ２２の動作を減速、停止することができる。

Claims (6)

1. 機械に備えられた複数の油圧アクチュエータを操作する複数の操作レバーと、
   前記各操作レバーの操作量に応じた操作信号を出力する操作量計測手段と、
   前記機械の姿勢に応じた姿勢信号を出力する姿勢計測手段と、
   前記各油圧アクチュエータの駆動を制御する複数の制御弁と、
   前記操作信号および前記姿勢信号に基づいて前記各制御弁を駆動する駆動信号を出力する制御手段とを備えた建設機械の駆動制御装置において、
   前記操作信号に基づいて前記各油圧アクチュエータの駆動を許可するか否かを判定する駆動許可判定手段と、
   前記駆動許可判定手段により駆動が許可された前記油圧アクチュエータに対しては前記駆動信号で前記制御弁を駆動し、前記駆動許可判定手段により駆動が許可されない前記油圧アクチュエータに対しては前記制御弁を駆動しないように、前記駆動信号を選択する駆動信号選択手段とを備える構成としたことを特徴とする建設機械の駆動制御装置。
2. 前記駆動許可判定手段は、前記各油圧アクチュエータのそれぞれに対して駆動を許可する１または複数のレバー操作を設定する駆動許可設定手段を備える構成としたことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の駆動制御装置。
3. 前記各油圧アクチュエータの前記駆動信号と前記駆動許可判定手段で判定された駆動許可信号とに基づいて制御異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段により前記制御異常を検出したときに異常を通知する異常通知手段とをさらに備える構成としたことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の駆動制御装置。
4. 機械に備えられた複数の油圧アクチュエータを操作する複数の操作レバーと、
   前記各操作レバーの操作量に応じた操作信号を出力する操作量計測手段と、
   前記機械の姿勢に応じた姿勢信号を出力する姿勢計測手段と、
   前記各油圧アクチュエータの駆動を制御する複数の制御弁と、
   前記操作信号および前記姿勢信号に基づいて前記各制御弁を駆動する駆動信号を出力する制御手段とを備えた建設機械の駆動制御装置において、
   前記操作信号に基づいて前記各油圧アクチュエータの前記制御弁を駆動する前記駆動信号の上限値を決定する駆動信号上限決定手段と、
   前記駆動信号が前記駆動信号上限決定手段で決定された上限値以下である前記油圧アクチュエータに対しては当該駆動信号で前記制御弁を駆動し、前記駆動信号が前記駆動信号上限決定手段で決定された上限値を超える前記油圧アクチュエータに対しては前記上限値で前記制御弁を駆動するように、前記駆動信号を選択する駆動信号選択手段とを備える構成としたことを特徴とする建設機械の駆動制御装置。
5. 前記駆動信号上限決定手段は、前記各油圧アクチュエータのそれぞれに対して各レバー操作の操作量に応じた前記駆動信号の上限値を決定する駆動信号上限値設定手段を備える構成としたことを特徴とする請求項４に記載の建設機械の駆動制御装置。
6. 前記各油圧アクチュエータの前記駆動信号と前記駆動信号上限決定手段で決定された前記駆動信号の上限値とに基づいて制御異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段により前記制御異常を検出したときに異常を通知する異常通知手段とをさらに備える構成としたことを特徴とする請求項４に記載の建設機械の駆動制御装置。

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