WO2016189993A1 - 建設機械 - Google Patents

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WO2016189993A1
WO2016189993A1 PCT/JP2016/061954 JP2016061954W WO2016189993A1 WO 2016189993 A1 WO2016189993 A1 WO 2016189993A1 JP 2016061954 W JP2016061954 W JP 2016061954W WO 2016189993 A1 WO2016189993 A1 WO 2016189993A1
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attachment
start position
tip
speed
cab
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PCT/JP2016/061954
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English (en)
French (fr)
Inventor
耕治 山下
Original Assignee
コベルコ建機株式会社
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Priority to US15/577,135 priority patent/US10370822B2/en
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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2033—Limiting the movement of frames or implements, e.g. to avoid collision between implements and the cabin
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
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    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
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    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/96—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements for alternate or simultaneous use of different digging elements
    • E02F3/963—Arrangements on backhoes for alternate use of different tools
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/04—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by magnetic means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes

Definitions

  • the present invention relates to a construction machine having a machine body in which a driver's cab is formed and an attachment attached to the machine body so as to be displaceable, and configured to prevent interference between the driver's cab and the attachment. is there.
  • an airframe in which a cab is formed, an attachment attached to the airframe, a drive means for driving the attachment, an attitude detection means for detecting the attitude of the attachment, and interference between the attachment and the cab are prevented.
  • a construction machine provided with a control device for controlling the drive means.
  • the attachment has a boom having a base end rotatably attached to the fuselage, an arm having a base end rotatably attached to the tip of the boom, and a rotation with respect to the tip of the arm.
  • a bucket attached in a possible manner.
  • the driving means includes a boom cylinder that rotationally drives the boom with respect to the airframe, an arm cylinder that rotationally drives the arm with respect to the boom, and a bucket cylinder that rotationally drives the bucket with respect to the arm.
  • the posture detection means has a boom angle sensor that detects the angle of the boom relative to the fuselage and an arm angle sensor that detects the angle of the arm relative to the boom.
  • the control device specifies (calculates) the tip position of the attachment based on the detection result by the boom angle sensor and the arm angle sensor and information on the rotation range of the bucket.
  • control device when the attachment tip position reaches the boundary of the interference region set in advance outside the cab based on the specified tip position of the attachment and the information on the position of the cab, The drive means is controlled to stop.
  • the posture detection means specifies the tip position of the attachment based on the angles of the boom and the arm.For example, when an object held by the attachment projects to the cab side from the tip position of the attachment, The position of this object cannot be specified.
  • a distance detector including an ultrasonic sensor and an optical sensor instead of the angle sensor is provided, and the distance from the cab to an object approaching the cab is detected by the distance detector.
  • Construction machinery is also known.
  • An object of the present invention is to provide a construction capable of reliably preventing contact of an object with a cab when the attachment approaches the cab while suppressing the speed of the attachment when the attachment is sufficiently away from the cab. To provide a machine.
  • the present invention provides a construction machine having an airframe in which an operator cab is formed, a base end portion attached to the airframe, and a front end portion opposite to the base end portion.
  • An attachment configured to change the posture so that the tip portion is displaced with respect to the cab, a drive unit that drives the attachment so that a speed of the tip portion can be adjusted, and an attachment of the attachment
  • a distance detector capable of detecting the distance from the cab to the object to be detected outside the cab, and the detection results of the attitude detection means and the distance detector
  • a control device that controls the driving means so as to prevent the attachment from interfering with the cab, and the control device is a period during which the tip of the attachment is approaching the cab (I) when it is confirmed that the tip of the attachment has reached a predetermined distance detection start position away from the cab based on the posture of the attachment detected by the posture detection means, Based on the distance of the detected object detected by the distance detector,
  • the present invention it is possible to reliably prevent an object from contacting the cab when the attachment approaches the cab while suppressing the speed of the attachment from being limited when the attachment is sufficiently away from the cab.
  • FIG. 1 is a side view showing the overall configuration of the hydraulic excavator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a control system provided in the construction machine of FIG.
  • FIG. 3 is a first half of a flowchart showing processing executed by the controller of FIG.
  • FIG. 4 is the latter half of the flowchart showing the processing executed by the controller of FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing the deceleration characteristics of the attachment determined by the controller of FIG.
  • FIG. 6 is a side view showing an overall configuration of a hydraulic excavator according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing processing executed by a controller provided in the excavator shown in FIG.
  • a construction machine 1 as an example of a construction machine according to a first embodiment of the present invention includes a lower traveling body 2 having a crawler 2a, and an upper portion provided on the lower traveling body 2 so as to be able to turn.
  • a revolving structure 3 and an attachment 4 attached to the upper revolving structure 3 are provided.
  • the lower traveling body 2 and the upper swing body 3 constitute an airframe in which a cab is partitioned (formed) by a cab 14 described later.
  • the attachment 4 has a boom 5 having a base end portion rotatably attached to the upper swing body 3 around an axis along the horizontal direction, and an axis around the axis along the horizontal direction with respect to the distal end portion of the boom 5.
  • the arm 6 has a base end portion that is rotatably attached, and a bucket 7 that is rotatably attached to an axis along the horizontal direction with respect to the distal end portion of the arm 6.
  • the attachment 4 also includes a boom cylinder 8 that rotates the boom 5 relative to the upper swing body 3, an arm cylinder 9 that rotates the arm 6 relative to the boom 5, and a bucket 7 that rotates relative to the arm 6. And a bucket cylinder 10 that performs.
  • the attachment 4 includes a base end portion of the boom 5 attached to the airframe (the lower traveling body 2 and the upper swing body 3), and a distal end portion of the arm 6 opposite to the base end portion of the boom 5.
  • the posture of the arm 6 can be changed according to the operation of the boom cylinder 8 and the arm cylinder 9 so that the distal end portion of the arm 6 is displaced with respect to the cab (cab 14 described later).
  • the attachment 4 is provided with posture detecting means for detecting the posture of the attachment 4.
  • the posture detection means includes a boom angle sensor 11 provided on the boom 5 and an arm angle sensor 12 provided on the arm 6.
  • the boom angle sensor 11 detects the angle of the boom 5 with respect to the upper swing body 3.
  • the arm angle sensor 12 detects the angle of the arm 6 with respect to the boom 5.
  • Both angle sensors 11 and 12 are constituted by, for example, a rotary encoder.
  • the upper swing body 3 includes an upper frame 13 that is turnably mounted on the lower traveling body 2, a cab 14 that is provided on the upper frame 13, and a distance detection sensor (distance detector) that is attached to the cab 14. ) 15 and the control system 16 shown in FIG.
  • the upper frame 13 rotatably supports the base end portion of the attachment 4 (base end portion of the boom 5).
  • the cab 14 has wall portions provided above and around a cab (reference number omitted) formed on the upper frame 13. That is, the cab 14 partitions (forms) the cab in the upper swing body 3.
  • the cab 14 is provided at the front portion of the upper frame 13.
  • the distance detection sensor 15 is provided on the front surface of the cab 14 and can detect the distance from the cab to the detected object (for example, the bucket 7) outside the cab.
  • the distance detection sensor 15 for example, an ultrasonic sensor, a depth sensor, and a stereo camera can be employed.
  • the ultrasonic sensor transmits an ultrasonic wave toward the object to be detected within a predetermined detection range, receives the reflected wave, and detects a distance to the object to be detected based on a time required from oscillation to reception. Is.
  • the depth sensor emits infrared rays to the object to be detected within a predetermined detection range, receives infrared rays reflected from the object to be detected, and based on the time required from receiving the infrared rays to receiving the object, The distance is detected.
  • the stereo camera has two cameras that pick up images of the detected object from different positions, and detects the distance to the detected object based on the difference in the position of the detected object in the images of the cameras.
  • control system 16 will be described with reference to FIG.
  • the control system 16 includes a first hydraulic pump 17 that supplies hydraulic oil to the boom cylinder 8 and the bucket cylinder 10, a second hydraulic pump 18 that supplies hydraulic oil to the arm cylinder 9, a first hydraulic pump 17, and the boom cylinder 8. Between the first hydraulic pump 17 and the bucket cylinder 10, between the second hydraulic pump 18 and the arm cylinder 9, between the boom control valve 19 provided between the first hydraulic pump 17 and the bucket cylinder 10. And an arm control valve 21 provided.
  • the boom control valve 19 includes a neutral position for stopping the boom cylinder 8, a boom raising position (the left position in the figure) for performing the extending operation of the boom cylinder 8 (the raising operation of the boom 5), and the boom cylinder 8. And a boom lowering position (right position in the figure) for performing the shrinking operation (lowering operation by the boom 5).
  • the boom control valve 19 has a pilot port for switching between a boom raising position and a boom lowering position.
  • the boom control valve 19 is normally urged to a neutral position, and is supplied with pilot pressure to one of the pilot ports. It is switched to the boom raising position or the boom lowering position.
  • the bucket control valve 20 is connected to the first hydraulic pump 17 in parallel with the boom control valve 19.
  • the bucket control valve 20 includes a neutral position for stopping the bucket cylinder 10, an excavation position (left position in the figure) for performing the extension operation of the bucket cylinder 10 (excavation operation of the bucket 7), and the bucket cylinder 10 And an open position (right position in the figure) for performing a shrinking operation (opening operation of the bucket 7).
  • the bucket control valve 20 has a pilot port for switching between the excavation position and the open position of the bucket 7 and is normally biased to the neutral position, and the pilot pressure is supplied to one of the pilot ports so that the neutral position is reached. To the excavation position or the open position.
  • the arm control valve 21 includes a neutral position for stopping the arm cylinder 9, an arm pulling position (left position in the figure) for performing the extending operation of the arm cylinder 9 (pulling operation of the arm 6), and the arm cylinder 9. An arm pushing position (right position in the figure) for performing a shrinking operation (pushing operation of the arm 6).
  • the arm control valve 21 has a pilot port for switching between an arm pulling position and an arm pushing position.
  • the arm control valve 21 is normally urged to a neutral position, and pilot pressure is supplied to one of the pilot ports so It is switched to the arm pulling position or the arm pushing position.
  • the control system 16 includes a pilot pump 22 for supplying pilot pressure to the control valves 19 to 21, a boom operating means 23 provided between the pilot pump 22 and the boom control valve 19, A bucket operating means 24 provided between the bucket control valve 20 and an arm operating means 25 provided between the pilot pump 22 and the arm control valve 21 are provided.
  • the operation means 23 to 25 each have an operation lever and a remote control valve that outputs a pilot pressure corresponding to the operation amount of the operation lever.
  • the pilot pressure output from the operation means 23 to 25 is supplied to the pilot ports of the control valves 19 to 21, respectively.
  • control system 16 includes a boom solenoid valve 26 provided between the boom operation means 23 and the boom raising side pilot port of the boom control valve 19, a bucket operation means 24, and a bucket control valve 20.
  • a solenoid valve for bucket 27 provided between the pilot port on the excavation side and an arm solenoid valve provided between the arm operating means 25 and the pilot port on the arm pulling side of the arm control valve 21.
  • the solenoid valves 26 to 28 are connected to the operation means 23 to 25 and the pilot port (the upper position in the figure), and the pressure reducing position is to disconnect the operation means 23 to 25 from the pilot port and connect the pilot port to the tank. (Lower position in the figure). Further, the solenoid valves 26 to 28 are biased to the normal connection position, and are switched to the decompression position when a command is input from the controller 32 described later. Specifically, the electromagnetic valves 26 to 28 are configured to be able to adjust the amount of movement from the connection position to the pressure reducing position, that is, the degree of pressure reduction of the pilot pressure, according to the magnitude of the command value from the controller. The pressure on the primary side (each operation means 23-25 side) of each solenoid valve 26-28 is detected by pilot pressure sensors 29-31, respectively.
  • the cylinders 8, 9, pumps 17, 18, 22, control valves 19, 21, operating means 23, 25, and solenoid valves 26, 28 are adjusted in speed at the tip of the attachment 4 (tip of the arm 6).
  • the drive means for driving the attachment 4 is configured to be possible.
  • the control system 16 controls the drive means to prevent the attachment 4 from interfering with the cab 14 based on the detection results of the attitude detection means (the boom angle sensor 11 and the arm angle sensor 12) and the distance detection sensor 15 described above.
  • a controller (control device) 32 is provided.
  • detection signals from the pilot pressure sensors 29 to 31 are input to the controller 32, and the controller 32 operates to move the tip of the bucket 7 close to the cab 14 based on these detection signals (hereinafter referred to as proximity). It is determined whether or not an operation is being performed. During this proximity operation, the tip of the attachment 4 (the tip of the arm 6) is approaching the cab 14, and the controller 32 performs the following control during this period.
  • the controller 32 specifies the tip of the attachment 4 (tip of the arm 6) based on the posture of the attachment 4 detected by the posture detecting means. Specifically, the controller 32 specifies the position of the tip of the boom 5 based on the angle of the boom 5 detected by the boom angle sensor 11 and the length of the boom 5 stored in advance. Further, the controller 32 specifies the position of the tip of the arm 6 based on the angle of the arm 6 detected by the arm angle sensor 12 and the length of the arm 6 stored in advance.
  • the controller 32 determines the object to be detected based on the distance of the detected object detected by the distance detection sensor 15. It is determined whether or not the detected object has reached the stop position C.
  • the distance detection start position B is a position in front of the cab 14 (cab).
  • the stop position C is a position closer to the cab 14 than the distance detection start position B (a position behind the distance detection start position B), and is set in advance to prevent interference between the attachment 4 and the cab 14. It is the position. Specifically, the stop position C is set so that the bucket 7 cannot come into contact with the attachment 4 in a state where the tip of the arm 6 has reached the stop position C. That is, the stop position C is set based on a safety range based on the operation region of the bucket 7.
  • controller 32 controls the driving means so that the attachment 4 stops when it is determined that the detected object has reached the stop position C.
  • the controller 32 controls the driving means so that the speed of the tip of the attachment 4 is equal to or lower than a predetermined target speed when the tip of the attachment 4 reaches the distance detection start position B.
  • the target speed is a speed that is set in advance so that the detection accuracy of the detected part by the distance detection sensor 15 can be sufficiently secured in relation to the processing capability of the controller 32.
  • the controller 32 includes a timer (not shown) that measures an elapsed time from the time when the tip position of the attachment 4 was specified to the time when the tip position of the current attachment 4 was specified.
  • the speed of the tip of the attachment 4 is specified based on the moving distance of the attachment 4 based on the tip position and the time measured by the timer. That is, the posture detection means (the boom angle sensor 11 and the arm angle sensor 12) and the controller 32 constitute a speed detection means for detecting the speed of the tip portion of the attachment 4.
  • a speed sensor that can detect the speed of the tip of the attachment 4 can also be provided as a speed detection means.
  • the controller 32 detects the tip of the attachment 4 from the deceleration start position A to the distance detection start position B when the speed of the tip of the attachment 4 at the deceleration start position A detected by the speed detector is higher than the target speed.
  • the driving means is controlled so that the speed of the tip portion continuously decreases to the target speed in accordance with the movement of the part.
  • the deceleration start position A is a position farther from the cab (cab 14) than the distance detection start position B.
  • the controller 32 determines the attachment 4 in the range from the deceleration start position A to the distance detection start position B based on the speed and the target speed of the tip of the attachment 4 at the deceleration start position A. Deceleration characteristics indicating the relationship between the position of the tip and the speed are determined. And the controller 32 controls a drive means based on the position and deceleration characteristic of the front-end
  • FIG. 5 shows a linear deceleration characteristic. However, if the speed of the attachment 4 continuously decreases from the deceleration start position A toward the distance detection start position B, a curved deceleration characteristic is obtained. Can also be adopted.
  • the controller 32 is a speed that is constant at the speed at the deceleration start position A as shown by a one-dot chain line in FIG. The characteristics are determined, and the driving means is controlled based on the speed characteristics and the position of the tip of the attachment 4.
  • the speed of the tip of the attachment 4 in the range from the distance detection start position B to the stop position C in the characteristics shown in FIG. 5 is constant at the speed at the distance detection start position B (speed below the target speed). .
  • step S1 it is detected whether or not the tip of the attachment 4 is moving in the direction approaching the cab 14 (step S1). Specifically, when the boom 5 raising operation, the arm 6 pulling operation, and the bucket 7 excavating operation are performed based on the detection results of the pilot pressure sensors 29 to 31, YES is determined in step S1. .
  • step S1 If it is determined YES in step S1, angle detection values are fetched from the boom angle sensor 11 and the arm angle sensor 12 (step S2), and the tip of the attachment 4 (tip of the arm 6) based on these angle detection values. ) Is specified (step S3).
  • step S4 it is determined whether or not the position of the distal end portion of the attachment 4 is the deceleration start position A (step S4), and if it is determined that the position of the distal end portion of the attachment 4 is farther from the cab 14 than the deceleration start position A. (NO in step S4), the current position of the tip of the attachment 4 is stored (step S5), and the process returns to step S2.
  • step S4 the attachment is based on the current position of the tip of the attachment 4, the position of the tip of the attachment 4 at the previous detection, and the interval (measurement time) at which these detections were performed. 4 is calculated (step S6).
  • a speed characteristic (a deceleration characteristic indicated by a solid line and a two-dot chain line in FIG. 5 and a speed characteristic indicated by a one-dot chain line in FIG. 5) is determined based on the speed of the tip of the attachment 4 and the target speed (step S7).
  • a speed command based on the position and speed characteristic of the tip of the attachment 4 is output (step S8).
  • step S8 the pilot pressures for the boom control valve 19 and the arm control valve 21 (see FIG. 2) are specified in order to drive the tip of the attachment 4 at a target speed in the speed characteristics.
  • Current command values for the boom solenoid valve 26 and the arm solenoid valve 28 for realizing the pilot pressure are specified.
  • the controller 32 outputs the current command value specified in this way.
  • step S9 the angle detection values by the angle sensors 11 and 12 are taken in (step S9), and the position of the tip of the attachment 4 is specified based on these angle detection values (step S10), and the position of the tip of the attachment 4 is determined.
  • step S11 a distance detection start position B
  • step S11 If it is determined that the position of the tip of the attachment 4 is farther from the cab 14 than the distance detection start position B (NO in step S11), the process returns to step S8, and the speed corresponding to the current position of the tip of the attachment 4 The speed command is output so that
  • step S11 if it is determined that the position of the tip of the attachment 4 is the distance detection start position B (YES in step S11), the detection value (distance to the object to be detected) by the distance detection sensor 15 is captured (step S12). ), It is determined whether or not the position of the detected object is the stop position C (step S13).
  • step S14 If it is determined that the position of the detected object is farther from the cab 14 than the stop position C (NO in step S13), a speed command is output based on the speed characteristics shown in FIG. 5 (step S14).
  • the speed between the distance detection start position B and the stop position C is set to be constant at the speed at the distance detection start position B (speed below the target speed).
  • a speed command for moving the tip of the attachment 4 at this speed is output.
  • step S13 if it is determined in step S13 that the position of the detected object is the stop position C, a command for stopping the attachment 4 is output (step S15), and the process ends.
  • step S15 an electrical command for moving all the solenoid valves 26 to 28 shown in FIG. 2 to the pressure reducing position (lower position in the figure) with a full stroke is output.
  • the pilot pressure for all the control valves 19 to 21 becomes 0, and the front control valves 19 to 21 are biased to the neutral position.
  • the operations of all the cylinders 8 to 10 are stopped, and the interference of the attachment 4 with the cab 14 is prevented.
  • the tip end portion (of the arm 6) of the attachment 4 is used by using the posture detection means (the boom angle sensor 11 and the arm angle sensor 12). Identify the position of the tip.
  • the position of the tip of the attachment 4 is detected using the distance detection sensor 15. That is, the use area of the posture detection means and the use area of the distance detection sensor 15 are separated from each other using the distance detection start position B as a reference.
  • the use area of the distance detection sensor 15 can be kept narrow, so that sufficient detection accuracy can be obtained if the speed of the tip of the attachment 4 is kept below a predetermined speed (target speed) only within this use area. be able to.
  • the speed limit of the attachment 4 can be relaxed in the use area of the posture detection means compared to the use area of the distance detection sensor 15.
  • the area where the speed limitation of the attachment 4 is required can be reduced, and the range where the distance detection sensor 15 is used can be sufficiently detected by suppressing the speed of the attachment 4. Accuracy can be ensured.
  • the speed of the target attachment 4 can be specified based on the position of the tip of the attachment 4 specified based on the detection result of the posture detection means and the deceleration characteristics, the speed of the attachment 4 is sequentially calculated As compared with the above, the processing in the controller 32 can be simplified.
  • the attachment 4 having the excavation bucket 7 has been described in the first embodiment, the attachment 4 may have a holding portion that can hold a holding object such as a metal piece.
  • the construction machine 1 includes a lifting magnet (holding portion) 33 provided at the tip of the arm 6 and a power storage device that stores electric power to be supplied to a coil (not shown) provided in the lifting magnet 33. 35 and an excitation operation means (command output means) 34 for outputting a holding command for exciting the lifting magnet 33 using the electric power of the power storage device 35.
  • the controller 32 (see FIG. 2) is electrically connected to the lifting magnet 33, the excitation operation unit 34, and the power storage device 35, and the power of the power storage device 35 is coiled in the lifting magnet 33 in accordance with a holding command from the excitation operation unit 34. To supply.
  • the holding object when the construction machine 1 has the lifting magnet 33 that holds the holding object, the holding object is in a state where the holding object extends to the cab 14 side from the tip of the attachment 4 as shown in FIG. There is a risk of being held by the lifting magnet 33. In this case, depending on the length of the holding object, there is a possibility that a use area (an area from the distance detection start position B to the stop position C) of the distance detection sensor 15 for reliably detecting the holding object is insufficient.
  • the controller 32 detects the distance so that the distance detection start position B and the deceleration start position A are farther from the cab 14 when the holding command is output from the excitation operation means 34 than when the holding command is not output.
  • the start position B and the stop position C are changed.
  • step S1 it is determined whether or not there is an excitation operation using the excitation operation means 34, that is, whether or not a holding command is output (step S101).
  • step S101 If it is determined that the holding command is output (YES in step S101), the distance detection start position B and the deceleration start position A are further away from the cab 14 than when the holding command is not output. The distance detection start position B and the deceleration start position A are changed (step S102), and step S2 is executed.
  • step S2 is executed without performing step S102.
  • step S2 Since the processing after step S2 is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the range of use of the distance detection sensor 15 can be expanded by moving the distance detection start position B away from the cab 14 when there is a possibility that the holding object is held by the lifting magnet 33. Therefore, even when the holding object extends to the cab 14 side with respect to the distal end portion of the attachment 4, it can be reliably detected that the holding object reaches the stop position C.
  • the deceleration area in which the speed of the tip of the attachment 4 is decelerated to the target position can be expanded. Therefore, compared with the case where the deceleration start position A is maintained even in the state where the holding command is output, the distal end portion of the attachment 4 can be gently decelerated, and the uncomfortable feeling given to the operator can be alleviated.
  • the distance detection start position B and the deceleration start position A are changed in step S102.
  • the detected portion holding object
  • the cab 14 Can be reliably prevented from interfering with.
  • the tip of the arm 6 is used as the tip of the attachment 4, but the tip of the bucket 7 or the lifting magnet 33 can be used as the tip of the attachment 4.
  • a distance detection start position B, a stop position C, and a deceleration start position A that take into account the movement ranges of the bucket 7 and the lifting magnet 33 need to be set.
  • the speed of the attachment 4 is continuously decreased from the deceleration start position A toward the distance detection start position B.
  • the speed of the tip of the attachment 4 is less than the target speed at the distance detection start position B. I just need it.
  • the speed of the tip of the attachment 4 at the deceleration start position A exceeds the target speed
  • the speed of the tip of the attachment 4 is instantaneously lowered to the target speed at the distance detection start position B or a position farther from the cab 14 than this. You can also
  • the speed of the distal end portion of the attachment 4 is continuously reduced based on the speed characteristics shown in FIG. 5.
  • the speed of the distal end portion of the attachment 4 is sequentially detected and the speed becomes the target speed.
  • the drive means may be controlled (feedback control).
  • the driver's cab partitioned by the cab is illustrated, but the driver's seat is not limited to this, and any space provided with a driver's seat for an operator to sit on may be used.
  • the distance detection start position B, the stop position C, and the deceleration start position A set before the cab 14 have been described, but each position may be set outside the driver's seat.
  • the distance detection start position B, the stop position C, and the deceleration start position A may be set on or side of the cab 14 instead of or in addition to the cab 14.
  • the present invention is a construction machine, and includes an airframe in which an operator cab is formed, a base end portion attached to the airframe, and a distal end portion opposite to the base end portion.
  • An attachment configured to be able to change its posture so as to be displaced with respect to the driver's cab, a drive means for driving the attachment so that the speed of the tip can be adjusted, and posture detection for detecting the posture of the attachment Means, a distance detector capable of detecting a distance from the driver's cab to an object to be detected outside the driver's cab, and the attachment to the driver's cab based on detection results of the attitude detector and the distance detector.
  • a control device that controls the drive means to prevent interference, wherein the control device (i) during the period in which the tip of the attachment is approaching the cab When it is confirmed that the tip of the attachment has reached a predetermined distance detection start position away from the cab based on the posture of the attachment detected by the force detection means, the distance detector detects the attachment. Based on the distance of the detected object, it is determined whether the detected object has reached a predetermined stop position closer to the cab than the distance detection start position, and the detected object is at the stop position. And (ii) when the tip of the attachment reaches the distance detection start position, the speed of the tip of the attachment is a predetermined speed.
  • a construction machine that controls the driving means so as to be equal to or lower than a target speed.
  • the position of the tip of the attachment is specified using the posture detection means.
  • the position of the tip of the attachment is detected using a distance detector.
  • the use area of the posture detection means and the use area of the distance detector are separated based on the distance detection start position.
  • the use area of the distance detector can be kept narrow, and sufficient detection accuracy can be obtained if the speed of the tip of the attachment is kept below a predetermined speed (target speed) only within this use area. it can.
  • the speed limit of the attachment can be relaxed compared to the use area of the distance detector.
  • the present invention it is possible to reduce the area where the speed limit of the attachment is necessary as compared with the case where only the distance detector is used, and it is sufficient to suppress the speed of the attachment for the range where the distance detector is used. Accurate detection accuracy can be ensured.
  • the “tip portion of the attachment” is not limited to the end of the attachment.
  • the distal end portion of the attachment is not limited to the distal end portion of the bucket, and may be, for example, the distal end portion of the arm.
  • the stop position only needs to be set based on a safety range based on the operation region of the portion (bucket) ahead of the tip portion of the attachment.
  • the speed of the attachment located farther from the cab than the distance detection start position is higher than the target speed
  • the speed of the attachment is instantaneously set when the tip of the attachment reaches the distance detection start position. Although it may be lowered to the target position, in this case, since the speed of the attachment changes abruptly, a sense of discomfort given to the operator is great.
  • the construction machine further includes speed detection means for detecting the speed of the tip end portion of the attachment, and the control device detects the tip end portion of the attachment based on the attitude of the attachment detected by the attitude detection means.
  • the speed of the tip of the attachment at the deceleration start position detected by the speed detection means when it is confirmed that a predetermined deceleration start position that is further away from the cab than the distance detection start position is reached.
  • the driving is performed so that the speed of the tip continuously decreases to the target speed in accordance with the movement of the tip of the attachment from the deceleration start position to the distance detection start position. It is preferable to control the means.
  • control device may sequentially detect the speed of the tip of the attachment and control the drive means (feedback control) so that the speed becomes a target speed. In this case, the processing in the control device Becomes complicated.
  • the control device detects the distance detection start position from the deceleration start position based on the speed of the tip of the attachment at the deceleration start position detected by the speed detection unit and the target speed.
  • a deceleration characteristic indicating a relationship between the position and speed of the tip end of the attachment in the range up to and including the drive based on the position of the tip end of the attachment and the deceleration characteristic based on the detection result of the posture detection means It is preferable to control the means.
  • the speed of the target attachment can be specified based on the position of the tip of the attachment specified based on the detection result of the posture detection means and the deceleration characteristics, the speed of the attachment is sequentially determined. Compared with the case of calculating, the processing in the control device can be simplified.
  • the holding object when the attachment has a holding part capable of holding the holding object, the holding object may be held by the holding part in a state in which the holding object extends to the cab side from the tip part of the attachment. is there.
  • a use area of the distance detector an area from the distance detection start position to the stop position for detecting the holding object reliably is insufficient.
  • the attachment has a holding part capable of holding the holding object, and the construction machine outputs a holding command for causing the holding part to hold the holding object.
  • the control device may further include the distance detection start position and the deceleration start position from the cab when the holding command is output from the command output means than when the holding command is not output. It is preferable to change the distance detection start position and the deceleration start position so as to be far away.
  • the attachment has a holding part capable of holding a holding object, and the construction machine outputs a holding command for causing the holding part to hold the holding object.
  • the control device further includes the distance detection start position when the holding command is output from the command output means so that the distance detection start position is farther from the cab than when the holding command is not output. It is preferable to change the distance detection start position.
  • the range of use of the distance detector can be expanded by moving the distance detection start position away from the cab when there is a possibility that the holding object is held by the holding unit. Therefore, even when the holding object extends to the cab side from the tip of the attachment, it can be reliably detected that the holding object reaches the stop position.
  • the deceleration area in which the speed of the tip of the attachment is decelerated to the target position can be expanded. Therefore, compared with the case where the deceleration start position is maintained even when the holding command is output, the tip of the attachment can be gently decelerated, and the uncomfortable feeling given to the operator can be alleviated.

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Abstract

コントローラ（３２）は、（ｉ）姿勢検出手段により検出されたアタッチメント（４）の姿勢に基づいてアタッチメント（４）の先端部がキャブ（１４）から離れた所定の距離検出開始位置（Ｂ）に到達したことが確認された場合に、距離検出センサ（１５）により検出された被検出物の距離に基づいて当該被検出物が距離検出開始位置（Ｂ）よりもキャブ（１４）に近い所定の停止位置（Ｃ）に到達したか否かを判定し、被検出物が停止位置（Ｃ）に到達したと判定したときに前記アタッチメントが停止するように前記駆動手段を制御し、（ｉｉ）アタッチメント（４）の先端部が距離検出開始位置（Ｂ）に到達したときにアタッチメント（４）の先端部の速度が所定の目標速度以下となるように駆動手段を制御する。

Description

建設機械
　本発明は、運転室が形成された機体と機体に対して変位可能に取り付けられたアタッチメントとを有し、前記運転室とアタッチメントとの干渉が防止されるように構成された建設機械に関するものである。
　従来から、運転室が形成された機体と、機体に取り付けられたアタッチメントと、アタッチメントを駆動する駆動手段と、アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出手段と、アタッチメントと運転室との干渉を防止するように前記駆動手段を制御する制御装置と、を備えた建設機械が知られている。
　アタッチメントは、機体に対して回転可能に取り付けられた基端部を有するブームと、ブームの先端部に対して回転可能に取り付けられた基端部を有するアームと、アームの先端部に対して回転可能に取り付けられたバケットと、を有する。
　駆動手段は、機体に対してブームを回転駆動するブームシリンダと、ブームに対してアームを回転駆動するアームシリンダと、アームに対してバケットを回転駆動するバケットシリンダと、を有する。
　姿勢検出手段は、機体に対するブームの角度を検出するブーム角度センサと、ブームに対するアームの角度を検出するアーム角度センサと、を有する。
　制御装置は、ブーム角度センサ及びアーム角度センサによる検出結果、及び、バケットの回動範囲に関する情報に基づいてアタッチメントの先端位置を特定（演算）する。
　また、制御装置は、特定されたアタッチメントの先端位置と運転室の位置に関する情報とに基づいて、アタッチメント先端位置が運転室の外側に予め設定された干渉領域の境界に到達した段階で当該アタッチメントが停止するように駆動手段を制御する。
　しかし、姿勢検出手段は、ブーム及びアームの角度に基づいてアタッチメントの先端位置を特定するものであり、例えば、アタッチメントに保持された物が当該アタッチメントの先端位置よりもキャブ側に突出している場合、この物の位置を特定することができない。
　そこで、例えば、特許文献１に記載のように、角度センサに代えて超音波センサ及び光センサ等を含む距離検出器を備え、距離検出器によってキャブから当該キャブに近づく物までの距離を検出する建設機械も知られている。
　しかし、特許文献１に記載の距離検出器は、検出対象となる物の速度が高くなるほど検出精度が低くなる特性を有するため、十分な検出精度を得るためにアタッチメントの速度を抑えることが必要である。
　そのため、アタッチメントがキャブから十分に離れた状態においても、当該キャブからアタッチメントまでの距離を正確に検出するためにアタッチメントの速度が制限されるという問題がある。
特開２００１－６４９９２号公報
　本発明の目的は、アタッチメントがキャブから十分に離れた状態においてアタッチメントの速度が制限されるのを抑制しつつ、アタッチメントがキャブに近づくときのキャブに対する物の接触を確実に防止することができる建設機械を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明は、建設機械であって、運転室が形成された機体と、前記機体に取り付けられた基端部と前記基端部と反対側の先端部とを有し、前記先端部が前記運転室に対して変位するように姿勢変更可能に構成されたアタッチメントと、前記先端部の速度が調整可能となるように前記アタッチメントを駆動する駆動手段と、前記アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記運転室から当該運転室の外側の被検出物までの距離を検出可能な距離検出器と、前記姿勢検出手段及び前記距離検出器の検出結果に基づいて前記アタッチメントが前記運転室に干渉するのを防止するように前記駆動手段を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記アタッチメントの先端部が前記運転室に近づいている期間中に、（ｉ）前記姿勢検出手段により検出された前記アタッチメントの姿勢に基づいて前記アタッチメントの先端部が前記運転室から離れた所定の距離検出開始位置に到達したことが確認された場合に、前記距離検出器により検出された前記被検出物の距離に基づいて当該被検出物が前記距離検出開始位置よりも前記運転室に近い所定の停止位置に到達したか否かを判定し、前記被検出物が前記停止位置に到達したと判定したときに前記アタッチメントが停止するように前記駆動手段を制御し、（ｉｉ）前記アタッチメントの先端部が前記距離検出開始位置に到達したときに前記アタッチメントの先端部の速度が所定の目標速度以下となるように前記駆動手段を制御する、建設機械。
　本発明によれば、アタッチメントがキャブから十分に離れた状態においてアタッチメントの速度が制限されるのを抑制しつつ、アタッチメントがキャブに近づくときのキャブに対する物の接触を確実に防止することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。 図２は、図１の建設機械に設けられた制御系統を示す回路図である。 図３は、図２のコントローラにより実行される処理を示すフローチャートの前半部分である。 図４は、図２のコントローラにより実行される処理を示すフローチャートの後半部分である。 図５は、図２のコントローラにより決定されるアタッチメントの減速特性を示すグラフである。 図６は、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。 図７は、図６に示す油圧ショベルに設けられたコントローラにより実行される処理を示すフローチャートである。
　以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
　＜第１実施形態（図１～図５）＞
　図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る建設機械の一例としての建設機械１は、クローラ２ａを有する下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられたアタッチメント４と、を備えている。なお、下部走行体２及び上部旋回体３は、後述するキャブ１４によって運転室が区画（形成）された機体を構成する。
　アタッチメント４は、上部旋回体３に対して水平方向に沿った軸回りに回転可能に取り付けられた基端部を有するブーム５と、ブーム５の先端部に対して水平方向に沿った軸回りに回転可能に取り付けられた基端部を有するアーム６と、アーム６の先端部に対して水平方向に沿った軸回りに回転可能に取り付けられたバケット７と、を有する。
　また、アタッチメント４は、上部旋回体３に対してブーム５を回転駆動するブームシリンダ８と、ブーム５に対してアーム６を回転駆動するアームシリンダ９と、アーム６に対してバケット７を回転駆動するバケットシリンダ１０と、を備えている。
　このように、アタッチメント４は、機体（下部走行体２及び上部旋回体３）に取り付けられたブーム５の基端部と、ブーム５の基端部と反対側のアーム６の先端部と、を有し、アーム６の先端部が運転室（後述するキャブ１４）に対して変位するようにブームシリンダ８及びアームシリンダ９の作動に応じて姿勢変更可能に構成されている。
　さらに、アタッチメント４には、当該アタッチメント４の姿勢を検出する姿勢検出手段が設けられている。姿勢検出手段は、ブーム５に設けられたブーム角度センサ１１と、アーム６に設けられたアーム角度センサ１２と、を有する。ブーム角度センサ１１は、上部旋回体３に対するブーム５の角度を検出する。アーム角度センサ１２は、ブーム５に対するアーム６の角度を検出する。両角度センサ１１、１２は、例えば、ロータリーエンコーダによって構成されている。
　一方、上部旋回体３は、下部走行体２上に旋回可能に取り付けられたアッパーフレーム１３と、アッパーフレーム１３上に設けられたキャブ１４と、キャブ１４に取り付けられた距離検出センサ（距離検出器）１５と、図２に示す制御系統１６と、を備えている。
　アッパーフレーム１３は、アタッチメント４の基端部（ブーム５の基端部）を回転可能に支持している。
　キャブ１４は、アッパーフレーム１３上に形成された運転室（符号省略）の上方及び周囲に設けられた壁部を有する。つまり、キャブ１４は、上部旋回体３に運転室を区画（形成）する。キャブ１４は、アッパーフレーム１３の前部に設けられている。
　距離検出センサ１５は、キャブ１４の前面に設けられ、運転室から運転室の外側の被検出物（例えば、バケット７）までの距離を検出可能なものである。距離検出センサ１５として、例えば、超音波センサ、深度センサ、及びステレオカメラを採用することができる。超音波センサは、所定の検出範囲内において超音波を被検出物に向けて発信するとともにその反射波を受信し、発振から受信までに要した時間に基づいて被検出物までの距離を検出するものである。深度センサは、所定の検出範囲内において被検出物に対して赤外線を発するとともに被検出物から反射された赤外線を受け、赤外線を発してから受けるまでに要した時間に基づいて被検出物までの距離を検出するものである。ステレオカメラは、被検出物を異なる位置から撮像する２つのカメラを有し、各カメラによる画像における被検出物の位置の違いに基づいて当該被検出物までの距離を検出するものである。
　以下、図２を参照して、制御系統１６について説明する。
　制御系統１６は、ブームシリンダ８及びバケットシリンダ１０に作動油を供給する第１油圧ポンプ１７と、アームシリンダ９に作動油を供給する第２油圧ポンプ１８と、第１油圧ポンプ１７とブームシリンダ８との間に設けられたブーム用制御弁１９と、第１油圧ポンプ１７とバケットシリンダ１０との間に設けられたバケット用制御弁２０と、第２油圧ポンプ１８とアームシリンダ９との間に設けられたアーム用制御弁２１と、を備えている。
　ブーム用制御弁１９は、ブームシリンダ８を停止させるための中立位置と、ブームシリンダ８の伸び動作（ブーム５の上げ動作）を行うためのブーム上げ位置（図の左位置）と、ブームシリンダ８の縮み動作（ブーム５による下げ動作）を行うためのブーム下げ位置（図の右位置）と、を有する。また、ブーム用制御弁１９は、ブーム上げ位置及びブーム下げ位置に切り換えるためのパイロットポートを有し、通常中立位置に付勢され、パイロットポートの一方にパイロット圧が供給されることにより中立位置からブーム上げ位置又はブーム下げ位置に切り換えられる。
　バケット用制御弁２０は、ブーム用制御弁１９と平行に第１油圧ポンプ１７に接続されている。バケット用制御弁２０は、バケットシリンダ１０を停止させるための中立位置と、バケットシリンダ１０の伸び動作（バケット７の掘削動作）を行うための掘削位置（図の左位置）と、バケットシリンダ１０の縮み動作（バケット７の開放動作）を行うための開放位置（図の右位置）と、を有する。また、バケット用制御弁２０は、バケット７の掘削位置及び開放位置に切り換えるためのパイロットポートを有し、通常中立位置に付勢され、パイロットポートの一方にパイロット圧が供給されることにより中立位置から掘削位置又は開放位置に切り換えられる。
　アーム用制御弁２１は、アームシリンダ９を停止させるための中立位置と、アームシリンダ９の伸び動作（アーム６の引き動作）を行うためのアーム引き位置（図の左位置）とアームシリンダ９の縮み動作（アーム６の押し動作）を行うためのアーム押し位置（図の右位置）と、を有する。また、アーム用制御弁２１は、アーム引き位置及びアーム押し位置に切り換えるためのパイロットポートを有し、通常中立位置に付勢され、パイロットポートの一方にパイロット圧が供給されることにより中立位置からアーム引き位置又はアーム押し位置に切り換えられる。
　また、制御系統１６は、制御弁１９～２１にパイロット圧を供給するパイロットポンプ２２と、パイロットポンプ２２とブーム用制御弁１９との間に設けられたブーム用操作手段２３と、パイロットポンプ２２とバケット用制御弁２０との間に設けられたバケット用操作手段２４と、パイロットポンプ２２とアーム用制御弁２１との間に設けられたアーム用操作手段２５と、を備えている。
　操作手段２３～２５は、操作レバーと、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を出力するリモコン弁と、をそれぞれ有する。操作手段２３～２５から出力されたパイロット圧は、制御弁１９～２１のパイロットポートにそれぞれ供給される。
　さらに、制御系統１６は、ブーム用操作手段２３とブーム用制御弁１９のブーム上げ側のパイロットポートとの間に設けられたブーム用電磁弁２６と、バケット用操作手段２４とバケット用制御弁２０の掘削側のパイロットポートとの間に設けられたバケット用電磁弁２７と、アーム用操作手段２５とアーム用制御弁２１のアーム引き側のパイロットポートとの間に設けられたアーム用電磁弁２８と、を備えている。
　電磁弁２６～２８は、操作手段２３～２５とパイロットポートとを接続する接続位置（図の上位置）と、操作手段２３～２５をパイロットポートから遮断するとともにパイロットポートをタンクに接続する減圧位置（図の下位置）と、を有する。また、電磁弁２６～２８は、通常接続位置に付勢され、後述するコントローラ３２から指令が入力されることにより減圧位置に切り換えられる。具体的に、電磁弁２６～２８は、コントローラからの指令値の大きさに応じて接続位置から減圧位置への移動量、つまり、パイロット圧の減圧の程度を調整可能に構成されている。なお、各電磁弁２６～２８の一次側（各操作手段２３～２５側）の圧力は、パイロット圧センサ２９～３１によってそれぞれ検出される。
　なお、シリンダ８、９、ポンプ１７、１８、２２、制御弁１９、２１、操作手段２３、２５、及び電磁弁２６、２８は、アタッチメント４の先端部（アーム６の先端部）の速度が調整可能となるようにアタッチメント４を駆動する駆動手段を構成する。
　制御系統１６は、上述した姿勢検出手段（ブーム角度センサ１１及びアーム角度センサ１２）及び距離検出センサ１５の検出結果に基づいてアタッチメント４がキャブ１４に干渉するのを防止するように駆動手段を制御するコントローラ（制御装置）３２を備えている。
　具体的に、コントローラ３２には、パイロット圧センサ２９～３１からの検出信号が入力され、コントローラ３２は、これらの検出信号に基づいてバケット７の先端部がキャブ１４に近接する動作（以下、近接動作という）が行われているか否かを判定する。この近接動作の期間中、アタッチメント４の先端部（アーム６の先端部）は、キャブ１４に近づいており、コントローラ３２は、この期間中に、以下の制御を実行する。
　図１及び図２を参照して、コントローラ３２は、姿勢検出手段により検出されたアタッチメント４の姿勢に基づいてアタッチメント４の先端部（アーム６の先端部）を特定する。具体的に、コントローラ３２は、ブーム角度センサ１１により検出されたブーム５の角度及び予め記憶されたブーム５の長さに基づいてブーム５の先端部の位置を特定する。さらに、コントローラ３２は、アーム角度センサ１２により検出されたアーム６の角度及び予め記憶されたアーム６の長さに基づいてアーム６の先端部の位置を特定する。
　そして、コントローラ３２は、アタッチメント４がキャブ１４から離れた所定の距離検出開始位置Ｂに到達したことが確認された場合に、距離検出センサ１５により検出された被検出物の距離に基づいて当該被検出物が停止位置Ｃに到達したか否かを判定する。
　ここで、距離検出開始位置Ｂは、キャブ１４（運転室）の前の位置である。
　また、停止位置Ｃは、距離検出開始位置Ｂよりもキャブ１４に近い位置（距離検出開始位置Ｂの後ろの位置）であって、アタッチメント４とキャブ１４との干渉を防止するために予め設定された位置である。具体的に、アーム６の先端部が停止位置Ｃに到達した状態においてバケット７がアタッチメント４に接触し得ないように、停止位置Ｃは設定されている。つまり、停止位置Ｃは、バケット７の動作領域に基づく安全域を踏まえて設定されている。
　さらに、コントローラ３２は、被検出物が停止位置Ｃに到達したと判定したときにアタッチメント４が停止するように駆動手段を制御する。
　これにより、停止位置Ｃまでキャブ１４に接近した物が存在する場合にアタッチメント４の動作を停止して当該物とキャブ１４との接触を防止することができる。
　また、コントローラ３２は、アタッチメント４の先端部が距離検出開始位置Ｂに到達したときにアタッチメント４の先端部の速度が所定の目標速度以下となるように駆動手段を制御する。なお、目標速度は、コントローラ３２の処理能力との関係で、距離検出センサ１５による被検出部の検出精度を十分に確保することができるものとして予め設定された速度である。
　具体的に、コントローラ３２は、前回アタッチメント４の先端位置を特定した時期から今回アタッチメント４の先端位置を特定した時期までの経過時間を測定するタイマ（図示せず）を有しており、２つの先端位置に基づくアタッチメント４の移動距離とタイマによる計測時間とに基づいてアタッチメント４の先端部の速度を特定する。つまり、姿勢検出手段（ブーム角度センサ１１及びアーム角度センサ１２）及びコントローラ３２は、アタッチメント４の先端部の速度を検出する速度検出手段を構成する。なお、速度検出手段としてアタッチメント４の先端部の速度を検出可能な速度センサを設けることもできる。
　さらに、コントローラ３２は、速度検出手段により検出された減速開始位置Ａにおけるアタッチメント４の先端部の速度が目標速度よりも高い場合に、減速開始位置Ａから距離検出開始位置Ｂへのアタッチメント４の先端部の移動に応じて当該先端部の速度が連続的に目標速度に低下するように駆動手段を制御する。なお、減速開始位置Ａは、距離検出開始位置Ｂよりも運転室（キャブ１４）から離れた位置である。
　具体的に、コントローラ３２は、図５に示すように、減速開始位置Ａにおけるアタッチメント４の先端部の速度と目標速度と基づいて減速開始位置Ａから距離検出開始位置Ｂまでの範囲におけるアタッチメント４の先端部の位置と速度との関係を示す減速特性を決定する。そして、コントローラ３２は、姿勢検出手段を用いて特定されたアタッチメント４の先端部の位置と減速特性とに基づいて駆動手段を制御する。
　図５において実線で示すように減速開始位置Ａにおけるアタッチメント４の先端部の速度が比較的に高いと、減速特性は急勾配となり、二点鎖線で示すように減速開始位置Ａにおけるアタッチメント４の先端部の速度が比較的に低いと、減速特性の勾配は相対的に緩やかとなる。なお、図５では、直線状の減速特性を示しているが、減速開始位置Ａから距離検出開始位置Ｂに向けてアタッチメント４の速度が連続して低下する特性であれば、曲線状の減速特性を採用することもできる。
　一方、減速開始位置Ａにおけるアタッチメント４の先端部の速度が目標速度と同等又はこれよりも低い場合、コントローラ３２は、図５において一点鎖線で示すように減速開始位置Ａにおける速度で一定となる速度特性を決定し、この速度特性とアタッチメント４の先端部の位置とに基づいて駆動手段を制御する。
　なお、図５に示す特性における距離検出開始位置Ｂから停止位置Ｃまでの間の範囲のアタッチメント４の先端部の速度は、距離検出開始位置Ｂにおける速度（目標速度以下の速度）で一定である。
　以下、図１～図４を参照して、コントローラ３２により実行される処理について説明する。
　まず、アタッチメント４の先端部がキャブ１４に近接する方向に動作しているか否かが検出される（ステップＳ１）。具体的に、パイロット圧センサ２９～３１の検出結果に基づいてブーム５の上げ動作、アーム６の引き動作、及びバケット７の掘削動作が行われている場合に、ステップＳ１ではＹＥＳと判定される。
　ステップＳ１でＹＥＳと判定されると、ブーム角度センサ１１及びアーム角度センサ１２から角度検出値が取り込まれ（ステップＳ２）、これらの角度検出値に基づいてアタッチメント４の先端部（アーム６の先端部）の位置が特定される（ステップＳ３）。
　次いで、アタッチメント４の先端部の位置が減速開始位置Ａであるか否かが判定され（ステップＳ４）、アタッチメント４の先端部の位置が減速開始位置Ａよりもキャブ１４から遠いと判定されると（ステップＳ４でＮＯ）、アタッチメント４の先端部の現在位置を記憶して（ステップＳ５）、前記ステップＳ２に戻る。
　一方、ステップＳ４でＹＥＳと判定されると、アタッチメント４の先端部の現在位置、アタッチメント４の先端部の前回検出時の位置、及びこれらの検出が行われた間隔（計測時間）に基づいてアタッチメント４の先端部の移動速度が算出される（ステップＳ６）。
　次いで、アタッチメント４の先端部の速度と目標速度とに基づいて速度特性（図５の実線及び二点鎖線で示す減速特性及び図５の一点鎖線で示す速度特性）を決定し（ステップＳ７）、アタッチメント４の先端部の位置と速度特性とに基づく速度指令を出力する（ステップＳ８）。
　具体的に、ステップＳ８では、速度特性における目的の速度でアタッチメント４の先端部を駆動するためにブーム用制御弁１９及びアーム用制御弁２１（図２参照）に対するパイロット圧をそれぞれ特定し、これらのパイロット圧を実現するためのブーム用電磁弁２６及びアーム用電磁弁２８に対する電流指令値をそれぞれ特定する。コントローラ３２は、このように特定された電流指令値を出力する。
　次いで、角度センサ１１、１２による角度検出値が取り込まれるとともに（ステップＳ９）、これらの角度検出値に基づいてアタッチメント４の先端部の位置が特定され（ステップＳ１０）、アタッチメント４の先端部の位置が距離検出開始位置Ｂであるか否かが判定される（ステップＳ１１）。
　アタッチメント４の先端部の位置が距離検出開始位置Ｂよりもキャブ１４から遠いと判定されると（ステップＳ１１でＮＯ）、前記ステップＳ８に戻って、アタッチメント４の先端部の現在位置に対応する速度となるように速度指令が出力される。
　一方、アタッチメント４の先端部の位置が距離検出開始位置Ｂであると判定されると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、距離検出センサ１５による検出値（被検出物までの距離）が取り込まれ（ステップＳ１２）、被検出物の位置が停止位置Ｃであるか否かが判定される（ステップＳ１３）。
　被検出物の位置が停止位置Ｃよりもキャブ１４から遠いと判定されると（ステップＳ１３でＮＯ）、図５に示す速度特性に基づいて速度指令が出力される（ステップＳ１４）。
　具体的に、図５に示す速度特性では、距離検出開始位置Ｂから停止位置Ｃまでの間の速度が距離検出開始位置Ｂにおける速度（目標速度以下の速度）で一定に設定されているため、この速度でアタッチメント４の先端部が移動するための速度指令が出力される。
　一方、ステップＳ１３において被検出物の位置が停止位置Ｃであると判定されると、アタッチメント４を停止するための指令が出力され（ステップＳ１５）、当該処理は終了する。
　具体的に、ステップＳ１５では、図２に示す全電磁弁２６～２８の全てが減圧位置（図の下位置）にフルストロークで移動するための電気指令が出力される。これにより、全制御弁１９～２１に対するパイロット圧が０となり、当該前制御弁１９～２１は中立位置に付勢される。その結果、全シリンダ８～１０の作動が停止され、キャブ１４に対するアタッチメント４の干渉が防止される。
　以上説明したように、距離検出開始位置Ｂよりもキャブ１４（運転室）から遠い領域においては姿勢検出手段（ブーム角度センサ１１及びアーム角度センサ１２）を用いてアタッチメント４の先端部（アーム６の先端部）の位置を特定する。一方、距離検出開始位置Ｂ及びこれよりもキャブ１４に近い領域においては距離検出センサ１５を用いてアタッチメント４の先端部の位置を検出する。つまり、距離検出開始位置Ｂを基準として姿勢検出手段の使用領域と距離検出センサ１５の使用領域とが分けられている。
　これにより、距離検出センサ１５の使用領域を狭く抑えることができるため、この使用領域内においてのみアタッチメント４の先端部の速度を所定の速度（目標速度）以下に抑えれば十分な検出精度を得ることができる。
　一方、姿勢検出手段の使用領域においては距離検出センサ１５の使用領域に比べてアタッチメント４の速度制限を緩和することができる。
　したがって、距離検出センサ１５のみを用いる場合と比較してアタッチメント４の速度制限の必要な領域を狭く抑えることができるとともに、距離検出センサ１５を用いる範囲についてはアタッチメント４の速度を抑えて十分な検出精度を確保することができる。
　また、第１実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
　減速開始位置Ａから距離検出開始位置Ｂへ向けてアタッチメント４の先端部の速度が連続的に下がるため、当該アタッチメント４の速度変化によってオペレータが受ける違和感を低減することができる。
　姿勢検出手段の検出結果に基づいて特定されるアタッチメント４の先端部の位置と減速特性とに基づいて目的となるアタッチメント４の速度を特定することができるので、アタッチメント４の速度を逐次算出する場合と比較してコントローラ３２における処理を簡素化することができる。
　＜第２実施形態（図６及び図７）＞
　第１実施形態では、掘削用のバケット７を有するアタッチメント４について説明したが、アタッチメント４は、金属片等の保持対象物を保持可能な保持部を有していてもよい。
　第２実施形態に係る建設機械１は、アーム６の先端部に設けられたリフティングマグネット（保持部）３３と、リフティングマグネット３３に設けられた図外のコイルに供給するための電力を蓄える蓄電装置３５と、蓄電装置３５の電力を用いてリフティングマグネット３３を励磁するための保持指令を出力するための励磁操作手段（指令出力手段）３４と、を備えている。
　コントローラ３２（図２参照）は、リフティングマグネット３３、励磁操作手段３４及び蓄電装置３５に電気的に接続され、励磁操作手段３４からの保持指令に応じて蓄電装置３５の電力をリフティングマグネット３３のコイルに供給する。
　このように建設機械１が保持対象物を保持するリフティングマグネット３３を有する場合、図６に示すように保持対象物がアタッチメント４の先端部よりもキャブ１４側に延びた状態で当該保持対象物がリフティングマグネット３３に保持されるおそれがある。この場合、保持対象物の長さによっては保持対象物を確実に検出するための距離検出センサ１５の使用領域（距離検出開始位置Ｂから停止位置Ｃまでの領域）が不足するおそれがある。
　そこで、コントローラ３２は、励磁操作手段３４から保持指令が出力された場合に、保持指令が出力されていない場合よりも距離検出開始位置Ｂ及び減速開始位置Ａがキャブ１４から遠くなるように距離検出開始位置Ｂ及び停止位置Ｃを変更する。
　図７を参照して、コントローラ３２により実行される処理について説明する。
　当該処理が開始されると、上述したステップＳ１においてアタッチメント４の先端部がキャブ１４に近づく方向に作動しているか否かが判定される。
　ステップＳ１においてＹＥＳと判定されると、励磁操作手段３４を用いた励磁操作があるか否か、つまり、保持指令が出力されているか否かが判定される（ステップＳ１０１）。
　ここで、保持指令が出力されていると判定されると（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、保持指令が出力されていない場合よりも距離検出開始位置Ｂ及び減速開始位置Ａがキャブ１４から遠くなるように当該距離検出開始位置Ｂ及び減速開始位置Ａを変更し（ステップＳ１０２）、前記ステップＳ２を実行する。
　一方、ステップＳ１０１でＮＯと判定されると、ステップＳ１０２を行うことなく前記ステップＳ２を実行する。
　ステップＳ２以降の処理は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
　第２実施形態によれば、リフティングマグネット３３によって保持対象物が保持される可能性のある場合に距離検出開始位置Ｂをキャブ１４から遠ざけることにより距離検出センサ１５の使用範囲を広げることができる。そのため、保持対象物がアタッチメント４の先端部よりもキャブ１４側に延びる場合であっても当該保持対象物が停止位置Ｃに到達するのを確実に検出することができる。
　また、距離検出開始位置Ｂとともに減速開始位置Ａを運転席から遠ざけることにより、アタッチメント４の先端部の速度を目標位置まで減速する減速領域を広げることができる。そのため、保持指令が出力された状態においても減速開始位置Ａを維持する場合と比較してアタッチメント４の先端部を穏やかに減速することができ、オペレータに与える違和感を緩和することができる。
　なお、第２実施形態では、ステップＳ１０２において距離検出開始位置Ｂ及び減速開始位置Ａを変更しているが、少なくとも距離検出開始位置Ｂを変更することにより被検出部（保持対象物）がキャブ１４に干渉するのを確実に防止することができる。
　なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の態様を採用することもできる。
　前記実施形態では、アタッチメント４の先端部としてアーム６の先端部を用いているが、バケット７又はリフティングマグネット３３の先端部をアタッチメント４の先端部として用いることもできる。この場合、バケット７及びリフティングマグネット３３の角度を検出するためのセンサが設けられていることが必要である。また、バケット７及びリフティングマグネット３３の移動範囲を加味した距離検出開始位置Ｂ、停止位置Ｃ、及び減速開始位置Ａが設定されている必要がある。
　前記実施形態では、減速開始位置Ａから距離検出開始位置Ｂに向けて連続的にアタッチメント４の速度を下げているが、アタッチメント４の先端部の速度は、距離検出開始位置Ｂにおいて目標速度以下であればよい。例えば、減速開始位置Ａにおけるアタッチメント４の先端部の速度が目標速度を超える場合、距離検出開始位置Ｂ又はこれよりもキャブ１４から遠い位置でアタッチメント４の先端部の速度を目標速度に瞬時に下げることもできる。
　前記実施形態では、図５に示す速度特性に基づいてアタッチメント４の先端部の速度を連続的に下げているが、アタッチメント４の先端部の速度を逐次検出して当該速度が目的の速度となるように駆動手段を制御（フィードバック制御）してもよい。
　前記実施形態では、キャブにより区画された運転室を例示したが、運転席はこれに限定されず、オペレータが着座するための運転席が設けられた空間であればよい。
　前記実施形態では、キャブ１４の前に設定された距離検出開始位置Ｂ、停止位置Ｃ及び減速開始位置Ａについて説明したが、各位置は、運転席の外側に設定されていればよい。例えば、距離検出開始位置Ｂ、停止位置Ｃ及び減速開始位置Ａは、キャブ１４の前に代えて又は加えて、キャブ１４の上や側方に設定されていてもよい。
　なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
　すなわち、本発明は、建設機械であって、運転室が形成された機体と、前記機体に取り付けられた基端部と前記基端部と反対側の先端部とを有し、前記先端部が前記運転室に対して変位するように姿勢変更可能に構成されたアタッチメントと、前記先端部の速度が調整可能となるように前記アタッチメントを駆動する駆動手段と、前記アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記運転室から当該運転室の外側の被検出物までの距離を検出可能な距離検出器と、前記姿勢検出手段及び前記距離検出器の検出結果に基づいて前記アタッチメントが前記運転室に干渉するのを防止するように前記駆動手段を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記アタッチメントの先端部が前記運転室に近づいている期間中に、（ｉ）前記姿勢検出手段により検出された前記アタッチメントの姿勢に基づいて前記アタッチメントの先端部が前記運転室から離れた所定の距離検出開始位置に到達したことが確認された場合に、前記距離検出器により検出された前記被検出物の距離に基づいて当該被検出物が前記距離検出開始位置よりも前記運転室に近い所定の停止位置に到達したか否かを判定し、前記被検出物が前記停止位置に到達したと判定したときに前記アタッチメントが停止するように前記駆動手段を制御し、（ｉｉ）前記アタッチメントの先端部が前記距離検出開始位置に到達したときに前記アタッチメントの先端部の速度が所定の目標速度以下となるように前記駆動手段を制御する、建設機械。
　本発明によれば、距離検出開始位置よりも運転室から遠い領域においては姿勢検出手段を用いてアタッチメントの先端部の位置を特定する。一方、距離検出開始位置及びこれよりも運転室に近い領域においては距離検出器を用いてアタッチメントの先端部の位置を検出する。つまり、距離検出開始位置を基準として姿勢検出手段の使用領域と距離検出器の使用領域とが分けられている。
　これにより、距離検出器の使用領域を狭く抑えることができるため、この使用領域内においてのみアタッチメントの先端部の速度を所定の速度（目標速度）以下に抑えれば十分な検出精度を得ることができる。
　一方、姿勢検出手段の使用領域においては距離検出器の使用領域に比べてアタッチメントの速度制限を緩和することができる。
　したがって、本発明によれば、距離検出器のみを用いる場合と比較してアタッチメントの速度制限の必要な領域を狭く抑えることができるとともに、距離検出器を用いる範囲についてはアタッチメントの速度を抑えて十分な検出精度を確保することができる。
　なお、本発明において『アタッチメントの先端部』は、アタッチメントの末端に限定されない。例えば、アタッチメントがブームとアームとバケットとを含む場合、アタッチメントの先端部は、バケットの先端部に限定されず、例えば、アームの先端部であってもよい。この場合、アタッチメントにおける先端部よりも先の部分（バケット）の動作領域に基づく安全域を踏まえて停止位置が設定されていればよい。
　ここで、距離検出開始位置よりも運転室から離れて位置するアタッチメント先端部の速度が目標速度よりも高い場合、当該アタッチメントの先端部が距離検出開始位置に到達したときにアタッチメントの速度を瞬時に目標位置まで下げてもよいが、この場合、アタッチメントの速度が急激に変化するためオペレータに与える違和感が大きい。
　そこで、前記建設機械は、前記アタッチメントの先端部の速度を検出する速度検出手段をさらに備え、前記制御装置は、前記姿勢検出手段により検出された前記アタッチメントの姿勢に基づいて前記アタッチメントの先端部が前記距離検出開始位置よりも前記運転室から離れた所定の減速開始位置に到達したことが確認された場合であって前記速度検出手段により検出された前記減速開始位置における前記アタッチメントの先端部の速度が前記目標速度よりも高い場合に、前記減速開始位置から前記距離検出開始位置への前記アタッチメントの先端部の移動に応じて当該先端部の速度が連続的に目標速度に低下するように前記駆動手段を制御することが好ましい。
　この態様によれば、減速開始位置から距離検出開始位置へ向けてアタッチメントの先端部の速度が連続的に下がるため、当該アタッチメントの速度変化によってオペレータが受ける違和感を低減することができる。
　ここで、制御装置は、アタッチメントの先端部の速度を逐次検出して当該速度が目的の速度となるように駆動手段を制御（フィードバック制御）してもよいが、この場合には制御装置における処理が複雑になる。
　そこで、前記建設機械において、前記制御装置は、前記速度検出手段により検出された前記減速開始位置における前記アタッチメントの先端部の速度と前記目標速度とに基づいて前記減速開始位置から前記距離検出開始位置までの範囲における前記アタッチメントの先端部の位置と速度との関係を示す減速特性を決定し、前記姿勢検出手段の検出結果に基づく前記アタッチメントの先端部の位置と前記減速特性とに基づいて前記駆動手段を制御することが好ましい。
　この態様によれば、姿勢検出手段の検出結果に基づいて特定されるアタッチメントの先端部の位置と減速特性とに基づいて目的となるアタッチメントの速度を特定することができるので、アタッチメントの速度を逐次算出する場合と比較して制御装置における処理を簡素化することができる。
　ここで、前記アタッチメントが保持対象物を保持可能な保持部を有する場合、保持対象物がアタッチメントの先端部よりも運転室側に延びた状態で当該保持対象物が保持部に保持されるおそれがある。この場合、保持対象物の長さによっては保持対象物を確実に検出するための距離検出器の使用領域（距離検出開始位置から停止位置までの領域）が不足するおそれがある。
　そこで、前記建設機械において、前記アタッチメントは、保持対象物を保持可能な保持部を有し、前記建設機械は、前記保持部に前記保持対象物を保持させるための保持指令を出力する指令出力手段をさらに備え、前記制御装置は、前記指令出力手段から前記保持指令が出力された場合に、当該保持指令が出力されていない場合よりも前記距離検出開始位置及び前記減速開始位置が前記運転室から遠くなるように当該距離検出開始位置及び減速開始位置を変更することが好ましい。
　また、前記建設機械において、前記アタッチメントは、保持対象物を保持可能な保持部を有し、前記建設機械は、前記保持部に前記保持対象物を保持させるための保持指令を出力する指令出力手段をさらに備え、前記制御装置は、前記指令出力手段から前記保持指令が出力された場合に、当該保持指令が出力されていない場合よりも前記距離検出開始位置が前記運転室から遠くなるように当該距離検出開始位置を変更することが好ましい。
　これらの態様によれば、保持部によって保持対象物が保持される可能性のある場合に距離検出開始位置を運転室から遠ざけることにより距離検出器の使用範囲を広げることができる。そのため、保持対象物がアタッチメントの先端部よりも運転室側に延びる場合であっても当該保持対象物が停止位置に到達するのを確実に検出することができる。
　また、距離検出開始位置とともに減速開始位置を運転席から遠ざける態様によれば、アタッチメントの先端部の速度を目標位置まで減速する減速領域を広げることができる。そのため、保持指令が出力された状態においても減速開始位置を維持する場合と比較してアタッチメントの先端部を穏やかに減速することができ、オペレータに与える違和感を緩和することができる。

Claims (5)

  1. 　建設機械であって、
    　運転室が形成された機体と、
    　前記機体に取り付けられた基端部と前記基端部と反対側の先端部とを有し、前記先端部が前記運転室に対して変位するように姿勢変更可能に構成されたアタッチメントと、
    　前記先端部の速度が調整可能となるように前記アタッチメントを駆動する駆動手段と、
    　前記アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出手段と、
    　前記運転室から当該運転室の外側の被検出物までの距離を検出可能な距離検出器と、
    　前記姿勢検出手段及び前記距離検出器の検出結果に基づいて前記アタッチメントが前記運転室に干渉するのを防止するように前記駆動手段を制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記アタッチメントの先端部が前記運転室に近づいている期間中に、
    　（ｉ）前記姿勢検出手段により検出された前記アタッチメントの姿勢に基づいて前記アタッチメントの先端部が前記運転室から離れた所定の距離検出開始位置に到達したことが確認された場合に、前記距離検出器により検出された前記被検出物の距離に基づいて当該被検出物が前記距離検出開始位置よりも前記運転室に近い所定の停止位置に到達したか否かを判定し、前記被検出物が前記停止位置に到達したと判定したときに前記アタッチメントが停止するように前記駆動手段を制御し、
    　（ｉｉ）前記アタッチメントの先端部が前記距離検出開始位置に到達したときに前記アタッチメントの先端部の速度が所定の目標速度以下となるように前記駆動手段を制御する、建設機械。
  2. 　請求項１に記載の建設機械は、前記アタッチメントの先端部の速度を検出する速度検出手段をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記姿勢検出手段により検出された前記アタッチメントの姿勢に基づいて前記アタッチメントの先端部が前記距離検出開始位置よりも前記運転室から離れた所定の減速開始位置に到達したことが確認された場合であって前記速度検出手段により検出された前記減速開始位置における前記アタッチメントの先端部の速度が前記目標速度よりも高い場合に、前記減速開始位置から前記距離検出開始位置への前記アタッチメントの先端部の移動に応じて当該先端部の速度が連続的に目標速度に低下するように前記駆動手段を制御する、建設機械。
  3. 　請求項２に記載の建設機械であって、
    　前記制御装置は、前記速度検出手段により検出された前記減速開始位置における前記アタッチメントの先端部の速度と前記目標速度とに基づいて前記減速開始位置から前記距離検出開始位置までの範囲における前記アタッチメントの先端部の位置と速度との関係を示す減速特性を決定し、前記姿勢検出手段の検出結果に基づく前記アタッチメントの先端部の位置と前記減速特性とに基づいて前記駆動手段を制御する、建設機械。
  4. 　請求項２又は３に記載の建設機械であって、
    　前記アタッチメントは、保持対象物を保持可能な保持部を有し、
    　前記建設機械は、前記保持部に前記保持対象物を保持させるための保持指令を出力する指令出力手段をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記指令出力手段から前記保持指令が出力された場合に、当該保持指令が出力されていない場合よりも前記距離検出開始位置及び前記減速開始位置が前記運転室から遠くなるように当該距離検出開始位置及び減速開始位置を変更する、建設機械。
  5. 　請求項１～３の何れか１項に記載の建設機械であって、
    　前記アタッチメントは、保持対象物を保持可能な保持部を有し、
    　前記建設機械は、前記保持部に前記保持対象物を保持させるための保持指令を出力する指令出力手段をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記指令出力手段から前記保持指令が出力された場合に、当該保持指令が出力されていない場合よりも前記距離検出開始位置が前記運転室から遠くなるように当該距離検出開始位置を変更する、建設機械。
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