JP6979040B2 - キャブ可動式作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、昇降可能な可動キャブ（以下適宜、単に「キャブ」という）を備えたキャブ可動式作業機械に係わり、特に、フロント作業機に装着したフロントアタッチメントがキャブに近づいたときにフロント作業機を停止させて両者の接触を回避する干渉防止装置を備えたキャブ可動式作業機械に関する。

可動キャブを備えたキャブ可動式作業機械において、フロント作業機に装着したフロントアタッチメントがキャブに近づき、キャブの周囲に設定される干渉防止領域に侵入したときに、フロント作業機の動作を停止させてフロント作業機とキャブとの接触を回避する干渉防止装置を備えたものとして、特許文献１に記載のものがある。

特許文献１は、「運転室（キャブ）の本体（下部走行体及び上部旋回体）に対する移動量を検出する検出装置を備え、この検出装置の検出結果に基づいて干渉防止領域を補正する」と記載している。

特許第３３１０７８３号公報

特許文献１の作業機械においては、キャブが昇降可能なキャブである場合、キャブがどの高さ位置にある場合でも、フロントアタッチメントが干渉防止領域に侵入するとフロント作業機が停止し、フロントアタッチメントがキャブと接触することが回避される。

ところで、キャブ可動式作業機械が行う作業としては、フロントアタッチメント（例えばリフトマグネット、フォークグラップル等）をキャブ下方へと移動して行うキャブ近傍における作業がある。このようなキャブ近傍における作業では、オペレータは、フロント作業機を慣性力が働かないゆっくりとした速度で動かしながら作業を行う。しかし、それにも係わらず、フロントアタッチメントが干渉防止領域に侵入するとフロント作業機が停止してしまうため、キャブ近傍での作業を行うことができない。

このような場合、オペレータは走行用の操作レバーを操作して、フロントアタッチメントが干渉防止領域に入らない位置まで作業機械を一旦後退させ、その後作業を再開する。このためキャブ近傍における作業に時間がかかり、作業効率が良くないという問題があった。

本発明の目的は、フロント作業機がキャブに近づいたときにフロント作業機を停止させて両者の接触を回避する干渉防止装置を備えたキャブ可動式作業機械において、フロントアタッチメントをキャブ下方へと移動させてキャブ近傍における作業を行うときの作業効率を向上することができるキャブ可動式作業機械を提供することである。

このような課題を解決するため、本発明は、昇降可能なキャブを備えた車体と、前記車体に上下方向に回動可能に連結され、フロントアタッチメントを装着したフロント作業機と、前記フロントアタッチメントが前記キャブに近づき、前記キャブの周囲に設定される干渉防止領域に侵入したときに、前記フロント作業機の動作を停止させて前記フロント作業機と前記キャブとの接触を回避する干渉防止制御を行う干渉防止装置とを備えたキャブ可動式作業機械において、前記干渉防止装置は、前記フロント作業機の位置と姿勢に関する状態量を検出する姿勢センサと、前記キャブの高さ位置を検出する高さセンサと、干渉防止領域変更スイッチと、前記姿勢センサと前記高さセンサの検出値に基づいて、前記フロントアタッチメントと前記キャブ間の距離を計算し、この距離に基づいて前記干渉防止制御を行うコントローラとを備え、前記コントローラは、前記干渉防止領域変更スイッチが操作されたとき、前記干渉防止領域の前記キャブの下面よりも下側の領域部分における干渉防止制御機能を無効とする干渉防止領域変更処理を行い、この干渉防止領域変更処理を行った干渉防止領域に基づいて前記干渉防止制御を行うものとする。

このように干渉防止領域変更スイッチを設け、干渉防止領域変更スイッチが操作されたとき、干渉防止領域変更処理を行うことにより、キャブ下側の作業対象物の移動などのキャブ近傍における作業を行うときに、作業機械を後退させることなく、フロントアタッチメントをキャブ下方へと移動させて、キャブ下側の作業を行えるようになり、作業効率を向上させることができる。

本発明によれば、キャブ下側の作業対象物の移動などのキャブ近傍における作業を行うときに、作業機械を後退させることなく、フロントアタッチメントをキャブ下方へと移動させて、キャブ下側の作業を行えるようになり、作業効率を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態におけるキャブ可動式作業機械を示す図である。 キャブを上昇させた状態（上側）と下降させた状態（下側）を対比して示す図である。 本発明の第１の実施の形態における油圧ショベルに搭載される油圧システムとその制御システムを示す図である。 運転室内における干渉防止制御解除スイッチ、干渉防止領域変更スイッチ、昇降スイッチの配置箇所の一例を示す図である。 コントローラの第二の機能により干渉防止領域変更処理を行い、干渉防止領域のキャブの下面よりも下側の領域部分における干渉防止制御機能を無効とした干渉防止領域を示す図であり、図２と同様、キャブを上昇させた状態（上側）と下降させた状態（下側）を対比して示す図である。 コントローラの処理機能を示すフローチャートである。 フロント作業機のフロントアタッチメントの部分をキャブとともに拡大して示す図である。 コントローラのメモリ（例えばＲＯＭ）に予め記憶されている干渉防止制御の演算テーブルを示す図である。 図６に示したステップＳ１４０の処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるキャブ可動式油圧ショベルのコントローラの処理機能を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

＜第１の実施の形態＞
〜構成〜
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるキャブ可動式作業機械を示す図である。本実施の形態において、作業機械は建設機械の代表例である油圧ショベルである。

図１において、キャブ可動式油圧ショベルは、昇降可能な可動キャブ（以下単にキャブという）５０を備えた車体１００と、車体１００に上下方向に回動可能に連結され、フロントアタッチメント１０６を装着したフロント作業機１０３とを備えている。車体１００は、下部走行体１１０と、この下部走行体１１０上に旋回可能に搭載される上部旋回体１１１とを有している。

フロント作業機１０３は、上部旋回体１１１に上下方向に回動可能に取り付けられるブーム１０４と、このブーム１０４の先端に上下／前後方向に回動可能に取り付けられるアーム１０５とを有し、フロントアタッチメント１０６は、アーム１０５の先端に上下／前後方向に回動可能に取り付けられている。ブーム１０４はブームシリンダ３ａによって駆動され、アーム１０５はアームシリンダ３ｂによって駆動され、フロントアタッチメント１０６はアタッチメントシリンダ３ｃによって駆動される。

上部旋回体１１１は旋回モータ３ｅ（図３参照）によって駆動され、下部走行体１１０上を旋回する。下部走行体１１０は左右一対のクローラ１１０ａ，１１０ｂ（図１では片側のみを示す）を有し、クローラ１１０ａ，１１０ｂはそれぞれ走行モータ３ｆ，３ｇ（片側のみを示す）によって駆動され、走行を行う。

キャブ５０は、上部旋回体１１１の基礎フレーム（旋回フレーム）１１１ａ上の前側位置に、昇降装置６０により上部旋回体１１１に対して昇降可能に取り付けられている。昇降装置６０は、上部旋回体１１１とキャブ５０との間に配置されている。

昇降装置６０は、上部旋回体１１１（車体）の基礎フレーム１１１ａ上に立設されたタワー状の支持フレーム６１と、キャブ５０の下部に一体に取り付けられたＬ字型の架台６２と、タワー状の支持フレーム６１の上端部分６１ａと架台６２の後部ステー６２ａとにピンによって回動可能に連結され、キャブ５０を水平に保つ２つのリンクから構成される平行リンク機構６３と、平行リンク機構６３の下側で支持フレーム６１の上端部分と架台６２の後部ステー６２ａとにピンによって回動可能に連結され、キャブ５０を上下方向に移動させる昇降シリンダ６４とを有している。

タワー状の支持フレーム６１と昇降シリンダ６４はそれぞれ左右一対で構成され、平行リンク機構６３はタワー状の支持フレーム６１の左右一対の間で、支持フレーム６１の上端部分と架台６２の後部ステー６２ａとに連結されている。

フロントアタッチメント１０６は、本実施の形態では、電磁石の磁力によって鉄のスクラップを吸着し、トラックの荷台などに搬送して積み込むリフティングマグネットである。フロントアタッチメント１０６は、開閉式の作業具であるフォークグラップルや解体用フォーク等であってもよい。

図２は、キャブ５０を上昇させた状態（上側）と下降させた状態（下側）を対比して示す図である。キャブ５０を備えた油圧ショベルは、図２の下側に示すようにキャブ５０を下降させた状態では、一般的な油圧ショベルと同様、掘削作業のような地表面での作業をを行うことができる。一方、図２の上側に示すように、昇降シリンダ６４によりキャブ５０を上昇させた状態では、オペレータの目線を高くすることができ、例えばトランクやコンテナ等の容器が大型の場合でも、広い視界により内部を見ながら作業を行うことができる。

図３は、本発明の第１の実施の形態における油圧ショベルに搭載される油圧システムとその制御システムを示す図である。

まず、油圧システムについて説明する。

図３において、本実施の形態における油圧ショベルの油圧システムは、メインポンプとしての油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２からの圧油により駆動される上述したブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、アタッチメントシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｅ及び左右の走行モータ３ｆ，３ｇを含む複数のアクチュエータと、これら油圧アクチュエータ３ａ〜３ｇのそれぞれに対応して設けられた操作レバー装置４ａ〜４ｇと、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエータ３ａ〜３ｇ間に接続され、操作レバー装置４ａ〜４ｇの指令パイロット圧によって中立位置から切り換えられ、圧油の流れ方向と流量（油圧アクチュエータ３ａ〜３ｇの駆動方向と駆動速度）を制御する複数の流量制御弁５ａ〜５ｇと、安全弁としてのメインリリーフ弁６とを有している。

操作レバー装置４ａ〜４ｇはリモコン弁（減圧弁）を内蔵した油圧パイロット式であり、パイロットポンプ７の吐出油路７ａにパイロット圧供給油路７ｂを介して接続され、パイロットポンプ７で生成される油圧（一次圧）に基づいて、それぞれオペレータにより操作される操作レバーの操作量と操作方向に応じた指令パイロット圧（二次圧）を生成する。これらの指令パイロット圧はパイロットライン１０ａ〜１６ｂを介して対応する流量制御弁５ａ〜５ｇの受圧部２０ａ〜２６ｂに導かれる。パイロットポンプ７の吐出油路７ａはパイロットポンプ７の吐出圧を一定に保持するパイロットリリーフ弁８を備えている。

また、本実施形態において、油圧システムは、上述した昇降装置６０の昇降シリンダ６４と、油圧ポンプ２と複数の昇降シリンダ６４間に接続され、昇降スイッチ４４（後述）の操作に応じてパイロットライン６６ａ，６６ｂに生成される制御パイロット圧によって中立位置から切り換えられ、圧油の流れ方向と流量（昇降シリンダ６４の駆動方向と駆動速度）を制御する昇降制御弁６５とを更に備えている。

次に、制御システムについて説明する。

制御システムは、ブーム１０４、アーム１０５、フロントアタッチメント１０６のそれぞれの回動支点に設けられ、フロント作業機１０３の位置と姿勢に関する状態量として、それぞれの回動角を検出する角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ（姿勢センサ）と、タワー状の支持フレーム６１に平行リンク機構６３の回動支点と同軸的に取り付けられ、キャブ５０の高さに関する状態量として、平行リンク機構６３の回動角を検出するリンク角度センサ４１（高さセンサ）と、干渉防止制御解除スイッチ４２と、干渉防止領域変更スイッチ４３と、昇降スイッチ４４と、角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ及びリンク角度センサ４１のセンサ信号と、干渉防止制御解除スイッチ４２、干渉防止領域変更スイッチ４３及び昇降スイッチ４４のそれぞれのスイッチ信号とを入力し、干渉防止制御の演算処理を行うコントローラ４５と、パイロットポンプ７の吐出油路７ａとパイロット圧供給油路７ｂとの間に配置された電磁切換式の油圧ロック弁３４と、パイロットライン１０ａ，１１ａ，１２ａに設けられ、コントローラ４５から出力される電気信号により駆動される電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、パイロット圧供給油路７ｂから分岐したパイロットライン６６ａ，６６ｂに設けられ、コントローラ４５から出力される電気信号により駆動される電磁比例制御弁６７ａ，６７ｂと、モニタ４６と、警告ブザー４７とを備えている。

干渉防止制御解除スイッチ４２、干渉防止領域変更スイッチ４３、昇降スイッチ４４、モニタ４６及び警告ブザー４７は、キャブ５０の運転室内に設置されている。

干渉防止制御解除スイッチ４２は、オペレータに押されることで干渉防止制御を解除するスイッチであり、例えば、押されている間ＯＮとなるモーメンタリ式・自動復帰のスイッチである。干渉防止制御解除スイッチ４２は、油圧ショベルを輸送姿勢とするときや、ハードが故障或いは破損した場合など、頻度の低い特殊な作業を行う際に使用される。

干渉防止領域変更スイッチ４３は、本発明の特徴に係わるスイッチであり、オペレータに押されることで干渉防止領域７０のキャブ５０の下面よりも下側の領域部分における干渉防止制御機能を無効とする干渉防止領域変更処理を行い、この干渉防止領域変更処理を行った、キャブ５０の近傍での作業を可能とする干渉防止領域７０Ａを設定するスイッチである。干渉防止領域変更スイッチ４３も、押されている間ＯＮとなるモーメンタリ式・自動復帰のスイッチである。ここで、キャブ５０の下面とは、前述したキャブ５０の下部に一体に取り付けられたＬ字型の架台６２の下面である。

昇降スイッチ４４は、キャブ５０の昇降動作を指示するスイッチであり、上げ方向の指示スイッチ４４ａと下げ方向の指示スイッチ４４ｂを備えている。これらの指示スイッチ４４ａ，４４ｂも、押されている間のみＯＮとなるモーメンタリ式・自動復帰のスイッチである。

図４は、運転室内における干渉防止制御解除スイッチ４２、干渉防止領域変更スイッチ４３、昇降スイッチ４４の配置箇所の一例を示す図である。

運転室内の運転席の左側前部に、例えば前述したアーム用及び旋回用の操作レバー装置４ｂ，４ｅの操作レバーとして使用される左コントロールレバー（操作レバー）ＬＣを備えた左コントロールボックス７１が配置され、その後側と右側部にコンソールボックス７２が配置されている。コンソールボックス７２の上面パネル７３には各種スイッチ設けられており、上面パネル７３の後部オペレータ寄りの位置に干渉防止制御解除スイッチ４２と昇降スイッチ４４（上げ方向の指示スイッチ４４ａと下げ方向の指示スイッチ４４ｂ）が配置されている。また、左コントロールレバーＬＣのグリップ頂部に３つのスイッチが設けられており、そのうちの１つに干渉防止領域変更スイッチ４３が割り当てられている。

電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、コントローラ４５からの電気信号に応じて、操作レバー装置４ａ，４ｂ，４ｄにより生成された指令パイロット圧を減圧し、その減圧した指令パイロット圧がパイロットライン１０ａ，１１ａ，１３ｂを介して流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃの受圧部２０ａ，２１ａ，２２ａに導かれる。

電磁比例制御弁６７ａ，６７ｂは、パイロットポンプ７で生成される油圧（一次圧）に基づいて、コントローラ４５からの電気信号に応じた制御パイロット圧（二次圧）を生成し、その制御パイロット圧がパイロットライン６６ａ，６６ｂを介して昇降制御弁６５の受圧部６５ａ，６５ｂに導かれる。
する。

以上の制御システムは、フロントアタッチメント１０６がキャブ５０に近づき、キャブ５０の周囲に設定される干渉防止領域７０に侵入したときに、フロント作業機１０３の動作を停止させてフロント作業機１０３とキャブ５０との接触を回避する干渉防止制御を行う干渉防止装置を構成する。

また、コントローラ４５は以下の機能を有している。

まず、第一に、コントローラ４５は、角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ（姿勢センサ）とリンク角度センサ４１（高さセンサ）の検出値に基づいて、フロントアタッチメント１０６とキャブ５０間の距離（後述する距離Ｄ）を計算し、この距離に基づいて干渉防止制御を行う。

第二に、コントローラ４５は、干渉防止領域変更スイッチ４３が操作されたとき（押されたとき）、干渉防止領域７０のキャブ５０の下面よりも下側の領域部分における干渉防止制御機能を無効とする干渉防止領域変更処理を行い、この干渉防止領域７０変更処理を行った干渉防止領域７０Ａに基づいて干渉防止制御を行う。

干渉防止領域変更スイッチ４３が押されていない通常作業時の干渉防止領域７０は、図１に示すようにキャブ５０の前側と上側及び下側に設定される。また、干渉防止領域７０は減速領域Ａと停止領域Ｂを有し、キャブ５０に対して外側から内側に向かって減速領域Ａ及び停止領域Ｂの順序で位置している。フロントアタッチメント１０６が減速領域Ａに侵入すると、コントローラ４５は電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃを駆動して指令パイロット圧を減圧し、フロント作業機１０３（ブーム１０４、アーム１０５及びフロントアタッチメント１０６）の動作を減速させる。フロントアタッチメント１０６が停止領域Ｂに侵入すると、コントローラ４５は電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃを全閉し、フロント作業機１０３（ブーム１０４、アーム１０５及びフロントアタッチメント１０６）の動作を停止させる。

なお、図示はしないが、停止領域Ｂの更に内側に禁止領域が設定されており、万一、フロント作業機１０２が禁止領域に侵入したとき、コントローラ４５は油圧ロック弁３４を切換え、パイロットポンプ７の吐出油路７ａとパイロット圧供給油路７ｂとの連通を遮断して油圧システムを動作不能とし、油圧ショベルの全動作を停止させる。

図５は、コントローラ４５の第二の機能により干渉防止領域変更処理を行い、干渉防止領域７０のキャブ５０の下面よりも下側の領域部分における干渉防止制御機能を無効とした干渉防止領域７０Ａを示す図であり、図２と同様、キャブ５０を上昇させた状態（上側）と下降させた状態（下側）を対比して示している。

図１に示した干渉防止領域７０は、上記のように、キャブ５０の前側と上側及び下側に設定されるが、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されると、その間、干渉防止領域７０のキャブ５０の下面よりも下側の領域部分における干渉防止制御機能は無効となり、図１に示す通常作業時の干渉防止領域７０のキャブ５０の下面よりも下側領域部分が切除された干渉防止領域７０Ａに変更される。これによりオペレータはキャブ５０の近傍での作業（以下適宜、キャブ近傍での作業という）を容易に行うことができる。

なお、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されたとき、干渉防止領域７０のキャブ５０の下面よりも下側の領域部分全ての干渉防止制御機能を無効にするのではなく、キャブ５０の下面から、フロントアタッチメント１０６が慣性で下面に当たらない程度の所定距離だけ干渉防止制御を行う領域（例えば停止領域Ｂ）を残してもよい。これによりキャブ近傍での作業を行うとき、フロントアタッチメント１０６がキャブ５０の下面に当たることを確実に防止し、安全に作業を行うことができる。

〜制御〜
図６は、コントローラ４５の処理機能を示すフローチャートである。

コントローラ４５は、まず、干渉防止制御解除スイッチ４２が押されているかどうかを判定し（ステップＳ１００）、干渉防止制御解除スイッチ４２が押されたときは、モニタ４６に干渉防止制御解除スイッチ４２が押されている（干渉防止制御が解除されている）ことを知らせる表示（例えばメッセージ表示）をし、オペレータが、干渉防止制御解除スイッチ４２が押されていることを視覚で確認できるようにし、かつ警告ブザー４７を作動させて警告音を発生させ、オペレータが聴覚でも確認できるようにする。

干渉防止制御解除スイッチ４２が押されていないとき、コントローラ４５は、角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ及びリンク角度センサ４１からのセンサ信号を入力する（ステップＳ１０５）。次いで、コントローラ４５は、リンク角度センサ４１により検出した平行リンク機構６３の回動角と予めメモリ（例えばＲＯＭ）に記憶してある平行リンク機構６３及びキャブ５０の寸法等からキャブ５０の高さを計算する（ステップＳ１１０）。キャブ５０の高さとしては、例えば、キャブ５０の下面の高さを計算するのが好ましい。

また、コントローラ４５は、角度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃにより検出したブーム１０４、アーム１０５ｂ、フロントアタッチメント１０６の回動角と、予めメモリ（例えばＲＯＭ）に記憶してある各フロント部材の寸法等からフロントアタッチメント１０６の位置、より詳しくはフロントアタッチメント１０６の代表点の位置を計算する（ステップＳ１１５）。

図７は、フロント作業機１０３のフロントアタッチメント１０６の部分をキャブ５０とともに拡大し、代表点の一例を示す図である。

図７において、フロントアタッチメント１０６であるリフティングマグネットはブラケット１０６ａを備え、ブラケット１０６ａはアーム１０５の先端にピン１０６ｂにて回動可能にピン結合されている。ピン１０６ｂはリフティングマグネットの回動支点となる。また、ブラケット１０６ａにアタッチメントリンク１０６ｃの一端がピン１０６ｄにて回動可能にピン結合され、アーム１０５にアームリンク１０５ａの一端が回動可能にピン結合され、アームシリンダ３ｃのピストンロッドがアタッチメントリンク１０６ｃの他端とアームリンク１０５ａの他端に回動可能にピン結合されている。アーム１０５に対するフロントアタッチメント１０６の回動角は角度センサ３１ｃによって検出される。

フロントアタッチメント１０６の代表点は、例えば、アーム１０５の先端部におけるフロントアタッチメント１０６の回動支点（ピン１０６ｂ）を円弧の一部として含み、フロントアタッチメント１０６の全体を包含する包絡円ＳＣのキャブ５０に最も近い点（最近接点）Ｒに設定することが好ましい。この最近接点Ｒの位置は、フロントアタッチメント１０６がキャブ５０に向かうよう操作されたとき、角度センサの３１ｃの検出値と、上記のように計算されたキャブ５０の高さと、予めメモリ（例えばＲＯＭ）に記憶してあるキャブ５０及びブラケット１０６ａを含むフロントアタッチメント１０６の寸法等から、上記フロントアタッチメント１０６の包絡円ＳＣ上のキャブ５０に最も近い位置、すなわち、フロントアタッチメント１０６の包絡円ＳＣとキャブ５０間の距離Ｄが最も小さくなる包絡円ＳＣ上の位置として計算することができる。

なお、代表点は包絡円ＳＣではなく、他の仮想円上に設定してもよい。他の仮想円としては、例えば、ブラケット１０６ａの回動支点であるピン１０６ｂともう１つのピン１０６ｄを通る仮想円が挙げられる。

また、フロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒの位置は、上部旋回体１１１の適所、例えばブーム１０４の基端部の回動支点を原点とするＸ−Ｙ座標系の座標値として計算することができ。Ｘ−Ｙ座標系のＸ軸は水平方向（上部旋回体１１１の基礎フレームの主面に平行な方向）の座標軸であり、Ｙ軸は垂直方向（上部旋回体１１１の基礎フレームの主面に垂直な方向）の座標軸である。なお、この場合は、上記ステップＳ１１０において、キャブ５０の下面の高さは、Ｘ−Ｙ座標系のＹ軸の座標値として計算される。

次いで、コントローラ４５は、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されているかどうかを判定し（ステップＳ１２０）、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されていないときは通常作業での干渉防止領域７０を設定する（ステップＳ１２５）。

一方、コントローラ４５は、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されたとき、モニタ４６に干渉防止領域変更スイッチ４３が押されている（干渉防止領域７０が干渉防止領域７０Ａに変更されている）ことを知らせる表示（例えばメッセージ表示）をし、オペレータが、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されていることを視覚で確認できるようにし、かつ警告ブザー４７を作動させて干渉防止領域変更スイッチ４３が押されている（干渉防止領域７０が干渉防止領域７０Ａに変更されている）ことを知らせる警告音を発生させ、オペレータが聴覚でも確認できるようにする（ステップＳ１３０）。また、コントローラ４５は、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されたとき、干渉防止制御解除スイッチ４２が押されたときのモニタ４６の表示と警告ブザー４７の警告音から区別できるように、そのときとは異なる態様で表示をし、警告音を発生させる。

更に、コントローラ４５は、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されたとき、その操作の履歴をメモリに保存し、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されたことを後で確認できるようにする（ステップＳ１３５）。

次いで、コントローラ４５は、キャブ近傍作業での干渉防止領域７０Ａを設定する（ステップＳ１４０）。

ステップＳ１２５の通常作業での干渉防止領域７０の設定及びステップＳ１４０のキャブ近傍作業での干渉防止領域７０Ａの設定は例えば以下のように行う。

図８は、コントローラ４５のメモリ（例えばＲＯＭ）に予め記憶されている干渉防止制御の演算テーブルを示す図である。

図８において、横軸はフロントアタッチメント１０６とキャブ５０間の前述した距離Ｄであり、縦軸は電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃの前後圧力比Ｒｐである。フロントアタッチメント１０６とキャブ５０間の距離Ｄは、上述したように、フロントアタッチメント１０６の包絡円ＳＣの最近接点Ｒとキャブ５０間の距離（最近設距離）である。

図８の演算テーブルにおいて、距離Ｄと前後圧力比Ｒｐの関係は、距離Ｄが第１閾値Ｄ１以上であるとき前後圧力比Ｒｐは１００％であり、距離Ｄが第１閾値Ｄ１より小さくなると圧力比Ｒｐは１００％から次第に小さくなり、距離Ｄが第２閾値Ｄ２に達すると０％となるように設定されている。第１閾値Ｄ１は非干渉防止領域と干渉防止領域７０又は７０Ａの減速領域Ａとの境界位置に対応し、第２閾値Ｄ２は減速領域Ａと停止領域Ｂとの境界位置に対応する。第２閾値Ｄ２より小さい側（原点に近い側）には第３閾値Ｄ３がある。この第３閾値Ｄ３は停止領域Ｂと図示しない禁止領域との境界位置に対応する。

コントローラ４５は、ステップＳ１２５において、図８の演算テーブルをメモリから読み込んで演算に使用できるようにすることで、図１及び図２に示すような通常作業での干渉防止領域７０を設定する。

また、コントローラ４５は、ステップＳ１４０において、図９に示すフローチャートの処理を実行することでキャブ近傍作業での干渉防止領域７０Ａを設定する。

図９において、コントローラ４５は、ステップＳ１１０で計算したキャブ５０の下面の高さとステップＳ１１５で計算したフロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒの位置とを比較し、フロントアタッチメント１０６の最近接点がキャブ５０の下面よりも低いかどうかを判定する（ステップＳ１４０ａ）。この判定は、フロントアタッチメント１０６の最近接点ＲのＹ座標値Ｙａとキャブ５０の下面の高さのＹ座標値Ｙｂとを比較し、「Ｙａの絶対値」＞「Ｙｂの絶対値」かどうかを判定することで行う。

次いで、コントローラ４５は、フロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒがキャブ５０の下面よりも低くないと判定した場合、すなわち、「Ｙａの絶対値」≦「Ｙｂの絶対値」であると判定した場合は、図８の演算テーブルをメモリから読み込んで演算に使用できるようにする（ステップＳ１４０ｂ）。一方、フロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒがキャブ５０の下面よりも低いと判定した場合、すなわち、「Ｙａの絶対値」＞「Ｙｂの絶対値」であると判定した場合は、何もせず次のステップ（ステップＳ１４５）に進む。

このようにフロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒがキャブ５０の下面以上の高さにある（「Ｙａの絶対値」≦「Ｙｂの絶対値」）場合のみ、図８の演算テーブルをメモリから読み込んで演算に使用できるようにすることにより、干渉防止領域７０のキャブ５０の下面よりも下側の領域部分における干渉防止制御機能を無効とする干渉防止領域変更処理を行い、この干渉防止領域７０変更処理を行った干渉防止領域７０Ａに基づいて干渉防止制御を行うことができる。

次いで、コントローラ４５は、ステップＳ１２５及びステップＳ１４０ｂで図８の演算テーブルを読み込んだ場合は、フロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒが干渉防止領域７０又は７０Ａ外か、減速領域内か、停止領域内かを判定する（ステップＳ１４５）。この判定は、フロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒとキャブ５０間の距離Ｄを計算し、距離Ｄが第１閾値Ｄ１よりも大きい（Ｄ＞Ｄ１）かどうか、距離Ｄが第１閾値Ｄ１以下で第２閾値Ｄ２より大きい（Ｄ２＜Ｄ≦Ｄ１）かどうか、距離Ｄが第２閾値Ｄ２以下である（Ｄ≦Ｄ２）かどうかを判定することで行うことができる。距離Ｄは、ステップＳ１１０で計算したキャブ５０の高さと、ステップＳ１１５で計算したフロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒの位置と、予めメモリ（例えばＲＯＭ）に記憶してあるキャブ５０の寸法等から計算することができる。

そして、コントローラ４５は、フロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒが干渉防止領域７０又は７０Ａ外であると判定した場合は何もせず、スタートに戻って制御サイクルを繰り返す。

また、コントローラ４５は、ステップＳ１４０ａで、フロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒがキャブ５０の下面よりも低いと判定した場合も、同様に何もせず、スタートに戻って制御サイクルを繰り返す。

一方、コントローラ４５は、フロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒが減速領域Ａ内にあると判定した場合は、上記のように演算した距離Ｄを図８の演算テーブルに参照させて前後圧力比Ｒｐを計算し、この前後圧力比Ｒｐに相当する制御電流を電気信号として電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃに出力する（ステップＳ１５０）。これにより電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃは指令パイロット圧を減圧し、フロント作業機１０３のフロント部材の動作速度を徐々に低下させることで、フロント作業機１０３の動作を徐々に減速する。

また、コントローラ４５は、フロントアタッチメント１０６の最近接点Ｒが停止領域Ｂ内にあると判定した場合は、前後圧力比として０％を計算し、前後圧力比０％に相当する制御電流を電気信号として電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃに出力する（ステップＳ１５５）。これにより電磁比例減圧弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃは全閉して指令パイロット圧をタンク圧まで減圧し、フロント作業機１０３の動作を停止させる。

また、本実施の形態では、距離Ｄとして、フロントアタッチメント１０６の包絡円ＳＣの最近接点Ｒとキャブ５０間の距離（最近設距離）を計算することにより、キャブ５０に対してフロントアタッチメント１０６がいかなる位置関係にあるときでも（フロントアタッチメント１０６がキャブ５０の前側にあるときだけでなく、キャブ５０の上側或にあるときでも、或いはキャブ５０の上側或にあるときでも（干渉防止領域７０の場合）、フロントアタッチメント１０６が干渉防止領域７０（図１参照）に侵入したとき、フロントアタッチメント１０６とキャブ５０との接触を回避する干渉防止制御が可能となる。

〜効果〜
以上のように構成した本実施の形態によれば、以下の効果が得られる。

１．キャブ下側のスクラップ等の作業対象物をトラックの荷台に積み込むときなど、キャブ近傍における作業を行うとき、オペレータは干渉防止領域変更スイッチ４３を押して干渉防止領域７０を干渉防止領域７０Ａに変更することにより、油圧ショベルを後退させることなく、フロントアタッチメント１０６をキャブ５０の下方へと移動させて、キャブ下側の作業を行えるようになり、作業効率を向上させることができる。

２．キャブ近傍における作業を行うとき、オペレータによって、油圧ショベルを輸送姿勢とするときや、ハードが故障或いは破損した場合などに使用される干渉防止制御解除スイッチ４２を片手の指で押して、意図的に干渉防止制御機能を解除し、他方の手で操作レバーを操作してフロント作業機１０３をキャブ下方に移動し、作業を行うことがある。しかし、この場合は、片手での操作になるだけでなく、干渉防止制御の機能も無くなってしまうので、作業効率が低下するばかりでなく、操作ミスを起こす可能性がある。これに対し、本実施の形態では、干渉防止領域変更スイッチ４３を押して干渉防止領域７０Ａに変更しておくことにより、オペレータは両手で操作レバーを操作することができ、操作性が向上し作業効率を向上させることができる。

３．干渉防止領域変更スイッチ４３が操作されたとき、モニタ４６に干渉防止領域変更スイッチ４３が操作されたことを知らせる表示（例えばメッセージ表示）をし、かつ警告ブザー４７を作動させて干渉防止領域変更スイッチ４３が操作されたことを知らせる警告音を発生させる。これによりオペレータは干渉防止領域７０が干渉防止領域７０Ａに変更されていることを視覚と聴覚で確認することができる。

４．更に、干渉防止領域変更スイッチ４３が操作されたとき、干渉防止制御解除スイッチ４２が操作されたときのモニタ４６の表示と警告ブザー４７による警告音から区別して、そのときとは異なる態様で表示をし、警告音を発生させるので、干渉防止制御解除スイッチが４２の操作による表示及び警告音と混同することなく、干渉防止領域変更スイッチ４３を操作している状態にあることを正確に把握することができる。

５．干渉防止領域変更スイッチ４３が操作されたとき、その操作の履歴をメモリに保存する。これにより、万一、干渉防止制御の誤動作でフロントアタッチメント１０６がキャブ５０の下面に当たったとき、或いは干渉防止領域変更スイッチ４３を操作して近傍作業での干渉防止領域７０Ａを設定した場合に、フロントアタッチメント１０６がキャブ５０の下面に当たったとき、オペレータ或いは保守員は、操作履歴を見ることで、いずれが原因であるかを確認することができる。

＜第２の実施の形態＞
図１０は本発明の第２の実施の形態におけるキャブ可動式油圧ショベルのコントローラ４５の処理機能を示すフローチャートである。

第１の実施の形態においては、キャブ５０の高さがどの位置にあっても、干渉防止領域７０を干渉防止領域７０Ａに変更できるようにしている。この場合、キャブ５０の下面が地面に近い位置にあり、地面とキャブ５０の下面との間が狭い場合は、フロントアタッチメント１０６でをキャブ近傍に操作したときにフロントアタッチメント１０６がキャブ５０の下面に接触する可能性がある。

本実施の形態では、そのような事態を回避するため、キャブ５０の高さが予め定めた閾値以上である場合のみ、干渉防止領域７０Ａへの変更を可能としたものである。

すなわち、図１０において、ステップＳ１１５でフロントアタッチメント１０６の位置を計算した後、ステップＳ１１０でリンク角度センサ４１の検出値に基づいて計算したキャブ５０の高さが予め定めた閾値以上であるかどうかを判定し（ステップＳ２００）、キャブ５０の高さが予め定めた閾値以上であるときは、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されているかどうかを判定するステップＳ１２０に進み、キャブ５０の高さが予め定めた閾値よりも低いときは、ステップＳ１２０をスキップして、キャブ近傍作業での干渉防止領域７０Ａを設定するステップＳ１２５に進む。閾値は、予めキャブ５０の下側の作業スペースが確保できる高さの値として予め設定しておく。

これによりコントローラ４５は、キャブ５０の高さが閾値以上である場合のみ、干渉防止領域変更スイッチ４３が押されたときに、干渉防止領域７０のキャブ５０の下面よりも下側の領域部分における干渉防止制御機能を無効とする干渉防止領域変更処理を行うようになる。このためキャブ５０の高さが閾値よりも低いときは通常の干渉防止領域７０による干渉防止制御が行われ、フロントアタッチメント１０６でをキャブ近傍に操作したときにフロントアタッチメント１０６がキャブ５０の下面に接触する可能性を低減し、安全に作業を行うことができる。

３ａ〜３ｇ 油圧アクチュエータ
４ａ〜４ｇ 操作レバー装置
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 角度センサ（姿勢センサ）
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 電磁比例減圧弁
４１ リンク角度センサ（高さセンサ）
４２ 干渉防止制御解除スイッチ
４３ 干渉防止領域変更スイッチ
４４ 昇降スイッチ
４５ コントローラ
４６ モニタ
４７ 警告ブザー
５０ キャブ
６０ 昇降装置
６３ 平行リンク機構
６４ 昇降シリンダ
６５ 昇降制御弁
６７ａ，６７ｂ 電磁比例制御弁
７０ 通常作業での干渉防止領域
７０Ａ キャブ近傍作業での干渉防止領域
１００ 車体
１０３ フロント作業機
１０４ ブーム
１０５ アーム
１０６ フロントアタッチメント（リフティングマグネット）
１１０ 下部走行体
１１１ 上部旋回体

Claims (5)

1. 昇降可能なキャブを備えた車体と、
   前記車体に上下方向に回動可能に連結され、フロントアタッチメントを装着したフロント作業機と、
   前記フロントアタッチメントが前記キャブに近づき、前記キャブの周囲に設定される干渉防止領域に侵入したときに、前記フロント作業機の動作を停止させて前記フロント作業機と前記キャブとの接触を回避する干渉防止制御を行う干渉防止装置とを備えたキャブ可動式作業機械において、
   前記干渉防止装置は、
   前記フロント作業機の位置と姿勢に関する状態量を検出する姿勢センサと、
   前記キャブの高さ位置を検出する高さセンサと、
   干渉防止領域変更スイッチと、
   前記姿勢センサと前記高さセンサの検出値に基づいて、前記フロントアタッチメントと前記キャブ間の距離を計算し、この距離に基づいて前記干渉防止制御を行うコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記干渉防止領域変更スイッチが操作されたとき、前記干渉防止領域の前記キャブの下面よりも下側の領域部分における干渉防止制御機能を無効とする干渉防止領域変更処理を行い、この干渉防止領域変更処理を行った干渉防止領域に基づいて前記干渉防止制御を行うことを特徴とするキャブ可動式作業機械。
2. 請求項１記載のキャブ可動式作業機械において、
   前記コントローラは、前記高さセンサの検出値に基づいて、前記キャブの高さが予め定めた閾値以上であるかどうかを判定し、前記キャブの高さが前記閾値以上である場合のみ、前記干渉防止領域変更スイッチが操作されたときに、前記干渉防止領域変更処理を行うことを特徴とするキャブ可動式作業機械。
3. 請求項１記載のキャブ可動式作業機械において、
   モニタと警告ブザーとを更に備え、
   前記コントローラは、前記干渉防止領域変更スイッチが操作されたとき、前記モニタに前記干渉防止領域変更スイッチが操作されたことを知らせる表示をし、かつ前記警告ブザーを作動させて前記干渉防止領域変更スイッチが操作されたことを知らせる警告音を発生させることを特徴とするキャブ可動式作業機械。
4. 請求項３記載のキャブ可動式作業機械において、
   前記干渉防止制御を解除する干渉防止制御解除スイッチを更に備え、
   前記コントローラは、前記干渉防止制御解除スイッチが操作されたとき、前記モニタに前記干渉防止制御解除スイッチが操作されたことを知らせる表示をし、かつ前記警告ブザーを作動させて前記干渉防止制御解除スイッチが操作されたことを知らせる警告音を発生させ、
   前記コントローラは、前記干渉防止領域変更スイッチが操作されたとき、前記干渉防止制御解除スイッチが操作されたときの前記モニタの表示と前記警告ブザーの警告音から区別できるように、そのときとは異なる態様で前記モニタに表示を、前記警告音を発生させることを特徴とするキャブ可動式作業機械。
5. 請求項１記載のキャブ可動式作業機械において、
   前記コントローラは、前記干渉防止領域変更スイッチが操作されたとき、その操作の履歴をメモリに保存し、前記干渉防止領域変更スイッチが操作されたことを後で確認できるようにしたことを特徴とするキャブ可動式作業機械。

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