以下、本発明の建設機械の実施形態について図面を用いて説明する。本実施の形態においては、建設機械の一例として油圧ショベルを例に挙げて説明する。
[第1の実施形態]
まず、本発明の第1の実施形態に係る建設機械としての油圧ショベルの構成について図1及び図2を用いて説明する。図1は本発明の建設機械の第1の実施形態としての油圧ショベルを示す外観図である。図2は図1に示す第1の実施形態に係る建設機械を当該建設機械の周囲に設定した監視領域と共に示す上面図である。ここでは、運転席に着座したオペレータから見た方向を用いて説明する。
図1において、建設機械としての油圧ショベルは、掘削等の作業を行うためのフロント作業装置1と、フロント作業装置1が起伏可能に取り付けられた機体とを備えている。機体は、自走可能な下部走行体2と、下部走行体2上に旋回可能に搭載された上部旋回体3とで構成されている。
フロント作業装置1は、複数の被駆動部材を回動可能に連結することで構成された多関節型の作業装置である。複数の被駆動部材は、例えば、ブーム11、アーム12、作業具(アタッチメント)としてのバケット13とで構成されている。ブーム11の基端部は、上部旋回体3の前部に設けられたブームフート(図示せず)に上下方向に揺動可能に取り付けられている。ブーム11の先端部には、アーム12の基端部が前後方向に揺動可能に取り付けられている。アーム12の先端部には、バケット13の基端部が上下方向に回動可能に取り付けられている。ブーム11、アーム12、バケット13はそれぞれ、油圧アクチュエータであるブームシリンダ15、アームシリンダ16、バケットシリンダ17によって駆動される。ブームシリンダ15は、ブームフートとブーム11の側面部とに連結されている。アームシリンダ16は、ブーム11の背面部とアーム12の基端部とに連結されている。バケットシリンダ17は、アーム12の背面部とバケット13の背面部とに連結されている。
下部走行体2は、例えば、左右にクローラ式の走行装置21(左側のみ図示)を備えている。左右の走行装置21は、走行の駆動源として、油圧アクチュエータである走行油圧モータ22、23(後述の図3も参照)を含んでいる。
上部旋回体3は、例えば、油圧アクチュエータである旋回油圧モータ5によって下部走行体2に対して旋回されるように構成されている。上部旋回体3は、前部左側に設置された運転室31と、運転室31の後方に設けた機械室32とを含んでいる。運転室31は、油圧ショベルを操作するオペレータが搭乗する部分である。運転室31には、オペレータが着座する運転席(図示せず)や各油圧アクチュエータ5、15、16、17、22、23を操作するための操作装置(後述の図3参照)が配置されている。運転席の側方近傍には、後述のゲートロック装置9(後述の図3参照)が配置されている。また、運転室31には、後述のモニタ装置34やスピーカ35(後述の図3参照)が配置されている。操作装置6、7、8とゲートロック装置9とモニタ装置34とスピーカ35の詳細は後述する。機械室32は、例えば、後述の油圧システム40(後述の図3参照)を構成する油圧機器を含む各種機器を収容している。
上部旋回体3には、油圧ショベル周囲に設定された監視領域としての所定領域内に存在する物体を検出する物体検出装置が設置されている。物体検出装置は、例えば図1及び図2に示すように、上部旋回体3の後端上面に取り付けられ油圧ショベル周囲の後方を撮影する後方カメラ36と、上部旋回体3の左端上面に取り付けられ油圧ショベル周囲の左側方を撮影する左側方カメラ37と、上部旋回体3の右端上面に取り付けられ油圧ショベル周囲の右側方を撮影する右側方カメラ38とで構成されている。物体検出装置としての後方カメラ36と左側方カメラ37と右側方カメラ38は、撮影した画像を後述の制御装置70(後述の図3参照)へ出力する。
物体検出装置としてのカメラ36、37、38が撮影する油圧ショベル周囲の所定領域は、例えば、図2に示す破線で囲まれた矩形状の領域Rmである。領域Rmは、例えば、上部旋回体3の旋回中心を中心とし当該旋回中心から上部旋回体3の後端までの距離よりも後方側に幾分大きな半径を有する半円状の第1領域Rswと、下部走行体2の前後方向に延び第1領域Rswにおける半円状の直径の位置で接する一対の接線と下部走行体2の幅方向に延び上部旋回体3の後端からさらに後方に所定の距離だけ離れた直線とで囲まれた第2領域Rtrとで構成されている。第1領域Rswは、下部走行体2に対して上部旋回体3が左右に旋回したときに、上部旋回体3が通過すると想定される油圧ショベルの周囲領域である。第2領域Rtrは、下部走行体2に対して上部旋回体3が左右に旋回された状態において下部走行体2が前後方向に走行したときに、上部旋回体3又は下部走行体2が通過すると想定される油圧ショベルの周囲領域である。なお、上部旋回体3の運転室31の前方側の周辺領域は、オペレータが物体を視認可能なので、物体検出装置の監視領域から除外されている。
次に、第1の実施形態に係る建設機械における油圧システムの構成について図3を用いて説明する。図3は第1の実施形態に係る建設機械が備える油圧システムを示す油圧回路図である。
図3において、油圧ショベルは、フロント作業装置1、下部走行体2、上部旋回体3(共に図1参照)を油圧によって駆動させる油圧システム40を備えている。なお、図3には、左右の走行装置21の走行駆動源である左右の走行油圧モータ22、23に関する油圧回路および上部旋回体3を旋回させる旋回油圧モータ5に関する油圧回路のみが示されており、フロント作業装置1を作動させるブームシリンダ15、アームシリンダ16、バケットシリンダ17に関する油圧回路などは省略されている。
油圧システム40は、第1油圧ポンプ41及び第2油圧ポンプ42と、第1油圧ポンプ41及び第2油圧ポンプ42から吐出される圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータ(図3中、左側走行油圧モータ22、右側走行油圧モータ23、旋回油圧モータ5)とを備えている。第1油圧ポンプ41及び第2油圧ポンプ42は、例えば、原動機43により駆動される可変容量型のポンプである。原動機43は、エンジンや電動モータである。第1油圧ポンプ41及び第2油圧ポンプ42から吐出された圧油は、制御弁ユニット44を介して複数の油圧アクチュエータ22、23、5へ供給される。
制御弁ユニット44は、複数の油圧アクチュエータの各々(図3中、左側走行油圧モータ22、右側走行油圧モータ23、旋回油圧モータ5のみを図示)に対応する複数のスプール(図3中、左走行スプール45、右走行スプール46、旋回スプール47のみを図示)を有している。各スプール45、46、47は、油圧パイロット式であり、操作パイロット圧が作用する一対の受圧部を有している。
具体的には、左走行スプール45は、左側走行油圧モータ22に対する圧油の給排を制御する制御弁として機能するものであり、第1油圧ポンプ41及び作動油タンク49に接続されている。換言すると、左走行スプール45は、第1油圧ポンプ41から左側走行油圧モータ22に供給される圧油の方向及び流量を制御するものである。左走行スプール45は、操作パイロット圧が作用する一対の受圧部45a、45bを有し、受圧部45a、45bに入力される操作パイロット圧の大きさに応じて位置(ストローク)が変化するように構成されている。
右走行スプール46は、右側走行油圧モータ23に対する圧油の給排を制御する制御弁として機能するものであり、第2油圧ポンプ42及び作動油タンク49に接続されている。換言すると、右走行スプール46は、第2油圧ポンプ42から右側走行油圧モータ23に供給される圧油の方向及び流量を制御するものである。右走行スプール46は、操作パイロット圧が作用する一対の受圧部46a、46bを有し、受圧部46a、46bに入力される操作パイロット圧の大きさに応じて位置(ストローク)が変化するように構成されている。
旋回スプール47は、旋回油圧モータ5に対する圧油の給排を制御する制御弁として機能するものであり、第1油圧ポンプ41及び作動油タンク49に接続されている。換言すると、旋回スプール47は、第1油圧ポンプ41から旋回油圧モータ5に供給される圧油の方向及び流量を制御するものである。旋回スプール47は、操作パイロット圧が作用する一対の受圧部47a、47bを有し、受圧部47a、47bに入力される操作パイロット圧の大きさに応じて位置(ストローク)が変化するように構成されている。
油圧システム40は、運転室31(図1参照)内に配置された複数の操作装置(図3中、左走行用操作装置6、右走行用操作装置7、旋回用操作装置8のみを図示)の各々の操作によって対応する油圧アクチュエータ(図3中、左側走行油圧モータ22、右側走行油圧モータ23、旋回油圧モータ5のみを図示)の駆動を制御するように構成されている。各操作装置は、例えば、油圧パイロット式のものであり、操作方向及び操作量に応じた操作パイロット圧(パイロット2次圧)を生成する一対のパイロット弁を含んでいる。各操作装置の一対のパイロット弁には、パイロット油圧源の油圧がパイロット1次圧として供給される。パイロット油圧源は、例えば、原動機43によって駆動されるパイロットポンプ51であり、例えば、固定容量型の油圧ポンプである。
具体的には、左走行用操作装置6は、左側走行油圧モータ22を操作するものであり、左走行スプール45の一方の受圧部45aにパイロットラインを介して接続される一方のパイロット弁6aと、左走行スプール45の他方の受圧部45bにパイロットラインを介して接続される他方のパイロット弁6bとを有している。一対のパイロット弁6a、6bは、1次側がパイロットライン52を介してパイロットポンプ51に接続されている。左走行用操作装置6は、パイロット弁6a、6bが操作方向及び操作量に応じてパイロットポンプ51の吐出圧(パイロット1次圧)を減圧して操作パイロット圧を生成し、生成した操作パイロット圧を左走行スプール45の受圧部45a、45bへ出力する。
右走行用操作装置7は、右側走行油圧モータ23を操作するものであり、右走行スプール46の一方の受圧部46aにパイロットラインを介して接続される一方のパイロット弁7aと、右走行スプール46の他方の受圧部46bにパイロットラインを介して接続される他方のパイロット弁7bとを有している。一対のパイロット弁7a、7bは、1次側がパイロットライン52を介してパイロットポンプ51に接続されている。右走行用操作装置7は、パイロット弁7a、7bが操作方向及び操作量に応じてパイロットポンプ51の吐出圧を減圧して操作パイロット圧を生成し、生成した操作パイロット圧を右走行スプール46の受圧部46a、46bへ出力する。
旋回用操作装置8は、旋回油圧モータ5を操作するものであり、旋回スプール47の一方の受圧部47aにパイロットラインを介して接続される一方のパイロット弁8aと、旋回スプール47の他方の受圧部47bにパイロットラインを介して接続される他方のパイロット弁8bとを有している。一対のパイロット弁8a、8bは、1次側がパイロットライン52を介してパイロットポンプ51に接続されている。旋回用操作装置8は、パイロット弁8a、8bが操作方向及び操作量に応じてパイロットポンプ51の吐出圧を減圧して操作パイロット圧を生成し、生成した操作パイロット圧を旋回スプール47の受圧部47a、47bへ出力する。
左走行用操作装置6のパイロット弁6a、6bと右走行用操作装置7のパイロット弁7a、7bと旋回用操作装置8のパイロット弁8a、8bは、パイロットライン52上のゲートロック弁53を介してパイロットポンプ51に接続されている。ゲートロック弁53は、パイロットポンプ51から複数の操作装置の全てのパイロット弁への油圧の供給を許容することで複数の操作装置の全ての操作を有効状態にする有効位置Aまたはパイロットポンプ51から複数の操作装置の全てのパイロット弁への油圧の供給を遮断することで複数の操作装置の全ての操作を無効状態にする無効位置Dのいずれか一方に切り替えられるものである。
具体的には、ゲートロック弁53は、パイロットポンプ51に接続される第1ポートと、作動油タンクに49接続される第2ポートと、複数の操作装置(図3中、左走行用操作装置6、右走行用操作装置7、旋回用操作装置8)の全てのパイロット弁(図3中、パイロット弁6a、6bとパイロット弁7a、7bとパイロット弁8a、8b)に接続される第3ポートを有している。ゲートロック弁53は、複数の操作装置の全てのパイロット弁(図3中、パイロット弁6a、6bとパイロット弁7a、7bとパイロット弁8a、8b)の1次側をパイロットポンプ51(パイロット油圧源)に接続させる有効位置A又は複数の操作装置の全てのパイロット弁の1次側を作動油タンク49に接続させる無効位置Dのいずれかに切り替える。ゲートロック弁53は、ゲートロック装置9の操作に応じて有効位置A又は無効位置Dのいずれか一方に切り替えられるように構成されている。ゲートロック弁53は、例えば、ゲートロック装置9と電気的に接続された電磁弁であり、ゲートロック装置9の指令信号(励磁電流)によって有効位置A又は無効位置Dに切り替えられる。ゲートロック弁53は、例えば、励磁電流が印加されていない場合に無効位置Dになるように構成されている。
ゲートロック装置9は、ゲートロック弁53の位置を切替制御することで、複数の操作装置(図3中、左走行用操作装置6、右走行用操作装置7、旋回用操作装置8)の全ての操作を有効状態又は無効状態のいずれかに切り替えるものである。ゲートロック装置9は、運転室31の乗降口を開放するロック位置L又は運転室31の乗降口を遮断するロック解除位置Uに操作可能なゲートロックレバー9aと、ゲートロックレバー9aの操作に連動して信号回路の開閉を切り替えるゲートロックスイッチ9bとを有している。ゲートロック装置9は、例えば、ゲートロックレバー9aがロック位置Lに操作されている場合、ゲートロックスイッチ9bが開状態(オフ)となり、複数の操作装置の全ての操作を無効状態にする無効指示(オフの電気信号)をゲートロックリレー9c及び制御装置70へ出力する。一方、ゲートロックレバー9aがロック解除位置Uに操作されている場合、ゲートロックスイッチ9bが閉状態(オン)となり、複数の操作装置の全ての操作を有効状態にする有効指示(オンの電気信号)をゲートロックリレー9c及び制御装置70へ出力する。ゲートロックリレー9cは、ゲートロックスイッチ9bの指示信号(有効指示又は無効指示)に応じて、ゲートロック弁53の駆動を制御する指令信号(励磁電流)を出力するものである。ゲートロックリレー9cは、ゲートロックスイッチ9bからの指示信号が有効指示(オンの電気信号)である場合、ゲートロック弁53を有効位置Aに切り替える指令信号(所定値の励磁電流)を出力する。一方、ゲートロックスイッチ9bからの指示信号が無効指示(オフの電気信号)である場合、ゲートロック弁53を無効位置Dに切り替える指令信号(ゼロ値の励磁電流)を出力する。換言すると、ゲートロック装置9は、ゲートロックレバー9aがロック位置Lに操作されることでゲートロック弁53を無効位置Dに切り替えると共に無効指示を制御装置70へ出力する一方、ゲートロックレバー9aがロック解除位置Uに操作されることでゲートロック弁53を有効位置Aに切り替えると共に有効指示を制御装置70へ出力するものである。
本実施の形態においては、各操作装置の一対のパイロット弁(図3中、左走行用操作装置6のパイロット弁6a、6bと右走行用操作装置7のパイロット弁7a、7bと旋回用操作装置8のパイロット弁8a、8bのみを図示)と対応する各スプールの一対の受圧部(図3中、左走行スプール45の受圧部45a、45bと右走行スプール46の受圧部46a、46bと旋回スプール47の受圧部47a、47bのみ図示)とを接続するパイロットライン上には、電磁弁(図3中、第1電磁弁54~第6電磁弁59のみ図示)が設けられている。各電磁弁は、後述の制御装置70に電気的に接続されており、各操作装置のパイロット弁から各スプールの受圧部に入力される操作パイロット圧を制御装置70の指令に応じて制限する(遮断する)ものである。すなわち、これらの電磁弁は、複数の操作装置の各操作による油圧アクチュエータの駆動を個別に制限することを可能にする。
具体的には、左走行用操作装置6の一対のパイロット弁6a、6bはそれぞれ、第1電磁弁54及び第2電磁弁55(左走行用電磁弁)を介して左走行スプール45の一対の受圧部45a、45bに接続されている。第1電磁弁54及び第2電磁弁55はそれぞれ、例えば、左走行用操作装置6の一方のパイロット弁6a及び他方のパイロット弁6bの2次側に接続される第1ポートと、作動油タンク49に接続される第2ポートと、左走行スプール45の一方の受圧部45a及び他方の受圧部45bに接続される第3ポートを有している。第1電磁弁54及び第2電磁弁55はそれぞれ、左走行スプール45の一方の受圧部45a及び他方の受圧部45bを一方のパイロット弁6a及び他方のパイロット弁6bの2次側に接続する第1位置と、左走行スプール45の一方の受圧部45a及び他方の受圧部45bを作動油タンク49に接続する第2位置とに切替可能である。換言すると、左走行用電磁弁54、55は、パイロット弁6a、6bから左走行スプール45の受圧部45a、45bへの操作パイロット圧の入力を許容することで左側走行油圧モータ22の駆動の実行を許容する第1位置と、パイロット弁6a、6bから左走行スプール45の受圧部45a、45bへの操作パイロット圧の入力を遮断することで左側走行油圧モータ22の駆動を禁止する第2位置とに切替可能である。左走行用電磁弁54、55は、例えば、パイロット弁6a、6bと左走行スプール45の受圧部45a、45bとを接続するための通路の開度が制御装置70の指令信号(励磁電流)の大きさに応じて全開状態から全閉状態まで変化する比例弁であり、パイロット弁6a、6bから左走行スプール45の受圧部45a、45bへ出力される操作パイロット圧を開度に応じて減圧して制限することが可能である。左走行用電磁弁54、55は、例えば、励磁電流が印加されていない場合に第1位置(上述の通路の開度が最大位置)になる一方、励磁電流(指令信号)の増加に応じて上述の通路の開度が減少して最終的に第2位置になるように構成されている。
右走行用操作装置7の一対のパイロット弁7a、7bはそれぞれ、第3電磁弁56及び第4電磁弁57(右走行用電磁弁)を介して右走行スプール46の一対の受圧部46a、46bに接続されている。第3電磁弁56及び第4電磁弁57はそれぞれ、例えば、右走行用操作装置7の一方のパイロット弁7a及び他方のパイロット弁7bの2次側に接続される第1ポートと、作動油タンク49に接続される第2ポートと、右走行スプール46の一方の受圧部46a及び他方の受圧部46bに接続される第3ポートを有している。第3電磁弁56及び第4電磁弁57はそれぞれ、右走行スプール46の一方の受圧部46a及び他方の受圧部46bを一方のパイロット弁7a及び他方のパイロット弁7bの2次側に接続する第1位置と、右走行スプール46の一方の受圧部46a及び他方の受圧部46bを作動油タンク49に接続する第2位置とに切替可能である。換言すると、右走行用電磁弁56、57は、パイロット弁7a、7bから右走行スプール46の受圧部46a、46bへの操作パイロット圧の入力を許容することで右側走行油圧モータ23の駆動の実行を許容する第1位置と、パイロット弁7a、7bから右走行スプール46の受圧部46a、46bへの操作パイロット圧の入力を遮断することで右側走行油圧モータ23の駆動を禁止する第2位置とに切替可能である。右走行用電磁弁56、57は、例えば、パイロット弁7a、7bと右走行スプール46の受圧部46a、46bとを接続する通路の開度が制御装置70の指令信号(励磁電流)の大きさに応じて全開状態から全閉状態まで変化する比例弁であり、パイロット弁7a、7bから右走行スプール46の受圧部46a、46bへ出力される操作パイロット圧を開度に応じて減圧して制限することが可能である。右走行用電磁弁56、57は、例えば、励磁電流が印加されていない場合に第1位置(上述の通路の開度が最大位置)になる一方、励磁電流(指令信号)の増加に応じて上述の通路の開度が減少して最終的に第2位置になるように構成されている。
旋回用操作装置8の一対のパイロット弁8a、8bはそれぞれ、第5電磁弁58及び第6電磁弁59(旋回用電磁弁)を介して旋回スプール47の一対の受圧部47a、47bに接続されている。第5電磁弁58及び第6電磁弁59はそれぞれ、例えば、旋回用操作装置8の一方のパイロット弁8a及び他方のパイロット弁8bの2次側に接続される第1ポートと、作動油タンク49に接続される第2ポートと、旋回スプール47の一方の受圧部47a及び他方の受圧部47bに接続される第3ポートを有している。第5電磁弁58及び第6電磁弁59はそれぞれ、旋回スプール47の一方の受圧部47a及び他方の受圧部47bを一方のパイロット弁8a及び他方のパイロット弁8bの2次側に接続する第1位置と、旋回スプール47の一方の受圧部47a及び他方の受圧部47bを作動油タンク49に接続する第2位置とに切替可能である。換言すると、旋回用電磁弁58、59は、パイロット弁8a、8bから旋回スプール47の受圧部47a、47bへの操作パイロット圧の入力を許容することで旋回油圧モータ5の駆動の実行を許容する第1位置と、パイロット弁8a、8bから旋回スプール47の受圧部47a、47bへの操作パイロット圧の入力を遮断することで旋回油圧モータ5の駆動を禁止する第2位置とに切替可能である。旋回用電磁弁58、59は、例えば、パイロット弁8a、8bと旋回スプール47の受圧部47a、47bとを接続する通路の開度が制御装置70の指令信号(励磁電流)の大きさに応じて全開状態から全閉状態まで変化する比例弁であり、パイロット弁8a、8bから旋回スプール47の受圧部47a、47bへ出力される操作パイロット圧を開度に応じて減圧して制限することが可能である。旋回用電磁弁58、59は、例えば、励磁電流が印加されていない場合に第1位置(上述の通路の開度が最大位置)になる一方、励磁電流(指令信号)の増加に応じて上述の通路の開度が減少して最終的に第2位置になるように構成されている。
左走行用操作装置6のパイロット弁6a、6bの出力側(2次側)には、パイロット弁6a、6bによって生成された操作パイロット圧を検出する第1圧力センサ61及び第2圧力センサ62が設けられている。第1圧力センサ61及び第2圧力センサ62は、制御装置70に電気的に接続されており、パイロット弁6a、6bの操作パイロット圧の検出信号を制御装置70へ出力する。第1圧力センサ61及び第2圧力センサ62は、左走行用操作装置6の操作量を検出する操作量検出装置として機能する。
右走行用操作装置7のパイロット弁7a、7bの出力側(2次側)には、パイロット弁7a、7bによって生成された操作パイロット圧を検出する第3圧力センサ63及び第4圧力センサ64が設けられている。第3圧力センサ63及び第4圧力センサ64は、制御装置70に電気的に接続されており、パイロット弁7a、7bの操作パイロット圧の検出信号を制御装置70へ出力する。第3圧力センサ63及び第4圧力センサ64は、右走行用操作装置7の操作量を検出する操作量検出装置として機能する。
旋回用操作装置8のパイロット弁8a、8bの出力側(2次側)には、パイロット弁8a、8bによって生成された操作パイロット圧を検出する第5圧力センサ65及び第6圧力センサ66が設けられている。第5圧力センサ65及び第6圧力センサ66は、制御装置70に電気的に接続されており、パイロット弁8a、8bの操作パイロット圧の検出信号を制御装置70へ出力する。第5圧力センサ65及び第6圧力センサ66は、旋回用操作装置8の操作量を検出する操作量検出装置として機能する。
制御装置70には、物体検出装置としての後方カメラ36と左側方カメラ37と右側方カメラ38とが電気的に接続されている。また、制御装置70は、運転室31内に配置された表示装置としてのモニタ装置34及び報知装置としてのスピーカ35と電気的に接続されている。モニタ装置34は、制御装置70の指令に応じて警告の表示画面を表示するものである。スピーカ35は、制御装置70の指令に応じて警告音を吹鳴するものである。
制御装置70は、ゲートロックスイッチ9bの出力信号、物体検出装置36、37、38の出力信号、各圧力センサ61~66の出力信号を取り込み、各種の出力信号を基に所定の演算処理を行い、演算処理の結果に応じて各電磁弁54~59に対して指令信号を出力すると共にモニタ装置34及びスピーカ35に対して指令信号を出力するように構成されている。制御装置70の構成及び機能の詳細については後述する。
次に、第1の実施形態に係る建設機械の一部を構成する制御装置のハード構成及び機能について図4及び図5を用いて説明する。図4は図3に示す第1の実施形態に係る制御装置のハード及び機能を示すブロック図である。図5は図4に示す第1の実施形態に係る制御装置における物体判定部の判定に関する説明図である。
図4において、本実施の形態に係る制御装置70は、概略すると、ゲートロック装置9(図3参照)の操作により複数の操作装置6、7、8(図3参照)の全ての操作が有効状態であり且つ操作装置6、7、8が中立状態(非操作状態である待機状態)のときに物体検出装置としてのカメラ36、37、38の出力を基に図5に示す油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2が検出された判定した場合、操作装置6、7、8の操作を直ちに無効状態にすることはせずに、操作装置6、7、8の操作に基づく油圧アクチュエータの駆動を許容した上で、操作装置の操作が開始された時点から極めて短い所定時間が経過した後に当該操作装置の操作による油圧アクチュエータの駆動を禁止するように、第1電磁弁54~第6電磁弁59を制御するものである。制御装置70は、ハード構成として例えば、RAMやROM等からなる記憶装置71と、CPUやMPU等からなる処理装置72とを備えている。記憶装置71には、操作装置6、7、8の操作による油圧アクチュエータの駆動を禁止する制御に必要なプラグラムや各種情報が予め記憶されている。処理装置72は、記憶装置71からプログラムや各種情報を適宜読み込み、当該プログラムに従って処理を実行することで以下の機能を含む各種機能を実現する。
制御装置70は、処理装置72により実行される機能として、操作判定部81、物体判定部82、画像処理部83、制御演算部84、出力処理部85を有している。
操作判定部81は、ゲートロック装置9の操作により複数の操作装置6、7、8の全ての操作が有効状態であるか無効状態であるかを判定するものである。具体的には、ゲートロックスイッチ9bからの指示信号を基に複数の操作装置6、7、8の操作が有効状態であるか否か(無効状態であるか)を判定する。ゲートロックスイッチ9bの指示信号がオン信号(有効指示)である場合には、複数の操作装置6、7、8の操作が有効状態であると判定する。一方、ゲートロックスイッチ9bの指示信号がオフ信号(無効指示)である場合には、複数の操作装置6、7、8の操作が無効状態であると判定する。
また、操作判定部81は、各圧力センサ61、62、63、64、65、66の検出値(各操作装置6、7、8のパイロット弁6a、6b、7a、7b、8a、8bにより生成された操作パイロット圧)を基に、各操作装置6,7、8が待機状態(中立状態)であるか又は操作状態にあるかを判定するものである。具体的には、第1圧力センサ61及び第2圧力センサ62の検出値(左走行用操作装置6のパイロット弁6a、6bにより生成された操作パイロット圧)を所定の圧力閾値と比較することで左走行用操作装置6が待機状態であるか又は操作状態(前進操作や後進操作)であるかを判定する。また、第3圧力センサ63及び第4圧力センサ64の検出値(右走行用操作装置7のパイロット弁7a、7bにより生成された操作パイロット圧)を所定の圧力閾値と比較することで右走行用操作装置7が待機状態であるか又は操作状態(前進操作や後進操作)であるかを判定する。また、第5圧力センサ65及び第6圧力センサ66の検出値(旋回用操作装置8のパイロット弁8a、8bにより生成された操作パイロット圧)を所定の閾値と比較することで旋回用操作装置8が待機状態であるか又は操作状態(右旋回操作や左旋回操作)であるかを判定する。所定の圧力閾値は、例えば、記憶装置71に予め記憶されている。なお、各操作装置6,7、8の待機状態とは、操作位置が中立位置で操作されていない非操作状態である中立状態を意味する。
物体判定部82は、物体検出装置としての後方カメラ36と左側方カメラ37と右側方カメラ38の出力を基に油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体が存在しているか否かを判定する。具体的には、カメラ36、37、38から出力された画像に対して画像処理を施し、画像処理の結果から図5に示す監視領域Rmの第1領域Rsw及び第2領域Rtr内の物体B1、B2の有無を判定する。検出対象の物体は、例えば、他の建設機械や車両、柵や塀のような構造物、人などを含む。なお、物体判定部82は、これらの一部だけを物体として検出するように構成することも可能である。
画像処理部83は、物体検出装置としての後方カメラ36と左側方カメラ37と右側方カメラ38から出力された映像に対して物体判定部82により検出された物体情報を付与する処理を行う。さらに、物体情報が付与された映像を表示画面に表示させる表示指令をモニタ装置34へ出力する。
制御演算部84は、操作判定部81の判定結果及び物体判定部82の判定結果を基に、油圧ショベル周囲の物体B1、B2の存在の注意喚起を行う警告画面の表示制御の実行を決定すると共に、油圧ショベル周囲の物体B1、B2の存在の注意喚起を行う警告音の吹鳴制御の実行を決定する。また、警告画面の表示制御及び警告音の吹鳴制御を指令する場合には、操作装置6、7、8の操作に基づく油圧アクチュエータ22、23、5の駆動及び当該駆動の禁止の制御のための処理を実行する。警告画面の表示制御や警告音の吹鳴制御の詳細、及び、操作装置6、7、8の操作に基づく油圧アクチュエータ22、23、5の駆動の禁止制御の詳細については後述する。
出力処理部85は、制御演算部84からの警告画面の表示制御の指令に基づき第1警告アイコンや第2警告アイコンを表示画面に表示させる警告表示指令をモニタ装置34へ出力する。また、制御演算部84からの警告音の吹鳴制御の指令に基づき第1警告音や第2警告音を吹鳴させる警告音指令をスピーカ35へ出力する。また、制御演算部84からの油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止制御の指令に応じた電磁弁54~59の駆動指令を電磁弁54~59へ出力する。
次に、第1の実施形態に係る建設機械の制御装置による油圧アクチュエータの駆動制限の制御手順について説明する。まず、油圧ショベル周囲の第1領域内に物体が存在している場合の制御装置の制御手順について図4~図6を用いて説明する。図6は図4に示す第1の実施形態に係る制御装置による旋回操作時の油圧アクチュエータの駆動制限の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図6において、図4に示す制御装置70(操作判定部81)は、複数の操作装置6、7、8の全てが有効状態であるか否かを判定する(ステップS10)。ゲートロックレバー9aのロック位置Lへの操作によりゲートロックスイッチ9bの指示信号が無効指示(オフ信号)である場合には、操作装置6、7、8が無効状態である(NO)と判定し、再びステップS10に戻る。一方、ゲートロックレバー9aのロック解除位置Uへの操作によりゲートロックスイッチ9bの指示信号がオン信号(有効指示)である場合には、操作装置6、7、8の全てが有効状態である(YES)と判定し、ステップS20に進む。
ステップS10においてYESと判定した場合、制御装置70(操作判定部81)は、操作装置6、7、8が待機状態であるか否かを判定する(ステップS20)。各圧力センサ61~66の検出値のいずれかが所定の圧力閾値以上である場合には、操作装置6、7、8のいずれかが待機状態ではない(NO)と判定し、ステップS10に戻り、再びステップS10~S20を繰り返す。一方、各圧力センサ61~66の検出値が所定の圧力閾値よりも低い場合には、操作装置6、7、8が待機状態である(YES)と判定し、ステップS30に進む。
ステップS20においてYESと判定した場合、制御装置70(物体判定部82)は、油圧ショベル周囲の所定領域Rmのうち第1領域Rsw内の物体の有無を判定する(ステップS30)。物体検出装置としてのカメラ36、37、38の出力を基に油圧ショベル周囲の第1領域Rsw内に物体が存在しているか否かを判定する。物体が存在していない(NO)と判定した場合には、ステップS10に戻り、再びステップS10~S30を繰り返す。一方、図5に示すように第1領域Rsw(右側方)内に物体B1が存在している(YES)と判定した場合には、ステップS40に進む。
ステップS30においてYESと判定した場合、制御装置70(制御演算部84及び出力処理部85)は、油圧ショベル周囲の物体B1の存在の注意喚起の第1段階として、第1警告アイコンを表示させる警告表示指令をモニタ装置34へ出力すると共に、第1警告音を吹鳴する警告音指令をスピーカ35へ出力する(ステップS40)。当該注意喚起の第1段階は、オペレータに対して油圧アクチュエータの操作を実行しないように警告することを目的としている。そのため、例えば、第1警告アイコンを黄色のアイコンで構成すると共に、第1警告音を間欠のブザー音で構成する。
次に、制御装置70(操作判定部81)は、旋回用操作装置8が操作状態であるか否かを判定する(ステップS50)。第5圧力センサ65及び第6圧力センサ66の両検出値が所定の圧力閾値よりも低い場合には、旋回用操作装置8が操作状態ではない(NO)と判定し、ステップS10に戻り、再びステップS10~S50を繰り返す。一方、第5圧力センサ65及び第6圧力センサ66のいずれかの検出値が所定の圧力閾値以上である場合には、旋回用操作装置8が操作状態である(YES)と判定し、ステップS60に進む。本実施の形態においては、旋回用操作装置8が待機状態から操作状態へと判定された時点を旋回用操作装置8の操作開始時点と規定する。
ステップS50においてYESと判定した場合、制御装置70(制御演算部84)は、旋回用操作装置8の操作開始時点からの経過時間をカウントする(ステップS60)。さらに、制御装置70(制御演算部84及び出力処理部85)は、油圧ショベル周囲の物体B1の存在の注意喚起の第2段階として、第2警告アイコンを表示させる警告表示指令をモニタ装置34へ出力すると共に、第2警告音を吹鳴する警告音指令をスピーカ35へ出力する(ステップS60)。当該注意喚起の第2段階は、油圧ショベル周囲の物体B1の存在によって、旋回用操作装置8の操作による旋回油圧モータ5の駆動が禁止されることを通知することを目的としている。そのため、例えば、第2警告アイコンを赤色のアイコンで構成すると共に、第2警告音を連続のブザー音で構成する。
次に、制御装置70(制御演算部84)は、旋回用操作装置8の旋回操作の開始時点からの経過時間が第1の所定時間Δt1未満であるか否かを判定する(ステップS70)。経過時間が第1の所定時間Δt1未満である場合(YESの場合)には、ステップS80に進む一方、経過時間が第1の所定時間Δt1以上である場合(NOの場合)には、ステップS90に進む。第1の所定時間Δt1は例えば、記憶装置71に予め記憶されている。
ステップS70においてYESと判定した場合、制御装置70(操作判定部81)は、旋回用操作装置8が操作状態であるか否かを判定する(ステップS80)。旋回用操作装置8が操作状態である(YES)と判定した場合には、ステップS60に戻り、再びステップS60~S80を繰り返す。一方、旋回用操作装置8が操作状態ではない(NO)と判定した場合には、ステップS90に進む。
ステップS70においてNOと判定した場合又はステップS80においてNOと判定した場合、制御装置70(制御演算部84及び出力処理部85)は、第5電磁弁58及び第6電磁弁59(旋回用電磁弁)の操作パイロット圧制限値(旋回スプール47の受圧部47a、47bに入力する操作パイロット圧の制限値)を0MPaに設定し、0MPaに設定した操作パイロット圧制限値の制限指令を旋回用電磁弁58、59へ出力する(ステップS90)。これにより、図3に示す旋回用電磁弁58、59は、旋回スプール47の受圧部47a、47bが作動油タンク49に接続される第2位置に切り換わり、旋回用操作装置8のパイロット弁8a、8bにより生成された操作パイロット圧の旋回スプール47の受圧部47a、47bへの入力が遮断される。その結果、旋回用操作装置8の操作に基づき旋回油圧モータ5が駆動された後、旋回油圧モータ5の駆動が禁止され旋回動作が停止する。すなわち、制御装置70は、旋回用操作装置8の旋回操作の開始時点から第1の所定時間Δt1が経過するか、又は、第1の所定時間Δt1の経過前に旋回用操作装置8の旋回操作を終了すると、旋回用操作装置8の操作に基づく旋回油圧モータ5の駆動を禁止するように旋回用電磁弁58、59を制御する。さらに、制御装置70(制御演算部84及び出力処理部85)は、第2警告アイコンを表示させる警告表示指令のモニタ装置34への出力を継続すると共に、第2警告音を吹鳴する警告音指令のスピーカ35への出力を継続する(ステップS90)。
次に、制御装置70(操作判定部81)は、ゲートロック装置9により複数の操作装置6、7、8の全てが無効状態であるか否かを判定する(ステップS100)。ゲートロックレバー9aがロック解除位置Uに維持されている場合には、操作装置6、7、8の全てが有効状態である(NO)と判定し、ステップS90に戻り、ステップS90~S100を繰り返す。一方、ゲートロックレバー9aがロック位置Lへ切換操作される場合には、操作装置6、7、8が無効状態である(YES)と判定し、物体検出時における旋回操作による旋回油圧モータ5の駆動に対する禁止制御の一連の処理を終了する。
次に、油圧ショベル周囲の第2領域内に物体が存在している場合の制御装置の制御手順について図4、図5、図7を用いて説明する。図7は図4に示す第1の実施形態に係る制御装置による走行操作時の油圧アクチュエータの駆動制限の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図7において、図4に示す制御装置70(操作判定部81)は、複数の操作装置6、7、8の全てが有効状態であるか否かを判定し(ステップS10)、操作装置6、7、8の全てが有効状態である(YES)と判定した場合には、操作装置6、7、8が待機状態であるか否かを判定する(ステップS20)。図7に示すステップS10及びS20は図6に示すフローチャートと同様であるので、その説明は省略する。
ステップS20において操作装置6、7、8が待機状態である(YES)と判定した場合には、制御装置70(物体判定部82)は、油圧ショベル周囲の第1領域Rsw又は第2領域Rtr内の物体の有無を判定する(ステップS230)。物体検出装置としてのカメラ36、37、38の出力を基に油圧ショベル周囲第1領域Rsw又は第2領域Rtr内に物体が存在しているか否かを判定する。図5に示すように第1領域Rsw又は第2領域Rtr(後方)内に物体B2が存在している(YES)と判定した場合には、ステップS40に進む。図7に示すステップS40は図6に示すフローチャートと同様であるので、その説明は省略する。
次に、制御装置70(操作判定部81)は、左走行用操作装置6又は右走行用操作装置7(走行用操作装置)が操作状態であるか否かを判定する(ステップS250)。第1圧力センサ61~第4圧力センサ64の全ての検出値が所定の圧力閾値よりも低い場合には、走行用操作装置6、7が操作状態ではない(NO)と判定し、ステップS10に戻り、再びステップS10、S20、S230、S40、S250を繰り返す。一方、第1圧力センサ61~第4圧力センサ64のいずれかの検出値が所定の圧力閾値以上である場合には走行用操作装置6、7が操作状態である(YES)と判定し、ステップS260に進む。本実施の形態においては、走行用操作装置6、7が待機状態から操作状態へと判定された時点を走行用操作装置6、7の操作開始時点と規定する。
ステップS250においてYESと判定した場合、制御装置70(制御演算部84)は、走行用操作装置6、7の操作開始時点からの経過時間をカウントする(ステップS260)。さらに、制御装置70(制御演算部84及び出力処理部85)は、図6に示すステップS60と同様に、第2警告アイコンを表示させる警告表示指令をモニタ装置34へ出力すると共に、第2警告音を吹鳴する警告音指令をスピーカ35へ出力する(ステップS260)。
次に、制御装置70(制御演算部84)は、走行用操作装置6、7の走行操作の開始時点からの経過時間が第2の所定時間Δt2未満であるか否かを判定する(ステップS270)。経過時間が第2の所定時間Δt2未満である場合(YESの場合)には、ステップS280に進む。一方、経過時間が第2の所定時間Δt2以上の場合(NOの場合)には、ステップS290に進む。第2の所定時間Δt2は例えば、記憶装置71に予め記憶されている。
ステップS270においてYESと判定した場合、制御装置70(操作判定部81)は、走行用操作装置6、7が操作状態であるか否かを判定する(ステップS280)。走行用操作装置6、7が操作状態である(YES)と判定した場合、ステップS260に戻り、再びステップS260~S280を繰り返す。一方、走行用操作装置6、7が操作状態ではない(NO)と判定した場合には、ステップS290に進む。
ステップS270においてNOと判定した場合又はステップS280においてNOと判定した場合、制御装置70(制御演算部84及び出力処理部85)は、第1電磁弁54~第4電磁弁57(走行用電磁弁)の操作パイロット圧制限値(左走行スプール45の受圧部45a、45bに入力する操作パイロット圧の制限値及び右走行スプール46の受圧部46a、46bに入力する操作パイロット圧の制限値)を0MPaに設定し、0MPaに設定した操作パイロット圧制限値の制限指令を走行用電磁弁54~57へ出力する(ステップS290)。これにより、図3に示す走行用電磁弁54~57は、左走行スプール45の受圧部45a、45b及び右走行スプール46の受圧部46a、46bが作動油タンク49に接続される第2位置に切り換わり、左走行用操作装置6のパイロット弁6a、6bにより生成された操作パイロット圧の左走行スプール45の受圧部45a、45bへの入力及び右走行用操作装置7のパイロット弁7a、7bにより生成された操作パイロット圧の右走行スプール46の受圧部46a、46bへの入力が遮断される。その結果、走行用操作装置6、7の操作に基づく左側走行油圧モータ22又は右側走行油圧モータ23(走行油圧モータ)の駆動がなされた後、直ちにそれらの駆動が禁止される。すなわち、制御装置70は、走行用操作装置6、7の走行操作の開始時点から第2の所定時間Δt2が経過するか、又は、第2の所定時間Δt2の経過前に走行用操作装置6、7の走行操作を終了すると、走行用操作装置6、7の操作に基づく走行油圧モータ22、23の駆動を禁止するように走行用電磁弁54~57を制御する。さらに、制御装置70(制御演算部84及び出力処理部85)は、図6に示すステップS90と同様に、第2警告アイコンを表示させる警告表示指令のモニタ装置34への出力を継続すると共に、第2警告音を吹鳴する警告音指令のスピーカ35への出力を継続する(ステップS290)。
次に、制御装置70(操作判定部81)は、ゲートロックレバー9aがロック位置Lへ切替操作されて操作装置6、7、8が無効状態である(YES)と判定し、物体検出時における走行操作による走行油圧モータ22、23の駆動に対する禁止制御の一連の処理を終了するまで、ステップS290及びS100を繰り返す。
次に、第1の実施形態に係る建設機械の制御装置による油圧アクチュエータの駆動制限の制御時の動作について図8を用いて説明する。図8は第1の実施形態に係る建設機械における制御装置の動作、制御対象の動作、操作装置の操作の時間的変化を示すタイムチャートである。図8中、横軸Tは時間を、縦軸Pは圧力を示している。また、実線は電磁弁の操作パイロット圧制限値を、破線は操作装置のパイロット弁により生成されたパイロット圧を、点線は電磁弁の2次圧(各スプールの受圧部に入力される操作パイロット圧)を示している。
図8において、時間Tbは油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体が存在していると判定された時点を、時間Tcは操作装置6、7、8のいずれかの操作が開始された時点を、時間Teはゲートロック装置9の操作により操作装置6、7、8の全てが無効状態に切り換えられた時点を示している。
時間0から時間Tbまでの期間は、ゲートロック装置9により操作装置6、7、8の全てが有効状態であり、且つ、各操作装置6、7、8が待機状態である。加えて、油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体が存在していないと判定されている状況である。この状況においては、制御装置70は、各電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値を最大値Pmaxに設定し、各電磁弁54~59へ出力する。すなわち、各電磁弁54~59は、各操作装置6、7、8から各スプール45、46、47へ入力される操作パイロット圧を制限しない状態である。最大値Pmaxは、例えば、操作装置6、7、8から出力される操作パイロット圧の最大値と等しくなるように設定される。
時間Tbにおいて所定領域Rm内に物体が存在していると判定されても、電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値は最大値Pmaxに維持される。すなわち、電磁弁54~59によるスプール45、46、47の駆動制限は行われていない状態であり、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動を禁止する状態への切換は行われていない。
時間Tcにおいて操作装置6、7、8のいずれかの操作が開始されると、操作装置6、7、8のパイロット弁6a、6b、7a、7b、8a、8bにより操作量に応じた操作パイロット圧が生成される。操作装置6、7、8により生成された操作パイロット圧が圧力閾値Pthを超えると、制御装置70は、操作装置6、7、8が操作状態であると判定し、操作装置6、7、8の操作開始時点(待機状態から操作状態への判定時点)からの経過時間をカウントする。さらに、操作装置の操作開始時点から第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2が経過するまでは、電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値を最大値Pmaxに維持する。これにより、操作装置6、7、8の操作量に対応した油圧アクチュエータ22、23、5の駆動の実行が許容される。
時間Tdにおいて操作装置6、7、8の操作開始時点から第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2が経過すると、制御装置70は、電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値を最小値0に制限する。これにより、電磁弁54~59から出力される2次圧が0になるので、操作装置6、7、8の操作による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動が禁止される。結果として、油圧アクチュエータ22、23、5は駆動された後、直ちに停止されることになり、オペレータは操作感として体感されるようになる。
時間Tdから時間Teまでの期間は、制御装置70が電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値の最小値0の制限を維持する。これにより、電磁弁54~59から出力される2次圧が0に維持されるので、操作装置6、7、8の操作による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止が維持される。
時間Teにおいてゲートロック装置9の操作により操作装置6、7、8の全てが無効状態に切り換えられると、制御装置70は、電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値の最大値Pmaxに戻し、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止の制御を終了する。
このように、油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体を検出した場合、操作装置6、7、8の操作を直ちに無効状態にすることはせずに、操作装置6、7、8の操作が開始された時点から第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2が経過した後に当該操作装置6、7、8の操作による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動を禁止する。このため、操作装置6、7、8の操作によって油圧アクチュエータ22、23、5が駆動した後、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動を停止させることができる。したがって、オペレータは、物体検出による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止を操作装置6、7、8の操作感(体感)により認識することができる。
第1の所定時間Δt1及び第2の所定時間Δt2は、油圧アクチュエータ5、22、23の駆動が制限されていることをオペレータの体感(操作装置8、6、7の操作感)による通知を可能とすると共に、操作装置8、6、7の操作による油圧アクチュエータ5、22、23の駆動が許容されている間に下部走行体2又は上部旋回体3の動作量を必要最小限に抑制することを考慮して設定される。具体的には、油圧ショベル周囲に物体B1、B2が存在している場合、油圧アクチュエータ5、22、23の駆動により下部走行体2又は上部旋回体3(機体)が物体B1、B2に接触するのを防止するため、旋回操作や走行操作により油圧アクチュエータ5、22、23が始動した後に直ちに停止させる必要がある。このため、第1の所定時間Δt1及び第2の所定時間Δt2は、操作装置8、6、7の操作が開始されてから油圧アクチュエータ5、22、23が始動するまでの応答時間に概ね等しい数百msec以下の期間に設定されることが好ましい。第1の所定時間Δt1は、例えば、旋回操作による上部旋回体3の旋回動作の応答時間に応じて設定される。一方、第2の所定時間Δt2は、例えば、走行操作による下部走行体2の走行動作の応答時間に応じて設定される。つまり、第1の所定時間Δt1と第2の所定時間Δt2を異なる値に設定することが可能である。なお、制御装置70の制御の簡略化のために、第1の所定時間Δt1と第2の所定時間Δt2を同じ値に設定することも可能である。
上述したように、第1の実施形態に係る油圧ショベル(建設機械)は、走行油圧モータ22、23及び旋回油圧モータ5(第1の油圧アクチュエータ及び第2の油圧アクチュエータ)と、走行油圧モータ22、23を操作するための走行用操作装置6、7及び旋回油圧モータ5を操作するための旋回用操作装置8(第1の操作装置及び第2の操作装置)と、走行用操作装置6、7及び旋回用操作装置8(第1の操作装置及び第2の操作装置)の操作を有効状態又は無効状態に切替可能なゲートロック装置9(切替装置)と、所定領域内に存在する物体を検出する物体検出装置としてのカメラ36、37、38と、走行油圧モータ22、23及び旋回油圧モータ5(第1の油圧アクチュエータ及び第2の油圧アクチュエータ)の駆動を個別に制限可能な制御装置70とを備える。制御装置70は、ゲートロック装置9(切替装置)が走行用操作装置6、7及び旋回用操作装置8(第1の操作装置及び第2の操作装置)の操作を有効状態とするように切り替えられ且つ走行用操作装置6、7及び旋回用操作装置8(第1の操作装置及び第2の操作装置)が中立状態であるときにカメラ36、37、38(物体検出装置)の出力を基に所定領域内に物体が存在すると判定されている状況において、走行用操作装置6、7及び旋回用操作装置8(第1の操作装置及び第2の操作装置)のうちの一方の操作装置の操作が開始された場合、操作が開始された当該一方の操作装置の操作開始時点から所定時間(第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2)が経過するまでは、操作が開始された一方の操作装置の操作に対応する一方の油圧アクチュエータの駆動を許容し、所定時間(第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2)の経過後は、当該一方の油圧アクチュエータの駆動を禁止するように構成されている。
この構成によれば、所定時間(第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2)を極めて短い期間に設定することで、油圧ショベル周囲に物体が検出された場合において操作装置6、7、8が操作された場合に油圧アクチュエータ22、23、5が一瞬駆動してから直ぐに停止するので、油圧ショベル周囲の物体検出による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止を体感(操作装置6、7、8の操作感)によってオペレータに認識させることができる。
また、本実施の形態においては、所定時間としての第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2は、走行用操作装置6、7の操作の場合と旋回用操作装置8の操作の場合とで異なるように設定されている。
この構成によれば、走行用操作装置6、7の操作に対する走行油圧モータ22、23の応答特性及び旋回用操作装置8の操作に対する旋回油圧モータ5の応答特性に応じて、走行油圧モータ22、23及び旋回油圧モータ5(第1の油圧アクチュエータ及び第2の油圧アクチュエータ)の駆動時間をそれぞれ設定することが可能となる。このため、油圧アクチュエータ5、22、23の駆動による下部走行体2又は上部旋回体3(機体)の物体B1、B2への接触を確実に防止しつつ、走行油圧モータ22、23及び旋回油圧モータ5(第1の油圧アクチュエータ及び第2の油圧アクチュエータ)を駆動させることができる。
また、本実施の形態においては、走行用操作装置6、7及び旋回用操作装置8(第1の操作装置及び第2の操作装置)がそれぞれ操作方向及び操作量に応じてパイロットポンプ51(パイロット油圧源)の油圧からパイロット圧を生成するように構成されている。さらに、油圧ショベルは、走行用操作装置6、7及び旋回用操作装置8(第1の操作装置及び第2の操作装置)が生成したパイロット圧により駆動され、走行油圧モータ22、23及び旋回油圧モータ5(第1の油圧アクチュエータ及び第2の油圧アクチュエータ)に対する圧油の給排を制御する走行スプール45、46及び旋回スプール47(第1の制御弁及び第2の制御弁)と、走行用操作装置6、7及び旋回用操作装置8(第1の操作装置及び第2の操作装置)により生成されたパイロット圧を減圧して走行スプール45、46及び旋回スプール47(第1の制御弁及び第2の制御弁)に入力可能な走行用電磁弁54、55、56、57及び旋回用電磁弁58、59(第1の減圧弁及び第2の減圧弁)とを備える。また、制御装置70は、操作が開始された走行用操作装置6、7及び旋回用操作装置8の一方の操作装置から走行スプール45、46及び旋回スプール47(第1の制御弁及び第2の制御弁)のうちの一方の制御弁へ出力されるパイロット圧が遮断されるように、走行用電磁弁54、55、56、57及び旋回用電磁弁58、59(第1の減圧弁及び第2の減圧弁)のうちの一方の減圧弁を制御することで、一方の油圧アクチュエータの駆動禁止を実行する。
この構成によれば、走行用操作装置6、7及び旋回用操作装置8(第1の操作装置及び第2の操作装置)が油圧パイロット式である場合において、制御装置70が走行油圧モータ22、23及び旋回油圧モータ5(第1の油圧アクチュエータ及び第2の油圧アクチュエータ)の駆動を個別に禁止する制御を実行することを可能とする。
また、本実施の形態に係る油圧ショベル(建設機械)は、走行が可能な下部走行体2(走行体)と、下部走行体2(走行体)上に旋回可能に搭載された上部旋回体3(旋回体)とを備えている。下部走行体2(走行体)は走行油圧モータ22、23によって走行されるように構成され、上部旋回体3(旋回体)は旋回油圧モータ5によって下部走行体2(走行体)に対して旋回されるように構成されている。さらに、制御装置70の駆動禁止の制御対象であるの第1の油圧アクチュエータ及び第2の油圧アクチュエータは、走行油圧モータ22、23及び旋回油圧モータ5である。
この構成によれば、オペレータが視認し難い油圧ショベルの後方や左右側方(周囲の所定領域Rm)に物体が存在していることに気づかなくとも、走行操作や旋回操作によって下部走行体2(走行体)や上部旋回体3(旋回体)が物体に接触することを防ぐことができる。
[第1の実施形態の変形例]
次に、第1の実施形態の変形例に係る建設機械について図9~図12を用いて説明する。図9~図12において、図1~図8に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。図9は第1の実施形態の変形例に係る建設機械における制御装置のハード及び機能を示すブロック図である。
図9に示す第1の実施形態の変形例に係る建設機械が第1の実施形態に対して相違する点は、制御装置70Aの制御演算部84Aの処理方法が異なっていることである。第1の実施形態に係る制御装置70(制御演算部84)は、ゲートロック装置9(図3参照)により複数の操作装置6、7、8(図3参照)の全ての操作が有効状態であり且つ操作装置6、7、8が中立状態(待機状態)のときに物体検出装置としてのカメラ36、37、38の出力を基に図5に示す油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2が検出された判定した場合、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動を制限する制御を直ちに実行せずに、操作装置の操作開始時点から所定時間Δt1、Δt2が経過した後に当該操作装置の操作による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動を禁止するように第1電磁弁54~第6電磁弁59を制御するものである。それに対して、本変形例に係る制御装置制御装置70A(制御演算部84A)は、ゲートロック装置9(図3参照)の操作により複数の操作装置6、7、8(図3参照)の全ての操作が有効状態であり且つ操作装置6、7、8が待機状態のときに、物体検出装置36、37、38の出力を基に図5に示す油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2が検出されたと判定した場合、物体検出の判定時点から油圧アクチュエータ22、23、5の駆動に制限をかけるように第1電磁弁54~第6電磁弁59を制御するものである。
次に、第1の実施形態の変形例に係る建設機械の制御装置による油圧アクチュエータの駆動制限の制御手順について説明する。まず、油圧ショベル周囲の第1領域Rsw内に物体が存在している場合の制御装置の制御手順(旋回操作による旋回油圧モータの駆動制限の処理手順)について図10を用いて説明する。図10は図9に示す第1の実施形態の変形例に係る制御装置による旋回操作時の油圧アクチュエータの駆動制限の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図10に示す本変形例に係る制御装置の制御フローが第1の実施形態に係る制御装置の制御フロー(図6参照)と異なる点は、図9に示す制御装置70Aが、ゲートロック装置9により複数の操作装置6、7、8の全てが有効状態である(ステップS10にてYES)と判定し、且つ、操作装置6、7、8が待機状態である(ステップS20にてYES)と判定したときに、物体検出装置としてのカメラ36、37、38の出力を基に油圧ショベル周囲の第1領域Rsw内に物体B1が存在している(ステップS30にてYES)と判定した場合に、第5電磁弁58及び第6電磁弁59(旋回用電磁弁)の操作パイロット圧制限値を低値である所定値に設定し、設定した操作パイロット圧制限値に応じた制限指令を第5電磁弁58及び第6電磁弁59(旋回用電磁弁)へ出力する(ステップS40A)ことである。これより、図3に示す第5電磁弁58及び第6電磁弁59(旋回用電磁弁)は、旋回スプール47の受圧部47a、47bの旋回用操作装置8のパイロット弁8a、8bへの接続状態を維持しつつ、開度が絞られた状態に切り換わる。この場合、旋回用操作装置8のパイロット弁8a、8bにより生成される操作パイロット圧は、第5電磁弁58及び第6電磁弁59(旋回用電磁弁)によって減圧されてから旋回スプール47の受圧部47a、47bに入力される状態となっている。すなわち、旋回用操作装置8の操作量に応じた操作パイロット圧に対して、旋回スプール47の受圧部47a、47bに入力される操作パイロット圧に制限が掛った状態となっている。これは、旋回スプール47のストロークが制限された状態であり、旋回油圧モータの駆動に制限を掛けた状態になっている。
なお、ステップS40Aにおいては、第5電磁弁58及び第6電磁弁59(旋回用電磁弁)の操作パイロット圧制限値による制御に加えて、第1の実施形態における図6に示すステップS40の処理と同様に、第1警告アイコンを表示させる警告表示指令をモニタ装置34へ出力すると共に、第1警告音を吹鳴する警告音指令をスピーカ35へ出力する。また、図10に示す本変形例に係る制御装置の制御フローのステップS40A以外の処理(ステップS10~S30、S50~S100)は、第1の実施形態における図6に示す制御フローの処理と同様である。
次に、油圧ショベル周囲の第2領域内Rtrに物体が存在している場合の制御装置の制御手順(走行操作による走行油圧モータの駆動制限の処理手順)について図11を用いて説明する。図11は図9に示す第1の実施形態の変形例に係る制御装置による走行操作時の油圧アクチュエータの駆動制限の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図11に示す本変形例に係る制御装置の制御フローが第1の実施形態に係る制御装置の制御フロー(図7参照)と異なる点は、図9に示す制御装置70Aが、ゲートロック装置9により複数の操作装置6、7、8の全てが有効状態である(ステップS10にてYES)と判定し、且つ、操作装置6、7、8が待機状態(中立状態)である(ステップS20にてYES)と判定したときに、物体検出装置としてのカメラ36、37、38の出力を基に油圧ショベル周囲の第2領域Rtr内に物体B2が存在している(ステップS230にてYES)と判定した場合に、第1電磁弁54~第4電磁弁57(走行用電磁弁)の操作パイロット圧制限値を低値である所定値に設定し、設定した操作パイロット圧制限値に応じた制限指令を第1電磁弁54~第4電磁弁57(走行用電磁弁)へ出力する(ステップS240A)ことである。これより、図3に示す第1電磁弁54及び第2電磁弁55(走行用電磁弁)は、左走行スプール45の受圧部45a、45bの左走行用操作装置6のパイロット弁6a、6bへの接続状態を維持しつつ、開度が絞られた状態に切り換わる。同様に、第3電磁弁56及び第4電磁弁57(走行用電磁弁)は、右走行スプール46の受圧部46a、46bの右走行用操作装置7のパイロット弁7a、7bへの接続状態を維持しつつ、開度が絞られた状態に切り換わる。この場合、左走行用操作装置6のパイロット弁6a、6bより生成される操作パイロット圧は、第1電磁弁54及び第2電磁弁55(左走行用電磁弁)によって減圧されてから左走行スプール45の受圧部45a、45bに入力される状態となっている。同様に、右走行用操作装置7のパイロット弁7a、7bにより生成される操作パイロット圧は、第3電磁弁55及び第3電磁弁56(右走行用電磁弁)によって減圧されてから右走行スプール46の受圧部46a、46bに入力される状態となっている。すなわち、左走行用操作装置6及び右走行用操作装置7の操作量に応じた操作パイロット圧に対して、左走行スプール45の受圧部45a、45bに入力される操作パイロット圧及び右走行スプール46の受圧部46a、46bに入力される操作パイロット圧に制限が掛った状態となっている。これは、左走行スプール45及び右走行スプール46のストロークが制限された状態であり、左側走行油圧モータ22及び右側走行油圧モータ23の駆動に制限を掛けた状態になっている。
なお、ステップS240Aにおいては、第1電磁弁54~第4電磁弁57(走行用電磁弁)の操作パイロット圧制限値による制御に加えて、第1の実施形態における図7に示すステップS40の処理と同様に、第1警告アイコンを表示させる警告表示指令をモニタ装置34へ出力すると共に、第1警告音を吹鳴する警告音指令をスピーカ35へ出力する。また、図11に示す本変形例に係る制御装置の制御フローのステップS240A以外の処理(ステップS10、S20、S230、S250~S290、S100)は、第1の実施形態における図7に示す制御フローの処理と同様である。
次に、第1の実施形態の変形例に係る建設機械の制御装置による上述の制御処理の時間推移について図12を用いて説明する。図12は第1の実施形態の変形例に係る建設機械における制御装置の動作、制御対象の動作、操作装置の操作の時間的変化を示すタイムチャートである。図12中、実線は各電磁弁の操作パイロット圧制限値を、破線は各操作装置のパイロット弁により生成されたパイロット圧を、点線は電磁弁の2次圧(各スプールの受圧部に入力される操作パイロット圧)を示している。
時間0から時間Tbまでの期間は、すなわち、ゲートロック装置9により操作装置6、7、8の全てが有効状態であり、且つ、各操作装置6、7、8が待機状態であるときに、油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2が存在している判定されるまでの間は、第1の実施形態の場合と同様である。
時間Tbにおいて油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2が存在している(ステップS30及びS230にてYES)と判定されると、電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値を最大値Pmaxから最大値Pmaxよりも低値の所定値Presに変更する(ステップS40A及びS240A)。すなわち、電磁弁54~59によりスプール45、46、47の駆動に制限を掛けた状態に切り換える。電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値は、時間Tcにおいて操作装置6、7、8の操作が開始されるまで所定値Presに維持される。
時間Tcにおいて操作装置6、7、8の操作が開始されると、操作装置6、7、8のパイロット弁により操作量に応じた操作パイロット圧が生成される。操作装置6、7、8により生成された操作パイロット圧が圧力閾値Pthを超えると、制御装置70Aは、操作装置6、7、8が操作状態であると判定し(ステップS50及びS250)、操作装置6、7、8の操作開始時点(待機状態から操作状態への判定時点)からの経過時間をカウントする(ステップS60及びS260)。さらに、操作装置6、7、8の操作開始時点から第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2が経過するまでは、電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値が所定値Presに維持される。これにより、操作装置6、7、8の操作量に対応して生成された操作パイロット圧を電磁弁54~59によって所定値Presまで減圧する。すなわち、スプール45、46、47の受圧部に入力される電磁弁54~59の2次圧を低下させる。これにより、操作装置6、7、8の操作に基づく油圧アクチュエータ5、22、23の駆動を維持しつつ、操作装置の操作量に対応した油圧アクチュエータ5、22、23の駆動に対する制限を掛けることができる。スプール45、46、47の受圧部に入力される操作パイロット圧を制限することで、制限を掛けない第1の実施形態の場合と比較すると、油圧アクチュエータ5、22、23の動作量を抑制することができる。
時間Tdにおいて操作装置の操作開始時点から第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2が経過すると、第1の実施形態と同様に、制御装置70Aは電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値を最小値0に制限する。これにより、電磁弁54~59の2次圧が0になるので、操作装置の操作に基づく油圧アクチュエータの駆動を禁止(阻止)する。
ここで、電磁弁54~59の操作パイロット圧制限値の所定値Presは、油圧アクチュエータ5、22、23の駆動が制限されていることをオペレータの体感(操作装置8、6、7の操作感)による通知を可能とすると共に、操作装置8、6、7の操作による油圧アクチュエータ5、22、23の駆動が許容されている間に下部走行体2又は上部旋回体3の動作量を必要最小限に抑制することを考慮して設定される。具体的には、油圧ショベル周囲に物体B1、B2が存在している場合、油圧アクチュエータ5、22、23の駆動により下部走行体2又は上部旋回体3(機体)が物体B1、B2に接触するのを防止するため、旋回操作や走行操作により油圧アクチュエータ5、22、23が始動した後に直ちに停止させる必要がある。このため、操作パイロット圧制限値の所定値Presは、各スプール45、46、47のストロークに対する油圧アクチュエータ5、22、23の動作量の特性に応じて設定されることが好ましい。つまり、操作パイロット圧制限値の所定値Presは、第1電磁弁54~第4電磁弁57(走行用電磁弁)の場合(走行油圧モータ22、23の駆動に制限をかける場合)と第5電磁弁58及び第6電磁弁59(旋回用電磁弁)の場合(旋回油圧モータ5の駆動に制限をかける場合)とで異なる値に設定する。なお、制御装置70Aの制御の簡略化のために、操作パイロット圧制限値の所定値Presを走行操作の場合と旋回操作の場合とで同じ値に設定することも可能である。
上述した第1の実施形態の変形例によれば、第1の実施形態の場合と同様に、所定時間(第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2)を極めて短い期間に設定することで、油圧ショベル周囲に物体が検出された場合において操作装置6、7、8が操作された場合に油圧アクチュエータ22、23、5が一瞬駆動してから直ぐに停止するので、油圧ショベル周囲の物体検出による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止を体感(操作装置6、7、8の操作感)によってオペレータに認識させることができる。
また、本変形例においては、制御装置70Aが操作の開始された操作装置6、7、8の操作に対応する油圧アクチュエータ22、23、5の駆動を実行させるとき、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動に制限を掛けるように構成されている。
この構成によれば、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動に制限を掛けない場合によりも油圧アクチュエータ5、22、23の動作量を抑制することができるので、油圧アクチュエータ5、22、23を駆動させても、油圧ショベル周囲の物体B1、B2に対する接触を確実に防止することができる。
また、本変形例においては、制御装置70Aが走行油圧モータ22、23の駆動に制限をかける場合と旋回油圧モータ5の駆動に制限をかける場合とで異なる制限値Presを用いて制御するように構成されている。
この構成によれば、各油圧アクチュエータ5、22、23の動作特性に応じて各油圧アクチュエータ5、22、23の駆動に制限を掛けることができる。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る建設機械について図13~図16を用いて説明する。なお、図13~図16において、図1~図12に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。まず、第2の実施形態に係る建設機械における油圧システムの概略構成について図13を用いて説明する。図13は第2の実施形態に係る建設機械が備える油圧システムを示す油圧回路図である。
図13に示す第2の実施形態に係る建設機械が第1の実施形態(図3参照)に対して相違する主な点は、次のとおりである。第1に、各操作装置6B、7B、8Bは、油圧パイロット式ではなく電気式の操作装置で構成されており、操作方向及び操作量を検出する操作検出装置61B、63B、65Bを備えている。この構成により、第1の実施形態における油圧パイロット式の操作装置6、7、8の操作方向及び操作量を検出する操作検出装置として機能する各圧力センサ61~66が不要となっている。第2に、各電磁弁54B、55B、56B、57B、58B、59Bは、第1の実施形態に係る油圧パイロット式の操作装置6、7、8のパイロット弁と同様な機能と、各スプールに入力する操作パイロット圧を制限することで油圧アクチュエータの駆動に制限を掛ける駆動制限機能(第1の実施形態の各電磁弁54~59の機能)とを併有している。第3に、各電磁弁54B~59Bがパイロット弁の機能と油圧アクチュエータの駆動制限機能とを併有することに伴い、制御装置70Bの各電磁弁54B~59Bに対する制御方法が異なっている。
具体的には、各操作装置6B、7B、8Bは、操作方向及び操作量(例えば操作角度)を検出する操作検出装置61B、63B、65Bを備え、操作検出装置61B、63B、65Bにより検出された操作方向及び操作量に応じた電気信号(例えば電圧信号)を制御装置70Bへ出力する電気式の操作装置である。操作検出装置61B、63B、65Bは、例えば、ポテンショメータである。
左走行用電磁弁としての第1電磁弁54B及び第2電磁弁55Bは、パイロットライン52を介してパイロットポンプ51に接続される第1ポートと、作動油タンク49に接続される第2ポートと、左走行スプール45の受圧部45a、45bに接続される第3ポートを有している。左走行用電磁弁54B、55Bは、左走行スプール45の受圧部45a、45bをパイロットポンプ51に接続する第1位置と、左走行スプール45の受圧部45a、45bを作動油タンク49に接続する第2位置とに切替可能である。第1電磁弁54B及び第2電磁弁55Bは、パイロットポンプ51と左走行スプール45の受圧部45a、45bとを接続する通路の開度が制御装置70Bの指令信号(励磁電流)の大きさに応じて全開状態から全閉状態まで変化する比例弁である。左走行用電磁弁54B、55Bは、パイロットポンプ51の吐出圧(パイロット1次圧)を減圧することで制御装置70Bの操作パイロット圧指令値(左走行用操作装置6Bの操作量を基に演算された指令値)に応じた操作パイロット圧を生成し、生成した操作パイロット圧を左走行スプール45の受圧部45a、45bへ出力する。すなわち、左走行用電磁弁54B、55Bは、第1の実施形態の左走行用操作装置6のパイロット弁6a、6bと同様な機能を有している。左走行用電磁弁54B、55Bは、例えば、励磁電流が印加されていない場合に第1位置(上述の通路の開度が最大の位置)になる一方、励磁電流(指令信号)の増加に応じて上述の通路の開度が減少して最終的に第2位置(操作パイロット圧の出力を遮断する位置)になるように構成されている。
右走行用電磁弁としての第3電磁弁56B及び第4電磁弁57Bは、パイロットライン52を介してパイロットポンプ51に接続される第1ポートと、作動油タンク49に接続される第2ポートと、右走行スプール46の受圧部46a、46bに接続される第3ポートを有している。右走行用電磁弁56B、57Bは、右走行スプール46の受圧部46a、46bをパイロットポンプ51に接続する第1位置と、右走行スプール46の受圧部46a、46bを作動油タンク49に接続する第2位置とに切替可能である。第3電磁弁56B及び第4電磁弁57Bは、パイロットポンプ51と右走行スプール46の受圧部46a、46bとを接続する通路の開度が制御装置70Bの指令信号(励磁電流)の大きさに応じて全開状態から全閉状態まで変化する比例弁である。右走行用電磁弁56B、57Bは、パイロットポンプ51の吐出圧(パイロット1次圧)を減圧することで制御装置70Bの操作パイロット圧指令値(右走行用操作装置7Bの操作量を基に演算された指令値)に応じた操作パイロット圧を生成し、生成した操作パイロット圧を右走行スプール46の受圧部46a、46bへ出力する。すなわち、右走行用電磁弁56B、57Bは、第1の実施形態の右走行用操作装置7のパイロット弁7a、7bと同様な機能を有している。右走行用電磁弁56B、57Bは、例えば、励磁電流が印加されていない場合に第1位置(上述の通路の開度が最大の位置)になる一方、励磁電流(指令信号)の増加に応じて上述の通路の開度が減少して最終的に第2位置(操作パイロット圧の出力を遮断する位置)になるように構成されている。
旋回用電磁弁としての第5電磁弁58B及び第6電磁弁59Bは、パイロットライン52を介してパイロットポンプ51に接続される第1ポートと、作動油タンク49に接続される第2ポートと、旋回スプール47の受圧部47a、47bに接続される第3ポートを有している。旋回用電磁弁58B、59Bは、旋回スプール47の受圧部47a、47bをパイロットポンプ51に接続する第1位置と、旋回スプール47の受圧部47a、47bを作動油タンク49に接続する第2位置とに切替可能である。第5電磁弁58B及び第6電磁弁59Bは、パイロットポンプ51と旋回スプール47の受圧部47a、47bとを接続する通路の開度が制御装置70Bの指令信号(励磁電流)の大きさに応じて全開状態から全閉状態まで変化する比例弁である。旋回用電磁弁58B、59Bは、パイロットポンプ51の吐出圧(パイロット1次圧)を減圧することで制御装置70Bの操作パイロット圧指令値(旋回操作装置8Bの操作量を基に演算された指令値)に応じた操作パイロット圧を生成し、生成した操作パイロット圧を旋回スプール47の受圧部47a、47bへ出力する。すなわち、旋回用電磁弁58B、59Bは、第1の実施形態の旋回用操作装置8のパイロット弁8a、8bと同様な機能を有している。旋回用電磁弁58B、59Bは、例えば、励磁電流が印加されていない場合に第1位置(上述の通路の開度が最大の位置)になる一方、励磁電流(指令信号)の増加に応じて上述の通路の開度が減少して最終的に第2位置(操作パイロット圧の出力を遮断する位置)になるように構成されている。
各電磁弁54B~59Bは、パイロットライン52上のゲートロック弁53を介してパイロットポンプ51に接続されている。ゲートロック弁53及びゲートロック弁53の位置を切換制御するゲートロック装置9の構成は、第1の実施形態の場合と同様である。また、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動するためのメイン油圧回路の構成(第1及び第2油圧ポンプ41、42や制御弁ユニット44の各スプール45、46、47)も第1の実施形態の場合と同様である。
次に、第2の実施形態に係る建設機械の一部を構成する制御装置のハード構成及び機能について図14を用いて説明する。図14は図13に示す第2の実施形態に係る制御装置のハード及び機能を示すブロック図である。
図14に示す第2の実施形態に係る制御装置70Bが第1の実施形態に係る制御装置70(図4参照)に対して相違する主な点は、次のとおりである。第1に、制御装置70Bは、操作判定部81B、物体判定部82、画像処理部83、制御演算部84B、出力処理部85に加えて、操作量変換部86の機能部を有している。第2に、操作判定部81Bの判定方法が電気式の操作装置6B、7B、8Bに対応して変更されている。第3に、制御演算部84Bの処理方法が各電磁弁54B~59Bの機能変更に対応して変更されている。操作判定部81B及び制御演算部84B以外の物体判定部82と画像処理部83と出力処理部の機能は、第1の実施形態の場合と同様である。
具体的には、制御装置70Bの操作判定部81Bは、各操作装置6B、7B、8Bの操作検出装置61B、63B、65Bにより検出された操作量に応じた電気信号(各操作装置6B、7B、8Bの出力)を基に、各操作装置6B、7B、8Bが中立状態(待機状態)であるか又は操作状態にあるかを判定する。具体的には、各操作装置6B、7B、8Bの操作検出装置61B、63B、65Bの電気信号(例えば電圧信号)を所定の閾値と比較する。所定の閾値は、例えば、記憶装置71に予め記憶されている。なお、操作判定部81Bは、第1の実施形態の場合と同様に、ゲートロックスイッチ9bからの指示信号を基に複数の操作装置6B、7B、8Bの操作が有効状態であるか否か(無効状態であるか)も判定する。
操作量変換部86は、各操作装置6B、7B、8Bの操作検出装置61B、63B、65Bにより検出された操作量に応じた電気信号(各操作装置6B、7B、8Bの出力)を操作パイロット圧指令値に変換するものである。操作パイロット圧指令値は、各操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じた操作パイロット圧を電磁弁54B~59Bに生成させるための指令値である。パイロット圧指令値への変換は、例えば、記憶装置71に予め記憶されているテーブルを用いる。操作量変換部86は、変換結果の操作パイロット圧指令値を制御演算部84Bへ出力する。
制御演算部84Bは、第1の実施形態の場合と同様に、操作判定部81Bの判定結果及び物体判定部82の判定結果を基に、油圧ショベル周囲の物体B1、B2の存在の注意喚起を行う警告画面の表示制御の実行の可否を決定すると共に、油圧ショベル周囲の物体B1、B2の存在の注意喚起を行う警告音の吹鳴制御の実行の可否を決定する。警告画面の表示制御及び警告音の吹鳴制御を指令しない通常の状況の場合、操作量変換部86から入力される操作パイロット圧指令値を基に電磁弁54B~59Bの位置(駆動)を制御する。これは、各操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じた操作パイロット圧を生成するパイロット弁として機能するように電磁弁54B~59Bを制御するものである。一方、警告画面の表示制御及び警告音の吹鳴制御を指令する場合には、操作装置6B、7B、8Bの操作に基づく油圧アクチュエータ22、23、5の駆動及び当該駆動の禁止制御のための処理を実行する。この場合、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動に制限を掛ける操作パイロット圧制限値と操作量変換部86から入力される操作パイロット圧指令値と比較し、相対的に低値の方を選択して電磁弁54B~59Bの制限指令値として出力する。警告画面の表示制御及び警告音の吹鳴制御の指令時の操作装置6B、7B、8Bの操作に基づく油圧アクチュエータ22、23、5の駆動及び当該駆動の禁止制御の詳細については後述する。
次に、第2の実施形態に係る建設機械の制御装置による油圧アクチュエータの駆動制限制御の時間推移について図15を用いて説明する。図15は第2の実施形態に係る建設機械における制御装置の動作及び制御対象の動作の時間的変化を示すタイムチャートである。図15中、実線は、第1の実施形態の場合と同様に、各電磁弁の制御に用いる操作パイロット圧制限値を示している。破線は、第1の実施形態の場合と異なり、各電磁弁の制御に用いるものであって各操作装置の操作量に対応する操作パイロット圧指令値を示している。点線は、第1の実施形態の場合と同様に、電磁弁の2次圧(各スプールの受圧部に入力される操作パイロット圧)を示している。
時間0から時間Tbまでの期間は、ゲートロック装置9により操作装置6B、7B、8Bの全てが有効状態であり、且つ、各操作装置6B、7B、8Bが待機状態である。加えて、油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2が存在していないと判定されている特定状況である。この特定状況において、制御装置70Bは、待機状態である操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じて操作パイロット圧指令値を0に設定する。また、油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2が存在していないので、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動制限を可能とする操作パイロット圧制限値を最大値Pmaxに設定する。制御装置70Bは、操作パイロット圧指令値と操作パイロット圧制限値とを比較し、相対的に低値である0MPaの操作パイロット圧指令値を選択する。選択された操作パイロット圧指令値0MPaを電磁弁54B~59Bへ出力する。これにより、電磁弁54B~59Bの2次圧が0となる。
時間Tbにおいて所定領域Rm内に物体B1、B2が存在していると判定されても、時間Tbから時間Tcまでの期間は、操作パイロット圧制限値を最大値Pmaxに維持する。すなわち、電磁弁54B~59Bによるスプール45、46、47の駆動制限を掛けていない状態である。ただし、操作装置6B、7B、8Bが待機状態であるので、電磁弁54B~59Bに対しては相対的に低値である0MPaの操作パイロット圧指令値が出力される。これにより、電磁弁54B~59Bの2次圧が0となる。
時間Tcにおいて操作装置6B、7B、8Bのいずれかの操作が開始されると、制御装置70Bは、操作装置6B、7B、8Bの操作開始時点(待機状態から操作状態への判定時点)からの経過時間をカウントする。操作装置6B、7B、8Bの操作開始時点から第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2が経過する時間Tdまでは、操作パイロット圧制限値を最大値Pmaxに維持する一方、操作パイロット圧指令値を操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じて設定する。このため、電磁弁54B~59Bに対して、相対的に低値である操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じた操作パイロット圧指令値が出力される。これにより、電磁弁54B~59Bは、操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じた操作パイロット圧(2次圧)を生成する。このため、油圧アクチュエータ22、23、5は、操作装置6B、7B,8Bの操作に応じて駆動する。
時間Tdにおいて操作装置6B、7B、8Bの操作開始時点から第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2が経過すると、制御装置70Bは、操作パイロット圧制限値を最小値0に設定する一方、操作パイロット圧指令値を操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じて設定する。このため、電磁弁54B~59Bに対して、相対的に低値である最小値0の操作パイロット圧制限値が出力される。これにより、電磁弁54B~59Bの2次圧が0になるので、操作装置6B、7B、8Bの操作による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動が禁止される。
時間Tdから時間Teまでの期間は、操作パイロット圧制限値が最小値0に維持される。これにより、電磁弁54~59の2次圧が0に維持されるので、操作装置6B、7B、8Bの操作による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止が維持される。
時間Teにおいてゲートロック装置9の操作により操作装置6B、7B、8Bの全てが無効状態に切り換えられると、制御装置70Bは、操作パイロット圧制限値を最大値Pmaxに戻し、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止の制御を終了する。
このように、本実施の形態においては、油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2を検出した場合、操作装置6B、7B、8Bの操作を直ちに無効状態にすることはせずに、操作装置6B、7B、8Bの操作が開始された時点から第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2が経過した後に当該操作装置6B、7B、8Bの操作による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動を禁止する。このため、操作装置6B、7B、8Bの操作によって油圧アクチュエータ22、23、5が駆動した後、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動を停止させることができる。したがって、オペレータは、物体検出による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止を操作装置の操作感(体感)により認識することができる。
なお、第2の実施形態に係る制御装置70Bにおける旋回操作時の油圧アクチュエータの駆動制限の制御手順については、第1の実施形態に係る制御装置70の制御手順である図6に示す制御フローと同様なものなので、ここでの説明は省略する。また、第2の実施形態に係る制御装置70Bにおける走行操作時の油圧アクチュエータの駆動制限の制御手順については、第1の実施形態に係る制御装置70の制御手順である図7に示す制御フローと同様なものなので、ここでの説明は省略する。
次に、第2の実施形態の変形例に係る建設機械の制御装置による制御処理の時間推移について図16を用いて説明する。図16は第2の実施形態の変形例に係る建設機械における制御装置の動作及び制御対象の動作の時間的変化を示すタイムチャートである。図16中、第2の実施形態の場合と同様に、実線は各電磁弁の制御に用いる操作パイロット圧制限値を、破線は各電磁弁の制御に用いるものであって各操作装置の操作量に対応する操作パイロット圧指令値を、点線は電磁弁の2次圧(各スプールの受圧部に入力される操作パイロット圧)を示している。
時間0から時間Tbまでの期間は、すなわち、ゲートロック装置9により操作装置6B、7B、8Bの全てが有効状態であり、且つ、各操作装置6B、7B、8Bが待機状態であるときに、油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2が存在している判定されるまでの間は、第2の実施形態の場合と同様である。
時間Tbにおいて油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2が存在していると判定されると、制御装置70Bは、操作パイロット圧制限値を最大値Pmaxからそれよりも低値の所定値Presに変更し、時間Tbから時間Tcまでの期間において操作パイロット圧制限値が所定値Presに維持される。ただし、時間Tbから時間Tcまでの期間は、操作装置6B、7B、8Bが待機状態であるので、電磁弁54B~59Bに対しては、所定値Presの操作パイロット圧制限値よりも相対的に低値である0MPaの操作パイロット圧指令値が出力される。これにより、電磁弁54B~59Bの2次圧が0となる。
時間Tcにおいて操作装置6B、7B、8Bのいずれかの操作が開始されると、制御装置70Bは、操作装置6B、7B、8Bの操作開始時点(待機状態から操作状態への判定時点)からの経過時間をカウントする。操作装置6B、7B、8Bの操作開始時点から第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2が経過する時間Tdまでは、操作パイロット圧制限値を所定値Presに維持する一方、操作パイロット圧指令値を操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じて設定する。図16においては、電磁弁54B~59Bに対して、相対的に低値である所定値Presの操作パイロット圧制限値が出力される。これにより、電磁弁54B~59Bの2次圧は、操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じた操作パイロット圧よりも低値の所定値Presに制限される。このため、操作装置6B、7B,8Bの操作に対応する油圧アクチュエータ22、23、5の駆動に制限を掛けた状態となっている。なお、操作装置6B、7B、8Bの操作量が微操作などで操作パイロット圧制限値の所定値Presよりも小さい場合には、操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じた操作パイロット圧指令値が電磁弁54B~59Bに出力される。
時間Tdにおいて操作装置6B、7B、8Bの操作開始時点から第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2が経過すると、制御装置70Bは、操作パイロット圧制限値を最小値0に設定する一方、操作パイロット圧指令値を操作装置6B、7B、8Bの操作量に応じて設定する。このため、電磁弁54B~59Bに対して、相対的に低値である最小値0の操作パイロット圧制限値が出力される。これにより、電磁弁54B~59Bの2次圧が0になるので、操作装置6B、7B、8Bの操作による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動が禁止される。
時間Tdから時間Teまでの期間は、操作パイロット圧制限値が最小値0に維持される。これにより、電磁弁54B~59Bの2次圧が0に維持されるので、操作装置6B、7B、8Bの操作による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動の禁止が維持される。
このように、本変形例においては、油圧ショベル周囲の所定領域Rm内に物体B1、B2を検出した場合、操作パイロット圧制限値を低値の所定値Presに変更することで、スプール45、46、47に入力する操作パイロット圧を操作パイロット圧制限値の所定値Presを上限として制限を掛けることできる。このため、操作装置6B、7B,8Bの操作に基づく油圧アクチュエータ22、23、5の駆動に対して制限を掛けた状態になっており、油圧アクチュエータ22、23、5の駆動が許容される所定時間Δt1又はΔt2内の動作量を抑制することができる。
なお、第2の実施形態の変形例に係る制御装置70Bにおける旋回操作時の油圧アクチュエータの駆動制限の制御手順については、第1の実施形態の変形例に係る制御装置70Aの制御手順である図10に示す制御フローと同様なものなので、ここでの説明は省略する。また、第2の実施形態の変形例に係る制御装置70Bにおける走行操作時の油圧アクチュエータの駆動制限の制御手順については、第1の実施形態の変形例に係る制御装置70Aの制御手順である図11に示す制御フローと同様なものなので、ここでの説明は省略する。
上述した第2の実施形態及びその変形例によれば、第1の実施形態及びその変形例の場合と同様に、所定時間(第1の所定時間Δt1又は第2の所定時間Δt2)を極めて短い期間に設定することで、油圧ショベル周囲に物体が検出された場合において操作装置6B、7B、8Bが操作された場合に油圧アクチュエータ22、23、5が一瞬駆動してから直ぐに停止するので、油圧ショベル周囲の物体検出による油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止を体感(操作装置6B、7B、8Bの操作感)によってオペレータに認識させることができる。
また、第2の実施形態及びその変形例に係る油圧ショベル(建設機械)は、走行油圧モータ22、23(油圧アクチュエータ)に対する圧油の給排を制御する油圧パイロット式の走行用スプール45、46(制御弁)と、旋回油圧モータ5(油圧アクチュエータ)に対する圧油の給排を制御する油圧パイロット式の旋回スプール47(制御弁)と、走行用スプール45、46(制御弁)に入力されるパイロット圧を生成する走行用電磁弁54B~57B(パイロット弁)と、旋回スプール47(制御弁)に入力されるパイロット圧を生成する旋回用電磁弁58B、59B(パイロット弁)とを備える。走行用操作装置6B、7Bは走行油圧モータ22、23(油圧アクチュエータ)に対する操作を電気信号として制御装置70Bへ出力するように構成され、旋回用操作装置8Bは旋回油圧モータ5(油圧アクチュエータ)に対する操作を電気信号として制御装置70Bへ出力するように構成されている。制御装置70Bは、走行用電磁弁54B~57B(パイロット弁)及び旋回用電磁弁58B、59B(パイロット弁)のうちの一方の油圧アクチュエータ22、23、5に対応する一方のパイロット弁54B~59Bから走行用スプール45、46(制御弁)及び旋回スプール47(制御弁)のうちの一方の油圧アクチュエータ22、23、5に対応する一方の制御弁45、46、47へ出力されるパイロット圧が遮断されるように一方のパイロット弁54B~59Bを制御することで、一方の油圧アクチュエータ22、23、5の駆動禁止を実行する。
この構成によれば、走行用操作装置6B、7B及び旋回用操作装置8B(第1の操作装置及び第2の操作装置)が電気式である場合において、制御装置70Bが走行油圧モータ22、23及び旋回油圧モータ5(第1の油圧アクチュエータ及び第2の油圧アクチュエータ)の駆動を個別に禁止する制御を実行することを可能とする。
[その他の実施の形態]
なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上述した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
例えば、上述した第1~第2の実施形態及びその変形例においては、物体検出装置を備えた油圧ショベルを例示した。しかし、油圧ショベル以外の物体検出装置を備えた各種の建設機械に対しても本発明を適用可能である。
また、上述した実施形態及びその変形例においては、制御装置70の物体判定部82が物体検出装置としてのカメラ36、37、38から入力された画像に対して画像処理を施し、画像処理が行われた画像情報を基に監視領域の第1領域Rsw及び第2領域Rtr内の物体の有無を判定するように構成された例を示した。しかし、カメラ36、37、38自体が、撮影した画像に対して画像処理を施し、画像処理が行われた画像情報を基に監視領域の第1領域Rsw及び第2領域Rtr内の物体を検出する構成も可能である。この場合、制御装置70の物体判定部82は、カメラ36、37、38から出力される物体の検出信号を基に監視領域の第1領域Rsw及び第2領域Rtr(所定領域)内の物体の有無を判定するように構成すればよい。
また、上述した実施形態及びその変形例においては、物体検出装置が後方カメラ36と左側方カメラ37と右側方カメラ38とで構成された例を示した。しかし、物体検出装置は、これらのカメラに代えて、レーザレーダセンサ、赤外線センサ、超音波センサ、ミリ波センサ等によって構成することも可能である。