JP2020163919A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】外形形状の変化にかかわらず、障害物との衝突を十分に回避することの可能な作業機械を提供する。【解決手段】作業装置を有して駆動装置の駆動力により車輪で走行可能な作業機械において、制御装置は、作業機械の外形形状が変化する作業装置の作動状態を考慮して作業装置の前端部から障害物までの水平距離(Dr)を求め(S12, S14)、作業装置の前端部から障害物までの到達時間(T)を求め(S16)、到達時間と第１所定時間(T1)及び該第１所定時間より大きな第２所定時間(T2)との大小判定を行い(S18, S28)、到達時間が第１所定時間以上第２所定時間未満であると判定したときには駆動装置による車輪の駆動を停止し(S34)、到達時間が第１所定時間未満と判定したときには制動装置を作動させる(S24)。【選択図】図５

Description

本発明は作業機械に係り、特にホイール式作業機械の自動ブレーキ制御技術に関する。

作業機械には、クローラ式作業機械とホイール式作業機械とが存在する。ホイール式作業機械、例えばホイール式油圧ショベルは、タイヤホイールにゴムタイヤを装着しており、通常の舗装路等を自走して移動可能であることから、特に都市部での作業用として多用されている。

このように、ホイール式作業機械は、通常の舗装路等を自走可能であることから、一般の自動車等と同様に公道を走行する機会も多く、アクセルペダルとブレーキペダルを用いて走行速度を可変操作可能である。

実際には、ホイール式作業機械では、クローラ式作業機械と同様、内燃機関により油圧ポンプを駆動して発生する圧油を用いて走行用油圧モータを回転作動させることでタイヤホイールを回転させて走行可能に構成されており、アクセルペダルの操作量に応じて走行用油圧モータに供給する圧油の量を調節することで、走行速度の調節が可能である。また、ホイール式作業機械は、一般の自動車等と同様に、サービスブレーキとしてタイヤホイールを制動する油圧ブレーキ装置を備えており、ブレーキペダルの操作量に応じて制動用油圧制御弁を制御して、タイヤホイールを直接的に制動することも可能である（例えば、特許文献１参照）。

ところで、ホイール式作業機械は、一般の公道等を走行することが可能であることから、オペレータには周囲の状況を常に意識しながらアクセルペダルとブレーキペダルを操作して運転走行することが要求される。特に、ホイール式作業機械は、一般の自動車等とは異なり大型であることが多いことから、オペレータは周囲の障害物等との接触を避けるために頻繁にアクセルペダルとブレーキペダルを操作する必要に迫られ、オペレータの負担は大きくなる傾向にある。

そこで、例えば、周囲の障害物を検出し、障害物への接近をオペレータに報知する等して注意を促すことでオペレータの負担を軽減する技術が種々開発されている。また、一般の自動車等においては、周囲の障害物を検出すると、障害物との衝突を回避するべく自動ブレーキ制御を行う車両も開発されている。

特開２００６−７８４９号公報

しかしながら、上記従来のように、障害物への接近をオペレータに報知する等して注意を促すだけでは、オペレータによるアクセルペダルの戻し操作とブレーキペダルの操作とが遅れる場合もあり、障害物との衝突を余裕を持って回避できないおそれがある。

また、ホイール式作業機械は、ブーム、アーム及びバケットからなる作業装置を備えており、一般の自動車等と異なり、ブーム、アーム及びバケットの位置によって外形形状が変化することから、外形形状の変化しない一般の自動車等において採用される自動ブレーキ制御の技術をそのまま適用することはできない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外形形状の変化にかかわらず、障害物との衝突を十分に回避することの可能な作業機械を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の作業機械は、機体に、走行用の車輪と、該車輪を駆動する駆動装置と、前記車輪を制動する制動装置と、作業装置とを備えた作業機械において、前記機体の前方に位置する障害物までの水平距離を検出する障害物距離検出装置と、前記機体の走行速度を検出する速度検出装置と、前記作業装置の前端部の位置を検出する作業装置前端部位置検出装置と、前記駆動装置及び前記制動装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記作業装置前端部位置検出装置により検出される前記作業装置の前端部の位置に基づき、前記作業装置の前端部までの水平距離を算出する作業装置前端部距離算出部と、前記障害物距離検出装置により検出される前記障害物までの水平距離と前記作業装置前端部距離算出部により算出される前記作業装置の前端部までの水平距離とに基づき、前記作業装置の前端部から前記障害物までの水平距離を算出する障害物距離算出部と、前記障害物距離算出部により算出される前記作業装置の前端部から前記障害物までの水平距離及び前記速度検出装置により検出される前記機体の走行速度に基づき、前記作業装置が前記障害物に到達するまでの到達時間を算出する到達時間算出部と、前記到達時間算出部により算出された前記到達時間の第１所定時間及び該第１所定時間より大きな第２所定時間との大小判定を行う時間判定部とを有し、前記時間判定部において、前記到達時間が前記第１所定時間以上前記第２所定時間未満であると判定されたとき、前記駆動装置による前記車輪の駆動を停止し、前記到達時間が前記第１所定時間未満と判定されたとき、前記制動装置を作動させることを特徴とする。

その他の態様として、前記駆動装置は、油路を介して圧油の供給を受けて駆動する油圧モータであって、前記油路には、パイロット圧を受けて前記油圧モータの作動を切替制御する油圧制御弁を備え、前記制御装置は、前記油圧制御弁に供給される前記パイロット圧を遮断することで前記油圧モータによる前記車輪の駆動を停止するのがよい。

その他の態様として、前記制御装置は、前記駆動装置による前記車輪の駆動を停止する前、或いは、前記制動装置を作動させる前に、前記作業装置の作動を停止するのがよい。

この場合において、前記制御装置は、前記作業装置の作動を停止させる指令を発した後、前記作業装置の作動が完全に停止するまでの第３所定時間を待って、前記駆動装置による前記車輪の駆動を停止し、或いは、前記制動装置を作動させるのがよい。

その他の態様として、前記機体は、下部走行体と該下部走行体上に旋回可能に配設された上部旋回体とを有し、前記作業装置は前記上部旋回体に設けられており、前記制御装置は、前記駆動装置による前記車輪の駆動を停止する前、或いは、前記制動装置を作動させる前に、前記作業装置の作動を停止するとともに前記上部旋回体の旋回を停止するのがよい。

この場合において、前記制御装置は、前記作業装置の作動を停止させる指令を発した後、前記作業装置の作動が完全に停止するまでの第３所定時間を待って、前記駆動装置による前記車輪の駆動を停止し、或いは、前記制動装置を作動させるのがよい。

本発明の作業機械によれば、作業装置を有して駆動装置の駆動力により車輪で走行可能な作業機械において、制御装置は、作業機械の外形形状が変化する作業装置の作動状態を考慮して作業装置の前端部から障害物までの水平距離を求め、作業装置の前端部から障害物までの到達時間を求め、到達時間と第１所定時間及び該第１所定時間より大きな第２所定時間との大小判定を行い、到達時間が第１所定時間以上第２所定時間未満であると判定したときには駆動装置による車輪の駆動を停止し、到達時間が第１所定時間未満と判定したときには制動装置を作動させるようにしている。

従って、作業機械は一般の自動車とは異なり作業装置の作動状態に応じて障害物までの障害物距離が多様に変化するのであるが、常に作業装置の前端部から障害物までの距離に基づいて自動的に駆動装置の作動を停止したり制動装置を作動させたりするようにでき、たとえ作業装置の前端部が障害物に到達するまでの間にオペレータが機体を制動させるのに十分な時間がないような状況であっても、障害物との接触を十分に回避することができる。

本発明に係る作業機械の側面図である。 本発明に係る作業機械の平面図である。 作業機械に搭載された油圧システムの本発明に係る構成を示す図である。 油圧システムにおいて使用されるコントローラと本発明に係る各種入出力機器との電気的な接続関係を示すブロック図である。 コントローラが実行する、本発明に係る自動ブレーキ制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明に係る自動ブレーキ制御の制御概念図を示す図である。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１には、機体（作業機械）１の側面図が示されており、図２には、機体１の平面図が示されている。

機体１は、下部走行体２に配設された車輪３を駆動することで走行し、下部走行体２上に配設された上部旋回体６のフロントアタッチメント（作業装置）１０を操作することで掘削作業等の作業をすることが可能なホイール式油圧ショベルである。

上部旋回体６には、下部走行体２上に旋回ベアリング４を介して旋回可能に上部フレーム５が設けられており、上部フレーム５上の前部左側には運転室７が設けられ、運転室７の後方には、機関室９が設けられている。そして、運転室７の右側の上部フレーム５の前側中央部にフロントアタッチメント１０が配設されている。

フロントアタッチメント１０は、ブーム１２、アーム１４及びバケット１６を備えており、上部フレーム５とブーム１２とを回動可能に連結する第１結合部１３、ブーム１２とアーム１４とを回動可能に連結する第２結合部１５、アーム１４とバケット１６とを回動可能に連結する第３結合部１７によって互いに回動可能に接続されている。

第１結合部１３の近傍には上部フレーム５とブーム１２とを結合するブームシリンダ２０が、第２結合部１５の近傍にはブーム１２とアーム１４とを結合するアームシリンダ２２が、第３結合部１７の近傍にはアーム１４とバケット１６とを結合するバケットシリンダ２４がそれぞれ配設されている。後述するように、これらブームシリンダ２０、アームシリンダ２２及びバケットシリンダ２４は油圧システムの構成要素であり油圧により作動する。

これにより、フロントアタッチメント１０は、ブームシリンダ２０を伸縮させることでブーム１２を起伏し、アームシリンダ２２を伸縮させることでアーム１４を回動し、バケットシリンダ２４を伸縮させることでアーム１４の先端に取付けられたバケット１６を回動することが可能である。

機体１には、下部走行体２に対して上部旋回体６を回転させるための旋回用油圧モータ２６、車輪３を駆動し走行するための走行用油圧モータ（駆動装置）２７が搭載されており、これら旋回用油圧モータ２６、走行用油圧モータ２７は、上述のブームシリンダ２０、アームシリンダ２２及びバケットシリンダ２４と同様、油圧システムの構成要素であり油圧により作動する。

機関室９には、ブームシリンダ２０、アームシリンダ２２、バケットシリンダ２４、旋回用油圧モータ２６及び走行用油圧モータ２７に圧油を供給するための油圧ポンプ３２が収容されるとともに、油圧ポンプ３２を駆動するためのエンジン（内燃機関）３０が収容されている。

機体１には、ブーム１２、アーム１４及びバケット１６の各基準位置に対する回動角度を検出するブーム角センサ９４、アーム角センサ９６及びバケット角センサ９８が（作業装置前端部位置検出装置）、それぞれ第１結合部１３、第２結合部１５及び第３結合部１７に位置して設けられている。

また、上部旋回体６の前部には、例えば上部フレーム５の左右に位置して一対の撮像カメラ９０及び一対の測距センサ（障害物距離検出装置）９１が設けられ、下部走行体２には、車輪３の回転速度を検出することで機体１の速度を検出する速度センサ（速度検出装置）９２が設けられている。一対の撮像カメラ９０は、フロントアタッチメント１０を挟んだ機体１の右側前方及び左側前方をそれぞれ撮像し、機体１の前方の障害物を認識可能であり、一対の測距センサ９１は、例えばＬｉｄａｒ（Light Detection and Ranging）であり、一対の撮像カメラ９０によって認識された障害物までの距離を測定可能である。

図３には、機体１に搭載された油圧システムの本発明に係る構成が示されており、図４には、油圧システムにおいて使用されるコントローラ（制御装置）１００と本発明に係る各種入出力機器との電気的な接続関係がブロック図で示されている。油圧システムは、油圧回路と当該油圧回路で使用される各種制御弁等の油圧機器を制御する制御装置とで構成されており、以下、油圧システムの本発明に係る構成について説明する。

油圧ポンプ３２は、可変容量型の油圧ポンプ、例えば斜板の傾転角を可変操作することで吐出容量を可変制御可能な斜板式の油圧ポンプである。油圧ポンプ３２には、斜板の傾転角を可変操作するポンプレギュレータ３３が接続されており、ポンプレギュレータ３３はコントローラ１００に電気的に接続されている。これにより、油圧ポンプ３２は、ポンプレギュレータ３３がコントローラ１００からの指令に基づき斜板の傾転角を可変操作することで、押しのけ容積が変更され、吐出容量が適宜調節される。

油圧ポンプ３２の吐出側には、ブームシリンダ２０、アームシリンダ２２、バケットシリンダ２４、旋回用油圧モータ２６及び走行用油圧モータ２７が高圧油路であるパラレルライン３６を介して接続されている。

油圧ポンプ３２とブームシリンダ２０との間にはブーム用方向制御弁４０が介装され、油圧ポンプ３２とアームシリンダ２２との間にはアーム用方向制御弁４２が介装され、油圧ポンプ３２とバケットシリンダ２４との間にはバケット用方向制御弁４４が介装されている。また、油圧ポンプ３２と旋回用油圧モータ２６との間には旋回用方向制御弁４６が介装され、油圧ポンプ３２と走行用油圧モータ２７との間には走行用方向制御弁（油圧制御弁）４８が介装されている。

これら方向制御弁４０〜４８は、油圧パイロット式にしてタンデムセンタ形のスプール弁からなる３位置弁であり、弁位置のノーマル位置は中立位置に設定されており、この中立位置のときにはセンタバイパスライン３８を開放するように構成されている。そして、方向制御弁４０〜４８は、それぞれ中立位置から何れかの切替位置方向に選択的に切替可能に構成されており、弁位置を何れか一方の切替位置方向に操作することにより、油圧ポンプ３２からブームシリンダ２０、アームシリンダ２２、バケットシリンダ２４、旋回用油圧モータ２６及び走行用油圧モータ２７のそれぞれに供給される圧油の流れの方向や流量を制御可能である。

方向制御弁４０〜４８は、パラレルライン３６に並列に接続されており、パラレルライン３６と方向制御弁４０〜４８との間には、圧油の逆流を防止するための逆止弁４９がそれぞれ設けられている。なお、油圧ポンプ３２から吐出され、方向制御弁４０〜４８を通過した圧油は、作動油タンク６０に戻される。また、パラレルライン３６には、回路内圧が各油圧機器の許容値を超えないよう、リリーフ弁３９が設けられている。

エンジン３０には、油圧ポンプ３２と直列にパイロットポンプ３４が連結されており、パイロットポンプ３４から吐出された圧油がパイロットライン６３、６５（油路、破線で示す）を介してブーム操作装置５０、アーム操作装置５２、バケット操作装置５４、旋回操作装置５６及び走行操作装置５８に供給されている。ブーム操作装置５０、アーム操作装置５２、バケット操作装置５４、旋回操作装置５６及び走行操作装置５８はそれぞれに例えば操作レバーを有し、操作レバーが操作されると、その操作に応じて圧油の流れる方向が切り替えられ、圧油が方向制御弁４０〜４８のパイロットポートの何れか一方にパイロット圧として供給される。

これより、方向制御弁４０〜４８は、ブーム操作装置５０、アーム操作装置５２、バケット操作装置５４、旋回操作装置５６及び走行操作装置５８の操作に応じてそれぞれ切替作動し、油圧ポンプ３２から吐出される圧油が方向制御弁４０〜４８を介してそれぞれブームシリンダ２０、アームシリンダ２２、バケットシリンダ２４、旋回用油圧モータ２６及び走行用油圧モータ２７に何れか一方向に作動するよう供給され、ブームシリンダ２０、アームシリンダ２２及びバケットシリンダ２４が伸縮作動し、旋回用油圧モータ２６及び走行用油圧モータ２７が何れか一回転方向に回転作動する。

油圧ポンプ３２から吐出された圧油をブーム操作装置５０、アーム操作装置５２、バケット操作装置５４及び旋回操作装置５６に供給するパイロットライン６３には、フロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁６２が介装されている。フロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁６２は、コントローラ１００に電気的に接続されており、コントローラ１００からの指令に基づいてブーム操作装置５０、アーム操作装置５２、バケット操作装置５４及び旋回操作装置５６を経てブーム用方向制御弁４０、アーム用方向制御弁４２、バケット用方向制御弁４４及び旋回用方向制御弁４６に供給されるパイロット圧を遮断することが可能である。ブーム用方向制御弁４０、アーム用方向制御弁４２、バケット用方向制御弁４４及び旋回用方向制御弁４６に供給されるパイロット圧が遮断されると、ブーム用方向制御弁４０、アーム用方向制御弁４２、バケット用方向制御弁４４及び旋回用方向制御弁４６は中立位置に戻される。

同様に、油圧ポンプ３２から吐出された圧油を走行操作装置５８に供給するパイロットライン６５には、走行用パイロットカット弁６４が介装されている。走行用パイロットカット弁６４は、コントローラ１００に電気的に接続されており、コントローラ１００からの指令に基づいて走行操作装置５８を経て走行用方向制御弁４８に供給されるパイロット圧を遮断することが可能である。走行用方向制御弁４８に供給されるパイロット圧が遮断されると、走行用方向制御弁４８は中立位置に戻される。

走行用油圧モータ２７は、斜板の傾転角を可変操作することで回転速度を変えて出力を可変制御可能な油圧モータである。走行用油圧モータ２７には、斜板の傾転角を可変操作するモータレギュレータ２８が接続されており、モータレギュレータ２８はコントローラ１００に電気的に接続されている。これにより、走行用油圧モータ２７は、オペレータがアクセルペダル８０を操作すると、コントローラ１００からのアクセルペダル８０の操作量に応じた指令に基づいて斜板の傾転角が可変操作され、これにより、出力が調節され、ひいては機体１の走行速度が適宜調節される。

走行用油圧モータ２７の出力軸は、減速装置２９に接続されており、減速装置２９の出力軸は車輪３に接続されている。減速装置２９は、例えば２段変速式の減速装置であり、走行用油圧モータ２７の出力が減速装置２９によって変速されて車輪３に伝達される。

油圧ブレーキ（制動装置）７０は、走行時にブレーキペダル７７の操作量に応じたブレーキ力を発生するサービスブレーキである。ブレーキ弁７２がブレーキペダル７７の操作に連動して切り替えられることで、油圧源７４からのブレーキ圧油がブレーキ弁７２を介してブレーキシリンダ７５に導かれる。ブレーキシリンダ７５が作動することで、例えばブレーキディスク（図示せず）が挟持され、機体１に制動力が付与される。なお、油圧源７４から吐出され、ブレーキ弁７２を通過したブレーキ圧油は、ブレーキペダル７７が戻し操作されるとブレーキ油タンク７６に戻される。

また、ブレーキ弁７２のパイロットポートは、パイロットライン７９を介してパイロットポンプ３４に接続されており、パイロットライン７９にはサービスブレーキ切替弁７８が介装されている。サービスブレーキ切替弁７８は、コントローラ１００に電気的に接続されており、コントローラ１００からの指令に基づいて、ブレーキ弁７２のパイロットポートに供給する圧油の連通と遮断を切替可能である。

コントローラ１００は、上記油圧システムの制御装置をはじめとして機体１の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。

コントローラ１００の入力側には、アクセルペダル８０、撮像カメラ９０、測距センサ９１、速度センサ９２、ブーム角センサ９４、アーム角センサ９６及びバケット角センサ９８等の各種センサ類が電気的に接続されており、出力側には、モータレギュレータ２８、減速装置２９、ポンプレギュレータ３３、フロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁６２、走行用パイロットカット弁６４及びサービスブレーキ切替弁７８等の出力機器が電気的に接続されている。

図４に示すように、本発明に係る構成では、コントローラ１００には、フロントアタッチメント前端部距離算出部（作業装置前端部距離算出部）１０２、障害物距離算出部１０４、到達時間算出部１０６及び時間判定部１０８が設けられている。

以下、このように構成された本発明に係る作業機械の作用及び効果について説明する。
図５には、コントローラ１００が実行する、本発明に係る自動ブレーキ制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、図６には、当該自動ブレーキ制御の制御概念図が示されており、以下同フローチャート及び同制御概念図に基づき説明する。

ステップＳ１０では、先ず、一対の撮像カメラ９０によって機体１の前方に障害物を認識したか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で、障害物が認識されない場合には、ステップＳ３６以降に進み、当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で、機体１の前方に障害物を認識したと判定された場合には、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、フロントアタッチメント前端部距離算出部１０２において、ブーム角センサ９４、アーム角センサ９６及びバケット角センサ９８からの回動角度情報に基づきブーム１２、アーム１４及びバケット１６の位置を算出し、フロントアタッチメント１０の最前端（前端部）の位置を求め、測距センサ９１の設置位置から当該フロントアタッチメント１０の最前端の位置までの水平距離Ｄ0を算出する（図２参照）。

ステップＳ１４では、障害物距離算出部１０４において、一対の測距センサ９１により検出された機体１に最も近い障害物までの距離Ｄと水平距離Ｄ0とに基づき、距離Ｄと水平距離Ｄ0との差、即ちフロントアタッチメント１０の最前端の位置から障害物までの水平距離を障害物距離Ｄr（＝Ｄ−Ｄ0）として算出する。

ステップＳ１６では、到達時間算出部１０６において、速度センサ９２により検出された現在の速度Ｖと障害物距離Ｄrとに基づき、フロントアタッチメント１０の最前端が障害物に到達するまでの時間を到達時間Ｔとして算出する（Ｔ＝Ｄr／Ｖ）。

ステップＳ１８では、時間判定部１０８において、フロントアタッチメント１０の最前端が障害物に到達するまでの到達時間Ｔが所定時間（第１所定時間）Ｔ1未満（Ｔ＜Ｔ1）か否かを判別する。一般には、撮像カメラ９０が最初に障害物を捉えたときには、障害物は比較的遠方にあり、この場合には、障害物に到達するまでの到達時間Ｔは長いと考えられる。従って、この場合、判別結果は偽（Ｎｏ）であって到達時間Ｔは所定時間Ｔ1以上となり（Ｔ≧Ｔ1）、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８では、さらに、到達時間Ｔが所定時間Ｔ1よりも値の大きな所定時間（第２所定時間）Ｔ２未満（Ｔ1≦Ｔ＜Ｔ2）か否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で、到達時間Ｔが所定時間Ｔ2以上（Ｔ≧Ｔ2）と判定された場合には、障害物が遠くにあり且つ速度Ｖが低速であり、機体１のフロントアタッチメント１０の最前端が障害物に到達するまでの間にオペレータが機体１を制動させるのに十分時間があると判断でき、この場合には、ステップＳ３６以降に進み、当該ルーチンを抜け、通常走行を継続する（図６参照）。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で、到達時間Ｔが所定時間Ｔ1以上所定時間Ｔ2未満である場合には、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、フロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁６２を閉作動させ、旋回用油圧モータ２６の作動を停止させて下部走行体２に対し上部旋回体６が回転しないようにするとともに、ブームシリンダ２０、アームシリンダ２２及びバケットシリンダ２４の作動を停止させてブーム１２、アーム１４及びバケット１６の位置を固定する。即ち、ステップＳ１４において算出したフロントアタッチメント１０の最前端の位置から障害物までの障害物距離Ｄrが不用意に変化しないようブーム１２、アーム１４及びバケット１６の姿勢を保持する。

ステップＳ３２では、ステップＳ３０においてフロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁６２を閉作動させる指令を発してから一定時間（第３所定時間）ｔ1が経過した（ｔ≧ｔ1）か否かを判別する。このように一定時間ｔ1が経過したことを待つのは、上部旋回体６やフロントアタッチメント１０は慣性力によって回転や作動が直ぐには停止せず、完全に停止するまでに例えば一定時間ｔ1を要することから、上部旋回体６の回転及びフロントアタッチメント１０の作動が確実に停止したことを待つ趣旨である。

障害物に到達するまでの到達時間Ｔが所定時間Ｔ1以上所定時間Ｔ2未満（Ｔ1≦Ｔ＜Ｔ2）であるような状況では、障害物が比較的近くにあるか或いは速度Ｖが比較的高速であり、機体１のフロントアタッチメント１０の最前端が障害物に到達するまでの間にオペレータが機体１を制動させる時間がやや不充分な状況と考えられ、ステップＳ３４において、走行用パイロットカット弁６４を閉作動させる（図６参照）。

これにより、オペレータによるアクセルペダル８０やブレーキペダル７７の操作にかかわらず、圧油の油路内での摩擦抵抗と相俟って、走行用油圧モータ２７の作動が徐々に停止することになり、車輪３への駆動力の伝達が遮断され、機体１が停止する。従って、機体１のフロントアタッチメント１０の最前端が障害物に到達するまでの間にオペレータが機体１を制動させる時間がやや不充分な状況では、走行用油圧モータ２７の作動を停止することにより、機体１のフロントアタッチメント１０の最前端が障害物に接触することが未然に防止される。

次のステップＳ２６では、オペレータによるアクセルペダル８０やブレーキペダル７７の操作によらずに自動ブレーキが作動したことをオペレータに報知し、当該ルーチンを抜ける。これにより、自動ブレーキが作動したことをオペレータが確実に認識することができる。

一方、ステップＳ１８の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、フロントアタッチメント１０の最前端が障害物に到達するまでの到達時間Ｔが所定時間Ｔ1未満（Ｔ＜Ｔ1）と判定された場合には、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、上記ステップＳ３０と同様に、フロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁６２を閉作動させ、ステップＳ２２において、上記ステップＳ３２と同様に、上部旋回体６の回転及びフロントアタッチメント１０の作動が確実に停止したことを待つ。

障害物に到達するまでの到達時間Ｔが所定時間Ｔ1未満（Ｔ＜Ｔ1）であるような状況では、障害物が近くにあり且つ速度Ｖが高速であり、機体１のフロントアタッチメント１０の最前端が障害物に到達するまでの間にオペレータが機体１を制動させる時間が極めて不充分な状況と考えられ、ステップＳ３４において、サービスブレーキ切替弁７８を開作動させ、ブレーキ弁７２のパイロットポートに圧油を供給し、ブレーキ弁７２を連通状態に切り替える（図６参照）。

これにより、ブレーキペダル７７の操作にかかわらず、ブレーキシリンダ７５が作動してサービスブレーキが作動し、機体１が停止する。従って、機体１のフロントアタッチメント１０の最前端が障害物に到達するまでの間にオペレータが機体１を制動させる時間が極めて不充分な状況であっても、サービスブレーキを作動することで、機体１のフロントアタッチメント１０の最前端が障害物に接触することが未然に防止される。

そして、ステップＳ２６において、自動ブレーキが作動したことをオペレータに報知し、当該ルーチンを抜ける。
自動ブレーキが作動し、その後、障害物が存在しなくなった場合には、ステップＳ１０の判別結果は偽（Ｎｏ）となり、ステップＳ３６以降に進む。ステップＳ３６では、上記ステップＳ２０、Ｓ３０において閉作動させていたフロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁６２をリセットすべく開作動させる。ステップＳ３７では、上記ステップＳ３４において閉作動させていた走行用パイロットカット弁６４をリセットすべく開作動させる。また、ステップＳ３８では、上記ステップＳ２４において開作動させていたサービスブレーキ切替弁７８をリセットすべく閉作動させる。

以上説明したように、本発明に係る作業機械では、機体１の走行中、フロントアタッチメント１０の前方に障害物が存在する場合において、フロントアタッチメント１０の最前端から障害物までの障害物距離Ｄrと機体１の速度Ｖとに基づき、フロントアタッチメント１０の最前端が障害物に到達するまでの到達時間Ｔを求め、アクセルペダル８０やブレーキペダル７７の操作にかかわらず、到達時間Ｔを所定時間Ｔ1及び所定時間Ｔ1より大きな値である所定時間Ｔ2と比較し、到達時間Ｔが所定時間Ｔ1以上所定時間Ｔ2未満（Ｔ1≦Ｔ＜Ｔ2）である場合には、走行用パイロットカット弁６４を閉作動させて自動的に走行用油圧モータ２７の作動を停止し、到達時間Ｔが所定時間Ｔ1未満（Ｔ＜Ｔ1）である場合には、サービスブレーキ切替弁７８を開作動させて自動的にサービスブレーキを作動させるようにしている。

従って、ホイール式油圧ショベルのようなフロントアタッチメント１０を有して車輪３で走行可能な作業機械では、フロントアタッチメント１０の作動状態によって作業機械の外形形状が変化するが、フロントアタッチメント１０の作動状態を考慮して、フロントアタッチメント１０の最前端から障害物までの障害物距離Ｄrと機体１の速度Ｖとに基づく到達時間Ｔに応じて自動的に走行用油圧モータ２７の作動を停止し、或いは、自動的にサービスブレーキを作動させることができる。

これにより、作業機械は一般の自動車とは異なり作業装置の作動状態に応じて障害物までの障害物距離Ｄrが多様に変化するのであるが、常に作業機械の前端部から障害物までの距離に基づいて自動的に走行用油圧モータ２７の作動を停止したりサービスブレーキを作動させたりするようにでき、たとえ機体１のフロントアタッチメント１０の最前端が障害物に到達するまでの間にオペレータが機体１を制動させるのに十分な時間がないような状況であっても、障害物との接触を回避することが可能である。

また、走行用パイロットカット弁６４を閉作動させて自動的に走行用油圧モータ２７の作動を停止する前、及び、サービスブレーキ切替弁７８を開作動させて自動的にサービスブレーキを作動させる前には、フロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁６２を閉作動させて下部走行体２に対する上部旋回体６の回転及びフロントアタッチメント１０の作動を停止するようにしている。従って、自動的に走行用油圧モータ２７の作動を停止させている間、或いは、サービスブレーキを作動させて機体１を制動させている間に上部旋回体６が回転したりフロントアタッチメント１０が作動したりして障害物距離Ｄrが不用意に変化することが防止され、確実に障害物との接触を回避することが可能である。

また、フロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁６２を閉作動させて一定時間経過した後に、自動的に走行用油圧モータ２７の作動を停止し、或いは、サービスブレーキを作動させるようにしている。従って、上部旋回体６やフロントアタッチメント１０は慣性力によって回転や作動が直ぐには停止しないのであるが、当該慣性力を考慮することにより、上部旋回体６の回転及びフロントアタッチメント１０の作動が確実に停止するのを待って、自動的に走行用油圧モータ２７の作動やサービスブレーキの作動を停止するようにできる。

以上で本発明に係る作業機械の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、本実施形態では、ブーム角センサ９４、アーム角センサ９６及びバケット角センサ９８からの回動角度情報に基づきブーム１２、アーム１４及びバケット１６の位置を算出し、フロントアタッチメント１０の最前端（前端部）の位置を求めるようにしているが、フロントアタッチメント１０の最前端の位置の求め方はこれに限定されるものではない。

また、本実施形態では、走行用パイロットカット弁６４を閉作動させて走行用油圧モータ２７の作動を自動的に停止させるようにしているが、圧油の油路内での摩擦抵抗が得られる構成であれば、走行用油圧モータ２７の作動を停止する方法はこれに限られるものではない。

また、本実施形態では、自動ブレーキ制御のステップＳ２２、Ｓ３２において、フロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁６２を閉作動させてから一定時間ｔ1の経過を待つようにしているが、上部旋回体６の回転及びフロントアタッチメント１０の作動が応答性よく停止するような場合には、ステップＳ２２、Ｓ３２をスキップし、一定時間ｔ1の経過を必ずしも待たなくてもよい。

また、本実施形態では、作業機械としてホイール式油圧ショベルを例に説明したが、作業機械はホイール式油圧ショベルに限定されるものではなく、ホイールローダ等であってもよく、作業装置を有し且つ車輪を有して移動可能な作業機械であれば、本発明を良好に適用可能である。

１ 機体（作業機械）
２ 下部走行体
３ 車輪
６ 上部旋回体
１０ フロントアタッチメント（作業装置）
２０ ブームシリンダ
２２ アームシリンダ
２４ バケットシリンダ
２６ 旋回用油圧モータ
２７ 走行用油圧モータ（駆動装置）
３０ エンジン（内燃機関）
３２ 油圧ポンプ
３４ パイロットポンプ
４０ ブーム用方向制御弁
４２ アーム用方向制御弁
４４ バケット用方向制御弁
４６ 旋回用方向制御弁
４８ 走行用方向制御弁（油圧制御弁）
６２ フロントアタッチメント・旋回用パイロットカット弁
６４ 走行用パイロットカット弁
７０ 油圧ブレーキ（制動装置）
７８ サービスブレーキ切替弁
９０ 撮像カメラ
９１ 測距センサ（障害物距離検出装置）
９２ 速度センサ（速度検出装置）
９４ ブーム角センサ（作業装置前端部位置検出装置）
９６ アーム角センサ（作業装置前端部位置検出装置）
９８ バケット角センサ（作業装置前端部位置検出装置）
１００ コントローラ（制御装置）
１０２ フロントアタッチメント前端部距離算出部（作業装置前端部距離算出部）
１０４ 障害物距離算出部
１０６ 到達時間算出部
１０８ 時間判定部

Claims (6)

1. 機体に、走行用の車輪と、該車輪を駆動する駆動装置と、前記車輪を制動する制動装置と、作業装置とを備えた作業機械において、
   前記機体の前方に位置する障害物までの水平距離を検出する障害物距離検出装置と、
   前記機体の走行速度を検出する速度検出装置と、
   前記作業装置の前端部の位置を検出する作業装置前端部位置検出装置と、
   前記駆動装置及び前記制動装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記作業装置前端部位置検出装置により検出される前記作業装置の前端部の位置に基づき、前記作業装置の前端部までの水平距離を算出する作業装置前端部距離算出部と、
   前記障害物距離検出装置により検出される前記障害物までの水平距離と前記作業装置前端部距離算出部により算出される前記作業装置の前端部までの水平距離とに基づき、前記作業装置の前端部から前記障害物までの水平距離を算出する障害物距離算出部と、
   前記障害物距離算出部により算出される前記作業装置の前端部から前記障害物までの水平距離及び前記速度検出装置により検出される前記機体の走行速度に基づき、前記作業装置が前記障害物に到達するまでの到達時間を算出する到達時間算出部と、
   前記到達時間算出部により算出された前記到達時間の第１所定時間及び該第１所定時間より大きな第２所定時間との大小判定を行う時間判定部とを有し、
   前記時間判定部において、前記到達時間が前記第１所定時間以上前記第２所定時間未満であると判定されたとき、前記駆動装置による前記車輪の駆動を停止し、前記到達時間が前記第１所定時間未満と判定されたとき、前記制動装置を作動させる、ことを特徴とする作業機械。
2. 前記駆動装置は、油路を介して圧油の供給を受けて駆動する油圧モータであって、前記油路には、パイロット圧を受けて前記油圧モータの作動を切替制御する油圧制御弁を備え、
   前記制御装置は、前記油圧制御弁に供給される前記パイロット圧を遮断することで前記油圧モータによる前記車輪の駆動を停止することを特徴とする、請求項１に記載の作業機械。
3. 前記制御装置は、前記駆動装置による前記車輪の駆動を停止する前、或いは、前記制動装置を作動させる前に、前記作業装置の作動を停止することを特徴とする、請求項１または２に記載の作業機械。
4. 前記制御装置は、前記作業装置の作動を停止させる指令を発した後、前記作業装置の作動が完全に停止するまでの第３所定時間を待って、前記駆動装置による前記車輪の駆動を停止し、或いは、前記制動装置を作動させることを特徴とする、請求項３に記載の作業機械。
5. 前記機体は、下部走行体と該下部走行体上に旋回可能に配設された上部旋回体とを有し、
   前記作業装置は前記上部旋回体に設けられており、
   前記制御装置は、前記駆動装置による前記車輪の駆動を停止する前、或いは、前記制動装置を作動させる前に、前記作業装置の作動を停止するとともに前記上部旋回体の旋回を停止することを特徴とする、請求項１または２に記載の作業機械。
6. 前記制御装置は、前記作業装置の作動を停止させる指令を発した後、前記作業装置の作動が完全に停止するまでの第３所定時間を待って、前記駆動装置による前記車輪の駆動を停止し、或いは、前記制動装置を作動させることを特徴とする、請求項５に記載の作業機械。

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