JP7042780B2 - Work machine - Google Patents
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Description
本発明は旋回可能な旋回体を備える作業機械に関する。 The present invention relates to a work machine including a swivel body that can be swiveled.
油圧ショベルなどの作業機械は，走行体の上部に旋回可能に取り付けられた旋回体を備えている。こうした作業機械は旋回動作を繰り返しながら所定の作業を行うことが想定されるが，実際の作業現場では，旋回体の可動範囲内に他の作業機械や外壁といった障害物が存在する可能性がある。 Work machines such as hydraulic excavators are equipped with a swivel body that is rotatably attached to the upper part of the traveling body. It is assumed that such a work machine performs a predetermined work while repeating a turning motion, but in an actual work site, there is a possibility that other work machines or obstacles such as an outer wall exist within the movable range of the turning body. ..
これら障害物との接触を防止するための技術として特許文献1に記載されている旋回制御装置がある。特許文献1の作業機械では，予め任意の大きさに設定された旋回範囲から旋回体（フロント作業装置）の旋回角が逸脱しないようにコントローラ（旋回制御装置）が自動的に上部旋回体の旋回動作を制御する（本稿ではこの制御を「逸脱防止制御」と称することがある）。そのため，例えば旋回範囲を作業範囲に一致させれば，作業範囲から上部旋回体（フロント作業装置）を逸脱させることなく作業を行うことが可能である。 There is a swivel control device described in Patent Document 1 as a technique for preventing contact with these obstacles. In the work machine of Patent Document 1, the controller (turning control device) automatically turns the upper turning body so that the turning angle of the turning body (front working device) does not deviate from the turning range set in advance to an arbitrary size. Control the operation (in this paper, this control may be referred to as "deviation prevention control"). Therefore, for example, if the swivel range is matched with the work range, the work can be performed without deviating from the upper swivel body (front work device) from the work range.
油圧ショベルでは，旋回動作を行う頻度の高い掘削放土作業において，特許文献１のような旋回制御装置を用いることがある。その場合，油圧ショベルは，まず掘削放土作業で予め定めた旋回範囲（作業範囲）内で掘削動作と放土動作を繰り返し，一定以上の土量が放土場に堆積された後にダンプトラックへの荷積みを行う積込作業を開始することが想定される。掘削放土作業中には，旋回範囲外には，他の作業機械や備品等の障害物が存在する可能性がある。そのため，掘削放土作業中は，誤操作等によって意図せず旋回範囲から逸脱してしまうことを防止するために，例えばコントローラ（旋回制御装置）による逸脱防止制御の有効化と無効化を選択可能なスイッチを操作して逸脱防止制御を有効化した状態（例えばスイッチをＯＮ位置に切り換えた状態）で作業を行う。次に，掘削動作及び放土動作によって一定以上の土量が堆積された場合（すなわち掘削放土作業が終了した場合）には，当該スイッチを操作して逸脱防止制御を無効化した状態（例えば当該スイッチをＯＦＦ位置に切り換えた状態）で旋回範囲外に存在するダンプトラックへの積込作業を行う。そして，積込作業の終了後，再び旋回範囲内に戻った後に逸脱防止制御の有効化を行う（すなわち当該スイッチをＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換える）といった運用がなされる。 In hydraulic excavators, a swivel control device as in Patent Document 1 may be used in excavation and excavation work in which swivel operation is frequently performed. In that case, the hydraulic excavator first repeats the excavation operation and the earth discharge operation within the turning range (work range) predetermined in the excavation and excavation work, and after a certain amount of soil is accumulated in the excavation site, it goes to the dump truck. It is assumed that the loading work for loading the soil will be started. During excavation and excavation work, obstacles such as other work machines and equipment may exist outside the turning range. Therefore, in order to prevent unintentional deviation from the turning range due to erroneous operation during excavation and excavation work, for example, it is possible to select whether to enable or disable deviation prevention control by a controller (turning control device). Work is performed in a state where the deviation prevention control is enabled by operating the switch (for example, the state where the switch is switched to the ON position). Next, when a certain amount of soil is accumulated by the excavation operation and the excavation operation (that is, when the excavation and excavation work is completed), the switch is operated to invalidate the deviation prevention control (for example). With the switch switched to the OFF position), loading work is performed on the dump truck existing outside the turning range. Then, after the loading work is completed, the deviation prevention control is enabled (that is, the switch is switched from the OFF position to the ON position) after returning to the turning range.
こうした逸脱防止制御の有効化及び一時解除操作は目的の作業を達成するまで頻繁に繰り返されるため，オペレータが操作すべきタイミングを誤り，ダンプトラックへの積込完了後に旋回範囲外でスイッチをＯＮ位置に切り換えて逸脱防止制御の有効化をしようとするケースが考えられる。このような誤操作を行った際にコントローラ（旋回制御装置）が旋回範囲外で逸脱防止制御を有効化できないような仕様（例えば旋回範囲外ではスイッチがＯＮ位置に切り換えられない仕様）であった場合は，旋回角が旋回範囲内に復帰した後にスイッチ操作を再度行う必要があるため，二度手間となってしまう。あるいは，こうした作業効率の低下を軽減すべく，旋回範囲外でオペレータがスイッチをＯＮ位置に切り換えて逸脱防止制御の有効化の意思表示をコントローラに提示しても旋回範囲外では逸脱防止制御は有効化せず，上部旋回体（フロント作業装置）の旋回角が旋回範囲内へ復帰したタイミングで自動的にコントローラが逸脱防止制御を有効化するような仕様とする方策が考えられる。しかし，この方策を採用したときには，旋回範囲内に復帰した際に逸脱防止制御が自動的に有効化されることをオペレータに確実に認識させなければ，旋回範囲内への復帰後の予期せぬタイミングで逸脱防止制御が実行されてオペレータに違和感を与える可能性がある。 Since the activation and temporary release operations of the deviation prevention control are frequently repeated until the desired work is achieved, the operator makes a mistake in the timing to operate, and after the loading on the dump truck is completed, the switch is turned on outside the turning range. It is conceivable to switch to and try to enable the deviation prevention control. When the controller (turning control device) has specifications that prevent deviation prevention control from being enabled outside the turning range (for example, the switch cannot be switched to the ON position outside the turning range) when such an erroneous operation is performed. Since it is necessary to perform the switch operation again after the turning angle returns to the turning range, it is troublesome twice. Alternatively, in order to mitigate such a decrease in work efficiency, even if the operator switches the switch to the ON position outside the turning range and presents the controller with an intention to enable the deviation prevention control, the deviation prevention control is effective outside the turning range. It is conceivable that the controller will automatically enable the deviation prevention control when the turning angle of the upper turning body (front work device) returns to the turning range. However, when this measure is adopted, unless the operator is surely aware that the deviation prevention control is automatically enabled when returning to the turning range, the unexpected after returning to the turning range is unexpected. Deviation prevention control may be executed at the timing to give the operator a sense of discomfort.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的は，旋回範囲外でのオペレータによる逸脱防止制御の有効化操作を受け付けるとともに，当該有効化操作の後に上部旋回体の旋回角が旋回範囲に再度含まれた際に逸脱防止制御が有効化されることを効果的にオペレータに伝達可能な作業機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to accept an operation for enabling deviation prevention control by an operator outside the turning range, and the turning angle of the upper swivel body is swiveled after the activation operation. It is an object of the present invention to provide a work machine capable of effectively informing an operator that deviation prevention control is activated when it is re-increased in the range.
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが，その一例を挙げるならば，走行体と
左右方向に旋回可能に前記走行体に取り付けられた旋回体と，前記旋回体を操作するためにオペレータによって操作される操作装置と，前記操作装置に入力される操作に基づいて前記旋回体を旋回駆動させる旋回駆動装置と，前記走行体に対する前記旋回体の旋回角度を検出する角度センサと，前記走行体に対する前記旋回体の前記旋回角度が所定の旋回範囲から逸脱しないように，前記角度センサで検出される前記旋回角度及び前記操作装置に入力される操作に基づいて前記旋回駆動装置を制御する逸脱防止制御が実行可能なコントローラとを備えた作業機械において，第１の位置及び第２の位置のいずれか一方の位置に切り換えられるスイッチを備え，前記コントローラは，前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲に含まれる状態で前記スイッチが前記第１の位置に切り換えられた場合には，前記逸脱防止制御を実行可能な第１の状態に移行し，前記スイッチが前記第２の位置に切り換えられた場合には，前記逸脱防止制御を実行不能な第２の状態に移行し，前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から外れた状態で前記スイッチが前記第１の位置（ＯＮ）に切り換えられた場合には，第３の状態に移行し，前記コントローラが前記第３の状態にある場合に前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から外れているときには，前記コントローラは，前記逸脱防止制御を実行不能であり，前記操作装置による前記旋回体の動作を制限し，前記コントローラが前記第３の状態にある場合に前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から外れた状態から前記旋回範囲に含まれる状態に変化したときには，前記コントローラは，前記逸脱防止制御が実行可能な前記第１の状態に移行することを特徴とする。
The present application includes a plurality of means for solving the above problems, for example, in order to operate the traveling body, the rotating body attached to the traveling body so as to be able to turn in the left-right direction, and the turning body. An operating device operated by an operator, a swivel drive device that swivels and drives the swivel body based on an operation input to the operating device, an angle sensor that detects the swivel angle of the swivel body with respect to the traveling body, and the above. The turning drive device is controlled based on the turning angle detected by the angle sensor and the operation input to the operating device so that the turning angle of the turning body with respect to the traveling body does not deviate from a predetermined turning range. In a work machine equipped with a controller capable of performing deviation prevention control, the work machine includes a switch that can be switched to either a first position or a second position, and the controller has a turning angle of the turning body. When the switch is switched to the first position while being included in the turning range, the switch shifts to the first state in which the deviation prevention control can be executed, and the switch is switched to the second position. In that case, the deviation prevention control is shifted to the unexecutable second state, and the switch is switched to the first position (ON) in a state where the turning angle of the turning body is out of the turning range. If so, the controller shifts to the third state, and when the turning angle of the turning body is out of the turning range when the controller is in the third state, the controller performs the deviation prevention control. It is infeasible and limits the operation of the swivel body by the operating device, and when the controller is in the third state, the swivel angle of the swivel body is included in the swivel range from the state out of the swivel range. The controller is characterized in that it shifts to the first state in which the deviation prevention control can be executed.
本発明によれば，上部旋回体（フロント作業装置）の旋回角が旋回範囲から外れている場合でもオペレータによる逸脱防止制御の有効化操作を受け付けるので作業効率の低下を抑制できる。また，当該有効化操作の受け付け後，上部旋回体の旋回角が旋回範囲に再び含まれた際に逸脱防止制御が有効化される状態（スタンバイ状態）にあることを効果的にオペレータに伝達できるので，旋回範囲内で逸脱防止制御が発動してもオペレータが受ける違和感の程度を抑制できる。 According to the present invention, even when the turning angle of the upper turning body (front working device) is out of the turning range, the operator accepts the operation to enable the deviation prevention control, so that the decrease in work efficiency can be suppressed. Further, after the activation operation is accepted, it is possible to effectively inform the operator that the deviation prevention control is enabled (standby state) when the turning angle of the upper turning body is included in the turning range again. Therefore, even if the deviation prevention control is activated within the turning range, the degree of discomfort that the operator receives can be suppressed.
以下，本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお，以下では，作業機械として，フロント作業装置（作業装置）の先端の作業具（アタッチメント）としてバケットを備える油圧ショベルを例示するが，バケット以外のアタッチメントを備える作業機械に本発明を適用してもよい。また，旋回可能な構造物の上に，複数のフロント部材（作業具，ブーム，アーム等）を連結して構成される多関節型の作業装置を有するものであれば，油圧ショベル以外の作業機械への適用も可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a hydraulic excavator equipped with a bucket as a work tool (attachment) at the tip of a front work device (work device) will be illustrated as a work machine, but the present invention is applied to a work machine having an attachment other than the bucket. May be good. Further, if the structure has an articulated work device configured by connecting a plurality of front members (work tools, booms, arms, etc.) on a structure that can be swiveled, a work machine other than a hydraulic excavator. It can also be applied to.
作業機械の一例である油圧ショベルの概観を図１に示す。油圧ショベル１は，垂直方向にそれぞれ回動する複数のフロント部材であるブーム１ａ，アーム１ｂ及びバケット１ｃからなる多関節型のフロント作業装置１Ａと，上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅからなる車体１Ｂとで構成される。上部旋回体１ｄは，左右方向に旋回可能に下部走行体１ｅの上部に取り付けられている。
An overview of a hydraulic excavator, which is an example of a work machine, is shown in FIG. The hydraulic excavator 1 is a vehicle body including an articulated
フロント作業装置１Ａのブーム１ａの基端は上部旋回体１ｄの前部に支持されている。ブーム１ａ，アーム１ｂ，バケット１ｃ，上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅはそれぞれブームシリンダ２ａ，アームシリンダ２ｂ，バケットシリンダ２ｃ，旋回モータ（旋回駆動装置）３ｄ及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆの各アクチュエータによりそれぞれ駆動される。
The base end of the
上部旋回体１ｄには運転室１ｆが備えられており，運転室１ｆ内にはオペレータによって操作される操作装置として４つの操作レバーが設置されている。また，上部旋回体１ｄには，油圧ショベル１を動作するためのエンジン４，油圧ポンプ（例えばメインポンプ及びパイロットポンプ）５，コントロールバルブ６が備えられており，油圧ポンプ５はエンジン４の回転によって駆動されて圧油（作動油）を吐出する。
The
コントロールバルブ６は，複数の方向制御弁（図示せず）を含む装置であり，当該複数の方向制御弁を利用して上述した旋回モータ３ｄ，ブームシリンダ２ａ，アームシリンダ２ｂ，バケットシリンダ２ｃ，及び左右の走行油圧モータ３ｅ，３ｆ等の油圧アクチュエータのそれぞれに対して油圧ポンプ５から供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御する。コントロールバルブ６内の各方向制御弁は，４つの操作レバー（操作装置）がその操作量及び操作方向に応じて適宜出力する操作圧力（制御信号）によって駆動され，対応する油圧アクチュエータ２ａ，２ｂ，２ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆに供給される作動油の流れ（流量と方向）を制御している。すなわち，オペレータが４本の操作レバーを適宜操作することでその操作に対応する油圧アクチュエータが動作し，その油圧アクチュエータの駆動対象の部材（具体的にはフロント部材１ａ，１ｂ，１ｃ，上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅ）が適宜動作する。
The
４本の操作レバーのうち，２本は左右の走行油圧モータ３ｅ，３ｆ（すなわち下部走行体１ｅ）を操作する走行用の操作レバー（図示せず）であり，残りの２本は旋回モータ３ｄ，ブームシリンダ２ａ，アームシリンダ２ｂ及びバケットシリンダ２ｃ（すなわち上部旋回体１ｄ及びフロント作業装置１Ａ）を操作する旋回用及びフロント用の操作レバーである。後者の旋回用及びフロント用の２本の操作レバーのうち，一方の操作レバー７ａ（図２参照）は旋回モータ３ｄ及びアームシリンダ２ｂを操作するものであり，他方の操作レバー（図示せず）はブームシリンダ２ａ及びバケットシリンダ２ｃを操作するものである。すなわち，旋回モータ（旋回駆動装置）３ｄは一方の操作レバー７ａ（図２参照）に入力されるオペレータの操作に基づいて上部旋回体１ｄを左右方向に旋回駆動させる。操作レバー７ａの操作に応じて旋回用の操作圧力が出力される油圧パイロット回路には左右の旋回方向に対応する操作圧力を検出するための操作圧力センサ８ａ，８ｂ（図２参照）が備えられている。
Of the four operating levers, two are traveling operating levers (not shown) that operate the left and right traveling
予め設定された旋回範囲から上部旋回体１ｄ（フロント作業装置１Ａ）の旋回角度が逸脱しないように自動的に上部旋回体１ｄの旋回動作を制御する逸脱防止制御を行うための構成部品として，油圧ショベル１は，上記で説明した構成部品の他に，旋回角度センサ９と，コントローラ１０と，電磁比例弁１１ａ，１１ｂとを備えている。
Hydraulic pressure as a component for performing deviation prevention control that automatically controls the turning operation of the
旋回角度センサ９は，上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅの結合部分に設けられ，下部走行体１ｅに対する上部旋回体１ｄの相対的な旋回角度を検出する。
The turning
コントローラ１０は，操作圧力センサ８ａ，８ｂで検出される操作レバー７ａに入力されるオペレータの旋回操作と，旋回角度センサ９で検出される旋回角度と，例えば旋回角度の範囲で規定され予め設定された旋回範囲とに基づいて，下部走行体１ｅに対する上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲から逸脱しないように旋回モータ３ｄを制御する逸脱防止制御を司る機能を有し，逸脱防止制御を実行するための電磁比例弁１１ａ，１１ｂ用の指令値（電流）を演算し，当該指令値を電磁比例弁１１ａ，１１ｂに出力する。
The
電磁比例弁１１ａ，１１ｂは，操作レバー７ａに入力される操作に基づいて生成される旋回用の操作圧力（パイロット圧）を有する作動油が流通する油圧パイロット回路内に設置されており，コントローラ１０から入力される指令値（電流）に応じて当該旋回用の操作圧力を減圧することが可能な機構となっている。電磁比例弁１１ａ，１１ｂで旋回用の操作圧力を減圧すると旋回モータ３ｄに流れる作動油の流量が制限されて，操作レバー７ａに対するオペレータ操作に反して旋回モータ３ｄを減速または停止できる。
The electromagnetic
また，運転室１ｆには，オペレータへ情報を提示するための装置としてタッチパネルモニタ（表示装置）１２とブザー（警報装置）１３が設置されている。タッチパネルモニタ１２は，旋回範囲の設定と，逸脱防止制御の有効と無効の切り換えとをオペレータの操作によって可能な入力装置としても用いられ，オペレータによってタッチパネルモニタ１２に入力された情報はコントローラ１０へと出力される。逸脱防止制御の有効と無効の切り換えは，タッチパネルモニタ１２に表示される選択スイッチ（ソフトウェアスイッチ）の切り換え位置を変更することにより行われる。選択スイッチの切り換え位置としては，コントローラ１０に対して逸脱防止制御の有効化を指示するＯＮ位置（第１の位置）と，逸脱防止制御の無効化（一時中断）を指示するＯＦＦ位置（第２の位置）があり，タッチパネルモニタ１２上のスイッチ画像はオペレータ操作に応じていずれか一方の位置に切り換えられる。タッチパネルモニタ１２の代わりに同様の機能を備える選択スイッチ（ハードウェアスイッチ）を油圧ショベル１に搭載しても構わない。また，旋回範囲の設定についても同様に専用の入力装置（旋回範囲設定装置）を利用しても構わない。
Further, in the driver's
＜第１の実施形態＞
はじめに第１の実施形態の例について説明する。図２は第１の実施形態のコントローラ１０の機能ブロック図を示したものである。本実施形態におけるコントローラ１０は，演算処理装置（例えばＣＰＵ（図示せず））及び記憶装置（例えば半導体メモリやハードディスクドライブ等（図示せず））を有するコンピュータであり，当該記憶装置に記憶されたプログラムを当該演算処理装置で実行することで，内外判定部２０１，状態切換部２０２，旋回量演算部２０３，旋回許可方向決定部２０４，前回状態記憶部２０５，無操作判定部２０６，制御指令値演算部２０７，電磁比例弁制御部２０８，及び報知制御部２０９として機能する。以下，各部の処理について説明する。なお，各処理のフローはコントローラ１０の動作周期に従い繰り返し実行されているものとする。
<First Embodiment>
First, an example of the first embodiment will be described. FIG. 2 shows a functional block diagram of the
［内外判定部２０１］
内外判定部２０１では，タッチパネルモニタ１２を介してオペレータが予め設定した旋回範囲と，旋回角度センサ９の検出値から演算される下部走行体１ｅに対する上部旋回体１ｄの旋回角度とを比較することにより，現在の上部旋回体１ｄ（フロント作業装置１Ａ）の旋回角度が旋回範囲の内側と外側のいずれに位置するのかを判定し，その結果を状態切換部２０２へ出力する。
[Inside / outside determination unit 201]
The inside /
図３は旋回角度３０１及び旋回範囲３０４の規定方法を示したものである。本実施形態における旋回範囲３０４は，旋回角度センサ９の検出値から演算される旋回角度３０１の範囲で規定されている。旋回角度センサ９による旋回角度は，下部走行体１ｄの前方向を基準（ゼロ度）とし，そこから左旋回方向を正，右旋回方向を負とし，－１８０～１８０°の範囲で出力される。また，旋回範囲３０４は左旋回方向に対する最大角度３０２と右旋回方向に対する最大角度３０３をそれぞれ－１８０～１８０°の範囲で設定することによって規定される。
FIG. 3 shows a method of defining the turning
［状態切換部２０２］
図４は状態切換部２０２での処理の流れを示したものである。状態切換部２０２では，旋回範囲３０４の設定データ（左旋回方向に対する最大角度３０２と右旋回方向に対する最大角度３０３）と，タッチパネルモニタ１２上の選択スイッチの切り換え位置データ（逸脱防止制御の有効と無効の選択状態）と，内外判定部２０１の判定結果（上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲の内側と外側のどちらか）とに基づいて逸脱防止制御に関するコントローラ１０の状態（逸脱防止制御状態）を切換える。
[Status switching unit 202]
FIG. 4 shows the flow of processing in the
逸脱防止制御状態には，（１）逸脱防止制御を実行可能な「有効状態（第１の状態）」と，（２）逸脱防止制御を実行不能な「無効状態（第２の状態）」と，（３）上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲３０４から外れているときには逸脱防止制御を実行不能としつつ操作レバー７ａによる上部旋回体１ｄの動作を制限し，上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲３０４から外れた状態から旋回範囲３０４に含まれる状態に変化したときに逸脱防止制御が実行可能な有効状態（第１の状態）に移行する「スタンバイ状態（第３の状態）」とがある。
The deviation prevention control states include (1) an "valid state (first state)" in which deviation prevention control can be executed, and (2) an "invalid state (second state)" in which deviation prevention control cannot be executed. , (3) When the turning angle of the
まず図４のステップ４０１において状態切換部２０２は，タッチパネルモニタ１２上の選択スイッチがＯＮ位置（第１の位置）に切り換えられているか否かを判定する。当該判定にて選択スイッチがＯＮ位置に切り換えられていないと判定された場合（すなわち選択スイッチがＯＦＦ位置（第２の位置）に切り換えられている場合）には，ステップ４０４にて状態切換部２０２は逸脱防止制御を実行不能な「無効状態（第２の状態）」にコントローラ１０を移行させる。一方，選択スイッチがＯＮ位置（第１の位置）に切り換えられていると判定された場合には，ステップ４０２へと進み，状態切換部２０２は旋回範囲の設定の有無を判定する。
First, in
ステップ４０２の判定にて旋回範囲３０４が設定されていないと判定された場合には，状態切換部２０２は同様にステップ４０４にて逸脱防止制御を無効状態（第２の状態）に移行させる。一方，旋回範囲３０４が設定されていると判定された場合にはステップ４０３へと進み，内外判定部２０１の出力結果（すなわち上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲３０４から外れているか否か）に応じて判定を行う。当該判定にて，現在の上部旋回体１ｄの旋回角度が設定された旋回範囲３０４から外れていると判定された場合には状態切換部２０２はステップ４０５にて「スタンバイ状態（第３の状態）」へとコントローラ１０を移行させる。一方，上部旋回体１ｄの旋回角度は旋回範囲３０４に含まれていると判定された場合にはステップ４０６にて，逸脱防止制御を実行可能な「有効状態（第１の状態）」へとコントローラ１０を移行させる。
If it is determined in
なお，本実施形態ではステップ４０２にて旋回範囲の設定の有無を判定したが，この処理は省略しても良い（後続の実施形態においても同様とする）。
In this embodiment, it is determined in
［旋回量演算部２０３］
旋回量演算部２０３は，逸脱防止制御状態がスタンバイ状態（第３の状態）にあるときに（すなわち，上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲から外れているときに），演算時（現在）の上部旋回体１ｄの旋回角度から旋回範囲３０４の左端と右端に到達するまでに必要な旋回角度（旋回量）を演算する部分である。
[Turning amount calculation unit 203]
When the deviation prevention control state is in the standby state (third state) (that is, when the turning angle of the
図５は旋回量演算部２０３における処理の流れを示したものである。まず，旋回量演算部２０３はステップ５０１において逸脱防止制御がスタンバイ状態（第３の状態）であるか否かの判定を行う。当該判定にて逸脱防止制御がスタンバイ状態であると判定された場合にはステップ５０２へと進み，当該判定にてスタンバイ状態でないと判定された場合にはそのまま処理を終了する。
FIG. 5 shows the flow of processing in the turning
図６は旋回量演算部２０３で演算する対象の旋回量を示したものである。ステップ５０２では，旋回量演算部２０３は，現在の上部旋回体１ｄの位置（旋回角度）から左旋回方向に対する旋回範囲３０４の端部（旋回範囲３０４の右端）までの差分をとることによって図６に示す左旋回量６０１を演算する。同様にステップ５０３では，旋回量演算部２０３は，現在の上部旋回体１ｄの位置から右旋回方向に対する旋回範囲３０４の端部（旋回範囲３０４の左端）までの差分をとることによって右旋回量６０２の演算を行い，ステップ５０４へと進む。ステップ５０４では，旋回量演算部２０３は，ステップ５０２及びステップ５０３で演算した両方向に対する旋回量６０１，６０２をそれぞれ旋回許可方向決定部２０４へと出力し，処理を終了する。
FIG. 6 shows the turning amount of the target calculated by the turning
［旋回許可方向決定部２０４］
旋回許可方向決定部２０４は，逸脱防止制御状態がスタンバイ状態（第３の状態）にあるとき，左右方向のうち上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲３０４に含まれる状態に到達するまでに必要な旋回角度（旋回量）が小さい方向を旋回許可方向（逸脱防止制御状態がスタンバイ状態（第３の状態）にあるときに上部旋回体１ｄの旋回が許可される方向）として決定する部分である。本実施形態の旋回許可方向決定部２０４では，旋回量演算部２０３で演算された左右それぞれの旋回方向に対する旋回量６０１，６０２の比較を行い，旋回量がより小さい旋回方向を旋回許可方向として決定する。例えば図６のケースでは旋回量６０１の方が小さいので左旋回が旋回許可方向となる。さらに，旋回許可方向決定部２０４は，ここで決定した旋回許可方向を制御指令値演算部２０７へと出力する。なお，旋回許可方向決定部２０４は，旋回量演算部２０３から各旋回方向の旋回量６０１，６０２が出力されている場合，すなわち，逸脱防止制御がスタンバイ状態（第３の状態）にある場合のみに上記の処理を行う。
[Turning permission direction determination unit 204]
The turning permission
［前回状態記憶部２０５］
前回状態記憶部２０５は，逸脱防止制御の状態（有効状態，無効状態，スタンバイ状態）が遷移したとき，その直前に設定されていた状態をコントローラ１０内の記憶装置に記憶し，その記憶した状態を前回状態として制御指令値演算部２０７へ出力する処理を実行する部分である。なお，前回状態記憶部２０５は，逸脱防止制御の状態が遷移したとき，前回状態の更新を自動的に行うものとする。例えば，状態切換部２０２により切り換えられた現在の逸脱防止制御の状態（現在状態）と，前回状態記憶部２０５が記憶した前回状態とを参照することで，スタンバイ状態（第３の状態）にある場合に上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲３０４から外れた状態から旋回範囲３０４に含まれる状態に変化したタイミング（有効状態（第１の状態）に遷移したタイミング）を判別できる。
[Previous state storage unit 205]
When the deviation prevention control state (valid state, invalid state, standby state) transitions, the previous
［無操作判定部２０６］
無操作判定部２０６は，操作圧力センサ８ａ，８ｂの検出値に基づいて操作レバー７ａが無操作状態であることを判定する処理を行う部分である。操作圧力センサ８ａ，８ｂから得られた各旋回方向への操作圧力が旋回動作を起こさない程度の圧力である場合，無操作判定部２０６は当該方向への操作はされていないと判定する。ただし，旋回操作方向の切換時など，操作圧力が一時的に低下する状況も想定されることから，無操作判定部２０６は，いずれの方向に対しても旋回操作の無い状態が所定時間（例えば，１０００［ｍｓ］）継続していることを条件として，無操作状態であることを判定し，その結果を制御指令値演算部２０７へ出力する。
[No operation determination unit 206]
The
［制御指令値演算部２０７］
制御指令値演算部２０７は，逸脱防止制御状態が有効状態（第１の状態）である場合，逸脱防止制御を行うために電磁比例弁１１ａ，１１ｂに対して出力する制御指令値を演算する処理を実行する部分である。
[Control command value calculation unit 207]
When the deviation prevention control state is the effective state (first state), the control command
図７は制御指令値演算部２０７における処理の流れを示したものである。ステップ７０１では，制御指令値演算部２０７は，現在の逸脱防止制御状態がスタンバイ状態（第３の状態）であるか否かの判定を行う。当該判定にてスタンバイ状態であると判定された場合には，制御指令値演算部２０７はステップ７０２へと進む。
FIG. 7 shows the flow of processing in the control command
ステップ７０２では，制御指令値演算部２０７は，旋回許可方向決定部２０４で決定された旋回許可方向が左方向（左旋回）と右方向（右旋回）のいずれであるかを判定し，当該判定にて左方向と判定された場合にはステップ７０８へ，当該判定にて右方向と判定された場合にはステップ７０９へと進む。
In
ステップ７０８及びステップ７０９では，左右方向のうち旋回許可方向の旋回に対しては速度制限を行うが旋回動作は許可する制御指令値（本実施形態では５０）を，もう一方向（旋回許可方向と反対の方向）の旋回に対しては旋回動作自体を禁止する制御指令値（本実施形態では１００）を演算する。本実施形態では，制御指令値演算部２０７の演算した制御指令値が０であれば電磁比例弁１１ａ，１１ｂは動作せず，オペレータによる旋回操作に対する介入制御は行われない。そのため，オペレータによる操作レバー７ａへの入力のまま上部旋回体１ｄ（旋回モータ３ｄ）が動作する。また，演算した制御指令値が１００の場合には，電磁比例弁１１ａ，１１ｂは，操作レバー７ａの操作に応じて出力される操作圧力を完全に遮断する。そのため，操作レバー７ａを介して旋回操作が入力されていたとしても，上部旋回体１ｄの旋回動作は不可能となる。制御指令値は０～１００の範囲内で決定され，その値に応じて旋回動作速度の上限は線形的に減少する。本実施形態では，図７のステップ７０８，７０９に示すように旋回許可方向に対応する電磁比例弁１１ａ，１１ｂの制御指令値を５０としており，コントローラ１０の逸脱防止制御状態がスタンバイ状態（第３の状態）にある場合には，旋回許可方向に上部旋回体１ｄを旋回する時の旋回速度に制限速度を設定している。具体的には，操作レバー７ａの操作量を最大とした場合であっても，最大動作速度の５０％が旋回許可方向に対する旋回速度の上限となる。
In
ステップ７０１で，現在の逸脱防止制御状態がスタンバイ状態（第３の状態）でないと判定された場合には，制御指令値演算部２０７は，ステップ７０３において現在の逸脱防止制御状態が有効状態（第１の状態）であるか否かの判定を行う。当該判定において有効状態（第１の状態）でないと判定された場合（すなわち無効状態（第２の状態）にある判定された場合）には，逸脱防止制御は実施不能である。そこで，制御指令値演算部２０７は，ステップ７１０において，２つの電磁比例弁１１ａ，１１ｂに対する制御指令値としていずれも０を演算・出力する。
If it is determined in
一方，ステップ７０３の判定において現在の状態が有効状態（第１の状態）にあると判定された場合には，制御指令値演算部２０７は上部旋回体１ｄの旋回角度を旋回範囲３０４内に止めるために逸脱防止制御を行う。具体的には，制御指令値演算部２０７は，ステップ７０４へと進み，現在の旋回角度から左右の旋回範囲３０４の端部までの旋回量を演算する。図８はこのとき演算される左方向への旋回量８０１と右方向への旋回量８０２を示したものである。ステップ７０５では，ステップ７０４で演算された旋回量８０１，８０２に応じて各電磁比例弁１１ａと１１ｂに対する制御指令値を演算する。このとき，制御指令値は上部旋回体の旋回角度が旋回範囲３０４から逸出しないように決定する必要があるため，現在の旋回角度から旋回範囲３０４の両端までの旋回量８０１，８０２が小さくなるほど制御指令値が大きくなるような比例制御を行い，旋回範囲３０４内で上部旋回体１ｄの旋回動作を停止させるよう制御指令値を決定する。
On the other hand, when it is determined in the determination of
次に，ステップ７０６では，制御指令値演算部２０７は，前回状態記憶部２０５からの出力に基づいて，逸脱防止制御の前回状態がスタンバイ状態（第３の状態）であったか否かの判定を行う。当該判定にて，前回状態がスタンバイ状態（第３の状態）でなかった場合には，制御指令値演算部２０７は，ステップ７１１において，ステップ７０５で演算された各方向に対する制御指令値をそのまま出力する。一方，ステップ７０６で逸脱防止制御の前回状態がスタンバイ状態（第３の状態）であったと判定された場合には，上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲３０４から外れた状態から旋回範囲３０４に含まれる状態に変化したことでスタンバイ状態（第３の状態）から現在の有効状態（第１の状態）に移行してきたと判断し，ステップ７０７において現在の有効状態（第１の状態）に移行してきてからの間に操作レバー７ａの無操作状態が所定時間継続したか否かを判定する。ここで無操作状態が所定時間継続したと判定された場合はステップ７１１へ，無操作状態は所定時間継続しなかったと判定された場合はステップ７１２へと進む。
Next, in
ステップ７１２では，前回状態であるスタンバイ状態（第３の状態）での旋回許可方向に対応する電磁比例弁１１ａ，１１ｂ（すなわち，ステップ７０８または７０９で制御指令値が５０だった電磁比例弁１１ａまたは１１ｂ）の制御指令値を５０と演算し，その制御指令値を対応する電磁比例弁に対して出力する。ところで，例えば上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲３０４から外れた状態から旋回範囲３０４に含まれる状態に変化してスタンバイ状態から有効状態に切り替わるタイミングで制限速度を解除すると，上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲に含まれたタイミングで旋回速度が急増してオペレータに違和感を与える可能性がある。しかし，上記のようなステップ７０６，７０７，７１２という一連の処理を実行することで，スタンバイ状態（前回状態）で旋回許可方向に掛かっていた制限速度が有効状態（現在状態）に遷移しても保持されるため，旋回範囲に含まれても旋回速度が急増せずオペレータに違和感を与えることを防止できる。なお，本実施形態では，ステップ７１２で制御指令値を５０と演算・出力したが，ステップ７０８またはステップ７０９で演算した制御指令値（５０）以下であればその他の値を制御指令値として演算・出力しても良い。換言すれば，ステップ７０８またはステップ７０９で旋回許可方向の旋回速度に設定した制限速度（第１の制限速度）以下の制限速度（第２の制限速度）をステップ７１２で掛けるようにすれものであれば，任意の制御指令値を演算・出力できる。
In
なお，ステップ７０６，７０７，７１２の一連の処理は，不実施の場合にも本発明の課題を達成可能であり，省略が可能である。また，ステップ７１２では，スタンバイ状態の旋回許可方向と反対の方向については制御指令値を０（すなわち制限無し）と演算・出力しても良い。
It should be noted that the series of processes of
［電磁比例弁制御部２０８］
電磁比例弁制御部２０８は，制御指令値演算部２０７で演算された各旋回方向に対する逸脱防止制御の指令値を電流値へと変換し，電磁比例弁１１ａ，１１ｂへとそれぞれ出力する。
[Electromagnetic proportional valve control unit 208]
The electromagnetic proportional
［報知制御部２０９］
報知制御部２０９は，現在の逸脱防止制御状態や制御指令値の情報をオペレータへ報知するためのモニタ画像又はブザー信号を生成し，各出力装置（タッチパネルモニタ１２及びブザー１３）へとそれぞれ出力する。モニタ１２上に表示する情報の例としては，現在の逸脱防止制御状態（有効状態，無効状態，スタンバイ状態）や速度制限の状態（旋回速度制限中，非制限中），旋回許可方向等が挙げられる。また，ブザー１３による報知では，逸脱防止制御状態が切り替わったタイミングや旋回速度の制限中であることをオペレータに伝えるようなブザーを出力することが想定される。
[Notification control unit 209]
The
［動作］
上記のように構成された本実施形態に係る油圧ショベル１の動作の例について説明する。図９は施工現場の様子を示した例である。本現場環境では，油圧ショベル１は掘削位置９０１において地盤の掘削を行い，放土位置９０２において，掘削した土の放土を行う。これら掘削・放土作業は複数回にわたって繰り返し実施され，放土位置９０２には次第に土が堆積していく。放土位置９０２に一定以上の土が堆積した場合，ダンプトラック９０３へ堆積した土の積込を行い，再び掘削・放土作業へと戻るといった一連の流れによって作業が進められる。このとき，オペレータは掘削・放土作業中はタッチパネルモニタ１２上の設定スイッチをＯＮ位置（第１の位置）に切り換えて逸脱防止制御を有効状態（第１の状態）とし，予め設定した旋回範囲３０４から上部旋回体１ｄが逸出しないよう作業を行う。ただし，積込を行う際には設定スイッチをＯＦＦ位置（第２の位置）に切り換えることで一時的に逸脱防止制御を無効状態（第２の状態）とし，積込完了後は旋回範囲３０４へと上部旋回体１ｄ位置を戻し，再び設定スイッチをＯＮ位置に切り換えて逸脱防止制御を有効状態（第１の状態）へと切換える。なお，本現場環境では，各作業機械の稼働範囲を分離するために作業境界９０４が設定されており，各作業機械は一時的な積込作業等を除き，それぞれの稼働範囲内でのみ作業を行う。
[motion]
An example of the operation of the hydraulic excavator 1 according to the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 9 is an example showing the state of the construction site. In this site environment, the hydraulic excavator 1 excavates the ground at the
本来の作業では，前述のようにダンプトラック９０３への積込完了後，再び旋回範囲３０４に含まれるように上部旋回体１ｄの旋回角度を戻した後，逸脱防止制御を有効状態に切り替える操作（すなわち設定スイッチをＯＮ位置に切り換える操作）が行われると想定される。しかし，こうした作業は長時間にわたって何度も繰り返し行われることから，オペレータが誤ったタイミングで，すなわち，旋回角度が旋回範囲３０４から外れたタイミングで設定スイッチをＯＮ位置に切り替えてしまうケースも少なからず発生することが想定される。
In the original work, after the loading on the
図１０はそうした誤操作によって，油圧ショベル１がスタンバイ状態へ遷移したときの様子を示した図である。図１０の（Ａ）のように上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲３０４から外れた状態で誤操作（設定スイッチをＯＮに切換）が行われた場合，状態切換部２０２において，「タッチパネルモニタ１２の設定スイッチがＯＮ位置に切り換えられている」かつ「上部旋回体１ｄの旋回角が旋回範囲３０４から外れている」という条件を満たしていることから，図４に示す処理に従ってスタンバイ状態（第３の状態）へと移行する（図１０の（Ｂ）参照）。次に，旋回量演算部２０３では，ステップ５０３及びステップ５０３において左右の旋回方向に対応する旋回範囲３０４の端部までの旋回量６０１，６０２を演算し，旋回許可方向決定部２０４では，２つの旋回量６０１，６０２のうちの小さい方に係る方向を旋回許可方向として決定する。図１０に示す例では，現在の位置（旋回角度）から左旋回方向１００１に対する旋回範囲３０４の端部までの旋回量は右旋回方向１００２に対する旋回範囲３０４の端部までの旋回量よりも小さいため，左旋回方向１００１が旋回許可方向として決定される。
FIG. 10 is a diagram showing a state when the hydraulic excavator 1 transitions to the standby state due to such an erroneous operation. When an erroneous operation (switching the setting switch to ON) is performed while the turning angle of the
制御指令値演算部２０７では，図７に示したステップ７０１，ステップ７０２，ステップ７０８の順に処理が行われ，左旋回方向（旋回許可方向）１００１に対する電磁比例弁１１ａへの制御指令値を「５０」，右旋回方向（旋回禁止方向）１００２に対する電磁比例弁１１ｂへの制御指令値を「１００」として出力する。そのため，操作レバー７ａの操作によって生じる左旋回方向（旋回許可方向）１００１への操作圧力は，操作レバー７ａの操作量を最大としたときの操作圧力の半分が上限となる。また，右旋回方向（旋回禁止方向）１００２への操作圧力は完全に遮断されるため，操作レバー７ａの操作量に依らず操作圧力は生じない。その結果，図１０の（Ｂ）に示すように，上部旋回体１ｄは左旋回方向１００１（旋回許可方向）については制限速度での旋回動作が可能となり，右旋回方向１００２（旋回禁止方向）については旋回動作そのものが不可能となる。このように，左右方向のいずれか一方向（旋回許可方向）への旋回動作のみを可能とし，かつ，その旋回動作に制限速度を設定して（速度制限を行って），オペレータの操作レバー７ａによる上部旋回体１ｄの操作に制限を加えてオペレータに違和感を誘発させることで，現在はスタンバイ状態（第３の状態）にあり旋回角度が旋回範囲内に復帰すると自動的に有効状態（第１の状態）に遷移することをオペレータに直感的に理解させることが容易になる。したがって，設定スイッチの誤操作をしても，有効状態への自動復帰後にオペレータの意図に反して逸脱防止制御が実行されることを防止できる。
In the control command
すなわち，本実施によれば，上部旋回体１ｄの旋回角が旋回範囲３０４の外にある場合でもオペレータによる逸脱防止制御の有効化操作（設定スイッチのＯＮ操作）を受け付けるので作業効率の低下を抑制できる。また，当該有効化操作の受け付け後，上部旋回体１ｄの旋回角が旋回範囲３０４内に復帰した際に逸脱防止制御が有効化される状態にあること（すなわち現在はスタンバイ状態にあること）を効果的にオペレータに伝達できるので，旋回範囲３０４内で逸脱防止制御が発動してもオペレータが受ける違和感の程度を抑制できる。
That is, according to this implementation, even when the turning angle of the
また，本実施形態では旋回範囲３０４内に復帰する際に旋回量が小さくなる方向を旋回許可方向としており，旋回範囲３０４内への復帰が短時間で可能になるため，作業効率の向上が見込める点もメリットとなる。
Further, in the present embodiment, the direction in which the turning amount becomes smaller when returning to the
図１１は図１０の状態の後，旋回範囲３０４内へ復帰したことによって逸脱防止制御が有効状態となった様子を示している。本実施形態の油圧ショベル１では，旋回範囲３０４内への復帰後は，状態切換部２０２によって逸脱防止制御状態が自動的に有効状態（第１の状態）に移行する。このとき，前回状態記憶部２０５において前回状態はスタンバイ状態（第３の状態）であると記憶されているため，制御指令値演算部２０７は図７のステップ７０６からステップ７０７へと処理を進める。さらに，ステップ７０７では無操作判定部２０６によって操作レバー７ａの無操作状態があったと判断されるまでの間，ステップ７１２の処理によって旋回許可方向に対する制限速度と同等以上の制限を行うことによって，逸脱防止制御が自動的に有効状態になったときの急激な動きだしを抑止し，オペレータに与える違和感を低減できる。なお，無操作状態があったと判断された場合は，ステップ７１１へと進み，図１１の（Ｂ）に示す通り，左右の両方向に対して操作レバー７ａの操作量通りに旋回動作が可能となる（但しステップ７０５において制御指令値＞０である場合を除く）。
FIG. 11 shows a state in which the deviation prevention control is enabled by returning to the
＜第２の実施形態＞
次に第２の実施形態の例について説明する。図１２は第２の実施形態のコントローラ１０の機能ブロック図を示したものである。本実施形態のコントローラは，前述の図２の第１の実施形態における旋回量演算部２０３を逸出方向記憶部２１０に変更したものに相当する。逸出方向記憶部２１０は，コントローラ１０が無効状態（第２の状態）にある場合に上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲３０４から逸脱したときの旋回方向（逸出方向）が右か左かを記憶する。旋回許可方向決定部２０４は，逸出方向記憶部２１０が記憶した逸出方向とは逆方向を旋回許可方向として決定する。なお，その他の部分の機能については第１の実施形態と同じであるため，ここでは第２の実施形態における旋回許可方向決定部２０４と逸出方向記憶部２１０の動作についてのみ説明する。
<Second embodiment>
Next, an example of the second embodiment will be described. FIG. 12 shows a functional block diagram of the
［逸出方向記憶部２１０］
図１３は逸出方向記憶部２１０における処理の流れを示したものである。逸出方向記憶部２１０は，タッチパネルモニタ１２によって所定の旋回範囲３０４が設定され，かつ，状態切換部２０２で判定された現在の逸脱防止制御状態が無効状態（第２の状態）である場合，上部旋回体１ｄが旋回範囲３０４から逸出したときの旋回方向（逸出方向）の記憶を行い，その記憶した逸出方向を旋回許可方向決定部２０４へと出力する。
[Escape direction storage unit 210]
FIG. 13 shows the flow of processing in the escape
まずステップ１３０１では，逸出方向記憶部２１０は，現在の逸脱防止制御状態が無効状態（第２の状態）であるか否かの判定を行う。当該判定において逸脱防止制御状態が無効状態（第２の状態）であると判定された場合にはステップ１３０２へと進む。一方，無効状態（第２の状態）ではないと判定された場合には，逸出方向の記憶プロセスが不要となるため，そのまま処理を終了する。例えば有効状態（第１の状態）であれば，逸脱防止制御が機能して旋回範囲３０４からの逸脱が防止されるように自動的に旋回動作の制御が働くため，逸出方向の記憶は不要となる。
First, in
次にステップ１３０２では，逸出方向記憶部２１０は，旋回範囲３０４の設定の有無を判定し，当該判定にて旋回範囲３０４の設定がされていると判定された場合にはステップ１３０３へと進む。一方，旋回範囲３０４の設定がされていないと判定された場合には旋回範囲３０４からの逸出を判定することができないため，以降の過程を省略し，処理を終了する。
Next, in
ステップ１３０３では，逸出方向記憶部２１０は，現在の旋回角度が旋回範囲３０４に含まれるか否かを判定する。当該判定にて現在の旋回角度が既に旋回範囲３０４から外れている場合（旋回範囲３０４の外側の場合）は逸出時の旋回方向を判定することができないため，ステップ１３０１とステップ１３０２同様に，以降の処理を省略し，終了する。一方，現在の旋回角度が旋回範囲３０４に含まれる場合には，ステップ１３０４へ進む。
In
ステップ１３０４では，逸出方向記憶部２１０は，旋回角度センサ９からの出力の時間変化をとることによって，現在の旋回方向を判定する。さらに，ステップ１３０５では判定した旋回方向を記憶する。続くステップ１３０６では，逸出方向記憶部２１０は，現在の旋回角度が旋回範囲３０４から外れたか否かを判定し，外れた場合にはステップ１３０７に進む。これらステップ１３０４，１３０５，１３０６の処理は上部旋回体１ｄの現在の旋回角度が旋回範囲３０４内から旋回範囲３０４外へと移動する，すなわち，旋回範囲３０４からの逸出が起こるまでの間繰り返し処理を行う。
In
ステップ１３０７では，逸出方向記憶部２１０は，ステップ１３０４及びステップ１３０５で判定及び記憶された逸出時の旋回方向を旋回許可方向決定部１３０４へと出力する。ステップ１３０８では，逸出方向記憶部２１０は，上部旋回体１ｄの現在の旋回角度が旋回範囲３０４に含まれるか否かを判定することにより，旋回範囲３０４内に復帰するまでの間，ステップ１３０７の処理を繰り返して実行する。旋回範囲３０４内に復帰した場合には処理を終了する。
In
［旋回許可方向決定部２０４］
旋回許可方向決定部２０４は，逸脱防止制御状態がスタンバイ状態（第３の状態）にあるとき，逸出方向記憶部２１０から出力された左右いずれかの旋回方向，すなわち，旋回範囲３０４から逸出した時の旋回方向とは異なる方向を旋回許可方向として決定し，制御指令値演算部２０７へと出力する。オペレータは目標地点までの旋回量だけでなく，障害物の有無や作業現場でのルール等を考慮して，旋回範囲３０４から逸出する際の旋回方向を決定すると考えられる。そのため，特定の状況下では，このように逸出時に通過した経路を再び通過するように旋回許可方向を決定することで，作業効率を向上することが可能である。
[Turning permission direction determination unit 204]
When the deviation prevention control state is in the standby state (third state), the turning permission
［動作］
本実施形態に係る油圧ショベル１の動作について説明する。図１４は施工現場の様子を示した例である。第１の実施形態で示した例（図９参照）とは異なり，旋回範囲３０４を基準にして右旋回方向に障害物１４０１が存在している。障害物１４０１の例としては施工現場内に設置されているフェンスや木といったものが挙げられる。
[motion]
The operation of the hydraulic excavator 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 14 is an example showing the state of the construction site. Unlike the example shown in the first embodiment (see FIG. 9), the
また，図１５は本現場環境において，逸脱防止制御が無効状態（第２の状態）からスタンバイ状態（第３の状態）へ移行した様子を示したものである。本現場環境では，放土位置９０２に堆積した土を積み込むためのダンプトラック９０３が図１５（Ａ）に示す位置にあった場合，オペレータは障害物１４０１との接触を避けるため，旋回量がより大きい旋回経路１５０１を経由してダンプトラック９０３への積込みを行う必要がある。
Further, FIG. 15 shows a state in which the deviation prevention control has shifted from the invalid state (second state) to the standby state (third state) in the field environment. In this site environment, when the
図１５の（Ａ）のとき，逸出方向記憶部２１０は，「逸脱防止制御状態が無効状態（第２の状態）である」かつ「旋回範囲３０４が設定されている」という条件を満たすことから，ステップ１３０３以降において，上部旋回体１ｄの旋回角度が旋回範囲３０４から逸出した際の旋回方向（逸出方向）を記憶及び出力する処理（ステップ１３０４～１３０８）を実施する。
In the case of (A) of FIG. 15, the escape
本実施形態では，油圧ショベル１は障害物１４０１を回避するため，ダンプトラック９０３への積込を行う際に左旋回によって旋回範囲３０４から逸出する（図１５の（Ａ）参照）。そのため，逸出方向記憶部２１０からは「左旋回方向」が逸出方向として出力される。その後，図１５（Ａ）の状態でオペレータがタッチパネルモニタ１２上の設定スイッチをＯＮに切り換えると逸脱防止制御状態がスタンバイ状態（第３の状態）に移行する。この場合，図１５（Ｂ）に示すように，旋回許可方向決定部２０４は，逸出時の旋回方向（すなわち図１５の例では「左旋回方向」）と反対方向である「右旋回方向」を旋回許可方向として決定する。
In the present embodiment, in order to avoid the
このように，何らかの要因（図１５の例では障害物１４０１の存在）で，オペレータが意図的に旋回量の大きい方向に旋回して旋回範囲３０４を逸脱しなければならないケースも想定される。そうした場合は，本実施の形態のように，逸脱の旋回経路を辿って旋回範囲内に復帰するように旋回許可方向を決定することにより，作業効率を向上させることが可能である。
As described above, it is assumed that the operator intentionally turns in the direction of a large turning amount and deviates from the
なお，本発明は，上記の各実施の形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば，本発明は，上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず，その構成の一部を削除したものも含まれる。また，ある実施の形態に係る構成の一部を，他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to each of the above embodiments, and includes various modifications within a range not deviating from the gist thereof. For example, the present invention is not limited to the one including all the configurations described in the above-described embodiment, and includes the one in which a part of the configurations is deleted. Further, it is possible to add or replace a part of the configuration according to one embodiment with the configuration according to another embodiment.
上記の各実施形態では，逸脱防止制御の状態がスタンバイ状態（第３の状態）にあるときに，「左右方向のうち一方向（旋回許可方向）の旋回を許可しながら他方向（旋回禁止方向）の旋回を禁止することに加えて，当該一方向の旋回に制限速度を設定すること」で，オペレータの操作レバー７ａによる旋回操作に制限を加えた。すなわち，この構成によりスタンバイ状態ではオペレータの旋回操作と上部旋回体１ｄの挙動とが乖離してオペレータに違和感を与えるので，現在の状態がスタンバイ状態であることをオペレータに認識させることができる。同様の効果を奏する構成は上記のものに限られず，旋回操作と上部旋回体１ｄの挙動の乖離を発生させることでスタンバイ状態であることをオペレータに認識させられる構成であればよい。例えば，一方向の旋回を許可して他方向の旋回を禁止するだけでも良いし（この場合，一方向の旋回速度に制限速度を設けない），旋回速度に制限速度を設定するだけとしても良い（この場合，左右の両方の旋回を許可する）。
In each of the above embodiments, when the deviation prevention control state is in the standby state (third state), "turning in one of the left-right directions (turning permission direction) is permitted while turning in the other direction (turning prohibition direction). ), In addition to prohibiting turning, a speed limit is set for the turning in one direction. ”, The turning operation by the operator's
また，上記のコントローラ１０に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は，それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また，上記のコントローラ１０に係る構成は，演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該コントローラの構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は，例えば，半導体メモリ（フラッシュメモリ，ＳＳＤ等），磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク，光ディスク等）等に記憶することができる。
Further, each configuration related to the
また，上記の各実施の形態の説明では，制御線や情報線は，当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが，必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。 Further, in the above description of each embodiment, the control lines and information lines are understood to be necessary for the description of the embodiment, but not all control lines and information lines related to the product are necessarily used. Does not always indicate. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.
１…作業機械，１Ａ…フロント作業装置，１Ｂ…車体，１ｄ…上部旋回体（旋回体），１ｅ…下部走行体（走行体），３ｄ…旋回モータ（旋回駆動装置），７ａ…操作レバー（操作装置），８ａ，８ｂ…操作圧力センサ，９…旋回角度センサ（角度センサ），１０…コントローラ，１１ａ，１１ｂ…電磁比例弁，２０１…内外判定部，２０２…状態切換部，２０３…旋回量演算部，２０４…旋回許可方向決定部，２０５…前回状態記憶部，２０６…無操作判定部，２０７…制御指令値演算部，２１０…逸出方向記憶部，３０１…旋回角度，３０４…旋回範囲，１００１，１５０３…旋回許可方向 1 ... work machine, 1A ... front work device, 1B ... vehicle body, 1d ... upper swivel body (swivel body), 1e ... lower traveling body (running body), 3d ... swivel motor (swivel drive device), 7a ... operation lever ( Operating device), 8a, 8b ... Operating pressure sensor, 9 ... Swing angle sensor (angle sensor), 10 ... Controller, 11a, 11b ... Electromagnetic proportional valve, 201 ... Internal / external determination unit, 202 ... State switching unit, 203 ... Swing amount Calculation unit, 204 ... Turn permission direction determination unit, 205 ... Previous state storage unit, 206 ... No operation determination unit, 207 ... Control command value calculation unit, 210 ... Escape direction storage unit, 301 ... Turn angle, 304 ... Turn range , 1001,1503 ... Turning permission direction
Claims (6)
左右方向に旋回可能に前記走行体に取り付けられた旋回体と，
前記旋回体を操作するためにオペレータによって操作される操作装置と，
前記操作装置に入力される操作に基づいて前記旋回体を旋回駆動させる旋回駆動装置と，
前記走行体に対する前記旋回体の旋回角度を検出する角度センサと，
前記走行体に対する前記旋回体の前記旋回角度が所定の旋回範囲から逸脱しないように，前記角度センサで検出される前記旋回角度及び前記操作装置に入力される操作に基づいて前記旋回駆動装置を制御する逸脱防止制御が実行可能なコントローラとを備えた作業機械において，
第１の位置及び第２の位置のいずれか一方の位置に切り換えられるスイッチを備え，
前記コントローラは，
前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲に含まれる状態で前記スイッチが前記第１の位置に切り換えられた場合には，前記逸脱防止制御を実行可能な第１の状態に移行し，
前記スイッチが前記第２の位置に切り換えられた場合には，前記逸脱防止制御を実行不能な第２の状態に移行し，
前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から外れた状態で前記スイッチが前記第１の位置に切り換えられた場合には，第３の状態に移行し，
前記コントローラが前記第３の状態にある場合に前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から外れているときには，前記コントローラは，前記逸脱防止制御を実行不能であり，前記操作装置による前記旋回体の動作を制限し，
前記コントローラが前記第３の状態にある場合に前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から外れた状態から前記旋回範囲に含まれる状態に変化したときには，前記コントローラは，前記逸脱防止制御が実行可能な前記第１の状態に移行する
ことを特徴とする作業機械。 The traveling body and the rotating body attached to the traveling body so as to be able to turn in the left-right direction,
An operating device operated by an operator to operate the swivel body, and
A swivel drive device that swivels and drives the swivel body based on an operation input to the operating device, and a swivel drive device.
An angle sensor that detects the turning angle of the turning body with respect to the traveling body, and
The turning drive device is controlled based on the turning angle detected by the angle sensor and the operation input to the operating device so that the turning angle of the turning body with respect to the traveling body does not deviate from a predetermined turning range. In a work machine equipped with a controller capable of performing deviation prevention control
Equipped with a switch that can be switched to either the first position or the second position.
The controller is
When the switch is switched to the first position while the turning angle of the turning body is included in the turning range, the switch shifts to the first state in which the deviation prevention control can be executed.
When the switch is switched to the second position, the deviation prevention control shifts to an unexecutable second state.
When the switch is switched to the first position while the turning angle of the turning body is out of the turning range, the switch shifts to the third state.
When the swivel angle of the swivel body is out of the swivel range when the controller is in the third state, the controller cannot execute the deviation prevention control, and the swivel body by the operating device has the swivel body. Limit the operation,
When the turning angle of the turning body changes from a state outside the turning range to a state included in the turning range when the controller is in the third state, the controller can execute the deviation prevention control. A work machine characterized by shifting to the first state.
前記コントローラが前記第３の状態にある場合に前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から外れているときには，前記コントローラは，前記逸脱防止制御が実行不能であり，前記旋回体の前記左右方向の旋回のうち一方向の旋回を許可するが他方向の旋回を禁止し，
前記コントローラが前記第３の状態にある場合に前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から外れた状態から前記旋回範囲に含まれる状態に変化したときには，前記コントローラは，前記逸脱防止制御が実行可能な前記第１の状態に移行する
ことを特徴とする作業機械。 In the work machine of claim 1,
When the turning angle of the turning body is out of the turning range when the controller is in the third state, the controller cannot execute the deviation prevention control, and the turning body is in the left-right direction. Allows turning in one direction, but prohibits turning in the other direction.
When the turning angle of the turning body changes from a state outside the turning range to a state included in the turning range when the controller is in the third state, the controller can execute the deviation prevention control. A work machine characterized by shifting to the first state.
前記コントローラが前記第３の状態にある場合には，前記コントローラは前記旋回体が前記一方向に旋回する時の旋回速度に対して第１の制限速度を設定する
ことを特徴とする作業機械。 In the work machine of claim 2,
When the controller is in the third state, the controller sets a first speed limit with respect to the turning speed when the turning body turns in one direction.
前記コントローラは，
前記コントローラが前記第３の状態にある場合に前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から外れた状態から前記旋回範囲に含まれる状態に変化したときには，前記逸脱防止制御が実行可能な前記第１の状態に移行して，前記旋回体が前記一方向に旋回する時の旋回速度に対して前記第１の制限速度以下の第２の制限速度を設定し，
前記第２の制限速度の設定後に前記操作装置の無操作状態が所定時間継続した場合には，前記第２の制限速度の設定を解除する
ことを特徴とする作業機械。 In the work machine of claim 3,
The controller is
When the turning angle of the turning body changes from a state outside the turning range to a state included in the turning range when the controller is in the third state, the deviation prevention control can be executed. In the state of, the second speed limit equal to or lower than the first speed limit is set for the turning speed when the turning body turns in the one direction.
A work machine characterized in that the setting of the second speed limit is canceled when the non-operation state of the operating device continues for a predetermined time after the setting of the second speed limit.
前記コントローラが前記第３の状態にある場合に前記旋回体の旋回が許可される前記一方向は，前記左右方向のうち前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲に含まれる状態に到達するまでに必要な旋回角度が小さい方向である
ことを特徴とする作業機械。 In the work machine of claim 2,
When the controller is in the third state, the turning of the turning body is permitted in the one direction until the turning angle of the turning body is included in the turning range in the left-right direction. A work machine characterized by a small turning angle requirement.
前記コントローラは，前記コントローラが前記第２の状態にある場合に前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から逸脱したときの旋回方向を記憶し，前記コントローラが前記第３の状態にある場合に前記旋回体の旋回が許可される前記一方向を，前記旋回体の旋回角度が前記旋回範囲から逸脱したときの前記旋回方向とは逆方向に設定する
ことを特徴とする作業機械。 In the work machine of claim 2,
The controller stores the turning direction when the turning angle of the turning body deviates from the turning range when the controller is in the second state, and the controller is said when the controller is in the third state. A work machine characterized in that the one direction in which turning of a turning body is permitted is set in a direction opposite to the turning direction when the turning angle of the turning body deviates from the turning range.
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